DE19743311A1 - Target für die Erzeugung gepulster Röntgen- und Extrem-UV-Strahlung (EUV), Verfahren zur Erzeugung eines solchen Targets sowie seine Verwendung - Google Patents

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Target für die Erzeugung gepul­ ster, weicher Röntgen-, XUV- bzw. Extrem-UV-Strahlung (nachfolgend stets EUV-Strahlung genannt) gemäß dem Ober­ begriff von Patentanspruch 1, ein Verfahren zur Erzeugung eines derartigen Targets gemäß den Ansprüchen 9 und 15 so­ wie mehrere Verwendungen eines derartigen Targets. Das be­ vorzugte Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung liegt auf den Gebieten der Projektions-EUV-Lithographie (mit Zinn als Targetmaterial) und der Mikro-Röntgenanalytik, z. B. Photoelektronenspektroskopie (mit Lithium als Target­ material).

Die Erzeugung gepulster, weicher Röntgen-, EUV- bzw. XUV-Strah­ lung (Wellenlängenbereich 0,1 bis 50 nm) durch die Fokussierung gepulster Laserstrahlung auf Materie, gewinnt zunehmend an Bedeutung. Die gepulste EUV-Strahlung besitzt Eigenschaften, die weder durch Strahlung mit Wellenlängen im medizinischen Röntgenbereich (Wellenlängenbereich 0,1 nm) noch durch sichtbare bzw. UV-Strahlung (Wellenlängen­ bereich < 100 nm) erreicht werden. Als wesentliche Vortei­ le dieses Spektralbereiches sind zu nennen:

• - Das Auflösungsvermögen bei Diagnostikverfahren bzw. bei der Strukturerzeugung liegt im Bereich weniger Nanometer.
• - Elementselektivität: durch die Wahl der Wellenlänge der XUV-Strahlung kann einfach zwischen Elementen annähernd gleicher Ordnungszahl unterschieden werden (da sich ihre optischen Eigenschaften in diesem Wellenlängenbereich eklatant unterscheiden).
• - Für diesen Wellenlängenbereich existieren optische Kom­ ponenten, die die Strahlformung bzw. -abbildung ermögli­ chen.
• - Die Wechselwirkung von Strahlung in diesem Wellenlängen­ bereich führt einerseits durch die Ionisation der Materie zu Strukturveränderungen; andererseits emittiert die Mate­ rie aufgrund der Wechselwirkung mit Strahlung dieser Wel­ lenlänge sowohl Photonen als auch geladene Teilchen, die Informationen über den Zustand der Materie beinhalten.
• - Die typische Wechselwirkungslänge der Strahlung mit Ma­ terie beträgt wenige Nanometer bis einige Mikrometer und ist daher besonders zur Untersuchung dünner Schichten und kleinen Nano- bzw. Mikrostrukturbauteilen geeignet.
• - Die Wechselwirkung dieser Strahlung mit Materie ist in­ tensiv. Die erzeugte Strahlung wird beispielsweise in At­ mosphäre bereits nach wenigen Zentimetern absorbiert. Die Strahlungserzeugung muß daher - neben anderen Gründen - im Vakuum (p < 10 mbar) stattfinden.

Diese Eigenschaften machen den Spektralbereich der weichen Röntgenstrahlung und der EUV-Strahlung interessant für verschiedene Anwendungsfelder. Nachfolgend sind einige An­ wendungsgebiete für diese Strahlung genannt:

• - Erzeugung von Strukturen < 200 nm im Bereich der Halb­ leitertechnologie
• - Mikroskopieverfahren mit einer Auflösung von < 200 nm
• - Neuartige Ansätze für die Röntgenanalytik (ortsaufge­ löst, zeitaufgelöst)
• - Möglichkeit der Untersuchung transienter hochdynami­ scher Prozesse
• - Neue Qualität der Meßverfahren für die Materialfor­ schung.

