Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Источник экстремального УФ излучения (Z-13,5 нм) на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова Иванов Александр Сергеевич

Источник экстремального УФ излучения (Z-13,5 нм) на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова
<
Источник экстремального УФ излучения (Z-13,5 нм) на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова Источник экстремального УФ излучения (Z-13,5 нм) на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова Источник экстремального УФ излучения (Z-13,5 нм) на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова Источник экстремального УФ излучения (Z-13,5 нм) на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова Источник экстремального УФ излучения (Z-13,5 нм) на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Иванов Александр Сергеевич. Источник экстремального УФ излучения (Z-13,5 нм) на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.08 / Иванов Александр Сергеевич; [Место защиты: Троицкий ин-т инновационных и термоядерных исследований].- Троицк, 2008.- 153 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-1/74

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Источники излучения для ЭУФ литографии 15

1.1. Основные принципы ЭУФ литографии и требования, предъявляемые к источнику излучения 15

1.2. Источники селективного излучения для ЭУФ литографии 23

1.2.1. Литий 24

1.2.2. Ксенон 30

1.2.3. Олово 33

1.3. Методы получения высокотемпературной плазмы, излучающей в ЭУФ диапазоне 35

1.3.1. Генерация плазмы лазерным излучением 36

1.3.2. Разрядные способы получения плазмы 40

ГЛАВА 2. Источник ЭУФ излучения на основе разряда типа лазерноиндуцированнои вакуумной искры 46

2.1. Экспериментальная установка и ее основные функциональные системы 46

2.2. Электрические схемы возбуждения разряда 51

2.3. Методика измерения параметров ЭУФ излучения и других характеристик источника 56

ГЛАВА 3. Основные физические процессы, происходящие при работе источника ЭУФ излучени я 64

3.1. Инициирование разряда импульсом лазерного излучения 64

3.2. Основные физические процессы, происходящие в разряде 71

3.2.1. Процессы пинчевания и генерация ЭУФ излучения при катодном инициировании разряда 72

3.2.2. Особенности генерации ЭУФ излучения

при анодном инициировании разряда 81

3.3. Эффекты, возникающие при работе источника ЭУФ излучения в импульсно-периодическом режиме 85

3.4. Продукты эрозии электродов и методы защиты элементов оптической системы 93

ГЛАВА 4. Влияние параметров инициирующего лазерного импульса и схемы возбуждения разряда на характеристики источника ЭУФ излучения 102

4.1. Воздействие параметров лазерного импульса на характеристики источника ЭУФ излучения 102

4.2. Влияние параметров схемы возбуждения разряда на характеристики источника ЭУФ излучения 112

4.2.1. Энергия ЭУФ излучения и эффективность источника 112

4.2.2. Временная структура ЭУФ излучения и пространственные характеристики излучающей плазмы 120

4.3. Стабилизация разряда при использовании схемы возбуждения с предварительным разрядом 128

Заключение 137

Список литературы

Введение к работе

Актуальность работы

Для дальнейшего развития микроэлектроники необходимо создание следующего поколения промышленных литографических систем. Среди существующих альтернативных технологий, наиболее привлекательной является технология проекционной фотолитографии в экстремальном ультрафиолетовом диапазоне (ЭУФ литография), которая использует излучение в диапазоне длин волн l ~ 13,5 ± 0,135 нм. Ключевое значение для ЭУФ литографии имеет разработка эффективного источника ЭУФ излучения, обладающего высокой средней мощностью излучения. В настоящее время наиболее перспективными с точки зрения получения максимальной эффективности, высокой средней мощности и возможностей дальнейшего масштабирования являются разрядные источники ЭУФ излучения на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова. Исследование физических процессов образования высокотемпературной плазмы и генерации ЭУФ излучения в разряде типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова является важной и актуальной задачей для создания источника ЭУФ излучения.

Цель работы

Целью диссертационной работы являлось исследование физических процессов, происходящих в разряде типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова, и их влияния на энергетические и пространственные характеристики ЭУФ излучения, соответствующие требованиям ЭУФ литографии.

Задачи исследований

Достижение поставленной цели потребовало решения следующих основных задач:

- исследования физических процессов, происходящих при инициировании разряда лазерным излучением, и определения оптимальных параметров лазерного импульса для достижения максимальных выходных характеристик источника ЭУФ излучения.

- исследования физических процессов, происходящих в разряде типа вакуумной искры, и их влияния на выходные параметры источника ЭУФ излучения.

