【摘要】：極紫外光刻技術(shù)是制造特征尺寸小于22nm芯片的核心技術(shù),極紫外光源是極紫外光刻系統(tǒng)的重要組成部分。因此針對其光源研究將對極紫外光刻發(fā)展有著重要的意義。一種較為重要的極紫外光源產(chǎn)生是通過采用激光輔助放電等離子體技術(shù)實現(xiàn)的。該光源的工作方式主要是通過激光燒蝕靶材,在兩高壓電極間提供足夠的金屬粒子作為放電靶,這些金屬粒子引起高壓放電瞬間,并形成箍縮等離子體,從而產(chǎn)生較強的極紫外光�，F(xiàn)有以往的該類光源中采用納秒激光進行材料燒蝕,燒蝕過程產(chǎn)生較大的微米量級金屬碎屑,引起不穩(wěn)定放電,并會對放電電極以及收集系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。基于這一問題,本文提出利用飛秒激光進行燒蝕產(chǎn)生較小金屬粒子的特點,為等離子體放電電光源提供較為理想的金屬粒子靶。由于高重復(fù)工作頻率飛秒激光的輸出能量較低,所以通過優(yōu)化實驗參數(shù)提供足夠的燒蝕材料為后續(xù)的理想放電提供保障是目前該領(lǐng)域的關(guān)鍵問題之一。論文實驗研究低飛秒激光脈沖能量條件下,激光燒蝕金屬鋁和錫靶的一些特性。在真空環(huán)境下,開展了千赫茲飛秒激光燒蝕金屬鋁和錫的研究。通過改變聚焦透鏡與靶材的相對位置,獲得了靶材與激光焦點不同相對位置的燒蝕斑尺寸。為進一步研究激光能量密度與靶材燒蝕深度的關(guān)系,文中采用改變激光脈沖數(shù)的方式對其進行了深入研究,獲得了激光能量密度與燒蝕深度的關(guān)系。計算獲得了所需的燒蝕靶材體積及其對應(yīng)的激光能量密度。對極紫外光源所需要靶材燒蝕效率問題進行了研究分析,其結(jié)果表明對于金屬鋁來說,在聚焦透鏡的焦點和靶材表面相對位置為10mm時燒蝕效率最高,可以達到理想等離子體放電所對應(yīng)的燒蝕體積(2×103μm3)。而對于金屬錫而言,在聚焦透鏡的焦點和靶材表面相對位置為5mm處燒蝕效率最高,可以達到所需的燒蝕體積。研究發(fā)現(xiàn),不同靶材其最佳燒蝕效率對應(yīng)的實驗參數(shù)不盡相同。為了能在低飛秒激光脈沖能量下在兩高壓電極間積累足夠的金屬粒子來提高放電性能以及減輕真空中飛秒激光燒蝕下粒子飛濺產(chǎn)生嚴(yán)重污染的問題,論文開展了氣體環(huán)境下飛秒燒蝕金屬的研究。在大氣環(huán)境下,研究了燒蝕斑大小與激光能量的關(guān)系,得到了靶面位于焦點前不同位置處的燒蝕斑大小。進一步通過研究激光脈沖數(shù)與燒蝕深度的關(guān)系,得到激光能量密度與燒蝕深度的關(guān)系。而后通過光散射的實驗方法,對大氣中飛秒激光燒蝕出的金屬材料的質(zhì)量遷移軌跡進行了觀測。實驗發(fā)現(xiàn)在靶材表面的附近(1mm-3mm)位置處因環(huán)境氣體阻擋作用形成了金屬粒子組成的“金屬云”,這種“金屬云”將會在靶材附近存在約25ms,即環(huán)境氣體對飛秒激光燒蝕材料有明顯約束效果。這種金屬材料因環(huán)境氣體阻擋作用形成的“金屬云”有利于極紫外高壓放電電極間所需固體材料累積的需要,即可在高重復(fù)頻率、低脈沖能量的飛秒激光燒蝕的條件下在兩電極間提供足夠的金屬材料。這項工作為高重復(fù)工作頻率、穩(wěn)定的極紫外光刻工業(yè)光源的開發(fā)提供了一定的技術(shù)支撐。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN249

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本文編號：2315759