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

基本信息

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

项目摘要

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。

这项研究的目的是对用于光刻曝光的等离子体光源进行建模，该光源可以支持电路线宽为2 nm或更小的半导体集成电路，并为最大转换效率（3%）的产业化提供指导。路线图（IRDS2022）所示的2028年1.5 nm节点，提到了稀土元素激光产生等离子体作为EUV光源以外6 nm波段的候选光源，但为了模拟能量转换效率，需要评估不透明度（光学厚度），并且在吸收系数未知的情况下，转换效率的理论上限是未知的。今年，我们使用灵活原子代码计算各种原子数据来计算吸收系数。此外，实验是并行进行的。通过光学产生薄等离子体，我们观察到光谱纯度可以提高大约五倍。这是作为评估不透明度和吸收系数基准的必要数据，我们相信这不仅对于光谱控制而且对于提高传统上较低的能量转换效率来说都是重要的结果。我们还阐明了从光源等离子体发射的快离子的价态分离能谱对激光脉冲宽度的依赖性。即使激光强度相同，如果脉冲宽度不同，由于等离子体中的损耗过程不同，预计达到的电子温度也会不同。由于当电子温度不同时，膨胀等离子体的速度不同，因此加速离子的能谱也不同。当比较亚纳秒激光和纳秒激光时，观察到亚纳秒激光具有更高的能量。为了解释这种现象，评估等离子体的光学厚度和吸收系数非常重要。