- поиска режимов возбуждения разрядного импульса, способствующих эффективной генерации ЭУФ излучения с требуемыми для ЭУФ литографии энергетическими и пространственными параметрами.

Методы исследований

При решении перечисленных задач основным методом являлся физический эксперимент с привлечением методов численного моделирования изучаемых физических процессов и интерпретация полученных экспериментальных данных на основе теоретического анализа.

Научная новизна работы

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1) Обнаружено, что для достижения максимальной эффективности источника ЭУФ излучения на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова необходимо обеспечить достижение плотностью мощности лазерного импульса некоторого порогового значения, которое зависит от длины волны лазерного излучения, размеров фокального пятна и расстояния между электродами.

2) Установлено, что существует оптимальное значение скорости нарастания разрядного тока, при котором эффективность источника ЭУФ излучения достигает максимального значения.

3) Обнаружено, что осуществление предварительного разряда приводит к уменьшению пространственных размеров плазмы, генерирующей ЭУФ излучение.

4) Обнаружен эффект повышения эффективности ЭУФ источника при наличии временной задержки между моментом коммутации межэлектродного промежутка инициирующей лазерной плазмой и началом разрядного импульса. При этом оптимальное значение временной задержки зависит от плотности мощности инициирующего лазерного излучения.

5) Установлена природа энергетической и пространственной нестабильности ЭУФ излучения, связанная с модификацией профиля поверхности электрода, облучаемого инициирующим лазерным импульсом.

6) Проведено сравнительное исследование энергетических и пространственных характеристик ЭУФ излучения при разной полярности электродов. Найдено, что по совокупности параметров более предпочтительным для использования в ЭУФ литографии является облучение инициирующим лазерным импульсом катода.

Защищаемые положения

Автор выносит на защиту следующие основные положения:

1. Зависимость эффективности источников ЭУФ излучения на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры на парах олова от плотности мощности лазерного излучения имеет насыщающийся характер, при этом переход в насыщение зависит от длины волны лазерного излучения, размеров фокального пятна и расстояния между электродами.

2. Доказано существование оптимального значения скорости нарастания разрядного тока, равного dI/dt ~ 0,41012 А/с, при котором достигается максимальное значение эффективности источника ЭУФ излучения в диапазоне длин волн l ~ 13,5 ± 0,135 нм.

3. Найден режим ввода энергии в разряд, при котором происходит увеличение эффективности источника ЭУФ излучения и уменьшение пространственных размеров плазмы, излучающей в ЭУФ диапазоне спектра.

4. Установлено, что природа энергетической и пространственной нестабильности ЭУФ излучения связана с изменением профиля поверхности облучаемого инициирующим лазерным импульсом электрода под действием разряда при работе источника ЭУФ излучения в импульсно-периодическом режиме.

Вклад автора

В результаты совместных работ автором внесен определяющий вклад, выраженный в постановке и проведении экспериментов, разработке и проектировании экспериментальной техники, в определении задач теоретического исследования, анализе результатов экспериментов и их интерпретации.

Структура и объем диссертации

Источники селективного излучения для ЭУФ литографии

Рассмотрим принцип работы ЭУФ литографической системы, принципиальная схема которой представлена на рис. 1.1. ЭУФ излучение генерируется высокотемпературной плазмой 1. Система защиты от продуктов эрозии 2 служит для защиты элементов оптической системы от запыления, которое приводит к поглощению ЭУФ излучения источника. Коллекторная система 3 собирает ЭУФ излучение источника в требуемом телесном угле и фокусирует его в промежуточный фокус 6. Этот модуль состоит из вложенных металлических параболоидов вращения, имеющих полированную поверхность и работающих в качестве зеркал скользящего падения. Не сфокусированное излучение отсекается ограничителями апертуры 4. Спектральный фильтр 5 обеспечивает пропускание излучения только в рабочем диапазоне длин волн. Маска 7, представляющая собой зеркало с нанесенным на его поверхность рисунком слоя топологии микросхемы из сильно поглощающего материала, освещается ЭУФ излучением, форма которого формируется конденсори ой системой К1-гК2.

