「EUV」中間評価報告書（案）.PDF

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10 研究評価委員会委員名簿 委員長曽我直弘滋賀県立大学学長 委員伊東弘一大阪府立大学大学院工学研究科教授 稲葉陽二 日本大学法学部教授 大西優 株式会社カネカ顧問 尾形仁士 三菱電機株式会社上席常務執行役開発本部長 黒川淳一 横浜国立大学大学院工学研究院教授 小柳光正 東北大学大学院工学研究科教授 佐久間一郎 東京大学大学院新領域創成科学研究科教授 冨田房男 放送大学北海道学習センター所長 西村吉雄 東京工業大学監事 架谷昌信 愛知工業大学工学部機械学科教授 平澤泠東京大学名誉教授 吉原一紘 アルバック ファイ株式会社技術顧問理事 ( 合計 13 名 ) ( 敬称略 五十音順 ) 8

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46 1) 事業の位置付け 必要性 3.0 2) 研究開発マネジメント 2.8 3) 研究開発成果 2.6 4) 実用化 事業化の見通し 平均値 3.0 A A A A A A A A 2.8 A A A A B B A A 2.6 A B A A B A A 2.1 B B B B A B B B A=3B=2C=1D=0 1) A B C D 2) A B C D 3) A B C D 4) A B C D 1-34

47 1. 光源技術 (1) 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の成果 (2) 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の成果 (3) 光源技術の実用化見通し 装置技術 (1)EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の成果 2.6 (2)EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の成果 (3) 装置技術の実用化見通し 平均値 2.6 A B A A B B A A 2.6 A B A A A B B A 2.4 A B B B B A A B 2.6 A A A B B B A A 2.0 C A B B C B B A 2.0 B B B B B B B B A=3B=2C=1D=0 A B C D A B C D 1-35

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51 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト 事業原簿 ( 公開版 ) 担当部室 新エネルギー 産業技術総合開発機構電子 情報技術開発部

52 目次 概要プログラム プロジェクト基本計画プロジェクト用語集 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性について 1. NEDOの関与の必要性 制度への適合性 NEDOが関与することの意義 実施の効果 ( 費用対効果 ) 事業の背景 目的 位置づけ...3 Ⅱ. 研究開発マネジメントについて 1. 事業の目標 事業の計画内容 研究開発の内容 研究開発の実施体制 研究の運営管理 今後の EUVA プロジェクトの展開...19 Ⅲ. 研究開発成果について 1. 事業全体の成果 Ⅳ. 実用化 事業化の見通しについて 1. EUV 露光装置の実用化 事業化について EUV EUV 技術の波及効果

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55 P02030 EUV LSI LSI ITRSInternational Technology Roadmap for Semiconductors LSI KrF ArF 65nm ArF 45nm 1314nm EUV: Extreme Ultra VioletEUV OPC EUV EUV EUVEUV EUVEUV 45nmEUV 21 17EUVEUV10W EUVEUV 0.05nm rms 19EUVEUV50W EUV iii

56 200mm0.1nm rms EUV EUV EUV EUV 15 NEDO NEDO NEDO NEDO NEDO NEDO (TR) iv

57 26 NEDO EUV EUV v

58 EUV EUV 45nm 21 EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV 4W EUV W 10W 17 50W EUV 19 EUV EUV vi

59 EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV EUV % 10mm 2 str 10% khz % 13-14nm2%EUV10W EUV5 5m W 3.3mm 2 str 5% khz EUV 3 3 vii

60 EUV nm EUV 10% EUV 17 5% 10%0.5B shot(10hz 19 3%B pulse 10kHz viii

61 EUV 13-14nm EUV EUV 1/4 74 EUV 0.1nmrms EUV 0.1nmrms nmrms 200mm 0.05nmrms nmrms 0.15nmrms 0.12nmrms 200 ix

62 EUV EUV EUV EUV 2nm () 3.2 EUV EUV EUV また 上記に加え 平成 18 年度始めまでに 光源技術 装置技術の統合的実証を実施する この評価結果より 全体のシステムを構築した際の具体的課題を明らかにし 平成 18 年度以降の技術開発に役立てる x

63 2. 政策的位置付け 3. 目標 e-japan 戦略 Ⅱで目標として掲げている高度情報通信ネットワーク社会を支える情報通信機器 デバイス等に関する革新的な技術を確立し その開発成果の普及を促進することによって 国民生活及び国民経済におけるIT 利活用を促し より豊かな国民生活及び経済活力基盤の向上を実現するとともに 我が国 IT 産業の活性化を図る 4. 研究開発内容 Extreme Ultra Violet xi

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65 用語集 xiii

66 粗さ 用語 解説 レンズやミラーの加工面の凹凸で その周期から低空間周波数粗さ (LSFR) 中間空間周波数粗さ (MSFR) 高空間周波数粗さ (HSFR) に分類される 各領域の空間波長としては 順に有効径 ~1mm 1mm~1µm <1µm とすることが多い ミラー光学系の場合 LSFR は結像性能に MSFR はフレアーに HSFR は反射率の低下に影響を与える アンジュレータ液浸リソグラフィエタンデュオパシティ干渉計光線追跡シミュレーションコンタミネーション磁気パルス圧縮型電源斜入射集光ミラー 電子蓄積リングの直線部に軌道の上下に極性を交互に変えて比較的弱い磁石列を配置したものをアンジュレーター (Undulator) という この磁石間を電子が通ると 軌道面内で正弦波的な蛇行運動が起こり蛇行軌道上で間断なく放射光を発生する 発生した光は互いに干渉し合うので 輝度が高く特定の波長にピークを持つスペクトルがえられる UV 露光装置の投影光学系の最終レンズとウエハの間に屈折率の高い液体を入れ 実効波長を短縮し NA を増大する技術 KrF ArF 露光機では液体として純水を用いる 歴史的には光学顕微鏡の対物レンズと被検物の間に油を入れ解像力向上にもちいられた エタンデュは光束の面積と広がり角 ( 立体角 ) の積で定義される量である 光学系の中でエタンデュは一定であり 光源側のエタンデュ ( 光源面積と発散立体角の積 ) は照明領域のエタンデュ ( 照明領域の面積と照明光立体角の積 ) により制限される 光源側のエタンデュが大きいと 有効利用出来ない光束の割合が増加する 光学的厚さ 発光体表面の明るさは 発光体の厚さ d に比例するので 大きなパワーのためには 発光体を厚くするする必要がある 一方で 発光体自身にも 波長に依存した吸収 k l があるため 発光体を無限に厚くしても無限に明るくはならず 飽和する 飽和輝度 I black は 黒体輝度と呼ばれ温度のみで決まる つまり光源の明るさ I は I=I black (1- exp(-k l d) ) で与えられる オパシティ = 光学的厚さ t は t=k l d と定義され 光源の明るさを決める重要なパラメータである 光の干渉を利用してレンズやミラーなどの加工面形状を計測する装置 精度向上のために光路を参照光と検査光で共通にした ( コモンパス )Fizeau ( フィゾー ) 干渉計を用いられることが多い 系内のある物体への入射光特性 ( エネルギーと方向など ) を与え その物体からの射出光特性を計算することを繰り返して光の伝播をシミュレーションすること 照明解析やコンピュータグラフィクスなどに適用されている 真空中で用いられる反射ミラー上に炭化水素が堆積すること 金属ミラーの表面の酸化も含める ミラーのコンタミネーションにより反射率が低下する EUV 用多層膜ミラーは理論反射率でも 70% 前後のため コンタミネーションによる反射率低下が数 % でもシステムの性能の低下を及ぼす 堆積防止と除去がテーマ 可飽和リアクトルのスイッチング機能 ( 非飽和時に OFF 飽和時に ON) を利用して短パルス電流を供給する電源 半導体スイッチの採用で高繰り返し用途に適し 信頼性が高い 反射面への光の斜入射角を臨界角より小さくし 光の全反射を利用した集光ミラー 光の干渉効果を利用する多層膜 ( 直入射 ) ミラーとは異なり反射面は単層膜でもよく 斜入射角が 10 度以下で 90% 近い反射率が得られる xiv

67 用語集光点出力直入射集光ミラー発光点出力 解説 プラズマからの EUV 光を集光ミラーで集光した集光点での出力 集光ミラーの捕集立体角 集光ミラーの反射率 EUV チャンバ内の EUV 透過率などの EUV 損失により 発光点出力から大きく出力は低下する EUV 光源から露光装置に送られる EUV 出力値として重要な値である 回転楕円面鏡または 2 つの球面鏡を組み合わせた集光ミラーであり 反射面への入射が比較的垂直入射に近い ミラー表面には Mo/Si 等の多層膜反射面が形成されている プラズマから四方に発生する EUV 光を 立体角 2π あたり 波長域 13.5nm の 2%band width に規格化して示される EUV 出力値 一次光源出力とも呼ばれる プロセスファクター (k1, k2) 結像系の分解能 (R) と焦点深度 (DOF) を波長と開口数 NAとで (λ/na) (λ /(NA) 2 ) と表すとき それぞれにかかる比例係数をk 1 k 2 という 実際の装置における分解能と焦点深度はプロセスにより変わるのでプロセス係数という K 1 の理論値は0.25であるが実際は0.3より大きい条件しか使えない またk 2 は0.8~1.0 程度の値である (R=k 1 λ/na DOF=k 2 λ/(na) 2 ) 変換効率捕集立体角面精度レーザ強度 (Intensity) AES AFM DOF プラズマ生成のために直接的に投入したエネルギに対する EUV 発光点出力 ( 立体角 2π あたり 波長域 13.5nm の 2%band width) の割合 投入エネルギは レーザ法ではレーザ出力 放電法では放電電極への注入電力を用いることが一般的である プラズマからの EUV 光を集光ミラーで集光する立体角のこと レーザ法ではプラズマ周辺の空間的自由度が大きく大径集光ミラーをプラズマ近傍に設置できるので 比較的大きな捕集立体角 ( π) が確保できる 放電法ではプラズマからの EUV 光が隣接する電極に遮られるため レーザ法に比べて捕集立体角を余り大きく取れない 光学系の結像性能を決める要素 収差がある像の強度が無収差像の強度の 90% であるとき 許される波面収差は λ/14 以下といわれている (Marechal 基準 ) ミラー光学系では形状誤差が 2 倍にきくこと 6 枚ミラー系では一枚あたりの誤差は 1/ 6 とすべきことを考慮すると ミラー一枚の面精度は ε=λ/(14*2* 6)~0.2nm rms となる レーザパルスのピーク強度を定義する レーザ強度は以下の式より定義される レーザ強度 = レーザエネルギ密度 [J/cm 2 ] / パルス全幅半値 [s] AES はオージェ電子分光 (Auger Electron Spectroscopy) の略であり Auger 過程により放出された電子のエネルギースペクトルを分析し検査物の表面の組成等を分析する装置 AFM は原子間力顕微鏡 (Atomic Force Microscopy) の略である 極めて鋭い先端を持つ測定針 (Stylus) を検査物に近接させ 針の先端と検査物表面の間に働く原子間力を測定し 表面の形状を測定する技術 針に沿う方向では原子レベルの分解能を持つ 結像系で必要な分解能の像を得られる像面の調整範囲で焦点深度 (Depth of Focus) という 露光装置では必要なレジスト像が得られる像面の範囲をいう 焦点深度は NA の逆数の 2 乗に比例するため NA が大きくなると深度は浅くなる xv

68 用語 DPP(Discharge Produced Plasma) 方式 解説 EUV 光を生じるプラズマを生成するために放電を用いる方法 放電法 ターゲットと呼ぶプラズマ生成物質と大電流パルスパワーを放電部に投入し 放電プラズマを生成させる 放電法では 直接電気で放電プラズマを生成するため 構成が比較的簡単で総合的な EUV 光の生成効率が高く 装置価格や維持費用が低く抑えられるという長所を持つ EEM EUPS(Extreme Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy) EEM は弾性放出加工 (Elastic Emission Machining) の略で 加工微粒子を懸濁した液中で回転弾性球を加工面に近接して配置し 表面を通過する微粒子で面の突起部のみを除去し平滑面を形成する技術 大阪大学で開発された日本の技術で SPRing-8 など放射光施設で用いられる超平滑面ミラーに応用されている 産総研で考案された EUV 光を用いた極端紫外光励起光電子分光法 通常用いられている X 線励起光電子分光法 (XPS) に対し XPS の 2 桁近い高い空間分解能が得られる また 発生する光電子のエネルギーが 50eV 程度であり 試料の最表面 1~2 原子層の情報に高敏感 (XPS の数倍 ) である EUV 光源の光学素子では原子層レベルの超微量汚染検出が可能で 反射率測定での汚染評価に比べて 2 桁以上の高感度が期待できる IBF LPP(Laser Produced Plasma) 方式 Mo/Si 多層膜ミラー IBF はイオンビーム加工 (Ion Beam Figuring) の略で 絞ったイオンビームを加工面に照射し凸部を選択的に除去する技術 イオンビームの径で一度に加工できる領域を変えることができる 加工能力はイオン電流 加速電圧 ビームスキャン速度 ( あるいは滞留時間 ) で調整できる EUV 光を生じるプラズマを生成するためにレーザを用いる方法 レーザ法 ターゲットと呼ぶプラズマ生成物質を EUV 発生チャンバに投入し 高強度短パルスレーザで照射してプラズマを生成させる レーザ法では プラズマ周囲の空間的制約が少ないため 大きな捕集立体角を持つ集光ミラーや プラズマからの熱やデブリ遮蔽の機構を設置することも可能である 高屈折と低屈折率材料を 波長の 1/4 程度の厚さで交互に多層膜構造を形成すると設計波長において高い反射率が得られる 波長 13.5nm においては 吸収の少ないモリブデン (Mo) とシリコン (Si) が用いられる MOPA(Master Oscillator Power Amplifier) システム 発振器と増幅器より構成されたレーザシステム 励起されたレーザー媒質に発振器からのシード光を通し 誘導放出を利用して出力を増強させる方法 増幅器は光共振器を使わないため 構造は単純だが 自然放出光による雑音 ( レーザー発振に寄与しない上準位からの緩和 ) が加わり易い 大きな出力強度 ( パワー密度 ) を通して上準位を速やかに枯渇させることで雑音を低減できると考えられる NA OPC 光学系の光軸と最外光線のなす角 θの正弦に屈折率を乗じたものをna (Numerical Aperture=nsinθ) 開口数という 投影光学系では大きいほど分解能が高くなる OPCは光近接効果補正 (Optical Proximity Correction) の略である 回路パターンが微細になると光の回折の影響で角が丸くなったリ 隣接パターンが接触したりする現象が生ずる これを防止するためにマスク上のパターンを補正し 正しいパターンの転写ができるように補正する この補正を光近接効果補正という 転写されないサイズの微細パターンを付与したりするため 電子ビーム描画のデータの増大 微細パターン検査の負荷の増大 データ変換と描画時間の増大等コスト上昇の要素が極めて大きくマスク価格の高騰を招いている xvi

69 RET 用語 解説 RET は解像力向上技術 (Resolution Enhansment Technology) の略である 従来の方法では解像力不足のためパターン転写に限界がある これを解決する手段として円環照明 四重極照明などの変形照明 位相変化を利用した位相型マスク等種々の技術を利用して解像力を向上する技術をいう OPC もその一種である RF(Radio Frequency) CO 2 レーザ SIMS TEA(Transversely Excited Atmospheric) CO 2 レーザ Zr フィルタ ラジオ周波数でレーザ媒質を励起する CO 2 レーザ 電波法に準じ 周波数として 13.56MHz と 40.68MHz が良く使われる しかし 実験室では 100MHz 以上の周波数で励起されることもある RF CO 2 レーザは大きく 2 種類に分類できる 強制冷却方式の高速同軸流 (Fast-Axial-Flow) タイプと拡散冷却方式のスラブ (Slab) タイプの 2 種類がある SIMS は二次イオン質量分析装置 (Secondary Ion Mass Spectroscopy) の略である セシウム (Cs) 酸素 (O) ガリウム (Ga) などのイオンを照射し 反跳してくる二次原子のエネルギーを分光し 被検査物の組成を分析する装置 レーザの出射光軸と放電方向が直交し ガス圧が大気圧程度またはそれ以上である CO 2 レーザ ガス圧が高いため 連続放電が困難である そのため レーザ発振の形態はパルス発振である Zr の薄膜は 13.5nm 近傍において比較的高い透過率を有し かつ他の波長帯の光は透過しない性質を有している この性質を利用して EUV 以外の波長を遮断するフィルターとして用いられる xvii

70 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性について 1. NEDO の関与の必要性 制度への適合性 1.1 NEDO が関与することの意義情報通信技術 (IT) の高度化は IT 戦略本部による e-japan 戦略 Ⅱや総合科学技術会議の第 2 次科学技術基本計画において 便利で安心安全な質の高い生活と 効率的で活気のある社会を実現するための重点課題と位置付けられている また NEDO 技術開発機構では 中期目標のひとつに 高度な情報通信社会の実現 を掲げている 本プロジェクトは これら国の産業技術政策 およびそれを受けた NEDO 技術開発機構の中期目標に基づき 高度情報化社会実現の基盤技術として不可欠な半導体技術の高度化に資することを目的とするものである 高度な IT 社会の実現には 携帯電話や情報家電 パーソナルコンピュータ ネットワークインフラ 無線基地局など 様々な情報通信機器の高度化が必須であるが そのためには 基盤となる半導体デバイスの高度化が不可欠である 半導体デバイスは 40 年余りにわたり 微細化することによって 高性能化 高機能化 低消費電力化 低コスト化を果たしてきた 現在 その指導的役割を果たしているのが ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors) である ITRS のロードマップは 近年 膨大な開発リソースを要するようになってきた微細化に向けた技術開発を 選択と集中を図ることによって効率化するための国際的コンセンサスとみることができる 一方 微細化技術は半導体産業の競争力の鍵を握るものであり ロードマップに示された技術課題克服に向け 国際的に激しい開発競争が続けられている 半導体デバイス微細化の原動力はリソグラフィ技術 特に量産の主流技術となってきた光リソグラフィであり 主に露光光の短波長化と光学系の高開口数 (NA) 化により解像度を向上させることによって 微細化に対応してきた しかし hp( ハーフピッチ )45nm 以細の技術世代になると 従来の光リソグラフィ技術では著しく困難が増大するものと予測され これに代わる新たなリソグラフィ技術の開発が必要となっている 本プロジェクトは hp45nm 以細において 従来技術に代わる候補技術として最も有力と目されている極端紫外線リソグラフィ (Extreme Ultra Violet Lithography 以下 EUVL) の基盤技術の確立を目的とするものである EUVL は マスクパターンの光学的な縮小投影露光方式であり この点で従来の光リソグラフィ技術の延長線上にある 一方 現用光リソグラフィの露光波長より 1/10 以上短波長の EUV( 波長は 13.5nm) を用いることから EUVL 特有の新たな課題を解決する必要がある 本プロジェクトでは EUVL 実用化のための多くの課題の内 最も基盤的で重要と考えられる高出力 高品位の EUV 光源技術 および露光装置の核となる多層膜ミラー投影光学系技術の開発を目的としている これらの課題解決は 技術的難度が高く 大規模な技術開発が必要となることから 企業単独では対応が困難であり 産官学の英知と 研究開発リソースの結集が必要である 本プロジェクトの期待される成果は 直接的には EUVL 装置技術と それによる半導体デバイスの微細 高集積化技術であり これらを世界に先駆けて実現することは 我が国半導体産業の国際競争力強化に不可欠な要件である さらに 半導体デバイスは 情報通信分野をはじめ 広範な産業分野 ( 家電 自動車 モバイル ロボット等 ) に応用され 高付加価値の新製品開発と それによる競争力強化に貢献するものであり 産業技術上大きな波及効果が期待される 以上のように 本プロジェクトは 国家的重点目標である高度な情報通信社会の基盤を担う次世代半導体デバイス製造のための露光システムを実現し 当該技術分野の国際競争力強化に寄与するとともに 関連産業への大きな波及効果も期待される重要課題である さらに 開発課題の性格上 産学官の英知を結集して当たる必要があることから 国家プロジェクトとして NEDO が関与すべきものと考えられる 1

71 なお 本テーマは 高度情報通信ネットワーク社会を支える情報通信機器 デバイス等を支える基盤技術を確立するものであることから 高度情報通信機器 デバイス基盤プログラム で実施することが適切である 1.2 実施の効果 ( 費用対効果 ) 本試験研究は 45nm 以細の微細加工を担うEUV 露光技術の開発を目的としている そこで まず 45nm 以細の半導体デバイスによってもたらされる効果と その事業規模について言及する 世界半導体の GDP および電子機器の年次変化を図 に示す 世界 GDP 世界エレクトロニクス機器販売高 GDP 電子機器生産 B$ 100 世界半導体販売高 半導体市場規模 半導体製造装置 10 世界半導体製造装置販売高 YEAR 0.1 図 世界半導体の GDP, 電子機器の年次変化 45nm 以細の半導体デバイスは さらなる低消費電力化 高集積化によりシステムオンチップ (SoC: System on Chip) 化が促進され ユビキタスネットワーク社会構築に向けた基盤技術としての役割を担うものと期待される そこではネットワーク技術 ヒューマンインターフェース技術 セキュリティ技術が確立され 多様なアプリケーション ( 情報家電 ロボット 自動車 航空 宇宙産業 環境保全 再資源化技術など ) が展開されると予想される ( 図 1.2.2) 半導体デバイス販売額の規模はエレクトロニクス機器販売のほぼ 1/10 程 年 ブロードバンドモバイル 2000 ネットワーク 1990 情報家電 ロボット 通信 2 ディジタル家電 PC コンピュータ テクノロジーノード ユビキタスネットワーク nm 90nm 250nm 低消費電力半導体 性能 2-10mW/mm MIPS/mm mW/mm 2 100MIPS/mm mW/mm 2 25MIPS/mm 2 ロボット 医療 教育 インテリジェントカー 自動車 世界半導体売上 B$ 安全 認証 電子政府 150 出所 第 2 次 SNCC 報告書 平成 16 年 5 月半導体産業研究所第 2SNCC 委員会 図 今後発展する半導体アプリオケーション分野 60

72 度である 1970~1995 年頃までは年 17% の成長率を達成していたが 1995 年以降は年 7~8% の成長率に鈍化しており 半導体産業は成熟化に向かい始めているとの指摘もある このような産業成熟化の段階では 寡占化による国際的な大競争時代に勝ち残るため 一層の選択と集中 アライアンス戦略 あるいは厳しい企業運営が求められる とはいえ 半導体産業は 他基幹産業に比べ依然として高い成長ポテンシャルを有しており 前述の如くユビキタスネットワーク社会の基盤技術として新たなアプリケーションが展開できれば これまで以上の高い成長率を維持することも可能と考えられる 45~32nm デバイスの生産が本格化する 2010~2020 年頃には 半導体産業の販売規模は年 7% の成長率としても 300~ 600B$ と予測される ( 図 ) 2. 事業の背景 目的 位置付け 2.1 リソグラフィ技術の動向と EUVL の位置付けユビキタスネットワーク社会の実現のためには 誰もが 多様で大量の情報を 時間や場所の制約を受けずにやりとりできるようになることが必要である こうした情報通信技術の高度化には より高速でより大容量のデータを処理する半導体 LSI が不可欠である 半導体 LSI の高速化 高集積化は リソグラフィ技術の進歩によるものであり その意味でリソグラフィは 高度情報化がもたらすユビキタスネットワーク社会を支える基盤技術ということができる リソグラフィの進歩は 解像限界が露光波長に比例するという物理法則に従ってきており 短波長化の歴史ということができる すなわち 水銀ランプの g 線 (436nm) に始まり 水銀ランプの i 線 (365nm) KrF エキシマレーザ (248nm) を経て 現在の最先端デバイスである 90nm デバイスには ArF レーザ (193nm) 露光が用いられている 次世代の hp65nm デバイスには ArF レーザの液浸露光技術が有望とされている しかし 45nm 以細では 従来技術の延長線上の露光法では技術的困難が著しく増大してく 図 2.3 図 各技術世代に対する候補露光技術各ノードに対する露光技術候補 2004 ITRS 3

73 るものと予測され 新しい露光技術が求められている 図 は ITRS 2004 年版に示されている各技術世代に対する候補露光技術である 45nm 世代の候補技術としては 1193nm 液浸 +LFD(Lithography-Friendly-Design; プロセス マージンを改善し かつ超解像技術を適用しやすいようなパターン レイアウトに変更すること ) 2EUVL 3ML2 (Maskless Lithography) 4157nm 液浸 5PEL(Projection Electron Lithography) が挙げられている このうち ML2 と PEL は それ以外の技術と比べ低スループットであり 少量生産品対応と見られる 従って 193nm 液浸 +LFD 157nm 液浸 および EUVL が 主流量産技術の候補ということができる 一般に露光光学系の性能は レーリーの式に基づいて評価することができる 即ち 解像度 R および焦点深度 DOF は次式で与えられる R = k1 λ/na DOF = k2 nλ/(na) 2 ここで λは露光波長 NA は投影光学系の開口数 ( 液浸の場合 n 倍になる ) nは投影光学系とウェーハ間媒質の屈折率 ( 空気では 1.0 水液浸の場合は 1.44) k 1 およびk 2 はプロセス定数である k 1 は RET(Resolution Enhancement Technique: 超解像技術 ) 等による解像度増強効果を表す因子であり 解像度の余裕や限界 プロセスマージン等の指標とすることができる 図 に 各露光方式 および NA におけるプロセス定数 k 1 と DOF を示した 現在 hp130nm~hp90nm パターン形成に適用されているArF 露光 (NA=0.75~0.85) では k 1 が 0.5~0.4 DOF が 0.25μm 程度となっている 0.5~ 0.4 のk 1 は 弱い RET( 斜入射照明やハーフトーン位相シフトマスク ) と OPC(Optical Proximity Year Technology Node NA= 0.75 ArF (193nm) DOF= K 2 nλ/ (NA) 2 (µm) ArF/I (193nm) F (n=1.44) 1.25 (n=1.44) 1.44 (n=1.6) 量産には k 1 ~0.4 が必要 (157nm) F 2 /I EUV (13.5nm) /I (n=1.37) Conventonal(k 1 0.5) Weak-RET(k ) Strong-RET(k 1 >0.25) 物理限界以下図 露光技術のk 1 ファクタと DOF 4

74 Effects Correction: 光近接効果補正 ) に対応する さらに微細な領域 (k 1 <0.4) になると 強い RET( レベンソン 渋谷位相シフトマスク ) やLFD 適用が必須となる また k 1 =0.25 が物理限界であり これ以下の微細化対応は不可能である k 1 が小さい領域では 解像限界ぎりぎりでパターン形成をすることになるため プロセスマージンが狭くなる また マスク上に RET や OPC 対応のパターンを付加する必要があるため パターンの複雑さとデータ量が増大し マスク作製コストの高騰を招くことになる マスクコストの増大は 特に多数のマスクを用いる SoC ビジネスにとって 致命的ともいえる問題である EUVL では反射光学系の制約から NA は大きくとも 0.25 程度であるが hp45nm においてk 1 ~0.8 hp32nm でもk 1 ~0.6 であり 解像性に余裕がある 従って RET や OPC は不要であり マスクコストの高騰化を抑制することができる 以上のように 各露光方式の解像性能ポテンシャルを考慮すると hp45nm~hp32nm 技術世代においては EUVL が最も有望な量産リソグラフィ候補技術といえる さらに hp32~hp16nm 世代では 高スループットと解像性を両立できるポテンシャルを有している露光技術は 現在のところEUVL 以外に見出されていない 2.2 EUVL の課題と本プロジェクトの目的 EUVLは高い解像ポテンシャルを有するが 最終的に半導体製造装置として量産に採用されるようになるためには EUVL 特有の課題を解決し 完成度の高い露光システムを実現させる必要がある EUVLは 従来の光リソグラフィよりはるかに短い波長のEUV 光 (13.5nm) を使うことから 従来の露光技術とは異なる多くの課題がある 即ち 1 高出力 高品位 EUV 光源 2Mo/Si 多層膜反射光学系 (EUV 集光光学系および反射縮小投影系 ) 3Mo/Si 多層膜反射マスク 4 高感度薄膜レジストプロセス 5 多層膜ミラーの汚染 酸化対策 6ペリクルレスマスクハンドリング技術等 難度の高い課題を克服しなくてはならない 本プロジェクトでは 最も基盤的で重要と考えられる EUV 光源の高出力化 高品位化技術 EUV 光源評価技術 EUV 光源集光ミラーの汚染 損傷評価および防止技術 およびEUV 露光装置用非球面ミラー加工 計測技術 EUV 露光装置コンタミネーション制御技術等の開発を行うことによって 45nmテクノロジーノード以細に適用可能なEUV 露光システム技術の基盤確立に資することを目的としている 2.3 内外の開発動向 EUVLの実用化に向けた技術開発は 多岐にわたる難度の高い要素技術の開発と 総合的なシステム化が必要であり 大規模な開発リソースを要することから 海外でも多くの公的資金や民間資金を投入して開発が進められている 図 2.3.1に世界 3 極 ( 日米欧 ) のEUV 開発投資を示す EUVLはそもそも日本のNTTから発祥した技術であるが 本格的取り組みは欧米が先行することになった 特にインテル主導によるEUVLLC(EUV Liability Limited Company)/VNL(Virtual National Laboratory: 米国の 3 国立研究所の共同研究体 ) におけるフルフィールド テスト露光機 (ETS; Engineering Test Stand) 試作と露光評価により その技術的可能性が実証されてから 欧米の開発資金 ( 特に公的予算 ) は急激に増加した またオランダ露光装置メーカー ASML 社が米 SVGL 社を買収し 欧米における露光装置メーカーがASML1 社に絞られたことにより 各種要素技術 ( 光源 光学部品 光学設計 精密真空ステージ 汚染評価 検査技術等 ) を担当する企業や研究機関が結集してASML 露光装置の開発に参画することとなった また 米 CRADA ( Cooperative Research & Development Agreement ) ISMT (International Semiconductor Manufacturing Technology) や 欧 MEDEA+(Microelectronics 5

75 Development for European Application) などの組織によりコーディネートされ 整合性のとれた EUVL 技術開発が進められていることがうかがえる 図からも明らかなように 欧米合わせた開発資金は豊富であり ( 更に優遇税制もある ) 開発資金的に優位な状況にあるといえる 年 予算合計 米国 公的予算 民間予算 CRADA SNL/LLNL/LBNL 数 M$?/ 年国研でのPJ CRADA EUVLLC/VNL ( M$ M$) 但し国研設備等の使用料で換算 300M$ VNL ISMT-N 240M$ NY 州予算 80M$+ M$ M$ M$? 540M$+α 380M$ M$+ 100M$? 欧州 公的予算 MEDEA MEDEA+ More Moore 400MEuro MEuro+α 23M +α 423M +α 民間予算 300M 10M 310M 日本 SORTEC ニコン 日立 ASET EUVA MEXT LP ASET 自主 公的予算 数千万円 75 億円 約 100 億円 /60 億円 ~240 億円 民間予算 数百 ~ 数千万円 18 億円 100 億円 ~120 億円 図 世界 3 極 ( 日 米 欧 ) の EUV 開発投資 我が国においては NTT の先駆的研究の後 SORTEC によるレジストプロセス 解像性評価の基礎研究を経て 本格的 EUVL 技術開発は1998 年 ASET( 超先端電子技術開発機構 ) で開始された しかし ASET での開発はプロセス マスクおよび計測技術の開発に限られていた EUVL のキー技術である EUV 光源および露光装置技術開発がスタートしたのは 2002 年に技術研究組合極端紫外線露光システム技術開発機構 (EUVA) が設立され 本プロジェクトを開始してからである また 2003 年には EUV 光源のプラズマ理論 基礎的研究をベースに レーザ励起プラズマ EUV 光源の実用化を目的とした文部科学省リーディング プロジェクトが発足した ( 図 2.3.2) 本プロジェクトは リーディング プロジェクトと密接な連携を図り 役割分担を明確にして協力し合うことにより 連携の効果を上げている 2.4 本プロジェクトの計画変更と開発体制本プロジェクトの期間は 当初 平成 14 年度から 17 年度までの4 年間で α 機レベルの性能達成を目標としていた しかしながら 近年 EUVL は hp45nm 以細の半導体加工技術として不可欠との認識が強まり 欧米では 上述のように 産官学連携体制による強力な取り組みが進められ 我が国としても研究開発加速の必要に迫られていること さらには hp45nm 以細に向けた半導体技術開発を効率化すべく 我が国の半導体関連コンソーシアムの再編が進められていること等の状況を踏まえ EUVL の技術開発を加速し 実用化に効果的に寄与するため 本プロジェクトの研究開発期間を2 年延長して 新たにβ 機レ 6

76 光源 文部科学省リーディングプロジェクト 極端紫外 (EUV) 光源開発等の先進半導体製造技術の実用化 4 W 10 W 50 W 装置 フォーカス 21 EUVA NEDO 委託研究 NEDO 委託研究民間自主研究 SFET 光学計測マスク / レジスト ASET 光学計測技術 (NEDO 基盤促委託研究 ) マスク レジストプロセス ( 自主研究 ) MIRAI マスク計測技術 総合評価 導入評価 α 機 図 日本の EUV リソグラフィ開発体制 ベルの性能達成を目指すこととした この結果 図 に示すリーディング プロジェクトを初めとする国内関係研究開発グループとの連携をより効果的に進め その成果を EUVL の実用化に向け結集する体制が整ったということができる なお 本プロジェクトは 経済産業省において研究開発の成果が迅速に事業化に結びつき 産業競争力強化に直結する 経済活性化のための研究開発プロジェクト ( フォーカス 21) と位置付けられており 次の条件のもとで実施する 技術的革新性により競争力を強化できること 研究開発成果を新たな製品 サービスに結びつける目途があること 比較的短期間で新たな市場が想定され 大きな成長と経済波及効果が期待できること 産業界も資金等の負担を行うことにより 市場化に向けた産業界の具体的な取組が示されていること この方針に従い 露光装置開発については 本プロジェクトに含まれる部分以外は民間自主研究によって実施している 7

