ArF准分子激光系统的能量效率特性

为深入理解ArF准分子激光系统的运转机制,进而获得优化ArF准分子激光系统设计的理论及方向性指导,利用一维流体模型,以气体高压放电等离子体深紫外激光辐射过程为主要对象,研究了放电抽运ArF准分子激光系统的动力学特性,梳理了ArF准分子激光系统的能量传递过程,深入研究了等离子体放电机理,从能量沉积效率、ArF*粒子形成过程、激光输出三个方面,分析了动力学过程中影响能量效率的主要因素,提出了相应的改进优化措施.仿真结果表明,氟气及相关粒子在系统运转过程中有重要作用,工作气体中氟气的组分比例对能量效率影响较大,偏离最佳点会导致激光系统能量效率的下降.相关结论为ArF准分子激光系统的优化设计和稳定可靠运转提供了重要的理论参考依据.

基于Smith预估补偿的准分子激光器温度控制系统研究

针对准分子激光器温度控制系统的大时间滞后特点,利用MATLAB对准分子激光器温度控制系统进行模型辨识,设计了一种新型Smith-PID预估复合控制器.在此基础上分别对两种控制器进行仿真和实验.结果表明与常规PID控制器相比,Smith-PID预估复合控制器超调量减少41%,调节时间减少51%.所设计控制器具有稳健性强、超调量小及调节时间短等优点,可为准分子激光器的运行提供良好的温度控制环境。

不同缓冲气体中ArF准分子激光系统放电特性分析

为深入理解挖掘ArF准分子激光系统运转机制,进而获得ArF准分子激光系统设计优化的理论及方向性指导,文章基于流体模型,以气体高压放电等离子体深紫外激光辐射过程为主要研究对象,研究了放电抽运ArF准分子激光系统的动力学特性,分析了不同缓冲气体中,ArF准分子激光系统极板间电压、电流、光子数密度变化趋势及电子数密度空间分布情况,讨论了光电离在系统放电过程中的重要作用.结果表明,Ne作为缓冲气体时,电子耗尽层及阴极鞘层宽度更小,放电更加稳定.在Ne中添加杂质气体Xe,可以通过光电离加速放电区域的扩展,减小电子耗尽层及阴极鞘层的宽度,降低放电发生的阈值电压,提高放电稳定性.

预电离效应对ArF准分子激光特性的影响分析

利用流体模型对ArF准分子激光气体放电过程进行了数值模拟,通过对比不同初始预电离强度下的气体放电情况,分析了预电离效应对准分子激光系统放电特性的影响,并探究了不同气体参数下的预电离效果。结果表明,初始预电离强度对于极间击穿电压、ArF准分子的形成以及光输出特性均有显著影响。在保证均匀电场且有效放电的情况下,低的初始预电离强度难以"点燃"气体,但可以获得较高的激光输出能量,而提高初始预电离强度能有效降低击穿电压,却不利于气体对能量的吸收转化。此外,预电离效果受工作气压与F2比例的影响,气压的升高或F2浓度的增加,均会降低预电离的有效性。

高效率ArF准分子激光复合腔技术研究

短波长、高光子能量的Ar F准分子激光在集成电路光刻、材料加工、激光医学等领域具有重要的应用。结合线宽压窄技术方案设计了193 nm Ar F准分子激光器复合腔结构,理论分析了复合腔结构能量提升的原理。针对准分子激光器的长腔特性,提出了实现其复合腔窄带激光模式锁定的解决方案,并进行了实验验证。与通常插入色散元件的单窄带腔相比,锁定后的准分子激光复合腔在输出线宽基本不变的情况下能量提高了4.02倍,激光效率大幅提升,能量稳定性也大幅优化。

光刻用准分子激光器中心波长在线测量研究

实现了一种准分子激光光刻光源中心波长的实时测量方法。基于法布里珀罗（F-P）标准具与中阶梯光栅的相关测量装置,通过对F-P标准具的干涉条纹和光栅衍射条纹的分析,实现了对光刻光源输出激光中心波长的在线有效测量。整个测量装置体积小、成本低,在500-3 000 Hz高重频条件下,实现了亚pm量级的测量精度,标准差低于0.1pm,取得了较好的实验结果。

准分子激光与SiC陶瓷的相互作用研究

采用准分子激光对SiC陶瓷表面进行了不同脉冲数、不同单脉冲能量和不同重复频率的辐照实验,获得了SiC陶瓷的辐照损伤二维和三维表面形貌,并分析了微观作用机制。结果表明,193nm准分子激光辐照SiC陶瓷时既产生光热作用又产生光化学作用,其中光热作用占主导;SiC表面损伤的宏观形貌与激光辐照参数相关,辐照脉冲数增加或单脉冲能量增加均会加重辐照损伤,增大激光重复频率会导致辐照损伤深度略微下降。

