放电等离子体极紫外光谱测量及分析

论文摘要

极紫外（Extreme Ultraviolet, EUV）光刻技术被认为是下一代最有前途的光刻技术之一,而其中的光源被认为是影响EUV光刻技术大规模工业化生产的首要问题。放电等离子体（Discharge Produced Plasma, DPP）EUV光源将电能直接转换为等离子体能,大幅度提高了能量转换效率,而且装置简化,投资及运营成本低,易于操作维护,更适合于商业化生产,是目前实现工业化生产要求EUV光源的首选方式。本文在现有EUV装置上开展了一系列实验,为下一步氙气放电产生13.5nm辐射光做好了准备。同时,本文对探讨快脉冲、大电流对气体击穿特性的影响也有借鉴意义。本文首先分析了基于毛细管放电Z箍缩方式的DPP EUV光源的物理过程和等离子体辐射连续谱产生原理及影响因素。给出了毛细管击穿电压与气体及气压的关系式,并在雪耙模型的基础上给出了约束等离子体电流及等离子体电离度的计算公式。这些基本理论为后面的实验及光谱分析提供了理论依据。详细介绍了实验室现有的EUV光源系统,并在真实负载条件下完成了对预、主脉冲电源放电性能测试,这为以后的预-主脉冲延时工作提供了实验依据。完成了测谱仪器罗兰圆谱仪的标定,并且在实际放电过程中利用罗兰圆谱仪本身的特点拓展了标定数据点范围,提高了标定精度和标定范围,为后面的实验提供了精确度比较高的测谱仪器。利用主脉冲电源对不同气压条件下的氩气、氮气和氦气放电,分析放电辐射谱,研究气体种类和气压对辐射谱的影响,分析现有装置放电电流对不同气体的箍缩性能。同时讨论放电过程中杂质产生的种类和减少杂质谱应采取的方法,为将来氙气放电提供实验基础。本文理论、装置与实验相结合,在实验室已有装置的基础上开展了主脉冲放电极紫外光谱测量和分析研究,获得了氩气、氮气和氦气不同气压条件下的放电辐射谱,完成了光谱分析,为今后预-主脉冲延时放电工作和氙气放电13.5nm辐射光输出奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 传统光学光刻技术
• 1.2.1 光学光刻技术相关参数
• 1.2.2 193nm 浸没式光刻技术
• 1.3 极紫外光刻技术
• 1.3.1 极紫外光刻技术优势及问题
• 1.3.2 极紫外光刻光源
• 1.4 极紫外光刻技术研究现状
• 1.4.1 极紫外光刻技术主要研究机构
• 1.4.2 放电等离子体EUV光源国内外研究现状
• 1.5 课题研究的内容
• 第2章 毛细管放电Z箍缩基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 毛细管放电Z箍缩效应
• 2.2.1 Z箍缩效应
• 2.2.2 毛细管放电Z箍缩
• 2.2.3 雪靶模型
• 2.2.4 多次箍缩对雪耙模型的修正
• 2.3 等离子体的辐射过程
• 2.3.1 韧致辐射
• 2.3.2 复合辐射
• 2.4 重要参数的计算
• 2.4.1 中心波长的能级跃迁
• 2.4.2 毛细管的击穿特性
• 2.4.3 约束等离子体所需要的电流
• 2.4.4 等离子体电离度的计算
• 2.5 本章小结
• 第3章 毛细管放电EUV光源装置介绍及测试
• 3.1 引言
• 3.2 装置介绍及使用说明
• 3.2.1 电源系统
• 3.2.2 放电系统
• 3.2.3 控制及测量系统
• 3.3 实验装置测试
• 3.3.1 放电室真空性能测试
• 3.3.2 预脉冲电源测试
• 3.3.3 主脉冲电源测试
• 3.4 罗兰圆谱仪的标定
• 3.4.1 谱仪主要参数和单色仪性能
• 3.4.2 罗兰圆谱仪的标定
• 3.5 本章小结
• 第4章 放电光谱测量及分析
• 4.1 引言
• 4.2 氩气放电光谱测量及分析
• 4.2.1 氩气放电测量结果
• 4.2.2 氩气放电光谱分析
• 4.3 氮气放电光谱测量及分析
• 4.3.1 氮气放电测量结果
• 4.3.2 氮气放电光谱分析
• 4.4 氦气放电光谱测量及分析
• 4.4.1 氦气放电测量结果
• 4.4.2 氦气放电光谱分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