Для увеличения плотности элементов микросхем при фотолитографии предложено использовать лазерно-плазменные источники при оптическом пробое. Наивысшая эффективность генерации излучения в рентгеновском диапазоне на длине волны 6,7 нм достигается при использовании плазмы тугоплавких редкоземельных элементов гадолиния и иттербия в газовой фазе. Рассматриваются основные параметры и варианты построения устройства формирования мишени для оптического пробоя на основе аналога – электродугового источника плазмы на парах щелочного металла. Проведено исследование требований к устройству: выполнены термо- и газодинамические расчеты и оценки. В качестве нагревателя предложено использовать нагрев генератором электронного пучка на основе открытого разряда в буферном газе. Выполнены расчеты длины пробега электронов и плотности энерговыделения в плазме. Приведены оценки энергетической эффективности создания мишени при нагреве устройства пучком электронов.
Предложена расчетно-экспериментальная методика оценки параметров стационарной пучковой плазмы: средних по ее объему концентрации свободных электронов и степени ионизации газовой компоненты. Мощность пучка электронов, как и длина их пробега, находятся по измерениям вольтамперной характеристики и энергетической эффективности генераторов электронных пучков. Степень ионизации смеси газов рассчитана в предположении баланса процессов ионизации и рекомбинации заряженных частиц. Показано, что в плазме, созданной генератором электронного пучка в смеси газов среднего давления, ключевую роль в рекомбинации играет диссоциативная рекомбинация частиц. Даны оценки достоверности исходных допущений. Используя измеренные вольтамперные характеристики, проведены расчеты характеристик плазмы в смеси газов (О2 – 20,9 %, N2 – 78,1 %, пары H2O – 1 %) при давлении от 1 до 2,5 кПа.