La production de rayonnement UV extrême (EUV) est un sujet d’un grand intérêt actuellement, du fait de nombreuses applications potentielles [1] : microscopie à haute résolution, par exemple pour l’imagerie en biologie ; micro-usinage de systèmes électromécaniques ou optiques d’échelle submillimétrique ; installations de radiobiologie pouvant délivrer de haute doses en un court intervalle de temps et avec une bonne résolution spatiale ; et enfin, outil pour la lithographie du futur permettant de graver des circuits de capacité supérieure au Gigabit. Plus précisément, un effort considérable a été consacré depuis plus d’une décennie à la mise au point de sources opérant à 13,5 nm, ce standard étant choisi du fait de la disponibilité de miroirs multicouches Mo/Si de haute réflectivité (~ 0,7). Dans cette région, les tubes classiques à rayons X ne sont pas d’une efficacité optimale et les sources synchrotron, quoique très brillantes, n’offrent qu’une alternative coûteuse.
Plusieurs schémas de production ont été proposés, fondés sur les plasmas produits soit par décharge, soit par interaction laser. On trouvera dans la littérature des revues des divers dispositifs envisagés [2]. Diverses analyses [3] font apparaître le xénon et l’étain comme des candidats prometteurs. Toutefois la spectroscopie de ces éléments, ionisés une dizaine de fois dans la région de température pertinente (autour de 25 eV) est assez complexe : présence de plusieurs états de charge, d’une ou plusieurs sous-couches ouvertes telles que 4p et 4d, de configurations avec plusieurs électrons excités. Il est donc important dans une première étape de s’attacher à décrire avec précision la physique atomique mise en jeu. Ensuite les propriétés thermodynamiques de tels plasmas méritent une certaine attention : en effet la densité des milieux actifs n’est pas toujours assez élevée pour que les collisions assurent l’équilibre thermodynamique local (ETL). Enfin il est utile d’étudier les processus de transfert radiatif reliés à des quantités physiques telles que l’émissivité et l’opacité : en effet ces quantités sont importantes dans divers domaines de la physique, comme l’astrophysique ou l’étude de l’interaction laser-cible.
Références
[1] I.C.E. Turcu and J.B. Dance, X-Rays from laser plasmas; generation and applications (Wiley, Chichester, UK, 1999)
[2] R. Lebert, K. Bergmann, L. Juschkin, O. Rosier, and W. Neff, Proc. SPIE 4343, 215 (2001) ; T. Ceccotti, Proc. SPIE 5196, 57 (2004).
[3] K. Nishihara, A. Sasaki, A. Sunahara, and T. Nishikawa, in EUV Sources for lithography, ed. by V. Bakshi (SPIE Press, Bellingham, USA, 2006) Chap. 11.
