Hannover 2003 – wissenschaftliches Programm
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PV: Plenarvorträge
PV X
PV X: Plenarvortrag
Mittwoch, 26. März 2003, 16:00–16:30, Audimax
Aufbau und Charakterisierung eines gepulsten, lasergestützten Gas-Targets zur Erzeugung weicher Röntgenstrahlung — •C. Peth, S. Kranzusch, and K. Mann — Laser-Laboratorium Göttingen e.V., Hans-Adolf-Krebs-Weg 1, 37077 Göttingen — Träger des Georg-Simon-Ohm-Preises
In der Halbleiterindustrie wird zur Strukturierung von Wafern die optische Projektionslithographie eingesetzt. Die erzielte Auflösung ist dabei proportional zur verwendeten Wellenlänge, so dass immer kurzwelligere Strahlung verwendet werden muss, um kleinere Strukturbreiten und somit leistungsfähigere Schaltkreise herstellen zu können. Stand der Technik ist der Einsatz von Excimer-Lasern mit den Wellenlängen 248nm, 193nm und demnächst 157nm. Strukturbreiten deutlich unter 80nm sind allerdings nur von neuartigen Technologien zu erwarten, von denen die Lithographie im extrem ultravioletten Spektralbereich (8-40nm) derzeit am Aussichtsreisten ist.
Am Laser-Laboratorium Göttingen werden Strahlungsquellen im extremen Ultraviolett auf Basis laserproduzierter Plasmen zur Charakterisierung von Optiken und Sensoren im Wellenlängenbereich von 11 bis 13nm entwickelt. Die Erzeugung von EUV-Strahlung erfolgt dabei durch Fokussierung eines gütegeschalteten Nd:YAG-Lasers in einen gepulsten Gasstrahl. Aufgrund der geringen freien Weglänge der EUV-Strahlung unter Atmosphärendruck wird das laserproduzierte Plasma unter Vakuumbedingungen bei Drücken von unter 10−5 bar erzeugt. Durch Verwendung der Target-Gase Xenon oder Sauerstoff kann sowohl breit- als auch schmalbandige EUV-Strahlung gewonnen werden. Eine hohe Konversion der einfallenden Laserstrahlung in EUV-Strahlung wird erzielt, wenn der Absorptionsgrad der Laserstrahlung im Targetgas hoch ist. Dazu ist eine hohe Teilchenzahldichte notwendig, deren Verteilung stark von der Düsengeometrie des Gas-Targets und vom Gasdruck abhängt.
Zur Charakterisierung der Gasdichteverteilung wurde die Rayleigh-Streuung von kurzwelligem Laserlicht am Gasstrahl gemessen. Verschiedene Düsen wurden getestet, um die Intensität der EUV-Strahlung sowie die Form, die Abmessungen und die Lagestabilität des Plasmas zu optimieren. Die Charakterisierung des Plasmas hinsichtlich dieser Größen ist auch für eine effiziente Nutzung der EUV-Strahlung durch nachfolgende Optiken von großem Interesse. Die Untersuchung dieser wichtigen Quell-Parameter erfolgte mit einer eigens entwickelten Lochkamera, die nur im Wellenlängenbereich von 7 bis 17nm empfindlich ist. Das Prinzip der Lochkamera wurde verwendet, da eine Abbildung des Plasmas im extrem ultravioletten Spektralbereich mit refraktiven Optiken aufgrund der hohen Absorption der Strahlung in Festkörpern nicht möglich ist. Des Weiteren wurde auch eine drehbare Lochkamera konstruiert, die eine räumliche und winkel-aufgelöste Untersuchung der Abstrahlcharakteristik des Plasmas erlaubt. Mit dieser Kamera wurde eine starke azimutale Anisotropie der EUV-Strahlung festgestellt. Der Vergleich dieser Ergebnisse mit Messungen der Rayleigh-Streuung am Gasstrahl lieferte die Daten für ein semi-empirisches Modell, das die Anisotropie der Plasmaemission aufgrund von Reabsorption der Strahlung im Targetgas erklärt.