Научная статья на тему 'Моделирование источников рентгеновского излучения для станции фотолитографии на технологическом накопительном комплексе «Зеленоград»'

Моделирование источников рентгеновского излучения для станции фотолитографии на технологическом накопительном комплексе «Зеленоград» Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
24
7
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
электронные накопительные кольца / синхротронное излучение / ондуляторы / фотолитография / electron storage rings / synchrotron radiation / undulators / photolithography

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Смоляков Николай Васильевич, Марченков Никита Владимирович, Лебедев Алексей Михайлович, Чумаков Ратибор Григорьевич, Гончаренко Михаил Сергеевич

При изготовлении элементной базы микроэлектроники ключевую роль играет фотолитография. Одним из критически сложных элементов фотолитографа является источник экстремального ультрафиолетового излучения. Таким источником может служить специализированный источник синхротронного излучения – технологический накопительный комплекс (ТНК) «Зеленоград», который в течение нескольких ближайших лет предполагается ввести в эксплуатацию. В работе представлены результаты численных расчетов мощности и потоков фотонов из различных источников электромагнитного излучения ТНК «Зеленоград» в контексте возможности его использования для фотолитографии. Рассмотрено синхротронное излучение из поворотных магнитов накопительного кольца ТНК «Зеленоград» при двух значениях энергий электронного пучка: 1,6 и 2,2 ГэВ. Расчеты проведены для узкого спектрального диапазона c длиной волны 13,5 нм и шириной 0,4 нм, а также для широкого диапазона – от 2 до 3 нм. Для этих энергий электронного пучка рассчитаны параметры ондуляторов для генерации ондуляторного излучения с длиной волны 13,5 нм. Расчеты проведены с учетом реальных ограничений технических возможностей ондуляторов: минимально возможный зазор между полюсами ондулятора, максимально возможная намагниченность его магнитных блоков. Для расчетов написаны специальные компьютерные программы. Результаты расчетов интенсивностей генерируемого в ТНК «Зеленоград» синхротронного и ондуляторного излучений позволяют утверждать, что генерируемое излучение может быть эффективно использовано в качестве источника экстремального ультрафиолетового излучения в фотолитографе.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Смоляков Николай Васильевич, Марченков Никита Владимирович, Лебедев Алексей Михайлович, Чумаков Ратибор Григорьевич, Гончаренко Михаил Сергеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Modeling of X-ray sources for a photolithography station at technological storage ring complex “Zelenograd”

Photolithography plays a key role in production of microelectronic components. One of critically complex elements of photolithograph is the source of the extreme ultraviolet electromagnetic radiation. Such a source could be a specialized source of synchrotron radiation – the technological storage ring complex (TSR) “Zelenograd” expected to be put into operation within the next few years. In this work, the results of numeric calculations of power and photon fluxes from various electromagnetic emitters of TSR “Zelenograd” are presented in the context of the possibility to use it for photolithography. Synchrotron radiation generated in the bending magnets of the TSR “Zelenograd” storage ring is considered at two electron beam energy values: 1.6 and 2.2 GeV. Calculations were carried out for a narrow spectral range with a wavelength of 13.5 nm and width of 0.4 nm, and for a wide spectral range – from 2 to 3 nm. For these electron beam energies the undulator parameters for generation of undulator radiation with a wavelength of 13.5 nm were calculated. Calculations were carried out with consideration to real limitations of undulators’ engineering capabilities: the minimum possible gap between the undulator poles, the maximum magnetization of its magnetic blocks. Special computer codes have been written for such kind of simulations. The results of intensity calculation of synchrotron and undulator radiation generated at TSR “Zelenograd” afford the statement about possibility to effective use its radiation as extreme ultraviolet radiation source in a photolithograph.

Текст научной работы на тему «Моделирование источников рентгеновского излучения для станции фотолитографии на технологическом накопительном комплексе «Зеленоград»»

Научная статья УДК 537.872 : 621.38.049.77 doi:10.24151/1561-5405-2024-29-3-300-309 EDN: AFPVKP

Моделирование источников рентгеновского излучения для станции фотолитографии на технологическом накопительном комплексе «Зеленоград»

Н. В. Смоляков1, Н. В. Марченков1, А. М. Лебедев1, Р. Г. Чумаков1,

1 2 М. С. Гончаренко , Н. А. Дюжев

1 Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», г. Москва, Россия

2Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия

[email protected]

