In this study, an extreme ultraviolet (EUV) conversion efficiency (CE) of 6.9% was obtained in simulation by controlling the delay between a picosecond pre-pulse and a main-pulse with a wavelength of 2 μm; this value is about 7.5% higher than the ns pre-pulse scheme of the EUV emission produced by a 2 μm laser-driven tin-droplet target. In the simulation, the tin droplet expanded into hollow spherical structures after irradiation with a picosecond pre-pulse laser. Notably, compared with a nanosecond pre-pulse, in this case, the density of the tin plasma was lower, and the expansion range was wider for the same delay. Therefore, ps pre-pulse can make the tin plasma reach the optimal state of EUV emission in a shorter delay. In both pre-pulse schemes, the CE value maintains a high value (>5.7%) within a certain delay range (800 ns) between pre-pulse and main-pulse. In this study, the FLASH radiation hydrodynamic code and FLYCHK atomic code were used to investigate the energy conversion and spectra. The results obtained can be potentially useful for EUV lithography under a two-pulse scheme.
REFERENCES
1.
Y.
Yuan
,
Y. Y.
Ma
,
W. P.
Wang
,
S. J.
Chen
,
Y.
Cui
,
M.
Zi
,
X. H.
Yang
,
G. B.
Zhang
, and
Y. X.
Leng
, Plasma Phys. Controlled Fusion
64
(2
), 025001
(2021
).2.
R.
Schupp
,
L.
Behnke
,
Z.
Bouza
,
Z.
Mazzotta
,
Y.
Mostafa
,
A.
Lassise
,
L.
Poirier
,
J.
Sheil
,
M.
Bayraktar
,
W.
Ubachs
,
R.
Hoekstra
, and
O. O.
Versolato
, J. Phys. D
54
(36
), 365103
(2021
).3.
L.
Behnke
,
R.
Schupp
,
Z.
Bouza
,
M.
Bayraktar
,
Z.
Mazzotta
,
R.
Meijer
,
J.
Sheil
,
S.
Witte
,
W.
Ubachs
,
R.
Hoekstra
, and
O. O.
Versolato
, Opt. Express
29
(3
), 4475
(2021
).4.
O. O.
Versolato
, Plasma Sources Sci. Technol.
28
(8
), 083001
(2019
).5.
H.
Matsukuma
,
A.
Sunahara
,
T.
Yanagida
,
H.
Tomuro
,
K.
Kouge
,
T.
Kodama
,
T.
Hosoda
,
S.
Fujioka
, and
H.
Nishimura
, Appl. Phys. Lett.
107
(12
), 121103
(2015
).6.
V. Y.
Banine
,
K. N.
Koshelev
, and
G. H. P. M.
Swinkels
, J. Phys. D
44
(25
), 253001
(2011
).7.
D. G.
Barnes
,
M.
Vidiassov
,
B.
Ruthensteiner
,
C. J.
Fluke
,
M. R.
Quayle
, and
C. R.
McHenry
, PLoS One
8
(9
), e69446
(2013
).8.
A. Z.
Giovannini
and
R. S.
Abhari
, Appl. Phys. Lett.
104
(19
), 194104
(2014
).9.
S. S.
Harilal
,
T.
Sizyuk
,
A.
Hassanein
,
D.
Campos
,
P.
Hough
, and
V.
Sizyuk
, J. Appl. Phys.
109
(6
), 063306
(2011
).10.
H.
Mizoguchi
,
T.
Yamazaki
,
T.
Saitou
,
H.
Nakarai
, and
T.
Yamada
, paper presented at the Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography IX
, 2018
.11.
G.
O'Sullivan
,
B.
Li
,
R.
D'Arcy
,
P.
Dunne
,
P.
Hayden
,
D.
Kilbane
,
T.
McCormack
,
H.
Ohashi
,
F.
O'Reilly
,
P.
Sheridan
,
E.
Sokell
,
C.
Suzuki
, and
T.
Higashiguchi
, J. Phys. B
48
(14
), 144025
(2015
).12.
M.
Purvis
,
I. V.
Fomenkov
,
A. A.
Schafgans
,
M.
Vargas
,
S.
Rich
,
Y.
Tao
,
S. I.
Rokitski
,
M.
Mulder
,
E.
Buurman
, and
M.
Kats
, Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography IX
(
SPIE
, 2018
), Vol.
10583
.13.
A.
Vinokhodov
,
M.
Krivokorytov
,
Y.
Sidelnikov
,
V.
Krivtsun
,
V.
Medvedev
,
V.
Bushuev
,
K.
Koshelev
,
D.
Glushkov
, and
S.
Ellwi
, Rev. Sci. Instrum.
87
(10
), 103304
(2016
).14.
V.
Sizyuk
,
T.
Sizyuk
,
A.
Hassanein
, and
K.
Johnson
, J. Appl. Phys.
123
(1
), 013302
(2018
).15.
D.
Kurilovich
,
M. M.
Basko
,
D. A.
Kim
,
F.
Torretti
,
R.
Schupp
,
J. C.
Visschers
,
J.
Scheers
,
R.
Hoekstra
,
W.