Untersuchungen, die die Vorteile dieses Wellenlängenberei­ ches nutzen wollen, sind in der Regel auf Synchroton- Strahlungsquellen (wie z. B. BESSY in Berlin bzw. HASYLAB in Hamburg am DESY) angewiesen. Für die technische Umset­ zung von Anwendungen in diesem Spektralbereich besteht da­ her ein dringender Bedarf an kompakten Laborstrahlungs­ quellen, die erst einen verbreiteten Einsatz von Geräten ermöglichen. Dabei sind einige technologische Randbedin­ gungen der Quellenentwicklung noch nicht vollständig ge­ löst.

Stand der Technik

Es ist seit langem bekannt, daß bei der Fokussierung von Laserstrahlung mit Intensitäten < 10¹¹Watt/cm² auf Materie, die sich im Grobvakuum befindet, EUV- bzw. Röntgenstrah­ lung entsteht. Das zur Strahlungserzeugung bereitgestellte Material wird in der einschlägigen Literatur als "Target" bezeichnet.

Das erzeugte Emissionsspektrum hängt sowohl von der Wahl des bestrahlten Targetmaterials als auch von der Intensi­ tät und der Wellenlänge der verwendeten Laserstrahlung ab. Viele dieser Abhängigkeiten sind in der Vergangenheit um­ fangreich untersucht worden. Die Emissionscharakteristik wird durch die als Target verwendeten Elemente festgelegt. Unter bestimmten Voraussetzungen sind auch chemische Ver­ bindungen des gewählten Elements als Targetmaterial mög­ lich.

Bei der technologischen Anwendung derartiger Strahlungs­ quellen sind hinsichtlich des bestrahlten Targets noch folgende technische Aspekte zu beachten, für die interna­ tional intensiv nach Lösungen gesucht wird:

• - Verschmutzung (Debris)
  Die Intensität der Laserstrahlung auf dem Target, die für die Erzeugung der Röntgen- bzw. EUV-Strahlung erforderlich ist, liegt weit über den Intensitäten, die für die Auf­ schmelzung und die Verdampfung von Material benötigt wird. Deshalb entsteht parasitär zum eigentlichen Erzeugungspro­ zeß von Strahlung noch Materialdampf bzw. Flüssigkeits­ spritzer. Wenn sich dieser sogenannte "Abbrand" auf einer optischen Komponente ablagert, mit der die Strahlung abge­ bildet bzw. detektiert wird, kommt es zu einer Funktions­ beeinträchtigung dieser Komponenten. Die Verschmutzung wird in der englischsprachigen Literatur als "Debris" be­ zeichnet.
• - Bereitstellung des Materials
  Für verschiedene Anwendungen erfolgt die Strahlungserzeu­ gung mit Pulswiederholraten von 10 Hz bis zu einigen kHz. Da bereits die einmalige Wechselwirkung des gepulsten La­ serstrahls mit einem Festkörpertarget einen Krater von mehreren 100 Mikrometer Tiefe hinterläßt, muß zwischen den einzelnen Pulsen dafür gesorgt werden, daß für jeden ein­ zelnen Puls eine frische Materialoberfläche zur Verfügung steht. Die Anforderung hoher Repititionsraten stellt eine einschneidende Einschränkung hinsichtlich der Möglichkei­ ten der Darreichungsformen des Targetmaterials dar.

Außerdem ist die Menge des Targetmaterials, die zur Strah­ lungserzeugung nötig ist, erheblich geringer, als die von der Laserstrahlung insgesamt verdampfte bzw. abgetragene Menge. Der Idealzustand ist erreicht, wenn gerade soviel Targetmaterial verdampft wird, wie für die Strahlungser­ zeugung benötigt wird.

• - Materialkosten
  Die Auswahl des zu verwendeten Materials richtet sich hauptsächlich danach, welche spektrale Emissionseigen­ schaften erzeugt werden sollen. Deshalb ist es oft nötig, teure Materialien zu verwenden. Darüberhinaus ist oft eine aufwendige Präparation des Materials, welche zusätzliche Kosten verursacht, notwendig. Es ist daher wünschenswert, die Strahlungserzeugung mit möglichst wenig Targetmaterial zu erreichen.
• - Standzeiten
  Für einen industriellen Einsatz derartiger Strahlungsquel­ len ist ein langer und wartungsfreier Betrieb erwünscht. Die Notwendigkeit, den Betrieb der Anlage zu unterbrechen, beispielsweise für die Zuführung des Materials in die Va­ kuumkammer, führt zu unnötigen Verzögerungen im Betrieb einer derartigen Anlage.

