Plasma temperature and density diagnostics are crucial for lithographic applications of extreme ultraviolet light sources. One widely used technique employs line intensity ratios of successively charged ion states to determine the ion temperature (Tionz). This work comprises a detailed “stress-test” of the applied technique, where space and time resolved emission in laser-produced plasmas were studied, using a Nd:yttrium aluminum garnet laser pulse incident on an aluminum target in the 26.5–32.5 nm range. Detailed hydrodynamic simulations also investigate the dependency of ion temperature on electron density and the charge states for various line combinations (Al VI/V, Al VII/VI, Al VIII/VII, Al IX/VIII, and Al X/IX).

1.
A. D.
Stead
and
T. W.
Ford
,
J. X-Ray Sci. Technol.
5
,
52
(
1995
).
2.
E. A.
Dobisz
,
Proc. SPIE
3997
,
1
(
2000
).
3.
S. S.
Harilal
,
C. V.
Bindhu
, and
H. J.
Kunze
,
J. Appl. Phys.
89
,
4737
(
2001
).
4.
P.
Dunne
,
G.
O’Sullivan
, and
D.
O’Reilly
,
Appl. Phys. Lett.
76
,
34
(
2000
).
5.
A.
Murphy
,
J. S.
Hirsch
,
D.
Kilbane
,
E. T.
Kennedy
,
M. A.
Khater
,
J.- P.
Mosnier
,
A.
Neogi
,
G.
O'Sullivan
,
C. L. S.
Lewis
,
S.
Topping
,
R.
Clarke
,
E.
Divall
,
P.
Foster
,
C.
Hooker
,
A.
Langley
, and
D.
Neely
,
Proc. SPIE
4876G
,
205
(
2002
).
6.
O.
Meighan
,
A.
Gray
,
J. -P.
Mosnier
,
W.
Whitty
,
J. T.
Costello
,
C. L. S.
Lewis
,
A.
MacPhee
,
R.
Allott
,
L. C. E.
Turcu
, and
A.
Lamb
,
Appl. Phys. Lett.
70
,
1497
(
1997
).
7.
D. B.
Geohegan
and
A. A.
Puretzky
,
Appl. Phys. Lett.
67
,
197
(
1995
).
8.
U.
Vogt
,
H.
Stiel
,
I.
Will
,
P. V.
Nickles
,
W.
Sandner
,
M.
Wieland
, and
T.
Wilhein
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
2336
(
2001
).
9.
U.
Andiel
,
K.
Eidmann
,
K.
Witte
,
I.
Uschmann
, and
E.
Förster
,
Appl. Phys. Lett.
80
,
198
(
2002
).
10.
R.
Jordan
and
J. G.
Lunney
,
Appl. Surf. Sci.
127–129
,
968
(
1998
).
11.
E. T.
Kennedy
,
J. T.
Costello
,
J. -P.
Mosnier
,
A. A.
Caffola
,
M.
Collins
,
L.
Kiernan
,
U.
Koble
,
M. H.
Sayyad
, and
M.
Shaw
,
Opt. Eng.
33
,
3984
(
1994
).
12.
W.
Whitty
,
J. T.
Costello
,
E. T.
Kennedy
, and
J. -P.
Mosnier
,
Appl. Surf. Sci.
127–129
,
686
(
1998
).
13.
C.
Banahan
,
C.
McGuinness
,
J. T.
Costello
,
D.
Kilbane
,
J. -P.
Mosnier
,
E. T.
Kennedy
,
G.
O’Sullivan
, and
P.
van Kampen
,
J. Phys. B
41
,
205001
(
2008
).
14.
D.
Kilbane
,
J. -P.
Mosnier
,
E. T.
Kennedy
,
J. T.
Costello
, and
P.
van Kampen
,
J. Phys. B
39
,
773
(
2006
).
15.
J. T.
Costello
,
E. T.
Kennedy
,
J. -P.
Mosnier
,
M. H.
Sayyad
, and
C.
McGuinness
,
J. Phys. B
31
,
L547
(
1998
).
16.
P.
Yeates
,
E. T.
Kennedy
J. -P.
Mosnier
,
P.
van Kampen
,
M. W. D.
Mansfield
,
J.
Pedregosa-Gutierrez
,
J. B.
Greenwood
,
P. V.
Demekin
,
I. D.
Petrov
,
B. M.
Lagutin
,
V. L.
Sukhorukov
,
L. A.
Demekhina
, and
J. T.
Costello
,
J. Phys. B
37
,
4663
(
2004
).
17.