Изображение маски в масштабе 4:1 передается проекционной системой M1-HVI6 на подложку 8, покрытую фоточувствительным слоем (фоторезистом). Маска и подложка синхронно движутся с постоянной, но различающейся в 4 раза скоростью, тем самым при неподвижном луче ЭУФ излучения осуществляется сканирование поверхности подложки. К каждому следующему импульсу излучения подложка сдвигается на определенное расстояние, зависящее от частоты следования импульсов и скорости движения подложки. Таким образом, происходит многократное облучение каждой точки подложки и набирается необходимая для засветки фоторезиста энергетическая доза. Затем подложку с засвеченным фоторезистом подвергают дальнейшей обработке, в результате которой удаляется засвеченный (или не засвеченный) ЭУФ излучением рисунок.

Необходимо отметить, что количество зеркал проекционной системы зависит от выбранного параметра NA. Так, если для литографических систем с 0,1 NA 0,14 достаточно 4-х зеркал в проекционной системе, то для системы с 0,2 NA 0,3 необходимо не менее 6-й, а для NA 0,4 - не менее 8-й зеркал [14,29].

Важной физической характеристикой, которую учитывают при разработке литографической системы, является частичная пространственная когерентность излучения в плоскости маски и изображения. В качестве характеристики когерентности используется параметр , равный отношению числовых апертур конденсора и объектива в пространстве объекта: со = NAKOHa/NAo6, где NAK0IW, NA06 - соответственно числовые апертуры конденсора и объектива литографической системы. Случай со = О соответствует полностью когерентному источнику (точечный источник), а со = со - некогерентному пределу (источник с бесконечно большим размером). От значения со зависит величина ki в (1.1), чем больше со, тем меньше klv Для некогерентного излучения отношение контраста фоторезиста в плоскости изображения к контрасту в плоскости объекта выше, чем для когерентного излучения. Обычно компромиссное значение со для литографических систем составляет 0,6. существенные требования к их коэффициенту отражения. Среди различных многослойных зеркал, самым высоким коэффициентом отражения ( 70%) обладают два типа зеркал: Мо/Ве (11-И2 нм) и Mo/Si (13-Н4 нм). Для выбора между Мо/Ве и Mo/Si оптикой необходимо сравнить требования к источнику излучения для этих двух систем, чтобы обеспечить необходимый уровень мощности на фоторезисте. Для этого рассмотрим два параметра: пропускание оптической системы и чувствительность фоторезиста [30]. На рис. 1.2 представлены спектральные коэффициенты отражения Мо/Ве и Mo/Si зеркал. Видно, что Mo/Si зеркало имеет в два раза большую полосу отражения (ширина на уровне половинной интенсивности 0,56 нм), чем Мо/Ве зеркало (ширина на уровне половинной интенсивности 0,27 нм). Суммарный эффект для 10 зеркальной оптической системы приводит к тому, что Mo/Si оптическая система имеет в 1,5 раза большее пропускание. Чувствительность фоторезиста для излучения с X 11-И2 нм составляет 7 мДж/см , а для с X 13-7-14 нм - 5 мДж/см . Суммарный эффект этих факторов приводит к тому, что для одной и той же производительности литографической установки, мощность источника излучения для Мо/Ве оптической системы должна быть в 2,1 раза больше, чем для Mo/Si системы.

Кроме того, качество изображения на фоторезисте налагает повышенные требования к зеркалам проекционной части оптической системы. Однако в процессе эксплуатации возникают внутренние напряжения, способные вызвать деформацию зеркала и соответственно изображения. Потери энергии при отражении приводят к нагреву зеркал, в результате чего возникают механические напряжения, связанные с различными коэффициентами

Электрические схемы возбуждения разряда

Сердечник импульсного высоковольтного трансформатора Тр состоял из двух колец магнитного материала Metglass 2506СО. Первичная и вторичная обмотки трансформатора содержали по 3 витка и обеспечивали коэффициент трансформации 1:1.

Конденсаторные батареи СО и С1 набирались из керамических конденсаторов DHS 4700 Series, их емкость менялась при проведении экспериментов в пределах 8-г56 нФ.

Схема возбуждения предварительного разряда позволяла получать импульсы тока амплитудой несколько сотен ампер длительностью 1-г1,5 мкс. Поскольку временная задержка между предымпульсом и основным разрядом обычно была меньше, чем длительность предымпульса, до начала основного разряда осуществлялся вклад не всей энергии, запасаемой в схеме возбуждения предымпульса. Следует также отметить, что часть энергий предымпульса попадала в схему возбуждения основного разряда вследствие утечек через дроссель Ms2. Данные факторы не позволяли сделать точную оценку энергии, вложенной в предварительный разряд.

При проведении экспериментов проводилась регистрация энергетических, временных и пространственных характеристик выходного ЭУФ излучения исследовавшегося источника при работе в моноимпульсном и импульсно-периодическом режиме.