77 Ⅱ. 研究開発マネージメントについて 1. 事業の目標前章に述べたように 高度情報化されたユビキタスネットワーク社会の到来には半導体 LSIの高度化が必要不可欠であり こうした LSI の進歩を支えるのはリソグラフィ技術である 45nmhp 以細のリソグラフィ技術として最も有望なのは EUV リソグラフィであり 本プロジェクトは EUV 露光システムの基盤技術確立を目的としている 図 は EUV 露光装置を構成する各要素技術を示したものである EUV 露光システムは図に示したように多くの要素技術からなっている EUV リソグラフィ (EUVL) は従来のリソグラフィに比較して露光波長が 10 分の 1 以下と短く そのため解像性の大幅な向上が見込めるという利点があるが 従来のリソグラフィと大きく異なり EUV 露光システムとして特有の技術課題が存在する EUV 光は軟 X 線領域に相当し ほとんどの物質で光吸収が大きく 従来の透過型光学系 ( レンズ光学系 ) 用いることができなく 反射光学系となる 具体的には Mo/Si 多層膜を用いた非球面反射ミラーを使用する 露光波長は Mo/Si 多層膜の反射特性から 13.5nm に限定される このため既存の高出力な光源を用いることができなく 新たな光源を開発しなければならない また 露光波長が短いため 反射ミラーの加工精度も波長に比例して高い精度が求められ 実際には 0.1nm オーダすなわち原子レベルのものが要求される さらに EUV 光が多くの物質に対して大きな光吸収係数を持つということによる問題点も生じる 例えば 炭化水素などが存在すると EUV 光を吸収し これを容易に分解する それがミラー表面に付着すると 数 nm の厚さで EUV 光を吸収し 反射率低下を引き起こすといった現象も解決しなければならない技術課題である 枠内数値は量産機仕様 Light エタンデュ Source 1 mm 2 sr 高強度化 115 W Laser 以上 Source 集光ミラー耐久性 Illumination System 照明系 Reflective Integrator Parabolic Mirror Reticle stage マスクステージ EUVL Reflective マスク Reticle 非球面加工 Projection System NA 0.25 投影系 コンタミ制御デブリ除去レジスト Laser -Produce EUV 光源 Plasma Source 装置研究室ウエハステージ以上 Wafer Stage 強度安定性搬送系 0.3 % 以内真空系 環境制御系光源研究室 繰返し周波数 5 khz 以上 インテグレータ加工 斜入射ミラー加工 高効率照度均一化 σ ( 可変 ) ~0.8 ~ エア浮上 / 磁気浮上 斜入射ミラー用成膜 真空内駆動高速高精度同期駆動 ステージ冷却マスクチャック ミラー保持 高反射多層膜 70 % 鏡筒組立て 収差補正 ミラー冷却 アライメント技術 波面制御 面形状計測 EUVA ミラー基板 波面計測 図 露光システムを構成する要素技術と本プロジェクトの研究開発対象 ( 塗つぶし部分 ) 8

78 本プロジェクトでは これら EUV 露光システムに特有な技術課題に注目し その解決策となる要素技術 ( 図中塗りつぶしで表示 ) の確立を目標とする このために以下の4つの研究開発項目を実施する (1) 光源技術 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 (2) 装置技術 3EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発 4EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 本プロジェクトでは研究開発を 2 つのフェーズに分け それぞれ下記内容の技術確立を目指す 第 1 期 (H14 年度 ~H17 年度 ):EUVL に特有な基礎的要素技術の確立 第 2 期 (H18 年度 ~H19 年度 ): 第 1 期の成果を応用 実用化を見込める基盤技術の確立 第 1 期 第 2 期の研究開発終了時の目標として それぞれ中間目標 最終目標を設定した 目標設定するに当たっては 以下の基準に従った 中間目標 :EUV 露光システムの基礎的要素技術を確立のための目標とし 具体的にはα 機相当の目標値とした 最終目標 ; 目標達成後には 民間事業努力により実用化可能な目標設定とし 具体的にはβ 機相当の目標値とした 目標内容を以下に示す (1) 光源技術中間目標として平成 17 年度末までに 高出力 高品位の EUV 光源 EUV 光源の発行特性評価技術 および集光ミラー損傷評価技術および防御技術の基礎的要素技術を確立するとともに 集光点 10W 以上の EUV 光源を構築する 最終目標としては これらの要素技術を発展させ 平成 19 年度末までに 集光点 50W 以上で 実用的な EUV 露光システムの EUV 光源として要求される安定性 一様性 寿命を全て兼ね備えた EUV 光源を開発する (2) 装置技術中間目標として平成 17 年度末までに EUV 露光装置の投影光学系のミラー基板製作に必要な 加工技術 計測技術の基礎的要素技術確立を行い 0.05nm rms の加工 計測分解能を実現する また 光学系のコンタミネーションによる光学系ミラー反射率低下のメカニズム 評価技術の確立を行い コンタミネーション防止技術 クリーニング技術の基礎研究開発を行なう 最終目標としては これらの基礎的要素技術を発展させ 実用的な EUV 露光システムで要求される 0.1nm rms レベルの加工 計測技術を確立させる また 光学系ミラーのコンタミネーション防御技術を確立 ミラー 1 枚あたりの反射率低下 (1 年使用 クリーニング後 ) を 1% 以下に抑える技術を確立する 具体的数値目標は表 に示した 9

79 表 プロジェクトの目標値 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 3 非球面加工 計測技術の研究開発 4 コンタミネーション制御技術の研究開発 H17 0.2% 10W 10mm 2 sr ±10% 5kHz ±5% 5µm 3 µ 5% 0.5B pulse 0.05nm rms 0.05nm rms 1 3% H19 50W 3.3mm 2 sr ±5% 5kHz ±3% 5µm 3 3% 5B pulse 200cm 2 L: 0.20nm rms M: 0.15nm rms H: 0.12nm rms 1 1% 2. 事業の計画内容 2.1 研究開発の内容 (1) 光源技術研究開発項目 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発光源は EUV リソグラフィ最大の課題とされる EUV リソグラフィでは露光機光学系を構成する Mo/Si 多層膜反射ミラーの特性により 13.5nm の波長の光となる このため 現存する Hg ランプ あるいは各種レーザなどの光源を用いることができず 新たに光源を開発しなくてはならない 波長が短い すなわち高エネルギーの光を発生させる高出力の光源であるため 高エネルギー 高密度プラズマのパルス光源となる 具体的には Xe あるいは Sn などの 10 価あるいは 11 価といった 高価数の原子からの発光を利用することになる こうしたプラズマの発生方法 ターゲット材料 その供給方法の開発をする必要がある さらに 単に高出力であるばかりではなく 実用的露光システムの光源として不可欠な様々な性能要件を同時に満足する高品位な光源であることが要求される 即ち パターン転写においては高精度の線幅制御が要求されるが このためには 照度の均一性 安定性 および高繰り返しパルス照射が必要である EUV 光源開発を効率良く遂行するためには その正確な評価手段を確立することが重要である 本研究開発が目標とする高出力 高品位の EUV 光源を開発するためには EUV 露光システムに要求される光源特性を正確に計測するための評価技術が不可欠である 本研究開発項目においては 有望と考えられるプラズマ光源について 高出力化 高品位化を進める 10

80 ための以下の各要素技術を理論と実験の両面から研究し 高出力と高品位を同時に満足させることができる技術を開発するため以下を実施する 1) 高出力化技術の開発プラズマ励起方法 ターゲットの材質 形状や供給 回収方式 EUV 光源を構成するターゲット 電極 集光光学系等の構造 配置等の最適化を図ることにより プラズマ励起エネルギーから EUV への変換効率 および発光点から集光点に至る捕集効率向上の検討する また 高出力化に伴う装置システム上の問題 即ちターゲット供給 回収機構部の発熱や それによる変形 損傷等への影響について調べ これらを低減するための除熱技術 耐熱性の高いターゲット高速供給 回収技術 高速排気技術等を開発する 2) 高品位化技術の開発高出力化に伴う光源のエタンデュ EUV 角度分布 強度安定性等への影響について調べ これらに基づき EUV 露光システムに要求される高品位光源を実現するための角度分布一様化技術および EUV 強度安定化技術等の開発を行う 3) 光源評価技術の開発 EUV 光源から発する EUV について 強度の絶対値 空間分布 角度分布 時間変化 ( パルス間変動 ドリフト ) スペクトル分布等を測定するための EUV 光源発光特性評価技術を開発する また 光源動作状態の実時間モニター技術を開発する 研究開発項目 2 集光ミラーの汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 EUV 光源では デブリや高速イオンによる集光ミラーの損傷という EUV 光源特有の大きな問題がある わずか数 nm 程度の不純物の堆積によって 集光ミラーの EUV 反射率の低下は 集光ミラーの寿命の指標と考えられている 10% 程度に達する また 高速イオンによっても集光ミラー表面が削られ 反射率が低下するという現象も生じる 従って 集光ミラーの長寿命化の観点から 超高感度のミラー汚染 損傷評価技術を開発することおよび その損傷防止技術の開発が不可欠である 本研究開発項目においては EUV 光源の本質的問題である 集光ミラー汚染 損傷を評価する技術および防止する技術の開発おこなうために 以下を実施する 1) 集光ミラー汚染 損傷評価技術の開発 2) 集光ミラー汚染 損傷防止技術の開発 11

81 (2) 装置技術研究開発項目 3 EUV 露光装置用非球面加工 計測技術の研究開発露光装置では 波長 13.5nm の EUV 光を用いる この波長域では レンズを用いた屈折光学系が使用できないため 露光装置に用いる投影光学系は 反射ミラーのみを用いた反射光学系で構成される 可視光や紫外光に対しては単一面の反射ミラーが一般的であるが EUV に対しては単一面ミラーでは反射率が非常に低く実用的ではないため 異なる二種類の材料の膜を 1/4 波長程度の厚さに交互に積層したMo/Si 多層膜反射ミラーを用いる また 多層膜反射ミラーは反射率が約 70% と低いため 露光面照度を確保するためには 用いるミラー数をできるだけ少なくしなければならない 従って 6 枚程度という限られた面数で収差補正を行うために 非球面ミラーを用いる EUV で回折限界の結像特性を得るためには 多層膜ミラーを形成する基板の加工精度は 面形状 うねり 面粗さをともに 0.1nm rms レベルに仕上げる必要がある これは材料物質の原子サイズに相当するような小さい値であり その実現には従来にない高精度面加工技術と加工装置の開発が必要となる また こうした加工精度を高めるためには 加工された基板面を高精度に計測できる計測技術の開発も非常に重要である 本研究開発項目では高精度の非球面ミラーの加工 計測方法の基盤となる技術を開発するために 以下を実施する 1) 非球面加工技術の開発新しい加工技術開発として 通常の機械研磨で製作された基板を原子レベルで形状修正できる (Ion Beam Figuringによる形状創成 修正技術 および EEM(Elastic Emission Machining) による平坦化技術の開発を行う これにより 微少量を除去し かつ超平滑面を創成できる加工技術を開発する また これらの技術を用い 次項の計測技術で計測した面形状と理想面形状の差分のみを除去していくことで 高精度な非球面形状を創成する技術を開発する 2) 非球面計測技術の開発理想面形状からのずれ量を計測し 加工装置へフィードバックしながら非球面形状を創成するために必要な高精度計測技術を開発する このため 可視光レーザによる干渉法または同等の計測法をベースとした非球面形状計測技術により 特に再現性の高い計測技術の確立を目指す 研究開発項目 4 EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発 EUV 光はガス分子により吸収されるため EUV 露光装置では 光学系は真空に保つ必要がある しかし 真空中にも僅かに炭化水素や水分等の不純物は残るため これらが光学系の表面に吸着する この不純物の吸着したミラーの表面に EUV 光があたると 炭化水素は分解し炭素膜あるいは有機物の膜を堆積させ 水分は分解し金属多層膜の表面を酸化し いずれも反射率低下をもたらす ( これをコンタミネーションと総称する ) EUV 光は殆どの物質に対して 吸収係数が大きいので 例えば わずか 2nm 厚のカーボン ( 炭素原子層として約 5 層 ) がミラーに付着すると ミラーの反射率は 3.2% 低下する 反射率の低下は装置の処理能力の低下をもたらすため 実用化に向けて大きな問題となる 反射率低下を防ぐには 真空中に残存する物質を極力低減することが理想であるが 装置自身へ吸着した不純物の脱離 外部からの不純物の持ち込み レジストの露光反応に伴うガス放出などが不純物の供給源となるため 真空中の不純物をゼロにはできない そこで ミラー表面上の堆積物の発生を抑制する技術 ミラーを酸化変質させない技術等の開発が不可欠となる また さらにはカーボンのコンタミネーションなどについては それを除去するクリーニング技術の開発も必要である 12

82 本研究開発項目では EUV 露光装置に特有な光学系ミラーのコンタミネーション防止技術を開発するために 以下を実施する 1) 光学系ミラーのコンタミネーションメカニズムの解明およびミラー寿命評価技術の開発真空中に残る不純物の状況を把握するために 超微量不純物の計測技術 同定技術の開発を行うとともに EUV 照射による表面の吸着物質脱離 表面反応のメカニズムの解明を行う 露光装置の光学系は高額なため 実用的には 3 年以上の使用寿命がなければならない こうした寿命保証をするために これらコンタミネーションによる反射率低下の高精度な評価技術を確立するとともに 劣化加速試験の手法を開発する 2) ミラー表面の劣化防止技術の開発真空中に残存するハイドロカーボンが EUV 照射によって分解しミラー表面に炭素膜あるいは有機物膜として堆積するのを抑制する技術を開発する 具体的には ミラー表面に堆積防止の保護層を形成する等の技術を開発する また 真空中に残存する水分が多層膜ミラーの表面を酸化するのを防止する保護膜の技術開発を行う 3) ミラー表面の不純物除去方法の開発不純物汚染をゼロにすることは不可能であるため 光学系の表面には何がしかの不純物が堆積する この付着物を光学系の性能を損なうことなく除去する技術を開発する 具体的には 微量酸素の導入とオゾンアッシング等をベースとした不純物除去技術の開発と それに付随して生じる多層膜の酸化を長期的に防止する技術を開発する 全体の開発計画を図 に示す 光源技術においては 現在 拡張性に優れるレーザ励起光源方式 (LPP; Laser Produced Plasma) と低コストの利点を持つ放電励起光源方式 (DPP; Discharge Produced Plasma) の 2 方式を開発している さらに産総研においては EUV 変換効率の良い LPP の Sn ターゲットの開発を行っている 平成 14 年度から平成 16 年度にかけ LPP においては高出力レーザ ターゲット供給方式などの開発を進め DPP においては 電源 放電ヘッドの開発をおこない 高出力化を進めるとともに 光源の安定性 均一性などの基礎検討を行う 平成 17 年度には これらの基礎技術を固め 10W 光源を実現する その結果を発展させ 平成 19 年度末までに 50W の光源を実現する EUV 光源の大きな問題点である 集光ミラーの損傷については 平成 17 年度までに評価技術 防止技術の基礎を固め 平成 19 年度末までに実用的な集光ミラー寿命を確保するための技術を確立する 装置技術開発においては 加工 計測装置を平成 15 年度に製作し 平成 16 年度 平成 17 年度にかけて基礎データを収集するとともに 精度阻害要因を分析し これに基づき装置改良を進める これらにより 基本的加工 計測技術を確立し 必要とされる加工 計測分解能を確立する 平成 18 年度 平成 19 年度においては これら技術の高精度化を図り 実用的な加工精度の達成する また EUV 露光光学系におけるコンタミネーションの問題については 平成 17 年度までにコンタミネーションのメカニズム 基礎的評価方法 防止技術の確立を行い 平成 19 年度に必要とされる光学系寿命を確保するための技術を確立する 13

83 LPP 産総研 DPP 2 集光ミラー損傷 評価 防止技術 EEM IBF 4 コンタミ制御 ( 評価 防止 除去 ) H14 H15H16 年度 H17 年度 H18 年度 H19 年度 4W YAG 導入 高繰返し化 1.5kW 化高出力化課題研究 Sn 高変換効率化微粒子供給制御 EUV 光測定 方式検討 電源開発高繰返し化 絞込み 1 高出力化 集光技術 絞込み 2 10W 大出力化 除熱対策 損傷防止技術基礎検討集光ミラー損傷評価技術集光ミラー長寿命化技術 仕様検討 装置試作 装置製作 装置製作 加工精度向上 計測精度向上 装置製作 実証評価 実証評価 実証評価 分解能 0.05nm rms 高精度化 高精度化 高精度化 Spectral purity 50W L:0.20nm rms M:0.15nm rms H:0.12nm rms 総合実証 基礎検討評価手法検討保護材料ミラー長寿命化技術開発反射率低下 3% 反射率低下 1% 図 プロジェクトの開発計画 2.2 研究開発の実施体制本研究開発は 平成 14 年度は経済産業省産業技術環境局研究開発課 商務情報政策局情報通信機器課および製造産業機械課において基本計画を策定し事業を実施したものであるが 平成 15 年度以降は 独立行政法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 ( 以下 NEDO 技術開発機構 という ) において委託して実施している 研究開発の実施体制を図 に示す 各研究開発グループの連携を密に取り 効率的な研究開発を推進するために プロジェクトリーダ ( 独立行政法人物質 材料研究機構フェロー堀池靖浩 ) を置き そのリーダーシップの下に研究開発を実施している プロジェクトリーダは開発に関する全責任を持ち 光源技術開発 装置技術開発を統合的に進める体制としている さらに 光源技術の研究開発については EUVAと産総研との共同実施さらには文科省リディングプロジェクト (LP) との研究協力を円滑に進めるため光源開発を統括するサブリーダ ( 東京理科大学教授豊田浩一 ) を置いている EUVA 内の研究開発はそれぞれ光源研究室と装置研究室を設置 各研究室長が開発責任を持って研究開発を実施する 光源技術開発においては 各社の技術 研究員を開発テーマごとに集めて 開発を進める集中研方式とし 平塚研究開発センタでは LPP 御殿場分室では DPP の研究開発を実施している 一方 装置技術開発においては 各社の保有する技術を有効に活用するために 分散研方式をとり 相模原研究開発センタおよび宇都宮研究開発センタそれぞれにおいて 非球面ミラー加工技術 非球面形状計測技術を分担して開発を進めている コンタミネーション制御技術に関しては NTT の SR( Synchrotron Radiation) を用いて開発を行うために 厚木分室を設けている また 各技術の基礎的物理 基礎的化学など原理的理解を得るために 図に示した大学に再委託を行っている 14

84 プロジェクトサブリーダ ( 光源 ) 豊田浩一 産総研 光源研究室 平塚研究開発センタ 御殿場分室 再委託 共同実施 東京工業大学 熊本大学 プロジェクトリーダ堀池靖浩 EUVA 装置研究室 相模原研究開発センタ 厚木分室 宇都宮研究開発センタ 再委託 東京理科大学 再委託 大阪大学 兵庫県立大学 図 プロジェクトの研究実施体制 EUVA の組合員とその担当する研究開発内容を表 に示す 光源メーカ 3 社 露光装置メーカ 2 社 デバイスメーカ 4 社が組合員となっている この中でデバイスメーカは ユーザの立場から リソグラフィ技術の動向を調査および 露光装置仕様の検討している 表 EUVA 組合員と担当する研究開発内容 研究組合 (EUVA) のメンバー会社ウシオ電機株式会社ギガフォトン株式会社株式会社小松製作所キヤノン株式会社株式会社ニコンキヤノン株式会社株式会社ニコン富士通株式会社 NEC エレクトロニクス株式会社株式会社東芝株式会社ルネサステクノロジ 担当する研究開発光源技術の研究開発装置技術の研究開発リソグラフィ技術動向調査 露光装置の仕様検討 15

85 第 1 期 (H14 年度 ~H17 年度 ) のプロジェクト予算推移を表 に示した 表 プロジェクトの予算 (H14-H17 年度 ) ( 単位 : 億円 ) H14 年度 H15 年度 H16 年度 H17 年度 合計 光源 ( 内産総研 ) ( 0.48) (0.46) (0.37) (0.13) (1.44) 装置 ー 合計 研究の運営管理 1) プロジェクト運営管理の仕組み本プロジェクトは 独立法人新エネルギー 産業技術総合開発機構 (NEDO) の委託の元 技術研究組合極端紫外線露光システム技術開発機構 (EUVA) において運営管理している EUVA 組織とその運営管理体制を図 に示す なお EUVA では 本プロジェクトに加え 基盤技術促進事業の委託により 波面計測技術の研究開発を行っており 波面計測の研究開発を含めた形で 図の運営管理体制を取っている EUVA においては 組織上での運営管理に加えて 図に示したように各種 会議 委員会を設け プロジェクト運営の報告 管理 決定を行っている 以下に各会議 委員会の役割を示す 組合の最高意思決定機関であり 研究組合の基本的性格を示す定款 運営の実態を示す規定 事業計画および収支予算の設定および変更並びに事業報告および収支決算 費用の賦課および徴収の方法 組合員の加盟または除名 役員の報酬 事業の譲渡 組合の解散または合併等について議決する 理事会 運営会議 業務委員会委員は組合員会社の代表で構成し 理事長の諮問を受けて組合運営上の業務に関する重要事項を審議する 技術委員会委員は組合メンバー会社の代表で構成し この委員会では各 SWG( サブワーキンググループ ) から研究開発の進捗状況報告がなされ 技術的問題点 研究開発の方向性など議論する また 基本的な研究開発計画およびその変更などの審議 承認を行う 16

86 各サブワーキンググループ(SWG) 各専門分野に応じて SWG を設けている SWG では 関係する技術メンバー ( 各研究開発センター 再委託大学 産総研 デバイスメーカなどからのメンバー ) で構成し 各開発拠点の開発進捗状況を報告し 各拠点間の整合性をとるとともに 技術的議論 今後の開発計画などを議論する この結果をまとめて技術委員会に報告する 総会 監事 理事会 運営会議 理事長 光源 SWG 副理事長 装置 SWG 業務委員会 専務理事 技術委員会 波面計測 SWG デバイス SWG 事務局長 研究本部長 総務部研究企画部研究部 経理課 光源研究室 装置研究室 波面計測研究室 図 EUVA 組織と運営管理体制 2) 外部団体との協力関係図 に示すように 日本においては EUVA の他にも いくつかの団体で EUV リソグラフィ (EUVL) に関する開発を行っている 文部科学省リーディングプロジェクト 極端紫外 (EUV 光源開発などの先進半導体製造技術の実用化 では光源技術の開発を行っている ASET( 超先端電子技術開発機構 ) では EUVL のマスク技術とプロセス技術の開発を行っている また ASET の MIRAI プロジェクトにおいては マスクブランクスの欠陥検出装置の開発を行っている これらに加えて 最近では SIRIJ( 半導体産業研究所 ) において 2006 年度からスタートする つくば R&D センター構想について議論されており そのリソグラフィ WG においては EUVL プロセス開発について議論されている EUV の露光システム技術を効率よく開発するためには これらの団体との様々な形で協力していくことが重要である 特に 文部科学省のリーディングプロジェクト (LP) との関係は重要である EUVA としては LP と合同で EUV 光源開発技術委員会を開催し 技術情報交換を行うと共に 今後の開発の方向性 研究協力方法について議論 LP との効率的な開発協力を推進している 実際例としては LP のメンバーである九州大学における CO2 レーザ励起 LPP の研究結果を取り入れ EUVA の量産光源に向けての開発を進めることにし さらには LP の EUV 光源開発共同利用設備 ( 大阪大学 ) を利用して光源測定器の較正を行うなど研究協力の実効を挙げている また LP を含め 他の団体とは EUVA 主催で開発企画政策委員会を開催し 今後の協力関係について方向付けを行っている 17

87 海外との協力関係については IEUVI(International EUVL Initiative) を通じ I-SEMATECH, IMEC 他の開発機関と情報交換および研究協力を行っている ( 図 2.2.5) NEDO EUV 開発推進委員会 産総研 EUVA ( 光源 装置 ) EUV 開発企画政策委員会 EUVL 開発連携 文科省 ASET ( マスク, プロセス ) 情報交換 EUV 光源開発技術委員会研究協協力 リ- テ ィンク フ ロシ ェクト ( 光源理論 基礎 ) MIRAI ( マスク欠陥検査 ) SIRIJ つくば R&Dセンタ準備委員会リソグラフィ WG JEITA 図 外部団体との協力関係 図 海外との協力関係 18

88 3) 研究開発の成果物の取り扱い研究開発により得られた 開発成果物は知的財産として権利化に務め 知的財産規定を定め 管理している 規定においては 知的財産を後のビジネスにおいて有効に活用できるように 発明が本プロジェクトの委託業務に関してなされた場合 知的財産の権利の帰属は発明者の出向元または派遣元の発明の届出組合員に帰属としている また 発明がなされた場合には速やかに届出の上 室長あるいは研究開発センター長が特許性を判断し その後発明審議室長 : 特許性判断会を開催して 発明者の認定を行っている 発明から出願までのフローを図 に示す 得られた研究成果については 年に 1 回発明審議会 EUVA 成果報告会を開催するとともに 成果報告発明の帰属審議書にまとめ 広く宣伝 普及に努めている また International EUVL Symposium を始めとする出願学会 学術誌 新聞にも積極的に発表している 図 発明出願までのフロー 3. 情勢変化への対応国内外の学会に積極的に参加 技術動向の収集を行うと共に 動向変化に対応して計画の見直しを行っている 運営管理の項で述べた デバイス SWG は特にユーザーサイドから EUVL および 他のリソグラフィ技術動向を調査 EUVA の技術開発計画に反映させている 具体例としては 2004 年の MNE(International Conference on Micro-and Nano-Engineering) において コンタミネーションについて連続光とパルス光でコンタミネーションの速度が一桁程度異なるとの報告がなされた これを受けて EUVA では加速資金を申請 加速資金を使用してパルス光での実験を実施することとした ( それまでは連続光である SR による実験のみであった ) また 従来 CO2 レーザ励起の LPP はプラズマ密度が上がらず EUV 光源としては不適格であるとされてきた ところが LP の九州大学の実験結果および大阪大学のシミュレーションにより CO2 レーザ励起の LPP も有望であるとの結果がでた この結果に基づき EUVA でも実験確認を行ない 低コストの光源として有望と判断 本格的に開発を進めることとした また 現在 SIRIJ において 2006 年度からのつくば R&D センター構想が検討されている リソ WG では 欧米の EUVL 開発に対抗するためには プロセス開発の中心となる露光装置を一日も早く導入 日本の EUVL 開発を加速する必要があるとの議論がなされた その結果 小フィールドEUV 露光装置 (SFET) を導入することなり これに EUVA で開発した光源および装置技術を SFET に反映させ システムとして組み上げ その露光評価結果をフィードバックして今後の EUVA プロジェクト開発に活用することとした 4. 今後の EUVA プロジェクトの展開 図 に本プロジェクトの今後の事業展開を示した 第 1 期の光源 装置の基礎的要素技術を総合的に実証するために つくば R&D センターに導入する SFET にこれらの要素技術を盛り込む つくば 19

89 R&Dセンターでの露光評価結果をフィードバックさせ システムとして要求される課題を明確化し 第 2 期の応用技術開発に反映させる また第 1 期の成果を技術移転し 組合メンバー会社で製作するα 機用光源 装置の開発に反映させる 第 2 期の開発成果についても 技術移転を 2008 年度以降に出荷される β 機 量産機の製作に結びつける予定である FY EUVA プロジェクト ( 基盤技術開発 ) 2011 光源開発 要素技術開発 応用技術開発 装置開発 要素技術開発 SFET 総合実証 応用技術開発 応用技術開発ににフィードバック 技術移転 導入 露光評価 つくば R&D センターレジストプロセス開発 民間自主開発 技術移転 導入 α 機 β 機 量産機 図 今後の事業展開 20

90 Ⅲ. 研究開発成果について 1. 事業全体の成果現時点での光源 装置それぞれの技術開発状況は以下の通りである (1) 光源技術欧米より2~3 年遅れでスタートした光源開発であるが EUV 発光出力では世界のトップレベルのデータを得た 特に DPP(Discharge Produced Plasma) 光源では集光点出力 19W と中間目標 : 集光点出力 10W を大きく上回る出力を 1 年前倒しで実現した また EUV 光源のもうひとつの問題である 集光ミラー損傷に関しては 磁力を用いて高速イオンの飛来を防止するという EUVA 独自技術を開発 イオンによる損傷を 30 分の 1 に抑えられることを実証し 中間目標を達成できる見通しを得た (2) 装置技術非球面反射ミラー加工技術では IBF(Ion Beam Figuring) による形状創成において 0.14nm rms の加工精度を実現し 実用的有効性を実証した また 計測技術についても 0.1nm rms 以下の測定再現性を実現し 精度向上を進めている コンタミネーション制御技術については コンタミ制御技術の基礎となる コンタミ解析技術 コンタミ加速試験方法の開発を進めた また 酸素雰囲気下で UV 光照射 (UV+O2) によりカーボンコンタミは除去できることを実証するなど 技術的蓄積を進めている 以上の研究開発のアウトプットとして 本プロジェクトで開発した光源技術を SFET およびα 機に活用する予定である さらに 反射光学系ミラーの加工技術として開発してきた IBF 技術に関しても SFET およびα- 機の投影光学系製作に使用する予定である 平成 16 年度終了時点での中間目標の達成度および 平成 17 年度末の目標達成見通しは表 にまとめて示した 一部の目標に対しては 前倒しで達成している また 残りについても現在の進捗状況から 十分達成できる見込みである 表 現状の成果と H17 年度末の中間目標に対する達成見込み EUV EUV H 0.2% 10W 10mm 2 sr ±10% Hz ±5% 5µm 3 LPP0.38%, DPP0.07% DPP19W, LPP5.7W LPP0.15mm2sr, DPP10mm2sr DPP±6.9%, LPP±9.9% LPP10kHz, DPP7kHz ±4.4% 3µm 2 5% 0.5B pulse 9%( DPP10M pulse, LPP 900Mpulse 0.05nm rms 0.05nm rms 1 3% 0.2nm rms10nm 0.08nm rms(5nm 0.093nm rms ( 平成 16 年度作業目標 <0.1nm rms) <1% 21

91 表 表 にはそれぞれ特許出願件数 対外発表件数の推移を示した 特許件数 対外発表ともに年々増加している 表 特許出願件数 研究室 H14 年度 H15 年度 H16 年度 合計 光源研究室 産総研 装置研究室 合計 表 対外発表 発表先 H14 年度 H15 年度 H16 年度 合計 学会 EUVL Symp SPIE EIPBM 応物 精密工学会 放射光学会 その他 合計 論文 J.Vac.Sci.Tec SPIE Proc JJAP その他 合計 新聞発表 合計

92 2. 研究開発項目毎の成果 (1) 光源技術 1 高出力 高品位 EUV 光源技術およびEUV 光源評価技術の研究開発 1) 中間目標本プロジェクトでは 平成 19 年度に集光点 50Wを出力する光源技術の確立を最終目的としている 実用 EUV 光源は高出力である事をはじめ 露光システムの光源として不可欠な様々な性能要件を同時に満足する高品位な光源であることが要求される 即ち パターン転写において高精度の線幅制御を実現するために 照度の均一性 安定性 および高繰り返しパルス照射など高品位な光源技術が必要である さらに 出力の向上を図るとともにコストや熱の影響を低減する観点から 投入パワーからEUVへの変換効率およびEUVの捕集効率の向上を図ることが極めて重要である EUV 光源開発を効率良く遂行するためには その正確な評価手段を確立することが重要である 本研究が目標とする高出力 高品位のEUV 光源を開発するためには 異なる方式のプラズマ光源 および高出力化 高品位化のための種々の技術を比較 検討し 最適な光源方式 および最適な高出力化 高品位化技術を選択することが必要であり そのためには EUV 露光システムに要求される光源特性を正確に計測するための評価技術が不可欠である 表 中間目標値 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 項目 中間目標値 ( 平成 17 年度末 ) 1 総合効率 0.2 % 以上 2 エタンデュ 10 mm 2 sr 以下 3 強度の時間的安定性 ±10 % 以下 4 繰り返し 5 khz 以上 5 角度分布一様性 ±5 % 以下 6 集光点におけるスペクトル13-14 nm 2 % バンド幅のEUV 出力 10 W 以上 7 EUV 強度絶対値測定精度 ±5 % 以内 8 空間分布測定分解能 5 µm 以下 9 角度分布測定分解能 3 以下 この最終目標の確実な達成のために向けて プロジェクト開始 4 年度 ( 平成 17 年度 ) までに集光点出力 10W 以上のEUV 光源実験装置の実現を目指し 投入 種々の (IR>1mm 表 に示す中間目標を設定している EUV 光源技術の原理的実証と位置付けられた中間目 100% 90% 390mJ イオン化エネルギー 運動エネルギー 等 ) 透過 YAG 標値によりその達成度で開発技術を振るい分け 80% 散乱 YAG 工学的実証である最終目標を達成する 70% 2) 開発成果 2.1) 光源技術開発の方針テクノロジーノード45nmに向けて開発することが求められているEUV 露光システムでは 実用的なスループットを実現するために大出力のEUV 光源が必要となる しかし プラズマ生成のために注入したエネルギに対し 13.5nmのEUV 光を取り出せる比率は非常に小さい ( 図 ) このた 23 エネルギー分布 (%) 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 図 mj DUV-VIS-IR (170nm-1mm) VUV (115nm-180nm) EUV (17nm-70nm) EUV (8nm-17nm) 13.5nm(2%BW) YAG レーザ : 390mJをXeに照射した時の4π 領域に分配されるエネルギ分布 プラズマからの発生エネルギ分布

93 め 現状のEUV 光源技術によって得られる出力は 世界のトップレベルのデータでも要求レベルを満足することができていない このため 本プロジェクトでは異なる方式のプラズマ光源や 高出力化 高品位化ための種々の技術を比較 検討し その中から最適な光源方式および最適な高出力化 高品位化技術を選択して行く方針としている EUVパワーを得るプラズマ生成方式にはレーザ法と放電法とがあり 現在は両方式のEUV 光源の開発が並行して進めている レーザ法と放電法はそれぞれ以下に示す特徴がある LPP(Laser Produced Plasma) 方式とも略称されるレーザ法によるEUV 光源の構成を図 に示す レーザ法では プラズマ周囲の空間的制約が少ない このため 大きな捕集立体角を持つ集光ミラーの配置が可能であるとともに プラズマからの熱やデブリ遮蔽の機構を設けることができる 特にXeなどクリーンなターゲットを用いた場合は 低デブリ光源が実現可能である 加えて 生成されるプラズマサイズが小さいために 露光装置で要求されるエタンデュ条件を満たし易いという長所を持つ 一方 一旦電気からレーザ光を発生してプラズマ生成するため 総合的なEUV 光の発生効率が低くなる また 装置価格や維持費用が比較的高くなることが課題である DPP(Discharge Produced Plasma) 方式とも略称される放電法によるEUV 光源の構成を図 に示す 放電法では 直接電気で放電プラズマを生成するため総合的なEUV 光の生成効率が比較的高い また レーザ法と比べて構成が簡単であるために現時点では高出力が得られ易いとともに 装置価格や維持費用が低く抑えられるという長所をもつ しかし 放電プラズマは電極近傍に生成するため 電極消耗によって生じるデブリの防御が課題である 以下の2.2) および2.3) 節ではレーザ法と放電法それぞれの光源技術開発の成果を報告する Xe Target Supply System Collector Mirror Pulsed power generator Insulator Collector mirror Chamber Xe Jet/Droplets Discharge gas Discharge plasma EUV Plasma Laser Beam Pump Electrodes Debris shield Intermediate focus 図 レーザ法による EUV 光源構成図 放電法による EUV 光源構成 2.2) レーザ法による光源技術開発 2.2.1) レーザ開発レーザ法においてEUV 光を効率良く取り出すには レーザ開発とターゲット開発が最大のキー技術である EUVA のレーザ法 EUV 光源開発では ターゲットはデブリ発生の少ないクリーンなXeを選定し 平成 15 年度までにレーザ照射する高真空空間に安定して供給できる液体 Xeジェット技術を確立してきた また 高い変換効率を得るためには高強度の短パルスレーザの開発が必須である このため レーザ法による光源技術開発では この2 項目を中心に報告する LPP 方式 EUV 光源用励起レーザは まず集光点のEUV 出力 4Wを実証するために Nd:YAGレーザ開発を行った さらに α 機や実用機を想定した集光点のEUV 出力 10W 以上を得るための励起用レーザとして コストや安定性に優れたCO2レーザの開発を行った 24

