国防科技大学建校70周年专题局域热平衡Sn等离子体极紫外辐射不透明度和发射谱的理论研究*高城1)†刘彦鹏2)严冠鹏1)闫杰1)陈小棋1)侯永1)靳奉涛1)吴建华1)‡曾交龙1)3)袁建民1)4)1)(国防科技大学理学院,长沙410073)2)(西北核技术研究所,激光与物质相互作用国家重点实验室,西安710000)3)(浙江工业大学理学院,杭州310023)4)(中国工程物理研究院研究生院,北京100193)(2023年3月26日收到;2023年5月4日收到修改稿)Sn6+-Sn14+锡(Sn)是13.5nm光刻光源的材料,Sn等离子体辐射性质对光源设计意义重大.基于细致能级模型,在局域热平衡假设条件下计算得到了Sn等离子体辐射不透明度和发射谱.使用多组态Dirac-Fock方法获得了离子的能级和辐射跃迁振子强度等基本原子参数.针对波长在13.5nm附近的4d-4f和4p-4d跃迁系,重点考虑了4dm-4fm(m=1,2,3,4)和4pn-4dn(n=1,2,3)的电子关联效应.在大规模组态相互作用计算中,每种电荷态离子的精细能级数目约为20万.对较强的吸收谱线(振子强度大于0.01),其长度和速度表示的相对差异为20%—30%.基于精密原子参数,计算了Sn等离子体在30eV,0.01g/cm3条件下的透射谱,与实验结果基本符合.系统计算了温度16—30eV,密度0.0001—0.1g/cm3条件下的Sn等离子体辐射不透明度和发射光谱,分析了极紫外(extremeultraviolet,EUV)光谱随温度和密度的变化规律.研究表明温度一定时,密度增大会使得13.5nm附近的辐射不透明度和发射谱包络增宽.而密度一定时,随着温度的增加,辐射不透明度和发射谱在13.5nm附近存在明显的窄化效应.本文工作有助于EUV光刻光源的设计和研究.关键词：极紫外光源,细致能级模型,组态相互作用PACS：31.15.am,32.30.–r,31.15.A–DOI:10.7498/aps.72.202304551引言R=kλ/NANA摩尔定律要求集成电路上的晶体管数目越来越多,尺寸越来越小[1,2].光刻技术是半导体行业的核心技术之一,其刻蚀集成电路节点的最小尺寸可以由瑞利公式确定[3]:,其中k表示工艺因子常数,表示光学孔径,l为曝光光源波长.为了提高分辨率,减小工艺因子常数和增大光学孔径数值已经几乎被研究者们做到了极限,目前聚焦的方向是减小光源波长[4].光刻光源波长从光学波段,进入深紫外波段,现在商用光刻光源的最短波长为13.5nm,位于极紫外(extremeultraviolet,EUV)波段[5].目前商用的EUV光刻光源采用高功率CO2激光作用在锡(Sn)的液滴靶上,使之处于温度20—*国家自然科学基金(批准号:12074430,11974423)和激光与物质相互作用国家重点实验室开放基础研究(批准号:SKLIM2008)资助...
