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EUV光源の開発と応用(普及版)

  • Development and Application of Extreme Ultraviolet Light Source (Popular Edtion)
2007年刊「EUV光源の開発と応用」の普及版。次世代半導体製造技術―波長13.5nm極端紫外線を詳述した国内初の成書です。実用化が進むEUV光源の開発動向やEUVリソグラフィ用のマスク、レジスト技術も解説しています。

商品コード: B1027

  • 監修: 豊田浩一、岡崎信次
  • 発行日: 2013年3月8日
  • 価格: 4,752 円
  • 体裁: B5判、273ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0709-1

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  • 極端紫外線 / リソグラフィ / レーザー生成プラズマ / 高出力放電 / マスク / レジスト / 露光装置

刊行にあたって

 極端紫外線(EUV)リソグラフィは、2013年ごろ実用化時期を迎える有力な次世代露光技術であり、基礎研究の段階を経て量産用機器開発に移行しなければならない重要な時期に差し掛かっている。したがってタイミングとしても、本書「EUV光源の開発と応用」の出版は、EUVリソグラフィの現状を広く理解していただく絶好の機会と思われ、専門家の方々に解説をお願いしたものである。本書によってEUVリソグラフィ技術の現状を広く理解していただくとともに、一層の進歩を期待したいところである。
 EUV光源には、パワー、安定性、クリーン度など、高度な要求があり、燃料としてもXe、Snなどの特殊な元素が用いられている。光源方式は大別して、LPPとDPPの2方式がある。LPPでは、レーザー生成プラズマの物理の解明が必要であるが、幸い我が国では世界トップのレーザー核融合研究があり、その成果を活用させていただくことで、世界トップの技術レベルに到達している。一方、DPPは、高出力放電装置の開発や光源特性の解明が進められ、発光点出力では要求値を満たすレベルに到達している。しかし、集光点輝度やデブリ除去などの問題点があり、それ以上の絞込みがなされていないのが現状である。
 本書の内容は、第I編がEUV光源、第II編はマスク、レジストに関する事柄であり、それぞれ専門的な開発事項の記述が中心になっている。しかし、今後、量産用機器開発では、より広い分野からの研究協力が必要となるのは当然予測されることであり、隣接分野の研究者の理解を得ることが一層重要になる。そのような意図で、EUV露光装置の特質、露光装置側から見たEUV光源開発の課題、マスクの状況、レジスト材料の課題など、より広い視点での展望に各1章を設けている。特に光源出力と対をなすレジスト感度の状況やその技術課題についても詳しい解説がなれさている。本書が広く活用され、EUVリソグラフィ産業のさらなる飛躍に寄与できることを心より願っている。
(「はじめに」より)

2007年2月
豊田浩一
岡崎信次

<普及版の刊行にあたって>

 本書は2007年に『EUV光源の開発と応用』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承ください。

2013年1月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

豊田浩一   技術研究組合 極端紫外線露光システム技術開発機構 顧問;(独)理化学研究所 名誉研究員 
岡崎信次   技術研究組合 超先端電子技術開発機構 EUVプロセス技術研究部 部長  
福田惠明   キヤノン(株) コアテクノロジー開発本部 製品技術研究所 L戦略企画室 担当部長 
井澤靖和   大阪大学 名誉教授   
中塚正大   大阪大学 レーザーエネルギー学研究センター 教授   
富江敏尚   (独)産業技術総合研究所 次世代半導体研究センター 研究チーム長   
遠藤 彰   技術研究組合 極端紫外線露光システム技術開発機構 平塚研究開発センタ LPP技術リーダ  
東口武史   宇都宮大学 大学院工学研究科 エネルギー環境科学専攻 助手  
窪寺昌一   宮崎大学 工学部 電気電子工学科 教授  
藤岡慎介   大阪大学 レーザーエネルギー学研究センター 助手   
秋山秀典   熊本大学 大学院自然科学研究科 教授   
勝木 淳   熊本大学 大学院自然科学研究科 助教授   
堀田和明   ウシオ電機(株) ランプカンパニー技術本部 R&Dセンター シニアエキスパート  
佐藤弘人   技術研究組合 極端紫外線露光システム技術開発機構 平塚研究開発センタ 御殿場分室 室長 
渡辺 豊   キヤノン(株) 製品技術研究所 精密基盤研究部 部長  
山本正樹   東北大学 多元物質科学研究所 附属超顕微計測光学研究センター センター長;教授 
羽多野忠   東北大学 多元物質科学研究所 附属超顕微計測光学研究センター 助手  
津留俊英   東北大学 多元物質科学研究所 附属超顕微計測光学研究センター   
笑喜 勉   HOYA(株) R&Dセンター EUVリソプロジェクト プロジェクトリーダー  
安部 司   大日本印刷(株) 電子デバイス研究所 エキスパート   
田川精一   大阪大学 産業科学研究所 教授   
羽田英夫   東京応化工業(株) 開発本部 先端材料開発1部 課長  
西山岩男   技術研究組合 超先端電子技術開発機構 EUVプロセス技術研究室 室長  
村上勝彦   (株)ニコン 精機カンパニー 開発本部 第二開発部 第一開発課 マネジャー