94 Isolator Master Oscillator Rep. rate: 10kHz EUVへの変換効率を向上するためには10 10 W/cm 2 程度の高いレーザ 6W 7ns 強度 (Intensity) が必要である この Pre Amp. 4 Main Amp. 4 実現のためには10ns 以下のレーザ Booster Amp W パルス幅が要求される このため マ スターオシレータで発生させたパルス幅 7nsのレーザ光をシード光として アンプレーザ段で増幅するMOPA 500 W 計 :1500 : 1500W 図 Nd:YAG レーザによる MOPA システム (Master Oscillator Power Ampli -fier) システムにより 短パルスの高品位且つ高出力レーザ出力を得られる構成とした 平成 16 年度上期の目標とした集光点 4WのEUV 光を得るためには 発光点では少なくとも9W 以上の出力が必要 ( 集光ミラーの反射率 60% と捕集立体角 5sr チャンバ内の残留ガスのEUV 透過率 90% を想定 ) であり Xeターゲットからの変換効率が ~0.9% であることを考えるとレーザーパワーとしては1.5kW 程度は必要と見積もられる 集光点 4Wに相当するEUV 出力達成のため 図 に示すNd:YAGレーザによるMOPAシステムを構築した 本 MOPAシステムでは マスターオシレータのシード光 ( 出力 6W パルス幅 7ns) を プリアンプモジュール4 台 メインアンプモジュール4 台 ブースターアンプモジュール7 台で増幅し 最大出力 1.5kW( パルス幅 6ns 繰り返し10kHz) を得ることに成功した EUV 光源用 YAGレーザは かつてTRWが出力 4.5kW 繰り返し7kHzのYAGレーザを構築した このシステムは パルス幅 10nsの750W 出力のレーザシステムを6ライン合成したものであった 今回 EUVA で開発したYAGレーザシステムは パルス幅 6nsで10kHzの高繰り返し 1ラインあたり1kW 以上を達成しており EUV 光源用 YAGレーザとして 世界最高の性能を有している (a) チャンバ外側からの様子 (b) ノズル下での Xe プラズマ可視画像図 高出力レーザー照射時の可視画像このレーザ光をXeジェットターゲット ( 次節で説明 ) に照射し 発光点出力 13.3W(2%BW 2πsr) の EUV 光を観測した この値は集光点 5.7Wに相当する 図 に 高出力 YAGレーザをXeジェットターゲットに照射した可視画像を示す また 低繰り返し照射実験では最大変換効率 1.24% を計測した これらの値は 現在 LPP 方式で光源開発を継続している研究機関の中で世界最高の出力である 将来の実用 EUV 光源は 集光点 115W 出力を求められており このときに必要なYAGレーザ出力は 40kW 程度となる 実用 EUV 光源では EUV 光源用励起に適する短パルスYAGレーザのコストだけで 30 億円以上と試算され 産業的に成り立たない YAGレーザの1/10の価格のCO2レーザの適応が以前 25

95 から検討されていたが YAGの10 倍の波長を持つCO2レーザはEUV 光源の励起用には適さないと言われていた しかし 文部科学省のリーディングプロジェクトが平成 15 年にスタートし 九州大学によりCO2レーザを用いてEUV 発光が確認 ( 図 ) され 次いで大阪大学によりシミュレーションによってCO2レーザの理論的有効性が明らかになった そこで リーディングプロジェクトとの研究連携の下に 実用化に向けた最も実現性の高い選択としてCO2レーザの適性を検討した まず エキシマレーザを改造した2 台のTEA (Transversely Excited Atmospheric) CO2 EUV energy [mj/2πsr/2%bw] EUV energy [ mj / 2πsr, 2%BW ] EUV energy C.E CO CO laser [W/cm 2 laser ] 2 intensity [ 2 ] 図 CO2 レーザによる Xe ガス ターゲットからの EUV 発光 ( 九州大学田中 秋永 片端 岡田による ) レーザにより レーザ出力 360W( パルス幅 100ns 繰り返し1.8kHz) を得て Xeジェットターゲットへの照射実験を行った その結果 図 に 示すように1.8kHzレーザに対応した発光を確認し 発光点 EUV 出力 1.4W 変換効率 0.38% を観測した この時のレーザ強度は W/cm 2 であった さらに EUV 変換効率改善 を目指して短パルスレーザ出 0.6 発光点出力 : 1.4W(2%BW,2πsr) 力を得るため 3 台の 0.4 時間安定性 : 9.9%(pulse to pulse) TEA CO2 レーザによる Target: Liquid Xe jet φ300μm 0.2 レーザ : Average power 360W MOPAシステムを構築した こ 0 のレーザシステム構成を図 に示す 1 台目をパルス幅 ~20nsのレーザ光を発 pulse number 図 TEA CO2 レーザによる EUV 出力試験 生させるオシレータとして用い 2 台目と3 台目で増幅し パルス幅 20ns レーザエネルギ300mJを得ている 短パルス化によりレーザ強度は W/cm 2 にまで上昇し 最大の変換効率は0.6% に達した これは 図 に示される九州大学の実験結果の外挿上にあり W/cm 2 以上のレーザ強度の実現により変換効率 0.7% 以上が得られるものと予想している Amplifier No1 Oscillator Amplifier No2 Oscillator Laser EUV 出力向上のもう一つの鍵である 3Pass Amplifier 3Pass Amplifier 15~20ns Pulse Duration CO2レーザの高出力化は 産業用として実 績のあるRF(Radio Frequency) CO2レ ーザを用いることにより 高繰り返し高出力 15mJ 110mJ 300mJ レーザシステムが可能である 図 短パルス CO2 レーザによる MOPA システム In-band EUV Energy [mj] C.E. [%] C.E. [ % ]

96 Xeターゲット励起用として CO2レーザはYAGレーザに比べ変換効率は若干劣るものの 比較的に安価な産業用の高出力レーザが適応できるため 高出力 EUV 光源用として最適なレーザ方式と判断し 今後の開発を進めることとした 2.2.1) ターゲット供給開発 XeはSnと比べて変換効率が劣るもののデブリ発生が少なく 扱い易いという特長がある しかしXeガスをターゲットとした場合 ターゲット供給ノズルから噴出したXeが真空チャンバ中で即座に拡散して密度が低下し 高い変換効率が得られない このため 密度の高い液化 Xeを高真空中に安定供給する液体 Xeジェット供給技術を開発した 以下にその技術開発成果について述べる 希ガスであるXeは 大気圧では沸点 164K 融点 161Kを有し 液体存在温度域が非常に狭い特性を持つ 過度の冷却ではノズル内で凝固してしまい 沸点に近い温度ではノズル放出直後に気化によるジェットの揺らぎが生じる そこで ジェットの安定性改善のため ±0.5K 以内の温度制御を行った上で ノズル形状の改良を進めた その結果 図 に示すように ノズルから30mmの距離で9% の安定度を達成した Xeジェットの一例を図 に示す このとき ジェット径はφ50μm 噴出速度は 35m/s 以上であった σ/dia. [%] ノズル内部形状の改良 ノズル断面形状の改良 ノズル端面からの距離 [mm] 図 Xe マイクロジェットの安定性 図 Xe ジェット このXeジェットに 高強度 Nd:YAGレーザーを照射したところ 図 に示すように照射点近傍のジェットは大きく変位していることが判った 変位は照射点の前後 2.8mm 程度に及んでおり レーザ照射後ジェットの静定まで1.4mm 以上を避ける必要がある 速度 35m/sのジェットの場合 安定照射でき Laser 115mJ る最大繰り返し数は25kHzとなり 高出力光源で想定している100kHz 繰り返し発光には適応が困 Xe Xe Jet Jet direction 難であることが判った レーザ照射後約 2mm 下そこでXeドロップレットターゲット供給技術の開 ( 約 60μm 後 ) 2.8 mm 発を行なうこととした ドロップレットターゲットは mm 分断した液滴で供給するために高繰り返し対応に mm 適すると考えられる さらに 質量制限ターゲットであるため ターゲットサイズとレーザ強度 プロファイルとのマッチングにより低デブリと高 EUV 効率 加えてターゲット供給量削減が期待できる 以下にその技術開発成果について述べる 計測画像例 ( 処理済 ) 模式図ドロップレットの生成には Continuous-Jet 法図 レーザ照射時の Xe ジェットの変位 27

97 を採用した 図 に Continuous-Jet 法 λ λ=v/f f によるドロップレットの生成原理を示す ジェット径 d d 速度 vのジェットに振動数 fの規則的な擾乱振 v 動をピエゾ素子などで与えると ジェットの擾乱が図 Continuous-Jet 法による成長して液滴を生成する このとき 液滴の間隔ドロップレット生成原理 λはλ= v/f なる ジェットから液滴に成長する挙動は Rayleighによって明らかにされている 式 に示されるように ノズルからの噴出距離 Xにおける液体ジェットの半径 rが導出されており r = 0となる点が液滴生成点となる d qt 2πX r = + αe cos ( 式 ) 2 λ v λ = ( 式 ) f ここで X はノズルからの距離 r は距離 X での液体ジェットの半径 d はノズルの径 αは擾乱の大きさに相当する初期擾乱係数 q は成長係数 t は時間である λは擾乱の波長であり vは液体ジェットの速度 f は擾乱の周波数である ( 式 ) また 擾乱の成長係数 q は λ/d=4.51 の時に最大となり そのときの擾乱の最大成長係数 qmax は 式 で示される q σ = ( 式 ) 3 ρd max ここで σは表面張力 ρは密度である この式に 170KのXeの物性値 ( 表面張力 σ= 0.018N/m 密度 ρ= 2905kg/m 3 ) ノズル径 d = 50μ m ジェット速度 v = 20m/s 初期擾乱係数 α= 1μmを代入し 液滴生成距離は12mmと算出された こ れは Xeドロップレット生成装置として非常に現実性のある予想値であった このような事前検討を踏まえ Xeジェットノ ズルに最大周波数 250kHz 最大振幅 10μ mでジェット噴出方向に加振するピエゾ素子を取り付け Xeドロップレット実証試験を行った その結果を図 に示す 実験では Freq.(kHz) λ/d D(μm) L(μm) 内径 50μmのノズルから噴出した速度 24m/s のXeジェットに ピエゾ素子によりノズルを加振し ピエゾ周波数で定まるλ/dでドロップレット生成状況を整理した この結果 ドロップレットはλ/d=4.51の前後のλ/d=2.8~6.8の Droplets 図 Xe ドロップレット観察結果 広い範囲で均一に生成し ドロップレット径とその間隔が制御できることを確認した ノズルから高真空中に噴射された液化 Xeは 自己の気化潜熱により数 μsで凍結してしまう したがって 高真空下ではContinuous -Jet 法によりXeドロップレットを生成することは極めて困難である そこで Xeの凍結を抑制し かつ高真空空間を確保するために2 室構造を適用した ノズルと高真空領域の間に 28

98 ドロップレットを通過させる微小開口を持つ隔壁を設けることによって 凍結を抑制する圧力に調整してドロップレットを安定生成するノズル周辺部と 高真空の下でドロップレットにレーザ光を照射してEUV 発光させる領域を分離する構造とした また ピエゾ駆動とレーザ発光のタイミング同期システムを加え 図 で示すドロップレットチャンバを完成させた このチャンバで Xeドロップレットターゲットへのレーザ照射を行い EUV 光の発生を確認した Controller Piezo Amp. Delay Circuit Laser Cont. 今後 ドロップレットへのレーザ照射条件最適化を進める Droplets Nozzle with piezoelectric Spectrometer Low vacuum box YAG Laser Plasma Xenon Droplets TMP High vacuum (0.5Pa) Flying TMP Circus II 図 Xe ドロップレットによる EUV チャンバ 2.2.3) 高効率ターゲット開発 投入レーザパワーに対するEUV 光の発生効率 ( 変換効率 ) 高める方策として 産総研においてSn ターゲットの研究を行なっている 錫板 ( 従来 ) 13-14nmのEUV 光の発生に錫が最適であること は 1980 年代における希土類元素プラズマの研究で明らかであった しかし 錫板に関しては 1990 年 Sn 50 代に照射強度 波長 パルス幅などあらゆるパラメ ータを振った詳細な研究が行われ全てが明らかになっていたが 変換効率は1.5% 程度に止まってい 錫ガス ( 産総研方式 ) た そこで 平板ターゲットではオパシティが高くなり 高効率が得られないため 低密度ターゲットが必要 波長 (nm) であると考えキャビティ閉じこめ方式などの研究を行図 ターゲットの低密度化による錫スペクトルの狭帯域化ってきた 平成 14 年度には 図 に示すよう に低密度化プラズマで変換効率 6%(2%BW 2πsr) が可能であることを明らかにした 高変換効率には 高スペクトル効率と同時に 高輻射効率が必要である 平成 15 年度に 理論的な考 察で 究極の輻射の効率のためには 広い空間に 均一に 最適密度のターゲット材料を分布させる必 要があることを明らかにした 理論の検証を 図 に示すようなSi 板に塗布した酸化錫微粒子をレーザ誘導 衝撃で広い空間に一様に分散させたターゲットを用いた 実験で行った 図 に示すように 膨張で時間とと もに微粒子群の密度が低くなるに従い EUV 強度が大き くなり 遅延時間 50µsで最大になった後 強度が低くなっ た この振る舞いは 理論予測と一致した この理論は 最適条件を経験式を導入することなく純粋な理論式から 導出しているので パルス幅 レーザ波長 輻射波長が異なる様々なLPPに適用できる 観測された最大 EUV 強度 図 酸化錫微粒子を レーザ衝撃で分散させるターゲット 29

99 は 錫板ターゲットの場合の4 倍程度であったが どの機関に於いても最大効率が固体錫で得られており 極めてencouragingな結果である 錫板の4 倍の強度 3,000 高変換効率が実現出来る微粒子ターゲットの供給法として 微粒子クラスターを考案した 単一の 2,000 粒子あるいは液滴 およびガスジェットターゲットで Sn 平板 1,000 は 究極の変換効率に必要な 固体密度の 1/1000 程度の材料を直径 0.5mm 程度の領域に 均一に分布させることは不可能であるが サブμ µs m 直径の微粒子集団をクラスター化したターゲット図 酸化錫微粒子ターゲットで観測されで可能になる 更に 微粒子クラスターをマルチた EUV 強度のレーザ照射の遅延時間依存 khzで 安価に生成 供給する手段として 微粒子を含む溶液を液滴化し 溶媒を蒸発させて微粒子クラスターを形成する液滴搬送法を考案した LPP 用の液滴研究は四半世紀以上の歴史があるが 液滴位置が不安定であることが液滴 LPPの実用化を阻む一つの要因であった このため 液滴溶媒の蒸発で液滴の位置制御を行なう手段を考案した 16 年度には 公称 20nmの酸化錫微粒子を含んだ水ジェットのプラズマからのEUV 発光の計測に成功した また 直径 10µmの窒化ボロン (BN) 微粒子を含んだ液滴のLPP 生成前に 溶媒をレーザ照射で爆発除去することで 4.86nm 光強度が倍増することを観測し 爆発する液滴中のBN 微粒子の運動の観察にも成功している ちなみに 微粒子を含む溶液のLPP 生成実験は 世界的に初めてである このように 液滴搬送微粒子クラスターターゲットにより 量産用光源に求められる多くの課題が解決出来る見込みがある 液滴溶媒の穏やかな除去技術 クラスターを構成する微粒子集団の分散技術 差動排気法など 多くの新技術の開発が必要な全く新規な方式であるが 量産光源に向けて有力な方法の一つと言える 4, ) 放電法による光源技術開発 2.3.1) パルス電源および放電ヘッド開発放電法 (DPP) は大電流のパルス放電によって生成されるプラズマからのEUV 放射を利用する EUV 放射特性は放電電流波形に大きく依存し 13.5nmのEUVを効率よく 安定して得るためには大電流で短パルスの放電が必要であることが平成 15 年度までの再委託先研究の結果などから明らかとなった 平成 16 年度は大電流短パルス放電を高繰り返しで実現するためのパルス電源と放電ヘッドの開発に取り組み Xeパルス放電により発光点出力約 90W( 対平成 15 年度 3 月比約 7 倍 ) の実証動作に成功した 図 に高繰り返し動作における発光点出力測定結果を示す EUV 瞬時出力 (W/2%BW) 年 10 月 (7kHz) 2004 年 6 月 (7kHz) 2004 年 4 月 (4kHz) 2004 年 1 月 (2kHz) 2003 年 6 月 (2kHz) パルス 図 高繰り返し動作における発光点 EUV 出力 30

100 発光点となる1 次光源はパルス電源と放電ヘッドから構成される パルス電源の方式は エキシマレーザ用電源で用いられ 高繰り返し動作における高い信頼性で実績のある磁気パルス圧縮型を採用し 最高繰り返し周波数 7kHz 最高出力 98kWのパルス電源を導入した ( 図 ) EUV 変換効率を上げるには大電流が必要なため パルスエネルギーはエキシマレーザ用よりもかなり大きい14Jに設定した これを7kHzという高繰り返しで動作させるために 高速充電の性能強化とパルス圧縮段回路パラメータの最適化を図り 98kWの高出力動作を達成した 放電ヘッドはコンデンサ 磁気コア ( 磁気スイッチ ) 放電電極 絶縁物などから構成され 除熱のための水冷機構を有する 開発した放電ヘッドの最大の特徴は 最終段磁気パルス圧縮部 ( コンデンサ+ 磁気コア ) と放電部を一体構造とした点にある ( 図 ) 電流波形はパルス電源だけでなく 接続部分を含めた負荷 ( 放電部 ) のインピーダンスの影響を強く受ける 当初は パルス電源と放電部とを高耐圧の同軸ケーブルあるいは管状導電体により接続していたが この部分でのインダクタンスが大きく 14J の充電エネルギーで12kA 程度のピーク電流しか得られなかった そこで 放電回路インダクタンスを極力減らすために 最終段回路部品のコンデンサと磁気コアを放電ヘッド内に組み組む構造とした これにより130nH 以上あった回路インダクタンスが1/10 以下の10nH 程度まで低減できた さらに 導電路の抵抗成分を低減する改良も並行して進めた結果 負荷インピーダンスが大幅に減少し 充電エネルギー 15Jでピーク電流 40kA パルス幅 140nsという大電流 短パルス放電が可能となった この電流波形の改善はEUVパルスエネルギーの増加に大きく貢献し 後述するようにEUV 出力は世界トップとほぼ並ぶレベルとなった 充電用端子 コンデンサコンデンサ 充電ケーブル 密閉容器密閉容器 電極電極 ( 内部 ) ( 内部 ) 充電ユニット パルス圧縮ユニット 磁気コア磁気パルス圧縮部 冷却水管冷却水管チャンバ取り付け後 図 高繰り返しパルス電源図 低インダクタンス放電ヘッド以上のような電流波形の改善に加え 放電ガス供給方法の改良と最適化 予備電離機構の組込み ( 主放電前に弱電離プラズマを生成して放電特性を安定させる ) なども実施した その結果 高繰り返し動作による高出力化とともに 強度の時間安定性や角度分布一様性に関する高品位化を達成した 2.3.2) 集光ミラー開発と集光点評価露光用 EUV 光源に対して要求されているのは集光点の光学的特性であるので 発光点から出た EUV 光を捕集する集光ミラーは非常に重要なコンポーネントである 光線追跡シミュレーションで計算された集光ミラー性能の検証と集光点出力の実証を目的として 1 次光源 ( 発光点 ) と集光ミラーを実際に組み合わせて動作させ 集光点特性を実測評価した ( 図 ) 集光ミラーはフルサイズの回転楕円形状の斜入射タイプで 比較的低コスト化が可能な電鋳レプリカ法で製作されたものである ( 図 ) 31

101 ガスカーテン EUV 検出器 ( フォトタ イオート or CCD) 発光点スリット フィルタ集光ミラー集光点 Reflection surface 図 集光点特性の実測評価 図 斜入射集光ミラー 5 5mm Energy density (a.u.) Experiment Simulation 図 集光点 EUV イメージ Radius (mm) 図 集光点の EUV エネルギー密度分布 図 はX 線 CCDカメラで撮影した集光点イメージで この測定結果から集光点 EUVエネルギー密度分布を求めた 図 にエネルギー密度分布の計算値 ( シミュレーション値 ) と実測値の比較を示す 両者はほぼ一致している また 発光点出力 40Wで動作させたときの集光点出力の実測値は 4.8W(13.5nm 2%BW) であった 光線追跡シミュレーションで求めた集光点出力の計算値は5.1Wであるが 計測絶対精度等を考慮すると集光点出力の実測値と計算値は良く一致していると考えられる 以上のように 集光点特性を実測評価することにより 開発した斜入射集光ミラーがほぼ設計どおりの集光性能を有することを確認した 集光効率 ( 集光点出力と発光点出力の比 ) をさらに改善するために 集光ミラー 2 枚をネスト状にした集光光学系 ( 型式 Ugic-3) を開発した Ugic-03はミラーの水冷が可能な構造で 光源のハイパワー化に対応できるようにした 図 にUgic-03の構造説明図と外観写真を示す 実測した発光点形状 ( 径 内側ミラー 外側ミラースパイダー ( ミラー保持 ) 水冷パイプ 発光点 type : Ugic-03 集光点 図 冷却機構付き 2 枚ネスト斜入射集光光学系 32

102 0.85mm 長さ7.6mm) を用いた光線追跡計算により 発光点から立体角 2.2sr( 角度 0~50 ) 内に放射されるパワーのうちの42% が集光点に集まると見積もった デブリシールドの光透過率を80% 光源チャンバ内ガスのEUV 光透過率を90% とすると 立体角 2.2sr 内発光点出力の30.2%(= 42% 80% 90%) が集光点出力となる 現在 立体角 2.2sr 内の発光点出力は63Wが得られているので 集光点出力は63W 30.2%= 19Wとなる 2.3.3)Snによる高効率化への取り組み最終目標の集光点 50W さらには量産露光機用光源に要求されている集光点 115W 以上達成に必要な要素技術の一つとして SnによるEUV 変換効率の向上技術が挙げられる 平成 16 年度は放電空間へのSn 供給量を制御する実験システムを構築し Sn 放電による高効率化の原理実証実験を行なった ガス状のSn 化合物を用いることによりマスフローコントローラによる流量制御を行なった これにより Sn の放電部への供給量を精度よく決めることが可能となった Xeとの差を明確にするため 同一放電セットでXeを用いた実験も同時に行いEUV 放射特性を比較した 図 にSnおよびXeのEUV 変換効率 (13.5nm, 2%BW) の比較を示す 横軸は単位時間あたりの供給原子数の相対値である 実験条件の範囲内ではいずれの供給量においてもSnの方がXeより変換効率は高く その比は約 1.6~3.1 倍であった 図 に 繰り返し周波数 1kHzで動作させたときのEUV 信号を示す 得られた信号波形をパルス毎に積分して求めたEUVエネルギーのパルス間ばらつきは8.3%(σ) であり キロヘルツオーダーの繰り返し動作においても安定したEUV 出力が得られた 以上のように ガス状でSn 化合物を供給しながらのパルス放電により Xeより高効率で 繰り返し動作においても安定したEUV 発光が得られることを原理的に実証した Xe Sn 繰り返し周波数 1kHz CE (a.u.) Relative amount 図 Sn と Xe の変換効率比較 図 Sn の高繰り返し発光における EUV 信号 2.4)EUV 光源評価技術開発これまでに EUVエネルギーモニタ EUV 領域スペクトル測定のための平面結像型斜入射分光器 発光点の形状を評価するためのEUVピンホールカメラおよびEUVイメージング装置 EUV 角度分布測定器 Out-of-band 計測分光器等の計測装置を開発 導入し 実験評価に運用活用している ここでは EUVピンホールカメラとEUV 角度分布測定器について述べる EUVピンホールカメラは発光点であるプラズマの形状を計測するための装置である プラズマ形状は集光計算による集光性能の見積りやエタンデュ評価をするために必須の情報である EUV 露光に使わ 33

103 れる波長は13.5nmであるので この波長近傍だけを対象としたプラズマ形状を測定する必要がある 図 にEUVピンホールカメラの構成を示す ピンホールとZrフィルタを通った光はMo/Si 多層膜ミラーで2 回反射したあと背面照射型 CCDに入射し イメージが観測される このMo/Si 多層膜ミラーのEUV 領域の分光反射率は図 に示すとおりで 波長 13.5nm 近傍にのみ反射率をもっており この波長領域のプラズマ像が観測可能である Zr フィルタ発光点 Mo/Si ミラー x2 ピンホール背面照射型 CCD 図 EUV ピンホールカメラの構成 Reflectivity (%) %BW Wavelength (nm) 図 Mo/Si 多層膜ミラー反射率 (2 回反射 ) EUV 角度分布測定器を図 に示す 発光点を中心に複数個のEUVモニタユニットを並べ 各角度方向へのEUV 放射強度を測定することにより角度分布特性が得られる EUVモニタユニットの構成を図 に示す Zrフィルタを通ってきたEUV 光をMo/Si 多層膜ミラーで1 回反射させた後 フォトダイオードで検出する Mo/Si 多層膜ミラーは反射率のピーク波長がほぼ13.5nmとなるように製作されたものを用いている この測定器の場合 1ショットの発光で角度分布が測定できるので ショットごとの角度分布特性のばらつきを正確に評価可能である EUV モニタユニット ( 複数個 ) Mo/Si ミラー 発光点 Zr フィルタフォトダイオード ミラー 図 EUV 角度分布測定器 図 EUV モニタユニット 34

104 3) 目標の達成度および開発成果の意義前節では レーザ法と放電法の開発成果を述べた 本節では平成 17 年度末に設定した中間目標値に対し 達成度をまとめて記述する ( 表 ) 表 中間目標の達成状況 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 項目 中間目標値 ( 平成 17 年度末 ) 中間目標の成果 レーザ法 放電法 1 総合効率 0.2 % 以上 0.38% 0.07% 2 エタンデュ 10 mm 2 sr 以下 0.15mm 2 sr 10 mm 2 sr 3 強度の時間的安定性 ±10 % 以下 ±9.9% ±6.9% 4 繰り返し 5 khz 以上 10 khz 7 khz 5 角度分布一様性 ±5 % 以下 ± 4% ±4.8 % 6 集光点におけるスペクトル13-14 nm 2 % バンド幅のEUV 出力 10 W 以上 5.7W 19W 7 EUV 強度絶対値測定精度 ±5 % 以内 ±4.4 % 8 空間分布測定分解能 5 µm 以下 9 角度分布測定分解能 3 以下 その他の成果 達成値 ( 平成 17 年 1 月 ) 1 CO 2 レーザ励起によるEUV 光源の可能性確認 ( 変換効率 :0.6% 達成 ) < レーザ法 > 2 Xeドロップレットターゲットの生成技術確立 (100kHz 以上の高繰り返しに対応可能 ) < レーザ法 > 3 ネスト状構造の斜入射集光ミラー技術確立 ( 立体角 2.2srミラーを製作 ) < 放電法 > 4 ガス状 Snターゲット採用によるEUV 高出力化確認 (Xeターゲットの3 倍 ) < 放電法 > レーザ法では 総合効率 EUV 品位に関するエタンデュ 時間安定性 繰り返し 角度分布一様性はすでに目標を達成している 集光点出力目標についてはYAGレーザ励起で集光点 5.7Wを達成した しかし 実用 115WのEUV 光源に必要なYAGレーザの価格を試算すると20 億円以上となり YAGレーザ励起は価格面で非現実的であると判断した 量産光源への発展性を考えて集光点 10Wに向けた開発は YAGレーザに比べてEUV 変換効率は低いものの必要レーザの価格が1/5 程度に抑えられるCO2レーザ励起方式を選択することとした 現在 高繰り返し100kHzのRF CO2レーザを増幅段に用いたMOPAシステムを構築中である 市販の産業用レーザを利用する2 台の増幅段 RF CO2レーザは平成 17 年 2 月に納入され 平成 17 年秋にはレーザ出力 6.8kWを達成し 高繰り返し対応のXeドロップレットターゲット技術と合わせて平成 17 年 12 月に中間目標の集光点 10Wを達成する 変換効率はレーザ強度の上昇に伴い改善する傾向にある 現在レーザ出力 450W( レーザ強度 W/cm 2 ) で変換効率 0.6% を得ており 今後のレーザ出力向上に伴って0.7% は十分に達成可能である 放電法では 集光点出力は中間目標値の約 2 倍の19Wを1 年前倒しで達成しており 出力に関連する時間安定性 繰り返し 角度分布一様性も目標値を達成している Sn 系ターゲットでは 前章で述べたように変換効率が最大 3.1 倍に改善することが明らかになった パルス電源の効率および回生回路の改善と合わせて 現在の総合効率 0.07% から中間目標 0.2% への達成は十分に可能である 平成 17 年度の光源開発において レーザ法はRF CO2レーザの開発 放電法はSn 系ターゲットの開発とそれぞれ大きな技術的な転換を図るとともに 中間目標を達成する予定である 今までの技術開発の積み重ねにより 現時点で中間目標の半数以上の項目がすでに達成された 今後の1 年間は 中間目標の早期達成と最終目標に向けた転換技術の確立を進める EUV 光源評価技術は EUV 強度計測 波長計測 プラズマイメージ計測技術を軸に 角度分布計測適応 高繰り返しに対応した高速計測適応など周辺計測の技術開発も進め 全ての項目について中間目標を達成した EUV 絶対強度計測については 平成 16 年 11 月には International SEMATECHと 3 µm 2 35

105 共同でエネルギメーターの較正を実施した EUVAの研究開発達成値を他のEUV 光源研究開発機関と比較する ( 平成 17 年 3 月時点 ) レーザ法について EUV 光源出力値を表 および図 に示す EUVA では前節で述べた励起用高出力レーザ技術 クリーンなXe 供給技術の開発により 現時点で研究継続しているレーザ法 EUV 光源の研究開発機関では世界最高値を達成した 発光点パワー [W/2π, 2% BW] EUVA (Xe) XTREME (Xe) 放電法について 現在研究開発を継続している機関が発表したEUV 出力の比較を表 および図 に示す EUVA の出力値は世界トップレベルとほぼ並んだ これは 放電電流波形の改善と Sn 放電での変換効率向上にともなう高出力化の進展によるものである これらに示したように EUVA におけるEUV 光源開発は EUVA 発足からわずか3 年でレーザ法 放電法ともに世界レベルへのキャッチアップに成功した また 中間目標に位置付けられた要素技術確立はほぼ達成した これらから 今後の実用機を目指した最終目標に向けた技術基盤は十分に整えられた 機関 ( ターゲット ) 表 レーザ法 : 各研究開発機関の EUV 出力 機関 ( ターゲット ) 発光点パワー (2%BW, 2π) [W] 集光点パワ - [W] Powerlase (Xe) (a) 発光点パワー EUVA XTREME Powerlase Cymer (Xe) (Xe) (Xe) (Li) 日本 ドイツ イギリス 米国 未発表 Cymer (Li) 数値未発表 集光点パワー [W] 図 レーザ法 :EUV 出力の比較 XTREME (Xe) (b) 集光点パワー 表 放電法 : 各研究開発機関の EUV 出力 Powrlase (Xe) EUVA XTREME Philips PLEX EUVA XTREME Philips (Xe) (Xe) (Xe) (Xe) (Sn) (Sn) (Sn) 日本 ドイツ ドイツ 米国 日本 ドイツ ドイツ 発光点パワー (2%BW, 2π) [W] 集光点パワ - [W] EUVA (Xe) Cymer (Li) 発光点パワー [W/2π, 2% BW] EUVA XTREME (Xe) (Xe) Philips (Xe) PLEX (Xe) EUVA XTREME (Sn) (Sn) Philips (Sn) 集光点パワー [W] XTREME EUVA (Xe) (Xe) Philips (Xe) PLEX (Xe) (a) 発光点パワー (b) 集光点パワー図 放電法 :EUV 出力の比較 XTREME EUVA (Sn) Philips (Sn) (Sn)

106 4) 最終目標に対する展望表 に高出力 高品位 EUV 光源技術に関する最終目標値を示す 前節で述べてきた中間目標への開発取り組みは すでに最終目標を実現するための方針に添って進捗している 大きな課題は 集光点 115Wにまでスケールアップ可能なEUV 出力と ランニングコストの多くを占めると予想される集光ミラーの長寿命化である レーザ法 放電法ともに最終目標達成は可能だと考えるが それぞれの持つ特徴的技術 例えば 放電法で先に進めるSnターゲット利用技術と集光ミラー耐久性確認実績 レーザ法で実証しているプラズマからの高速粒子防御技術等を融合することにより 世界的に競争力のあるEUV 光源を作り上げることができるものと考えている 表 最終目標値 1 高出力 高品位 EUV 光源技術および EUV 光源評価技術の研究開発 項目 最終目標値 ( 平成 19 年度末 ) 1 エタンデュ 3.3 mm 2 sr 以下 2 強度の時間的安定性 ±5 % 以下 3 繰り返し 5 khz 以上 4 集光点におけるスペクトル13-14 nm 2 % バンド幅のEUV 出力 50 W 以上 5 EUV 強度絶対値測定精度 ±3 % 以内 6 角度分布測定分解能 3 以下 図 および図 に レーザ法 放電法による115W 出力 EUV 光源の構成を示す レーザ法で集光点 115WのEUV 出力を得るには 変換効率を0.7% として出力 60kWのパルスレーザが必要である 図に示す100kHz 繰り返しのRF CO2によるMOPA システムにより 現実的な価格でレーザ法 EUV 光源を実現する計画である MOPA CO2 Laser 60kW (=4x 15kW) Target Chamber 15kW 15kW 100W(1mJ@100kHz) Power Supply EUV > 115W kW EUV 図 kW W(1mJ@100kHz) レーザ法による集光点 115W 光源システム構成 37

