Development of advanced plasma soft x-ray laser and next generation nano-processing technology
| Project/Area Number |
21H03750
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 80040:Quantum beam science-related
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
ヂン タンフン 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 主任研究員 (20744808)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 登 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 主幹研究員 (50360409)
錦野 将元 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 本部 経営企画部, 上席研究員 (70370450)
石野 雅彦 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 上席研究員 (80360410)
米谷 佳晃 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 主幹研究員 (80399419)
畑 昌育 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 関西光量子科学研究所 量子応用光学研究部, 主任研究員 (60712429)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000)
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| Keywords | プラズマX線レーザー / ナノ微細加工造形 / 高強度レーザー駆動X線光源 / X線・EUV超微細加工 / EUV高次高調波発生 / 高強度レーザー |
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| Outline of Research at the Start |
極短パルスの高エネルギー光子を放出するX線レーザーを物質に集光すると，ナノメートル（10億分の１メートル）・フェムト秒（1000兆分の１秒）領域という極微小な空間・時間に高温な電子が高密度に存在する非平衡状態が生じる．本研究では，この特異状態の特徴を生かして，従来のリソグラフィ技術に必要である現像・エッチングなどの複数の工程を大幅に簡略化可能な直接ナノ造形技術を開発する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
【高機能光源開発】高強度駆動レーザーの開発においては，チタンサファイアレーザーの出力を増大させるために，主増幅器の励起光源として波長532nm，繰り返し周波数10Hz，パルス幅~10ns，エネルギー1.6J級のQスイッチYAGレーザーを2ビーム増設した．既存４ビームと合わせて，励起エネルギーは最大7.5Jまで増強可能である。主増幅器は前置増幅の出力にあわせた5パス構成を採用した．10Hzで増幅されたレーザー光は，出力3.2J，エネルギー取り出し効率43％以上達成している．パルス圧縮後，自己相関法を用いて評価したパルス幅は約40fs（FWHM）であり，パルスエネルギーは2J以上に引き上げることができ．また，レーザー出力やビームポインティングなどの安定性を向上させるため、プラットフォームレーザーの専用の二次空調システムを導入し，レーザーブースの温度安定化を行なった．その結果，運転中の温度変化がRMS 0.04~0.07℃まで制御でき，長期安定性が格段に向上した．
プラズマX線レーザーの高度化においては，構築したチタンサファイアレーザーをテープターゲットに照射し，波長18.9nm MoプラズマX線レーザーを繰り返し周波数10Hzで発振させることに成功した．PICシミュレーションを用いて，ターゲット形状によるレーザー生成プラズマの加熱効率の解析を実施した．EUV高次高調波発生においては，高圧圧力制御装置を導入し，圧力とガスジェット長さに対する発生効率の依存性を調べた．
【加工理物モデルの構築】EUV・IRレーザーを用いた2色照射加工の計算モデルの構築を進めている．2色レーザー照射による相乗効果を調べるために，シリコン表面のレーザー加工効率の電子温度依存性に関する第一原理計算を実施した．実験では，EUV高次高調波とIRレーザーを用いた高分子材料への2色照射試験を実施した．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(33 results)
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[Journal Article] Damage threshold of LiF crystal irradiated by femtosecond hard XFEL pulse sequence2023
Author(s)
S. Makarov, S.Grigoryev, N.Inogamov, E. Filippov, T. Pikuz, N.Ozaki, M.Ishino, M. Nishikino, Thanh-Hung Dinh, T. Kawachi, M. Zanaveskin, M. Makita, M. Nakatsutsumi, T. R. Preston, K. Appel, Z.Konopkova,
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Journal Title
Optics Express
Volume: 31
Issue: 16
Pages: 26383-26383
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Induction heating for desorption of surface contamination for high-repetition laser-driven carbon-ion acceleration2023
Author(s)
Sadaoki Kojima, Tatsuhiko Miyatake, Hironao Sakaki, Hiroyoshi Kuroki, Yusuke Shimizu, Hisanori Harada, Norihiro Inoue, Thanh Hung Dinh, Masayasu Hata, Noboru Hasegawa, Michiaki Mori, Masahiko Ishino, Mamiko Nishiuchi, Kotaro Kondo, Masaharu Nishikino, Masaki Kando, Toshiyuki Shirai, Kiminori Kondo
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Journal Title
Matter Radiat. Extremes
Volume: 8
Issue: 5
Pages: 054002-054002
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Independent contribution of optical attenuation length in ultrafast laser-induced structural change2021
Author(s)
Tatsunori Shibuya, Kazuyuki Sakaue, Hiroshi Ogawa, Daisuke Satoh, Thanh-Hung Dinh, Masahiko Ishino, Masahito Tanaka, Masakazu Washio, Takeshi Higashiguchi, Masaharu Nishikino, Akira Kon, Yuya Kubota, Yuichi Inubushi, Shigeki Owada, Yohei Kobayashi, and Ryunosuke Kuroda
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Journal Title
Optics Express, pp. 33121-33133 (2021.9).
Volume: Vol. 29(21)
Issue: 21
Pages: 33121-33133
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Dependence of dose rate on the sensitivity of the resist under ultra-high flux extreme ultraviolet (EUV) pulse irradiation2021
Author(s)
Okamoto Kazumasa, Kawai Shunpei, Ikari Yuta, Hori Shigeo, Konda Akihiro, Ueno Koki, Arai Yohei, Ishino Masahiko, Thanhhung Dinh, Nishikino Masaharu, Kon Akira, Owada Shigeki, Inubushi Yuichi, Kinoshita Hiroo, Kozawa Takahiro
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Journal Title
Applied Physics Express
Volume: 14
Issue: 6
Pages: 066502-066502
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Estimation of laser parameters for generating enough number of energetic heavy ions for applying as the injector of the next generation heavy ion synchrotron accelerator2023
Author(s)
Hata Masayasu, Kojima Sadaoki, Miyatake Tatsuhiko, Dinh Thanh-Hung, Kondo Kotaro, Hasegawa Noboru, Ishino Masahiko, Mori Michiaki, Sakaki Hironao, Nishiuchi Mamiko, Kon Akira, Nishikino Masaharu, Kando Masaki, Shirai Toshiyuki, Kondo Kiminori
Organizer
7th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
Related Report
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Enhancement of high-order harmonics radiations around 13.5 nm by a long-interaction gas tube and its application to development of photoresist materials2022
Author(s)
Shinichi Namba, J. Seres, E. Seres, C. Serrat, Thanhhung Dinh, Hasegawa Noboru, Ishino Masahiko, Yamamoto Hiroki, Nishikino Masaharu, Kawachi Tetsuya
Organizer
6th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics, Division of Plasma Physics, Association of Asia Pacific Physical Societies
Related Report
Int'l Joint Research / Invited
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