Data of heavy elements for light sources in EUV and XUV and for other applications

小池 文博*; 舟場 久芳*; 後藤 基志*; 加藤 太治*; 加藤 隆子*; 森田 繁*; 村上 泉*; 坂上 裕之*; 須藤 滋*; 鈴木 千尋*; et al.

AIP Conference Proceedings 1545, p.202 - 211, 2013/07

https://doi.org/10.1063/1.4815855

多電子,多価イオンを含むプラズマの状態の理解のために重要となる、原子番号が50から80までの原子の多価イオンのエネルギー準位や遷移確率について議論する。これらの原子データに関する理論計算の現状について述べる。また、W, Gd, Ndイオンの分光計測や、その結果の理論解析についても述べる。

Atomic modeling of the plasma EUV sources

佐々木 明; 砂原 淳*; 古河 裕之*; 西原 功修*; 西川 亘*; 小池 文博*; 田沼 肇*

High Energy Density Physics, 5(3), p.147 - 151, 2009/09

https://doi.org/10.1016/j.hedp.2009.04.002

EUV光源を次世代半導体リソグラフィ技術に応用することを目的とし、その高出力,高効率化を実現するために、媒質プラズマの輻射特性の研究を行っている。Hullacコードによって理論的に求められた原子データをもとに原子モデルの構築を行った。そして、モデルを実験的な発光,吸収スペクトルと比較して検証した。発光線波長を正確に求めることと、サテライト線の寄与の考慮を通じ、モデルの改良を行った。輻射流体シミュレーションを行った結果、発光線波長の原子番号依存性より、Snが以前考えられていたXeよりも優れた媒質であることを明らかにした。またCOレーザーを励起源として用いると、プラズマが低密度化し、発光線の線幅が狭まる結果、高効率が得られることを示した。

Complementary spectroscopy of tin ions using ion and electron beams

大橋 隼人*; 須田 慎太郎*; 田沼 肇*; 藤岡 慎介*; 西村 博明*; 西原 功修*; 甲斐 健師; 佐々木 明; 坂上 裕之*; 中村 信行*; et al.

Journal of Physics; Conference Series, 163, p.012071_1 - 012071_4, 2009/06

https://doi.org/10.1088/1742-6596/163/1/012071

多価電離スズイオンのEUV領域(波長1022nm)の発光スペクトルを、イオンの電荷交換分光実験及び電子ビームイオントラップ(EBIT)における電子衝突励起の実験で測定した。電荷交換分光実験では、共鳴線と励起状態間の遷移が観測されたのに対し、電子衝突励起実験では共鳴線のみが観測された。両者を比較して、どのような遷移が発光に寄与しているか考察した。

Modeling of the atomic processes and photo emission of the plasmas for the EUV source

佐々木 明; 砂原 淳*; 西原 功修*; 西川 亘*; 小池 文博*; 田沼 肇*

レーザー研究, 36(Suppl.), p.1132 - 1135, 2008/11

http://doi.org/10.2184/lsj.36.1132

EUVリソグラフィの実現のために、高出力,高効率の光源の実現が重要と考えられており、Snをターゲットとしたレーザー励起プラズマ(LPP)光源の輻射流体シミュレーションにより特性の評価と動作条件の最適化を行っている。本研究では、シミュレーションに用いる輻射輸送係数の理論計算を行った。HULLACコードで計算した原子データをもとに衝突輻射モデルを構築し、得られた結果を実験と比較して検証,改良を行った。主要な発光線波長を電荷交換分光法の実験結果で校正したこと、及びサテライト線の効果を適切にモデル化した結果、シミュレーションはよく実験を再現するようになった。プラズマを低密度化すると発光スペクトルが狭窄化することから、炭酸ガスレーザー励起が高効率化のために有利なことが示唆された。

Detailed atomic modeling of Sn plasmas for the EUV source

佐々木 明; 砂原 淳*; 西原 功修*; 西川 亘*; 小池 文博*; 田沼 肇*

Journal of Physics; Conference Series, 112, p.042062_1 - 042062_4, 2008/00

https://doi.org/10.1088/1742-6596/112/4/042062

リソグラフィ用EUV光源として求められる、波長13.5nmにおけるSnプラズマの発光効率の向上,最適化のために、HULLACコードによって計算された原子データから求めた輻射輸送係数を用いて流体シミュレーションを行っている。理論,実験スペクトルの詳細な比較より、4から14価までのSnイオンの4d-4f, 4p-4d, 4d-5p, 4d-5f共鳴線とサテライト線が発光におもに寄与することが明らかになった。CIの効果を考慮して発光線波長を行い、さらに電荷交換分光法による実験との比較により原子データの精度が向上した。また、モデルを変えた反復計算により、サテライト線への寄与が大きい多電子励起,内殻励起状態が明らかになり、流体シミュレーションの精度が向上した。プラズマの密度が低いほど発光スペクトルが狭窄化し効率が高まるため、COレーザー励起は高効率化のためにも有利なことがわかった。

Plasma physics and radiation hydrodynamics in developing an extreme ultraviolet light source for lithography

西原 功修*; 砂原 淳*; 佐々木 明; 沼波 政倫*; 田沼 肇*; 藤岡 慎介*; 島田 義則*; 藤間 一美*; 古河 裕之*; 加藤 隆子*; et al.