Для регистрации энергии ЭУФ излучения применялась следующая измерительная система. На расстоянии 106 см от излучающей плазмы располагалось многослойное (число слоев N = 40) Mo/Si зеркало с коэффициентом отражения на X = 13,5 ± 0.05 нм равным 70% и Сигнал фотодиода AXUV-100 (1) (отн.ед./кл.) и пин-диода AXUV-HS5 (2) (отн.ед./кл.). отражения, составлял 80. ЭУФ излучение, отраженное Mo/Si зеркалом, попадало на регистрирующий фотодиод AXUV-100, который располагался на расстоянии 3 см от зеркала. Для фильтрации длинноволнового излучения, которое эффективно отражается Mo/Si зеркалом, на лицевую поверхность фотодиода наносились слои из Мо (толщина 350 нм) и Si (толщина 500 нм), которые обеспечивали пропускание излучения в спектральной „ полосе 12,2-И5,8 нм. Размер рабочей поверхности фотодиода составлял 10x10 мм , что приводило к относительно большой величине собственной емкости 20 нФ, которая при нагрузке сопротивлением 50 Ом соответствовала характерному времени т RC 1 мкс. При типичной длительности ЭУФ излучения в сотни не, это приводило к интегрирующему режиму работы фотодиода (рис.2.13(1)). Энергия ЭУФ излучения определялась по временному интегралу сигнала фотодиода и/или по его амплитуде.

Для оценки погрешности измерений вносимой длинноволновым излучением и проверки эффективности Mo/Si фильтра был проведен следующий эксперимент. Между Mo/Si зеркалом и фотодиодом AXUV-100 с Mo/Si фильтром устанавливалась пластина из LiF толщиной 1 мм, которая обеспечивала пропускание излучения с А. ПО нм. Более коротковолновое излучение поглощалось LiF пластиной. Сигналы, полученные при использовании LiF пластины и без нее, сравнивались. В результате было найдено, что погрешность в определении энергии в требуемом спектральном диапазоне, вносимая длинноволновым излучением, составляла менее 1%. Измерительная система, включающая Mo/Si зеркало и фотодиод AXUV-100, была конструктивно размещена на единой платформе, которая жестко крепилась к вакуумной камере. Измерения проводились под углом 6 к оси электродной системы. Для юстировки системы применялся диодный лазер, который устанавливался вместо фотодиода AXUV-100.

Для абсолютной калибровки измерительной системы в требуемом спектральном диапазоне применялся измеритель с двумя Mo/Si зеркалами, калиброванный с помощью синхротронного источника ЭУФ излучения. у " ч" 1 1 1 -л

При проведении временных измерений ЭУФ излучения в измерительной системе вместо 0 10 20 30 40 Длина волны, нм Рис.2.14. Полоса пропускания Be фильтра толщиной 1 мкм. фотодиода AXUV-100 устанавливался пин-диод AXUV-HS5 с размером рабочей поверхности 1x1 мм2. Его собственная емкость составляла 40 пФ, что приводило к временному разрешению х RC 2 не (рис.2.13(2)). Для фильтрации длинноволнового излучения применялся Be фильтр толщиной 1 мкм (рис.2.14) [83], расположенный между Mo/Si зеркалом и пин-диодом. При проведении экспериментов на пин-диод подавалось смещение Ю-т-100 В, которое обеспечивал источник питания постоянного токаБ5-50.

Определение размеров излучающей плазмы в ЭУФ диапазоне и ее пространственной стабильности проводилось с помощью камеры обскуры. ЭУФ излучение проходило через диафрагму диаметром 100 мкм и попадало на регистрирующий элемент, в качестве которого использовалась ПЗС матрица с нанесенным фосфоресцирующем слоем. Для фильтрации длинноволнового излучения применялись фильтры из Be толщиной 1 мкм (рис.2.14) либо из Zr толщиной 153 нм (рис.2.15) [83], которые располагались обеспечения, установленных на ПЭВМ. Особенностью работы камеры при проведении измерений в моноимпульсном режиме, когда данные записывались в чересстрочном режиме, являлось падение разрешения получаемого изображения до 724x284 пикселей.