基于准分子激光绝对波长校准的寻峰算法研究

准分子激光绝对波长校准技术中,参考中心波长位置抖动是影响校准精度的主要因素,寻峰算法是解决这类问题的有效途径。通过仿真和实验研究比较了5种寻峰算法,结果显示,高斯非线性曲线拟合寻峰法误差最小,算法平均误差为0.15 pm。通过研究强度阈值对5种寻峰算法的影响,明确了阈值优化对减小寻峰算法误差的重要性。选取各算法最佳强度阈值来优化算法,结果表明,高斯非线性曲线拟合寻峰算法的误差最低为0.04 pm,平均算法误差为0.06 pm,选取该寻峰算法作为绝对波长校准核心算法,能满足校准精度要求。通过对影响算法的误差原因进行分析,证明噪声大小是影响高斯非线性曲线拟合寻峰算法误差的主要因素,进一步提升校准精度须从抑制噪声角度出发。

光刻用准分子激光器光谱控制中温度分布对输出光谱影响特性分析

研究了激光传输过程线宽压窄模块内部热量累积对系统输出光谱的影响。通过理论分析及实验验证,分析了激光光束传输条件下,棱镜温度变化引起的材料折射率分布不均匀,以及不同惰性气体对输出激光光谱长时间稳定性的影响。结果表明,激光与线宽压窄模块内部元件相互作用,使光学元件温度升高,输出光谱展宽。惰性气体防护系统通过气体流动减小线宽压窄模块内部热量的积累,维持输出光谱的长时间稳定性。模块内部热量的累积对光谱纯度值影响较大,对半峰全宽影响不大。与N2相比,He折射率随温度变化较小,可使输出激光光谱纯度值长时间保持稳定。

高精度真空材料放气测试研究

材料放气率是评价真空材料性能的重要参数。高精度真空材料放气测试系统集成了定容升压法、小孔流导法和双通道转换法三种材料放气率测试方法。其独特的系统设计与加工并配备先进的泵阀计组件,使系统获得无污染清洁的超高真空,极限真空度最低达6.8×10^(-9)Pa。低的本底真空进一步降低了系统的放气率测量下限,三种方法的测量下限依次可达:6.20×10^(-12),2.90×10^(-12)和2.78×10^(-12)Pa·m^3/(s·cm^2)。针对三种方法,对应选取聚四氟乙烯(PTFE)、304和316 L不锈钢作为样品,测试了不同时间的放气率。测试结果表明:三类样品10 h内的总放气率分别在10^(-8),10^(-11)和10-12Pa·m^3/(s·cm^2)数量级,对应的最大测量不确定度分别为9.4%,12.5%和13.8%。结合四极质谱计,进一步获得样品的放气组分和PTFE各组分的放气分率,总放气率和放气分率均随抽气时间的增加而下降。

光刻设备知识产权战略研究

我国高端集成电路(IC)产业严重受限于落后的光刻制造装备技术和产业,2016年进口约2 271亿美元,制约了我国电子信息产业的升级,成为重大的国家安全隐患。习近平主席说"实践反复告诉我们,关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的",2008年以来我国启动科技重大专项"极大規模集成电路制造装备及成套工艺"(02专项),展开IC光刻制造装备及工艺关健技术攻关。通过对国际上先进光刻设备制造企业知识产权战略研究,调研其专利形成的关键技术模块,寻找我国光刻制造业研发的潜在技术入口,提高创新起点,引导研发活动向具有自主创新的目标,集中力量在光刻机国际前沿技术上有所突破,创造更多的自主知识产权。

知识产权制度在创新活动中的保障和支撑作用

习近平同志在十九大报告中指出,创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。而实现创新和发展,知识产权制度是重要的保障和支撑。本文通过参与国家科研项目知识产权布局和实施,提出科研项目从立项、实施、验收、成果应用与转化等环节如何做好知识产权管理工作,加强知识产权全过程管理,更好地推动知识产权创造、运用、保护和管理,从根本上提升以知识产权为核心的原始创新能力、集成创新能力和消化吸收再创新能力,优化科技创新结构,提升科技创新效率。

加强科研机构外协业务管理的思考

随着国家科技体制改革的不断深入,科研外协将是科研院所集中精力致力于高、精、尖研发工作,加快研发进程的重要推进剂。本文首先分析了现阶段科研外协的管理现状,通过对科研外协存在的诸如管理意识薄弱、协调沟通不畅、过程监督不到位等问题的深入阐述,提出加强科研外协管理的几点思考和建议。

