宮崎大学 工学部 電気電子工学科 電気エネルギー工学講座 レーザー工学研究室

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Last updated 2017-05-24

レーザー生成プラズマ極端紫外光源の開発

光脱離を用いた表面分析技術

 電磁波のスペクトルのなかでも波長が100 nmよりも短い領域を極端紫外域(Extreme Ultraviolet: EUV)と呼びます.この波長範囲では全ての物質はこの波長域で不透明になるため,透過光学素子が無くなります.したがって,極端紫外光を反射させたり集光するためには鏡が必要になります.
 レーザー生成プラズマは高温・高密度の物体ですのでそこからは色々な種類の電磁波が発生します.うまく条件を整えるとEUV光も高い効率で発生します.私たちはこれまで次世代リソグラフィー光源として期待されている波長13.5 nmに特化したスズプラズマの研究を行ってきましたが,より広い波長帯域をカバーする光源を用いて分光分析装置を製作することに思い至りました.その概念図を下の左図に示します.EUV光を発生させ,これを分光し,所望の波長(光子エネルギー)を媒質に照射します.媒質表面に吸着している物質はこの光エネルギーで脱離します.光脱離した物質は質量分析器により分子種を特定します.この装置を用いると物質表面での分子の吸着情報が得られることに加えて,表面の光洗浄,光改質といったプロセスも可能となります.これまでに右図に示すような真空紫外域で広帯域な発光スペクトルを有するアルゴンプラズマ光源を用いた試作機を製作しています.

PSDS.bmpPSDSpic.bmp


合金ターゲットを用いたレーザー生成プラズマ光源の開発

 私たちは,レーザー生成プラズマEUV光源を高性能化するために,プラズマ媒質として用いるターゲットの金属に合金を用いています.タングステン,銅,および銅タングステン合金のスペクトルを下の左図に示します.銅タングステン合金ターゲットを用いると,単体金属と比較して常に放射強度が高くなることがわかります.この原因としてプラズマのオパシティ(不透明度)の観点から解析したところ,右図に示すように銅とタングステンではオパシティが補間しあうプラズマ温度領域があり,単体金属を用いる場合と比較して,高いオパシティとなることがわかりました.この合金によるオパシティ増加の効果が現れるプラズマ温度の領域は,私たちのレーザー生成プラズマの温度と同程度であることがわかりました.

metalplasmas.bmpopacity.bmp




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