与极紫外光刻光源相关联的高离化态原子光谱研究

Along with the development of science and technology, semiconductor industry is unceasing progress; the super-large-scale integration requires the exposure light with shorter wavelength.The extreme ultraviolet lithography is one of best candidate. By using the method of combing expansion of active set and multiconfiguration Dirac-Fock method, the atomic structure parameters of the high charged ions relative to the extreme ultraviolet lithography are calculated with the corrections of electron correlations, quantum electrodynamics corrections and nuclear charge distributions. The radiative transition of spectra at wavelength near 13.5 nm from Sn ions and near 6.x nm from ions in the range from Z=62-74 will be calculated to check the previous theoretical and experimental data and fulfill the gap in the range from Z=62-74. With the limit of Non-Local Thermodynamic Equilibrium, the profile of emission lines will be simulated to understand and explain the experimental spectra by using the Collisional Radiative Model.This can be very important for the research of extreme ultraviolet lithography.

随着科学技术日新月异的发展，半导体产业的不断进步，集成新片的集成度越来越高，对光刻机光源提出了更高的要求。其中极紫外光刻技术在各种光刻技术中最为引人注目。本项目提出结合扩大活动空间方法和相对论多组态Dirac-Fock 方法，考虑电子关联效应、量子电动力学效应以及核质量修正对于初末态能级的影响，给出与极紫外光刻光源相关联高离化态离子精确的原子结构参数。并利用该原子结构参数，计算锡离子在13.5 nm 波长附近的辐射跃迁波长和跃迁几率以及元素范围在62-74之间相关离子在6.x nm 波长附近的辐射跃迁波长和跃迁几率，检验前期的理论和实验数据，填补相关数据(Z=62-74)的空白。探讨在非局域热动平衡下，采用碰撞辐射模型来模拟相关等离子体产生的发射谱，为理解和解释实验谱线奠定基础并提供有用数据，对推动极紫外光刻光源的研究具有十分重要的意义。

随着芯片技术的发展，光刻机光源的研究越来越重要，其中极紫外光刻技术是产生光源重要技术之一。本项目采用结合扩大活动空间方法和相对论多组态Dirac-Fock方法，考虑电子关联效应、量子电动力学效应以及核质量修正对于初末态能级的影响，给出与极紫外光刻光源相关联高离化态离子精确的原子结构参数。我们详细计算了类Mg、类Al离子的原子结构参数，包含原子能级、跃迁波长、跃迁几率、振子强度、线强度、能级寿命。对比了不同电子关联效应对于计算结果的影响，发现考虑Core-Valence效应之后，所得计算结果较以往理论结果有了较大的提高，理论计算结果与实验结果符合很好。辨识了极紫外光刻光源产生谱线的辨识，给出了金3240-3360eV之间3d-5f的跃迁。建立了K-shell模型，并用此模型讨论了铝等离子体的温度和密度，并发现jkl伴线在重现谱有重要的影响，并且正在将K-shell模型做进一步的扩展，力求考虑更加复杂的情形。对于低温等离子体，共振效应对有效碰撞强度的影响较大，因而导致对碰撞激发过程的速率系数也会产生很大影响，因此共振效应对低温等离子体光谱的模拟也具有重要的影响。为能够实现光刻光源，我们详细讨论了神光III主机黑腔腔形研究与设计和单级衍射透射光栅研究，发现采用椭球形黑腔能显著减小黑腔壁面积从而减小腔壁能量消耗并提高靶丸消耗份额，靶丸表面Ｘ光驱动强度相对柱腔双环提高25%~27%。高次谐波的高级衍射成份可通过我们设计的FSDTG光栅而被有效地抑制。焦深和分辨能力只由光栅的结构参数决定。以上研究为理解和解释实验谱线奠定基础并提供有用数据，对推动极紫外光刻光源的研究具有十分重要的意义。