基于LC全桥串联谐振的脉冲功率电源设计

设计了一种基于LC全桥串联谐振的高压脉冲功率电源,并在高压电容器上获得了纳秒级百千伏的高压脉冲输出。电源采用两级升压结构得到纳秒级高压脉冲,详细分析了脉冲电源前级串联谐振变换器电流断续模式(DCM)下工作过程,得出变换器谐振参数设计方法,并对系统后级高压脉冲形成回路进行了设计。在理论分析基础上研制了一台脉冲功率电源,对电源进行Pspice软件仿真和实验测试,结果表明,在电容负载上,此电源可获得峰值135 kV,前沿42 ns的脉冲电压。

高精度像差检测运动控制及图像采集系统设计

投影物镜是光刻机的重要组成部分,直接影响光刻技术指标,因此投影物镜波像差是光刻机中关键的检测指标之一。横向剪切干涉是重要的波像差检测方法,根据横向剪切原理,设计了高精度运动控制及图像采集系统以检测光刻机投影物镜波像差是否满足要求。该系统采用宏-微结构以同时满足行程和位置精度的要求;并由CMOS图像探测器实时采集保存剪切干涉图像。剪切干涉图像通过波前重建计算得到投影物镜的波像差,实验结果满足波像差检测重复性精度要求。该系统具有高集成、可扩展、操作简便和维护简单的特点,可广泛应用于相关领域中。

一种基于零电压开关的脉冲调制等离子体激发系统的研究

设计实现了一种利用占空比和频率可调节的高电压脉冲调制技术激发大气压等离子体射流的装置;该装置基于蓄电池供电,采用自激式零电压开关技术来产生高频高压正弦波输出;然后利用频率及占空比调节方式实现对等离子体激发的有效控制。射流喷嘴采用介质阻挡式设计,由石英管、圆柱电极和圆环电极三部分组成;其中石英管内电极为接地电极。从大气压等离子体射流的发射光谱分析显示,射流中含有大量激发态的、化学活性较高的氩、氮、氧等分子结构,可用于材料表面的清洁消毒等场合。该装置结构紧凑、便携易用、功能丰富,具有重要的应用价值。

基于SiC MOSFET的新型直线变压器驱动源设计

采用新一代半导体开关器件碳化硅(SiC)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET),通过新型平面式布局升压技术和优化同步触发电路,设计出一种可获得快上升沿、短脉冲的直线变压器驱动源(LTD)。该驱动源由8级LTD串联而成。此处在阐明LTD工作原理的基础上,详细分析LTD主电路参数的设计,以及8级串联结构的设计,并结合Pspice软件仿真与具体实验,充分验证了该驱动源设计的可行性。实验结果表明,该驱动源在200Ω负载上,可获得峰值电压约3.8 kV,上升沿约25 ns,下降沿约30 ns,整个脉冲宽度约100 ns输出,并实现在一定范围内输出脉宽可调。

基于LCC谐振的高压充电电源研究与设计

研制了一种恒频恒导通时间控制方式的LCC串并联谐振变换器作为高压脉冲发生器的初级充电电源。通过分析电流断续模式(DCM)下工作过程,定量得出了DCM LCC变换器电压、电流、功率输出特性。利用仿真软件Pspice对LCC谐振电路工作过程和特性进行仿真分析,给出变换器设计依据。最后,搭建实验样机验证了设计的正确性。

氟化钙晶体深紫外激光辐照损伤特性研究进展

半导体光刻技术带动着光源逐步向短波辐射方向发展,以KrF-248nm、ArF-193nm光源为代表的准分子激光光刻光源逐步取代了以往基于汞灯的光刻光源,成为当前半导体光刻技术发展的主流光源。目前应用于光刻光源的光学元件主要以在深紫外波段具有优异传输特性的氟化钙(CaF2)材料为主。针对光源研发过程中涉及的光学元件与激光相互作用时会发生损伤的问题,从CaF2材料自身的物化特性、激光辐射特性以及激光与材料相互作用产生损伤的机理三个方面,综合分析了CaF2材料抗紫外激光研究的发展情况,比较了不同应用背景下CaF2材料的激光损伤特性,总结归纳了提高光学元件激光损伤阈值的措施和方法。

纳米精度波像差检测随机点源阵列照明优化分析

在基于夏克-哈特曼波前传感器的深紫外物镜系统波像差检测中,均匀高亮度的照明光束是实现纳米精度波像差检测的关键。采用时域有限差分法和部分相干性理论对随机排列微孔阵列衍射波前的强度对比度进行了优化。与周期排列微孔阵列相比,采用随机排列微孔阵列,可获得更加光滑的衍射波前强度分布;对单个微孔衍射波前的分析表明,微孔直径越大衍射波前强度对比度越大;衍射波前强度对比度在双孔间为74 nm时达到最大值。分析计算得出,为获得满足纳米精度波像差检测强度对比度要求的波前,随机排列微孔阵列中宜采用直径170 nm的微孔,且微孔间距大于等于306 nm,此时,微孔阵列中微孔个数为428,衍射波前强度对比度为11.70。