次世代の半導体リソグラフィー露光用極端紫外光源のスペクトル制御と高効率化

• 研究課題/領域番号: 15K18045
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 宇都宮大学
• 研究代表者: ヂン タンフン 宇都宮大学, オプティクス教育研究センター, 研究員 (20744808)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 極端紫外光 / 炭酸ガスレーザー / 重元素 / 多価イオン / リソグラフィー

研究実績の概要

本年度は，重元素多価イオン，特に原子番号が60番から83番までの極端紫外スペクトルのスペクトル構造を解析すると共に，次世代の半導体リソグラフィー露光用極端紫外光源として重要なSnによる13.5 nm光源およびGdによる6.x nm光源について放射特性を詳細に調べた．このため，以下のような研究を進めた．
(1) 短パルス炭酸ガスレーザーシステムを構築し，パルス幅を3 nsから20 nsで可変とした．発振器は，リング型共振器であり，CdTe結晶に適切なバイアスを印加して，Qスイッチ動作させた．このことにより，パルス幅が15-20 nsのパルスが生成される．そのあと，Nd:YAGレーザー駆動Geプラズマミラーにより短パルス化した．このとき，CO2レーザーとNd:YAGレーザーの遅延時間を設けることにより，パルス幅を3-20 nsで可変にした．その後，14パスのマルチパス増幅することにより，最大150 mJ/pulseのパルスエネルギーを得た．
(2) SnおよびGdのプラズマを生成し，炭酸ガスレーザーのパルス幅により，放射スペクトルや変換効率がどのようになるかを調べた．Snプラズマでは，CO2レーザーのパルス幅を変えてもスペクトル構造は変化しなかったが，Gdプラズマでは，CO2レーザーのパルス幅でスペクトル構造が変化し，スペクトル純度も変化した．較正されたエネルギーメータにより，エネルギー変換効率のパルス幅依存性も明らかにした．
(3) 極端紫外スペクトル構造を規定するために，斜入射分光器の回折格子およびX線CCDカメラを放射光 (Photon Factory) で較正した．この結果を用いて，エネルギー変換効率を評価したところ，エネルギーメータで得られる結果とほぼ同等であることを確認した．
これらの結果を，論文としてまとめているところである．

