レーザー駆動極端紫外（ＥＵＶ）光源による対材料耐力試験の可能性の実証

• Project/Area Number: 16J40173
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Plasma science
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 田中 のぞみ 大阪大学, レーザー科学研究所, 特別研究員(RPD) (60581296)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 極端紫外光 / 表面改質 / 材料耐性試験 / 極端紫外(EUV)光 / x線光学素子 / 界面制御 / EUV光源 / デブリ抑制 / EUV光モニタ

Outline of Annual Research Achievements

当該年度は、EUV光源の特性評価、EUV光制御、放電プラズマ利用の検討を行なった。過去の研究結果から10-20 mJのEUV光を任意の強度に集光できることが利点であったが、帯域外光の取り扱い、およびEUV光量の制御をしておらず、材料試験装置として利用するために更なるEUV光の特性評価と制御機能を充実させる必要があった。本光源における過去の研究結果から、サンプル上に到達するEUV光のうち、8-20 nm帯の光が95%を占め、10-20 mJであるとの報告がされていたが、EUV光が透過しないスライドガラスを通しても試料の有意な改質が確認されたことから、帯域内の光量を見直した。軟X線フォトダイオードSXUVとZrフィルタの組み合わせにより、帯域内EUV光の光量のみ計測したところ、従来の報告よりも一桁低いエネルギーが得られた。しかし1 mJ/str/pulseを保証しているため、これまでと同じ集光ミラーでEUVスポットサイズを調整することで、材料への高フルエンスEUV光照射は可能である。駆動レーザーの照射強度(J/cm2)に対するEUV光の強度変化を明らかにした。キセノンへの駆動レーザー照射強度を変化させるとEUVスペクトルも変化を起こすが、駆動レーザーの入射強度に対する補正係数を導出し、入射強度-EUVエネルギーの校正曲線を求めた。結果、1桁の範囲でEUVエネルギーを調整することが可能となった。この他、スイス連邦材料試験研究所(EMPA)において放電プラズマEUV光源に関する検討をした。レーザー駆動EUV光源と同等またはそれ以上のエネルギーが利用できる光源であり、デブリフリーな点などの利点があるが、材料表面改質、アブレーションの実績がまだ無い。本年度はEUV光エネルギーおよび波長域の点では、レーザー駆動光源と平行して利用が可能であることが分かった。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] EMPA(スイス)
• [Int'l Joint Research] EMPA(スイス連邦材料試験研究所)(スイス)
• [Journal Article] Creation and Functional Control of Metal Nanoparticle-Polymer Interface by Laser Plasma EUV Light Excitation (2018)
  • Author(s): K. Yasuda, N. Tanaka, N. Wada, and H. Nishimura,
  • Journal Title: IEEE Explore, ICEP-IAAC 2018 Proceedings Volume: － Pages: 535-538
  • DOI: 10.23919/icep.2018.8374644
• [Journal Article] Surface Layer Modification of Metal Nanoparticle Supported Polymer by Irradiation of Laser-Driven Extreme Ultraviolet Light (2018)
  • Author(s): N. Tanaka, R. Deguchi, N. Wada, K. Yasuda, A. Yogo, H. Nishimura
  • Journal Title: X-Ray Lasers 2016. ICXRL 2016. Springer Proceedings in Physics Volume: 202 Pages: 377-381
  • DOI: 10.1007/978-3-319-73025-7_56
  • ISBN: 9783319730240, 9783319730257
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Creation and Functional Control of Metal Nanoparticle-Polymer Interface by Laser Plasma EUV Light Excitation (2018)
  • Author(s): K. Yasuda, N. Tanaka, N. Wada, and H. Nishimura
  • Journal Title: Proceedings of 2018 International Conference on Electronics Packaging and iMAPS All Asia Conference (ICEP-IAAC) Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高フルエンス極端紫外(EUV)光照射による金属ナノ粒子担持ポリマーの表面改質 (2017)
  • Author(s): 田中のぞみ, 安田清和, 和田 直, 西村博明
  • Journal Title: 電子機器トータルソリューション展2017 アカデミックプラザ 研究成果発表論文集 Volume: －