Die ideale Darreichung des zu bestrahlenden Targets kann daher wie folgt zusammengefaßt werden:

• - Reduktion der dargereichten Materialmenge.
  Da die Aufschmelzung bzw. die Verdampfung eines Großteils des Materials, welche zu einer möglichen Verschmutzung von Komponenten führt, erst nach der Strahlungserzeugung ein­ setzt, sollte für jeden Puls des Lasers nur soviel Materi­ al wie für die Strahlungserzeugung notwendig ist, darge­ reicht werden. Dieser Ansatz wird in der Literatur als "Mass-limited-target" bezeichnet.
• - Das Material sollte möglichst einfach zu handhaben sein.
• - Der Materialnachschub sollte möglichst kontinuierlich oder mit hohen Wiederholfrequenzen sowie einfach vor sich gehen.

Das dargereichte Material sollte möglichst geringen Präparationsaufwand erfordern.

• - Nicht verbrauchtes Material sollte wiedergewonnen wer­ den.

Im bekannten Stand der Technik sind verschiedene Ansätze zur Erreichung dieser Ziele bekannt, die jedoch im einzel­ nen entweder Nachteile hinsichtlich der obengenannten An­ forderungen besitzen oder auf der anderen Seite nicht für alle in Frage kommenden Materialien verwendet werden kön­ nen.

Der einfachste Ansatz, das Targetmaterial darzureichen, ist in Form eines Festkörpers (Brian Dance: "The Laser Plasma X-Ray Source at RAL, A Status Report" in "Laser & Opto­ elektronik" 26 (4/1994), Seite 43 bis 49). In dieser Druckschrift werden zwei Arten von Festkörpertargets of­ fenbart. Zum einen zeigt Fig. 8 dieser Druckschrift ein Kupfertarget in Form eines massiven Zylinders. Ein konti­ nuierlicher Nachschub von frischer Materialoberfläche wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß der Kupferzylin­ der um die Zylinderachse rotiert und bedarfsweise eine translatorische Bewegung entlang der Zylinderachse er­ fährt. Da die Wechselwirkung der Strahlung nur auf der Oberfläche stattfindet, ist es andererseits auch ausrei­ chend, wenn das Target in Form einer dünnen Folie bereit­ gestellt wird, wie dies in den Fig. 1 und 2 der zuvor genannten Druckschrift offenbart ist. Ein kontinuierlicher Nachschub von frischer Materialoberfläche wird dadurch er­ reicht, daß die Folie sich bandförmig auf einem drehbaren ersten Zylinder befindet, das Folienband von diesem Zylin­ der abgewickelt wird, das Folienband durch die Wechselwir­ kungszone mit dem Laserstrahl geführt wird und das ver­ brauchte Folienband auf einem rotierenden zweiten Zylinder aufgewickelt wird. Diese Darreichungsform wird in der eng­ lischsprachigen Literatur als "Tape-Target" bezeichnet.

Um dem Ziel der Darreichung von möglichst wenig Materien­ menge nahe zukommen werden oft sehr dünne Folien (bis hin­ unter zu Dicken von wenigen Mikrometern) verwendet. Diese dünnen Folien sind jedoch sehr teuer und erfordern dar­ überhinaus einen hohen Präparationsaufwand. Für eine ein­ fache Darreichung der Materie wird oft ein durchlaufendes Kunststoffband verwendet, das mit dem gewünschten Material dünn beschichtet ist. Insbesondere bei hoher Repititions­ rate der Strahlung muß das Trägermaterial wegen der mecha­ nischen Belastung dick sein (typisch < 100 Mikrometer). Damit wird viel Material bereitgestellt, das eine Quelle von Verschmutzung darstellt.

Zum Nachschub muß ein neues Stück Folienband (Tape-Target) in die Vakuumkammer eingebracht werden. Das führt zu einer Unterbrechung des Quellenbetriebs.

