2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of advanced plasma soft x-ray laser and next generation nano-processing technology
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21H03750
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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, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 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, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 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, 量子ビーム科学部門, 研究統括 (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, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 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, 関西光科学研究所 光量子科学研究部, 主幹研究員 (80399419)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | X線・EUV超微細加工 / プラズマX線レーザー / EUV高次高調波発生 / 高強度レーザー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【高機能光源開発】では，昨年度までに整備したプラットホームレーザーをさらに高度化する開発を継続して実施した．パルス圧縮後のスペックは，エネルギー750mJ，パルス幅 40fsまで達成した．今後の高出力化を見据え、高い回折効率が得られるホログラフィク型回折格子（1480 grooves/mm）とビーム直径75mmまで入射できる光学素子を導入した．EUV高次高調波（HHG）の高度化では，光源を高出力化するために，ガスジェットノズルの長さを調整することにより，基本波とガスの相互作用長を長くすることができ，その結果，EUV-HHGの出力が昨年度の11倍まで向上した．さらに，EUV-HHGの増幅機構に非線形伝搬や電子プラズマの寄与と考えられる実験結果が得られた．その結果を研究協力者と議論して解析を進めている．一方で，波長18.９nmニッケル様モリブデンプラズマレーザーの発振実験に先立ち，光学系を工夫することによりコンパクトな集光光学系を構築した．これまでに不安定ながらX線レーザーの発振が確認されている．現在は安定，且つ，高出力で発振できるポンプレーザー条件と集光光学配位を調べている．
【加工理物モデルの構築】では，FY2021までに整備したEUV超微細加工・造形装置をさらに高度化することを実施した．加工ビームを形成するための光学系を作成し，反射率や透過率など基本性能はKEK-PFの放射光を用いて評価し，集光特性やパターニング特性などは光線追跡計算とEUV高次高調波を用いて評価した．また，これまでに実施したSiおよびシリコン系の基板・半導体材料に加えてPMMAなどのレジスト材料の加工試験の結果をまとめて解析を進めている．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
FY2022では，当初計画していた通り順調に実験と開発が進んでいる．Web会議を通じて，国内外の研究協力者と密接に連絡を取っており，より深い議論ができた．また，今後の方針を明確にすることができたため，おおむね順調に研究が進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
【高機能光源開発】では，プラズマX線レーザー，EUV高次高調波発生，これらを駆動するプラットホームレーザーの高度化に向けた開発を継続して実施する．プラットホームレーザーの開発目標は，パルス幅40fs，パルスエネルギー２Jとする．またプラズマX線レーザーのターゲットの形状と励起パルスの照射条件を実験と数値シミュレーションの両輪により最適化していく．
【加工理物モデルの構築】では，EUV・IRレーザー2色照射方式を用いた微細加工・造形装置の高度化を行う．また，加工実験とモデル計算によりシリコン系の基板・半導体材料に対する最適な加工条件を明らかにすることを目指す．
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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
Int'l Joint Research / Invited
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