DE10047779A1 - Verfahren zur Umwandlung von Laserstrahlung in Röntgenstrahlung, insbesondere EUV-Strahlung mittels eines von der Laserstrahlung erzeugten Plasmas - Google Patents
Verfahren zur Umwandlung von Laserstrahlung in Röntgenstrahlung, insbesondere EUV-Strahlung mittels eines von der Laserstrahlung erzeugten PlasmasInfo
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Abstract
Breitbandige Lichtquellen im EUV und weichen Röntgenbereich lassen sich durch die Wechselwirkung von gepulsten Lasern mit Materie realisieren. Treffen die Laserimpulse mit ausreichender Intensität auf feste, flüssige oder gasförmige Materialien, so entstehen strahlungsemittierende Plasmen. Um Emissionen im harten Röntgenbereich zu realisieren, müssen Laser mit hohen Spitzenintensitäten, also mit Pulsdauern kleiner etwa einer Nanosekunde, verwendet werden. Aufgabe ist es, den Wirkungsgrad der Umwandlung von Laserstrahlung in Röntgenstrahlung, insbesondere EUV-Strahlung, zu erhöhen. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden zur Erzeugung eines Plasmas mit hoher Strahlungsumwandlungseffizienz amplituden- bzw. phasenmodulierte subnano-sekunden-Impulse auf das feste, flüssige oder gasförmige Material eingestrahlt. Die Impulsmodulation erfolgt in Abhängigkeit der Intensität der vom Plasma emittierten Röntgenstrahlung. DOLLAR A Die Erfindung wird beispielsweise angewendet in der Elektronenstrahl-Lithographie zur Herstellung von mikroelektronischen Halbleiterbauelementen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von Laserstrahlung in
Röntgenstrahlung, insbesondere EUV-Strahlung, mittels eines von der Laserstrahlung
erzeugten Plasmas.
Breitbandige Lichtquellen im EUV und weichen Röntgenbereich lassen sich durch die
Wechselwirkung von gepulsten Lasern mit Materie realisieren. Treffen die Laserimpulse
mit ausreichender Intensität auf feste, flüssige oder gasförmige Materialien, so entstehen
Plasmen. Diese lasererzeugten Plasmen emittieren sowohl material-charakteristische
Linienstrahlung als auch materialunabhängige Kontinuums-Strahlung. Die Plasmapara
meter - wie Skalenlänge, Plasmatemperatur oder Elektronendichte - bestimmen, in
welchem Wellenlängenbereich die intensivste Emission auftritt. Diese Parameter hängen
wiederum von den charakteristischen Größen der verwendeten Laserimpulse ab.
Um Emissionen im harten Röntgenbereich zu realisieren, müssen Laser mit hohen
Spitzenintensitäten, also mit Pulsdauern kleiner etwa einer Nanosekunde, verwendet
werden.
In dem für die Lithographie wichtigen Wellenlängenbereich um 13 nm Wellenlänge kann
bisher weniger als ein halbes Prozent der Laserenergie umgewandelt werden. Um dennoch
die notwendigen Energien bei 13 nm Wellenlänge zu erzielen wären daher Laser mit heute
noch nicht erreichter Ausgangsintensität erforderlich.
Es ist auch für spezielle Wellenlängenbereiche vorgeschlagen worden, die Effizienz dieser
Energiewandlung durch die Verwendung zweier aufeinanderfolgender Impulse zu erhöhen.
Gleichzeitig wurde die Ausbeute weicher Röntgenstrahlung in einem Wellenlängenbereich
kleiner 10 nm durch eine automatische Optimierung des zeitlichen Abstandes der beiden
Impulse demonstriert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde den Wirkungsgrad der Umwandlung von
Laserstrahlung in Röntgenstrahlung, insbesondere EUV-Strahlung, zu erhöhen.
Erfindungsgemäß werden zur Erzeugung eines Plasmas mit hoher Strahlungs
umwandlungseffizienz amplituden- bzw. phasenmodulierte subnano-sekunden-Impulse auf
das feste, flüssige oder gasförmige Material eingestrahlt. Die Energie der vom Plasma
emittierten Strahlung wird in einem bestimmten Wellenlängenbereich durch einen
geeigneten Detektor gemessen. In Abhängigkeit der gemessenen Energie dieser emittierten
Strahlung werden die Laserimpulse zur Erzeugung des Plasmas in ihrer Amplituden-
und/oder in ihrer Phasenstruktur hinsichtlich einer maximalen Strahlungsintensität der
Röntgenstrahlung, insbesondere EUV-Strahlung, geregelt, so dass die Energie der vom
lasererzeugten Plasma emittierten Strahlung mit einem Minimum an Laserleistung zur
Bestrahlung des festen, flüssigen oder gasförmigen Material gewonnen wird. Auf diese
Weise wird eine Effizienzsteigerung, speziell im EUV-Bereich, erreicht, die ansonsten nur
über eine Erhöhung der primären Laserenergie möglich wäre. Dieses würde aber Energien
von Lasern erfordern, die gegenwärtig noch nicht existent sind.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
In der Figur ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrem Prinzipaufbau dargestellt. Ein
Laser 1 erzeugt Impulse 2 im Subnano-Sekundenbereich, welche durch einen Pulsformer 3
in ihrer Amplitude und/oder Phasenlage moduliert werden. Die modulierten
Laserimpulse 4 werden mittels einer achromatischen korrigierten Linse 5 als
Fokussieroptik auf ein Festkörpertarget 6 gelenkt und mit dieser zur Wechselwirkung
gebracht. Dabei entsteht ein Plasma mit einer EUV-Strahlung 7, deren Intensität durch eine
EUV-empfindliche Detektordiode 8 gemessen und digitalisiert als Rückkopplungssignal 9
zu einem Rechner 10 geleitet wird. Der Rechner 10 verändert über einen geeigneten
Algorithmus die Art der Phasen- und/oder Amplituden-Modulation bis die EUV-Strahlung
ihre maximale Intensität erreicht hat.
Die EUV-empfindliche Detektordiode 8 wird durch einen dünnen Aluminiumfilter 11 vor
störender Laserstreustrahlung geschützt.
1
Laser
2
Impulse
3
Pulsformer
4
modulierte Laserpulse
5
Linse
6
festes, flüssiges oder gasförmiges Material
7
zu erzeugende Strahlung
8
Detektordiode
9
Rückkopplungssignal
10
Rechner
11
Aluminiumfilter
Claims (1)
- Verfahren zur Umwandlung von Laserstrahlung in Röntgenstrahlung, insbesondere EUV- Strahlung, mittels eines durch Bestrahlung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Material von der Laserstrahlung erzeugten Plasmas, bei dem die Laserstrahlung in Abhängigkeit der vom Plasma emittierten Röntgenstrahlung beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erzeugung eines Plasmas hoher Strahlungsumwandlungs effizienz das feste, flüssige oder gasförmige Material mit in Abhängigkeit von der Intensität der emittierten Röntgenstrahlung amplituden- und/oder phasenmodulierten subnano-Sekunden-Impulsen bestrahlt wird.
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