Расстояние от излучающей плазмы до ПЗС матрицы составляло обычно 60-г-ЮО см. Измерения проводились под углом 36 к оси электродной системы. Соотношение расстояний от плазмы до диафрагмы и от диафрагмы до матрицы изменялось для обеспечения нужного увеличения, но обычно составляло 1:1 или 1:2. Дифракционное разрешение камеры-обскуры, определенное согласно критерию Релея, составляло 50-И 00 мкм. Настройка схемы возбуждения разряда ЭУФ источников и контроль стабильности ее работы обеспечивались измерением токов и напряжений на ее элементах.

Процессы пинчевания и генерация ЭУФ излучения при катодном инициировании разряда

Визуальное наблюдение разряда показало, что существует нестабильность замыкания разряда на заземленном электроде (рис.3.30). Так, если на высоковольтном электроде разряд фиксируется с помощью инициирующего лазерного излучения, то место замыкания разряда на заземленном электроде нестабильно - разряд последовательно замыкается по траектории А...В...С и обратно, как показано на рисунке. При этом наблюдается корреляция между местом замыкания разряда на заземленном электроде и модуляцией энергии ЭУФ излучения, амплитуды разрядного тока и напряжения на конденсаторе С1. При замыкании разряда в области точки В, которой соответствует минимальная длина разряда, достигается максимальное значение энергии ЭУФ излучения и амплитуды разрядного тока, а вложенная в разряд энергия минимальна (см. рис.3.28). Когда разряд замыкается в области точек А и С - энергия ЭУФ излучения и амплитуда разрядного тока уменьшаются, а вложенная в разряд энергия — увеличивается.

Изучение данных явлений показало, что они вызваны формированием в олове под действием разряда кратера характерной формы, который увеличивается и при достижении характерных размеров, представленных на рис.3.31, в случае, когда высоковольтный электрод - анод, пробой разрядного промежутка и, соответственно, разряд прекращаются. В случае высоковольтного катода происходит исчезновение пятна излучающей плазмы возле катода, а прекращение пробоя межэлектродного промежутка происходит значительно позже.

Для лучшего представления о процессах, происходящих при формировании кратера, был проведен следующий наглядный эксперимент. На поверхности оловянной вставки на высоковольтном электроде формировался кольцевой выступ, как показано на рис.3.32. Затем в разные точки вставки фокусировался инициирующий лазерный импульс и осуществлялся разряд, в течение которого определялась энергия ЭУФ излучения, вложенная в разряд электрическая энергия, а также наблюдалось место замыкания разряда на заземленном электроде. Как показано на рисунке, замыкание разряда на заземленном электроде происходило не по кратчайшему расстоянию, а практически перпендикулярно к поверхности, на которую фокусировался лазерный импульс. Этот эффект связан с направлением разлета инициирующей лазерной плазмы, которая распространяется перпендикулярно плоскости, на которую фокусируется лазерный импульс [119]. лазерной плазмы следующего импульса и, соответственно, к изменению места замыкания разряда на заземленном электроде. Наиболее важным следствием данного эффекта является изменение эффективной длины разряда. Это приводит к увеличению активного сопротивления разряда, вследствие чего происходит уменьшение амплитуды разрядного тока и увеличение величины вложенной в разряд энергии (см, рис.3.28). Увеличение эффективной длины разряда также приводит к увеличению индуктивности разряда, которое сопровождается падением эффективности источника ЭУФ излучения (более подробно см. 4.2.1). Поскольку эффективную длину разряда можно изменять в результате удаления точки фокусировки инициирующего лазерного импульса от края электродной системы, падение эффективности ЭУФ источника при увеличении длины разряда можно легко наблюдать при проведении соответствующего эксперимента (рис.3.33). Формирование в олове кратера

Процесс ухудшения пространственных характеристик пятна излучающей плазмы возле катода при формировании кратера. подавалось высокое напряжение и осуществлялось 50 разрядных импульсов. После этого снова проводилась регистрация плазмы, образующейся под действием лазерного импульса без разряда. Затем снова осуществлялось 50 разрядных импульсов и т.д. Таким образом, получался набор сигналов цилиндра Фарадея, характеризующих вылет лазерной плазмы из формирующегося кратера (рис.3.36). Как видно из рисунка, формирование кратера приводит к падению количества вылетающей из кратера лазерной плазмы [95]. Вероятно, данное явление происходит вследствие осаждения образующейся лазерной плазмы на стенках кратера. Соответственно, при достижении кратером неких критических размеров, количество вылетающей лазерной плазмы становится недостаточным для инициирования разряда и пробой разрядного промежутка прекращается.