107 放電法のEUV 出力 115W 光源では Snターゲットにより変換効率 3%(2π 換算 ) を達成し 放電部分に投入するパルス電力を28kWに抑える計画である 発生した放電プラズマから効率よくEUV 光を捕集するため 3 枚ネスト構造による斜入射ミラーにより捕集立体角 πsrが可能となる見込みである 最大の課題はミラー反射率低下を招くデブリ対策であるが 新規なデブリ防止方法 クリーニング方法を含め開発を進める計画である その達成状況を次章で詳細に報告する MPC stage Discharge head CE 3%, EUV= 840W Debris shield 80% loss DPP source Collector optics πsr sr,, 19%/2π (Illuminator) 35kW Pulse power module > 7kHz 28kW Gas absorption 10%loss Source chamber 115W Intermediate focus Charger unit Fuel delivery Sn base Evacuation system 3000 L/s Chiller unit 30kW Generator controller Source system control (Exposure tool) 図 放電法による集光点 115W 光源システム構成 38

108 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 1) 中間目標大出力のEUV 光源として有望なプラズマ光源では デブリや高速イオン等の発生が避けられない 前節で説明した高出力 高品位 EUV 光は容易に減衰し 多層膜ミラー上のわずか数 nm 程度の不純物の堆積によって EUV 反射率の低下は集光ミラーの寿命の指標と考えられている10% 程度に達する 従って 集光ミラーの長寿命化の観点から デブリや高速イオン等の発生防止 これらの集光ミラーへの飛来防止が非常に重要であるとともに 超高感度のミラー汚染 損傷評価技術の開発が不可欠なのである 平成 17 年度末までに上記の評価技術を確立するために 表 示す中間目標を設定している ここで設定された中間目標値は EUV 光源実用化に必須のミラー寿命値を最終目標に設定し その折り返し点として意味付けられている 表 中間目標値 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 項目 中間目標値 ( 平成 17 年度末 ) 1 初段集光ミラーの反射率 10 % 低下寿命 (10kHz 換算値 ) ショット 2 集光ミラーの反射率低下検出精度 5% 2) 開発成果 2.1) ミラー汚染 損傷評価技術開発 2.1.1)EUPSによる極微量汚染評価技術量産光源に於いては 照明光学系に1ショットで10mJ 以上を供給できる強力な光源で ショット それより弱い光源ではより多くのショット数で 集光ミラーの反射率低下は10% 以下でなければならない しかし これまで ショットまでのライフしか報告されておらず 評価すべきライフの3 桁も少ない これは 汚染度を評価する反射率測定に 数 % 以上の曖昧さがあるからである 数桁以上の高感度な評価法が現れないと 100W 光源が実現するまでクリーンさが評価できないことになり 実用光源に求められるクリーン度の実現は不可能である EUVL 用光源実現のShowstopperになりかねないこの問題を解決すべく 産総研で考案した EUPSの適用の研究を進めている EUPSでは EUV 励起で放出される光電子を分光する技術であり 表面 1 原子層に敏感である 図 に楕円鏡プラズマ光源示すEUPSシステムの改良により BNロッドをタ資料室ーゲットとするプラズマからの4.86nm 光を多層膜コートの楕円鏡で0.2mm 以下のマイクロビームを形成し試料を励起し 試料からの光電子の高精度なスペクトルが 1000ショット (20 秒程度 ) の積算で得られるようになった ショット数を多くして図 楕円鏡集光 EUPS システム S/N 比を上げることで 被覆率 1% 近い極微量の錫汚染も検出も可能である 多層膜鏡の全面が一原子層の錫で被覆されると3-4% の反射率低下になるので 反射率測定に比べて2 桁近い高感度ということになる 反射率測定の場合は 試料を反射率計に移動させるだけでも反射率低下が起こるなど 種々の要因で反射率低下が生じるため プラズマによる汚染の寄与を評価することが困難であるが 光電子分光の場合は プラズマ以外から紛れ込むことのない元素を特定して評価を行うので 高精度で信頼性の高 39

109 い評価になる このEUPS 装置を用いて 残留ガスによるプラズマの散乱の評価を進めている 図 は Taプラズマに曝されたSiウエハーのEUPSスペクトルの一例で Siの信号が消え Taのスペクトルのみになっている 興味深いのは 全面を覆っているはずのTaの信号もそれほど強くないことと若干のエネルギーシフトをしていることである これは プラズマの付着のメカニズムに起因すると考えられ この解明によりプラズマによる汚染低減に関する情報が得られると期待される 2.1.2) 多価イオン計測技術 MCP 信号強度 (mv) Ta 信号波形 ( 遅延電場 :210V) Ta-tape Si-wafer 25mm 時間 (ns) 図 Ta プラズマに曝した Si ウエハーの EUPS スペクトル プラズマからのエネルギー放射は可視 赤外からX 線領域までの広範囲の電磁波と高速イオン等の粒子からなる 特に高速イオン等の粒子は集光ミラーにダメージを与える要因となる このため 高速イオンの特性を計測して その対策を講じることは集光鏡の寿命を延ばす上で重要な意味を持つ 図 にプラズマからの飛来イオンの特性計測システム配置図を示す エネルギー分解型飛行時間計測法 (TOF) により イオンの価数とエネルギー分布を計測した また 直管型の飛行時間計測器の飛行管の途中に高電圧電極を配し イオン中の中性粒子の割合を計測した エネルギー分解型 TOFによる高速イオンの特性測定結果を図 に示す 実験条件は ターゲットが直径 10μmのXe 液体ジェット レーザーエネルギーは100mJ パルス幅は8nsである プラズマから飛来するXeイオンは この条件下では価数にして5 価程度まで観測されているが 2 価が最大分布であることがわかる また直管型の TOF 計測では イオン運動エネルギー分布のピークは3 kev 程度であり 中性粒子はイオンの1/5 以下であることが判明した 発生イオンの空間分布はレーザ入射方向に強い分布が観測された これらの測定結果から明らかとなった高速イオンの特性結果をもとに 磁場によるイオン緩和技術の開発を行なった Energy analyzer TOF MCP 8ns or 150ps TOF Spectrograph Energy Meter Laser, 1064nm, ~200mJ MCP HV Xenon Plasma Faraday Cup 図 プラズマからの飛来イオンの特性計測システム配置図 TMP Chamber TMP MCP signal (arb. units) Xe 5+ Xe 4+ Xe 3+ E kin / Z = 1 kev 2 kev 3 kev 4 kev 5 kev 6 kev Xe 1+ Xe 1+ Xe 1+ Xe 1+ Xe 1+ Xe 2+ Xe time (µs) 図 エネルギー分析型飛行時間 (TOF) 計測結果 40

110 2.2) ミラー汚染 損傷防止技術開発 2.2.1) 磁場によるミラーの長寿命化集光鏡のダメージ低減を目的に 磁場による高速イオンの緩和技術の開発を進めた これはプラズマを囲むように形成されたミラー磁界によりイオン飛来方向を制御して飛来イオンを特定方向に収集するものである 図 に実験配置の概要を示す 電磁石は 前述の高速イオンの測定結果から 3keV 程度の2 価 Xeイオンが磁場により進路を曲げられるように 中心位置において最大磁束密度 0.6Tを発生できるものを設計 製作した これにより高速イオンをトラップし集光ミラーへの衝突を緩和している ターゲットには直径 10-30μmの液体 Xeジェットを用い Nd:YAGレーザ (300mJ パルス幅 8ns) を照射しプラズマを生成した ミラー損傷防止効果の検証は QCM( 水晶振動子微量質量センサ ) によりスパッタ量を計測して実施した 測定結果を図 に示す 磁束密度 0.6Tの磁場を印加することにより スパッタ量を最大で約 1/30に減少できることを確認した 磁場緩和効果のレーザ強度依存 ターゲットサイズ依存性データも収集した 測定によると磁場緩和効果は ターゲットサイズが小さい場合に効果的であることが判明した 高速イオンの磁場緩和技術により 集光ミラー寿命は9x10 8 パルス程度と試算されており 中間目標を達成できる見通しである Plasma QCM Laser Electromagnet Magnetic line Core 図 高速イオンの磁場緩和実験装置 Erosion Rate (nm / M pulse) T 0.2T T 0.6T Laser Energy (mj) 図 QCM による磁場緩和効果 2.2.2) 集光ミラーの耐久性評価放電方式におけるデブリ対策の効果確認とミラー耐久性評価のために ミラーのEUV 反射率の相対変化をin-situでモニタする装置 ( 図 ) を開発し 導入した 実際の集光ミラーと同じ反射膜をもつ平面ミラーピースを光源チャンバ内に置き EUV 発光を行なって累積パルス数によるミラーの反射率変化を測定した 1 次光源の動作条件は固定し デブリシールドの方式によるミラー反射率変 検出器 -1 ミラー位置直接光発光点検出器 -2 ミラー面の反射光 図 集光ミラー反射率測定装置概念図 化の違いを調べた 図 に ミラーピースとして厚さ約 60nmのRu 反射膜をもつ平面斜入射ミラーを用いた実験結果を示す デブリシールドなしの場合 約 パルスまでEUV 反射率が漸減し その後急激に反射率は低下した 反射率の漸減はデブリ粒子による汚染が原因であり 反射率の急激な低下は反射膜の削れによるものであることが明らかとなった 1 次光源とミラーとの間にガスカーテンを入れる 41

111 ことにより反射率の漸減はほとんどみられなくなり ミラー寿命も2 倍程度延びた さらにフォイルトラップも装着した場合は 10 7 パルスまでショットしても反射率の低下はほとんどみられなくなった 1.20 Normalized reflectivity without debris shield gas curtain only gas curtain+f +foil trap E E E E E E+07 Number of pulses 図 斜入射ミラーの反射率変化計測結果 3) 目標の達成度および開発成果の意義中間目標値の達成状況を表 に示す レーザ方式のミラー損傷は プラズマからの高速粒子によるエロージョンが主要因であることを確認した さらに 世界に先駆けて高速粒子の解析を行い その大半が2 価イオンであることを明らかにした そこで 集光ミラーへのイオン飛来を磁場で防御する要素試験を行い 磁場印加によりミラーサンプルの損傷を最大 1/30にまで軽減することを確認した この技術を適応することに レーザ法の集光点 10W 光源用の集光ミラ-の寿命目標を実証する 放電法のミラー寿命は ガスカーテンとフォイルトラップのデブリ防御手段で10 7 ショットを確認している さらに デブリガスの回り込みを防止するためバッファガスフローの改善により 20 倍程度の寿命向上が期待できる 今後 レーザ法で進められてきた磁場によるイオン防御技術を放電法のSn 系ターゲットへ適応も可能である これらにより 放電法のミラー寿命は 中間目標を達成する 集光ミラーの反射率は 発光点からの直接光強度とミラー面からの反射光強度の比に光路長等を補正して算出される ( 前述の図 ) 光強度比の変化だけを計測できればよいので検出器の絶対値精度の要求は低いが 2つの検出器の検出感度が安定な必要がある 検出感度が変動する最大の要因はデブリ汚染などによる検出器前面フィルタの透過率の変化と考えられるので 今後 測定時以外はシャッタによりデブリを遮断するなどの対策を講ずることにより 目標値は十分達成できる 以上のように EUV 光源評価およびミラー汚染 損傷評価技術は 中間目標値を十分達成する見込みである また リーディングプロジェクトのEUV 光源開発実験設備や海外の研究開発機関と連携した計測 表 中間目標の達成状況 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 項目 42 中間目標値 ( 平成 17 年度末 ) 達成値 ( 平成 17 年 1 月 ) 中間目標の成果 レーザ法 放電法 1 初段集光ミラーの反射率 10% 低下寿命 (10kHz 換算値 ) ショット 集光ミラーの反射率低下検出精度 5% 9% その他の成果 1 ミラー損傷原因となる高速飛来粒子の同定 (Xeでは2 価イオン 3keVが主体 ) 2 磁場によるイオン防御の実証 ( ミラー損傷を1/30 程度に低減見込 )

112 機器較正の標準化等の技術交流を積極的に進めて行きたい 共通の尺度での評価によって EUV 光源開発の促進が実現できるものと考えている 4) 最終目標の達成方法表 にミラー汚染 損傷に関する最終目標値を示す 集光ミラーの寿命は 低速粒子に対してはガスカーテン 高速イオンに対しては磁場によりミラー防御の効果をすでに明らかにした これらの防御手段に加え 高エネルギを持つ中性粒子の防御手段の構築により 集光ミラー寿命の最終目標を達成する計画である 表 最終目標値 2 集光ミラー汚染 損傷評価技術および集光ミラー汚染 損傷防止技術の研究開発 集光ミラーの最終目標達成のためには プラズマからの高エネルギの中性粒子の防御手段が必要である 中性粒子の防御のために ECR(Electron Cyclotron Resonance) により中性粒子をイオン化させる技術を開発中である 図 に示すように 想定している磁場強度 0.5Tに適応するサイクロトロン周波数のマイクロ波を放射し 発生する電子の衝突によって中性粒子をイオン化する機構である 平成 EUV Laser Xe Jet Nozzle Mirror 16 年度下期に納入される原理検証装置によって 中性粒子防御の効果を確認するとともに 最適化のための方針を決定する計画である 実用 115W 光源で 集光ミラーの長寿命化を図るためには 集光ミラーを囲む大きな磁場領域を形成する大型磁石の実現が必要である 図 に示すように 超伝導磁石の採用により φ100mm 300mm 間隔の磁場生成が可能である 超伝導磁石技術は医療分野を中心に著しい技術進歩が進んでおり 実用機開発までの今後数年間に より小型で安価な超伝導磁石の開発が進むことは間違いないと予想している B Electron Micro wave Ku バンド 300W 項目 Magnetic flux density (T) (T) サイクロトロン周波数 f=qb/2πm Ku バンド GHZ Synchrotron frequency (GHz) (GHz) 図 ECR による中性粒子防御機構 1464mm 300mm 760mm 最終目標値 ( 平成 19 年度末 ) 1 初段集光ミラーの反射率 10 % 低下寿命 (10kHz 換算値 ) ショット 2 集光ミラーの反射率低下検出精度 3% [ 超伝導磁石仕様 ] 磁場空間 300mm ギャップ φ100mm 中心磁場 Max. 1.0 T 図 超伝導磁石の検討図 43

113 (2) 装置技術 3 非球面加工 計測技術の研究開発 3-1 非球面加工技術の開発 EUVL 0.2nmrms 0.1nm IBF(Ion Beam Figuring) EEM (Elastic Emission Machining) EUVL IBF IB Low spatial frequency roughness LSFRMid spatial frequency roughnessmsfr High spatial frequency roughnesshsfreuv EEM 除去レートを生産上の目標数値である 0.01~0.02mm 3 /Hr を中間目標として追加した この加工速度は 1 枚のミラーを 100 時間程度で加工できることに相当する 表 加工技術の目標 EEM ( 中間目標 0.01~0.02 mm 3 /Hr) IBF 加工分解能 中間目標 0.05nm rms ( 平成 16 年度作業目標 nm rms) IBF 加工精度 ( 平成 LSFR MSFR HSFR 16 年度作業目標 ) 0.25nm rms 0.25nm rms 0.25nm rms 中間目標は加工再現性 0.05nm rms 以下である この中間目標達成のために 16 度目標としては φ10.0mm のミラー面に対して 加工再現性 0.1nm rms 形状 0.25nm rms うねり 0.25nm rms 表面粗さ 0.25nmrms を設定した 表 に目標をまとめた 2) 開発成果 2.1)EEM 加工技術の開発 EEM 加工技術の開発は組合参加企業の研究開発担当者と 除去レート向上 および 空間周波数領域上低域への平滑化能力拡大 のテーマを再委託した大阪大学の研究グループと連携しつつ開発を 44

114 進めた 具体的には 各テーマについて大阪大学で先行的な研究開発を行いつつ その成果を組合参加企業で実現 工業化を目指した検討を加える体制とした EEM 加工技術は大阪大学で開発された超平滑面を形成するための技術であり シリコン単結晶の平滑面では世界でトップの面を実現した技術である EEM 加工技術は大阪大学による日本オリジナルの技術であり 特にシリコンの超平面ミラーを用いたシンクロトロン用ミラーは放射光施設 SPRing-8 できわめて高いパフォーマンスを示した 図 に EEM 加工の原理図を示す この方法をミラー形成の応用し 粗さ領域の空間周波数を非接触工具で高精度にかつ工業的に利用可能な除去レートで仕上げるレベルまで技術を高度化することを目標とした とくに EEM 加工技術では EEM 球工具の被加工面に対する非接触状態の確認 表面粗さ領域の平滑化能力の確認 除去レートの向上 平滑化能力の低空間周波数領域への拡張 そして 非球面図 EEM 加工の原理図 回転工具加工装置へのプロセス搭載 を開発テーマに掲げた による流れにのった粉末粒子が被加工物の表面を削っていく 2.1.1) EEM 加工実験装置の開発 EEM 加工技術の研究開発を進めるために EEM 加工実験装置を製作した 装置の全景を図 主な仕様を表 に示す この装置は X Y Z 三つの直進軸を持つ X( 装置奥行き方向 ) Y Z( 上下方向 ) 各軸のストロークはそれぞれ 700mm 90mm 250mm とした これで最大サイズが 400mm 100mm 程度の被加工面に対応できる 三つの直進軸はステッピングモーターを利用して駆動する 各軸の最大速度はそれぞれ 3mm/sec 2.2mm/sec 3mm/sec とした EEM 加工法は加工液中で進行するプロセスであるため 加工物は XY ステージの上に設置した加工槽に取付ける EEM 球工具のスピンドルは 板ばねを介して Z 軸移動部に搭載される 板ばねは Y 方向の剛性を低く X 方向には高く構成されているので Y 方向に必要な加工荷重を重力により定めることができる この構造は シンプルであり加工安定性の向上 EEM 球工具と被加工面との位置関係の掌握に有利である 2.2.2) スポット加工プロファイルの検証 EEM 球工具を被加工面上で定位置に固定して加工を行い その加工痕 ( 以下スポット加工と呼ぶ ) の評価を行った 通常の EEM 球工具のスポット加工プロファイルを図 に示す 図 EEM 実験装置 45

115 また この状態のラスター加工面観察から 被加工面の表面粗さが平滑化されていることも確認できた 表 各軸のストローク (mm) X 方向 Y 方向 Z 方向 EEM 加工実験装置の主なスペック 加工面 (mm) 400(W) 100(H) 90(T) 球工具の回転速度 (rps) 0 ~ 50 EEM 加工荷重 (N) 0.49 ~ 4.9 工具回転方向 39 nmpv 500 nm 図 EEM スポット加工プロファイル 2.2.3) 到達表面粗さ EUV ミラーの候補材料である低熱膨張材料の Zerodur を EEM 加工した結果を表 に示す EEM 加工面の MSFR 空間帯域の成分は走査型白色干渉計で測定した 測定領域を 64µm 48µm とする場合 表面粗さが 0.093nm rms と最終目標値を上回る数値を達成している これは EEM 加工技術が HSFR 領域の低域成分から MSFR 領域中の高域成分について高い平滑化能力を発揮していることを示しており 平滑化能力の低空間周波数領域への拡張 テーマについては MSFR 高域領域への展開の見通しが得られた 一方 HSFR 空間帯域の成分は AFM で測定した 測定領域 1µm 角 10µm 角に対して 表面粗さはそれぞれ 0.387nm rms 0.484nm rms とまだ 16 年度目標値には到達していない これらプロファイルを観察すると粗さの RMS 値が高域の空間周波数領域成分に支配されていることがわかる 従来 EEM 加工技術は高域の空間周波数領域の平滑化能力が高い加工法と位置付けられていたこと また 今回の被加工材料が複合酸化物であることから推察すると本検討で設定した加工条件の中で特に加工粒子の材質が Zerodur 材には適当でなかったと推察される この後 開発の重点を Zerodur 材の HSFR 空間帯域の改善にフォーカスし加工粒子の選定に注力する 46

116 表 達成した表面粗さ 帯域 HSFR MSFR 測定 AFM 走査型白色干渉計 器 測 1µm 10µm 64µm 48µm 定 0.387nmRMS 0.484nmRMS 0.093nmRMS 結果 nm 2.2.4) 除去レートの向上 EEM 加工の除去レートの向上は 0.005~0.006mm 3 /hrと中間目標値 0.02mm 3 /hrの 1/4 以内となり 最終目標値到達の見通しを得た このときのスポット加工形状を図 に示す これは EEM 球工具の構成と加工条件を適正化することによりスポット加工プロファイルを拡大することで実現している EEM 加工プロセスのメカニズムは化学的作用が主要であるため加工物成分に合せた加工粒子の成分を選択 設計することで中間目標達成したい 工具回転方向 122 nm PV 図 除去レートを向上した条件のスポット加工 47

117 2.2)IBF 加工技術開発 2.2.1)IBF プロセス適用技術開発 EUV ミラーの加工には IBF 加工技術を空間波長 3mm 以上の微小領域の修正加工と空間波長 30m m 以上のミラー形状の創成加工とに用いる はじめに微小領域修正用の装置について述べる 図 に示すように IBF は小径に絞った Ar + 等のイオンビームを被加工面に高速で衝突させ 衝突位置を物理的にスパッタして除去することを除去原理としている この除去原理のもとに 被加工物ま 被加工物 イオンビームイオンビーム イオンガン 数値制御ステージ 図 図 1 IBF 加工原理図 たはイオンガンを走査する機構を設けることにより 被加工面の任意の位置を除去することが可能となる IBF では 被加工物は原子単位で除去されるため EUV 露光装置用光学素子に要求される原子レベル ステージ 真空チャンバ ワーク保持部 IB ガン EB ガン 図 微小領域加工装置概念図図 2 の高い形状精度が達成可能と期待できる IBF プロセス適用開発は ミラー面に存在する最も空間周波数の低い領域であるLSFRの改善を目的として行っている 平成 年度は以下のことを実施した 平成 15 年度は (1)3~30mm の周期の誤差を修正加工することが可能な微小領域修正加工用 IBF 装置と (2)30mm 以上の周期の形状が可能なIBF 形状創成装置について それぞれの仕様検討を行い 以下のような装置を製作した 今回 図 に示すように 製作した微小領域修正加工用 IBF 装置はワークを保持し 所望の位置へ移動させるためのステージ加工ツールであるイオンビームを発生させる IB ガン およびイオンビームの 48

118 正電荷を中和する電子ビームを発生させる EB ガン加工雰囲気を真空状態とするための真空チャンバー に分類される ステージは全体が真空チャンバー内に収納されており ワークを 加工面を下向きにし Z(3 軸チルトアーム ) 3 軸チルトアーム X ワーク A Y ワークピース 図 図 3 微小領域加工装置ステージ模式図と保持部写真 て保持する また IB ガンはチャンバー底部に ワーク加工面に対向する形で垂直上向きに設置されている 図 に示すように ステージは 水平方向に互いに直角をなす X 軸と Y 軸の2 軸が配置され ワークの水平方向移動を担っている また X 軸 Y 軸の上には Z 軸が配置され ワークを垂直方向に移動させる この Z 軸は 3 本の垂直方向スライダをパラレルリンクで連結させた構造を有しており 単にワークを垂直方 イオンガン ニュートラライザ 図 微小領域加工装置イオンガンおよびニュートラライザ 向に移動させるだけではなく 3 本の垂直方向スライダを制御することによりワークを所望の角度に傾斜させる機能も持っている これによりワークの形状が球面や非球面であっても イオンビームを常に一定の角度でワーク加工点に照射させることが可能となり 安定した加工プロセスを進行させることができる チャンバーの外寸は幅 2,360mm 奥行き 2,080mm 高さ 2,660mm である 真空引きは 粗引き用のドライポ 49

119 ンプ ( 数十 ~ 数 Pa まで排気 ) と高真空引き用のターボ分子ポンプおよびクライオポンプ (10-4 ~10-6 Pa まで排気 ) により行われる IB ガンには冷陰極放電型を採用している 外部から供給されたガスをディスチャージチャンバー内にてイオン化し それを加速電圧により加速し 集束レンズにて小径ビームに成形してワークに照射する構造となっている ビーム加速電圧は 3kV~20kV である また 形状修正加工の対象とする空間波長領域は 3~30mm であるから 本 IB ガンはビーム径を 1mm 程度に収束できるようにした さらにプラスイオンがワークに照射されることによりワークがチャージアップを起こし 加工プロセスが正常に行われなくなることへの対策として IB ガンの横には電子ビームを照射する EB ガンも用意した EB ガンは IB ガンのイオンビーム照射と同時に電子ビームをワークに照射し ワーク上の電荷を中和する役割を果たす ロードロックチャンバチャンバ ターボ分子ポンプ ロータリーポンプ 図 IBF 図形状創生装置概観写真 5 次に形状創成装置について述べる 図 に示すように 製作したIBF 形状創成装置の主要な成は メインチャンバ ロードロックチャンバ イオンガン 5 軸ステージ ( 直進 3 軸 傾斜 2 軸 ) 真空排気系 制御部である 図 に示すように 本装置では イオンガンは 5 軸ステージに取り付けてある 一方 被加工物はイオンガンの上部に 被加工面を鉛直下向きにして固定できるようにしてある これにより 被加工面の任意の位置に対して法線方向からイオンビームを照射することが可能となっている IB ガンはカウフマン型を採用した イオンビームの出射口にダイヤフラムを取り付けることにより イオンビーム径を ワークホルダ Φ8mm ダイアフラム イオンガン イオンガンチルト機構 図 6 図 IBF 形状創生装置内部 50

120 仕様 加工対象とするうねりの空間波長 最大加工径 (20 傾斜凸球面 ) 装置サイズ 表 IBF 表 1 装置の仕様 相模原研究開発センタ 形状創成加工 30(mm) 以上 φ330(mm) H2.3(m) 宇都宮研究開発センタ 微小領域修正加工 3~30(mm) φ200(mm) H2.7(m) ビーム径 φ8~17(mm) φ1~3(mm) IB ガン 加速電圧イオン種 300~1500(V) Ar 3~20(kV) Ar イオン発生方式 カウフマン型 冷陰極ディスチャージ型 ( ビームプロファイル ) ( 実加工形状 ) φ0.5mm ( 半値幅 ) φ0.5mm ( 半値幅 ) 加工痕の上下反転形状 ( 上が試料 下が空気 ) 図 7 図 微小領域修正加工装置のビームプロファイルと加工形状 λ 2mm λ 1.5m 2 15mm λ 1mm 図 8 3 図 うねり (Shell Pattern) 加工結果 変えることも可能である ダイヤフラムは円盤状の部材の中央に穴を明けたものである ダイヤフラムを用 51

121 約 8 時間 ライン加工 0 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 9 ガンパラメータ設定からの経過時間 (h:m) ( イオンガンは常時 ON) 3 2 ガン電源 OFF 1 イオンビームプロファイル測定 0 ガンパラメータ設定 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 ガンパラメータ設定からの経過時間 (h:m) 単位除去量の変動 イオンガンの状態 単位除去量 (mm3/h) イオンビーム全電流値 (μa) 図 9 図 除去量の安定性 (<0.5%/Hr) 加工距離 15mm での除去体積 (mm3) 7.00E E E E E E E-04 3mm/min EB 照射 Zerodur ライン加工 1.5mm/min 0.6mm/min 0.00E 走査速度の逆数 (min/mm) 図 滞留時間と除去量の関係図 10 イオンビーム 絞り イオンガン 図 形状創成 IBF 装置によって出射されるイオンビームの写真図 11 いない場合加工痕の半値幅は 17mm であり 穴径 8mm のダイヤフラムを取り付けた場合半値幅は約 52

122 8mm である 以上の2 種類の IBF 装置の仕様を表 にまとめて示す 平成 16 年度は 以下のように製作した装置の加工特性を調べた また 同装置を用いて非球面の加工実験を行った 図 には 微小領域修正加工用 IBF 装置の得られるビームプロファイルと加工痕形状を調べた結果を示す 図示のように サブ mm のイオンビームの出射に成功した また 実際の加工形状もビーム形状と良好に対応していた このビームを用いて うねり ( シェル ) パターンの加工を試みたところ 図 のような結果が得られた すなわち 空間波長 1mm 以下まで横方向分解能があることが確認できた また 図 のように 除去量の安定性として 0.6% を達成した また 図 のように 走査速度の逆数 (min/mm) と除去体積がほぼ比例関係にあることを確認した これらの加工特性評価の結果から 開発した装置は 3~30mm の微小領域修正加工に充分な加工特性を有することが確認できた 次に 図 には 形状創成 IBF 装置によって出射されるイオンビームの写真を示す このビームプロファイルと加工痕形状を測定した結果を図 に示す 図示のように 加工痕の半値幅として約 加工痕形状 ( 深さ )[μm] ビームプロファイル ( イオン電流密度 ) [ma/cm 2 ] 図 12 図 ビームプロファイルと加工痕形状の測定結果 加工点 イオンガン 加工面 φ150mm 加工深さ [nm] nm 走査経路 図 図 φ150mm 13 の領域加工の除去量の安定性 7.3mm を達成した また 図 に示すように φ150mm の領域加工を触針式高さ計測器で測定した結果から除去量の安定性として 0.9% を達成した これらの加工特性評価の結果から 開発した装置は 空間波長 30mm の形状加工に充分な加工特性を有することが確認できた 図 に 以上の2 53

123 種類の IBF 装置の加工分解能を調べた結果を示す これは 除去深さを変えて加工分解能を調べた結果である 加工分解能 : 微小領域修正加工 IBF 装置 : 形状創成 IBF 装置中間報告成果 0.05nm rms ( 中間目標最終目標 ) 開発目標 0.10nm rms( 平成 年度目標 ) nm ( 除去深さの想定値 ) 加工深さ 図 IBF 加工装置の加工分解能図 14 (a) 従来技術による加工面の形状精度 nmrms (b) 本研究による加工面の形状精度 nmrms 図 IBF 形状創生装置による加工面 図 15(a) は 従来技術で加工された面の形状精度で 0.247nm rmsである (b) 本研究で開発されたIBF 技術によって得られた形状で0.139nm rms である 54

124 実際の EUV ミラーの形状加工にて想定される除去量は 5nm である したがって 5nm での加工分解能を解能を 0.1nm rms とすることを平成 16 年度の目標とした 図示のように 本研究で 5nm において 0.08nm rms であり 本年度の目標を達成することができた 今後 安定性等を向上させて 中間目標の 0.05nm rms を目指す また 製作したIBF 装置の形状加工における有効性を確認するために 外径 φ130mm の石英ガラス製非球面の形状加工を行った 加工結果を図 に示す 同図 (a) は 従来技術で加工された面の形状精度 0.247nm rms である これを 同図 (b) に示すように 本研究で開発された IBF 技術によって 0.139nm rms にまで精度を向上させることができた すなわち 本研究で開発された装置によって 世界最高の精度を有する非球面を加工できることが実証できた なお 本装置で加工された面の LSFR を測定した結果 図 のように 0.1nm rms レベルの平滑面であることも確認した 加工後 ::0.137nmRMS rms 図 nm rms レベルの平滑面の実現図 16 3) 中間目標の達成度および開発成果の意義 3.1)EEM 加工技術 EEM 球工具の被加工面に対する非接触状態の確認 では EEM 球工具の初期状態からの相変化を確認し 被加工面に接触することなく安定して加工するための球工具状態に到達させる手法 そしてその確認法に見通しを得た この 0.005~0.006mm 3 /Hr は従来報告されている除去レートに比べ 50 倍から 100 倍高い数値であり 今回の研究開発で初めて到達した数値である 平滑化能力の低空間周波数領域への拡張 では MSFR 領域につながる帯域において高い平滑化能力 ~0.093nm rms が確認された また HSFR 領域における粗さがまだ十分に高い値ではないが 粗さ成分として高域部の平滑化が不足していると判断できるため今後加工粒子の選定と設計を進めることで高域粗さも平滑化可能と考えている 上述した EEM 加工技術開発での個々の成果は EUVL 非球面ミラー加工の表面粗さ仕上げ加工につながっており 中間目標の達成を支えるものである EEM 加工技術は日本の独自技術であり 相当する技術は外国には存在しない 加工技術レベルについてはこのレベルの報告がないことから 諸外国には比肩できるレベルの加工技術がまだないというべきであろう 3.2)IBF 加工技術これまでの成果から 開発したIBF 加工装置は高い加工能力を有していることが確認できた すなわち 平成 16 年度目標として設定した 5nm 加工時の加工分解能 0.1nm rms を達成した また 開発した IBF 装置を用いて 世界最高レベルの形状精度 ~0.14nm rms を有する非球面を加工することができた 55

125 加工技術の中間目標には上げていない項目の成果 EEM MSFR 領域で 0.093nm rms の加工がZerodurに対してできた除去レートが向上し 0.005~0.006mm 3 /hour が得られた 微小領域修正 IBF サブmmイオンビーム出射に成功した空間波長 1mm 以下まで横方向の分解能がえられた除去量の安定性として <0.6%/hour を得た除去体積が走査速度の逆数となっていることを確認した 形状創成加工 IBF 除去量の安定性として 0.9% を達成した従来加工による形状をIBFにより向上することができた (0.247nm rms 0.139nm rms) LSFR 領域で 0.1nmrmsレベルの (0.137nm rms) 平滑面を実現した 4) 最終目標に対する展望 EUVL 非球面ミラーの表面粗さ仕様は 形状 0.2nm rms HSFR 0.15nm rms MSFR 0.12nm rms である IBF 加工技術においては理科大再委託研究のイオンビーム安定化の成果を取り入れ加工安定性等の加工特性をさらに高め 中間目標である加工分解能 0.05nm rms を達成することを目指す さらに今回の EEM 加工技術テーマでは HSFR の低域から MSFR の高周波領域の粗さに対して 0.1nm rms 以下の値を得ており 必要な仕様の面加工が可能となる 56

