3mm内径毛细管氙气放电产生极紫外辐射最佳条件研究

论文摘要

极紫外（Extreme ultraviolet, EUV）光刻技术被视为实现32nm及更小技术节点的下一代主流光刻技术，它采用波长为13.5nm的极紫外辐射光作为曝光光源。论文中利用3mm内径毛细管Xe气放电技术实现了较强的13.5nm极紫外光的输出。通过研究不同放电方式下，Xe气流量、主脉冲放电电流幅值和掺入He气等对2%带宽内13.5nm辐射光的影响，找到了目前实验装置下所能实现带宽内13.5nm EUV辐射光输出的最佳条件，对以后继续开展小毛细管内径放电的实验研究有着重要的指导和借鉴意义。本文首先运用雪耙模型对Z-箍缩理论进行了描述，采用数值模拟和具体实验相结合的方式对Xe等离子体的箍缩过程进行了分析。通过实验中测得的极紫外辐射光强度最高的时刻与数值模拟的等离子体箍缩半径与时间的关系对比，证实了放电过程等离子体的反复箍缩过程。同时还研究了放电电流幅值和Xe气流量对等离子体轴向箍缩过程的影响，为后面在具体实验中参数的选择提供了一定的参考依据。在第三章中详细介绍了当前实验室使用的极紫外光源装置，对其主要组成部分及功能进行了说明。在此实验设备下获得了极紫外辐射光谱，并对1017nm波段EUV光谱进行了详细分析。在测得的辐射光谱下获得了13.5nm极紫外辐射光和Xe8+Xe12+离子对应的谱线，为后续实验中寻找13.5nm（2%带宽内）辐射光的最佳输出条件奠定了前提条件。研究了改变放电电流幅值、Xe气流量、掺He等实验条件对带宽内13.5nm辐射光的影响。实验结果表明在实验装置现有条件下辐射光强度随着放电电流幅值的增加和Xe气流量的减小而增强。同时在掺He实验中发现适量He气的掺杂有利于增强带宽内13.5nm辐射光的强度，而当He气过量时会降低等离子体的电子温度，辐射光的整体强度将受到影响而降低。实验中还分析了在掺He的情况下Xe流量的改变对于辐射光强度的影响，发现当Xe气流量为0.7sccm时，13.5nm（2%带宽内）辐射光的强度达到峰值。最后总结实验结果找到了目前实验室的3mm内径毛细管EUV光源装置所能实现带宽内13.5nm最强输出的条件，为后面采用其它毛细管内径下获得带宽内13.5nm辐射光最强输出奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 极紫外光刻光源技术
• 1.2.1 极紫外光刻技术的回顾
• 1.2.2 极紫外光刻光源的发展
• 1.3 毛细管气体放电EUV光刻技术
• 1.4 课题研究的内容
• 第2章 Xe等离子体极紫外辐射时间特性分析
• 2.1 引言
• 2.2 Xe XI等离子体产生13.5nm极紫外辐射的能级跃迁
• 2.3 雪耙模型理论与Xe等离子体Z-箍缩过程
• 2.3.1 雪耙模型对于等离子体轴向箍缩过程的描述
• 2.3.2 Xe等离子体Z-箍缩过程与极紫外辐射光的时间特性分析
• 2.4 主要放电参数对等离子体电子温度的影响
• 2.4.1 放电通道内径长度对等离子体电子温度的影响
• 2.4.2 气体气压对等离子体电子温度的影响
• 2.4.3 放电电压和电场对等离子体电子温度的影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 极紫外光刻光源装置介绍及光谱测量
• 3.1 引言
• 3.2 装置介绍
• 3.2.1 电源系统
• 3.2.2 控制系统
• 3.2.3 气体放电系统
• 3.2.4 极紫外辐射光探测系统
• 3.3 Xe等离子体极紫外辐射光光谱测量与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 Xe等离子体极紫外辐射实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 Xe等离子体极紫外辐射的光谱特性
• 4.2.1 工作气体流量对极紫外辐射谱线强度影响的实验研究
• 4.2.2 主脉冲放电电流幅值对极紫外辐射谱线强度影响的实验研究
• 4.3 预主脉冲电源联合放电对极紫外辐射光强度影响的实验研究.
• 4.4 混合气体对极紫外辐射光强度影响的实验研究.
• 4.4.1 混合气体对于带宽内13.511m辐射光强度的影响
• 4.4.2 掺入He气对于Xe高价离子态的影响
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