執筆者の所属表記は、2007年当時のものを使用しております。

目次

【第I編 EUV光源の開発】
第1章 露光装置とEUVリソグラフィ(福田惠明)
1. はじめに
2. 露光装置
3. EUV露光装置
3.1 EUV露光装置とは
3.2 EUV露光装置の構成と特徴
3.2.1 装置構成
3.2.2 照明光学系
3.2.3 投影光学系
3.2.4 ステージおよびその他の技術
3.2.5 露光装置の仕様
3.3 EUV露光装置の要素技術
3.3.1 高精度面形状加工技術
3.3.2 多層膜技術
3.3.3 コンタミネーション技術
3.4 EUV露光装置用光源の仕様
4. おわりに

第2章 EUVリソグラフィ用光源プラズマ(井澤靖和)
1. はじめに
2. EUV光源プラズマに関する基本的考察
3. 高効率光源の条件
3.1 13nm帯の発光スペクトル、吸収スペクトル
3.2 レーザープラズマからのEUV放射:シミュレーションによる解析
3.3 レーザープラズマからのEUV放射特性:実験結果
3.4 EUV光への変換効率の最適条件
4. デブリ放出特性
4.1 イオン放出特性
4.2 中性原子の放出特性
5. 最少質量ターゲット
6. おわりに

第3章 プラズマ励起用高出力固体レーザー開発の現状(中塚正大)
1. はじめに
2. 固体レーザー材料
2.1 パルスレーザー材料の性能評価
2.2 レーザーセラミック材料
3. 固体レーザー励起用LD
4. システム構成と熱問題
5. フロントエンド・発振器段
5.1 ナノ秒域ファイバー発振器部
5.2 ピコ秒域ファイバー発振器部
6. 予備増幅器段
7. 主増幅器段
7.1 ロッド増幅器の均一励起
7.2 ロッド増幅器ヘッドの試作
7.3 ロッド主増幅器の総合試験
8. 高平均出力用光学素子要素技術
8.1 コンポジットロッド
8.2 負性温度係数物質による熱レンズ補償
8.3 高平均出力用SBS位相共役鏡
8.4 新光学材料の開発
8.5 高熱耐力ファラデー素子
9. まとめ

第4章 究極の変換効率の超微粒子広域分散型ターゲットレーザー生成プラズマX線源(富江敏尚)
1. はじめに
2. 究極の効率のための条件の解析式による導出
2.1 効率を求める式
2.2 短パルスの場合
2.3 長パルスの場合
2.4 最適電子密度
2.5 オパシティの効果と最適レーザー波長
3. 固体平板ターゲットを越える変換効率の実証実験
3.1 超微粒子広域分散型ターゲット
3.2 超微粒子広域分散型ターゲットでの高変換効率の実証
4. 微粒子クラスターと懸濁液
4.1 微粒子クラスター
4.2 懸濁液液滴の利用
4.3 懸濁液作成技術の現状
4.4 高繰り返しターゲット供給法としての懸濁液液滴の重要性
4.4.1 ターゲットコスト
4.4.2 連続照射ショット数
4.5 懸濁液液滴実用化の技術課題
5. まとめ

第5章 高出力レーザー生成プラズマEUV光源(遠藤彰)
1. はじめに
2. リソグラフィ用EUV光源開発の課題
3. 高出力レーザー生成プラズマ光源
3.1 EUV光源システムの基本構成
3.2 Nd:YAGレーザー生成プラズマ光源
3.3 SFET用LPP-EUV光源
3.4 実用EUV光源の構成
3.5 高出力CO2レーザー
3.6 ターゲット供給技術
3.7 EUV集光ミラーの保護技術
4. まとめ

第6章 レーザー生成プラズマEUV光源のターゲット材料(東口武史、窪寺昌一)
1. はじめに
2. EUV光源の要求出力
3. レーザー生成プラズマ光源
4. 液体ジェットまたは液滴ターゲットを用いたレーザー生成プラズマ
5. レーザー生成リチウムプラズマEUV光源の高効率化
6. レーザー生成スズプラズマEUV光源の高効率化
7. 酸化スズナノ粒子混入コロイドターゲットを用いたEUV光源の特性
8. まとめ

