纳米光刻高级研究中心 描述:艺术家对EUV光产品的印象
用强激光加热一滴锡就产生了等离子体
这种热等离子体发出的EUV光通过探测器上的光栅记录下来
学分:Tremani / ARCNL 极紫外光(EUV光)不是地球上自然产生的，但它是可以产生的
在纳米光刻机中，EUV光是由非常热的锡等离子体产生的
ARCNL的研究人员与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室密切合作，揭示了这种等离子体如何在原子水平上发射EUV光，并有了意想不到的发现，报道称锡的所有激发态都具有发射EUV光的正确能量
研究人员在5月11日的《自然通讯》上发表了他们的发现
最先进的光刻机使用EUV光在芯片上印刷极小的结构
波长约为13的EUV光
使用先进的多层反射镜可以有效地反射5纳米
这种机器的光源是锡等离子体
为了制造它，一滴锡被激光加热到一个点，在那里它变成发射EUV辐射的等离子体
这一过程到底是如何发生的，是澳大利亚癌症研究中心研究员奥斯卡·维索拉托希望用他在2018年获得的ERC奖来回答的问题之一
与美国研究员詹姆斯·科尔根一起，他的团队成功地获得了一个比以前更完整和准确的答案
能量包 “如果我们把锡加热到极高的温度，最高可达40万摄氏度，那么原子就会分裂成自由电子和带不同电荷的正电荷离子
此外，这些离子中有许多处于激发态:一个或多个轨道电子有额外的能量
这些电子在离原子核比最近的轨道更远的轨道上循环
当它们回到离原子核更近的轨道时，额外的能量以EUV辐射的形式释放出来，”维索拉托解释道
“在锡离子中，一个电子可以有这样一个额外的能量包，但也有可能几个电子同时有一个
它们在围绕原子核的第一、第二、第三甚至第四壳层中运行
然而，电子达到更高激发态的概率随着每一步的上升而变得越来越小
因此，一般认为第一激发态的电子主要发射锡等离子体中的EUV光
" 实验对超级计算机 由于EUV光谱的实验测量并不完全符合这一假设，研究人员怀疑高能态也对锡等离子体发射的EUV光有贡献，但具体过程尚不清楚
维索托说，“获得确定性的唯一方法是计算锡等离子体中所有可能的能量跃迁，这几乎是不可能的任务
锡等离子体中电子的能级之间有超过100亿种可能的跃迁
" 只有超级计算机有足够的能力进行这样的计算
因此，ARCNL的物理学家寻求与洛斯阿拉莫斯国家实验室合作，该实验室拥有超级计算机和原子物理领域的专家
“由于这次合作，我们第一次能够以令人难以置信的精确度和完整性描述锡等离子体如何发出EUV光
这产生了令人惊讶的见解
" 独特的EUV来源 通过将他们的实验室实验与洛斯阿拉莫斯的计算进行比较，研究人员发现，不仅仅是电子从第一个激发态返回，而是在13
5纳米
高级壳层中的电子也对此有贡献，因为连续激发态之间的能量差是相同的
“这意味着每一个回到低能态的电子都有助于13的发射
5纳米光
这种特性使得锡等离子体非常独特，非常适合作为EUV的来源
锡滴源和激光装置的基础研究揭示了锡等离子体的特殊性质
维索拉托:“我们已经获得了关于创造EUV光的惊人的新知识
由于我们对该过程如何工作有了更好的理解，我们可能有助于未来EUV源的进一步优化
"
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