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研究成果

公開日:2017.10.03

次世代半導体リソグラフィ光源の空間構造が明らかに

研究成果 工学

 九州大学大学院総合理工学研究院の富田健太郎助教・内野喜一郎教授、ギガフォトン株式会社の開発チーム、西原功修博士(大阪大学名誉教授)およびレーザー技術総合研究所の砂原淳博士(現・米国Purdue大学)らは、次世代の半導体露光(リソグラフィ)で使われる極端紫外(EUV)光源プラズマに対して、その温度や密度の空間構造を世界で初めて明らかにしました。
 EUV露光とは、非常に短い波長(13.5ナノメートル、1ナノは10億分の1)の光を用いるリソグラフィ技術で、従来技術では難しかった半導体の微細加工が可能となります。そのため、Mooreの法則(半導体の微細化は3年で4倍になる)を維持する最重要技術といわれています。しかしその実用化・普及には、必要な波長域で圧倒的に強く光る光源(温度が30万度程のプラズマ)が必要です。本研究ではレーザートムソン散乱法という手法を用いて、5ナノ秒の時間分解と、20マイクロメートルの空間分解で、EUV光源の温度や密度の2次元空間分布計測を可能としました。その結果、明るいEUV光源では、中心部の密度が低い「中抜け」の様な状態であり、この特徴的な密度構造が、優れた光源の実現に本質的に重要であることを示しました。光源構造が解明されたことで、今後、EUV露光装置の高出力化が促進されることが期待されます。(本研究成果は、2017年10月2日(月)に英科学雑誌Nature姉妹誌の『Scientific Reports』に公開されました。)

(参考図)
EUV露光光源用プラズマ生成の概要。光源プラズマは直径500マイクロメートル程度であり、発光効率が高い(明るい)光源は、中心部でプラズマの密度(電子密度)が低く、周辺部で密度が高い「中抜け」構造であることが分かった。プラズマの温度(電子温度)は中心部が最も高く、30-40万度ほどであった。

研究者からひとこと

半導体デバイスは現代における最重要工業製品であり、EUV露光はその未来を担うキーテクノロジーです。本研究では、光を発する根源である「プラズマ」に注目し、その状態を明確にしたという点で、EUV光源の究極的な開発手法を提案していると言えます。(九州大・富田健太郎)

研究に関するお問い合わせ先

総合理工学研究院 助教 富田 健太郎
総合理工学研究院 教授 内野喜一郎教授

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