Es ist weiterhin bekannt, das Targetmaterial dem Laser­ strahl tropfenförmig zuzuführen. In dem Abstract zu JP 02-267.895 (A) wird eine thermisch isolierte Düse benutzt, an deren vorderem Ende ein Flüssigkeitstropfen austritt. Die­ ser Tropfen wird von einem Laserstrahl geeigneter Lei­ stungsdichte beaufschlagt und in den Plasmazustand über­ führt. Dabei wird Röntgenstrahlung erzeugt. In der US-PS 5 459 771 wird das Trägermaterial ebenfalls tropfenförmig bereitgestellt. Ausgehend von einem außerhalb der Vakuum­ kammer befindlichen Reservoir wird das Targetmaterial in flüssiger Form oder dampfförmig kontinuierlich einer Düse zugeführt. Im Unterschied zu vorher wird jedoch zusätzlich eine Kühleinrichtung verwendet, mit der der Austrittsbe­ reich der Düse derart gekühlt wird, daß die aus der Düse austretenden, mikroskopisch kleinen Tröpfchen kristalli­ siert werden und als gefrorene, schneeartige Kügelchen (Pellets) die Wechselwirkungszone für den Laserstrahl er­ reichen. Nicht verbrauchte Target-Kristalle werden gesam­ melt, durch Erhitzen verflüssigt und in das Flüssigkeits­ reservoir zurückgeleitet.

Durch die Kleinheit der Tropfen wird die Idee der Bereit­ stellung einer möglichst geringen Menge an Targetmaterial gut gewährleistet. Der Materialnachschub der Flüssigkeit kann von außen in die Vakuumkammer einfach erfolgen. Für viele Materialien ist diese Darreichungsform vorteilhaft. Das Verfahren ist prinzipiell (mit gewissen Nachteilen bei verschiedenen Materialien) für jede Flüssigkeit tauglich. Verschiedene Materialien lassen sich jedoch nur dadurch einsetzen, daß sie in gelöster Form einem Lösungsmittel beigefügt werden. Dazu müssen die gewünschten Elemente oft in chemischen Verbindungen vorliegen (beispielsweise Stickstoff als NH₃ bzw. Harnsäure). Für verschiedene Ele­ mente gestaltet sich der Betrieb eines Flüssigkeitsstrahls technisch schwierig. Darüberhinaus hängt die Möglichkeit der Erzeugung eines Flüssigkeitsstrahls und die Ausbildung der Tropfen stark von den Materialeigenschaften der Flüs­ sigkeit ab. Besondere Probleme treten auf, wenn ein Mate­ rial als Target gewünscht wird, das einen hohen Schmelz­ punkt aufweist bzw. eine Schmelze mit hoher Viskosität hat. Auch für stark reaktive Elemente können Probleme ent­ stehen.

Es ist weiterhin bekannt (H. Fiedorowicz et al.: Laser­ irradiated gas puff targets and x-ray lasing with neon­ like argon and nickel-like xenon ions" in Inst. Phys. Conf. Ser. No. 151: Section 2, 1996, S. 76-83), dampfförmi­ ge oder einfach verdampfbare Materialien als Target zu verwenden und die Materie in Form von gepulsten Gas- Strahlen bereitzustellen (Gas-Puff-Target). Dazu wird Gas oder Dampf unter hohem Druck durch eine Düse in die Vaku­ umkammer eingeblasen und direkt wieder abgesaugt. Da dampf- bzw. gasförmige Materialien nur in geringem Maße einen Niederschlag auf den Komponenten bilden, ist dadurch das Problem der Verschmutzung (Debris) der Komponenten zu vernachlässigen. Ein gasförmiges Target ist hinsichtlich Materialnachschub, Handhabung und Präparation ideal. Da die erzeugte Strahlung nur im Vakuum ausbreitungsfähig ist, muß dafür gesorgt werden, daß die eingesprühte Gas­ menge nicht zu einem Druckanstieg in der Vakuumkammer führt. Dies erfordert das Absaugen mit großen Pumpleistun­ gen. Die Kosten für das Pumpsystem und den hohen Gasdurch­ satz steigen mit zunehmender Repititionsrate der Strahlungs­ erzeugung. Für viele Elemente ist der Einsatz als Gas nicht möglich, bzw. mit großem Aufwand verbunden (Einsatz gasförmiger oder dampfförmiger Verbindung, Gefahrenpoten­ tial bei hohem Druck). Darüberhinaus ist die Konversions­ effizienz von Laserstrahlung in XUV-Strahlung aufgrund der geringeren Dichten im Gasstrahl gegenüber einem Flüssig­ keits- oder Festkörpertarget reduziert.

