La lithographie dans l’extrême ultraviolet (EUVL) est actuellement considérée comme la technologie de choix pour permettre la réalisation de tailles de motifs de 32 nanomètres à partir de 2009. L’enjeu pour l’industrie de la microélectronique est de taille, ce qui explique le lancement de grands projets de R&D depuis 1997 et un investissement important pour venir à bout des difficultés techniques majeures qui sont par exemple liées aux optiques réflectives, le masque ou encore la source de lumière EUV. En France, le projet PREUVE a démarré en 1999 afin d’étudier les différents éléments qui sont nécessaires pour construire un banc d’essai pour la lithographie EUV (BEL). BEL est aujourd’hui la première machine de EUVL expérimentale en Europe. Depuis la fin de PREUVE en 2002, le BEL est installé au CEA-LETI à Grenoble pour effectuer des tests d’insolation et des études d’optimisation de résines. Le travail de la présente thèse s’inscrit pleinement dans les activités du projet PREUVE et notamment dans les efforts du CEA-DSM/DRECAM/SPAM consacrés à la réalisation d’une source EUV à la fois puissante et propre en termes de débris afin de préserver le plus longtemps possible les performances de l’optique de collection. Nous avons privilégié une source basée sur le principe d’un plasma produit par laser. Après une première année de conception que nous avons également consacrée à des études de validation et à des simulations plasma, nous avons réalisé en 2001 un prototype appelé EUV Lithography Source Apparatus (ELSA). En 2002, nous avons effectué plusieurs séries d’expériences pour l’optimisation de la source ELSA. Nous avons en particulier optimisé (1) le fonctionnement de l’injecteur cryogénique d’une cible dense et directive formée de gouttelettes de xénon micrométriques et (2) le couplage du laser avec cette cible. Pour ce faire, nous avons étudié l’influence de différents profils temporels en réalisant un dispositif optique original. Les résultats de ces mesures ont été comparés à des simulations plasma réalisées au cours de ce travail de thèse. De plus, nous avons développé et mis en place un ensemble de diagnostics pour la caractérisation complète d’ELSA. L’ensemble des travaux de cette thèse a contribué à la réalisation d’une source EUV à 13,5 nm fonctionnant avec un taux de répétition de 50Hz et délivrant environ une puissance EUV de 250 mW dans une bande passante de 2% et dans un angle solide de 2p stéradian. Enfin, ce travail a également contribué à ouvrir la voie vers un projet industriel appelé EXULITE, en collaboration avec Alcatel, Thalès Laser et le CEA-DEN/DPC/SCP, qui fait partie du projet européen MEDEA+ T405.
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