EUV光源の変換効率（理論値）、上限は10.3％に：理論上限を高める指針も明らかに

宇都宮大学や米国パデュー大学、北海道大学および、広島大学の共同研究グループは、極端紫外（EUV）光源の変換効率（理論値）について、上限が10.3％であることを示し、そのための指針も明らかにした。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

プラズマスケール長、CO₂パルス持続時間を調整

　宇都宮大学や米国パデュー大学、北海道大学および、広島大学の共同研究グループは2023年9月、極端紫外（EUV）光源の変換効率（理論値）について、上限が10.3％であることを示し、そのための指針も明らかにした。

　最先端半導体の製造工程では、微細な回路パターンを転写するために、波長13.5nmのEUV光を用いた露光機が導入されている。ここで重要となるのがEUV変換効率で、その理論限界はこれまで7〜8％が上限といわれてきた。しかし、理論上限がどこまで向上するかは明確にされていなかったという。実際のEUV露光機におけるEUV変換効率は、約5〜6％というのが現状である。

　共同研究グループは今回、現行露光機のEUV光源方式を理論的に模擬し、大阪大学のスーパーコンピュータ（SQUID）で2次元放射流体シミュレーションを行い、プラズマの初期条件や炭酸ガス（CO₂）レーザーの照射条件を細かく検討した。

　具体的には、レーザースポット径やプラズマスケール長、CO₂パルス持続時間などを調整し、EUV変換効率やスペクトル純度への影響を調べた。これらの研究により、EUV変換効率を10.3％まで向上させるためのプラズマ生成条件を見出すことに成功した。

左は放射流体を計算する仕組み。右はEUV変換効率における密度勾配長とレーザーパルス幅の関係性［クリックで拡大］ 出所：宇都宮大学他

　今回の研究成果は、宇都宮大学学術院（工学部基盤工学科）の東口武史教授、米国パデュー大学極端環境物質センターの砂原淳主任研究員、アーメドハサナイン教授、北海道大学大学院工学研究院の富田健太郎准教授、広島大学大学院先進理工系科学研究科の難波愼一教授ら共同研究グループによるものである。