【摘要】：極紫外光刻技術是制造特征尺寸小于22nm芯片的核心技術,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生是通過采用激光輔助放電等離子體技術實現的。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,從而產生較強的極紫外光。現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)產生嚴重的污染。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域的關鍵問題之一。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系,文中采用改變激光脈沖數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系。計算獲得了所需的燒蝕靶材體積及其對應的激光能量密度。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,不同靶材其最佳燒蝕效率對應的實驗參數不盡相同。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生嚴重污染的問題,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與燒蝕深度的關系,得到激光能量密度與燒蝕深度的關系。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量遷移軌跡進行了觀測。實驗發(fā)現在靶材表面的附近(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)提供了一定的技術支撐。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：長春理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN249

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 劉勁松，譚懷亮;三維激光燒蝕加工的試驗研究[J];光學精密工程;1995年03期

2 劉勁松，，李孟秋;調Q激光燒蝕具有升華特性物質的模型及應用[J];光學精密工程;1996年04期

3 王猛;湯文輝;;連續(xù)激光燒蝕效應數值模擬方法研究[J];安徽理工大學學報(自然科學版);2006年04期

4 茆軍兵;李洋;程黎鹿;周惟公;鄭志遠;;激光燒蝕推進的研究現狀及進展[J];中國科技信息;2008年04期

5 姚順春;陸繼東;盧志民;謝承利;李捷;潘圣華;蔣梅城;李娉;;樣品形態(tài)對燃煤的激光燒蝕特性影響分析[J];光學學報;2009年04期

6 潘大任;激光燒蝕刻蝕過程的實時監(jiān)測技術研究[J];中國激光;1989年05期

7 范永昌;613《準分子激光燒蝕進行材料斷面元素分布分析技術研究》[J];激光雜志;1995年05期

8 李力鈞,劉勁松,洪蕾,金湘中;三維激光燒蝕加工的精度控制[J];應用激光;1998年04期

9 葉文華,張維巖,陳光南,賀賢土;激光燒蝕瑞利-泰勒不穩(wěn)定性數值研究[J];強激光與粒子束;1999年05期

10 宮琳琳;李爽;;淺談激光燒蝕技術的應用及研究進展[J];科技資訊;2014年04期

相關會議論文 前10條

1 韓美;胡凈宇;;激光燒蝕電感耦合等離子體質譜技術及其應用進展[A];第七屆(2009)中國鋼鐵年會論文集（下）[C];2009年

2 王立君;趙伊君;漆海濱;周輝;劉澤金;陳雨生;劉晶儒;趙學慶;謝永杰;;復合材料的強激光燒蝕研究概述[A];第9屆全國核電子學與核探測技術學術年會論文集[C];1998年

3 楊家敏;丁耀南;楊國洪;張保漢;江少恩;張文海;王耀梅;鄭志堅;;0．351μm激光燒蝕鋁特性實驗[A];中國工程物理研究院科技年報（2000）[C];2000年

4 南寶江;張鋼錘;吳平;馬喜梅;平麗;張曉衛(wèi);;含能工質激光燒蝕推進效率分析[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

5 孫順凱;陳發(fā)良;;激光燒蝕金屬熔融和汽化的數值計算方法研究[A];中國力學學會學術大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

6 朱曉農;張楠;吳澤華;于洋;;飛秒激光燒蝕的三步曲——超短脈沖激光作用下固體靶材燒蝕演化過程的分析與理解[A];第十屆全國光電技術學術交流會論文集[C];2012年

7 孫玉琴;顧援;周關林;傅思祖;王琛;吳江;王偉;董佳欽;;激光燒蝕“印痕”測量系統(tǒng)[A];中國工程物理研究院科技年報（2000）[C];2000年

8 朱曉農;;飛秒激光燒蝕作用下固體靶物質發(fā)生噴射的主要特征[A];中國光學學會2011年學術大會摘要集[C];2011年

9 胡浩豐;王曉雷;吉陽;胡陽;丁曉雁;劉賢文;郭靜慧;翟宏琛;;強飛秒激光燒蝕金屬鋁的熱效應分析[A];中國光學學會2010年光學大會論文集[C];2010年

10 葉文華;;激光燒蝕RT不穩(wěn)定性大變形及混合的高分辨數值模擬[A];中國工程物理研究院科技年報（2002）[C];2002年

相關重要報紙文章 前2條

1 張科;德研制老花眼飛秒激光治療設備[N];中國醫(yī)藥報;2009年

2 記者　毛黎;科學家以飛秒速度“捕捉”分子運動[N];科技日報;2006年

相關博士學位論文 前10條

1 李干;脈沖激光輻照聚合物工質燒蝕推進機理與性能優(yōu)化研究[D];國防科學技術大學;2014年

2 鐘東;基于光學傳感測量的飛秒激光燒蝕過程的動力學特性研究[D];武漢理工大學;2015年

3 袁紅;激光燒蝕固體材料引起力學效應的數值模擬研究[D];中國工程物理研究院;2011年

4 范征鋒;激光燒蝕瑞利—泰勒不穩(wěn)定性研究[D];天津大學;2008年

5 王麗梅;飛秒激光燒蝕硅的分子動力學模擬[D];國防科學技術大學;2008年

6 房然然;高能激光燒蝕靶材動力學研究[D];華中科技大學;2009年

7 金方圓;短脈沖激光燒蝕理論及楔條形陽極加工方法研究[D];中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所);2015年

8 王新林;飛秒激光燒蝕金屬材料特性與微零件制備研究[D];華中科技大學;2007年

9 李美燕;飛秒激光小切透鏡取出術與飛秒LASIK術后干眼與神經修復的比較研究[D];復旦大學;2014年

10 白東碧;高功率飛秒光梳精密控制與應用探索[D];華東師范大學;2016年

相關碩士學位論文 前10條

1 姚威;面向極紫外光源應用的飛秒激光燒蝕金屬的研究[D];長春理工大學;2017年

2 王曉勇;基于GAP含能靶帶的激光燒蝕微推進技術研究[D];南京理工大學;2015年

3 郭榮基;不同介質中激光燒蝕微沖量耦合特性實驗研究[D];河南師范大學;2015年

4 趙爽;kHz重頻激光燒蝕等離子體助燃研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

5 余藝平;低溫熔滲反應制備W/ZrC金屬陶瓷的高溫演變及激光燒蝕特性研究[D];國防科學技術大學;2014年

6 曾凡喜;激光燒蝕與高壓放電的輔助制樣技術[D];南京理工大學;2017年

7 張亮華;激光自動剝金系統(tǒng)設計[D];江蘇大學;2017年

8 馬靖;281.5-285.5nm區(qū)金屬樣品中鐵元素共振激光燒蝕實驗研究[D];安徽師范大學;2003年

9 龍城德;小焦斑納秒激光燒蝕鋁靶的數值模擬[D];中國科學技術大學;2014年

10 田曉莉;激光燒蝕電感耦合等離子體質譜分析金屬/類金屬元素的方法研究[D];鄭州大學;2017年

本文編號：2315759