Аннотация. При изготовлении элементной базы микроэлектроники ключевую роль играет фотолитография. Одним из критически сложных элементов фотолитографа является источник экстремального ультрафиолетового излучения. Таким источником может служить специализированный источник синхротронного излучения - технологический накопительный комплекс (ТНК) «Зеленоград», который в течение нескольких ближайших лет предполагается ввести в эксплуатацию. В работе представлены результаты численных расчетов мощности и потоков фотонов из различных источников электромагнитного излучения ТНК «Зеленоград» в контексте возможности его использования для фотолитографии. Рассмотрено синхротронное излучение из поворотных магнитов накопительного кольца ТНК «Зеленоград» при двух значениях энергий электронного пучка: 1,6 и 2,2 ГэВ. Расчеты проведены для узкого спектрального диапазона с длиной волны 13,5 нм и шириной 0,4 нм, а также для широкого диапазона - от 2 до 3 нм. Для этих энергий электронного пучка рассчитаны параметры ондуляторов для генерации ондуляторного излучения с длиной волны 13,5 нм. Расчеты проведены с учетом реальных ограничений технических возможностей ондуляторов: минимально возможный зазор между полюсами ондулятора, максимально возможная намагниченность его магнитных блоков. Для расчетов написаны специальные компьютерные программы. Результаты расчетов интенсивностей генерируемого в ТНК «Зеленоград» синхротронного и ондуляторного излучений позволяют утверждать, что генерируемое излучение может быть эффективно использовано в качестве источника экстремального ультрафиолетового излучения в фотолитографе.

Ключевые слова: электронные накопительные кольца, синхротронное излучение, ондуляторы, фотолитография

Финансирование работы: работа выполнена в рамках государственного задания НИЦ «Курчатовский институт».

© Н. В. Смоляков, Н. В. Марченков, А. М. Лебедев, Р. Г. Чумаков, М. С. Гончаренко, Н. А. Дюжев, 2024

Для цитирования: Моделирование источников рентгеновского излучения для станции фотолитографии на технологическом накопительном комплексе «Зеленоград» / Н. В. Смоляков, Н. В. Марченков, А. М. Лебедев и др. // Изв. вузов. Электроника. 2024. Т. 29. № 3. С. 300-309. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-3-300-309. - EDN: AFPVKP.

Original article

Modeling of X-ray sources for a photolithography station at technological storage ring complex "Zelenograd"

N. V. Smolyakov1, N. V. Marchenkov1, A. M. Lebedev1, R. G. Chumakov1, M. S. Goncharenko1, N. A. Djuzhev2

1 National Research Center "Kurchatov Institute ", Moscow, Russia

2

National Research University of Electronic Technology, Moscow, Russia

[email protected]

Abstract. Photolithography plays a key role in production of microelectronic components. One of critically complex elements of photolithograph is the source of the extreme ultraviolet electromagnetic radiation. Such a source could be a specialized source of synchrotron radiation - the technological storage ring complex (TSR) "Zelenograd" expected to be put into operation within the next few years. In this work, the results of numeric calculations of power and photon fluxes from various electromagnetic emitters of TSR "Zelenograd" are presented in the context of the possibility to use it for photolithography. Synchrotron radiation generated in the bending magnets of the TSR "Zelenograd" storage ring is considered at two electron beam energy values: 1.6 and 2.2 GeV. Calculations were carried out for a narrow spectral range with a wavelength of 13.5 nm and width of 0.4 nm, and for a wide spectral range - from 2 to 3 nm. For these electron beam energies the undulator parameters for generation of undulator radiation with a wavelength of 13.5 nm were calculated. Calculations were carried out with consideration to real limitations of undulators' engineering capabilities: the minimum possible gap between the undulator poles, the maximum magnetization of its magnetic blocks. Special computer codes have been written for such kind of simulations. The results of intensity calculation of synchrotron and undulator radiation generated at TSR "Zelenograd" afford the statement about possibility to effective use its radiation as extreme ultraviolet radiation source in a photolithograph.

Keywords: electron storage rings, synchrotron radiation, undulators, photolithography

Funding: the work was carried out within the framework of the state assignment of NRC "Kurchatov Institute".

For citation: Smolyakov N. V., Marchenkov N. V., Lebedev A. M., Chumakov R. G., Goncharenko M. S., Djuzhev N. A. Modeling of X-ray sources for a photolithography station at technological storage ring complex "Zelenograd". Proc. Univ. Electronics, 2024, vol. 29, no. 3, pp. 300-309. https://doi.org/10.24151/1561-5405-2024-29-3-300-309. - EDN: AFPVKP.

Введение. Для изготовления элементов микроэлектроники в качестве основного метода применяется фотолитография. Данный метод включает в себя нанесение на фоторезисте определенного рисунка при облучении его через фотошаблон ультрафиолетовым излучением. В настоящее время самыми распространенными являются фотолитографы фирмы ASML (Нидерланды) [1], в последнем поколении которых используется излучение с длиной волны X = 13,5 нм, генерируемое плазмой из ионов олова. Однако такой способ генерации излучения технологически сложен, в его воспроизводстве имеются труднопреодолимые технические проблемы. Источником мощного излучения для фотолитографа может служить синхротронное излучение, генерируемое пучком электронов в поворотных магнитах накопительных колец, или ондуляторах.

