2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Next Generation of High Precision Processing Using Ultrashort Pulse X-ray Laser
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19K15402
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| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological 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, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 主任研究員(定常) (20744808)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超微細加工 / 超短パルスX線レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では超短パルス高強度X線を用いた微細加工の試験を行い，加工物理モデルの構築を実施してきた．
初年度に続き，日本のX線自由電子レーザー施設SACLA(BL1)で，軟X線領域（波長:数~数十メートル）の超短パルス光を放出する自由電子レーザー(FEL)を用いて，半導体材料のシリコン（Si）の加工試験を行い，さらに，X線領域の光の吸収による原子と電子の振る舞いを組み込んだ分子動力学計算コードXTANT（X-ray-induced Thermal And Non-thermal Transitions）を用いた理論解析結果と比較した．その結果，材料の吸収が多い軟X線領域の光を利用する場合，加工痕における熱の影響が非常に少ないことが確認でき，非熱加工と呼ばれる綺麗な除去加工を実現できる可能性を示した．また，XTANTを用いて予測した加工閾値（加工に必要最小限の面積あたりのレーザーエネルギー）は，吸収が少ない軟X線領域では実験で得られた結果との差が小さい一方，吸収が多い領域では，実験値がより大きく，その差が開いた結果となる．この結果から，加工物理モデルの構築においてはXTANTコードのさらなる高度化が必須と考えられる．
一方で，FELの代替光源として，プラズマ軟X線レーザー(XPL)・高次高調波発生(HHG)の小型光源がある．これらの光源技術を用いて，加工試験を実施した．高分子材料などの加工閾値が比較的低い材料に対しては加工痕が確認できたが，Siなど加工閾値が比較的高い材料に対しては 加工痕が確認できなかった．今後，汎用性が高い超微細レーザー加工システムを構築するためには高出力・小型X線レーザーの開発が必須である．
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Research Products
(9 results)
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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
Pages: 066502
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Ablation threshold and crater morphology of amorphous and crystalline SiO2 glass for extreme ultraviolet femtosecond pulses2020
Author(s)
Tatsunori Shibuya, Kazuyuki Sakaue, Hiroshi Ogawa , Thanhhung Dinh, Daisuke Satoh, Eichi Terasawa, Masakazu Washio, Masahito Tanaka, Takeshi Higashiguchi, Masahiko Ishino, Yuya Kubota, Yuichi Inubushi, Shigeki Owada, Masaharu Nishikino, Yohei Kobayashi, Ryunosuke Kuroda
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Journal Title
Japanese Journal of Applied Physics
Volume: 59
Pages: 122004
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Surface processing of PMMA and metal nano-particle resist by sub-micrometer focusing of coherent extreme ultraviolet high-order harmonics pulses2020
Author(s)
Kazuyuki Sakaue, Hiroto Motoyama, Ryosuke Hayashi, Atsushi Iwasaki, Hidekazu Mimura, Kaoru Yamanochi, Tatsunori Shibuya, Masahiko Ishino, Thanhhung Dinh, Hiroshi Ogawa, Takeshi Higashiguchi, Masaharu Nishikino, Ryunosuke Kuroda
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Journal Title
Optics Letters
Volume: 45
Pages: 2926～2929
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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