Physics of Plasmas, 15(5), p.056708_1 - 056708_11, 2008/00

https://doi.org/10.1063/1.2907154

Extreme ultraviolet (EUV) radiation from laser-produced plasma (LPP) has been thoroughly studied for application in mass-production of the next generation semiconductor devices. One critical issue for realization of a LPP-EUV light source for lithography is the conversion efficiency (CE) from incident laser power to EUV radiation of 13.5 nm wavelength (within 2% bandwidth). Another is solving a problem of damage caused by debris reaching a EUV collecting mirror. We here present an improved power balance model, which can be used for the optimization of laser and target conditions to obtain high CE. An integrated numerical simulation code has been developed for target design. The code is shown to agree well with experimental results not only for the CE but also for detailed EUV spectral structure. We propose a two pulse irradiation scheme for high CE and reduced ion debris using a carbon dioxides laser and a droplet or punch-out target.

多価イオンを用いたプラズマ光源

田沼 肇*; 佐々木 明

プラズマ・核融合学会誌, 83(8), p.679 - 683, 2007/08

https://ci.nii.ac.jp/naid/110006381237

多価イオンのEUV(極端紫外)光源への応用について述べる。XeやSnの10価前後のイオンの4-4遷移から放出される光を、高出力,高効率なEUV光源に応用する可能性が、詳細な理論的及び実験的研究により明らかにされた。電荷交換分光法によるXe, Sn多価イオンの共鳴線の波長の測定をはじめ、原子データ,原子モデルの精度を高めることにより、実験的なレーザープラズマ光源の輻射変換効率やスペクトルを輻射流体シミュレーションで再現し、光源の特性の評価が行えるようになった。

Analysis of the emission spectrum of Xe and Sn

佐々木 明; 西原 功修*; 砂原 淳*; 西川 亘*; 小池 文博*; 香川 貴司*; 田沼 肇*

Proceedings of SPIE's International Symposium on Microlithography, Vol.6151, p.61513W_1 - 61513W_8, 2006/03

EUV光源用Xe, Snプラズマの原子過程の解析を行った。実験と輻射流体シミュレーションによるEUV発光スペクトルの比較を行い、主要な発光線の波長の精度が、実験結果を再現するために重要なことを示した。13.5nm帯における発光に最も重要な各価数のイオンの4d-4f共鳴線については、電荷交換分光法によって波長を正確に測定し、それによって原子データの改良を行った。サテライト線については、CI(配置混合)を考慮して波長と分布を求めるようにした。EUV波長領域でのスペクトルの形状とそのプラズマ温度,密度,光学的厚さによる変化について検討し、その効率に対する効果について考察した。

人工バリア性能確認に関する基盤情報取得方法の調査研究

千々松 正和*; 今井 久*; 佐々木 肇*; 茂呂 吉司*

JNC TJ8400 2003-090, 116 Pages, 2004/02

JNC-TJ8400-2003-090.pdf:3.43MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分においては、処分場の閉鎖の判断情報を与えるものとして、人工バリアが所期の性能を確保し、処分場が要件を満たして機能しており、安全が担保されていることを示す必要がある。この安全担保を示す一つの手法として、人工バリアにおける実現象が予測される挙動範囲内にあることを示すことが考えられる。そこで、安全担保の観点から人工バリアおよびその周辺環境の変遷に関する情報取得方法について技術情報の調査研究および実現性の高い計測方法の提案を行うことを目的に本研究を行った。最初に安全担保のあり方およびロジックを考慮し、本研究で対象とする計測項目と部位を設定した。そして、それに基づき、現状の情報取得技術の調査を行うとともに、現状情報取得技術の地層処分環境への適用性について整理を行い、実現性の可否、研究課題等について取りまとめた。最後に、幌延深地層研究所における原位置試験への適用を鑑み、実現性の高い情報取得技術の開発計画案の策定を行った。

幌延深地層研究計画における地下水流動に関する研究

今井 久*; 福留 和人*; 粥川 幸司*; 佐々木 肇*; 千々松 正和*; 茂呂 吉司*

JNC TJ5400 2003-009, 223 Pages, 2004/02

JNC-TJ5400-2003-009.pdf:59.94MB
JNC-TJ5400-2003-009(errata).pdf:0.08MB

幌延深地層研究計画における地下水流動に関する研究として、 -解析領域の設定および解析メッシュの作成 -これまでの調査データを用いた広域地下水流動系の評価 -立坑掘削に伴う地下水流動系への影響の予測 -調査計画への提案 を実施した。 解析領域の設定および解析メッシュの作成では、広域を対象として領域と立坑周辺に着目した領域の設定および解析メッシュデータを作成した。さらに解析結果と調査データを対比し幌延深地層研究対象領域内の広域地下水流動特性の評価をおこなった。立坑掘削影響の予測として、立坑掘削後20年を対象に、立坑内への湧水量、立坑内の塩分濃度変化、周辺の水位変化等を予測した。さらにこれら解析、予測結果から今後必要な調査、解析評価についての提案をした。