回路線幅2nmノードを突破する半導体リソグラフィー露光プラズマ光源の高効率化

提高半导体光刻曝光等离子体光源效率突破2nm电路线宽节点

• 批准号: 22K04213
• 负责人: 大橋 隼人
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04213/
• 关键词: レーザー生成プラズマ; 極端紫外; EUV; B-EUV (beyond EUV); レーザー生成プラスマ; 極端紫外光源; beyond EUV (BEUV)

本研究では半導体集積回路の回路線幅が2 nm以下に対応できるリソグラフィー露光用プラズマ光源をモデリングし，最大変換効率(3%)で産業化のガイドラインを示すことを目的としている。ロードマップ（IRDS2022）に示されている2028年の1.5 nmノード向けの波長6 nm 帯beyond EUV光源の候補として希土類元素のレーザー生成プラズマが挙げられていたが，エネルギー変換効率をシミュレーションするためにはオパシティー（光学的厚み）を評価する必要があり，吸収係数が不明である状況では変換効率の理論上限がわからない状況にあった。本年度は吸収係数を算出するために原子コードFlexible Atomic Codeを用いて各種原子データの計算を行った。加えて，実験を並行して進めた。光学的に薄プラズマを生成することで，スペクトル純度を約5倍向上することを観測した。これはオパシティー，吸収係数を評価する上でベンチマークとして必要なデータであり，スペクトル制御だけでなく，従来低かったエネルギー変換効率を向上する上で重要な結果であると考えている。また，光源プラズマから放出される高速イオンの価数分離エネルギースペクトルのレーザーパルス幅依存性を明らかにした。同じレーザー強度であってもパルス幅が異なるとプラズマ中における損失過程が異なることに起因し，到達する電子温度が異なることが予想される。電子温度が異なると膨脹プラズマの速度が異なるため，加速されるイオンのエネルギースペクトルは異なる。サブナノ秒レーザーとナノ秒レーザーを比較すると，サブナノ秒レーザーのときの方が高エネルギーになることが観測された。この現象を説明するためにもプラズマの光学的厚み，吸収係数を評価することは重要である。

这项研究旨在建模血浆光源的光刻曝光，该光刻暴露可容纳2 nm以下的半导体集成电路的电路线宽度，并提供具有最大转化效率的工业化指南（3％）。如路线图（IRDS2022）所示，在2028年以1.5 nm节点的超出EUV光源的6 nm波长列出了激光生成的等离子体，但为了模拟能量转换效率，在对转换效率的理论限制中，未知的能量转换效率是在可吸收率高的情况下已知的。今年，使用原子代码柔性原子代码计算各种原子数据，以计算吸收系数。此外，实验是并行进行的。据观察，光学产生的薄等离子体将光谱纯度提高了大约五倍。这是评估不透明度和吸收系数的基准所需的数据，我们认为这不仅是光谱控制的重要结果，而且是提高能量转化效率的重要结果，以前较低。此外，还揭示了从光源等离子体发出的快速离子的价分离能谱的依赖性。即使激光强度相同，如果脉冲宽度不同，则预计由于血浆中的不同损耗过程，电子温度达到的范围也会有所不同。不同的电子温度有所不同，因此加速离子的能量光谱有所不同，因为扩展的等离子体的速度有所不同。当将次纳秒激光器与纳秒激光器进行比较时，观察到亚纳秒激光器的能级更高。为了解释这一现象，评估血浆的光学厚度和吸收系数很重要。