126 3-2 高再現性干渉計の開発 1) 中間目標 EUV 露光装置の投影光学系を構成する非球面ミラー基板を加工するためには ミラー基板の形状誤差を高精度かつ短時間で測定する計測装置が必要である 本研究開発テーマにおいて 従来にない高い測定再現性能を有する干渉計測技術の開発を進めている 中間目標は 測定再現性 0.05nm rms 以下である 投影光学系の非球面ミラーに要求される形状精度 0.1nm rms を達成するためには 少なくともこの形状精度以下の高い計測精度が必要である 高再現性干渉計の最終測定再現性仕様は 0.05nm rms である この目標値は測定波長の 1/10000 以下という極めて小さな値であり 容易には達成できない このような測定再現性を達成するためには 空気揺らぎ 振動ノイズ 電気ノイズ等の劣化要因を極限まで除去することが求められる このような最終目標を達成するためには多大な労力と時間を要するため 平成 16 年度の目標 0.1nm rms を設定し 平成 17 年度に計測再現性 0.05nm rms を達成する目標とした. 表 に目標仕様をまとめた 表 高再現性干渉計の測定再現性目標 平成 16 年度 平成 17 年度 測定再現性 0.1 nm rms 0.05 nm rms 2) 開発成果 2.1) 高再現性干渉計測技術の開発高再現性干渉計は 従来の代表的な干渉計であるフィゾー型干渉計をさらに発展させたものである フィゾー型干渉計の測定再現性は フィゾーレンズ ( 参照レンズ ) と被測定ミラーとの間の空気の揺らぎによって劣化する 高再現性干渉計の構成図を図 に示す 高再現性干渉計の特徴は この空気揺らぎの影響を低減するために フィゾーレンズを被測定ミラーに近接配置することにある 従来のフィゾー型干渉計の光学系においては レンズ配置の制約からフィゾーレンズと被測定ミラーの間隔を小さくすることが困難であったが 高再現性干渉計においては 新しいコンセプトの光学配置によって 間隔を大幅に縮小した EUV 露光装置の投影光学系ミラーは 各ミラーの曲率半径や外径がそれぞれ大きく異な 干渉計部レーサ 光源 チャンバ CCD カメラ 波面変換部 ( 非球面波生成 ) 参照レンス 除振台 ステーシ 非球面ミラー ( 被測定物 ) 除振台 独立基礎 図 高再現性干渉計の構成図 57

127 表 干渉計装置の主な仕様 レーザー光源 ミラー上測定光束径 測定再現性 He-Ne( 波長 633nm) φ300 mm 0.05nm rms るため 各ミラーに適したフィゾーレンズを用意することによって 近接配置を実現する フィゾーレンズと被測定ミラーを近接配置することは 振動ノイズ低減の点においても効果がある さらに 低振動ノイズ機構系の設計および低ノイズ電気系の設計によって高い測定再現性を実現する 本装置の仕様を表 に示す 干渉計で測定可能な被測定ミラーの目標サイズは直径 300mm であり 光学系の空間分解能は 3mm 程度を目標とした 平成 15 年度に高再現性干渉計装置の技術検討 設計 製作を行い 平成 16 年度に装置の性能を評価し向上した 最初に高再現性干渉計の仕様を検討し 高い測定再現性を達成するための装置機能を検討した 次に 干渉計装置を構成する干渉計光学系と機構系の設計を行った 干渉計光学系の主な構成部品である高精度レンズ レンズ支持金具 レーザー光源部等を製作し これらを組み立てて 高精度な干渉光学系を完成させた 機構系については ステージ部品 除震機構部品 温度調整機構部品およびこれらの支持機構 ( ボディ ) 等を製作し これらの機構系を組み立てて 光学系とドッキングした 干渉計装置の写真を図 に示す 装置の各機能を検査し 装置全体として所望の性能が得られるような装置調整を行った 高い測定再現性を得るためには 環境整備も重要である 空気揺らぎの影響を極力抑えるために 装置全体を高精度恒温チャンバで覆い 温度を 0.01 レベルで安定に保った また 床振動の影響を抑制するため 地下深くに金属支柱を埋め込んだ独立基礎を設け その上に装置を設置した さらに装置全体をアクティブ除振台で支え 床の振動が装置に伝わらないようにした これらの結果 高い測定再現性能力を有した干渉計装置を完成させることができた 当初得られた測定再現性は 0.18nm rms であったが 干渉計の光学調整によって再現性を向上し 測定再現性 0.13nm rms を得ることが出来た さらに測定データに対して平均化処理を施すことによってノイズ成分を大幅に低減し 再現性を向上することに成功した 図 に測定再現性データを示す 平均処理回数を最適化することによって 測定再現性 0.095nm rms を得ることが出来た 0.16 防振台 測定再現性 (nmrms) 平成 16 年目標 測定再現性 nm rms 位相平均回数 輝度平均回数 独立基礎部 被測定ミラー搭載部 測定サンプル : 平面ミラー 図 干渉計装置写真 図 測定再現性データ 58

128 3) 中間目標の達成度および開発成果の意義平成 15 年度は 高再現性干渉計の設計 製作を行い 装置を完成させた さらに平成 16 年度は 干渉計の性能評価および光学調整等を行い 測定再現性 0.095nm rms を得ることが出来た これまでの成果から 本高再現性干渉計技術が原理的に優れており 高い能力を有していることが確認できた これまでに得られた測定再現性 0.095nm rms は 非球面ミラーの目標精度 0.1nm rms を下回る数値であり 極めて微細な形状誤差を有する EUV 露光装置の投影ミラーが製作できる可能性を格段に高めたことを意味する 平成 17 年度は 高再現性干渉計測技術のさらなる性能向上を目指す 具体的には 干渉計装置の光学性能を高め かつ測定条件を最適化して 測定再現性を極限まで低下できるような条件を探り 最終目標である測定再現性 0.05nm rms を達成する 59

129 4 EUV 露光装置コンタミネーション制御技術の研究開発多層膜劣化の要因としては 真空中に残留する有機ガス (CxHy) 起因のカーボン皮膜や 真空中の残留 H2O 起因の多層膜表面の酸化が挙げられる その対策として 前者に対してはカーボン皮膜が成長しにくい条件の探索および皮膜したカーボンの積極的な除去 ( 洗浄 ) が考えられる 後者に対しては 酸化は事実上不可逆反応であるので 多層膜表面に耐酸化性の高い物質を成膜すること ( キャッピングレイヤー ) が有効な対策となる そこで テーマとして カーボン皮膜対策として コンタミ付着防止技術の開発 と コンタミ除去技術の開発 酸化対策では キャッピングレイヤーの開発 を掲げた 1) 中間目標洗浄後の反射率低下が 3% 以下となることを目標に掲げる 表 コンタミネーション技術開発の目標 平成 16 年度 平成 17 年度 ( 中間目標 ) 1000 時間照射後 洗浄後の反射率低下 <5% <3% 2) 開発成果 2.1) コンタミ付着防止機構の開発 2.1.1) 表面状態の評価手法の開発コンタミ付着防止機構の開発として 姫路工業大学 ( 現 : 兵庫県立大学 ) へ再委託した ここでは 同大学高度産業科学技術研究所の中型放射光施設 NewSUBARU のロングアンジュレータを用いた 高い照度での放射光照射によるコンタミ付着とそれによる試料ミラーの反射率低下をその場観察可能なシステムの構築を行い 実験を行った 本実験装置被検体位置における NewSUBARU の照射強度は 480mW/mm 2 で NTT 放射光施設 Super-ALIS に設置した EUVA 実験での照射強度の 10 倍の強度 露光装置の 400 倍の照射強度に相当する また ASML VNL(Virtual National Laboratory) から報告されている照射強度の数 10 倍の強度になる 兵庫県立大学高度産業科学技術研究所の中型放射光施設 NewSUBARU のビームライン(BL9) Current / na BG 1.3E-3 1.3E-3 mesh 1 1.3E-2 1.3E-3 mesh Position(X) / mm 60 Current / na BG 1.3E-3 1.3E-3 mesh 1 1.3E-2 1.3E-3 mesh Position(X) / mm 図 炭素および酸素の K 吸収端前後の波長の光照射による ( 光電子電流の空間分布 図 211-1) 照射領域の炭素 (a) 酸素(b) の光電子電流の空間分布

130 の下流にゴニオステージを設置した実験チャンバを作製した 本装置では 照射強度分布測定 反射率の分布測定ができるようにした また 実験チャンバ上流のミラーの熱変形 または 姿勢が変わったことに起因すると思われるビーム位置変動を補正するためにビームライン上流の S2 スリット位置に CCD カメラを設置して スリットで反射される可視光成分が 一定の割合になるような補正するシステムを構築し 鉛直方向のビーム位置は 10μm 以内に制御し 長時間照射でも多層膜の反射率変化を正確に測定することができるようにした また 16 年度には照射実験の測定効率を向上させるためにロードロック機構を採用した仕様 光電子電流測定用のミラーと照射実験用のミラーを切り替えることにより光電子電流測定と照射実験を連続して行える仕様 および 真空内での稼働部品数を少なくして真空の質を向上させた仕様に対処した実験チャンバを作製した これにより より多くの実験条件の水準を設定することが可能となり 中間目標に向けて実験を加速することができるようになった Mo/Si EUV K EUV XPSX ) 1.0 (a) 1.3E-2 Pa (b) 1.3E-3 Pa, 低照度 0.95 R/R0 R/R 時間 EUVA NTT 図 反射率低下の水分圧 照射強度 依存性 Mo/Si Ru Ru/( Mo/Si) a(b) 61

131 耐酸化キャッピングレイヤーの開発 および カーボンコンタミ除去技術の開発のために NTT 放射光施設 Super-ALIS の第 2 ビームライン (SBL-2) 上に図 に示すような EUV 光照射装置を設置した まず 新たな光学設計解に基づくビームライン光学系の再構築した 評価対象となる被検体多層膜ミラーに EUV 光等を照射するた図 NTT Super-ALIS SBL-2 照射実験装置めの実験系としては バックグラウンドとしてのコンタミ物質 ( 主に水蒸気 H2O や有機ガス CxHy) を極力排除した構成が必要であり ロードロック機構による被検体の出し入れが可能な超高真空対応の実験装置を構築した チャンバの背圧 ( コンタミ物質バックグラウンド ) は Pa 程度以下であり これは ETS(Engineering Test Stand) の背圧実力値と比較すると 2 桁以上優れた値となっている これにコンタミ物質の影響を評価するためにチャンバ内にコンタミ物質を導入するための装置を併設した H2O に対しては ~ Pa CxHyに対しては ~ Pa の実現が可能である これらによって 実験チャンバ内で実際の露光機内環境を反映した様々な分圧で EUV 光の照射ができるようになる また 同装置には電子ビーム照射装置が設置されており EUV 光を H2O 分圧 : 1E-6 Pa 照射時間依存性 H2O 分圧 : 1E-3 Pa 照射時間依存性 照射時間 : 3hours H2O 分圧依存性 RuOx ratio [%] SiOx Thickness [nm] RuOx ratio [%] SiOx Thickness [nm] RuOx ratio [%] SiOx Thickness [nm] 図 キャッピングレイヤーの酸化と照射時間 水分圧依存性 ( 図 ) O 導入環境下光照射実験結果 62

132 照射できない場合でも 電子ビーム照射によるキャッピングレイヤーのスクリーニングやカーボンコンタミの付着 洗浄の評価ができるようになっている また UV 光照射装置が取り付けられるようになっており 洗浄用 O 2 ガスの導入装置も併設している O2 ガスは ~ Pa の範囲で圧力制御ができることが確認できており やはり露光機と同様の条件でコンタミ洗浄効果の評価が可能である 被検体面上での照度は 16mW/mm 2 ( 計算値 ) となっており EUV 露光装置照明光学系と同程度 同投影光学系の 100 倍程度と 十分な値が確保できている VNL における同様の実験系と比較すると 5 倍程度高い輝度が得られており より加速した実験が可能である 2.2.1) 材料 構造の最適化評価するキャッピングレイヤー材料は 現時点でキャッピングレイヤーの最有力候補と考えられているルテニウム (Ru) を用いることとし シリコン (Si) と比較することとした ルテニウムは白金族であり耐酸化性が高いことが知られている 評価を行う被検体は シリコン基板上に 50 ペア成膜されたモリブデン (Mo) とシリコン (Si) で 最表層に Ru と Si のキャッピングレイヤーを成膜した キャッピングレイヤーの酸化速度は EUV 光強度 EUV 光積算光量 照射環境での水分圧等に依存していると考えられることから それらの異なる複数の条件で EUV 光照射を行い 酸化速度の依存性を評価した 酸化速度を見積もる方法としては 1) EUV 光時に被検体の EUV 反射率が酸化によって低下するのを測定する方法 2) 照射後の XPS や AES によって相対的な組成比率を分析する方法を採用した ここでは 特に感度の高い後者の結果をまとめる 耐酸化性の評価として 被検体を格納したチャンバ中に H2O を導入して EUV 光を照射した場合の Si/Mo 多層膜表面および Ru 薄膜表面の照射領域の表面組成を分析した H2O 分圧を ~ Pa の範囲で変化させ 酸化度と H2O 分圧の関係を求 Ru-capでのRu 酸化めた また 同一 H2O 分圧環境下で照射時間を 3 時間から12 時間の範囲で EUV 光照射時間を変化させて XPS 結果 H2O H2O:1 10 1E-6 Pa O1s -6 Pa 照射時間と酸化度の関係を求めた いずれも結果を図 に掲げる 実験結果から 酸化度の照射時間依存性は Ru,Si ともに照射時間増大にともなって酸化も増大することがわかる また 酸化度の H2O 分圧依存性は Si-cap の場合 H2O 分圧増大にともなって酸化も増大する Ru-cap における Ru 自身は図 に示されるように H2O 分比較データ圧 Pa 以上では酸化がみられる一方で 同では H2O H2O:1 10 1E-3 Pa -6 Pa 酸化がみられない むしろ酸化度が低減していることがわかる 図 H2O 分圧 Pa での照これらの結果から Ru をキャッピングレイヤーとして用射結果 EUV 光照射実験結果いる場合 H2O 分圧は Pa であれば酸化による反射率劣化が無視できることから 露光機光路空間内環境仕様を決める H2O 分圧に関する重要な知見が得られたこととなる なお より耐酸化性の高い物質の探索として Ru 以外のキャッピングレイヤー材料の評価も実施することを予定している これまでの技術検討の結果 Rh, Pt, Pb, Ag などの貴金属,Nb などの光学定数が有利な物質,C などの一般的な保護膜材料,SiO2 などの酸化物などが有力であることが判明しており これらに拡散防止層材料として B4C など 63

133 を加えて 候補とし実験している 2.2.2) キャッピングレイヤー成膜装置の開発キャッピングレイヤーを含む光学薄膜は 一般に成膜条件によってその物理的な性質が大きく異なる そこで EUV 露光装置用多層膜ミラーと近似した条件でキャッピングレイヤーの成膜ができるように キャッピングレイヤー開発装置を新たに作成した 本装置では Si,Mo の多層膜構成物質の他に キャッピングレイヤーとその拡散防止層の 2 種の物質の図 UV+O2 洗浄効果評価実験装置成膜が真空を破らずに成膜することが可能である 現在 納入が完了し 動作確認等の検収作業中である 本装置によれば 実機相当の環境で より耐酸化性に優れたキャッピングレイヤー材料 成膜条件の探索や拡散防止層の開発ができるようになる 2.3) コンタミ除去技術の開発 2.3.1) 多層膜の損傷評価とその対策の検討本テーマでは コンタミカーボンが積層した多層膜ミラーを有する空間内に酸素ガスを一定量導入し 光照射によって活性化された酸素原子やオゾン分子によって コンタミカーボンを酸化させて除去する手法の開発 最適化を目指している ここでは 酸素分子を活性化させるための光源として EUV 光と UV 光 +O2(Xeエキシマランプ :172nm) を用いる 図 に示すような同ランプを用いたカーボンコンタミ除去装置を製作した 本装置を用いて O2 ガス圧が 0.1 Pa と 100 Pa の2つの場合に関して実験を実施した 100 Pa における結果を図 に掲げる #7 C なし部 ( 洗浄 100 分 ) #5 C 部 ( 洗浄 10 分 ) #7 C 部 ( 洗浄 100 分 ) 図 UV+O2 洗浄実験結果 64

134 本実験の結果から 洗浄速度が約 0.03 nm/min であることを明らかにした ( 図 ) 得られた洗浄速度は EUV 露光機投影光学系 6 枚ミラーをオンマシンで洗浄するのに許容される速度であり UV+O2 洗浄機構の実機搭載への足がかりとなった 今後は EUV 露光機設計に負担の少ない より低い O2 分圧環境で実験を行って系統的に UV 洗浄効果を検証するとともに 露光機適用性をより詳細に検討する また UV 光源より洗浄速度が高いと考えられる EUV 光による洗浄効果の現在評価中である 2.3.2) 多層膜性能評価装置の開発 60 UV+O2 Cleaning Rate: Si ratio corrected 洗浄効果の評価のためには 洗浄さ れずに残っているカーボンを定量的 50 no cleaning effect に計測する デプスプロファイルを解析するなど 表面物質の組成分析 計 [nm/min] 量を高精度で実施する必要がある そ [nm/min] こで AES と低加速 SIMS を導入して分析することとした 前者がデプスプロファイルの深さ分解能や定量性に優れるのに対して 後者は多層膜界面におけるキャッピングレイヤー物質の拡散を高精度に検出可能であるなどの利点があり 互いに相補的である 装置導入は完了し 検収作業中 no carbon 図 UV+O2 洗浄速度 である 本装置によれば より短時間のうちにより高精度な表面組成分析が可能となるだけでなく これま で十分検討できなかったキャッピングレイヤー物質 (Ru) の拡散による下地 (Si) の酸化を評価することが 可能となり カーボン対策のみならず キャッピングレイヤー開発も加速できると考えている Residual Carbon: Atomic Ratio [%] UV+O2 Cleaning Rate: Si ratio corrected Thickness of initial carbon film of 1nm is assumed Cleaning Time [min] 3) 中間目標の達成度および開発成果の意義 EUV 照射にともなう反射率低下現象は カーボンの付着のみならず 多層膜表面の酸化にも起因する 多層膜表面の酸化に関しては 耐酸化材料である Ru を Mo/Si 多層膜表面に設けることにより 投影系の照射強度 (0.5mW/mm 2 ) 相当で 1000 時間照射した時の反射率低下が1% 程度 ( 中間目標は 3% 以下 ) に抑制できることを示唆する結果が得られており 表面酸化による影響は制御できる見通しが得られた しかしながら EUV により付着するカーボンと同等の膜質を有するカーボン膜をクリーニングした時の反射率の回復は確認されていない 対応策として クリーニング条件のパラメータである照射雰囲気中の水の分圧 照射強度 照射時間を再考し実験を行う 水分圧に関する Ru の酸化耐性は装置の環境仕様を決める上での重要な知見であるといえる コンタミ技術開発でのそれぞれの成果は EUV 照射にともなう反射率の変化を正確に把握することにつながっており 最終目標の達成を支えるものである 4) 最終目標に対する展望キャッピングレイヤー材料のスクリーニングが既に開始されているなど スケジュール以上の成果が得られている すでに実験装置の充実 評価方法の確立がされており 今後の開発に対する障害は見受けられない 今後は以下の検討 :1) キャッピングレイヤーの材料の探索とその成膜条件の最適化およびキャ 65

135 ピングレイヤー物質や酸素原子の拡散の低減 2) 洗浄速度の向上と洗浄による多層膜表面酸化の低減 を実施することによって キャッピングレイヤーによる耐酸化性の向上と洗浄によるカーボン除去により 最終目標である洗浄後の反射率低下 1% 以下を達成する コンタミネーション中間目標に設定した以外の開発成果 実験装置 実験成果 実露光機の 40 倍 (NTT) 400 倍 (LASTI) 相当の照度をもつ実験装置の完成加速試験の実施と加速テストとなっていることの確認電子ビーム照射装置設置 Ruキャピングレイヤーは水分圧が1x10-6 Pa 以下ノ環境では酸化の進行が抑制される 酸化防止条件へ繋がる知見を得た UV(Xe エキシマランプ )+O2で付着したカーボンが除去でき そのレートは 0.03nm/hour であった 66

136 Ⅳ. 実用化 事業化の見通しについて 本章では 実用化を予定している商品の事業見通し および本プロジェクトで開発された技術や商品から期待される技術的 経済的波及効果について述べる 事業化を予定しているのは 1EUV 光源を利用した露光システム ( 以下 EUV 露光装置 ) および2EUV 光源である EUV 露光装置の生産 ( 量産 ) 開始は 2010 年 その 2016 年における市場規模は 7000 億円 ( 日本企業のシェア 70%) と予想している 一方 EUV 光源の量産開始は 2009 年 市場規模は 1000 億円 ( 同 70%) と予想している EUV 開発が日本の技術や経済に与える影響は半導体分野に留まらない EUV の技術的な裾野は広く 半導体のほか 宇宙 医療 バイオ 環境 エネルギーといった基礎科学の分野でも有用である また EUV 露光装置の国産化に成功して世界市場で勝つことができた場合 国内半導体関連全産業への経済的波及効果 ( 生産誘発額 ) は 15.5 兆円と見込まれる ( 日系半導体のシェアが 10 ポイント向上して 35% になったと仮定 ) これは 2004 年の国内半導体デバイス生産額の約 3.3 倍に相当する また 雇用機会創出の試算値は 71 万人となる この数値は 現在の日本自動車製造部門の就業者数 71.9 万人に匹敵する これらから EUV 露光装置国産化には 非常に大きな経済的波及効果を期待できる 1.EUV 露光装置の実用化 事業化について EUV 露光装置の量産化 ( デバイス量産用装置の生産 ) までに 2 段階の開発ステップを踏む必要がある これらの開発ステップでは EUVA で開発中の加工 計測技術と 民間自主研究で進めている照明光学系および投影光学系に関する技術を複合化する作業を進める この作業を行う理由は EUV 露光装置がデバイス微細化の最も重要な部分を担うものであり レジスト材料やフォトマスクに関する技術と整合をとりながら開発を進める必要があるからである 量産は キヤノンとニコンが2010 年から実施する予定である 全世界の需要は 2015 年以降 年間 200 台 ( 市場規模 7000 億円 ) 程度 販売単価は 35~45 億円と見積もられる 1.1 EUV 露光装置実用化までのステップ EUVA 研究成果と民間自主研究成果を活用し 第 1 ステップとしてα 機を 2006 年度末に製作 プロセス開発に利用する このステップで EUV 露光装置に要求される デバイス製造工程の一部 としての課題を抽出することが可能となる 2008 年 3 月に EUVA プロジェクトが終了した後 その成果を活用して第 2 ステップであるβ 機を 2008 年末に製作 デバイス量産のために必要な 詳細な最終仕様の詰めを行う これらを元に 量産は 2010 年から実施する予定である ( 図 参照 ) EUVA 技術移転 FY 90nm 65nm 45nm 32nm 図 EUV 露光装置実用化までのステップ 67

137 装置メーカで行う自主開発は 光学系設計 加工計測 多層膜から コンタミ制御 ボディ ステージ技術まで 多岐にわたる EUVA プロジェクトの研究成果を取り入れつつ 2010 年量産に向けて自主開発を進める ( 図 参照 ) ~ H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H20 H21 H22 EUVA 研究 波面計測装置開発 ASET EUVA ( 基盤促事業 ) EUV 光による光学系波面収差計測技術の開発 EUVA 非球面加工 非球面計測 コンタミ制御技術の開発 民間自主開発 波面計測コンタミ制御ボディ ステージ 光学系設計非球面加工 計測多層膜 事業化 露光機出荷 図 EUV 露光装置実用化までの開発線図 α 機 β 機 量産機 1.2 EUV 露光装置ビジネス露光装置市場と その中で EUV 露光装置の占める割合を これまでのこの分野の市場動向を元に予測した 新しい露光装置市場の立ち上がり予測については KrFエキシマステッパのケースを参考にしている その結果 EUV 露光装置の市場は 2016 年に全世界で 200 台 / 年と予測される うち 70% にあたる 140 台を国内装置メーカが占めるとしてビジネスプランを作成した このシェアは 国内およびアジアのデバイスメーカをユーザとして獲得することによって可能となる 市場のニーズ半導体市場の拡大に伴い それを支える半導体露光装置売り上げは 現在の年間約 7,000 億円から 線幅 45nm の半導体デバイス量産時には年間 1 兆円超にまで成長していくと予想される 市場の拡大だけでなく 半導体デバイスの微細化が今後も急速に進んでいく ITRS リソグラフィロードマップでは 現在 100nmhp 前後である量産半導体デバイスの線幅は 2010 年には 45nmhp になるとしている 45nmhp 以下の微細加工に適した EUV 露光装置は 将来の半導体露光装置の主流になるものである 2016 年には 投入される全ウェーハの 50% が EUV 露光装置を用いたプロセスで製造されると予測される (200mm ウェーハ換算 節および図 を参照 ) これだけの量のウェーハを処理するため 世界で販売される全半導体露光装置の約 30%( 台数ベース ) が EUV 露光機となり 金額ベースでは約 60% を占めると予想される ( 図 参照 ) 68

138 旭リサーチセンター予測 14,000 ( シリコンサイクルを考慮しないケース ) 露光装置販売額 ( 億円 ) 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 :EUV 露光装置 :EUV 以外 EUV 露光装置 年度 図 露光装置の市場動向予測棒グラフは EUVA 作成 露光装置メーカの実績 経験をもとに シリコンサイクルを考慮して予測した 一方青破線は 旭リサーチセンターが これまでの長期トレンドを線形延長した予測 それぞれ独立に作成したが 棒グラフ振幅の中央付近に破線があり 中長期トレンドは良く一致している 売り上げ高予測 EUV 露光装置は 2006 年にα 機が完成し 2007 年にβ 機が販売開始され 2010 年頃より量産機が販売開始されると予想している 装置価格は α 機 = 原価 β 機 = 約 45 億円 量産機 = 約 35 億円と想定している ちなみに 現在販売している ArF 露光装置 ( 露光波長 193nm) の平均装置価格は約 23~ 25 億円である 半導体露光装置はワールドワイドで平均 600 台 / 年の需要がある そのうちの 1/3 が最先端の装置である 2016 年には 最先端の装置はEUV 露光装置となると考えられる つまり 2016 年にはEUV 露光装置は 200 台 / 年の需要があると推定できる その 70% のシェアをキヤノン ( 株 ) と ( 株 ) ニコンで獲得すると仮定すると 両者合計の売上台数予測は 140 台 /2016 年となる 全販売台数予測は キヤノン と ニコンの合計で 2010 年に 10 台 2013 年に 50 台 2016 年に 140 台となる この販売台数予測を元に 売上額を推定すると 表 のようになる 表 国産 EUV 露光装置の推定売上高 売上高 ( 億円 ) 販売台数 2010 年 年 1, 年 4,

139 国産装置シェア 70% 達成のシナリオ 露光装置の世界市場における国産装置シェアは 過去 10 年間 g 線ステッパから ArF ステッパまで 概ね 70% という高い実績値で推移している これだけのシェアを獲得できた理由は 全ユーザのおよそ 70% を占める日本とアジアのユーザに対し 地の利を生かしたきめ細かいカスタマ対応をとったことと 欧米製品と比べて製品の完成度を高めたからである 実際 2002 年 2003 年の日本市場における国産露光装置のシェアは 90% に達している EUV 露光装置においても 全く同様の戦略で世界市場のシェア 70% の実現は可能と考えている これまでの販売 サービス拠点は そのまま地の利として活用できる また製品の完成度についても これまでに培ってきた超高精度なステージ技術 アライメント技術の成果を取り入れることで海外メーカよりも製品完成度を高めることが可能である さらに リソグラフィーを支えるレジスト技術 フォトマスク技術などについても 日本メーカは世界最高の技術レベルにあるので これらのレジスト材料メーカやフォトマスクメーカと連携して開発を進めることで 確固たる競争力を持つことができる 製品毎の製造予定 (1) 製品毎の収支計画書各項目の根拠 1 平均単価量産機の予想原価は 24.5 億円 原価率を 70% と仮定して販売価格は 35 億円と想定している なお β 機については 過去の新型露光装置開発における実績から量産機のおよそ 30% 増と想定し 製造原価 =31.5 億円 販売価格 =45 億円とした 2 販売台数 EUV 露光装置の全世界売り上げ予測 ( 図 参照 ) の 70%( 台数 ) をキヤノン と ニコンが獲得すると仮定した 現在の半導体露光装置の全世界でのキヤノン と ニコンのシェア合計は 台数ベースで 70% 弱である EUV 露光装置の販売数量は 半導体露光装置の市場が拡大すること および半導体デバイスの微細化が進み それに適した EUV 露光装置の比率が増えることにより以下のように推移すると予想している 表 EUV 露光装置の販売台数予測 ( キヤノン と ニコンの合計 ) 年 β 機 1 1 量産機 合計 ( 台 )

140 2.EUV 光源の実用化 事業化について EUVA プロジェクト終了後 民間の自主研究によって 集光点出力を量産露光装置用の 115W までアップさせる コストダウンの実現とこれまでの事業ノウハウを生かすことで EUV 露光光源市場の 70% である 売り上げ高 700 億円 / 年 (140 台 / 年 ) の獲得をめざす 2.1 EUV 光源実用化に向けた開発のスケジュール 2007 年度末までに集光点出力 50W 他の EUVA プロジェクト最終目標値を達成 2008 年度からは 民間の研究開発で集光点出力 115W の量産光源を実現する 2008 年度末に製作予定のβ 機用光源は 集光点出力 50W を予定 また 集光ミラーその他の機構 制御については 量産機に適用可能なレベルまで高める 2008 年度末に量産機搭載用の集光点出力 115Wを達成し 2010 年に出荷予定の量産機用光源の製作にかかる FY ITRS DRAM 1/2pitch (2003) MPU gate H16 H17 H18 H19 H20 H21 H リーディングプロジェクト EUVA 民間による光源開発 EUV 光源開発マイルストーン 集光点 10W 基盤技術の確立 ( 原理的実証 ) 集光点 50W 基盤技術の確立 ( 工学的実証 ) 集光点 115W 民間自主研究 (LPP) ( 高 CE 化 レーザ開発 ミラー寿命向上 システム開発 装置開発 0.6% 30kW 5B pulse 50W 光源装置開発 0.7% 60kW 100B pulse ミラー廉価化 寿命向上 装置改良 115W 光源装置開発 1% に向けた改善 安定化 高効率化 コストダウン 民間自主研究 (DPP) ( 高 CE 化 パルス電源開発 (Pd: 最終段全消費 ) 寿命改善 システム開発 装置開発 10W 光源装置開発 1.0% Pd=40kW, >7kHz >5B pulse 装置改良 50W 光源装置開発 1.5% 60kW, >10kHz >10B pulse 装置改良 115W 光源装置開発 >1.5% 高効率化, コストタ ウン 寿命向上, コストタ ウン コストダウン EUV 光源出荷 α 機光源 (10W) 出荷 β 機光源 (50W) 出荷 量産機光源 (115W) 出荷 EUV 露光装置出荷 α 機出荷 β 機出荷 量産機出荷 図 EUV 光源実用化までの開発線図 71

141 2.2 EUV 光源事業化のシナリオ 2016 年の EUV 露光光源市場は 世界全体で約 1000 億円 / 年 (200 台 / 年 ) と推定される 高い製品性能とコストダウンを実現し またこれまでに蓄積した豊富な事業ノウハウや販売網を生かすことで 国産光源による世界市場 70% 獲得をめざす 製造販売体制光源の製造は LPP の場合は露光機用 KrF ArF エキシマレーザを日本で唯一製造しているギガフォトン株式会社 ( 本社栃木県小山市 ) となる DPP の場合は露光機用光源を含め各種光源等を製造しているウシオ電機株式会社 ( 本社東京 ) となる 販売体制としては LPP の場合はギガフォトン ( 株 ) とその親会社であるウシオ電機 ( 株 ) および ( 株 ) 小松製作所の販売網により販売する DPP の場合はウシオ電機 ( 株 ) の販売網になる 市場 シェア 販売額 EUV 光源の年度別販売金額予測は図 による また 全世界での販売数量および日本メーカの販売数量 金額予測は表 による 量産時の日本メーカのシェアは現時点の KrF 光源の全世界シェア 40% や今後の日本を含むアジア市場の伸びを考慮し 全世界シェア 70% を目標とする ギガフォトン ウシオ電機ともにg 線ステッパから ArF ステッパに到るまで 確固たる実績を持つ光源メーカであり 販売網 ユーザサポートなどの事業ノウハウを豊富に保有しているので シェア 70% の獲得は十分可能であると考える なお 量産時の販売価格は 500 百万円 / 台を見込んでいる 2,000 光源販売額 ( 億円 ) 1,600 1, EUV 光源 EUV 以外の光源 年度 図 EUV 光源販売金額予測 表 EUV 光源販売数量 金額予測 年度 FY 全販売数量 台 日本メーカ販売数量 台 日本メーカ売上高 億円

142 2.2.3 コストダウン方法 LPPにおいては コストの約 70% を占めるCO2レーザのコストダウンが必須である その達成手段は レーザの小出力化 すなわち装置サイズを小さくしていくことである EUV の出力を落とすことなく CO2 レーザの小出力化を実現するためには CE の向上が必要である CE の向上を実現するためには target の最適化 レーザの照射方法 そして CO2 レーザ光のビーム品位向上をはかることが課題であるので 今後これらの技術開発を重点的に進めていく DPPではコストの約 40% を占めるパルス電源のコストダウンが必要である そのためには放電電流波形や電源回路パラメータの最適化をはかることによりパルス圧縮段数を減らし 部品点数の削減 装置の小形化を進める また 斜入射集光ミラーは レプリカ法で製作することによりミラーの加工費を低減可能である レプリカ法ミラー製作のため この分野で実績のあるメーカと連携して開発を進めている 3.EUV 技術の波及効果 EUV 露光装置とその光源の研究開発によって得られた技術の波及効果により 我々の生活は物心両面から豊かになると期待できる 技術面では ナノテクノロジ技術への応用によって IT や医療分野 さらには基礎物理学の発展にも貢献すると考えられている 経済面では 国内半導体関連産業への生産誘発額として 15.5 兆円 その雇用機会創出として 71 万人が期待される そのためには EUV 露光装置 光源の国産化に成功し 日系半導体が世界市場で 35% 程度のシェアを獲得する必要がある 3.1 技術的波及効果 EUV リソグラフィ技術は究極のナノテクノロジ加工技術である EUV 露光装置の投影光学系用ミラーの加工精度は 0.1nm を下回り 原子 1 個のサイズであるサブナノテクノロジ領域に到達する EUV リソグラフィそのものだけでなく それを実現するために開発される超精密加工 計測技術も含めて その波及分野は広範囲にわたる 特に IT 医療 マイクロマシンなど 今後の発展にナノテクノロジ技術が不可欠とされるさまざまな分野に応用可能な技術である これらの分野への応用が進めば 人間と同等の動作や対等な対話のできるロボットや立体ホログラムを利用したカラー立体テレビ また映画 ミクロの決死圏 のように人体の内部で活動する医療用マイクロマシンなど 一昔前にはSF 小説で語られていた夢が現実のものとなる これらの新技術は 人類の生活を物心両面から豊かにすると期待される IT 産業分野への波及効果 EUV リソグラフィ技術によって 45nmhp の半導体デバイス技術が可能となれば テラ バイトメモリが実現し ビル ゲイツ氏の発言にあるように 人語を解するコンピュータ が実現する ロボット用アクチュエータの超微細化が可能となり 人間のようになめらかな動きをメカでできるようになる これらのことから インテリジェント ヒューマノイド ロボット が実現されるだろう さらに EUV 技術で微細化が進めば 64bit CPU の時代になる 現在の CPU は 32bit CPU であり DMA (Direct Memory Access) 制御できるメモリ空間は 2 の 32 乗のサイズ 即ち 4 ギガバイトである これでも DMA メモリ内部で人間の自然言語を処理するにはまだ足りない しかし EUV 技術時代の 64bit CPU となれば DMA 制御できるメモリ空間は 16 エクサバイトである エクサとは 10 の 18 乗のことで ギガ (10 の 9 乗 ) テラ(10 の 12 乗 ) ペタ (10 の 15 乗 ) の さらに上の単位である ここまで来ると 人間の自然言語を処理するのに十分な空間サイズになるので チューリング テスト ( 人間と対話しているのか コンピュータと対話しているのか 見分け 73