Влияние параметров схемы возбуждения разряда на характеристики источника ЭУФ излучения

Таким образом, можно сделать вывод, что повышение доли энергии ЭУФ излучения, которая генерируется вне требуемых размеров, происходит при увеличении количества повторных сжатий разрядной плазмы. На рис.4.40 представлено изображение излучающей плазмы, полученное при параметрах схемы возбуждения разряда, при которых осуществляется только одно сжатие разрядной плазмы. Тем не менее, хорошо видно, что значительная часть энергии ЭУФ излучения генерируется вне образующегося микропинча. Градиент плотности начальной плазмы вдоль оси разряда и расширение плазмы, вылетающей из катодного факела, не позволяют формироваться пинчу с длиной равной межэлектродному расстоянию. Значит, механизм генерации ЭУФ излучения вне перетяжки имеет другую природу. промежутка ( 3 мм). Тогда, скорость распространения этой области составляет величину более - 10 см/с. Такую скорость имеет плазма, разлетающаяся из стягивающейся перетяжки, и пучки заряженных частиц, которые генерируются в момент максимального сжатия плазмы. При взаимодействии многозарядных ионов олова из кумулятивной струи высокотемпературной плазмы, вылетающей из перетяжки, с атомами и ионами олова из низкотемпературной разрядной плазмы происходят процессы резонансной перезарядки. В результате может возникать рекомбинационное излучение многозарядных ионов олова, в том числе и в ЭУФ области спектра. Поскольку в ЭУФ диапазоне излучают ионы олова от область распространения данных ионов и, соответственно, область генерации ЭУФ излучения может быть относительно большой.

Образующиеся в момент максимального сжатия плазмы интенсивные пучки электронов могут, в свою очередь, возбуждать электронные переходы многозарядных ионов олова, излучающих в ЭУФ диапазоне, либо приводить к ионизации и последующему возникновению рекомбинационного механизма генерации ЭУФ излучения [107]. При этом повышение степени ионизации ионов олова приводит к увеличению сечения взаимодействия электронов с этими ионами вследствие кулоновского взаимодействия примерно как Z , где Z - заряд иона [44,49,131]. В результате увеличивается вероятность взаимодействия ускоренных электронов именно с многозарядными ионами олова.

Вследствие разлета высокотемпературной плазмы из перетяжки происходит повышение температуры и плотности разрядной плазмы в межэлектродном промежутке, что приводит к уменьшению резистивных потерь энергии в разряде. Этот эффект позволяет объяснить возрастание эффективности источника ЭУФ излучения при увеличении С1. Генерация энергии ЭУФ излучения линейно зависит от емкости С1 (см. рис.4.17), значит, нелинейный характер зависимости максимальной эффективности источника ЭУФ излучения от С1 (см. рис.4.20) связан с уменьшением потерь вложенной в разряд электрической энергии. Увеличение длительности разрядного импульса приводит к появлению повторных сжатий плазмы в перетяжке, уменьшению резистивного сопротивления плазмы и, соответственно, повышению эффективности ЭУФ источника. Особенно заметно влияние данного эффекта при переходе от одного к двум сжатиям разрядной плазмы. При дальнейшем возрастании длительности разрядного импульса, позволяющем осуществляться многократным сжатиям плазмы, эффект увеличения эффективности ЭУФ источника становится менее заметным. Аналогичный эффект возрастания эффективности источника ЭУФ излучения наблюдался также при увеличении длительности разрядного импульса посредством повышения индуктивности разрядного контура (см. рис.4.22).

При этом излучающая плазма заполняет практически весь разрядный промежуток (рис.4.41А). Вероятно, данный эффект происходит вследствие развития в плазме кинетических неустойчивостей, которые приводят к появлению аномального сопротивления [102,138,139]. В результате происходит нагрев плазмы в межэлектродном промежутке до высокой температуры под действием разрядного тока.

В предыдущем параграфе было показано, что при увеличении вложенной в разряд энергии более 4 Дж происходит заметное ухудшение пространственных характеристик источника ЭУФ излучения (см. рис.4.18 и рис.4.37). Тогда для достижения требуемой мощности 2 кВт в телесный промежутка инициирующей лазерной плазмой и началом основного разрядного импульса (см. рис.3.3). Чтобы обеспечить возможность изменения этой временной задержки, использовалась схема возбуждения разряда с двойным импульсным сжатием (см. рис.2.10). Рассмотрим

Похожие диссертации на Источник экстремального УФ излучения (Z-13,5 нм) на основе разряда типа лазерноиндуцированной вакуумной искры в парах олова