• [Journal Article] 高フルエンスEUV光による材料表面改質 (2016)
  • Author(s): 田中のぞみ, 安田清和, 出口 亮, 和田 直, 余語覚文, 西村博明
  • Journal Title: レーザー学会第502回研究報告書 Volume: 502
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Spectroscopic measurements of ablation plasma generated with laser-driven intense extreme ultraviolet (EUV) light (2016)
  • Author(s): N. Tanaka, K. Hane, H. Shikata, M. Masuda, K. Nagatomi, A. Sunahara, M. Yoshida, S. Fujioka, and H. Nishimura
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 688 Pages: 012122-012122
  • DOI: 10.1088/1742-6596/688/1/012122
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] レーザープラズマX線による材料改質と材料加工 (2019)
  • Author(s): 田中のぞみ, 高垣昂佑, 安田清和, 西村博明
  • Organizer: 第74回年次大会, 2019年3月15日
  • Invited
• [Presentation] Laser-plasma EUV source for advanced materials processing (2018)
  • Author(s): N. Tanaka, N. Wada, Y. Kageyama, K. Yasuda, H. Nishimura
  • Organizer: The 16th International Conference on X-ray Lasers
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高強度・高フルエンスパルスEUV光による材料プロセシング (2018)
  • Author(s): 田中のぞみ, 安田清和, 景山恭行, 西村博明
  • Organizer: 第89回レーザー加工学会講演会
• [Presentation] 高強度パルスEUV光による材料プロセシングに向けたレーザー駆動光源のデブリ抑制法開発 (2018)
  • Author(s): 田中のぞみ, 和田 直, 景山恭行, 西村博明
  • Organizer: 応用物理学会春期学術講演会
• [Presentation] Creation and Functional Control of Metal Nanoparticle-Polymer Interface by Laser Plasma EUV Light Excitation (2018)
  • Author(s): K. Yasuda, N. Tanaka, N. Wada, and H. Nishimura
  • Organizer: ICEP-IAAC2018
• [Presentation] 高フルエンスレーザー駆動極端紫外(EUV)光による金属ナノ粒子担持高分子材料の表面改質 (2017)
  • Author(s): 田中のぞみ, 安田清和, 出口 亮, 和田 直, 余語覚文, 西村博明
  • Organizer: 応用物理学会春期学術講演会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市(パシフィコ横浜)
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] レーザー駆動EUV光を用いた材料プロセスのための不純物抑制 (2017)
  • Author(s): 和田 直, 田中のぞみ, 出口 亮, 景山恭行, 余語覚文, 西村博明
  • Organizer: 応用物理学会春期学術講演会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市(パシフィコ横浜)
  • Year and Date: 2017-03-15
• [Presentation] 高フルエンス極端紫外(EUV)光照射による金属ナノ粒子担持ポリマーの表面改質 (2017)
  • Author(s): 田中のぞみ, 安田清和, 和田 直, 西村博明
  • Organizer: 電子機器トータルソリューション展2017 アカデミックプラザ
• [Presentation] レーザー駆動 EUV光源による光学系の損傷とスパッタ粒子の抑制 (2017)
  • Author(s): 和田直、田中のぞみ、景山恭行、余語覚文、西村博明
  • Organizer: Plasma Conference 2017
• [Presentation] Surface layer modification of metal nanoparticle supported polymer by irradiation of laser driven extreme ultraviolet light (2016)
  • Author(s): N. Tanaka, R. Deguchi , N. Wada, K. Yasuda, A. Yogo, and H. Nishimura
  • Organizer: The 15th International Conference on X-Ray Lasers
  • Place of Presentation: 奈良県奈良市(奈良春日野国際フォーラム)
  • Year and Date: 2016-05-24