Первые эксперименты по литографии с синхротронным излучением из поворотного магнита накопителя, проведенные в Германском исследовательском центре DESY, описаны в работе [2]. В работах [3, 4] приведено описание каналов для фотолитографии на нескольких накопительных кольцах. На кольце NewSUBARU (Япония) с энергией пучка 1-1,5 ГэВ [5] для литографии есть канал синхротронного излучения BL3 [6] и канал ондуляторного излучения BL9 [7]. Длина периода ондулятора 54 мм, число переходов 200, параметр ондуляторности 2,5, длина волны излучения X = 13,5 нм. На интерференционном литографе достигнуто разрешение 10 нм [7, 8]. На накопителе ALS (США) действует установка MET (Microfield Exposure Tool) [9], используется ондулятор с периодом 80 мм и числом периодов 55, который генерирует излучение с длиной волны X = 13,4 нм [10].

На сегодняшний день специализированный источник синхротронного излучения -технологический накопительный комплекс (ТНК) «Зеленоград» (г. Москва) - находится на стадии готовности к вводу в эксплуатацию [11]. Его запуск позволит в кратчайшие сроки сформировать научно-производственный комплекс для освоения серийного производства и подготовки кадров в передовых областях техники и технологии. Основные параметры ТНК приведены в работах [12-15].

В настоящей работе анализируется возможность применения накопительного кольца ТНК «Зеленоград» в качестве источника экстремального ультрафиолетового излучения для фотолитографа. Рассматриваются два режима его работы: с энергией пучка электронов 1,6 и 2,2 ГэВ. Рассчитываются характеристики синхротронного излучения из поворотных магнитов, а также ондуляторного излучения. Параметры ондулятора оптимизированы под генерацию излучения в требуемом для фотолитографии спектральном диапазоне.

Параметры накопительного кольца. Магнитная структура накопительного кольца ТНК «Зеленоград» оптимизирована для генерации пучков фотонов высокой интенсивности и яркости как из поворотных магнитов, так и из вставных устройств: ондуляторов, вигглеров, змеек. Периметр основного кольца равен 115,7 м. Магнитная система включает в себя 24 поворотных магнита. Конструкция каждого поворотного магнита такова, что на краю магнита, который примыкает к прямолинейному промежутку, есть короткий участок с полем, равным одной четверти основного поля магнита. Это позволяет разделить синхротронное излучение из основного поля поворотного магнита и из вставного устройства прямолинейного промежутка, понизив при этом тепловые и радиационные нагрузки на оптические элементы каналов вставных устройств.

Расчеты характеристик излучения проводили для двух значений энергии пучка накопителя установки: E = 1,6 ГэВ и E = 2,2 ГэВ. Радиус круговой орбиты пучка электронов фиксирован и равен R = 4,905 м. Поле B поворотных магнитов изменяется с изменением энергии пучка электронов. В общем случае верно соотношение:

RB = 3,336E.

При энергии пучка E = 1,6 ГэВ поле поворотного магнита B = 1,1 Тл, при энергии E = 2,2 ГэВ поле B = 1,5 Тл.

В однобанчевом режиме интервал между импульсами равен 400 нс, а в многосгуст-ковом режиме (70 сгустков) составляет 5,5 нс. Пульсация сигнала с таким малым временным интервалом не должна сказываться на работе установки.

Характеристики синхротронного излучения. Синхротронное излучение, генерируемое релятивистским пучком электронов в однородном магнитном поле поворотного магнита накопительного кольца, характеризуется следующими свойствами. Мощность синхротронного излучения намного выше, чем у других рентгеновских источников, и имеет гладкий спектр в области от инфракрасного диапазона до рентгеновского. В рассматриваемом спектральном диапазоне синхротронное излучение практически полностью линейно поляризовано, распределение его интенсивности однородно в горизонтальном направлении (рис. 1, а).

