次世代の半導体リソグラフィー露光用極端紫外光源のスペクトル制御と高効率化

用于半导体光刻曝光的下一代极紫外光源的光谱控制和高效率

• 批准号: 15K18045
• 负责人: ヂン タンフン
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15K18045/
• 关键词: 極端紫外光; 炭酸ガスレーザー; 重元素; 多価イオン; リソグラフィー

本年度は，重元素多価イオン，特に原子番号が60番から83番までの極端紫外スペクトルのスペクトル構造を解析すると共に，次世代の半導体リソグラフィー露光用極端紫外光源として重要なSnによる13.5 nm光源およびGdによる6.x nm光源について放射特性を詳細に調べた．このため，以下のような研究を進めた．(1) 短パルス炭酸ガスレーザーシステムを構築し，パルス幅を3 nsから20 nsで可変とした．発振器は，リング型共振器であり，CdTe結晶に適切なバイアスを印加して，Qスイッチ動作させた．このことにより，パルス幅が15-20 nsのパルスが生成される．そのあと，Nd:YAGレーザー駆動Geプラズマミラーにより短パルス化した．このとき，CO2レーザーとNd:YAGレーザーの遅延時間を設けることにより，パルス幅を3-20 nsで可変にした．その後，14パスのマルチパス増幅することにより，最大150 mJ/pulseのパルスエネルギーを得た．(2) SnおよびGdのプラズマを生成し，炭酸ガスレーザーのパルス幅により，放射スペクトルや変換効率がどのようになるかを調べた．Snプラズマでは，CO2レーザーのパルス幅を変えてもスペクトル構造は変化しなかったが，Gdプラズマでは，CO2レーザーのパルス幅でスペクトル構造が変化し，スペクトル純度も変化した．較正されたエネルギーメータにより，エネルギー変換効率のパルス幅依存性も明らかにした．(3) 極端紫外スペクトル構造を規定するために，斜入射分光器の回折格子およびX線CCDカメラを放射光 (Photon Factory) で較正した．この結果を用いて，エネルギー変換効率を評価したところ，エネルギーメータで得られる結果とほぼ同等であることを確認した．これらの結果を，論文としてまとめているところである．

今年，我们将分析重元素，特别是原子序数为60至83的多价离子的极紫外光谱的光谱结构。我们详细研究了使用Gd的6.x nm光源的辐射特性。为此，我们进行了以下研究。 (1)构建了短脉冲二氧化碳激光系统，脉冲宽度在3 ns至20 ns范围内变化。振荡器是环形谐振器，对 CdTe 晶体施加适当的偏压来操作 Q 开关。这会产生脉冲宽度为 15-20 ns 的脉冲。之后，使用由 Nd:YAG 激光器驱动的 Ge 等离子镜缩短脉冲。此时，通过设置CO2激光和Nd:YAG激光之间的延迟时间，使脉冲宽度在3至20ns之间可变。之后，我们通过进行14次多遍放大，获得了最大150 mJ/脉冲的脉冲能量。 (2) 产生Sn和Gd等离子体，并研究了发射光谱和转换效率如何根据二氧化碳激光器的脉冲宽度而变化。在Sn等离子体中，即使改变CO2激光的脉冲宽度，光谱结构也不会改变，但在Gd等离子体中，光谱结构根据CO2激光的脉冲宽度而改变，并且光谱纯度也发生变化。使用校准的能量计，我们还揭示了能量转换效率的脉冲宽度依赖性。 （3）为了定义极紫外光谱结构，利用同步辐射（Photon Factory）对掠入射光谱仪的衍射光栅和X射线CCD相机进行了校准。利用该结果，我们评估了能量转换效率，并确认其与能量计获得的结果几乎相同。我们目前正在一篇论文中总结这些结果。

项目成果

Development of a 10-Hz short pulse CO2 laser for short wavelength light sources

开发用于短波长光源的 10 Hz 短脉冲 CO2 激光器

• 发表时间: 2015
• 作者: Reiho Amano;Atsushi Sasanuma;Thanh-Hung Dinh;Goki Arai;Yusuke Fujii;Akihiko Takahashi;Daisuke Nakamura;Tatsuo Okada;Tetsuya Makimura;Taisuke Miura;Akira Endo;Tomas Mocek;Padraig Dunne;Gerry O’Sullivan;and Takeshi Higashiguchi
• 通讯作者: and Takeshi Higashiguchi

Multiply charged ion plasma sources for compact x-ray microscopy in the water window spectral region

用于水窗光谱区域紧凑型 X 射线显微镜的多电荷离子等离子体源

• 发表时间: 2015
• 作者: T. H. Dinh;Y. Kondo;G. Arai;T. Miura;A. Endo;T. Makimura;P. Dunne;G. O’Sullivan;T. Hatano;T. Ejima;and T. Higashiguchi
• 通讯作者: and T. Higashiguchi

Temporal behavior of unresolved transition array emission in water window soft x-ray spectral region from multiply charged ions

多电荷离子水窗软 X 射线光谱区域中未解析跃迁阵列发射的时间行为

• DOI: 10.1063/1.4931497
• 发表时间: 2015
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Thanh-Hung Dinh;Yuhei Suzuki;Goki Arai;Bowen Li;Padraig Dunne;Gerry O’Sullivan;Shinsuke Fujioka;Noboru Hasegawa;Tetsuya Kawachi;Masaharu Nishikino;and Takeshi Higashiguchi
• 通讯作者: and Takeshi Higashiguchi

Generation of radially polarized high energy mid-infrared optical vortex by use of a passive axially symmetric ZnSe waveplate

• DOI: 10.1063/1.4929686
• 发表时间: 2015-08
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Wakayama;H. Oikawa;Atsushi Sasanuma;Goki Arai;Yusuke Fujii;T. Dinh;T. Higashiguchi;K. Sakaue;M. Washio;T. Miura;A. Takahashi;D. Nakamura;T. Okada;M. Yonemura;Y. Otani

An efficient 6.x nm extreme ultraviolet source produced by a short pulse CO2 laser

由短脉冲 CO2 激光器产生的高效 6.x nm 极紫外光源

• 发表时间: 2015
• 作者: T. H. Dinh;R. Amano;A. Sasanuma;G. Arai;Y. Fujii;A. Takahashi;D. Nakamura;T. Okada;T. Makimura;T. Miura;A. Endo;T. Mocek;P. Dunne;G. O’Sullivan;and T. Higashiguchi
• 通讯作者: and T. Higashiguchi