T.
Morrow
,
H. F.
Sakeek
,
A. E.
Astal
,
W. G.
Graham
, and
D. G.
Walmsley
,
J. Supercond.
7
,
823
(
1994
).
18.
X. T.
Wang
,
B. Y.
Man
,
G. T.
Wang
,
Z.
Zhao
,
Y.
Liao
,
B. Z.
Xu
,
Y. Y.
Xia
,
L. M.
Mei
, and
X. Y.
Hu
,
J. Appl. Phys.
80
,
1783
(
1996
).
19.
G. W.
Martin
,
L.
Doyle
,
A.
Al-Khateeb
,
I.
Weaver
,
D.
Riley
,
M. J.
Lamb
,
T.
Morrow
, and
C. L.
Lewis
,
Appl. Surf. Sci.
127–129
,
710
(
1998
).
20.
V. N.
Burimov
,
Quantum Electron.
25
,
143
(
1995
).
21.
V. A.
Mikhailov
,
F. N.
Putilin
, and
D. N.
Trubnikov
,
High Energy Chem.
31
,
360
(
1997
).
22.
I.
Weaver
,
G. W.
Martin
,
W. G.
Graham
,
T.
Morrow
, and
C. L.
Lewis
,
Rev. Sci. Instrum.
70
,
1801
(
1999
).
23.
D. B.
Geohegan
, in
Laser Ablation: Mechanisms and Applications
, edited by
J. C.
Miller
and
R. F.
Haglund
(
Springer
,
Heidelberg
,
1991
), p.
28
.
24.
P.
Loiseleur
,
T.
Hansen
,
J.
Larour
, and
J. G.
Lunney
,
Appl. Surf. Sci.
197–198
,
165
(
2002
).
25.
S. S.
Harilal
,
C. V.
Bindhu
R. C.
Issac
,
V. P. N.
Nampoori
, and
C. P. G.
Vallabhan
,
J. Appl. Phys.
82
,
2410
(
1997
).
26.
P.
Bowe
,
J.
Conway
,
P.
Dunne
,
T.
McCormack
, and
G.
O'Sullivan
,
J. Appl. Phys.
86
,
3002
(
1999
).
27.
C. R.
Phipps
and
R. W.
Dreyfus
, in
Laser Ionization Mass Analysis: Chemical Analysis
, edited by
A.
Vertes
,
R.
Gijbels
, and
F.
Adams
(
Wiley
,
New York
,
1993
), Vol.
124
, p.
369
.
28.
J. P.
Christiansen
,
D. E. T. F.
Ashby
, and
K. V.
Roberts
,
Comput. Phys. Commun.
7
,
271
(
1974
).
29.
A.
Djaoui
and
S. J.
Rose
,
J. Phys. B
25
,
2745
(
1992
).
30.
R. K.
Singh
and
J.
Narayan
,
Phys. Rev. B
41
,
8843
(
1990
).
31.
H. R.
Griem
,
Principles of Plasma Spectroscopy
(
Cambridge University Press
,
Cambridge, UK
,
1997
).
32.
K. R.
Chen
,
J. N.
Leboeuf
,
R. F.
Wood
,
D. B.
Geohegan
,
J. M.
Donato
,
C. L.
Liu
, and
A. A.
Puretzky
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
4706
(
1995
).
33.
W.
Guan
,
T.
Matsumoto
, and
T.
Kawai
,
Chem. Phys. Lett.
291
,
161
(
1998
).
34.
T.
Atwee
,
S. S.
Harilal
, and
H. -J.
Kunze
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
34
,
1213
(
2001
).
35.
T.
Atwee
,
L.
Aschke
, and
H. -J.
Kunze
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
33
,
2263
(
2000
).
36.
G. D.
Pollak
,
N. D.
Delameter
,
J. K.
Nash
, and
B. A.
Hammel
,
J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transf.
51
,
303
(
1994
).
37.
W.
Lochte-Holtgreven
,
Plasma Diagnostics
(
AIP
,
New York
,
1995
).
38.
J.
White
,
G.
O’Sullivan
,
S.
Zakharov
,
P.
Choi
,
V.
Zakharov
,
H.
Nishimura
,
S.
Fujioka
, and
K.
Nishihara
,
Appl. Phys. Lett.
92
,
151501
(
2008
).
39.
T.
Fujimoto
, in
Plasma Spectroscopy
,
International Series of Monographs on Physics, 123
(
Oxford Science Publications
,
New York
,
2004
), Chap. 8, p.
241
.
You do not currently have access to this content.