Рис. 1. Принципиальная схема генерации излучения: а - синхротронное излучение; б - ондуляторное излучение (стрелки на магнитных блоках ондулятора указывают направление их намагниченности) Fig. 1. Scheme of radiation generation: a - synchrotron radiation; b - undulator radiation (the arrows on the

magnet blocks indicate their magnetization direction)

Спектральные характеристики синхротронного излучения анализировали для двух значений энергии электронов: E = 1,6 ГэВ и E = 2,2 ГэВ. Ток пучка 300 мА. Рассмотрены два спектральных диапазона синхротронного излучения с длиной волны X = 13,5 нм и шириной 0,4 нм и в диапазоне длин волн X = 2...3 нм (рис. 2). Излучение с длиной волны X = 13,5 нм сосредоточено в узком вертикальном угле ±1,2 мрад от плоскости орбиты пучка как при E = 1,6 ГэВ, так и при E = 2,2 ГэВ. Излучение с длиной волны X = 2...3 нм сосредоточено в узком вертикальном угле примерно ±0,7 мрад относительно медианной плоскости и одинаково при E = 1,6 ГэВ и E = 2,2 ГэВ. Это позволяет использовать оптику с малой апертурой. Детальные расчеты показывают, что наличие углового и пространственного разбросов электронов в пучке (эмиттанс пучка) практически не сказывается на пространственных параметрах излучения.

Из графиков на рис. 2 следует, что при E = 1,6 ГэВ в полный вертикальный угол и

горизонтальный угол 1 мрад в секунду в относительной спектральной полосе 0,1 % ге-

12 „ 12, нерируется 8,2-10 фотонов с длиной волны X = 13,5 нм и 8,7-10 фотонов при

E = 2,2 ГэВ. Относительная разница в интенсивностях мала и составляет 6 %. Для диапазона длин волн X = 2...3 нм при разных энергиях пучка электронов разница в интенсивностях синхротронного излучения также невелика (см. рис. 2).

Облучаемая пластина обычно имеет диаметр 200-300 мм. Ее экспозиция производится по отдельным кадрам (области экспозиции, размер поля изображения). В работе [1] размеры кадра 26 х 32 мм, в работе [7] - 10 х 10 мм. В Зеленоградском на-нотехнологическом центре (г. Москва) разрабатывается отечественный литограф с размером поля изображения 22 х 22 мм. Поэтому для оценки горизонтальный размер кадра равен 25 мм. Значения потоков фотонов при такой геометрии (горизонтальный угол 5 Мрад) приведены в таблице. При этом между источником излучения и маской расположен объектив, что дает возможность согласовать размеры входного пучка и области экспозиции.

Потоки фотонов синхротронного излучения, фотонов/с, при разных режимах работы накопителя электронов Photon fluxes of synchrotron radiation, photons/s, at different modes of operation of the electron storage device

Энергия фотоно

Рис. 2. Спектр синхротронного излучения, проинтегрированный по вертикальному углу Fig. 2. Spectral flux of synchrotron radiation integrated over vertical angle

X = (13,5 ± 0,2) нм X = 2...3 нм

Энергия электронов E, ГэВ

Требования по потоку

1013 фотонов/c 1014 фотонов/c

1,6 1,2-1015 2,2-1016

2,2 1,3-1015 2,7-1016

Таким образом видно, что синхротронное излучение, генерируемое в накопителе электронов ТНК «Зеленоград», обеспечивает необходимый поток фотонов в требуемых спектральных областях при E = 1,6 ГэВ и E = 2,2 ГэВ.

Характеристики ондуляторного излучения. Ондулятор представляет собой цепочку магнитных полюсов, создающих на оси ондулятора вертикальное магнитное поле синусоидального вида. В настоящее время наибольшее распространение получили редкоземельные ондуляторы, состоящие из редкоземельных магнитных блоков (постоянных магнитов) с высокой остаточной намагниченностью 1,1-1,3 Тл. Практически всегда используется приведенная на рис. 1, б схема [16]. В ней каждый период ондулятора состоит из восьми магнитных блоков (по четыре сверху и снизу). Ондуляторное излучение есть результат интерференции излучения, сгенерированного на каждом периоде. Оно представляет собой набор узких спектральных линий, сосредоточенных в узких конусах вдоль оси ондулятора.

Длина волны X первой гармоники ондуляторного излучения, генерируемой вдоль оси плоского ондулятора, определяется формулой

• (!)

где l - длина периода ондулятора, см; у - приведенная энергия электрона; K - параметр ондуляторности.

Численно приведенная энергия электрона у = 1957^(ГэВ). Так, у = 3131 при E = 1,6 ГэВ и у = 4305 при E = 2,2 ГэВ. Безразмерный параметр ондуляторности K численно равен:

К = 0,'934В. (2)

Видно, что при заданных значениях приведенной энергии пучка у и длины волны излучения X всегда можно подобрать такие значения длины периода ондулятора l и амплитуды его магнитного поля B, чтобы соотношения (1) и (2) выполнялись. Амплитуда магнитного поля ондулятора зависит сложным образом как от параметров магнитных блоков (их размеров и намагниченности), так и от зазора между полюсами ондулятора. Поэтому она может быть рассчитана только численно. Зная амплитуду магнитного поля ондулятора, длину его периода и их число, а также энергию и ток электронного пучка накопителя, можно рассчитать спектрально-угловые характеристики ондуляторного излучения. Но даже в случае идеального плоского ондулятора с синусоидальным магнитным полем расчет спектрально-угловых распределений его излучения требует применения специализированных компьютерных программ.