Aus dem gattungsbildenden Stand der Technik, dem Abstract zu JP 03-283.398 (A), ist es bekannt, das Targetmaterial in Form eines dünnen Flüssigkeitsfilmes bereitzustellen. Hierzu wird innerhalb einer Vakuumkammer ein Hochtempera­ turbehälter vorgesehen, mit dem festes Metall als Target­ material geschmolzen werden kann. Im unteren Bereich des Hochtemperaturbehälters ist eine Nadel vorgesehen, z. B. eine Wolframnadel, deren Oberfläche von dem aufgeschmolze­ nen Targetmaterial mit einem dünnen Film des flüssigen Targetmaterials benetzt wird. Dieser Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche der Wolframnadel wird von Laserstrahlung geeigneter Leistungsdichte beaufschlagt, so daß von dem Targetmaterial Röntgenstrahlung emittiert wird. Ein konti­ nuierlicher Nachschub an flüssigem Targetmaterial ist durch die Benetzbarkeit der Wolframnadel mit dem flüssigen Metall aus dem Hochtemperaturbehälter sichergestellt. Durch diese Anordnung wird das Targetmaterial effektiv ausgenutzt und man kommt dem Ziel eines sogenannten "Mass­ limited-target" sehr nahe. Der Hauptnachteil dieser Anord­ nung liegt darin, daß sich der Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche eines Festkörpers (hier einer Wolframnadel) be­ findet. Es besteht daher stets die Gefahr, daß neben dem Flüssigkeitsfilm auch Material von der Nadeloberfläche verdampft wird und die optischen Komponenten verschmutzt werden (Debris). Weiterhin nachteilig ist, daß die bei der Laserbestrahlung entstehende Schockwelle an dem Festkörper der Nadel reflektiert wird und große Teile des Flüssig­ keitsfilms von der Oberfläche abreißt, was zu erheblicher Verschmutzung der Komponenten führen kann.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Target für die Erzeugung gepulster Röntgen- und EUV-Strahlung an Zuge­ ben, das mit einem sehr geringen Verbrauch an Targetmate­ rial auskommt (Mass-limited-target) und wobei gleichzeitig die Gefahr von Verschmutzungen optischer Komponenten (De­ bris) beseitigt ist. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, Verfahren anzugeben, mit denen das er­ findungsgemäße Target erzeugt werden kann. Schließlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, verschiedene Verwendungen für das Target anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Target mit den Merkmalen vom Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildun­ gen des erfindungsgemäßen Targets sind mit den Merkmalen der Unteransprüche 2 bis 8 gekennzeichnet. Hinsichtlich des Herstellungsverfahrens erfolgt die Lösung der Aufgabe mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüchen 9 und 15. Vorteilhafte Weiterbildungen der Herstellungsver­ fahren sind mit den Merkmalen der Unteransprüche sind bis 13 und 15 bis 17 gekennzeichnet. Bevorzugte Verwendungen des erfindungsgemäßen Targets finden sich in den Patentan­ sprüchen 18 bis 21.

Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Targets lie­ gen zum einen darin, daß eine Darreichungsform von Target­ material angegeben wird, mit der regenerativ und ohne gro­ ßen Präparationsaufwand ein "Mass-limited-target" reali­ siert wird und zum anderen darin, daß sich in der Wechsel­ wirkungszone mit der Laserstrahlung nur eine geringe Menge an Targetmaterial befindet, so daß die Gefahr von Ver­ schmutzungen optischer Komponenten (Debris) durch über­ schüssiges Targetmaterial oder durch ein unter dem Target­ material befindliches Substrat weitgehend ausgeschlossen wird. Insgesamt gewährleistet diese Art des Targets gleichzeitig alle Anforderungen an die ideale Darrei­ chungsform für verschiedene Elemente bzw. Elementverbin­ dungen. Das erfindungsgemäße Target wird im zunehmenden Maße interessant, wenn es sich um Materie handelt, die üb­ licher Weise im metallischen oder Festkörperzustand vor­ liegt. Die Tropfen- bzw. Gasstrahltargets nach dem Stand der Technik sind dann nur mit erheblichem Aufwand ein zu­ setzen. Beispiele für Materialien, die für die bevorzugten Anwendungsbereiche interessant sind, sind: Lithium, Zinn, Eisen, Kupfer, Barium sowie deren Verbindungen.

Die Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Targets gemäß den Unteransprüchen 2 und 5 hat zusätzlich den Vorteil, daß nach Einwirkung des Laserstrahl der frei stehende Film zer­ stört ist und nicht verdampftes Targetmaterial in den Vor­ ratsbehälter mit dem flüssigen Targetmaterial zurückfällt. Im Ergebnis geht also kein Targetmaterial verloren. Das erfindungsgemäße Target gemäß dem Unteranspruch 4 hat dar­ überhinaus den Vorteil, daß in einfacher Weise die ge­ wünschte Pulswiederholrate eingestellt werden kann.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung in verschiedenen Ausfüh­ rungsbeispielen und anhand der Fig. 1 bis 7 näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 Erzeugung eines Targets mittels einer Draht­ schlaufe;

Fig. 2 Drahtschlaufe mit Lithium-Jodid-Lamelle;

Fig. 3 Erzeugung eines Targets mittels einer gelochten Folie;

Fig. 4 gelochte Folie mit Lithium-Jodid-Lamelle;

Fig. 5 Erzeugung eines Targets mittels einer einge­ schnittenen Folie;

Fig. 6 Erzeugung eines Targets mit einem Gasstrom;

Fig. 7 Erzeugung von Targets mit einer rotierenden Scheibe mit Drahtschlaufen.

Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt schematisch in zeitlicher Abfolge (a) bis (d)) die Herstellung eines erfindungsgemäßen Targets 1 in Form eines freistehenden Flüssigkeitsfilms. Freistehend bedeutet vorliegend, daß sich der Flüssigkeitsfilm nicht auf einem Trägermaterial, beispielsweise einer Trägerfo­ lie, befindet. Eine Drahtschlaufe 2 taucht in die Target­ flüssigkeit 3, die in einem Vorratsbehälter 4 bereitge­ stellt wird (Fig. 1a). Beim Herausziehen der Drahtschlaufe 2 bildet sich aufgrund von Haft- und Oberflächenspannungen innerhalb der Drahtschlaufe 2 ein Flüssigkeitsfilm (Fig. 1b). Beim weiteren Herausziehen (Fig. 1c) kommt es zur Einschränkung der Flüssigkeit zwischen der Drahtschlaufe 2 und der Oberfläche der Targetflüssigkeit 3 in dem Vorrats­ behälter 4, bis schließlich (Fig. 1d) das erfindungsgemäße Target 1 als frei stehender Flüssigkeitsfilm erzeugt ist und zur Beaufschlagung mit einem Laserpuls bereitsteht. Unter der Einwirkung des Laserpulses verdampft das Target­ material und EUV-Strahlung wird emittiert. Nichtverbrauch­ tes Targetmaterial fällt immer wieder in den Vorratsbehäl- Dies ist ein Test 4 zurück.

In Fig. 2 ist eine Drahtschlaufe 2 aus Kupferdraht mit ei­ ner Lithium-Jodid-Lamelle als Target 1 zu sehen. Die Drahtschlaufe 2 weist in dem dargestellten Beispiel einen Durchmesser von 3 mm und eine Drahtdicke von 90 µm auf. Die Dicke des Lithium-Jodid(Lit)-Films beträgt etwa 100 µm.