143 がつかない と判定されるテスト ) で合格するコンピュータが現れるに違いない つまり 遂に 鉄腕アトム の時代が来る GLV (Grating Light Valve) を超微細化することによって 立体ホログラムを利用したカラー立体テレビも可能になる GLV とは図 に示す外部制御できるアクティブ格子のことで 既にこの原理を使うことによって フルカラーの超大画面ディスプレイが実現されている 実際のディスプレイの一例を図 に示す ( ソニー品川メディア パークに展示中 ) 現在の GLV の格子幅は 250nm 程度であるが これを 45nm にすると 光の位相のコントロールも GLV によって可能となり 立体ホログラム動画ディスプレイを実現できる この超微細 GLV 立体ホログラム動画によって 大規模国際会議を参加者各自が自宅に居ながら開催可能になるなど ライフスタイルの大きな変化をもたらす 図 GLV 素子 図 GLV 素子を利用した超大画面ディスプレイの例 医療分野への波及効果現在 200µm サイズの微細な歯車を加工できる微細加工技術である LIGA TIGA 技術に EUV リソグラフィ技術を応用して微細化を進めていけば 図 に示すような 鞭毛モータ の人工合成も可能になり ナノメータサイズの超微細アクチュエータも可能となるだろう これらを応用した医療用ナノマシンも現実のものとなり 多発転移したガン治療にも光明を与えるだろう 治療だけでなく チューブのない自立走行型の超小型内視鏡ロボットなど 患者への負担を軽減した診察を行うことができるようになるので 予防医療にも絶大な効果が期待できる 国民の健康維持に貢献するともに 高騰する医療費の削減にも繋がる このほか EUV 反射ミラーは放射線治療分野に コンタミネーション防止のための極微量分析技術は 狂牛病の原因となるプリオンや 病原性大腸菌 O-157 などの検出に応用できる また EUV 露光装置の環境制御技術は 無菌 超清浄環境が必要なバイオ関連技術に EUV 光源となる大出力レーザ技術は 現在の数千倍に達する診断の高速化に利用が見込める 環境 エネルギ分野 基礎科学分野への波及効果 EUV 露光装置では直径 500mm にもおよぶ大口径のミラーを使用するため 大面積を均一に成膜する技術が開発される このような大面積 均一薄膜技術の応用として 大面積太陽電池の性能向上がある このような高性能大面積太陽電池が実用化されれば 化石エネルギの消費量を低減でき エネルギ問題 環境問題に対して大きなインパクトを与える 図 鞭毛モータ 74

144 ことができる サブナノメートル加工技術は さまざまな産業分野にインパクトを与える 例えば 超高精度な真球加工によるベアリングの加工に応用すれば 摩擦が低減して全ての機械 ( 工作機械 自動車など ) のエネルギ効率が向上する また 新幹線のレールと車輪の加工精度を向上すれば 接触面積の増大により摩擦力を大きくして効率良く力を伝達できるのでさらなる高速化が可能になる EUV 光学系技術は X 線光学そのものといって良く これを利用する X 線天文学の進歩に大きな影響を与える 過去に例の無い高精度非球面加工 計測技術を X 線天文学に応用することによって X 線天文学の更なる飛躍が期待できる X 線天文学は 中性子星の研究 ブラックホールの発見を経て X 線銀河の研究 宇宙全体の X 放射など 物理学の地平線を大きく広げつつある 宇宙の起源や将来の宇宙の姿などを解き明かしてくれるはずである 他にも 生物試料を生きたまま高分解能で観察できると期待されるX 線顕微鏡 放射光を利用した分析 核融合プラズマの観測 X 線レーザの共振器など X 線光学系を必要とする研究分野は幅広く これらの中から新たな産業創出が期待される 3.2 経済的波及効果世界半導体需要の動向 世界経済の成長要因 世界の名目 GDP に対する弾性率などを総合的に鑑みて 今後 10 年間の世界半導体成長率を7.7% と予測した この成長率で市場が拡大し かつ我が国が EUV で半導体市場をリードして 25 年前と同様のシェア 30% を達成した場合 2016 年における国内半導体生産は 15.6 兆円になる ( 参考 ;2004 年は 4.7 兆円 ) 2016 年には半導体の約半数が EUV 露光装置を利用して製造されると予測されるので 産業連関表に基づく生産誘発係数から EUV 露光装置を利用した半導体生産による国内生産誘発額は 15.5 兆円 それによる雇用機会創出は 71 万人と予測される 現在の日本の自動車製造部門従業者が 71.9 万人であることを考えると これだけの雇用機会創出効果を持つ産業は他には見られない 半導体需要予測の考え方 : 名目 GDP 弾性値により予測 半導体需要の推移は 世界の GDP 推移と極めてよく連動している 半導体需要の 最近 10 年間の名目 GDP に対する弾性率 およびグローバル化 IT 化による世界経済の成長要因を踏まえて半導体市場の動向について試算した結果 今後 10 年間程度は年率 7.7% で成長を続けると予測した (1) 世界経済の動向と半導体需要 : 世界の GDP と連動 半導体需要は シリコンサイクルという言葉に象徴されるように 景気循環の振幅の大きな産業である 1970 年から現在までのシリコンサイクルと世界の名目 GDP の関係をみると 半導体需要が世界の名目 GDP に占めるシェアは 2004 年でわずか 0.5% 程度に過ぎないが 世界経済の景気循環と半導体のシリコンサイクルはほぼ連動した動きとなっている (IC 需要の伸び率は 世界名目 GDP 伸び率の約 2 倍の振幅となっている 図 参照 ) 今回の需要予測に当たっては 世界の名目 GDP との関係を基に 半導体需要の予測を行うこととする ただし 2016 年という長期予測なので ここではシリコンサイクルは考慮せず トレンドにのみ注目して予測する 75

145 80 60 半導体デバイス 成長率 (%) 世界名目 GDP 図 名目 GDP IC 需要の伸び率の推移 資料出所 ) IC 需要 : は SIA は WSTS GDP( 名目 ) は IMF の world economic outlook 2004/9 database 2004 年は実績見込み 2005 年は予測 (2) 半導体需要の現状 : 1995 年を境に金額ベース成長率は鈍化 数量ベースは 17% の高成長維持 半導体の世界需要の推移を 金額の軸を対数にしてグラフを描くと 1995 年を境に成長率が顕著に鈍化している ( 図 参照 ) 1970 年以降の半導体需要 ( 金額ベース ) の成長率をシリコンサイクルのピーク値で比較すると 1973~2004 年の通算では 13.4% となっているが これを 10 年毎に分けてみると 1995 年までは年率 17% 前後の成長が続いていたが 1995 年以降は 4.4% と成長率が鈍化したことがわかる ( 表 参照 ) 以上は金額ベースであるが 1995 年以降の状況を数量ベースでみると (200mm 換算ウェーハ投入ベース ) 1995 上期 ~2004 上期で年率 16.6% 増加しており 数量ベースでは それ以前と同じ年率 17% 程度の成長が続いている M$ 年を境に成長率鈍化 図 世界の半導体需要の推移 資料出所 ) SIA および WSTS worldwide Semiconductor Shipment 76

146 4.3.1 GDP()GDP 成長率 (%) ( 参考 ) ( 参考 ) IC 需要 名目 GDP GDP 弾性値 実質 GDP 粗鋼生産 資料出所 ) IC 需要は SIA と WSTS GDP( 名目 ) は IMF の world economic outlook 粗鋼生産は国際鉄鋼協会 (IISI) ( 旭リサーチセンター調べ ) (3) 半導体の需要成長率が鈍化した理由 : 民生用のウェイトの拡大 金額ベースの伸び率が鈍化した理由としては 1 半導体需要のうち 価格より性能が優先する軍事用のウェイトが低下し 価格に敏感な産業用 民生用へとシフトしたことから 価格低下圧力が強まった 2 民生用の場合 所得制約が働くので 所得の伸びを大幅に上回って成長することは考えにくい 3 半導体産業自体の成長に伴い 産業規模が 2004 年で 2130 億ドル ( 約 23 兆円 ) に達しており 当初の急成長から成長率が鈍化しても当然の局面を迎えている ことなどが考えられる (4) 今後の需要のプラス要因 : グローバル化 IT 化による世界経済の成長加速 半導体需要が鈍化する一方で 世界経済は 経済のグローバル化の進展 IT 化による生産性上昇などにより 新たな成長局面を迎えていると考えられる もちろん 今後 環境問題など新たな制約要因が登場することも考慮しなければならないが 半導体需要の成長率も過去 10 年よりも高まる可能性は極めて高い ちなみに 今後の半導体需要を考える参考として 基礎素材の代表である鉄鋼材料の世界需給の推移をみると 1950 年から 1973 年の第一次オイルショック時までは年率 5.8% 成長を遂げていたが その後 73~95 年の間は 0.3% とゼロ成長が続いていた しかし 95 年以降は 3.6% 2000 年以降は 5.1% と成長率が高まっている ( 図 参照 ) 国際鉄鋼協会の 年の中期予測をみても 3.6~ 5.5% という安定成長の予測となっている (Mton) 図 粗鋼生産 ( 世界 ) 資料出所 ) 国際鉄鋼協会 77

147 年の世界の半導体需要 : 今後 10 年程度は年率 7.7% 成長が継続 上記二つの半導体需要の成長鈍化要因 世界経済の成長加速要因を踏まえ 2016 年の世界の半導体需要に関して 以下の通りと考えた 年で成長トレンドが変化し それまでのような高成長からは成長が鈍化する しかし 2000 年の IT バブルをはさんだ 1995~2004 年よりは成長率は高まる 2 鈍化した原因としては 世界の名目 GDP に対する弾性値が低下したと考える 今後の GDP 弾性値は 1995~2004 年 ( 実績見込み ) の 1.22 とする つまり 世界の名目 GDP が1% 増加すると 半導体需要は 1.22% 増加する 年からの 10 年間の世界の GDP の名目成長率の低下 (3.6%) は 日本のデフレ アジア通貨危機を反映した一時的なものであり 名目成長率は 今後 やや高まる 世界の名目成長率としては 直近の景気循環のピークである 2000 年から 2004 年の名目成長率 6.3% が中期的に持続すると考える この 6.3% に過去 10 年間の GDP 弾性率 1.22 を掛け 世界の半導体需要は年率 7.7% 成長が続くと予測した ( 図 参照 ) 半導体の技術ロードマップによれば 2018 年頃までは 3 年サイクルで集積化 微細化が進み これまでと同様に新たな世代の半導体へと世代交代が進むとされていることから 今後 10 年程度は 旺盛な設備投資を中心とした従来と同様の成長パターンが続くと考えられる (B$) 年の需要 518B$ 図 世界の半導体需要の予測資料出所 ) 実績は SIA および WSTS による (2005 年以降の予測は本文の考え方による ) 半導体の成長率は 他の産業の中長期予測と比較しても高い 実際 基礎素材である鉄鋼の中期需要見通しは年率 3.6~5.5% 石油化学製品の需要( エチレン系誘導品 エチレン換算ベース ) は 2002~ 2008 年で年率 4.9% 耐久消費財の代表である 自動車は 2003~2015 年で年率 1.5% の予測となっている ( 表 参照 ) 78

148 表 他の産業の成長率予測 ( 下段が予測期間 ) (%) 世界 日本 中国 北米 鉄鋼 (t) ~ ~ ~ ~3.2 石油化学製品 (t) 自動車 ( 台数 ) 資料出所 ) 鉄鋼は国際鉄鋼協会 石油化学製品 ; 経済産業省世界の石化製品の今後の需給動向 エチレン系誘導品 エチレン換算ベース 自動車は 2015 年における自動車産業予測 総合技研 年の日本の半導体生産の予測 2016 SIA % 20 LSI EUVL その他の主な前提条件は以下の通りである 1SIA 統計と生産動態統計の数値の乖離は 日系半導体生産の海外生産と考えた 年実績から推計し 海外生産比率は 2 割とし この割合は変わらない 2 円換算レートは 108 円 / ドル (2004 年実績 ) が継続するとした (%) 日系のシェア 現状維持 シェアアップ 図 日系半導体のシェア 資料出所 ) SIA (2004 年は見込み シェアアップケースは 2010 年 30% 2016 年 35% と想定 ) 79

149 国内半導体生産は 2004 年の 4.7 兆円から 2016 年には シェアが現状維持の場合 11.2 兆円 シェアが 10% アップし 35% となった場合には 15.7 兆円となる ( 表 および図 参照 ) 表 年の世界の半導体需要と国内生産 (10 億円 ) 半導体 半導体国内生産 西暦 世界需要 10%UP 現状維持 ,980 4, ,862 8,607 7, ,967 15,671 11, / % 10.6% 7.5% (10 億円 ) 20,000 15,000 10,000 5, シェア10%UP 1,434 4,477 現状維持 4,691 7,172 11,193 合計 4,691 8,607 15,671 図 半導体国内生産の予測 資料出所 ) 2004 年実績は経済産業省 生産動態統計 の半導体素子 集積回路 年は旭リサーチセンターの予測を元に EUVA 作成 半導体生産の経済波及効果 半導体生産が増加した場合の経済波及効果を 2000 年の産業連関表に基づき試算した 半導体 集積回路の需要が増加した場合の 2000 年版生産誘発係数は である ( 参考 : 生産誘発係数は 95 年表では 年表では となっている ) 雇用機会創出は 90,631 人 / 兆円となっている すなわち 半導体 集積回路の需要が 1 兆円増加した場合の生産誘発額は 電気機械を中心に製造業で 1 兆 4910 億円 サービスで 4760 億円など合計 1 兆 9790 億円 雇用創出は 製造業で 55,819 人 サービスで 教育 研究の 6,793 人など 34,466 人で合計 90,631 人となっている ( 表 参照 ) 表 半導体需要が1 兆円増加した場合の生産誘発 雇用創出 (10 億円 人 ) 1,491 55,819 1,269 47, , , ,979 90,631 資料出所 ) 2000 年産業連関表より旭リサーチセンター作成 80

150 これらの数値を基に (=2000 年と産業構造が大きくは変化していないという前提で ) 2016 年の生産誘発額 雇用機会創出を試算すると 現状維持の場合 半導体の需要増 (= 生産増 ) は 6.5 兆円 これによる国内生産の誘発額は 12.8 兆円 雇用機会創出は 58.9 万人と試算される シェアアップした場合 半導体の需要増 (= 生産増 )10.9 兆円 国内生産の誘発額 21.7 兆円 雇用機会創出 99.5 万人となる ( 表 参照 ) 現在の日本の自動車製造部門就業者数 71.9 万人 ( 自動車工業会日本の自動車産業 ) と比較しても かなり大きな雇用機会創出効果となっている 表 経済効果の試算 (10 億円 人 ) 半導体生産増 生産誘発額 雇用創出 2010 年現状維持 2,482 4, ,936 シェアアップ分 1,434 2, ,009 合計 3,916 7, , 年現状維持 6,503 12, ,358 シェアアップ分 4,477 8, ,787 合計 10,980 21, , 半導体産業に対する EUV 技術の寄与 1994 年から 2004 年までの半導体製造プロセス微細化の動きを 世界半導体キャパシティ統計のプロセス別シリコンウェハ投入数 (8インチ換算) が全体に占めるシェアでみると 図 に示すように 新しい微細化世代が短期間で市場の半数を獲得する動きとなっている (%) H 94 2H 1H 2H 1H 2H1Q3Q1Q3Q1Q3Q1Q3Q1Q3Q1Q3Q1Q3Q1Q3Q MOS 0.7µm 未満 MOS 0.4µm 未満 MOS 0.3µm 未満 MOS 0.2µm 未満 MOS 0.16µm 未満 図 半導体製造プロセス微細化の推移 資料出所 ) Semiconductor International Capacity Statistics により作成 81

151 m m % 50% 半導体技術ロードマップによれば 2010 年頃に 45nm のチップが導入され ここから EUVL が本格的に利用される見込みとなっている 2004 年以降は 3 年サイクルで世代交代が進むとされており 2013 年には 32nm が導入され 2016 年には 32nm のチップが量産段階に入っていると考えられる 半導体の世代交代の動きが継続すると考えれば 2010 年に EUV 露光装置が実用段階に入れば 2013 年で約 30% 2016 年には約 50% が EUV 露光装置を利用した先端のプロセスになっていると予測される さらに EUVL は 45nm から 16nm までの少なくとも四世代に渡って利用される技術であるから 2022 年には半導体デバイス用ウェーハの約 80% が EUV 露光装置を利用して微細加工されると思われる EUV 技術による日本経済への波及効果 2016 年の国内半導体生産 兆円 ( シェアアップしたケース ) の半分が EUVL を利用した装置により製造されると予想される この EUVL を利用した半導体生産による国内生産誘発額 雇用機会創出を前記の 2000 年産業連関表により試算すると 国内生産の誘発額 15.5 兆円 それによる雇用機会創出は 71 万人となる ( 表 参照 ) 前述した通り 現在の日本の自動車製造部門の就業者が 71.9 万人であることを考えると これだけの雇用機会創出効果を持ち かつ国際競争力のある産業は 他には考えにくい 表 EUV 技術による日本経済への波及効果 (10 億円 人 ) EUV 技術による 半導体生産 生産誘発額 雇用創出 2016 年 7,836 15, ,139 さらに 定量的な評価は困難だが 産業のコメといわれる半導体製造業の基盤が国内に維持されれば 電子機械や自動車産業などの製造業 情報通信 金融 保険などの非製造業の国際競争力を維持する上でも大きな力となる また 世界で最も早く高齢化が進展する日本において 最先端の半導体を利用した医療 保健機器 省力化のためのロボットなどの新たな産業の創出につながることが期待される 半導体製造装置の推計について需要 (= 売上 ) の一定割合の投資を継続することによって 成長を維持してきた半導体業界の性格が変わらなければ 今後 10 年程度は 今回推計のベースとなった 1995~2004 年の平均である需要の 18% 程度の投資が継続すると考えられる なお リソグラフィー関連が製造装置に占めるウェイトは 1995 年 ~2004 年で 18.8% このうち露光装置が占める割合は 70%(VLSI レポート ) となっている 82

152 これらの数値を前提に 露光装置の市場規模を予測すると 2010 年で 8420 億円 2016 年で 1 兆 3150 億円程度となる ( 表 参照 ) ただし 設備投資に関しては 半導体需要以上にシリコンサイクルの振幅が大きいので トレンドを線形に延長した本予測は一定の幅を持って考える必要がある 表 半導体製造装置の予測 (M$) 製造装置全体 リソグラフィー関連装置 露光装置 ,189 5,199 3, ,438 11,174 7, ,760 17,439 12,172 円換算 (10 億円 ) ,419 1, ,018 1,883 1,315 注 ) 換算レートは 108 円 /$ 資料出所 ) 2003 年実績はプレスジャーナル 05 年半導体製造装置 材料業界 予測はシリコンサイクルを考慮に入れない トレンドの線形延長による 露光装置はリソグラフィー関連装置の一部 旭リサーチセンターの予測を元に EUVA 作成 4. まとめ EUVA プロジェクト終了後 EUV 露光装置と EUV 光源を事業化する EUV 露光装置は 2010 年から量産開始 その 2016 年における市場規模は 7000 億円と推定される EUV 光源は 2009 年から量産開始 その 2016 年における市場規模は 1000 億円と推定される 国産装置の製品完成度を高め 事業ノウハウと販売力を活用し EUV 露光装置および EUV 光源で世界の 70% のシェアを獲得する EUV 技術の裾野は広く IT 医療 バイオ 環境 エネルギーなどの分野から宇宙科学の分野まで 幅広い応用が期待されている また EUV 露光装置と光源の国産化に成功することで EUV 時代の半導体デバイス市場において 日の丸半導体が優位に立つことができる 半導体デバイスでのシェア拡大は大きな雇用機会創出にもつながるので 我々の生活は精神面 物質面ともに 現在よりもはるかに豊かになると期待できる 以上 83

153 別紙 1: 特許出願 平成 14 年度特許 国内出願済番号 出願日 出願番号 名称 出願人 1 平成 15 年 3 月 24 日 特願 レーザープラズマ発生方法及び装置 産業技術総合研究所 外国出願 0 件 H15 年度特許 国内特許出願済

154 外国出願番号 出願日 出願番号 名称 出願人 1 平成 16 年 3 月 24 日 PCT/JP2004/ レーザープラズマ発生方法及び装置 産業技術総合研究所 H16 年度特許 国内特許出願済 番号 出願日 出願番号 名称 出願人 1 平成 16 年 4 月 19 日 特願 EUV 光用集光器および光源装置 ウシオ電機 ( 株 ) 2 平成 16 年 8 月 2 日 特願 EUV 光源装置 ( 株 ) コマツ キ カ フォトン ( 株 ) 3 平成 16 年 9 月 9 日 特願 EUV 光源装置 ( 株 ) コマツ キ カ フォトン ( 株 ) 4 平成 16 年 9 月 29 日 特願 EUV 発生装置 ( 株 ) コマツ キ カ

155 フォトン ( 株 ) 5 平成 16 年 10 月 7 日 特願 極端紫外光源装置 ( 株 ) コマツ キ カ フォトン ( 株 ) 6 平成 16 年 10 月 26 日特願 極端紫外光源装置用ト ライハ ーレーサ システム 7 平成 17 年 1 月 28 日 特願 レーザ生成プラズマ方式極端紫外 光光源 ( 株 ) コマツ キ カ フォトン ( 株 ) ウシオ電気 ( 株 ) ウシオ電気 ( 株 ) ( 株 ) コマツ キ カ フォトン ( 株 ) 8 平成 17 年 2 月 4 日 特願 極端紫外光源装置 ( 株 ) コマツ キ カ フォトン ( 株 ) 9 平成 17 年 2 月 4 日 特願 極端紫外光源装置用ノズル ( 株 ) コマツ キ カ フォトン ( 株 ) 10 平成 17 年 2 月 18 日 特願 極端紫外線光源装置 ( 株 ) コマツ キ カ フォトン ( 株 ) 11 平成 17 年 3 月 16 日特願 放電極端紫外光発生装置ウシオ電機 ( 株 ) 12 平成 16 年 8 月 10 日特願 極紫外光発生装置東京工大 13 平成 16 年 12 月 22 日特願 微粒子群密度上昇方法及び装置 産業技術総合 研究所 14 平成 17 年 1 月 27 日 特願 液滴供給方法および装置 産業技術総合研究所 15 平成 16 年 4 月 8 日 多層膜反射鏡 多層膜反射鏡の製 造方法 及び EUV 露光装置 ニコン 16 平成 16 年 4 月 30 日 多層膜反射鏡及び EUV 露光装置 ニコン 17 平成 16 年 8 月 4 日 極端紫外線露光装置に用いられる光 学素子の劣化抑制方法 ニコン 18 平成 16 年 8 月 5 日 EUV 露光装置 ニコン 19 平成 16 年 8 月 6 日 極端紫外線露光装置用光学素子の保管 設置方法 ニコン 20 平成 16 年 8 月 9 日 露光装置の抑制方法 並びに これを用いた露光方法及び装置 ニコン 21 平成 16 年 8 月 9 日 極端紫外線用の光学素子及びこれを用いた投影露光装置 ニコン 22 平成 16 年 8 月 9 日 光学素子 光学素子の製造方法及び投影露光装置 ニコン 23 多面膜反射鏡 EUV 露光装置 及び 平成 16 年 12 月 16 日 軟 X 線光学機器 ニコン 24 多面膜反射鏡 EUV 露光装置 及び 平成 16 年 12 月 16 日 軟 X 線光学機器 ニコン 25 多面膜反射鏡 EUV 露光装置 及び 平成 16 年 12 月 16 日 軟 X 線光学機器 ニコン 26 照射光量測定装置及び EUV 露光装 平成 16 年 12 月 16 日 置 ニコン 27 極端紫外線用の光学素子及びこれ 平成 16 年 12 月 17 日 を用いた投影露光装置 ニコン 28 平成 16 年 12 月 17 日 光学素子及びこれを用いた投影露光 ニコン

156 29 平成 16 年 12 月 17 日 30 平成 16 年 12 月 17 日 31 平成 16 年 12 月 17 日 32 平成 16 年 12 月 17 日 33 平成 16 年 12 月 17 日 平成 16 年 12 月 28 日 平成 17 年 1 月 12 日 平成 17 年 1 月 13 日 平成 17 年 1 月 24 日 装置光学素子及びこれを用いた投影露光装置光学素子及びこれを用いた投影露光装置光学素子及びこれを用いた投影露光装置光学素子及びこれを用いた投影露光装置光学素子及びこれを用いた投影露光装置露光装置 露光方法 および微細パターンを有するデバイスの製造方法多層膜反射鏡 EUV 露光装置 及び多層膜反射鏡におけるコンタミネーションの除去方法光学素子及びこれを用いた投影露光装置光学素子の製造方法 並びに 光学素子及び投影露光装置 ニコン ニコン ニコン ニコン ニコン ニコン ニコン ニコン ニコン 平成 17 年 1 月 26 日 投影露光装置及び光学装置 ニコン 光学素子 露光装置 露光方法 及 び微細パターンを有するデバイスの 平成 17 年 1 月 27 日 製造方法 ニコン 露光装置 露光方法 及び微細パタ 平成 17 年 1 月 27 日 ーンを有するデバイスの製造方法 ニコン 光学素子の製造方法 光学素子 露 光装置 露光方法 及び微細パター 平成 17 年 1 月 27 日 ンを有するデバイスの製造方法 ニコン 外国特許出願済番号出願日出願番号名称出願人 1 平成 16 年 4 月 22 日 PCT/JP2004/ 平成 16 年 11 月 29 日欧州出願 平成 16 年 12 月 8 日 米国出願 11/006,633 4 平成 16 年 12 月 20 日米国出願 11/014,911 DEBRIS COLLECTOR FOR キ カ フォトン ( 株 ) EUV LIGHT GENERATOR AN EUV SOURCE ウシオ電機 ( 株 ) EXTREME ULTRAVIOLET ウシオ電機 ( 株 ) SOURCE LIGHT SOURCE DEVICE AND キ カ フォトン ( 株 ) EXPOSURE EQUIPMENT USING THE SAME

157 別紙 2: 学会発表 平成 14 年度 研究発表番号 発表日 発表先 題名 発表者 1 平成 14 年 9 月 15 日 Semicon TAIWAN EUVA 紹介 USHIO TAIWAN INC. 2 平成 14 年 10 月 14 日 EUVL Source Workshop 3 平成 14 年 10 月 15 日 1 st International EUVL Symposium 4 平成 14 年 11 月 20 日 平成 14 年度レーサ ー 励起幅射の物理と その応用研究会 5 平成 14 年 11 月 22 日 光応用 視覚研究 会 6 平成 14 年 12 月 4 日 Semi Technology Symposium 平成 14 年 12 月 4 日 Semi Technology Symposium 2002 New EUV Light Source 遠藤彰 Development Project in Japan New EUV Light Source 遠藤彰 Development Project in Japan リソク ラフィ用高平均出力 EUV 光源遠藤彰の開発と課題 EUVAにおけるEUV 光源開発計画溝口計 Present Status and Issues of Japan 堀池靖浩 EUVL Development Post& Future of Excimer Laser 溝口計 Technology 8 平成 14 年 12 月 4 日 ~12 月 6 日 SEMICON Japan 9 平成 15 年 1 月 21 日 Semi Technology Symposium(STS) 2003 SEMICON Korea 10 平成 15 年 1 月 21 日 SEMICON Korea ~1 月 23 日 11 平成 15 年 1 月 30 日 レーザー学会学術 講演会第 23 回年次 大会 SEMICON Japan 展示会場でのハ ネル展示 Past & Future of Excimer Laser Technology SEMICON Korea 展示会場でのハ ネル展示 EUV 光源開発の現状と今後の動向 キ カ フォトンウシオ電機コマツ久永直人ギガフォトン豊田浩一 - 1 -

158 12 平成 15 年 1 月 30 日 レーザー学会学術 講演会第 23 回年次 大会 次世代リソク ラフィ紫外カ スレーサ ーの現状と開発の方向 溝口計 13 平成 15 年 1 月 31 日 光技術振興協会 2002 年度光技術動向調査報告書 14 平成 15 年 2 月 23 日 EUVL Source Workshop 15 平成 15 年 2 月 27 日 SPIE Microlithography 平成 15 年 3 月 29 日 2003 年 ( 平成 15 年 ) 春季第 50 回応用物 理学関係連合講演 会 17 平成 15 年 3 月 29 日 2003 年 ( 平成 15 年 ) 春季第 50 回応用物 理学関係連合講演 会 18 平成 15 年 2 月 27 日 SPIE Microlithography, 平成 15 年 3 月 29 日 2003 年 ( 平成 15 年 ) 春季第 xx 回応用 物理学関係連合講 演会 20 平成 15 年 2 月 27 日 SPIE Microlithography EUV 光源 EUV Light Source Development at EUVA Development of a Liquid-jet Laser-Produced-Plasma Light Source for EUV Lithography レーザー生成フ ラス マ方式 EUV 光源の液体 Xeシ ェットターケ ット生成リソク ラフィ用レーザー生成フ ラス マ方式 EUV 光源の開発 Development of Xe-Filled Capillary Discharge Extreme Ultraviolet Radiation Source for Semiconductor Lithography Sn 微粒子群をターゲットとするデブリフリープラズマの13nm 発光 Study of ultra-fast ion shutter employing a laser-produced plasma 溝口計遠藤彰阿部保今井陽介他菅沼崇他寺本雄介他青田達也他 H.Yashiro et al. 21 平成 15 年 2 月 26 日 SPIE Microlithography Experimental evaluation of stopping power of high energy ions from a laser-plasma by a magnetic field G.Niimi et al

159 22 平成 15 年 2 月 27 日 SPIE Microlithography 23 平成 15 年 2 月 25 日 SPIE Microlithography Generation of a strong narrowband peak at 13-nm in a tin plasma produced in a cavity use of tin as a plasma source material high conversion efficiency T.Aota et al. T.Tomie et al. 24 平成 14 年 12 月 20 日 電気学会第 4 回超微細リソグラフィー技術調査専門委員会 LPP-EUV 光源とその応用 富江敏尚 25 平成 14 年 11 月 44 th Annual Meeting, APS Division of Plasma Physics 26 平成 14 年 11 月 レーザー学会, 第 305 回研究会 27 平成 14 年 11 月 レーザー励起輻射 の物理とその応用 研究会 28 平成 15 年 3 月 日本物理学会, 第 58 回年次大会 29 平成 15 年 3 月 第 50 回応用物理 学関係連合講演会 30 平成 14 年 7 月 第 10 回技術 研 究発表交流会 ( 宮崎大学 ) 31 平成 14 年 11 月 みやざき科学技術 シンポジウム 32 平成 14 年 11 月 21 日 レーザー励起輻射 の物理とその応用 研究会 33 平成 15 年 2 月 28 日 精密工学会レーザ ー分科会 Experimental Observation of T. Higashiguchi Extreme Ultraviolet Emission from et al. a Laser-Produced Plasma レーザー生成プラズマからの極端平田貴大他端紫外線発生レーザー生成プラズマによる極端平田貴大他紫外線の絶対値測定冷却固体ターゲットからの極端紫東口武史他外線の発生レーザー生成プラズマによる極端古賀方土他紫外線発生冷却ガスを用いた極端紫外線発生平田貴大他ナノテクノロジー具現化のための東口武史他 X 線光源の開発 レーザーを用いたX 線源の研究宮本修治他高輝度高平均出力レーザー発振望月孝晏器を用いた極端紫外 (EUV) 光源とその応用 34 平成 15 年 2 月 21 日 はりま産学交流会 小型で強力な軟 X 線源の実用化と 望月孝晏 応用 - 3 -

160 35 平成 14 年 11 月 30 日 応用物理学会九州支部講演会 36 平成 15 年 3 月 29 日 2003 年 ( 平成 15 年 ) 春季第 50 回応 用物理学関係連合 講演会 37 平成 15 年 2 月 6 日 九州大学 VBL 報告 会 38 平成 14 年 9 月 20 日 レーザー学会第 302 会研究会 固体 レーザーとその応 用 39 平成 14 年 10 月 15 日 2002 年 ( 平成 14 年 ) 1st Inter-national Sympo-sium on EUVL 40 平成 15 年 3 月 29 日 2003 年 ( 平成 15 年 ) 春季第 50 回応用物 理学関係連合講演 会 41 平成 15 年 3 月 29 日 2003 年 ( 平成 15 年 ) 春季第 50 回応用物 理学関係連合講演 会 42 平成 15 年 3 月 29 日 2003 年 ( 平成 15 年 ) 春季第 50 回応用物 理学関係連合講演 会 43 平成 15 年 3 月 29 日 2003 年 ( 平成 15 年 ) 春季第 50 回応用物 理学関係連合講演 会 レーザー生成 EUV 光源用スズナノ微粒子分散 Xeターゲットの開発レーザー生成プラズマEUV 光源用 Snナノ微粒子ターゲットの開発レーザー生成 EUV 光源用 Snナノ微粒子分散 Xeターゲットの開発位相共役鏡搭載パルスYAG(4J, 50Hz) レーザーシステム Study on EUV Emission Properties of Laser Produced Plasma at ILE Osaka EUV 光源開発のためのXeイオンのエネルギー準位の評価 XeプラズマのEUVスペクトルの理論解析レーザープラズマ密度制御による EUV 光源の高効率化レーザー生成プラズマEUV 発生におけるデブリ飛散 ブラスト波の解析 田中博樹他田中博樹他田中博樹吉田英次 中塚正大 他西村博明 他古河裕之 他佐々木明 他西村博明 他重森啓介 他 44 平成 14 年 12 月 6 日 マイクロ高速 Zピン チプラズマの物理 と応用 研究会 Study of capillary discharge light source for extreme-ultraviolet lithography T.Kasao et al

