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朗缪尔探针诊断脉冲激光锡等离子体特性

2021-01-09田雷超武耀星尹培琪王均武王新兵左都罗

激光技术 2021年1期

孙 秦,田雷超,武耀星,尹培琪,王均武,王新兵*,左都罗

(1.华中科技大学 武汉光电国家研究中心,武汉 430074;2.上海空间推进研究所 上海空间发动机工程技术研究中心,上海 201112)

引 言

绝大多数极紫外(extreme ultraviolet,EUV)辐射源都是基于高温、高密度等离子体的线发射[1]。通过脉冲激光作用锡靶产生的等离子体中高电离态离子的电子跃迁,辐射出中心波长为13.5nm的EUV辐射已经用于极紫外光刻中[2]。目前对锡等离子体的研究就是为了获得更高的13.5nm EUV光转换效率,而转换效率的提高与等离子体物理状态的控制又密不可分,如何准确地测量等离子体的电子温度与电子密度成为一个亟待解决的问题。

常用的激光等离子体(laser-produced plasma,LPP)诊断方法主要分为接触式诊断和非接触式诊断。发射光谱法、微波法、激光干涉法等非接触式诊断方法可以避免对等离子体产生影响,具有较高的精度,但对技术和设备的要求高,诊断系统的稳定性难以保证,后期数据处理工作也较为繁琐[3-8]。与之对比,朗缪尔探针(Langmuir probe,LP)诊断作为最早期的一种等离子体诊断方式,其结构简单,无复杂的设备要求,且成本相对较低,可以得到相比与其它诊断技术更宽的等离子体参量范围,测量数据也较为全面。虽然其作为一种接触式的诊断方式必定会对等离子产生影响,但实验中可以通过选择合适的探针材料来降低这种影响[9]。

实际应用方面,Impedans公司使用朗缪尔探针测量了13.56MHz射频产生的尘埃等离子体中电子密度与电子温度,所测数据用以提高其半导体产业成品率[10]。……

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