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基于脉冲CO_2激光锡等离子体光刻光源的极紫外辐射光谱特性研究

吴涛  王新兵  王少义  陆培祥  
【摘要】:研究了不同条件下脉冲放电CO2激光烧蚀平板锡靶产生的等离子体极紫外辐射特性,设计并建立了一套掠入射极紫外平焦场光栅光谱仪,结合X射线CCD探测了光源在6.5~16.8nm波段的时间积分辐射光谱,得到了极紫外光谱随激光脉宽,入射脉冲能量及背景气压的变化规律。实验结果发现:入射激光脉冲能量在30~600mJ变化时,极紫外辐射光谱的强度随辐照激光脉冲能量的增加而增加,但并不是线性关系,具有饱和效应,且产生极紫外辐射的脉冲能量阈值约为30mJ,当激光脉冲能量为425mJ时具有最高的转换效率,此时中心波长13.5nm处2%带宽内的转换效率约为1.2%。激光脉冲半高全宽在50~120ns范围内变化时,极紫外辐射光谱的峰值位置均位于13.5nm,光谱形状几乎没有什么变化,但是脉宽从120ns变到52ns后,由于激光功率密度的提高,极紫外辐射强度也随之增强了约1.6倍。极紫外光谱的强度随背景气压的增大而迅速下降,当腔内空气气压为200Pa时,极紫外辐射光子几乎被全部吸收,而当缓冲氦气气压为7×104 Pa时,仍能够探测到微弱的极紫外辐射信号,计算表明100Pa的空气对13.5nm极紫外光的吸收系数为3.0m-1,而100Pa的He气的吸收系数为0.96m-1。

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