При расчетах параметров ондулятора с конструкцией, показанной на рис. 1, б, использовали следующие данные накопителя электронов ТНК «Зеленоград»:

Ток пучка электронов накопителя.................................................... 300 мА

Энергия пучка электронов накопителя...................................1,6 и 2,2 ГэВ

Остаточная намагниченность магнитного блока..............................1,1 Тл

Максимально достижимое значение остаточной

намагниченности..................................................................................1,3 Тл

Минимально возможный зазор между полюсами.............................32 мм

Полная длина ондулятора.............................................................~ 1300 мм

Длина волны первой гармоники ондуляторного излучения..........13,5 нм

Значение минимального возможного зазора между полюсами определяется размерами вакуумной камеры накопителя. Полная длина ондулятора равна длине ондулятора и многополюсного вигглера, которые были предложены в [14] для накопительного кольца ТНК «Зеленоград». Она определяется длиной прямолинейного промежутка накопителя и ограничивает число периодов ондулятора N.

Параметры ондулятора оптимизировали так, чтобы он излучал максимально большой поток фотонов с длиной волны X = 13,5 нм. В процессе дальнейшей разработки конструкции ондулятора в приложении к ТНК «Зеленоград» рассчитанные оптимальные параметры могут быть незначительно изменены. Так, реальный ондулятор на своих краях всегда включает в себя специальные полюса, обеспечивающие правильный вход и выход электронного пучка в регулярную часть магнитного поля ондулятора, для которых требуется место. В результате реальное число основных периодов ондулятора немного уменьшится.

Детальный анализ показывает, что при E = 1,6 ГэВ оптимальный период ондулятора l = 65,2 мм. При числе периодом N = 20 полная длина регулярного магнитного поля ондулятора равна 1304 мм. В таком ондуляторе с зазором между полюсами 32 мм амплитуда магнитного поля B = 0,406 Тл. Параметр ондуляторности K = 2,47. При этом полная мощность излучения, генерируемая ондулятором в полный телесный угол в полный спектральный диапазон, равна 105 Вт. Угловая плотность мощности излучения вдоль оси ондулятора равна 173 Вт/мрад2. Поток фотонов, излученный на первой гармонике ондуляторного излучения в полный телесный угол с длиной волны 13,5 нм в

спектральном диапазоне шириной ±0,2 нм, равен 1,2-1016 фотонов/с. Это в десять раз больше соответствующего потока синхротронного излучения (см. таблицу).

При E = 2,2 ГэВ оптимальный период ондулятора l = 74,2 мм. При N = 18 длина регулярного магнитного поля ондулятора равна 1335,6 мм. При зазоре между полюсами 32 мм B = 0,49 Тл. Параметр ондуляторности K = 3,39. Генерируемая полная мощность в полный телесный угол в полный спектральный диапазон равна 294 Вт. Угловая плотность мощности излучения вдоль оси ондулятора составляет 672 Вт/мрад2. Поток фотонов, излученный на первой гармонике ондуляторного излучения в полный телесный угол с длиной волны 13,5 нм в спектральном диапазоне шириной ±0,2 нм, равен 1,1-1016 фотонов/с. Это в восемь раз больше соответствующего потока синхро-тронного излучения (см. таблицу).

На рис. 3 показана спектральная плотность первой гармоники ондуляторного излучения, генерируемого вдоль оси ондулятора в единицу телесного угла (мрад2). Видно, что максимум интенсивности приходится на энергию фотонов 91 ,85 эВ, что соответствует длине волны X = 13,5 нм. Используемые для засветки фоторезиста фотоны с энергетической шириной ±1,36 эВ около максимума интенсивности соответствуют диапазону длин волн ±0,2 нм (см. таблицу). Спектральная линия шире диапазона ±1,36 эВ. Однако интенсивность линии сильно неоднородная (даже в рамках этого узкого спектрального диапазона).

На рис. 4 показана спектральная плотность первой гармоники ондуляторного излучения с длиной волны 13,5 нм в зависимости от горизонтального угла наблюдения. Без учета эмиттанса электронного пучка распределение интенсивности излучения в вертикальном направлении имеет такой же вид, как и по горизонтали. Первая гармоника он-дуляторного излучения имеет цилиндрическую симметрию. Осью этой симметрии является ось ондулятора. Излучение с такой длиной волны сосредоточено в узком конусе с углом порядка ±0,1 мрад.