Ubachs
, and
O. O.
Versolato
, Phys. Plasmas
25
(1
), 012709
(2018
).16.
D.
Kurilovich
,
T.
de Faria Pinto
,
F.
Torretti
,
R.
Schupp
,
J.
Scheers
,
A. S.
Stodolna
,
H.
Gelderblom
,
K. S. E.
Eikema
,
S.
Witte
,
W.
Ubachs
,
R.
Hoekstra
, and
O. O.
Versolato
, Phys. Rev. Appl.
10
(5
), 054005
(2018
).17.
S.
Fujioka
,
M.
Shimomura
,
Y.
Shimada
,
S.
Maeda
,
H.
Sakaguchi
,
Y.
Nakai
,
T.
Aota
,
H.
Nishimura
,
N.
Ozaki
,
A.
Sunahara
,
K.
Nishihara
,
N.
Miyanaga
,
Y.
Izawa
, and
K.
Mima
, Appl. Phys. Lett.
92
(24
), 241502
(2008
).18.
M. M.
Basko
, Phys. Plasmas
23
(8
), 083114
(2016
).19.
I.
Fomenkov
,
D.
Brandt
,
A.
Ershov
,
A.
Schafgans
,
Y.
Tao
,
G.
Vaschenko
,
S.
Rokitski
,
M.
Kats
,
M.
Vargas
,
M.
Purvis
,
R.
Rafac
,
B.
La Fontaine
,
S.
De Dea
,
A.
LaForge
,
J.
Stewart
,
S.
Chang
,
M.
Graham
,
D.
Riggs
,
T.
Taylor
,
M.
Abraham
, and
D.
Brown
, Adv. Opt. Technol.
6
(3–4), 173
–186
(2017
).20.
K.
Nishihara
,
A.
Sunahara
,
A.
Sasaki
,
M.
Nunami
,
H.
Tanuma
,
S.
Fujioka
,
Y.
Shimada
,
K.
Fujima
,
H.
Furukawa
,
T.
Kato
,
F.
Koike
,
R.
More
,
M.
Murakami
,
T.
Nishikawa
,
V.
Zhakhovskii
,
K.
Gamata
,
A.
Takata
,
H.
Ueda
,
H.
Nishimura
,
Y.
Izawa
,
N.
Miyanaga
, and
K.
Mima
, Phys. Plasmas
15
(5
), 056708
(2008
).21.
M.
Purvis
,
I. V.
Fomenkov
,
A. A.
Schafgans
,
M.
Vargas
,
S.
Rich
,
Y.
Tao
,
S. I.
Rokitski
,
M.
Mulder
,
E.
Buurman
,
M.
Kats
,
J.
Stewart
,
A. D.
LaForge
,
C.
Rajyaguru
,
G.
Vaschenko
,
A. I.
Ershov
,
R. J.
Rafac
,
M.
Abraham
,
D. C.
Brandt
, and
D. J.
Brown
, SPIE Advanced Lithography
10583
, 1058327
(2018
).22.
E.
Sistrunk
,
D. A.
Alessi
,
A.
Bayramian
,
K.
Chesnut
,
A.
Erlandson
,
T. C.
Galvin
,
D.
Gibson
,
H.
Nguyen
,
B.
Reagan
,
K.
Schaffers
,
C. W.
Siders
,
T.
Spinka
, and
C.
Haefner
, Proc. SPIE
11034
, 1103407
(2019
).23.
L.
Wang
,
W.
Chen
,
Y.
Zhao
,
H.
Yang
,
W.
Jing
,
Z.
Pan
,
H.
Huang
,
J.
Liu
,
J. E.
Bae
,
F.
Rotermund
,
P.
Loiko
,
X.
Mateos
,
Z.
Wang
,
X.
Xu
,
U.
Griebner
, and
V.
Petrov
, High Power Laser Sci. Eng.
9
, e50
(2021
).24.
P. P.
Naulleau
,
H.
Mizoguchi
,
H.
Nakarai
,
T.
Abe
,
T.
Ohta
,
K. M.
Nowak
,
Y.
Kawasuji
,
H.
Tanaka
,
Y.
Watanabe
,
T.
Hori
,
T.
Kodama
,
Y.
Shiraishi
,
T.
Yanagida
,
T.
Yamada
,
T.
Yamazaki
,
S.
Okazaki
, and
T.
Saitou
, Proc. SPIE
8679
, 86790A
(2013
).25.
B.
Fryxell
,
K.
Olson
,
P.
Ricker
,
F. X.
Timmes
,
M.
Zingale
,
D. Q.
Lamb
,
P.
Macneice
,
R.
Rosner
,
J. W.
Truran
, and
H.
Tufo
, Astrophys. J. Suppl. Ser.
131
(1
), 273
(2000
).26.
M. M.
Basko
,
V. G.
Novikov
, and
A. S.
Grushin
, Phys. Plasmas
22
(5
), 053111
(2015
).27.
R.
Schupp
,
F.
Torretti
,
R. A.
Meijer
,
M.
Bayraktar
,
J.
Sheil
,
J.
Scheers
,
D.
Kurilovich
,
A.