Gemäß Fig. 3 wird das Target 1 unter Verwendung einer dün­ nen Folie 5 mit einer kreisförmigen Ausnehmung 6 herge­ stellt. Wird die Folie 5 durch die Targetflüssigkeit 3 ge­ zogen und anschließend aus dieser herausgezogen, bildet sich in der kreisförmigen Ausnehmung 6 der gewünschte dün­ ne Film als Target 1 und kann zur Erzeugung der EUV-Strah­ lung mit einem Laserstrahl 7 beaufschlagt werden. Nicht verbrauchtes Targetmaterial fällt in die Targetflüs­ sigkeit 3 in dem Vorratsbehälter 4 zurück.

In Fig. 4 ist eine Folie 5 aus Aluminium mit einer Lithi­ um-Jodid-Lamelle in der Ausnehmung 6 als Target 1 zu se­ hen. Die Aluminium-Folie weist eine Dicke von 8 µm auf und die Ausnehmung 6 besitzt einen Durchmesser von 3 mm. Die Dicke des Lithium-Jodid-Films beträgt in den hellen Rand­ bereichen etwa 100 µm und in dem dunkleren mittleren Be­ reich weniger als 50 µm.

In Fig. 5 weist die Folie 5 anstelle einer in der Foliene­ bene vorgesehenen kreisförmigen Ausnehmung eine längliche Ausnehmung 8 in dem der Targetflüssigkeit 3 zugewandten Folienrand auf. Wird die Folie 5 senkrecht zur Flüssig­ keitsoberfläche in die Targetflüssigkeit 3 eingetaucht und wieder herausgezogen, so bildet sich in der länglichen Ausnehmung 8 der gewünschte Flüssigkeitsfilm als Target 1. Zur Stabilisierung des Flüssigkeitsfilms ist die Folie 5 vorzugsweise derart ausgeformt, daß die Ränder in der Flüssigkeit verbleiben.

Fig. 6 zeigt eine weitere Variante zur Erzeugung eines Targets 1 in Form eines freistehenden Flüssigkeitsfilms. Ein Rohr 9 ragt tief in die Targetflüssigkeit 3 in dem Vorratsbehälter 4 hinein und ist an eine nicht dargestell­ te Gaszuführung angeschlossen. Bei Zufuhr eines Gasstromes 10 kommt es am unteren Ende des Rohres 9 zur Ausbildung von Gasblasen 11, die in der Targetflüssigkeit 3 aufstei­ gen und an deren Oberfläche Flüssigkeitslamellen als Tar­ get 1 bilden.

In Fig. 7 befindet sich der Vorratsbehälter 4 mit der Tar­ getflüssigkeit 3 in einer Vakuumkammer 12, die mit einem Fenster 13 ausgestattet ist, durch das die Laserstrahlung 7 in das Innere der Vakuumkammer 12 eintreten kann, um auf die Targets 1 zu treffen und EUV-Strahlung 14 zu erzeugen. Die Erzeugung des Targets 1 erfolgt mit einem repetieren­ den Scheibenhalter 15, der aus einer sich schnell drehen­ den Scheibe 16 besteht, über deren Umfang Drahtschlaufen 2 angebracht sind. Durch die Rotation der Scheibe 16 werden die einzelnen Drahtschlaufen 2 nacheinander durch die Flüssigkeit gezogen und es bilden sich die gewünschten La­ mellen, so daß die Targets 1 in Form eines freistehenden Flüssigkeitsfilms bereitgestellt werden. Um einen Betrieb mit der gewünschen Repetitionsrate zu ermöglichen, müssen der Durchmesser und die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe sowie die Anzahl der über den Scheibenumfang ange­ brachten Drahtschlaufen entsprechend ausgewählt bzw. ein­ gestellt werden. Je nach Einstellung dieser Parameter und der Position des Laserfokus befindet sich das Target 1 noch im flüssigen oder bereits im erstarrten Zustand. An­ stelle der Drahtschlaufen können auch gelochte Folien im Randbereich der Scheibe vorgesehen werden, entweder außer­ halb der Scheibe oder über entsprechenden Löchern im Rand­ bereich der Scheibe.

