Extrem-Ultraviolett-

Extrem-Ultraviolett-Strahlung oder hoher Energie ultraviolette Strahlung ist eine elektromagnetische Strahlung in dem Teil des elektromagnetischen Spektrums überspannt Wellenlängen von 124 nm bis zu 10 nm, und deshalb mit Photonen mit einer Energie von 10 eV bis 124 eV. EUV ist natürlich von der Sonnenkorona und künstlich durch Plasma und Synchrotronlichtquellen erzeugt.

Es dient hauptsächlich Photoelektronenspektroskopie, Solar-Bildgebung und Lithographie.

In Luft, ist das am stärksten EUV absorbierte Komponente des elektromagnetischen Spektrums, die eine hohe Vakuum für die Übertragung.

EUV-Generation

Neutralen Atomen oder kondensierter Materie kann nicht emittiert EUV-Strahlung. Ionisation muss zuerst stattfinden. EUV-Licht kann nur durch Elektronen, die zu mehrfach geladenen positiven Ionen gebunden sind, emittiert werden; zum Beispiel zur Entfernung eines Elektrons aus einem +3 geladene Kohlenstoffionen erfordert etwa 65 eV. Solche Elektronen fester als typische Valenzelektronen gebunden. Die Existenz von mehrfach geladenen positiven Ionen wird in einem Heiß dichtes Plasma möglich. Alternativ können die freien Elektronen und Ionen vorübergehend und augenblicklich durch das intensive elektrische Feld eines sehr hoch harmonischen Laserstrahl erzeugt werden. Die Elektronen zu beschleunigen, während sie auf die Elternionen zurücksetz Photonen höherer Energie bei verminderter Intensität, das im EUV-Bereich sein kann. Ist der frei Photonen darstellen ionisierende Strahlung, werden sie auch Ionisierung der Atome des harmonischen erzeugenden Mediums, abbau die Quellen der höheren Harmonischen. Die freigegebenen Elektronen entkommen, da das elektrische Feld des EUV-Licht ist nicht intensiv genug ist, um die Elektronen auf höhere Oberwellen anzutreiben, während die Mutterionen sind nicht mehr so ​​leicht ionisiert über den ursprünglich neutralen Atomen. Somit werden die Prozesse der EUV-Erzeugung und Absorptions konkurrieren stark gegeneinander.

EUV-Licht kann auch durch freie Elektronen umkreist einen Synchrotron emittiert werden.

EUV-Absorption in Materie

Wenn eine EUV Photon absorbiert, werden Fotoelektronen und Sekundärelektronen durch Ionisation ähnlich dem Vorgang, wenn Röntgenstrahlen oder Elektronenstrahlen durch Materie absorbiert erzeugt.

Die Antwort von Materie EUV-Strahlung können durch die folgenden Gleichungen erfasst:


  • Punkt der Aufnahme: EUV-Photonen-Energie = 92 eV = Electron Bindungsenergie + Photoelektronen anfänglichen kinetischen Energie
  • Innerhalb von 3 mittleren freien Wege der Photoelektronen: Reduzierung der Photoelektronen kinetische Energie = Ionisationspotential + Sekundärelektronen kinetische Energie
  • Innerhalb von 3 mittleren freien Wege des Sekundärelektronen:
  • Reduktion von Sekundärelektronen-kinetische Energie = Ionisationspotential + tertiären Elektronen kinetische Energie
  • N-ten Generation Elektronen verlangsamt abgesehen von Ionisation durch Erhitzen
  • Letzte Generation Elektronen kinetische Energie ~ 0 eV = & gt; dissoziative Elektronenan + Wärme

wo das Ionisationspotential ist in der Regel 7-9 eV für organische Materialien und 5.4 eV für Metalle. Das Photoelektron anschließend bewirkt die Emission von Sekundärelektronen durch den Prozess der Stoßionisation. Manchmal ist ein Auger-Übergang auch möglich, was zu der Emission von zwei Elektronen mit der Absorption eines einzelnen Photons.

Streng genommen Photoelektronen, Auger-Elektronen und Sekundärelektronen werden alle von positiv geladenen Löchern, um die Ladungsneutralität zu bewahren, begleitet. Ein Elektron-Loch-Paar wird oft als ein Exziton bezeichnet. Für hochenergetische Elektronen, kann die Elektronen-Loch Trennung ziemlich groß sein, und die Bindungsenergie entsprechend gering ist, aber bei niedrigerer Energie können die Elektronen und Loch näher zueinander sein. Das Exziton diffundiert selbst eine recht große Distanz. Wie der Name andeutet, ist ein Exziton einem angeregten Zustand; nur, wenn es verschwindet, der Elektronen- und Loch rekombinieren können stabile chemische Reaktionsprodukte bilden.

Da die Photonenabsorption Tiefe der Elektronenaustrittstiefe überschreitet, da die freigesetzten Elektronen schließlich verlangsamen, ihre Energie zu zerstreuen sie dann als Wärme. EUV-Wellenlängen sind deutlich stärker als längere Wellenlängen absorbiert, da die entsprechenden Photonenenergien die Bandlücken aller Materialien überschreiten. Folglich ist die Wärmeeffizienz deutlich höher, und wurde durch geringere thermische Ablationsschwellen in dielektrischen Materialien geprägt.

EUV-Schäden

Wie andere Formen ionisierender Strahlung EUV und Elektronen direkt oder indirekt von der EUV-Strahlung freigesetzt werden, eine wahrscheinliche Quelle Gerät beschädigen. Schaden kann von Oxid-Desorption oder eingeschlossene Ladung folgenden Ionisation führen. Schäden können auch durch unbestimmte positive Aufladung durch den Malter-Effekt auftreten. Wenn freie Elektronen kann nicht zurückkehren, um die positive Nettoladung zu neutralisieren, ist positives Ion Desorption der einzige Weg, um die Neutralität wiederherzustellen. Jedoch bedeutet die Desorption im wesentlichen die Oberfläche wird während der Belichtung zersetzt, und außerdem die desorbierten Atomen verunreinigt freiliegende Optik. EUV Schäden bereits in der CCD-Strahlung Alterung der Extreme UV-Imaging Telescope dokumentiert.

Strahlenschäden ist ein bekanntes Problem, das in dem Verfahren der Plasmaverarbeitungsschäden untersucht wurde. Eine neuere Studie an der Universität von Wisconsin Synchrotron angedeutet, der Wellenlängen unterhalb von 200 nm in der Lage sind messbare Oberflächenladung. EUV-Strahlung zeigte positive Aufladung Zentimeter über die Grenzen der Exposition während VUV-Strahlung zeigte positive Aufladung innerhalb der Grenzen der Exposition.

Studien unter Verwendung von EUV Femtosekundenpulse am Freie-Elektronen-Laser in Hamburg angegebenen thermischen Schmelz induzierte Schäden Schwellen unterhalb von 100 mJ / cm.

Eine frühere Untersuchung zeigte, dass Elektronen durch den "weichen" ionisierende Strahlung erzeugt könnte noch eindringen ~ 100 nm unter der Oberfläche, was zu einer Erwärmung.

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