.jpg)
Специалисты Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН совместно с коллегами из Федерального исследовательского центра Института прикладной физики имени А. В. Гапонова-Грехова РАН разрабатывают концепцию создания яркого стабильного источника экстремального вакуумного ультрафиолетового излучения. Такой источник необходим в современных литографах для производства микросхем нового поколения.
В отличие от используемой сейчас технологии, когда для создания вакуумного ультрафиолетового излучения применяется лазерная импульсная плазма из капель олова, российские специалисты работают с лазерной плазмой из газа атмосферного давления − ксенона. Эксперименты ведутся на уникальной исследовательской установке ИЯФ СО РАН. Новосибирский лазер на свободных электронах позволяет создавать стабильный и непрерывный терагерцевый лазерный разряд.
На данный момент физики получили квазистационарную сферическую плазму диаметром 1 мм, температурой 5 эВ и плотностью 3,5 × 1017 см-3, что отвечает начальным требованиям. Чем больше температура, тем выше кратность ионов ксенона в плазме, которые излучают экстремальный ультрафиолет. Дальнейшего увеличения температуры планируется достичь за счет повышения средней мощности излучения лазера.
Если концепция будет успешно продемонстрирована с помощью новосибирского лазера на свободных электронах, то отработанную технологию можно будет реализовать в более компактных установках.
В производстве микроэлектроники широко используется метод фотолитографии, позволяющий формировать на кремниевой поверхности микрочипов структуры, размеры которых достигли нескольких нанометров. Тренд на уменьшение микросхем требует соответствующих технологий. Например, для развития микроэлектроники актуальной является задача создания источников экстремального вакуумного ультрафиолетового излучения, так как только они работают на необходимой длине волны, составляющей порядка 10-30 нанометров. Именно источник излучения является основным элементом вакуумного ультрафиолетового литографа. От таких его характеристик, как яркость, стабильность и мощность, зависит производительность всей установки.
Источники вакуумного ультрафиолетового излучения, которые используются в действующих в настоящее время литографах, стремятся любым способом получить требуемый экстремальный ультрафиолет. Обычно для этого применяют сложные системы на основе мощных импульсных CO2-лазеров, которые стреляют по летящим вниз каплям расплавленного олова. Таким методом получают плазму, излучающую вакуумный ультрафиолетовый свет.
Но это не единственный верный и удобный способ добиться экстремального ультрафиолета. Так как оловянная плазма образуется в результате неустойчивых по своей природе процессов, назвать такой источник излучения стабильным нельзя. Кроме того, разлетающееся олово быстро загрязняет дорогие зеркала оптической системы, которые приходится часто менять. Поэтому ведется поиск альтернатив.
Помимо использования субмиллиметрового электромагнитного излучения как инструмента по созданию лазерного разряда, новшество концепции новосибирских и нижегородских физиков состоит в том, что в качестве химического элемента, который обеспечивает хорошее излучение на данной длине волны, они применяют не олово, а ксенон.
Когда возникла идея использовать экстремальный ультрафиолет в литографии, то сразу встал вопрос, какой химический элемент лучше всего подходит для излучения на длине волны 13,5 нанометров, для которой тогда умели делать многослойные зеркала. Остановились на олове. А когда научились делать хорошие многослойные зеркала на длину волны 11,2 нанометров, то для этого диапазона идеальным источником излучения стал именно ксенон.
Специалисты Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН и Федерального исследовательского центра Института прикладной физики имени А. В. Гапонова-Грехова РАН решили объединить свои научные компетенции и исследовательскую инфраструктуру для разработки и демонстрации новой литографической технологии создания яркого стабильного источника экстремального вакуумного ультрафиолетового излучения на основе лазерного разряда атмосферного давления в ксеноне.
Физики работают на пользовательской станции новосибирского лазера на свободных электронах, где на данный момент им удалось получить такие параметры излучения, которые говорят о жизнеспособности концепции.