Bayerle
,
A. A.
Schafgans
,
M.
Purvis
,
K. S. E.
Eikema
,
S.
Witte
,
W.
Ubachs
,
R.
Hoekstra
, and
O. O.
Versolato
, Appl. Phys. Lett.
115
(12
), 124101
(2019
).28.
F.
Torretti
,
J.
Sheil
,
R.
Schupp
,
M. M.
Basko
,
M.
Bayraktar
,
R. A.
Meijer
,
S.
Witte
,
W.
Ubachs
,
R.
Hoekstra
,
O. O.
Versolato
,
A. J.
Neukirch
, and
J.
Colgan
, Nat. Commun.
11
(1
), 2334
(2020
).29.
H. K.
Chung
,
M. H.
Chen
,
W. L.
Morgan
,
Y.
Ralchenko
, and
R. W.
Lee
, High Energy Density Phys.
1
(1
), 3–12
(2005
).30.
T.
Liu
,
K.
Zhang
,
Z.
Qi
,
S.
Chen
,
C.
Feng
,
H.
Deng
,
B.
Liu
, and
D.
Wang
, High Power Laser Sci. Eng.
10
, 107362
(2021
).31.
E. V.
Grabovski
,
P. V.
Sasorov
,
A. P.
Shevelko
,
V. V.
Aleksandrov
,
S. N.
Andreev
,
M. M.
Basko
,
A. V.
Branitski
,
A. N.
Gritsuk
,
G. S.
Volkov
,
Y. N.
Laukhin
,
K. N.
Mitrofanov
,
G. M.
Oleinik
,
A. A.
Samokhin
,
V. P.
Smirnov
,
I. Y.
Tolstikhina
,
I. N.
Frolov
, and
O. F.
Yakushev
, Matter Radiat. Extremes
2
(3
), 129
(2017
).32.
W.
Yao
,
J.
Capitaine
,
B.
Khiar
,
T.
Vinci
,
K.
Burdonov
,
J.
Béard
,
J.
Fuchs
, and
A.
Ciardi
, Matter Radiat. Extremes
7
(2
), 026903
(2022
).33.
W.
Wang
,
C.
Jiang
,
S.
Li
,
H.
Dong
,
B.
Shen
,
Y.
Leng
,
R.
Li
, and
Z.
Xu
, High Power Laser Sci. Eng.
7
, e54
(2019
).34.
L.
Spitzer
and
R.
Härm
, Phys. Rev.
89
(5
), 977
(1953
).35.
J.
Meyer-ter-Vehn
and
A. J.
Kemp
, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. A
415
, 674
(1998
).36.
K.
Eidmann
, Laser Part. Beams
12
(2
), 223
(2009
).37.
G. D.
Tsakiris
and
K.
Eidmann
, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
38
(5
), 353
(1987
).38.
C. D.
Sijoy
,
V.
Mishra
, and
S.
Chaurasia
, High Energy Density Phys.
24
, 56
(2017
).39.
R. M.
More
,
K. H.
Warren
,
D. A.
Young
, and
G. B.
Zimmerman
, Phys. Fluids
31
(10
), 3059
(1988
).40.
A.
Sunahara
,
K.
Nishihara
, and
A.
Sasaki
, Plasma Fusion Res.
3
, 043
(2008
).41.
M. S.
Cho
,
K.
Matsuo
,
S.
Fujioka
,
S. J.
Hahn
,
B. I.
Cho
, and
H. K.
Chung
, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer
257
, 107369
(2020
).42.
M. M.
Basko
,
M. S.
Krivokorytov
,
A. Y.
Vinokhodov
,
Y. V.
Sidelnikov
,
V. M.
Krivtsun
,
V. V.
Medvedev
,
D. A.
Kim
,
V. O.
Kompanets
,
A. A.
Lash
, and
K. N.
Koshelev
, Laser Phys. Lett.
14
(3
), 036001
(2017
).43.
S. Y.
Grigoryev
,
B. V.
Lakatosh
,
M. S.
Krivokorytov
,
V. V.
Zhakhovsky
,
S. A.
Dyachkov
,
D. K.
Ilnitsky
,
K. P.
Migdal
,
N. A.
Inogamov
,
A. Y.
Vinokhodov
,
V. O.
Kompanets
,
Y. V.
Sidelnikov
,
V. M.
Krivtsun
,
K. N.
Koshelev
, and
V. V.
Medvedev
, Phys. Rev. Appl.
10
(6
), 064009
(2018
).44.
H.
Gelderblom
,
H.
Lhuissier
,
A. L.
Klein
,
W.
Bouwhuis
,
D.
Lohse
,
E.
Villermaux
, and
J. H.
Snoeijer
, J. Fluid Mech.
794
, 676
(2016
).45.
M. S.
Krivokorytov
,
A. Y.
Vinokhodov
,
Y. V.
Sidelnikov
,
V. M.
Krivtsun
,
V. O.
Kompanets
,
A. A.
Lash
,
K. N.
Koshelev
, and
V. V.
Medvedev
, Phys. Rev. E
95
, 031101
(2017
).© 2023 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2023
Author(s)
You do not currently have access to this content.