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記者会 資料 - 高効率極端紫外 (EUV) 光源開発 -

記者会 資料 - 高効率極端紫外 (EUV) 光源開発 -. 日　　時：平成 15 年 11 月 26 日 ( 水 ) 13 ： 30〜14 ： 30 場　　所：大阪大学レーザー核融合研究センター 発 表 者：井澤靖和（文部科学省プロジェクトリーダー） 発表内容： 　　ー　 EUV リソグラフィの重要性と EUV 光源開発の世界的動向 　　ー　 本センターで達成された高効率 EUV 光源の研究成果とその意義 　　ー　 EUV 光源開発の今後の展開と実用化技術移転の見通し その他：研究設備の見学.

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記者会 資料 - 高効率極端紫外 (EUV) 光源開発 -

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Presentation Transcript

  1. 記者会資料-高効率極端紫外(EUV)光源開発- • 日　　時：平成15年11月26日(水)13：30〜14：30 • 場　　所：大阪大学レーザー核融合研究センター • 発表者：井澤靖和（文部科学省プロジェクトリーダー） • 発表内容： 　　ー　EUVリソグラフィの重要性とEUV光源開発の世界的動向 　　ー　本センターで達成された高効率EUV光源の研究成果とその意義 　　ー　EUV光源開発の今後の展開と実用化技術移転の見通し • その他：研究設備の見学

  2. １次世代半導体製造リソグラフィ用に開発を進めてきたレーザープラズマ極端紫外(EUV)光源において世界最高の変換効率3.0％を達成し（補足１、２）、実用機開発へ向けた課題の一つがクリアーされました。また、文部科学省リーディングプロジェクトの下で整備を進めてきたEUV光源開発共同実験設備が整備され（補３）、光源開発研究がさらに加速されます。この成果は11月28日水戸で開催されるプラズマ・核融合学会年会にて発表されます。１次世代半導体製造リソグラフィ用に開発を進めてきたレーザープラズマ極端紫外(EUV)光源において世界最高の変換効率3.0％を達成し（補足１、２）、実用機開発へ向けた課題の一つがクリアーされました。また、文部科学省リーディングプロジェクトの下で整備を進めてきたEUV光源開発共同実験設備が整備され（補３）、光源開発研究がさらに加速されます。この成果は11月28日水戸で開催されるプラズマ・核融合学会年会にて発表されます。 • ２．現在開発が進められているF2レーザー(波長157nm（ナノメートル）)でも線幅60nmが限界（補足４上）とされています。このため、プラズマ放射極端紫外(EUV）光源を用いたリソグラフィ技術（補足４下）は、半導体集積回路の超微細化におけるキーテクノロジーの一つとして今大きな注目を浴び、線幅50nm以下の次世代半導体プロセスへ向けた波長13-14nmのEUVを光源とした光リソグラフィ技術の開発に熾烈な国際競争が繰り広げられています（補足５上）。日本では経済産業省のもと平成14年6月EUVリソグラフィシステム開発のための技術研究組合EUVA（Extreme Ultraviolet Lithography System Development Association）が組織され、EUV光源開発が最重要課題の一つとして取り上げられました（補足５下）。 • ３．光源に対する要求仕様値は半導体製造企業とリソグラフィ装置製造企業の協議により決定され、現在のところ、中心波長13.5nm、帯域幅2％に、繰り返しレート7〜10kHz以上のパルスで、光源取り出し部でのEUVパワーが115W以上必要（補足６上）とされおり、投入されたレーザーパワーからEUV 光パワーへの変換効率の向上が重要な開発課題（補足６下）となっています。今回、錫（スズ）をターゲットとし、一様性の高いレーザーで球対称に照射することにより、変換効率3.0％を達成しました。これまでの目標値、２％以上、を大きく上回ったことになります。 • ４．大阪大学レーザー核融合研究センターでは、平成15年度より開始された文部科学省リーディングプロジェクト（補足７）の下で、国内の大学や研究所と共同しながら、新たに極端紫外(EUV)リソグラフィ用レーザープラズマ光源開発研究を推進しています。 • ５．レーザープラズマEUV光源開発研究には高出力レーザー技術、ターゲット技術、プラズマ計測技術、理論・シミュレーションの４つの研究項目が重要であり、またこれらの要素が互いに深く連携し成果をフィードバックしていく必要があります。このような研究課題やアプローチはレーザー核融合研究と多くの共通点があり、これまで培われてきた核融合の物理的基盤や、レーザー技術、ターゲット製作、プラズマ計測などの技術的研究資源がレーザープラズマの産業応用にも生かされようとしています。 成果説明

  3. 波長13.5nm 帯域幅2％に含まれるEUV光のエネルギー 変換効率＝ 投入されたレーザーエネルギー 4 実測値 理論予測 3 変換効率（％） 2 1 0 1000 10 100 レーザー照射強度 (ギガワット/平方センチメートル) 錫をターゲットとし、プラズマ発生の最適条件を整えることにより、３％の変換効率を得ることに成功した（世界最高値） 　光源に用いる物質からは固有のスペクトルをもったEUV光が放射されます。リソグラフィ光源として要求される波長13.5nmの光を発生するには、錫やキセノンが適しています。 　照射するレーザー強度の増大に伴い、発生したプラズマの温度が増大し、変換効率も増大しますが、過度な強度にすると、温度が上がりすぎて最適条件からはずれるため、かえって変換効率は低下してしまいます。 　実験で確認された結果は理論的予想ともよく一致しています。