161 45 平成 15 年 2 月 7 日 Basic Aspects of Non-equilibrium Plasmas Interacting with Surfaces (BANPIS-2003) 41 平成 15 年 3 月 17 日 平成 15 年電気学会 全国大会 Capillary Z-pinch Discharge Light Source for Extreme-ultraviolet Lithography キャヒ ラリィ Z ヒ ンチ放電フ ラス マを用いたEUV 光源の開発 T.Kasao et al. 渡辺正人 他 42 平成 15 年 1 月 23 日 長岡技術科学大学 キャピラリー Zピンチによる軟 X 線レーザーおよびEUV 光源の開発 43 平成 14 年 10 月 15 日 1st International EUV radiation from fast capillary Symposium on xenon discharges EUV, International SEMATECH 44 平成 14 年 12 月 13 日 2002 年 ( 平成 14 年 ) 高速キャピラリー放電による極端紫 プラズマ 核融合学 外線の発生 会九州支部研究発 表講演会 堀田栄喜 S. Katsuki et al. 浦上英之他 論文発表 番号 発表日 発表先 題名 発表者 1 平成 14 年 12 月 4 日 Semi Technology Symposium(STS) 2002 Present Status and Issues of Japan EUVL Development 堀池靖浩 2 平成 14 年 12 月 4 日 Semi Technology Symposium(STS) 2002 Post& Future of Excimer Laser 溝口計 Technology 3 平成 15 年 1 月 21 日 Semi Technology Symposium(STS) 2003 SEMICON Korea Past & Future of Excimer Laser Technology 久永直人 - 5 -

162 4 平成 15 年 1 月 30 日 レーザー学会学術講演会第 23 回年次大会 EUV 光源開発の現状と今後の動向 5 平成 15 年 1 月 30 日 レーザー学会学術 次世代リソク ラフィ紫外カ スレーサ ーの 講演会第 23 回年次 現状と開発の方向 大会 6 平成 15 年 2 月 27 日 SPIE Development of a Liquid-jet Microlithography Laser-Produced-Plasma Light 2003 Source for EUV Lithography 7 平成 15 年 3 月 25 日 フ ラス マ 核融合学 リソク ラフィ用 EUV( 極端紫外 ) 光源研 会 誌 Vol.79, 究の現状と将来展望 No.3(2003) 8 平成 15 年 3 月 25 日 フ ラス マ 核融合学 高出力レーザー生成プラズマEUV 会 誌 Vol.79, 光源の開発 No.3(2003) 9 平成 15 年 3 月 25 日 フ ラス マ 核融合学 EUVAにおける光源開発と産学連 会 誌 Vol.79, 携について No.3(2003) 10 平成 15 年 3 月 プラズマ核融合学 放電生成プラズマ光源 - 実用化 会誌 のための課題と将来展望 11 平成 15 年 2 月 プラズマ核融合学 レーザー生成プラズマ光源研究の 会誌 現状 12 平成 14 年 11 月 レーザー学会, 第 レーザー生成プラズマからの極端 305 回研究会, 端紫外線発生 RTM-02-49, pp To be submitted JJAP Comparison between Xe and Sn spectra in laser produced plasma. 14 平成 15 年 2 月 6 日 九州大学 VBL 報告 レーザー生成 EUV 光源用 Snナノ微 会 粒子分散 Xeターゲットの開発 豊田浩一溝口計阿部保溝口計遠藤彰豊田浩一佐藤弘人富江敏尚平田貴大他 T. Mochizuki et al. 田中博樹 - 6 -

163 平成 15 年度研究発表 番号 発表年月日 発表先 題名 発表者 1 平成 15 年 5 月 9 日 東大原子炉セミナー リソグラフィー用高出力 EUV 光 遠藤彰 源開発と課題 2 平成 15 年 5 月 29 日 The 47 th International Laser-Produced-PlasmaLight 小森浩 conference on electron, ion and photon beam technology and nanofabrication Source Development for EUV Lithography 3 平成 15 年 5 月 30 日 FST-X 線技術委員会 高出力 EUV 光源の開発と課題 遠藤彰 4 平成 15 年 6 月 3 日 SPIE s First Fluctuation of laser induced 遠藤彰 International Symposium on Fluctuations and Noise X-rays from electron beam and plasma 5 平成 15 年 6 月 4 日 IEEE International Laser Produced Plasma Light 菅沼崇 Conference on Plasma Science 2003 Source for Next Generation Lithography 6 平成 15 年 6 月 10 日 平成 14 年度極端紫外線 ( EUV) 露光技術研究成果報告会 EUVA LPP 開発報告 遠藤彰 7 平成 15 年 6 月 21 日 4 th International Symposium on Laser Precision Microfabrication 8 平成 15 年 6 月 22 日 4 th International Symposium on Laser Precision Microfabrication 9 平成 15 年 6 月 25 日 微細化のブレークスル- セミナー 10 平成 15 年 6 月 30 日 XI International Conference on Laser Optics(LO 2003) EUV Emission of Solid Targets irradiated with Pico-and Femtosecond Laser Pulses EUV light source development in Japan リソグラフィー用光源 (DUV, VUV,EUV) 開発の現状と展望 Emission spectra of laser-produced plasmas for EUV and soft X-ray sources Georg Sou magne 遠藤彰溝口計 Georg Sou magne - 7 -

164 11 平成 15 年 7 月 10 日, NGLワークショップ2003 高出力 EUV 光源開発と課題 遠藤彰 7 月 11 日 12 平成 15 年 8 月 5 日 SPIE annual meeting, Design of high average power 遠藤彰 X-ray systems and technologies clean EUV light source based on Laser produced Xe plasma 13 平成 15 年 8 月 30 日 2003 年秋季第 64 回応用物理学会学術講演会 高出力レーザ生成プラズマ EUV 光源の開発 中野真生 14 平成 15 年 9 月 8 日 次世代リソグラフィ技術委 EUV 光源の開発 小森浩 員会第 8 回定例会 15 平成 15 年 9 月 18 日 第 46 回放射線化学討論会 高出力 EUV 光源開発と課題 遠藤彰 16 平成 15 年 9 月 29 日 EUVL Source Workshop EUV Light Source Development 遠藤彰 at EUVA 17 平成 15 年 9 月 30 日 2 nd International EUVL Laser-Produced-PlasmaLight 遠藤彰 ~10 月 2 日 Symposium Source Development for EUV Lithography at EUVA 18 平成 15 年 9 月 30 日 ~10 月 2 日 2 nd International EUVL Symposium Study of ion damage on EUV light source collector mirrors 小森浩 19 平成 15 年 10 月 26 日 ~10 月 30 日 LEOS2003 Progress of a Laser Plasma EUV 遠藤彰 Light Source for Lithography 20 平成 15 年 10 月 31 日 Microprocesses and Nanotechnology 2003 Progress of a Laser-Produced-Plasma Light Source for EUV Lithography 小森浩 21 平成 15 年 12 月 3 日 ~12 月 5 日 セミコン ジャパン2003 セミコン ジャパン展示会場でのパネル展示 22 平成 15 年 12 月 4 日 レーザ励起 X 線源とその LPP 方式 EUV 光源開発の現状 応用研究会 23 平成 15 年 12 月 19 日 電気学会第 9 回超微細 EUVAでのEUV 光源開発 リソグラフィ技術調査専門 委員会 24 平成 16 年 1 月 29 日 レーザー学会学術講演 Xe 液体ジェットによるレーザー 会第 24 回年次大会 プラズマEUV 光源 ギガフォトン ( 株 ) ウシオ電機 ( 株 ), ( 株 ) コマツ阿部保髙林有一遠藤彰 - 8 -

165 25 平成 16 年 1 月 29 日, レーザー学会学術講演 EUV 光源用集光ミラーにおける 星野秀往 1 月 30 日 会第 24 回年次大会 イオンダメージの研究 26 平成 16 年 2 月 21 日 EUV Optics Contaminat ion and Lifetime Works hop Regional Update:Japan 小森浩 27 平成 16 年 2 月 22 日 EUV Source Workshop EUV Light Source Development 遠藤彰 at EUVA 28 平成 16 年 2 月 24 日 SPIE Microlithography 平成 16 年 2 月 26 日 SPIE Microlithography 平成 16 年 3 月 30 日 第 51 回応用物理学関係 連合講演会 31 平成 16 年 3 月 30 日 第 51 回応用物理学関係 連合講演会 32 平成 16 年 3 月 30 日 第 51 回応用物理学関係 連合講演会 33 平成 16 年 3 月 30 日 第 51 回応用物理学関係 連合講演会 34 平成 15 年 6 月 10 日 平成 14 年度極端紫外線 (EUV) 露光技術研究成 果報告会 Performance of a 10kHz 阿部保 Laser-Produced-Plasma Light Source for EUV Lithography Ion damage analysis 小森浩 on EUV collector mirrors リソグラフィ用 EUV 光源プラズマ小森浩の計測レーザ生成プラズマEUV 光源の星野秀往高速イオン緩和技術の開発 レーサ 生成プラズマEUV 光源用中野真生 Xeドロップレットターゲットの開発リソグラフィ用レーザ生成プラズ菅沼崇ママ方式 EUV 光源の開発 EUVA DPP 開発報告佐藤弘人 35 平成 15 年 7 月 10 日 NGL ワークショップ 2003 DPP 方式 EUV 光源の開発寺本雄介 36 平成 15 年 9 月 30 日,10 2 nd International EUVL Radiation Characteristics of a 寺本雄介 月 1 日 Symposium Capillary Z-pinch EUV Source 37 平成 15 年 10 月 19 日 4th International High Repetition Rate MPC 寺本雄介 ~10 月 22 日 Symposium on Pulsed Generator-Driven Capillary Power and Plasma Z-pinch EUV Source Applications 38 平成 15 年 10 月 20 日, 電気学会プラズマ パル High Repetition Rate MPC 寺本雄介 10 月 21 日 スパワー合同研究会 Generator-Driven Capillary Z-pinch EUV Source - 9 -

166 39 平成 15 年 11 月 15 日 電気学会東京支部新潟 支所研究発表会 EUV 露光と放電 EUV 光源 堀田和明 40 平成 15 年 12 月 3 日 ~12 月 5 日 セミコン ジャパン2003 セミコン ジャパン展示会場でのパネル展示 41 平成 16 年 1 月 29 日 レーザー学会創立 30 周 放電プラズマEUV 光源 年記念学術講演会 42 平成 16 年 2 月 26 日 SPIE 29th Annual Inte High repetition rate MPC rnational Symposium o generator-driven capillary n Microlithographyポス Z-pinch EUV source ター発表 43 平成 16 年 3 月 30 日 第 51 回応用物理学関係 放電生成プラズマにおける極 連合講演会 端紫外光源特性 44 平成 15 年 5 月 14 日 15 平成 15 年度 ( 社 ) 日本 キャピラリー Zピンチ放電プラ 日 分光学会春季講演会 ズマを用いたEUV 光源の開発 45 平成 15 年 6 月 10 日 平成 14 年度極端紫外 Z-ピンチ型放電プラズマ EUV 線 (EUV) 露光技術研究 光源の研究 成果報告会 46 平成 15 年 6 月 21 日 ~ 4th International Development of Capillary 24 日 Symposium on Laser Z-pinch Discharge EUV Light Precision Source Microfabrication 47 平成 15 年 6 月 13 日 第 16 回 SIデバイスシンポ SIサイリスタ電源を用いたEUV ジウム 露光光源の開発 48 平成 15 年 9 月 29 日 EUVL Source Workshop Influence of Nonequilibrium Ionization Process on Efficiency of Discharge Pumped EUV Source 49 平成 15 年 9 月 30 日 2nd International EUVL Characteristics of Capillary Symposium Z-pinch Discharge Light Source ギガフォトン ( 株 ) ウシオ電機 ( 株 ), ( 株 ) コマツ佐藤弘人寺本雄介白井隆宏宋仁皓堀田栄喜渡辺正人堀田栄喜堀岡一彦堀田栄喜

167 50 平成 16 年 1 月 15 日 ~ 電気学会パルスパワー Research of capillary Z pinch Inho Song 16 日 研究会 extreme-ultraviolet light source 51 平成 16 年 1 月 29 日 レーザー学会創立 30 周年記念学術講演会 52 平成 15 年 6 月 10 日 平成 14 年度極端紫外 線 (EUV) 露光技術研究 成果報告会 53 平成 15 年 10 月 15 日 2 nd International Symposium on EUV, Antwerp, Belgium 54 平成 15 年 4 月 24 日 レーザー学会特別技術 セミナー, 横浜 55 平成 15 年 8 月 30 日 応用物理学会, 福岡大 学 放電プラズマEUV 光源の物理と課題キャピラリ放電型 EUV 光源の超短パルス電流駆動による性能改善 EUV radiation from fast capillary xenon discharges EUV リソグラフィーガスフローを用いた Sn 微粒子群ターゲット輸送の研究 堀田栄喜秋山秀典 S. Katsuki et al. 富江敏尚屋代英彦 青田達也 林景全 富江敏尚 56 平成 15 年 9 月 10 日 原子力 ( 放射線 ) 研究 会, 東京 レーザープラズマ高輝度 X 線源の応用の新展開 富江敏尚 屋代英彦 松嶋功 錦織健太郎 青田達也 植野能史 林景全 新美剛太 森脇大樹

168 57 平成 15 年 9 月 30 日 2 nd Int. Extreme Ultraviolet Lithography Symposium, ベルギーアントワープ 58 平成 15 年 12 月 4 日 レーザー励起 X 線源と その応用研究会, 厚木 NTT 基礎研 59 平成 15 年 1 月 29 日 レーザー学会学術講演 会第 24 回, 仙台 60 平成 16 年 2 月 22 日 SPIE Microlithography, Santa Clara Progress of tin plasma technologies at AIST ガスフロー Sn 微粒子供給法を用いた EUV プラズマ光源の開発微粒子群の供給と EUVL 用プラズマ光源 Particle-Cluster Tin Target for High Conversion Efficiency Source for EUVL 富江敏尚 青田達也 植野能史 新美剛太 屋代英彦 林景全 森脇大樹 松嶋功 神高典明 錦織健太郎屋代英彦 林景全 青田達也 富江敏尚屋代英彦 富江敏尚 青田達也 林景全 植野能史 新美剛太 松嶋功富江敏尚 青田達也 屋代英彦 林景全 植野能史 神高典明 森脇大樹 新美剛太 松嶋功 錦織健太郎

169 61 平成 16 年 2 月 24 日 SPIE microlithography, Saint Clara EUV generation using water droplet target 62 平成 16 年 2 月 24 日 SPIE microlithography, Supply of tin Saint Clara micro-particle-cluster by air flow 63 平成 16 年 3 月 28 日 第 51 回応用物理学関 EUV リソグラフィー用レーザ 係連合講演会, 八王子 ープラズマの最適パラメーター の考察 64 平成 16 年 3 月 28 日 第 51 回応用物理学関 微粒子分散ターゲットプラズマ 係連合講演会, 八王子 による平板ターゲットを越える 高変換効率 EUV 発光 65 平成 16 年 3 月 28 日 第 51 回応用物理学関 クリーンプラズマ光源の開発 係連合講演会, 八王子 出力絶対値評価 66 平成 16 年 3 月 29 日 第 51 回応用物理学関 ガスフローを用いた Sn 微粒子 係連合講演会, 八王子 群ターゲット輸送の研究 /10/2 精密工学会秋季大会 IBF による光学素子材料の加 工第 1 報 反応性ガスを用 いたときの加工特性 /10/2 精密工学会秋季大会 IBF による光学素子材料の加 工第 2 報 各種希ガスを用 いた時の加工特性 林景全 屋代英彦 青田達也 富江敏尚屋代英彦 林景全 青田達也 富江敏尚富江敏尚 青田達也青田達也 富江敏尚 林景全 屋代英彦植野能史 新美剛太 青田達也 錦織健太郎 屋代英彦 富江敏尚屋代英彦 青田達也 林景全 富江敏尚吉川暢一岩瀬浩太郎

170 /1/10 第 17 回日本放射光学 会年会 放射光科学合 同シンポジウム /3/29 春季応用物理学関係連 合講演会 EUV 光によるリソグラフィー用ミラーに対するコンタミネーション研究の概要 EUV 光リソグラフィー用ミラーに対するコンタミネーションの研究 角谷幸信 角谷幸信 論文 番号 発表年月日 発表先 題名 発表者 1 平成 15 年 5 月 29 日 Journal of Vacuum Laser-Produced-PlasmaLight 小森浩 science and Technology B Source Development for EUV Lithography 2 平成 15 年 6 月 3 日 Proc.of SPIE vol.5111 Fluctuation of laser induced 遠藤彰 X-rays from electron beam and plasma 3 平成 15 年 6 月 21 日 Proc.of SPIE vol.5063 EUV Emission of Solid Targets irradiated with Pico-and Georg Souma gne Femtosecond Laser Pulses 4 平成 15 年 6 月 22 日 Proc.of SPIE vol.5063 EUV light source development in 遠藤彰 Japan 5 平成 15 年 6 月 30 日 XI International Conference on Laser Optics(LO 2003) Emission spectra of laser-produced plasmas for EUV and soft X-ray sources Georg Souma gne 6 平成 15 年 7 月 10 日,7 NGLワークショップ2003 高出力 EUV 光源開発と課題 遠藤彰 月 11 日 予稿集 7 平成 15 年 8 月 5 日 Proc.of SPIE vol.5196 Design of high average power 遠藤彰 clean EUV light source based on Laser produced Xe plasma 8 平成 15 年 9 月 18 日 第 46 回放射線化学討論会講演要旨集 高出力 EUV 光源開発と課題 遠藤彰

171 9 平成 15 年 10 月 31 日 JJAP Progress of a Laser-Produced-Plasma Light Source for EUV Lithography 10 平成 16 年 1 月 29 日 レーザー学会学術講演 Xe 液体ジェットによるレーザープ 会第 24 回年次大会予稿 ラズマEUV 光源 集 11 平成 16 年 2 月 24 日 Proc.of SPIE vol.5374 Performance of a 10kHz Laser-Produced-Plasma Light Source for EUV Lithography 12 平成 16 年 2 月 26 日 Proc.of SPIE vol.5374 Ion damage analysis on EUV collector mirrors 13 平成 15 年 10 月 20 日 電気学会プラズマ パルスパワー合同研究会資料 pp.19-23(2003) High Repetition Rate MPC Generator-Driven Capillary Z-pinch EUV Source 14 平成 15 年 10 月 21 日 Proceedings of 4th High Repetition Rate MPC International Symposium Generator-Driven Capillary on Pulsed Power and Z-pinch EUV Source Plasma Applications, pp (2003) 15 平成 15 年 11 月 15 日 電気学会東京支部新潟 EUV 露光と放電 EUV 光源 支所研究発表会 16 平成 16 年 1 月 29 日 レーザー学会学術講演 放電プラズマEUV 光源 会第 24 回年次大会講演 予稿集, S8-S9 17 平成 16 年 2 月 26 日 Proceedings of SPIE High repetition rate MPC 5374, (2004). generator-driven capillary Z-pinch EUV source 18 平成 15 年 6 月 21 日 Proceedings of SPIE, Development of Capillary ~24 日 Vol.5063, pp Z-pinch Discharge EUV Light (2003) Source 小森浩遠藤彰阿部保小森浩寺本雄介寺本雄介堀田和明佐藤弘人寺本雄介渡辺正人 19 平成 15 年 6 月 13 日 第 16 回 SIデバイスシンポジウム講演論文集, SSDI-03-6, pp (2003) SIサイリスタ電源を用いたEUV 露光光源の開発 堀田栄喜

172 20 平成 16 年 1 月 15 日 ~16 日 電気学会研究会資料, パルスパワー研究会, PPT-04-4, pp (2004) 21 平成 16 年 1 月 29 日 レーザー学会学術講演 会第 24 回年次大会講演 予稿集, S5-S6 22 平成 15 年 Proc.SPIE vol.5037, pp 平成 15 年 Proceedings of SPIE, 5037,p.370 Research of capillary Z pinch extreme-ultraviolet light source 放電プラズマEUV 光源の物理と課題 use of tin as a plasma source material for high conversion efficiency Experimental evaluation of stopping power of high energy ions from a laer-produced plasma by a magnetic field Inho Song 堀田栄喜富江敏尚 青田達也 植野能史 新美剛太 屋代英彦 林景全 松嶋功 小宮山和匡 D.H.Lee 錦織健太郎 横田泰志新美剛太 植野能史 錦織健太郎 青田達也 屋代英彦 富江敏尚 24 平成 15 年 Proceedings of SPIE, 5037-,pp Strong narrowband peak at 13.5-nm generated in a cavity-confined tin plasma 青田達也 ( 次世代半導体研究センター ) 屋代英彦 植野能文 富江敏尚

173 25 平成 15 年 Proceedings of SPIE, 5037-, p 平成 15 年 Proceedings of SPIE, 5037-, p 平成 16 年 10 月 1 日 JJAP Exress Letter Debris-free EUV source for inspection using a through-hole target ultra-fast ion shutter employing a laser-produced plasma A model to describe surface physics in EUVL optics mirror contamination 植野能史 青田達也 新美剛太 Lee Dong-Hoon 錦織健太郎 屋代英彦 富江敏尚屋代英彦 青田達也 錦織健太郎 植野能史 富江敏尚五明由夫 プレス発表等 番号発表年月日発表先題名発表者 1 平成 15 年 7 月 31 日 2 平成 15 年 9 月 11 日 3 平成 15 年 12 月 3 日 4 平成 15 年 3 月 24 日 マスコミ関係各社 EUVAプレス向けサイトツアー 技術研究組合 EUVA EUVA 組合員 EUVA 組合員サイトツアー 技術研究組 合 EUVA マスコミ関係各社 NEWS RELEASE 技術研究組 EUVリソグラフィ用光源で 合 EUVA 4W 発光に成功 プレス発表 EUV リソグラフィー実現に向け 産業技術総 錫微粒子クラスタで変換効率 合研究所 3% に目途

174 平成 16 年度 研究発表 番号 発表年月日 発表先 題名 発表者 1 平成 16 年 4 月 19 日 Pacific International Co nference on Application s of Lasers and Optics Laser-produce-plasma for E UV lithography 遠藤彰 2 平成 16 年 4 月 23 日 第 1 回光 量子コヒーレンス制御技術調査委員会 EUV,UVリソグラフィー用光源溝口計 3 平成 16 年 5 月 11 日 LPM2004 ~5 月 14 日 4 平成 16 年 5 月 19 日 日本分光学会シンポジ ウム 5 平成 16 年 6 月 8 日 平成 15 年度 EUV 露光技 術研究成果報告会 Performance of Xenon Liquid 菅沼崇 -Jet Laser-Produced-Plasma Light Source for EUV Lith ography 次世代半導体リソグラフィ用高遠藤彰出力 EUV 光源の開発 平成 15 年度 LPP 方式 EUV 光源遠藤彰研究開発報告 6 平成 16 年 6 月 29 日 NGL Workshop2004 EUV Light Source Developm ent at EUVA Georg Soumagne 7 平成 16 年 8 月 2 日 49 th SPIE Annual Meeti High average power EUV lig 中野真生 ng ht sourse for next generatio n lithography by laser produ ced xenon plasma 8 平成 16 年 9 月 1 日 第 65 回応用物理学会学 レーザプラズマXe EUV 光源 遠藤彰 術講演会シンポジウム 開発の進展 9 平成 16 年 9 月 2 日 第 65 回応用物理学会学術講演会 リソグラフィ用 EUV 光源プラズマの集光計測 小森浩 10 平成 16 年 9 月 2 日 第 65 回応用物理学会学 Xeジェットを用いたレーザ生成 阿部保 術講演会 プラズマ方式 EUV 光源の高効率化 11 平成 16 年 9 月 2 日 第 65 回応用物理学会学術講演会 Xeドロップレットターゲットを用いたレーザ生成プラズマEUV 光源の開発 中野真生

175 12 平成 16 年 9 月 12 日 日本物理学会秋季大会リソグラフィー用プラズマ放射光源の現状と課題 遠藤彰 13 平成 16 年 10 月 29 日 MNC2004 Development of high average power EUV light source by laser produced xenon plasm a 中野真生 14 平成 16 年 11 月 2 日 3 rd International EUVL ~11 月 4 日 Symposium 15 平成 16 年 11 月 2 日 3 rd International EUVL ~11 月 4 日 Symposium 16 平成 16 年 11 月 2 日 3 rd International EUVL ~11 月 4 日 Symposium 17 平成 16 年 11 月 2 日 3 rd International EUVL ~11 月 4 日 Symposium 18 平成 16 年 11 月 2 日 3 rd International EUVL ~11 月 4 日 Symposium 19 平成 16 年 12 月 13 日プラズマ科学シンポジウム 平成 16 年 12 月 14 日レーザー励起 X 線源とその応用研究会 21 平成 16 年 12 月 14 日レーザー励起 X 線源とその応用研究会 Performance of Laser Produc 遠藤彰 ed Xe Plasma Light Source f or EUV Lithography Magnetic field ion mitigation 小森浩 for collector mirrors Modeling for charge transfer 小森浩 of highly ionized Xe ions p roduced by laser produced p lasma Investigation of Wavelength 阿部保 Dependence of Conversion E fficiency using Xenon Jet for LPP EUV Light Source Xe droplet target developme 中野真生 nt for a LPP EUV light sour ce EUV Light Source Developm 豊田浩一 ent for Next Generation Lith ography リソグラフィ用 EUV 光源開発 EUVL 用光源研究の現状と展豊田浩一望レーザーを用いたEUV 発光効遠藤彰率の波長依存症 22 平成 17 年 2 月 27 日 EUV Source Workshop LPP architecture based on h igh average power gas laser for a commercial 115W EUV light source 遠藤彰

176 23 平成 17 年 2 月 27 日 EUV Source Workshop Performance and concepts of EUVA LPP and GDPP tech nologies 遠藤彰 24 平成 17 年 3 月 3 日 30 th International Symp Magnetic field ion mitigation 小森浩 osium Microlithography for EUV light sources 25 平成 17 年 3 月 3 日 30 th International Symp osium Microlithography 10kHz Laser-Produced-Plas ma Light Source for EUV Li thography Georg Soumagne 26 平成 17 年 3 月 29 日 2005 年春季第 52 回応用 EUV 光源用短パルス高繰り返 菅沼崇 ~4 月 1 日 物理学関係連合講演会 しTEA CO2 レーザ 27 平成 17 年 3 月 29 日 2005 年春季第 52 回応用 CO2レーザを用いたXeプラズ 星野秀往 ~4 月 1 日 物理学関係連合講演会 マのEUV 発光特性 28 平成 17 年 3 月 29 日 2005 年春季第 52 回応用 Xeレーサ フ ラス マEUV 光源の高 小森浩 ~4 月 1 日 物理学関係連合講演会 速イオン緩和技術の開発 29 平成 16 年 5 月 26 日 IEEE2004International Radiation characteristics of h 寺本雄介 Power Modulator Confe igh repetition rate capillary rence Z-pinch EUV source 30 平成 16 年 6 月 8 日 平成 15 年度 EUV 露光技術研究成果報告会 DPP 方式 EUV 光源の開発 佐藤弘人 31 平成 16 年 6 月 30 日 17th Asia Pacific ~7 月 2 日 Conference on Plasma Science and Technology 32 平成 16 年 7 月 19 日 15th International Conference on High-Power Particle Beams 33 平成 16 年 9 月 1 日第 65 回応用物理学会学術講演会シンホ シ ウム 34 平成 16 年 9 月 17 日 2004 年度精密工学会秋季大会シンホ シ ウム Observation of EUV Emission 白井隆宏 and Debris Produced by the Discharge Plasma EUV and plasma observation in 寺本雄介 capillary Z-pinch xenon plasmas 放電フ ラス マEUV 光源開発の佐藤弘人進展 EUVL 用レーサ ー生成フ ラス マ光佐藤弘人源の開発 35 平成 16 年 11 月 1 日 3rd International EUVL High-power capillary Z-pinch 寺本雄介 ~11 月 4 日 Symposium EUV source development 36 平成 16 年 11 月 1 日 3rd International EUVL Debris shield effect on 白井隆宏 ~11 月 4 日 Symposium mitigation of discharge debris

177 37 平成 16 年 11 月 1 日 3rd International EUVL Scalability study on a low ~11 月 4 日 Symposium inductance pulsed power generator 38 平成 17 年 2 月 27 日 EUV Source Workshop Sn delivery system-a scheme for large volume continuous feed- 39 平成 17 年 3 月 3 日 SPIE 30th International High-power and Symposium on high-repetition-rate EUV Microlithography source based on Xe discharge-produced plasma 40 平成 16 年 5 月 18 日 平成 16 年度日本分光学 キャヒ ラリー Zヒ ンチ放電を用いた 会春季講演会 極端紫外光源の分光計測 41 平成 16 年 6 月 8 日 平成 15 年度 EUV 露光技 平成 15 年度 EUVADPP 再委託 術研究成果報告会 報告 42 平成 16 年 6 月 28 日 31st EPS Conference o Experimental study of capilla n Plasma Physics ry Z-pinch discharge plasma for EUV lithography 43 平成 16 年 6 月 28 日 31st IEEE International Experimental investigation of Conference on Plasma debris mitigation in discharg Science e produced EUV light sourc e 44 平成 16 年 6 月 28 日 31st IEEE International Research of capillary Z pinch Conference on Plasma extreme-ultraviolet light sou Science rce 45 平成 16 年 7 月 18 日 10th International Sym Development of capillary Z-p posium on the Science inch discharge light source f and Technology of Li or EUV lithgraphy ght Sources 46 平成 16 年 8 月 15 日 Gordon Research Conf EUV Discharge Light Source erence(plasma Processi s for Photolithography ng Science) 新美剛太寺本雄介寺本雄介宋仁皓堀田栄喜 Masato Watanabe Masato Watanabe Inho Song Inho Song Eiki Hotta 47 平成 16 年 8 月 30 日平成 16 年電気学会基礎材料共通部門全国大会 放電生成フ ラス マ方式における半導体リソク ラフィ用極端紫外光源の特性評価 岩田和宏

178 48 平成 16 年 9 月 2 日第 65 回応用物理学会学術講演会 49 平成 16 年 10 月 18 日 5th International Symp osium on Pulse Power and Plasma Application s 50 平成 16 年 11 月 1 日 3 rd International EUVL ~11 月 4 日 Symposium 51 平成 16 年 11 月 1 日 3 rd International EUVL ~11 月 4 日 Symposium 52 平成 16 年 11 月 1 日 3 rd International EUVL ~11 月 4 日 Symposium 53 平成 16 年 11 月 30 日 Research Reports-NIFS -PROC Series 54 平成 17 年 1 月 26 日 Plasma Science Sympos ium 2005/The 22nd Sy mposium on Plasma Pr ocessing 55 平成 17 年 3 月 7 日平成 16 年度核融合科学研究所共同研究研究会 56 平成 17 年 3 月 17 日平成 17 年電気学会全国大会 57 平成 16 年 5 月 23 日 26th IEEE Power Mod ~5 月 26 日 ulator Conference 58 平成 16 年 6 月 8 日平成 15 年度 EUV 露光技術研究成果報告会 59 平成 16 年 8 月 4 日 ~ 2nd US-Japan Workshop 8 月 7 日 on Pulsed Power Z-ヒ ンチ放電フ ラス マからのEUV 渡辺正人発光特性 Coherent or Incoherent Brig Kazuhiko Horiok ht Radiation Sources in XUV a Region using Fast Pulse-po wer Devices Optimization of Capillary Z- Inho Song pinch Discharge Light Sourc e for Lithography Development of plasma jet Z Yusuke Homma -pinch discharge system for EUV light source Study of xenon ionization dy Majid MASNAVI namics and efficiency of capil lary discharge EUV source Study of xenon capillary Z p K.Kitade inch extreme-ultraviolet light source for lithography Development of capillary Z-p 小林靖典 inch Discharge Light Source for EUV Lithgraphy Zヒ ンチ型 EUV 光源の高出力低本間友祐テ フ リ化に関する研究半導体リソク ラフィ用 EUV 光源の岩田和宏光学的特性に関する研究 Z-pinch discharge based EU 勝木淳 V light source driven by a l ow inductance gap-less circu it 平成 15 年度 EUVA DPP 再委秋山秀典託報告 Low inductance gap-less 勝木淳 pulsed current generator for DPP based EUV light source

179 60 平成 16 年 9 月 27 日 第 57 回電気関係学会九 EUV 光源用繰り返し短ハ ルス電 近藤義泰 ~28 日 州支部連合大会 源の開発 61 平成 16 年 9 月 27 日第 57 回電気関係学会九 ~28 日州支部連合大会 62 平成 16 年 11 月 1 日 3rd International EUVL ~11 月 4 日 Symposium 63 平成 16 年 11 月 1 日 3rd International EUVL ~11 月 4 日 Symposium 64 平成 16 年 11 月 1 日 3rd International EUVL ~11 月 4 日 Symposium 65 平成 16 年 6 月 NGLワークショップ 透過型回折格子を用いたZヒ ン今村英樹チフ ラス マからのEUV 放射光の分光 EUV Emission from Z-pinch 勝木淳 Plasmas Driven by Ultra-short Current Modification of Z-pinch 木村彰宏 Plasmas with an External Longitudinal Magnetic Field Characteristics of Z-pinch C.H.Zhang EUV Sources with Tin Target EUVL モデルプラズマ用ガスフ産業技術総合研ロー微粒子ターゲット供給装究所置 66 平成 16 年 11 月 EUVLSymposium Progress of High Efficiency 産業技術総合研 Particle-Cluster Tin Target 究所 Technologies at AIST 67 平成 16 年 応用物理学会 Vaporization of water from a 産業技術総合研 droplet for target of a plasma 究所 EUV source 2nd International Symposium on Technologies and Applications of Photoelectron Micro-Spectroscopy with Laser-based VUV Sources 68 平成 16 年 応用物理学会 Particle-cluster target for an 産業技術総合研 ultimate efficiency LPPEUV 究所 source and delivery of particles by droplets at multi-khz repetition rate

180 69 平成 17 年 応用物理学会 Observation of expanding 産業技術総合研 particles delivered by a droplet 究所 at multi khz repetition rate 70 平成 17 年 応用物理学会 ガスフローを用いた Sn 微粒子産業技術総合研群ターゲット輸送の研究 3( 微究所粒子連鎖衝突による密度増大 ) 71 平成 16 年 6 月 8 日 平成 15 年度成果報告装置研究室成果報告 福田惠明 会 72 平成 16 年 6 月 9 日 極端紫外線(EUV) 光露光装置から見た EUV 光源福田惠明 源開発等の先進半導体に対する要求仕様について 製造技術の実用化 平 成 15 年度成果報告会 73 平成 16 年 9 月 3 日 第 65 回応用物理学関 EUV 露光装置から見た光源仕福田惠明 係連合講演会シンポ様について ジウム 74 平成 16 年 9 月 17 日 精密工学会 2004 年度 EUV 露光装置用光学素子加野村和司 安藤 秋季大会シンポジウム工技術の展望 I & II 学 EUV リソグラフィ技術の最前線 75 平成 16 年 10 月 26 日 MNC2004 Experiment of EUV 新部正人 Contamination with use of Undulator Radiation 76 平成 16 年 11 月 2 日 The 3rd International Characterization of capped 高瀬博光 EUVL Symposium multilayers using XPS,AES, and SIMS 77 平成 16 年 11 月 2 日 The 3rd International Basic examination of shape 沼田敦史 EUVL Symposium correction machining of minute area by ion beam 78 平成 16 年 11 月 2 日 The 3rd International Development of ion figuring 安藤学 EUVL Symposium system for mirror shape correction of minute area 79 平成 16 年 11 月 2 日 The 3rd International Surface roughness of optical 谷口淳 EUVL Symposium substrate finished by ion beam figuring