Энергия фотонов,

Рис. 3. Спектральная плотность первой гармоники ондуляторного излучения, генерируемого

вдоль оси ондулятора Fig. 3. Spectral density of the undulator radiation first harmonic generated along the undulator axis

Рис. 4. Распределение спектральной плотности ондуляторного излучения с длиной волны

13,5 нм в горизонтальном направлении Fig. 4. Distribution of the 13.5 nm wavelength undulator radiation spectral density in the horizontal direction

Сравнение вариантов генерации ондуляторного излучения с длиной волны X = 13,5 нм при E = 1,6 и 2,2 ГэВ показало, что вариант с энергией E = 1,6 ГэВ предпочтительнее. Геометрические и спектральные параметры пучка фотонов в обоих случаях соответствуют друг другу. Генерируемые потоки фотонов ондуляторного излучения тоже близки по величине. Генерируемая ондулятором полная энергия при E = 2,2 ГэВ

равна 294 Вт, при E = 1,6 ГэВ составляет 105 Вт. Это может дать паразитные тепловые и радиационные нагрузки на элементы оптического канала. При этом, как видно из рис. 3 и 4, спектрально-угловая плотность ондуляторного излучения с длиной волны X = 13,5 нм при E = 1,6 ГэВ выше, чем при E = 2,2 ГэВ. Это происходит потому, что для генерации излучения с длиной волны X = 13,5 нм требуемая длина периода l = 67,2 мм меньше длины периода (l = 76,7 мм) при E = 2,2 ГэВ. Соответственно, если длина ондулятора фиксирована, то ондулятор с меньшей длиной периода содержит большее число этих периодов.

Заключение. Полученные результаты расчетов характеристик синхротронного и ондуляторного излучений, которые возможно генерировать на ТНК «Зеленоград», показывают, что это излучение может быть эффективно использовано для литографических установок. Окончательный выбор генератора излучения (синхротронное, или он-дуляторное, или оба одновременно) необходимо проводить совместно с разработкой конструкций канала рентгеновского излучения, его оптических элементов, а также литографической станции.

Литература

1. EUV lithography at chipmakers has started: Performance validation of ASML's NXE:3100 / C. Wagner, J. Bacelar, N. Harned et al. // Proc. SPIE. Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography II. 2011. Vol. 7969. Art. ID: 79691F. https://doi.org/10.1117/12.878603

2. Application of synchrotron radiation to X-ray lithography / E. Spiller, D. E. Eastman, R. Feder et al. // J. Appl. Phys. 1976. Vol. 47. P. 5450-5459. https://doi.org/10.1063/L322577

3. Haelbich R. P., Silverman J. P., Warlaumont J. M. Synchrotron radiation X-ray lithography // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 1984. Vol. 222. Iss. 1-2. P. 291-301. https://doi.org/10.1016/0167-5087(84)90547-7

4. Naulleau P. EUV lithography // Synchrotron Radiat. News. 2019. Vol. 32. Iss. 4. Art. No. 2. https://doi.org/10.1080/08940886.2019.1634429

5. Present status of the synchrotron radiation facility NewSUBARU / S. Hashimoto, Y. Shoji, Y. Fukuda et al. // PACS2001. Proceedings of the 2001 Particle Accelerator Conference (Cat. No. 01CH37268). Chicago, IL: IEEE, 2001. P. 2692-2694. https://doi.org/10.1109/PAC.2001.987875

6. Mask observation results using a coherent extreme ultraviolet scattering microscope at NewSUBARU / T. Harada, J. Kishimoto, T. Watanabe et al. // J. Vac. Sci. Technol. B. 2009. Vol. 27. Iss. 6. P. 3203-3207. https://doi.org/10.1116/1.3258633

7. Watanabe T., Harada T. Research activities of extreme ultraviolet lithography at the University of Hyo-go // Synchrotron Radiat. News. 2019. Vol. 32. Iss. 4. P. 28-35. https://doi.org/10.1080/08940886.2019.1634435

8. EUV interference lithography for 1X nm / T. Urayama, T. Watanabe, Y. Yamaguchi et al. // J. Photopolym. Sci. Technol. 2011. Vol. 24. Iss. 2. P. 153-157. https://doi.org/10.2494/photopolymer.24.153

9. Status of EUV micro-exposure capabilities at the ALS using the 0.3-NA MET optic / P. Naulleau, K. A. Goldberg, E. H. Anderson et al. // Proc. SPIE. Emerging Lithographic Technologies VIII. 2004. Vol. 5374. Art. ID: 556538. https://doi.org/10.1117/12.556538

10. Chang C., Robinson A. Quantitative measurements of undulator spatial coherence at the ALS // Synchrotron Radiat. News. 2001. Vol. 14. Iss. 2. P. 32-33. https://doi.org/10.1080/08940880108261135

11. Ковальчук М. В., Нарайкин О. С., Занавескин М. Л. Технологический накопительный комплекс «Зеленоград» как основа создания инжинирингового центра перспективных материалов, микроэлектроники и биомедицинских технологий // Кристаллография. 2022. Т. 67. № 5. С. 766-770. https://doi.org/ 10.31857/S0023476122050149. - EDN: QBQMSW.