研究成果

• [国際共同研究] University College Dublin(アイルランド)
• [国際共同研究] HiLASE Centre(チェコ)
• [雑誌論文] Spectral investigation of highly ionized bismuth plasmas produced by subnanosecond Nd:YAG laser pulses (2016)
  • 著者名/発表者名: Tao Wu, Takeshi Higashiguchi, Bowen Li, Goki Arai, Hiroyuki Hara, Yoshiki Kondo, Takanori Miyazaki, Thanh-Hung Dinh, Padraig Dunne, Fergal O’Reilly, Emma Sokell, and Gerry O’Sullivan
  • 雑誌名: Journal of Physics B 巻: 49 号: 3 ページ: 035001-035001
  • DOI: 10.1088/0953-4075/49/3/035001
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Analysis of extreme ultraviolet spectra from laser produced rhenium plasmas (2015)
  • 著者名/発表者名: Tao Wu, Takeshi Higashiguchi, Bowen Li, Yuhei Suzuki, Goki Arai, Thanh-Hung Dinh, Padraig Dunne, Fergal O’Reilly, Emma Sokell, Luning Liu, and Gerry O’Sullivan
  • 雑誌名: Journal of Physics B 巻: 48 号: 16 ページ: 165005-165005
  • DOI: 10.1088/0953-4075/48/16/165005
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generation of radially polarized high energy mid-infrared optical vortex by use of a passive axially symmetric ZnSe waveplate (2015)
  • 著者名/発表者名: Toshitaka Wakayama, Hiroki Oikawa, Atsushi Sasanuma, Goki Arai, Yusuke Fujii, Thanh-Hung Dinh, Takeshi Higashiguchi, Kazuyuki Sakaue, Masakazu Washio, Taisuke Miura, Akihiko Takahashi, Daisuke Nakamura, Tatsuo Okada, Motoki Yonemura and Yukitoshi Otani
  • 雑誌名: Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ 巻: 107 号: 8 ページ: 081112-081112
  • DOI: 10.1063/1.4929686
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temporal behavior of unresolved transition array emission in water window soft x-ray spectral region from multiply charged ions (2015)
  • 著者名/発表者名: Thanh-Hung Dinh, Yuhei Suzuki, Goki Arai, Bowen Li, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, Shinsuke Fujioka, Noboru Hasegawa, Tetsuya Kawachi, Masaharu Nishikino, and Takeshi Higashiguchi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 107 号: 12
  • DOI: 10.1063/1.4931497
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Numerical evaluation of a 13.5-nm high-brightness microplasma extreme ultraviolet source (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hara, Goki Arai, Thanh-Hung Dinh, Weihua Jiang, Taisuke Miura, Akira Endo, Takeo Ejima, Bowen Li, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, Atsushi Sunahara, and Takeshi Higashiguchi
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 118 号: 19 ページ: 193301-193301
  • DOI: 10.1063/1.4935817
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 短パルスCO2レーザーによるレーザー生成プラズマの高効率化 (2016)
  • 著者名/発表者名: ヂン タンフン，笹沼 淳史，天野 玲保，荒居 剛己，東口 武史，三浦 泰祐
  • 学会等名: 次世代レーザー技術とEUV・軟X線光源に関する研究会
  • 発表場所: ZAOセンタープラザ（山形県山形市）
  • 年月日: 2016-01-24
• [学会発表] レーザー生成多価イオンプラズマ軟X線光源のスペクトル較正 (2016)
  • 著者名/発表者名: ヂン タンフン，近藤 芳希，田村 賢紀，小野 祐一，荒居 剛己，原 広行，大田 茂，北野 謙，江島 丈雄，羽多野 忠，東口 武史
  • 学会等名: 次世代レーザー技術とEUV・軟X線光源に関する研究会
  • 発表場所: ZAOセンタープラザ（山形県山形市）
  • 年月日: 2016-01-24
• [学会発表] Unresolved transition arrays from laser-produced high-Z plasmas for microscopy in the water window soft x-ray region (2015)
  • 著者名/発表者名: Thanh-Hung Dinh, Yoshiki Kondo, Goki Arai, Taisuke Miura, Akira Endo, Tetsuya Makimura, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, Tadashi Hatano, Takeio Eijima, and Takeshi Higashiguchi
  • 学会等名: The 13th Symposium on X-ray Imaging Optics
  • 発表場所: Noyori Conference Hall, Nagoya University (Higashiyama campus), Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] Multiply charged ion plasma sources for compact x-ray microscopy in the water window spectral region (2015)
  • 著者名/発表者名: T. H. Dinh, Y. Kondo, G. Arai, T. Miura, A. Endo, T. Makimura, P. Dunne, G. O’Sullivan, T. Hatano, T. Ejima, and T. Higashiguchi
  • 学会等名: SPIE/OSJ Biophotonics Japan 2015
  • 発表場所: Univesity of Tsukuba (Tokyo campus), Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-10-27
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a 10-Hz short pulse CO2 laser for short wavelength light sources (2015)
  • 著者名/発表者名: Reiho Amano, Atsushi Sasanuma, Thanh-Hung Dinh, Goki Arai, Yusuke Fujii, Akihiko Takahashi, Daisuke Nakamura, Tatsuo Okada, Tetsuya Makimura, Taisuke Miura, Akira Endo, Tomas Mocek, Padraig Dunne, Gerry O’Sullivan, and Takeshi Higashiguchi
  • 学会等名: SPIE/OSJ Biophotonics Japan 2015
  • 発表場所: Univesity of Tsukuba (Tokyo campus), Tokyo, Japan
  • 年月日: 2015-10-27
  • 国際学会
• [学会発表] Spectral and temporal behavior of multiply ionized high-Z plasmas in the water window soft x-ray spectral region (2015)
  • 著者名/発表者名: T. H. Dinh, Y. Suzuki, G. Arai, M. Nishikino, N. Hasegawa, T. Kawachi, P. Dunne, G. O’Sullivan, and T. Higashiguchi
  • 学会等名: 2015 IEEE Photonics Conference, 28th Annual Conference of The IEEE Photonics Society
  • 発表場所: Hyatt Regency Reston, Reston, Virginia USA
  • 年月日: 2015-10-05
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a compact water window soft x-ray source based on multiply charged ion plasmas (2015)
  • 著者名/発表者名: Thanh-Hung Dinh, Yoshiki Kondo, Goki Arai, Taisuke Miura, Akira Endo, Tetsuya Makimura, Tadashi Hatano, Takeo Ejima, Takeshi Higashiguchi
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場 (愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] An efficient 6.x nm extreme ultraviolet source produced by a short pulse CO2 laser (2015)
  • 著者名/発表者名: T. H. Dinh, R. Amano, A. Sasanuma, G. Arai, Y. Fujii, A. Takahashi, D. Nakamura, T. Okada, T. Makimura, T. Miura, A. Endo, T. Mocek, P. Dunne, G. O’Sullivan, and T. Higashiguchi
  • 学会等名: The 7th Asian Workshop on Generation and Application of Coherent XUV and X-ray Radiation (7th AWCXR)
  • 発表場所: the Center for Relativistic Laser Science of Institute for Basic Science, Gwangju Institute of Science and Technology, Gwangju, Korea
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Nanosecond Pulse CO2 Laser for Efficient Extreme Ultraviolet Generation (2015)
  • 著者名/発表者名: Reiho Amano, Thanh Hung Dinh, Atsushi Sasanuma, Goki Arai, Yusuke Fujii, Akihiko Takahashi, Daisuke Nakamura, Tatsuo Okada, Taisuke Miura, Akira Endo, Tomas Mocek, and Takeshi Higashiguchi
  • 学会等名: The 4th Advanced Lasers and Photon Sources (ALPS’15)
  • 発表場所: Conference Center, PACIFICO Yokohama, Yokohama Japan
  • 年月日: 2015-04-24
  • 国際学会
• [備考] 宇都宮大学 工学研究科 電気電子システム工学専攻 東口研究室
  • URL: http://photonics.sixcore.jp