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题名激光锡等离子体极紫外光源发射光谱诊断研究
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作者
胡桢麟
王天泽
何梁
林楠
冷雨欣
陈卫标
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机构
中国科学院上海光学精密机械研究所超强激光科学与技术重点实验室
中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学工程部
中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部
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出处
《光谱学与光谱分析》
北大核心
2025年第7期1834-1841,共8页
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基金
国家自然科学基金项目(62405336)
中国博士后科学基金第74批面上项目(2023M743643)
国家资助博士后研究人员计划项目(GZB20230791)资助。
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文摘
由于具有发光体积小、能量转换效率高、稳定性高和非相干等特点,激光等离子体极紫外(LPP-EUV)光源在先进半导体制造与量测、材料表面分析和EUV计量学等领域应用广泛。本文开展了1μm固体激光Sn等离子体EUV光源发射光谱诊断研究。首先,在真空中测量了不同激光峰值功率密度下1μm激光激发固体Sn靶等离子体的13.5 nm带内辐射能量、7~24 nm EUV波段和350~750 nm可见光(VIS)波段的发射光谱,计算了能量转换效率(CE)和光谱纯度(SP),分析了激光峰值功率密度对Sn等离子体EUV光谱、VIS光谱、CE和SP的影响规律。在本实验的参数范围内,CE随着激光峰值功率密度的提升先快速增大后缓慢减小,在激光峰值功率密度为5.2×10^(11)W·cm^(-2)时达到最大值2.47%。SP随激光峰值功率密度的提升而增大,在1.5×10^(12)W·cm^(-2)时达到最大值7.52%。然后,基于Sn等离子体VIS波段的时间分辨光谱,采用萨哈-玻尔兹曼图法和斯塔克展宽法计算了等离子体起爆后60~160 ns的电子温度(T_(e))和电子密度(n_(e)),研究了真空中Sn等离子体T_(e)和n_(e)随时间的演化规律,并进一步分析了T_(e)和n_(e)对EUV波段辐射和13.5 nm带内辐射的影响规律。结果表明,激光峰值功率密度的上升会导致等离子体T_(e)和n_(e)的上升,T_(e)和n_(e)的变化影响着不同电荷态离子的分布,进而导致EUV辐射谱分布的变化。在本实验的参数范围内,随着T_(e)和n_(e)增大,CE先增大后减小,而SP一直增大。过低的T_(e)会导致Sn等离子体UTA峰位未达到13.5 nm,过高的T_(e)会导致更多的驱动激光能量转化为13.5 nm以下的EUV辐射,造成CE未达到最优。以上研究结果为固体激光驱动LPP-EUV光源的工程化研发,以及我国自主开展EUV光刻、EUV计量与检测提供了研究基础与技术支持。
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关键词
极紫外光源
激光等离子体
发射光谱诊断
等离子体温度
电子密度
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Keywords
Extreme ultraviolet light source
Laser-produced plasma
Emission spectrum diagnosis
Plasma temperature
Electron density
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分类号
O433.1
[机械工程—光学工程]
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