181 80 平成 16 年 11 月 2 日 The 3rd International EUVL Symposium 81 平成 16 年 11 月 2 日 The 3rd International EUVL Symposium 82 平成 16 年 11 月 2 日 The 3rd International EUVL Symposium 83 平成 17 年 1 月 7 日第 18 回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム 84 平成 17 年 3 月 3 日 SPIE International Symposium on Emerging Lithographic Technologies IX 85 平成 17 年 3 月 3 日 SPIE International Symposium on Emerging Lithographic Technologies IX 86 平成 17 年 3 月 3 日 SPIE International Symposium on Emerging Lithographic Technologies IX 87 平成 17 年 3 月 30 日 2005 年春季応用物理学関係連合講演会 Prevention effect of insulator 谷口淳 substrate charge-up during ion beam figuring Apparatus for contamination 青木貴史 control development I EUVA Measurements of reflectance 角谷幸信 drop by contamination multilayer mirror at NewSUBARU EUV 光を用いたリソグラフィ用角谷幸信ミラーに対するコンタミネーションの照射強度依存性 Characterization of capped 高瀬博光 multilayers using XPS,AES, and SIMS Apparatus for contamination 青木貴史 control development in EUVA Reflectance change of Si- and 角谷幸信 Ru-capped Mo/Si multilayer mirrors caused by intense EUV irradiation EUV リソグラフィー用多層膜ミ角谷幸信ラーにおけるコンタミネーションの照射強度依存性

182 論文発表 番号 発表年月日 発表先 題名 発表者 1 平成 16 年 4 月 19 日 Pacific International Confe rence on Applications of Lasers and Optics Laser-produce-plasma for EUV 遠藤彰 lithography 2 平成 16 年 4 月 27 日 レーザーエキスポ2004 特別セミナー EUVリソグラフィ -レーザープラズマEUV 光源 - 小森浩 3 平成 16 年 5 月 11 日 LPM2004 Performance of Xenon Liquid-J 菅沼崇 ~5 月 14 日 et Laser-Produced-Plasma Lig ht Source for EUV Lithograph y 4 平成 16 年 5 月 19 日 日本分光学会シンポジウム次世代半導体リソグラフィ用高出力 EUV 光源の開発 遠藤彰 5 平成 16 年 8 月 2 日 49 th SPIE Annual Meeting High average power EUV light sourse for next generation lit hography by laser produced xe non plasma 中野真生 6 平成 16 年 8 月 Japan Journal of Applied Physics 7 平成 16 年 9 月 17 日 2004 年度精密工学会秋季 大会シンポジウム 8 平成 16 年 9 月 レーザーマイクロ ナノプロ セッシング 9 平成 17 年 3 月 3 日 30 th International Symposi um Microlithography 10 平成 17 年 3 月 3 日 30 th International Symposi um Microlithography Laser-Produced Plasma Light 小森浩 Source Development for Extre me Ultraviolet Lithography EUV 用レーザー生成プラズマ光小森浩源の開発 EUV 光源小森浩 Magnetic field ion mitigation fo 小森浩 r EUV light sources 10kHz Laser-Produced-Plasma Georg Soum Light Source for EUV Lithog agne raphy 11 平成 17 年 3 月 EUVL Sources for EUV L ithography Erosion of Condenser Optics Exposed to EUV Sources 小森浩

183 12 平成 16 年 5 月 26 日 IEEE2004International Po wer Modulator Conference Radiation characteristics of hig h repetition rate capillary Z-pi nch EUV source 13 平成 16 年 7 月 19 日 15th International EUV and plasma observation in Conference on High-Power capillary Z-pinch xenon plasmas Particle Beams 14 平成 16 年 9 月 17 日 2004 年度精密工学会秋季 EUVL 用レーサ ー生成フ ラス マ光源 大会シンホ シ ウム の開発 15 平成 16 年 11 月 4 日 第 20 回九州山口フ ラス マ研 EUV 光源の開発 究会 16 平成 16 年 6 月 28 日 31st EPS Conference on Experimental study of capillary Plasma Physics Z-pinch discharge plasma for EUV lithography 17 平成 16 年 10 月 18 日 5th International Symposi Coherent or Incoherent Bright um on Pulse Power and P Radiation Sources in XUV Re lasma Applications gion using Fast Pulse-power D evices 18 平成 16 年 11 月 30 日 Research Reports-NIFS-P Study of xenon capillary Z pin ROC Series ch extreme-ultraviolet light so urce for lithography 19 平成 16 年 12 月 9 日 Japanese Journal of Appli Characteristics of the Extreme ed Physics Ultraviolet Radiation Conversi on Efficiency of a Xe Plasma 20 平成 17 年 Physical Review Letters 94 Ultimate efficiency of ultraviolet radiation from a laser-produced plasma 21 平成 17 年 2 月 SPIE EUVgeneration using water droplet target 寺本雄介寺本雄介佐藤弘人堀田和明渡辺正人 Kazuhiko H ORIOKA K.Kitade Majid MASN AVI 産業技術総合研究所産業技術総合研究所 22 平成 17 年 2 月 SPIE Particle-cluster tin target for High conversion efficiency LPP source for EUVL 23 平成 17 年 レーザー研究 パルスEUV 光を用いた光電子 分光 EUPS 産業技術総合研究所産業技術総合研究所

184 24 平成 16 年 10 月 1 日 JJAP Exress Letter A model to describe surface p hysics in EUVL optics mirror contamination 五明由夫 プレス発表等 番号発表年月日発表先題名発表者 1 平成 16 年 11 月 19 日半導体産業新聞セミコン特集号 EUVリソグラフィ技術の開発状況と今後の展望 2 平成 16 年 12 月 13 日マスコミ関係各社 半導体微細加工用の極端紫外 線光源で出力 12Wを達成 技術研究組合 EUVA 技術研究組合 EUVA

185 2-2

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187 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト 第 1 回中間評価分科会説明資料議題 5 プロジェクトの概要 ( 公開 ) ~ 事業の位置付け 必要性について ~ 独立行政法人 NEDO 技術開発機構電子 情報技術開発部 平成 17 年 4 月 20 日 1/ 9 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性 NEDO 電子部のミッションと技術開発マップ 技総術合会科議学高が時いす間生み 活ず空とみ間 まに効で制率行約的きさで渡れ活っな気たいの社ラあ会イる ) フ元便ラ気利イなでン安社 ( 心ネ会安ッのト実全ワ現なー質クの I T 戦略本部 ( I T 利活戦用略に Ⅱよ ) る 元気 安心 感動 便利 社会の実現 e-japan ホームゲートウェイ AV サーバ NEDO 中期目標高度な情報通信 (IT) 社会の実現 家庭内自動車モハ イル学校病院自治体企業 デジタル情報家電 マイコン系 PC/ サーバ系 擦り合わせ型 ユーザビリティ < 日本等 > 技術 産業の現状と強み 組合わせ型 相互運用性 セキュリティ < 米等 > ストレージ メモリ技術フラットパネル ディスプレイコンピュータ技術小型 大容量 HD 動的付加分散 高可用性 信頼性液晶 PDP 有機 EL FED 低消費電力の不揮発性メモリオペレーティング システムオペレーティングシステムマイクロプロセッサー高集積化 低消費電力化 システム LSI Co-processor Co-processor マルチコアMPU 多品種少量生産 設計効率化 IPv6 ネットワーク技術光スイッチ / 光半導体 / ルータ 中期目標 我 I が T 国産産業業の発国展際の競促争進力の強化 2/ 9

188 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性 NEDO 電子 情報技術開発部の技術開発戦略 ミッション高度 IT 社会の実現 + わが国 IT 関連産業 ( セット / デバイス + 装置 + 機能材料 ) の国際競争力強化 技術開発戦略 1. わが国が得意とする 1 デジタル情報家電系による IT 社会の実現 差別化戦略 (2 ( 2 相互運用性 セキュリティ機能の強化 +3 FPD 技術 4 システム LSI 5 ストレージ技術 ) 2.IT 社会を支える基盤技術の強化 (6 6 高可用性 信頼性サーバ技術 7 高速 柔軟な光ネットワーク技術 ) 3. 情報家電に並ぶ成長分野 (8 ( 8 自動車用電子機器等等 ) への展開 研究開発マネジメント方針 電子情報技術ロードマップ を活用 1 出口を見据えた計画立案とマネジメント ( ターゲット ドリブンモデル ) 2 必要に応じて 原理解明 現象解明まで遡る研究 ( 産学連携 ) 3 技術動向 産業動向を見据えた機動的 効果的 効率的なマネジメント 3/ 9 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性 ITRSロードマップ上の位置付け 事業原簿 3 ページ vs. ArF 液浸 hp45nm 用 α 機導入 ( 05-06) hp45nm 用量産機量産機導入 ( 07-08) hp45nm 量産開始 (2010) 2003 年以降 開発 運用コストの点から ArF 液浸露光の実用性が明確になった hp45nm は EUVL と競合 しかしながら ArF 液浸による hp32nm 露光の可能性が論じられているが 高屈折率液体 高屈折率硝材 高屈折率レジスト の開発が必要 時間 コストがかかる 新規開発しても一世代のみ hp45nmでも露光可能なパターンは限定パターンは限定 Flash DRAMには使用可能しかし Logic デバイスは??? OPC RET LFD が必要 マスク価格が高騰 検査工程の増加 高価格化 ArF 液浸 決して 容易 かつ 低コスト な技術ではない! EUVL EUVLは hp45nm 以細の最重要候補 OPC RET LFD は 当面は不要 マスクコスト面で有利 拡張性大 (hp45nm~hp16nm) OPC: 光近接効果補正 (Optical Proximity Correction) RET: 超解像技術 (Resolution Enhancement Techniques) LFD: リソフレンドリ設計 (Lithography-friendly Designs) 4/ 9

189 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性 電子 情報技術ロードマップ 上の位置付け 事業原簿 1 ページ 評価技術分野分野構造パラメータ 大項目中項目小項目重要課題 DRAMハーフピッチ (nm) 半導体 露光装置 デバイス リソグラフィレジスト プロセスプロセス技術技術 微細化 高精度化 CD 制御 (3σ)(nm) 線幅ラフネス (3σ)(nm) 光源主流量産 ( 波長 :nm) 技術 / 方式露光装置技術新規技術スループット 代替候補コスト技術 193nm+RET+LFD 193nm+RET 193nm 液浸 +RET PEL( 近接電子線リソグラフィ ) RET: Resolution Enhancement Technology LFD: Lithography-Friendly Design 193nm 液浸 +RET+LFD EUVL( 極端紫外光リソグラフィ ) ML2( マスクレスリソグラフィ ), 157nm 液浸 +RET+LFD インプリントリソグラフィ 技術分野分野 大項目 分野構造中項目 小項目 半導体 デバイス プロセス技術 LSTPデバイス技術 デバイス微細化 ナノCMOSへ向けた新技術混載技術新混載技術デバイスシミュレーション技術 プロセス技術 微細化プロセス リソグラフィ 洗浄技術プロセスシミュレーション技術シリコン基板露光装置 レジスト プロセス技術 マスク技術 配線 多層配線技術 配線のモデリング新規配線技術 実装 単一チップ実装 3 次元実装 MEMS 実装 支援技術設計 (SoC 設計 ) テスト製造 SOC 開発 / 製造工程のエンジニアリングディスクリートデバイス将来デバイス EUVL は 2010 年時の量産技術 露光装置 技術は最重要技術の 1 つ 5/ 9 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性現状と課題 ( プロジェクト概要 ) 事業原簿 : 概要 半導体の微細化に伴い 露光用の光源も短波長に G 線 (436nm):0.5μm I 線 (365nm):0.35μm KrF (248nm):0.25μm~0.13μm ArF(193nm):90nm ArF 液浸 (134nm 相当 ):hp65nm hp45nm 世代では EUV(13.5nm 極端紫外線 ) が必須 EUV の実現には 光源開発 ( 高出力 高品質プラズマ光源 ) 光学系 ( 透過型 多層膜ミラー反射型 ) の開発が不可欠 EUV の技術開発では 欧州の IMEC(ASML) と日本 (NEDO/EUV プロジェクト ) が競争 EUV 技術開発は 露光装置市場を押さえるためにも また hp45nm 半導体開発を進める上でも 重要 露光機イメージ図 大口径ミラー最大径 ~ 500 mm 形状 粗さともに 0.1 nmrms を要求 必要な面精度 r 地球の大きさの真球では ± 1.5 mm の精度 高出力 高品位光源量産機 : 115W 集光点出力の比較 高精度反射光学系面粗さ : 0.1nmrms ナノテクノロシ ー実現には r =6400km ± 1.5 mm ピコテクノロシ ーが必要表面 日本 日本 Xe Li 日本 露光機市場 LPP DPP(Xe) DPP(Sn) 6/ 9

190 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性 NEDO プロジェクトとしての必要性 ( プロジェクト概要 ) Ⅰ. 事業の位置付け 必要性 事業原簿 : 概要 半導体露光装置の開発は 欧米でもコンソーシアムで実施されており 激しい国際競争の中にある NEDO/EUVプロジェクトでは 光源開発 露光装置開発の両面で 世界のトップクラス しかし α 機の投入時期に関しては IMEC 陣営に1 年遅れの状況 このため Nikonによるα 機投入先立ち NEDO プロジェクトの成果を踏まえた試作機 :Small : Field Exposure Tool) を開発することで EUV プロジェクト及び MIRAI プロジェクト成果の実用化を加速加速する必要あり FY 2001 IMEC ASMLα 機 民間自主開発 ( ニコン キヤノン ) α 機 β 機量産機 ニコンとキヤノンが協力して試作 露光評価 つくば R&D センターモジュール技術実用化 EUV リソグラフィー技術開発 SFET フィード NEDO の EUV プロジェクトバック 技術移転 光源技術開発露光装置技術開発 高度化 ( 期間延長 ) SFET 開発の意義! ASMLα 機の IMEC への導入に遅れるこ となく露光評価実験を開始! ニコン キヤノンの連携 技術結集 絶対波面計測技術 ( 基盤促 : 投影光学系の収差補正 ) 連携! つくば R&D センターの EUV 技術開発の 垂直立ち上げに寄与! EUVA プロジェクトへフィードバックし 文科省リーディング PJ 光源開発 光源 装置開発の高度化に寄与 要素技術開発 (NEDO プロジェクト ) EUV 露光プロセス技術開発 (ASET ( 追加研究 ) EUV リソグラフィの実用化加速 7/ 9 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性 基本計画改訂 機動的 効率的 効果的な R&D マネジメント 事業原簿 : 基本計画 背景 EUV 技術はhp45nm 以細の半導体加工技術として不可欠 我が国の半導体関連コンソーシアムの再編 欧州(IMEC/ASML 連合 ) との激しい開発競争下にあり 技術動向 産業界のニーズ等を踏まえて 研究開発を加速する必要がある 平成 17 年 3 月時改訂のポイント 最終目標の高度化 要素技術レベルから試作機レベルへとし より実用に近いレベルの目標設定へ (α 機 β 機 ) での目標設定に変更 研究開発期間の延長 (2 年間 ) つくば半導体 R&D センター構想との有機的な連携を強化 研究開発成果 (α 機 ) に対するデバイス側による評価結果の本プロジェクトへの反映が必要 期間 光源技術 装置技術 改訂前 (α 機レベル ) 平成 14~17 年度 出力 : 10W エタンデュ : 10mm 2 集光ミラー寿命 : ショット 改訂後 (β 機レベル ) 平成 14~19 年度 出力 : 50W エタンデュ : 3.3mm 2 集光ミラー寿命 : ショット 非球面加工分解能 : 加工精度 : 0.05nm rms 低周波領域 :0.20nm : rms 計測再現性 : 中間周波領域 :0.15nm : rms 0.05nm rms 高周波領域 :0.12nm : rms ミラー寿命 : ミラー寿命 : 反射率低下 3%/ 年 改訂前の最終目標は 改訂後の中間目標と位置付ける 反射率低下 1%/ 年 改訂 ( 第 2 段階 ) のポイント ( 中間評価後 ) 欧州 (IMEC/ASML 連合 ) の α 機導入に遅れることなく試作機 (SFET ) を投入 つくば半導体 R&Dセンターが評価 運用を行い 結果を本 PJにフィードバック 実用化に向けて 光源技術 装置技術の一体的な取り組みを強化 SFET ( 平成 17 年度春の加速 ) を前提とした改訂 ( 第二段階 ) を予定 SFET: Small Field Exposure Tool ( 小領域露光機 ) 8/ 9

191 Ⅰ. 事業の位置付け 必要性 プロジェクトの経緯と今後の予定 事業原簿 : 概要 スケジュール 現在 平成 14 年度平成 15 年度平成 16 年度平成 17 年度平成 18 年度平成 19 年度 PJ 開始 基本計画変更 基本計画改訂その 1 中間中間評価評価 中間目標達成 PJ 終了 基本計画改訂その 2 事後評価 事業形態と予算推移 加速資金投入 目標の高度化 2 年延長 事業形態総額光源装置 経済産業省事業 NEDO 事業 1,014M 円 2,270M 円 2,111M 円 1,834M 円 + 加速資金 1,014M 円 937M 円 858M 円 819M 円 1,333M 円 1,253M 円 1,015M 円 累計総額 光源 装置 7,229M 円 3,628M 円 3,601M 円 9/ 9

192 極端紫外線 (EUV) 露光システム開発プロジェクト 第 1 回中間評価分科会説明資料 議題 5-2 プロジェクトの概要 ( 公開 ) プロジェクトリーダ堀池靖浩 平成 17 年 4 月 20 日 ( 水 ) 1/28 Ⅰ. 事業の位置づけ 2. 目的 位置づけ プロジェクトの位置づけ 目的 事業原簿 P.3-6 1) 位置づけ 高度情報化社会実現には LSI の進歩が不可欠 リソグラフィ技術は LSI の進化を支える重要技術 EUVL は次世代リソグラフィの本命技術 2) プロジェクトの目的 EUV 露光システム ( 光源 装置 ) の基盤技術を開発 EUVL の早期実現を目指す 2/28

193 Ⅰ. 事業の位置づけ 2. 目的 位置づけ hp45nm ノードでの ArF 液浸の解像力 事業原簿 P.4,5 解像度 =k 1 λ/na k 1 ; プロセスファクタ λ; 波長 NA=nsinθ, n; 屈折率 θ; 光取り込み角 解像度向上 λ を小 NA を大 超解像を用いて k 1 を小 しかし 小 k 1 単純なパターン液浸領域 ArF 液浸を用い 各ノードのデバイスの解像に要求されるNA 値 要求される NA 値 OK 出所 :ASML A. Chen 氏 解像度 (hp) nm 高 k 1 値を要求する複雑な logic パターンは 45nm ノードでは解像は困難 単純な Flash 等のパターンは低 k 1 値で解像可 しかし 低 k 1 値に起因する複雑な OPC が必要で マスクコストが極めて高価 一方 EUVLはk 1 値が 0.82 と高く OPC も超解像も不要で マスク描画コストは低い 3/28 Ⅱ. マネジメント 1. 事業の目標 EUV リソグラフイ装置 プロセスの諸課題 事業原簿 P.8 照明光学系 ミラー枚数の少ない設計 ケーラー照明ミラーの開発多層膜鏡の反射率は 70% 以下 投影光学系 高精度非球面ミラー光学系 研磨製造技術 コンタミ制御 計測技術レンズ光学系が使えない マスク 超低欠陥反射マスク 欠陥検査修正 新ペリクル技術透過型マスクが使えない EUVA ASET 自主開発 新光源の開発 EUV 光源 高パワー 低デブリ 低エタンデュ 高繰り返し 高安定性 真空中での露光露光システム 真空内高速移動内高速移動ステーシ チャック 温度制御 超精密超精密アライメント 薄膜レジストレジスト 表層イメージング技術 アウトガス制御 ラインエッジラフネス制御 4/28

194 Ⅰ. 事業の位置づけ 2. 目的 位置づけ 日本の EUVL 開発体制と EUVA プロジェクト 事業原簿 P 光源装置 光学計測マスク / レジスト 総合評価 フォーカス 21 ASET EUVA 文部科学省リーディングプロジェクト 極端紫外 (EUV) 光源開発等の先進半導体製造技術の実用化 4 W 10 W 50 W NEDO 委託研究 NEDO 委託研究民間自主研究 光学計測技術 (NEDO 基盤促委託研究 ) マスク レジストプロセス ( 自主研究 ) MIRAI マスク計測技術導入評価 SFET α 機 つくば R&D センター 5/28 Ⅱ. マネジメント 1. 事業の目標 LPPDPP Xe ジェット液体 Xe 供給システム多層膜コート C1 集光ミラー パルス電源 放電部 事業原簿 P.9, 10,11 集光ミラー真空容器 スペクトル純化 EUV EUV 中間集光点 :IF プラズマ ( 発光点 ) レーザビーム LPP( レーザ生成プラズマ ) Xeを- 液化し ノズルを通してジェット化 30mm LPP 発光 マプラズ 放電ガス プラズマ ( 発光点 ) 真空ポンプ 汚染 低速粒子 高速イオン高速中性粒子 損傷 電極 放電部材 デブリシールド 中間集光点 :IF DPP( 放電生成プラズマ ) デブリ 反射率低下 2010 年 hp45nm 量産 2009 年 115W が必要 6/28

195 Ⅱ. マネジメント 1. 事業の目標 プロジェクト開発項目と目標 事業原簿 P.9, 10 目標 中間目標 (H17 ( 年末 ): 基礎技術確立 最終目標 (H19 ( 年末 ): 実用技術確立 開発項目と主要目標値 α 機相当の目標値 β 機相当の目標値 光源技術 1 高出力 高品位光源技術 2 集光ミラー損傷防止技術装置技術 3 非球面ミラー加工 計測技術 4 コンタミ制御技術 中間目標 (H17 年末 ) 集光点 (IF) 出力 :10W : エタンデュ :10mm : 2 sr 安定性 :±10% ミラー寿命 :0.5B : パルス 加工 計測分解能 0.05nm rms ミラー反射率低下 : 3%/ 年 最終目標 (H19 年末 ) 50W 3.3mm 2 sr ±5% ± 5B パルス 加工精度 LSFR:0.2nm rms MSFR:0.15nm rms HSFR:0.12nm rms ミラー反射率低下 : 1%/ 年 注 : エタンデュ ; 光源面積 立体角 LSFR; 形状 MSFR; うねり HSFR; 粗さ 7/28 Ⅱ. マネジメント 2. 事業の計画内容 EUVA 事業原簿 P.13 開発項目 光源技術 1 高出力 高品位化 LPP DPP H14 年度 H15 年度 H16 年度 H17 年度 H18 年度 H19 年度 4W 10W 50W YAG 導入 高繰返し化 1.5kW 化 高出力化課題研究 大出力化 Sn 高変換効率化 微粒子供給制御 EUV 光測定 除熱対策 Spectral purity 方式検討 電源開発高繰返し化 高出力化 集光技術 2 集光ミラー損傷評価 防止技術 損傷防止技術基礎検討 集光ミラー損傷評価技術 集光ミラー長寿命化技術 寿命 :0.5B : pulse 寿命 :5B : pulse 装置技術 3 加工 計測 EEM IBF 計測 仕様検討 装置試作 装置製作 実証評価 装置製作 加工精度向上 実証評価 装置製作 計測精度向上 実証評価 分解能 0.05nm rms 高精度化高精度化高精度化 L:0.20nm rms M:0.15nm rms H:0.12nm rms 総合実証 4 コンタミ制御 ( 評価 防止 除去 ) 基礎検討評価手法検討保護材料ミラー長寿命化技術開発反射率低下 3% 反射率低下 1% 8/28

196 Ⅱ. マネジメント 2. 事業の計画内容 プロジェクトの研究実施体制 事業原簿 P.14 プロジェクトサブリーダ ( 光源 ) 豊田浩一 プロジェクトリーダ堀池靖浩 産総研 Sn ターゲット共同実施光源研究室平塚研究開発センタ LPP 光源御殿場分室 DPP 光源再委託東京工業大学熊本大学 EUVA 装置研究室相模原研究開発センタ厚木分室宇都宮研究開発センタ再委託東京理科大学 形状創成 IBF, 計測コンタミ制御 微小領域 IBF, EEM 再委託大阪大学兵庫県立大学 9/28 Ⅱ. マネジメント 2. 事業の計画内容 EUVA 組合員会社 事業原簿 P.14 光源 装置 ユーザ要求 デバイス 10/28

197 Ⅱ. マネジメント 2. 事業の計画内容 開発協力体制 事業原簿 P.17 NEDO EUV 開発推進委員会 産総研 EUVA ( 光源 装置 ) EUV 開発企画政策委員会 EUVL 開発連携 文科省 ASET ( マスク, プロセス ) 情報交換 EUV 光源開発技術委員会研究協力 リ- テ ィンク フ ロシ ェクト ( 光源理論 基礎 ) MIRAI ( マスク欠陥検査 ) SIRIJ つくば R&D センタ準備委員会リソグラフィ WG JEITA 11/28 Ⅱ. マネジメント 3. 情勢変化への対応 技術動向 環境変化への対応 事業原簿 P.18 デバイス自主研究で EUVL の技術動向調査 ユーザサイドから技術動向調査を行い プロジェクト開発計画に反映 文科省リーディングプロジェクト (LP) 研究成果の導入 当初 LPP では CO 2 レーザ励起は光源に適さないとされ光源に適さないとされていたが LP によって有効性が確認され YAG レーザ励起からコストが格段に低い CO 2 レーザ励起 LPP に転換 つくば R&D センタ計画とのリンク 2006 年リソプログラムの開始に合わせて 小フィールド露光装置 (SFET) ( を計画 EUVA 開発成果を活用し 技術の総合実証と露光評価を開発計画に追加 12/28

198 Ⅲ. 開発成果 1.. 光源 変換効率 (EUV 出力 / 入力パワー ) の向上 物理が重要 事業原簿 P.23,24,37 なぜ 13.5nm?: MoSi 多層膜の Si の吸収端が 12.5nm 390mJ のYAG をXeに照射時のエネルギ分配種々の (IR>1µm イオン化エネルギー 100 運動エネルギー 等 ) Xe Xe 10+ の 4d-5p 遷移 エネルギー分布 (%) 50 透過 YAG 散乱 YAG DUV-VIS-IR (170nm-1µm) VUV (115nm-180nm) EUV (17nm-70nm) EUV (8nm-17nm) 波長 (nm) Sn nm(2%BW) mj 13.5nm 光への変換効率 (CE) は全体の 1% 程度 価数 波長 (nm) 出所 : 日本原研佐々木氏 Xe: 発光線が 1 本 CEは1% 程度 Sn:7-12 価の4d-4f (4p-4d) 遷移が発光 2~3% の高 CE しかし デブリが問題デブリ対策が 115W 達成への鍵 13/28 Ⅲ. 開発成果 1.. 光源 YAGで5.7W@IF CO 2 レーザ励起で CE=0.6 事業原簿 P.25,26 変換効率 (CE) Xe 液体ジェット YAG 1.5kW 集光点 5.7W 世界一発光点 13.3W C.E. 0.89% 世界水準 Xe ジェットを前段 YAG 照射後 CO 2 を照射し CE の向上 ns 25ns ns 前段 +15ns 前段 +25ns 前段 +45ns 0 0.0E E E E E E+11 CO 2 レーザパワー強度 [W/cm 2 ] 平成 16 年度目標の 4W をクリア 文科省 LP 成果 : CO 2 レーザ励起発光 Xe ジェット CO 2-8x10 10 W/cm 2 C.E. 0.6% ( ジェット径など最適化中 ジェット径など最適化中 ) 3 段 -CO 2 レーザ MOPA システム 6.8kW (68mJ@100kHz) 短パルス前段パルス幅 : 主アンプ種レーザアンプ 15 ns Xe ターゲット室 100W RF-CO 2 5 kw RF-CO 2 レーザレーザ ( バルス幅幅 :15n : 秒 ) 15 kw RF-CO 2 レーザ 今年中に 10W 達成を目標 14/28

199 Ⅲ. 開発成果 1.. 光源 中性粒子をイオン化し磁場捕捉 事業原簿 P.41,43 高速イオンの磁場捕捉実験捕捉実験装置 レーザ プラズマ 電磁石磁力線 質量分析器 コア EUV 磁場 (1 万ガウス ) Xe ジェットノズル C1 ミラー レーザ 電子 1464mm 300mm 760mm マイクロ Ku バンド [ 超伝導磁石仕様 ] ( GHz) 磁場空間 300mmギャップ φ100mm 中心磁場 : 最大. 1.0 T Xeプラズマの主なイオンは1 2 価と判明 ミラー型磁場によりほとんど捕捉 残りは高速中性粒子 EUVA オリジナル 中性粒子を超伝導磁場中に 14GHz マイクロ波を導入し ECRプラズマによりイオン化し 磁場で捕捉 15/28 Ⅲ. 開発成果 1.. 光源 DPP 光源で 19W@IF を達成 事業原簿 P 磁気パルス圧縮段高インダクタンスコンデンサ充電用端子磁気コア コンデンサ磁気コア放電ヘッドと伝送ライン低インダ磁気パルス電極クタンス化圧縮段構造の一体化 絶縁壁プラズマ従来構造 磁気パルス圧縮部 50kW 出力 7kHz パルス圧縮型電源 低インダクタンスヘッド構造 ピーク電流 40kA パルス幅 140ns Xeガス発光点出力 : 190W/2π 集光点出力 :19W : 中間目標前倒し達成 量産光源に向けて Sn DPP 発光で50W を目指す 16/28

200 Ⅲ. 開発成果 1.. 光源 DPP 事業原簿 P.41,42 外側ミラー内側ミラー発光点超音速ノズルフォイルトラップ 内側ミラー外側ミラー スパイダー ( ミラー保持 ) type Ugic-03 type Ugic-03 規格化強度比 集光点 超音速ガスカーテン 発光点 放電ヘッド 30 度 フォイルトラップ ミラー試料 :Ru/Si 20 度 20 度 暴露試験におけるミラー反射率の相対変化 ガスカーテン without debris + フォイルトラップ shield gas curtain only ガスカーテンのみ gas curtain+f +foil trap デブリ除去なし アパーチャ 検出器 -1 検出器 -2 1 千万ショットで打ち切り ショット数 ( 10 6 ) 17/28 Ⅲ. 開発成果 1.. 光源 LPP 機関 ( ターゲット ) 発光点パワー (2%BW, 2π) [W] LPPDPP EUVA XTREME Powerlase Cymer (Xe) (Xe) (Xe) (Li) 日本ドイツイギリス米国 未発表 集光点パワー [W] 未発表 DPP 機関 ( ターゲット ) 発光点パワー (2%BW, 2π)[W] 未発表 3.4 事業原簿 P.36 2 年遅れて始めたが 今や世界水準 EUVA XTREME Philips PLEX EUVA XTREME Philips (Xe) (Xe) (Xe) (Xe) (Sn) (Sn) (Sn) 日本 ドイツ ドイツ 米国 日本 ドイツ ドイツ 集光点パワー [W] /28

201 Ⅲ. 開発成果 2. 装置 非球面ミラーの加工 計測 事業原簿 P.44 コンピュータ制御従来は small tool を用いて非球面を作製しかし 限界 新技術が必要 回転懸濁液 Z Y X 圧力 r 必要な面精度地球の大きさの真球では ±1.5mm の精度 r =6400km±1.5mm 楕円面ミラー 測れないものは磨けない 形状 LSFR 粗さ ( 結像性能 ) HSFR ( 反射率 ) うねり MSFR ( フレア ) Low/Mid/High Spatial Frequency Roughness 繰り返し計測装置の一例 ASET PDI 計測機 加工装置の一例 Canon CSSP 19/28 Ⅲ. 開発成果 2. 装置 (LSFR) (IBF) 事業原簿 P.52,54 ワークの投入ロードロック室イオン銃室装置の全景 凸部分 加工点 イオンガン 加工面イオン銃 IBF による形状創生形状創生方法 半値幅 7mm のイオンビームが被研磨体 ( ワーク ) 面を一筆書きに走査し 走査速度を変えて凸面を平滑化する走査経路加工結果従来技術 Zerodur 製非球面非球面イオンビームイオン銃 イオンビーム 絞り 本研究 0.247nm rms 世界一 5 軸数値制御ステージ イオン銃 0.139nm rms 20/28

202 Ⅲ. 開発成果 2. 装置 うねり面制御用微小領域 (1mm 2 )IBF 事業原簿 P.48,49,51 ステージ 真空チャンバ 加工前 :0.142nm : rms ワーク保持部 EB IB 銃 Z (3 軸チルト ) 除去深さ 12nm 加工後 :0.137nm : rms X ビーム加速電圧 :20kV : ワーク : 低熱膨張ガラス加工方法 : ラスター走査領域の走査領域の加工 イオンガン ミラー Y 超平滑面の加工でも 高加速電 (20kV) ( でMSFR に変化が無いことを確認 21/28 Ⅲ. 開発成果 2. 装置 :90pm rms 事業原簿 P.57,58 可視光レーザ CCD カメラ 非球面波生成レンズ参照レンズ 被測定ミラー独立基礎部 再現性 2004 年 (0.18nm rms) 2005 年 (0.09nm rms) 目標 50pm rms 22/28

203 Ⅲ. 開発成果 2. 装置 事業原簿 P.60 入射 EUV 光 (92eV) 反射 EUV 光 EUV 光を吸収有機分子付着 or 酸化物形成 多層膜ミラー ミラー反射率低下 NTT 厚木 BL; 汚染表面の洗浄 ; EUV NTT 厚木 BL; EUV 照射による表面の付着物の分析 23/28 Ⅲ. 開発成果 2. 装置 光コンタミ制御 : ミラー反射率劣化反射率劣化の低減指針 事業原簿 P.62,63 Ru の酸化と照射量 EUV 積算光量 (h) R/R Ru キャップ 2 Si/Mo Ru キャップ 2 H 2 O 分圧 :7.7e-5Pa : dose 量 : 2200J/mm 2 aperture : 2mmφ Dose (J/mm 2 ) Ru 保護層の酸化速度は H 2 O 分圧 10-6 Pa 程度以下であれば酸化度が十分小さい Ru キャップの反射率低下が (Si/Mo) ( より小さいことを検証 成膜手法による特性の差がみられた 24/28