激光辅助放电Z箍缩等离子体特性研究

作     者：吴家志 

作者单位：长春理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林景全

授予年度：2019年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 07[理学] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 070204[理学-等离子体物理] 0803[工学-光学工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：激光辅助放电等离子体 时间演化 极紫外光源 Z箍缩等离子体 

摘      要：极紫外光刻技术是制造特征尺寸小于22nm芯片的最有前途的光刻技术,极紫外光源是极紫外光刻技术的重要组成部分。激光辅助放电等离子极紫外光源是获取极紫外光源的一种方法,此方法可以使任何传统固体靶材作为放电等离子体所需材料,具有装置结构简单、极紫外光源功率高和转化效率高等优点,因此有着广阔的应用前景。理论上,分析了触发阶段激光烧蚀等离子体的物理特征和放电阶段等离子体的Z箍缩物理过程,以及等离子体输出极紫外辐射的物理特性。实验上,首先设计并搭建了激光辅助放电等离子体极紫外光源的实验装置。研究了靶材作为不同电极极性对Z箍缩等离子体产生的影响。通过对比靶材分别作为阴、阳极时放电等离子体的时间演化过程和极紫外辐射强度,得到靶材作为阴极时更有利于放电Z箍缩等离子体的形成和极紫外辐射的输出。其次,我们对激光辅助放电Z箍缩等离子体的初期放电阶段动力学进行了研究。在实验中,我们发现在主放电电流上升之前,X-ray二极管检测到两个脉冲信号,通过用纸片分别遮挡两个电极,得到两个峰值信号分别来源于电极的阴极和阳极。此外,我们还对放电过程中等离子体的膨胀速度进行了测量,其速度约为1×10～5m/s。最后,我们对激光辅助放电Z箍缩等离子体的箍缩阶段动力学进行了研究。研究了放电参数(放电电流和电极间距)和激光参数(激光能量和激光聚焦光斑尺寸)对Z箍缩等离子体特性的影响。我们得到如下结果:当初始供电直流电压为7kV,电极间距为5mm,激光焦点距靶材表面为50 mm,激光能量为90mJ条件时等离子体箍缩效果最好,等离子体箍缩时EUV辐射强度也最强。