Emissionscharakteristik von XUV-Strahlungsquellen bei Wellenlängen im Spektralbereich zwischen 2 und 10 nm

Um die Miniaturisierung der Schaltelemente in der Halbleiterlithografie voranzutreiben, werden heute UV-Laser als Strahlungsquelle durch intensiv emittierende Plasmen bei der EUV-Wellenlänge von 13.5 nm ersetzt. Als potentielle zukünftige Lichtquelle für die Lithografie wird ein Strahler um 6.x nm diskutiert, weil prinzipiell bei dieser Wellenlänge Optiken mit hinreichend hohem Reflexionsgrad hergestellt werden können. Hierbei sollen weitestgehend die Anlagenkonzepte der EUV-Lithografie übernommen werden, so dass Plasmastrahlungsquellen auch zukünftig von Bedeutung sein werden.

In dieser Arbeit werden Plasmen hinsichtlich ihres Potentials für Anwendungen im Spektralbereich des XUV untersucht. Die Schwerpunkte liegen dabei zum einen auf der Strahlungsemission bei 6.x nm und zum anderen auf der Evaluation eines regenerativen Targets. Als Targets werden sowohl Flüssigtargets, die für die Lithografieanwendungen in Frage kommen, als auch gasförmige Targets, für den Einsatz in einer Metrologiestrahlungsquelle, untersucht. Die Untersuchung der Emission möglicher flüssiger Emitter wird an einem laserproduzierten Plasma durchgeführt. Als Targets werden neben den bekannten Emittern Gadolinium (Gd) und Terbium (Tb) auch Aluminium und Magnesium untersucht. Letztere zeichnen sich durch ein von den breitbandig bei 6.x nm emittierenden Elementen Gd und Tb verschiedenes Emissionsverhalten aus. Mit Simulationsrechnungen, und unter Berücksichtigung des Ionisationszustandes, der Elektronentemperatur und -dichte, wird das XUV-Emissionspotential der alternativen Targets untersucht. Mögliche Emitter für die Gasentladung werden identifiziert und ihr Potential für die Metrologie evaluiert.