次世代半導体リソグラフィ光源の空間構造が明らかに

　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。