Bezugszeichenliste

1 Target bzw. freistehende Flüssigkeitslamelle
2 Drahtschlaufe
3 Targetflüssigkeit
4 Vorratsbehälter
5 Folie
6 Kreisförmige Ausnehmung
7 Laserstrahlung
8 Längliche Ausnehmung
9 Rohr
10 Gasstrom
11 Gasblasen
12 Vakuumkammer
13 Fenster
14 EUV-Strahlung
15 Repetierender Scheibenhalter
16 Scheibe

Claims (21)

1. Target für die Erzeugung gepulster Röntgen- und Extrem-UV-Strahlung (EUV) unter Einwirkung gepul­ ster Laserstrahlung, bestehend aus einem flüssigen Film, der aus Target­ material besteht oder dieses enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Film um einen freistehenden Flüssigkeitsfilm handelt.

2. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Flüssigkeitsfilm unter Ausnutzung von Haft- und Oberflächenspannungen in einem Halterahmen befindet.

3. Target nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Halterah­ men um eine Drahtschlaufe, eine Schneide oder eine gelochte Folie handelt.

4. Target nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Hal­ terahmen im Randbereich einer kreisförmigen Scheibe vorgesehen sind.

5. Target nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Flüssig­ keitsfilm um eine aus der Flüssigkeit an deren Ober­ fläche erzeugte Blase handelt.

6. Target nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Flüssig­ keitsfilms weniger als 200 Mikrometer, vorzugsweise weniger als 100 Mikrometer beträgt.

7. Target nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus einem metal­ lischen Element oder einer Metallverbindung, insbe­ sondere aus Lithium, Zinn, Eisen, Kupfer, Barium oder Verbindungen dieser Elemente besteht.

8. Target nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsfilm vor Einwirkung der Laserstrahlung erstarrt ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Targets nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit bereit­ gestellt wird, die aus Targetmaterial besteht oder dieses enthält, daß ein Halterahmen in die Flüssig­ keit eingetaucht wird, und daß der Halterahmen an­ schließend derart aus der Flüssigkeit gezogen wird, daß sich im Halterahmen ein freistehender Flüssig­ keitsfilm ausbildet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Halterahmen eine Drahtschlaufe verwendet wird, wobei die Schlaufe vorzugsweise einen Durchmesser von weniger als 5 mm besitzt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtstärke kleiner als 100 Mikrometer, vorzugsweise kleiner als 50 Mi­ krometer ist.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Halterahmen eine dünne Folie mit einem oder mehreren Löchern zur Auf­ nahme des Flüssigkeitsfilms verwendet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Halterahmen eine dünne Folie mit einer oder mehreren Ausnehmungen im Rand der Folie (Schneidenhalter) verwendet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Scheibe vorgesehen wird, daß die Scheibe in ihrem Randbereich und über ihren Umfang verteilt mehrere Halterahmen aufweist, daß die Scheibe derart in die Flüssigkeit einge­ taucht wird, daß wenigstens ein Halterahmen voll­ ständig in die Flüssigkeit eingetaucht ist und daß die Scheibe rotiert.

15. Verfahren zur Herstellung eines Targets nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeit bereit­ gestellt wird, die aus Targetmaterial besteht oder dieses enthält,und daß ein Gas von unten derart in die Flüssigkeit eingeblasen wird, daß an ihrer Ober­ fläche ein Flüssigkeitsfilm in Form einer Blase ge­ bildet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Flüssig­ keit um eine Schmelze handelt, die aus Targetmate­ rial besteht oder dieses enthält und daß der Flüs­ sigkeitsfilm nach seiner Entnahme aus der Schmelze erstarrt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer Vakuumkam­ mer, vorzugsweise im Grobvakuum, ausgeführt wird.

18. Verwendung eines Targets nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für bildgebende und scannende Mikro- oder Nanoanalytikverfahren.

19. Verwendung eines Targets nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für die Projektions-Lithographie mit EUV-Strah­ lung.

20. Verwendung eines Targets nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für die Mikro-Röntgen-Photoelektronenspektros­ kopie.

21. Verwendung eines Targets nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für Mikroskopieverfahren mit einer Auflösung von kleiner als 200 nm.