12. TNK - synchrotron radiation source for submicron technology applications / V. V. Anashin, E. I. Gorniker, N. G. Gavrilov et al. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A. 1991. Vol. 308. Iss. 1-2. P. 45-49. https://doi.org/10.1016/0168-9002(91)90584-D

13. Beam lines at the TNK SR source / V. V. Anashin, L. G. Isaeva, E. P. Kollerov et al. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A. 1991. Vol. 308. Iss. 1-2. P. 50-53. https://doi.org/10.1016/0168-9002(91)90585-E

14. Multipole wiggler and undulator for the TNK SR source / G. I. Erg, V. N. Korchuganov, G. N. Kulipanov et al. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A. 1991. Vol. 308. Iss. 1-2. P. 57-60. https://doi.org/ 10.1016/0168-9002(91)90587-G

15. Status of the ''Zelenograd'' storage ring / O. Anchugov, V. Arbuzov, O. Belikov et al. // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A. 2009. Vol. 603. Iss. 1-2. P. 4-6. https://doi.org/10.1016/j.nima.2008.12.111

16. Halbach K. Physical and optical properties of rare earth cobalt magnets // Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 1981. Vol. 187. Iss. 1. P. 109-117. https://doi.org/10.1016/0029-554X(81)90477-8

Статья поступила в редакцию 14.12.2023 г.; одобрена после рецензирования 28.12.2023 г.;

принята к публикации 10.04.2024 г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Информация об авторах

Смоляков Николай Васильевич - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (Россия, 123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, 1), [email protected]

Марченков Никита Владимирович - кандидат физико-математических наук, руководитель Курчатовского комплекса синхротронно-нейтронных исследований Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (Россия, 123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, 1), [email protected]

Лебедев Алексей Михайлович - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (Россия, 123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, 1), [email protected]

Чумаков Ратибор Григорьевич - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (Россия, 123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, 1), [email protected]

Гончаренко Михаил Сергеевич - заместитель начальника отдела управления проектами Курчатовского комплекса синхротронно-нейтронных исследований Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (Россия, 123182, г. Москва, пл. Академика Курчатова, 1), [email protected]

Дюжев Николай Алексеевич - кандидат физико-математических наук, директор ЦКП «Микросистемная техника и электронная компонентная база» Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Россия, 124498, г. Москва, г. Зеленоград, пл. Шокина, 1), [email protected]

References

1. Wagner C., Bacelar J., Harned N., Loopstra E., Hendriks S., Jong I. de, Kuerz P., Levasier L. et al. EUV lithography at chipmakers has started: Performance validation of ASML's NXE:3100. Proc. SPIE. Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography II, 2011, vol. 7969, art. ID: 79691F. https://doi.org/10.1117/12.878603

2. Spiller E., Eastman D. E., Feder R., Grobman W. D., Gudat W., Topalian J. Application of synchrotron radiation to X-ray lithography. J. Appl. Phys., 1976, vol. 47, pp. 5450-5459. https://doi.org/10.1063/L322577

3. Haelbich R. P., Silverman J. P., Warlaumont J. M. Synchrotron radiation X-ray lithography. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res., 1984, vol. 222, iss. 1-2, pp. 291-301. https://doi.org/10.1016/0167-5087(84)90547-7

4. Naulleau P. EUV Lithography. Synchrotron Radiat. News, 2019, vol. 32, iss. 4, art. no. 2. https://doi.org/ 10.1080/08940886.2019.1634429

5. Hashimoto S., Shoji Y., Fukuda Y., Miyamoto S., Niibe M., Ando A. C. Present status of the synchrotron radiation facility NewSUBARU. PACS2001. Proceedings of the 2001 Particle Accelerator Conference (Cat. No. 01CH37268). Chicago, IL, IEEE, 2001, pp. 2692-2694. https://doi.org/10.1109/PAC.2001.987875

6. Harada T., Kishimoto J., Watanabe T., Kinoshita H., Lee D. G. Mask observation results using a coherent extreme ultraviolet scattering microscope at NewSUBARU. J. Vac. Sci. Technol. B, 2009, vol. 27, iss. 6, pp. 3203-3207. https://doi.org/10.1116/1.3258633