第7章 最少質量ターゲットと供給法(藤岡慎介)
1. はじめに
2. EUVリソグラフィ用のLPP方式EUV光源に必要なターゲット・レーザー条件
2.1 EUVリソグラフィに要求される光源仕様
2.2 EUV放射に適したレーザー・ターゲット条件
2.3 最少質量を決定する物理
2.4 最少質量ターゲットから放出される中性・イオンデブリの特性
3. 最少質量ターゲットの供給方法
3.1 最少質量ターゲットに要求される密度
3.2 開発されているターゲット供給法の概要
3.3 ドロップレット方式の現状と課題
3.4 レーザーパンチアウト法
4. まとめ

第8章 放電生成プラズマの最適化(秋山秀典、勝木淳)
1. はじめに
2. 電流波形によるプラズマ最適化
2.1 パルス電流駆動プラズマのダイナミクスとEUV放射
2.2 EUV放射エネルギーの電流値に対するスケーリング
2.3 電源の短パルス大電流化、ギャップレス化
2.4 電流波形制御によるプラズマ挙動とEUV放射特性の制御
3. マイクロプラズマ計測
3.1 プラズマの挙動および電子密度
3.2 トムソン散乱法によるEUVプラズマパラメータ計測
4. プラズマの軸方向挙動
4.1 プラズマのZ軸方向の挙動
4.2 プラズマの挙動とEUV放射過程
5. 外部縦磁場によるプラズマ最適化
6. Snプラズマの導入
7. まとめ

第9章 放電プラズマEUV光源(DPP)(堀田和明、佐藤弘人)
1. はじめに
2. DPPの構成と開発要素
3. ピンチ放電DPP(これまでのXeを用いたDPPの開発)
4. DPPの高出力化(Snを用いたDPP)
4.1 スタナン(SnH4)ガスを用いたZ-ピンチDPP
4.2 回転電極方式DPP
5. DPPの開発のまとめ

第10章 EUV光源開発における課題(渡辺豊)
1. はじめに
2. 光源の定義
3. EUV光源に対する要求仕様
3.1 波長
3.2 EUVパワー
3.2.1 スループットモデル
3.2.2 ステージオーバーヘッド
3.2.3 コンポーネントの劣化損失
3.2.4 レジスト感度
3.3 繰返し周波数、積算エネルギー安定性
3.4 光源清浄度
3.5 エテンデュ
3.6 スペクトル純度
4. Joint Requirementsでは明示されていない課題

【第II編 EUVリソグラフィ用のマスクとレジスト技術】
第1章 X線多層膜の物理(山本正樹、羽多野忠、津留俊英)
1. はじめに
2. EUV多層膜の高反射率要件
3. 多層膜の光学特性の理論的考察
3.1 多層膜の基本光学特性
3.2 反射増加とLayer-by-layer計算法
3.3 複素平面表示
3.4 成長曲線と最大反射率
3.5 最適物質対の選択則
3.6 多層膜の反射位相
4. 多層膜の表面ミリングによる位相補正
4.1 物理光学補正

第2章 EUV用反射型マスク基板(笑喜勉)
1. はじめに
2. ガラス基板材料
3. 研磨プロセス
4. 多層膜
5. 吸収体
6. まとめ

第3章 EUV用マスク(安部司)
1. EUVマスクの特徴
2. EUVマスク作成プロセスと各種プロセス技術
2.1 レジストパターンニング
2.2 吸収層エッチング
2.3 欠陥検査
2.4 欠陥修正
2.5 バッファ層エッチング
2.6 測長検査
3. おわりに

第4章 EUVレジストの特異性と反応機構(田川精一)
1. はじめに
2. 化学増幅型レジストの光化学反応と放射線化学反応
3. ナノ空間反応
4. EBおよびEUV化学増幅型レジストのナノパターン形成機構
5. まとめ

第5章 EUV用レジスト材料(羽田英夫)
1. はじめに
2. EUV用レジストの材料設計
3. EUV用レジスト材料の要求特性
4. EUV用レジスト材料の課題
4.1 解像性
4.2 感度
4.3 ラインエッジラフネス
4.4 脱ガス特性
5. EUV用新規レジスト開発の現状
5.1 低分子レジスト開発の現状
6. まとめ

第6章 コンタミネーション制御技術(西山岩男)
1. はじめに
2. EUVリソグラフィにおけるコンタミネーション関連の課題
3. 投影光学系のコンタミネーション制御技術に関する課題と対策
4. 真空環境のコントロールによるコンタミネーション制御
5. コンタミネーション成長に耐性の高いキャッピングレーヤの開発
6. コンタミネーションクリーニング技術
7. ミラー耐性試験と寿命見積もり
8. コンタミネーション成長の反応機構と劣化のモデリング
9. まとめ

第7章 EUVリソグラフィにおける課題(村上勝彦)
1. はじめに
2. 光源の課題
3. 光学系の課題
4. コンタミネーション制御の課題
5. マスク周りの課題
6. レジストの課題
7. 露光装置機構系の課題
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