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短波長レーザーによるリソグラフィ

短波長光はその短波長性から、半導体リソグラフィのような超微細加工用光源として用いられている。これまでKrF レーザー(248 nm)、ArF レーザー、F2 レーザー(157 nm)を用いるレーザーリソグラフィが精力的に研究されてきた[2,3]。最近では、半導体デザインルール45 nm(ハーフピッチ)以下を可能とする波長13.5 nm の極端紫外光(extreme ultraviolet: EUV、透過光学素子の存在しない軟X 線及び硬X 線を含む波長104 nm 以下の波長の短い光)を用いるEUV リソグラフィの開発研究が最も盛んである。

2002 年度より「EUV 露光システム開発プロジェクト」がNEDO 技術開発機構で進められ、EUV リソグラフィの研究が現在最も重要視され、全国で研究されている[3-5]。しかしながら、レーザーリソグラフィにおける液侵露光技術と二重露光技術の研 究が進み、EUV でしか到達できないと考えられていたデザインルール32 nm までArF レーザーとF2 レーザーで可能であることが実証され、また、22 nm までArF レーザーが用いられる可能性がある[6,7]。この分野でのVUV レーザー(ArF レーザーとF2 レーザー)の重要性は依然高いままである。

また短波長レーザーはその短波長性から、レーザービームの回折限界が小さく、単一横モード発振のレーザーであれば従来のレーザー光の集光径よりも一 桁小さい1 μm 以下に絞ることができる(詳細な図は低ガス圧軸方向放電励起気体レーザーの研究(2008)、宇野和行をご購入の上ご確認下さい)。

1 μm の小さな集光径では、1 μJ の小さなレーザー出力エネルギーであっても、127 J/cm2の高い照射強度をもつ。加えて光子エネルギーも高いので、微細加工において加工部分に分解生成物が付着しないきれいな加工、従来とは異なる新しい微細加工が可能である。

Reference and Links

  • [1] 低ガス圧軸方向放電励起気体レーザーの研究(2008)、宇野和行
  • [2] D. Mathew, H. M. J. Bastiaens, K. J. Boller, and P. J. M. Peters, J. Appl. Phys. 102 (2007) 033305-1-033305-11.
  • [3] D. Mathew, H. M. J. Bastiaens, K. J. Boller, and P. J. M. Peters, Appl. Phys. Lett. 88 (2006) 101502-1-101502-3.
  • [4] T. Goto, K. Kakizaki, S. Takagi, N. Okamoto, S. Sato, S. Kosugi, and T. Ohishi, Rev. Sci. Instrum. 66 (1995)
    5162-5164.
  • [5] K. Kakizaki, Y. Sasaki, T. Inoue, and Y. Sakai, Rev. Sci. Instrum. 77 (2006) 035109-1-035109-6.
  • [6] A. Javan, W. R. Bennett, Jr., and D. R. Herriott, Phys. Rev. Lett. 6 (1961) 106-110.
  • [7] M. Geller, D. E. Altman, and T. E. Detemole, J. Appl. Phys. 39 (1966) 3639-3640.
 


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