当前，光刻技术广泛应用于微电子器件生产，可在硅片表面形成尺寸达数纳米的微结构。微电路尺寸缩小趋势对相应技术提出要求，研制超强真空紫外(VUV)辐射源至关重要，因其能在所需波长(约10 - 30纳米)下工作，且辐射源是VUV光刻机的核心部件，设备生产率取决于其亮度、稳定性和功率等特性。

目前运行的光刻机中使用的真空紫外(VUV)辐射源多基于强脉冲二氧化碳激光器照射下落的熔融锡滴产生等离子体来获取极紫外光。但这种方法存在不稳定问题，锡等离子体形成过程本质不稳定，且散射的锡会污染光学系统昂贵的反射镜，导致需频繁更换，无法实现长期稳定性。因此，创建稳定光源的替代方案至关重要。

与现有技术不同，俄罗斯专家此次使用大气压氙气激光等离子体。实验在新西伯利亚自由电子激光器(NFEL)进行，该装置是俄罗斯科学院西伯利亚分校独一无二的研究装置，也是世界上唯一能够产生稳定连续太赫兹激光放电的装置。目前，物理学家们已获得一个直径为1毫米、温度为5电子伏特、密度为3.5×10¹?厘米?³的准稳态球形等离子体，达到初步要求，正计划开展进一步提高等离子体温度的工作。若该概念能利用NFEL成功验证，这项成熟技术可在基于俄罗斯科学院雅典娜物理研究所(IAP RAS)目前正在开发的太赫兹回旋加速器的更紧凑装置中实现。相关成果已发表在《等离子体源科学与技术》期刊上。

从左至右：俄罗斯科学院理工学院高级研究员、物理学和数学博士 Alexander Sidorov，以及俄罗斯科学院西伯利亚物理研究所首席研究员、物理学和数学博士 Vitaly Kubarev 在国家科学与工程学院用户站。摄影：T. Morozova。

俄罗斯科学院西伯利亚物理与数学研究所(INP SB RAS)首席研究员、物理与数学科学博士维塔利·库巴列夫(Vitaly Kubarev)表示，NFEL是世界上唯一能产生连续准稳态太赫兹激光放电的激光器，太赫兹波段最适合在大气压下处理气态介质。得益于采用一系列创新技术限制等离子体体积并使其稳定在NFEL辐射焦点附近，物理学家们能够获得上述准稳态等离子体，并通过平均功率仅为200W的脉冲周期性NFEL辐射维持。不过，他们希望达到更高的温度，大约10–12eV，计划通过提高NFEL的平均辐射功率来实现。在常规NFEL模式下，使用一个频率为5.6 MHz的腔内光脉冲，可获得200 W的平均NFEL功率和约1 MW的脉冲功率，但在NFEL中可使用两个和四个腔内脉冲，平均功率将分别提高2倍和4倍，目前正对所有NFEL系统进行仔细调试和调整以实现这些模式。

除了使用亚毫米电磁辐射作为产生激光放电的工具外，新西伯利亚和下诺夫哥罗德物理学家的概念创新之处在于使用氙气而非锡作为在此波长下辐射良好的化学元素。俄罗斯科学院雅典研究所高级研究员、物理学和数学博士亚历山大·西多罗夫(Alexander Sidorov)评论称，当提出在光刻技术中使用极紫外辐射的想法时，最初选择了锡，但当掌握制作波长为11.2纳米的优质多层镜面技术后，氙气成为该波段最理想的辐射源。目前，在NFEL进行研究工作的同时，为验证新技术概念的可行性，俄罗斯科学院物理研究所(IAP RAS)正在升级其旗舰设备——回旋管，以便将来它们能在尽可能短的太赫兹波段工作，并实现尽可能高的平均功率。若一切顺利，借助NFEL演示放电，使用回旋管(比NFEL更紧凑、更具可扩展性的装置)的辐射，将获得一个现成的可复制技术装置。

这项工作得到了俄罗斯科学基金会的资助。