  4. 中心波長13.5nm 帯域幅2％領域 レーザー光 8 6 発光強度　（任意単位） 4 錫コート ターゲット 2 0 8 10 12 14 16 18 20 EUV波長 (nm) 0.5 mm 錫プラズマの13.5nm 単色画像 一様性の高いレーザーを球状ターゲットに照射することにより、熱損失の少ないプラズマが発生でき、EUV光への高い変換効率が達成された。 最大変換効率を与えるレーザー照射強度 における発光スペクトル

  5. Spectra from Sn and SnO2 targets were measured under several irradiation conditions 低密度 酸化錫 の電顕像 (固体酸化錫密度の23%) 固体錫 低密度酸化錫 （固体の59％密度） 波長中心13.5nm 帯域幅2％の領域 1 mm 低密度酸化錫 （23％密度） 放射プラズマの単色画像 (@13.5 nm 2%BW) ターゲット レーザー to EUV ピンホールカメラ 得られた錫プラズマからのスペクトル。さら低密度酸化錫にしてターゲットの初期密度を下げると、不要なスペクトル成分を除去でき、ターゲット供給量も減らすことができます（特許出願済み）。 100 mm

  6. EUVプラズマ発光像 EUV標準カロリメータ ターゲットチェンバー ターゲットチェンバー制御盤 EUVデータベース用レーザー EUV光源開発研究/共同利用設備が整備され、全国共同利用によりEUV光源プラズマ研究がさらに加速されます。

  7. 補足 4 半導体デバイス微細化のトレンド 微細化とともに光源は短波長化 　家電情報通信機器の基盤技術は、半導体集積回路の超微細化であり、リソグラフィ露光システムで用いられる光源は KrFレーザー(波長248nm)から ArFレーザー (193nm)へと、短波長化への歩みを早めている。 線幅50nm以下ではEUV光源が必要 現在開発が進められているF2レーザー(157nm)でも、線幅60nmが限界とされている。 EUVリソグラフィの導入は2009年 このような動きを背景に、線幅50nm以下の先進半導体プロセスを目指して、波長13〜14nmの極端紫外線(EUV)を光源としたリソグラ フィ技術の開発に熾烈な国際競争が繰り広げられている。 ASET資料を元に作成

  8. 我が国におけるEUVリソグラフィ開発体制 ・1998年　ASET設立　EUVリソグラフィ要素技術開発開始 (EUV光源は含まず) ・2002年　EUVA設立　EUV光源開発開始 (装置化技術) ・2003年　文部科学省リーディングプロジェクト (LP) EUV光源開発開始 (基盤技術) ‘98 ‘99 ‘00 ‘01 ‘ 02 ‘03 ‘04 ‘05 ‘06 ‘07 ‘08 絶対波面計測技術 2社 ASET (14社) EUV研究室 EUVの要素技術開発 マスク・レジスト技術 （自主開発） リソグラフィ関連マスク・計測技術 MIRAI 露光装置技術 2社 + 大学 EUVA (10社) 連携 EUV光源技術 5社 + 2大学 経済産業省 文科省LP: EUV光源開発 10大学 + 3研究所 文部科学省 ASET: 技術組合 超先端電子技術開発機構 EUVA: 技術組合 極端紫外線露光システム技術開発機構 7

  9. EUV光源の開発課題 1. 高変換効率：>2% 　　レーザー照射条件の最適化（エネルギー、波長、パルス幅、パルス波形） 　　ターゲットの最適化（材料、形状、構造） 2. 高安定性（強度、空間）：±0.3% 3. 高繰り返し、高安定ターゲット供給技術 4. 集光光学系の長寿命化：デブリ(飛散物)フリー（デブリの制御と抑制） 5. 高出力レーザー開発：>20kW, >10kHz 高変換効率実現のために ターゲット材料の候補：キセノン (Xe+10)、錫 (Sn+9~12) 等 多価イオンに関する物性データは無い EUV光源プラズマ物理の解明 ・多価イオンに関する原子モデルの構築 ・光源プラズマシミュレーションコードの開発 ・多価イオンに関する物性データの取得 ・EUVプラズマに関する実験データベースの構築 実験とシミュレーションによる高効率化の指針

  10. 補足 7 文部科学省　リーディングプロジェクト極端紫外（EUV）光源開発等による先進半導体製造技術の実用化 目的：レーザープラズマEUV光源基盤技術の開発（平成15〜19年） 　　　システム化技術、装置化技術を分担する経産省プロジェクトと連携 参加機関と分担課題 　・大阪大学グループ 1．EUV光源プラズマのモデルとシミュレーションコード開発（阪大、都立大、北里大、 　　　　山梨大、核融合科学研、京大、原研関西研、奈良女子大、レーザー総研、岡山大） EUV光源プラズマの物理の解明と実用化への指針 2．EUV発生に関する実験データベースの構築（阪大、レーザー総研） 　　　　レーザーおよびターゲット条件の最適化と高効率化の指針 3．新ターゲット開発（阪大） 　　　　キセノンおよび錫の低密度フォームターゲット 4．高性能レーザー開発（阪大） 　　　　高出力・高繰返しレーザー基盤技術開発と実用化レーザー設計指針 5．共同利用実験設備の整備と計測の標準化（阪大） 　・姫路工業大学 1．キセノン固体ターゲットの開発と高速・連続供給技術 2．デブリの計測とその対策 　・九州大学 1．錫のクラスターターゲット開発 2．炭酸ガスレーザーによるEUVプラズマ研究 　・宮崎大学 1．EUV光の絶対計測技術 2．ドロップレットターゲットとデブリ計測

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