7. Watanabe T., Harada T. Research activities of extreme ultraviolet lithography at the University of Hy-ogo. Synchrotron Radiat. News, 2019, vol. 32, iss. 4, pp. 28-35. https://doi.org/10.1080/08940886.2019.1634435

8. Urayama T., Watanabe T., Yamaguchi Y., Matsuda N., Fukushima Y., Iguchi T., Harada T., Kinoshi-ta H. EUV interference lithography for 1X nm. J. Photopolym. Sci. Technol., 2011, vol. 24, iss. 2, pp. 153-157. https://doi.org/10.2494/photopolymer. 24.153

9. Naulleau P., Goldberg K. A., Anderson E. H., Bradley K., Delano R., Denham P., Gunion B., Harteneck B. et al. Status of EUV micro-exposure capabilities at the ALS using the 0.3-NA MET optic. Proc. SPIE. Emerging Lithographic Technologies VIII, 2004, vol. 5374, art. ID: 556538. https://doi.org/10.1117/12.556538

10. Chang C., Robinson A. Quantitative measurements of undulator spatial coherence at the ALS. Synchrotron Radiat. News, 2001, vol. 14, iss. 2, pp. 32-33. https://doi.org/10.1080/08940880108261135

11. Kovalchuk M. V., Naraikin O. S., Zanaveskin M. L. Technical storage ring complex "Zelenograd" as a base for an engineering center of advanced materials, microelectronics, and biomedical technologies. Crystallogr. Rep., 2022, vol. 67, pp. 712-716. https://doi.org/10.1134/S1063774522050145

12. Anashin V. V., Gorniker E. I., Gavrilov N. G., Korchuganov V. N., Kulipanov G. N., Kuper E. A., Kirkin G. Ya., Kuzminykh V. S. et al. TNK - synchrotron radiation source for submicron technology applications. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 1991, vol. 308, iss. 1-2, pp. 45-49. https://doi.org/10.1016/0168-9002(91)90584-D

13. Anashin V. V., Isaeva L. G., Kollerov E. P., Korchuganov V. N., Kulipanov G. N., Mnev V. N., Panchenko V. E., Trakhtenberg E. M., Ushakov V. A. Beam lines at the TNK SR source. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 1991, vol. 308, iss. 1-2, pp. 50-53. https://doi.org/10.1016/0168-9002(91)90585-E

14. Erg G. I., Korchuganov V. N., Kulipanov G. N., Levichev E. B., Trakhtenberg E. M., Ushakov V. A., Valentinov A. G. Multipole wiggler and undulator for the TNK SR source. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 1991, vol. 308, iss. 1-2, pp. 57-60. https://doi.org/10.1016/0168-9002(91)90587-G

15. Anchugov O., Arbuzov V., Belikov O., Chernov K., Chernyakin A., Dovzhenko B., Gorniker E., Grachev N. et al. Status of the ''Zelenograd'' storage ring. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A, 2009, vol. 603, iss. 1-2, pp. 4-6. https://doi.org/10.1016/j.nima.2008.12.111

16. Halbach K. Physical and optical properties of rare earth cobalt magnets. Nucl. Instr. Meth. Phys. Res., 1981, vol. 187, iss. 1, pp. 109-117. https://doi.org/10.1016/0029-554X(81)90477-8

The article was submitted 14.12.2023; approved after reviewing 28.12.2023;

accepted for publication 10.04.2024.

Information about the authors

Nikolay V. Smolyakov - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Scientific Researcher, National Research Center "Kurchatov Institute" (Russia, 123182, Moscow, Academician Kurchatov sq., 1), [email protected]

Nikita V. Marchenkov - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Head of the Kurchatov Complex of Synchrotron-Neutron Research, National Research Center "Kurchatov Institute" (Russia, 123182, Moscow, Academician Kurchatov sq., 1), [email protected]

Alexey M. Lebedev - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Scientific Researcher, National Research Center "Kurchatov Institute" (Russia, 123182, Moscow, Academician Kurchatov sq., 1), [email protected]

Ratibor G. Chumakov - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Scientific Researcher, National Research Center "Kurchatov Institute" (Russia, 123182, Moscow, Academician Kurchatov sq., 1), [email protected]

Mikhail S. Goncharenko - Deputy Head of the Project Management Department of the Kurchatov Complex of Synchrotron-Neutron Research, National Research Center "Kurchatov Institute" (Russia, 123182, Moscow, Academician Kurchatov sq., 1), [email protected]

Nikolay A. Dyuzhev - Cand. Sci. (Phys.-Math.), Director of the Center for Collective Use "Microsystem Technology and Electronic Component Base", National Research University of Electronic Technology (Russia, 124498, Moscow, Zelenograd, Shokin sq., 1), [email protected]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.