高強度パルスEUV 光による材料プロセシングに向けたレーザー駆動光源のデブリ抑制法開発

摘要

近年求められているパワーデバイスの高効率化や耐電圧向上に向け、Si に変わりSiC、GaN 等のワイドバンドギャップ(WBG)材料が利用されはじめ[1]、材料の微細加工や薄膜生成技術の向上が求められている。極端紫外(EUV: Extreme ultraviolet)領域の光は、光子エネルギーが100 eV と、従来のレーザー光と比較し高く、一光子による光電離が主となり材料への熱影響を抑えながら加工することが原理的に可能である。更に吸収長が数十nm と非常に短く高効率なエネルギー付与が可能となる。このような特性はWBG 材料や、絶縁材料、透明材料加工において原理的に有利となるが、その材料プロセス技術はNASA の提唱するTRL (Technical readiness level)[2]においていまだ1, 2 程度の基礎研究レベルにとどまる。我々はこれまでにレーザー駆動高強度パルスEUV 光による物質アブレーションが、従来光とは電離度やプラズマパラメータ、膨張過程において大きく異なる特性を示すことを明らかにしてきた[3, 4]。レーザー駆動光源は光源サイズ、アクセシビリティ、高EUV 光変換効率とそれに伴う高強度EUV 放射など、産業面で有利となる特性を持つ。一方課題点として光源ターゲット材料や、光源由来の粒子にスパッタされた反射系光学部品からの試料上へのデブリ堆積が挙げられる。実際の材料加工環境では不純物混入による結晶の格子欠陥やそれに付随するバンドギャップの低下を最小限に留めるために、デブリ等の不純物は排除される必要があり、レーザー駆動EUV 光の利用を材料プロセス研究に展開していくにあたり、この課題点を克服することは必須であり大幅なデブリ抑制が必須である。