成果報告書詳細
管理番号20120000000261
タイトル平成21年度~平成23年度成果報告書 「省エネルギー革新技術開発事業/実用化開発/EUV光源用ナノ秒パルスガスレーザの高効率化の研究開発」
公開日2012/5/10
報告書年度2009 - 2011
委託先名株式会社小松製作所
プロジェクト番号P09015
部署名省エネルギー部
和文要約次世代の半導体露光技術としてEUV(Extreme Ultra Violet)露光技術がある。EUV露光装置用EUV光源の開発は最も大きな課題の一つである。EUV半導体露光に使用するEUV光源としてLaser Produced Plasma (LPP)法が開発されてきた。LPP法EUV光源装置はEUV露光装置の導入コストと見合うだけのスループットを得るために必要な200W以上のEUV光出力を発生できる装置として期待されている。我々のEUV光源装置はナノ秒パルスCO2レーザをドライバレーザとして用いている。高出力かつ高信頼性を持つEUV光源装置を実現するためにドライバレーザであるCO2レーザはキーコンポーネントの一つである。また、我々のCO2レーザは小出力のマスターオシレータと複数の出力増幅段から成るMOPAシステムを採用している。200WのEUV光出力を得るためにCO2レーザのパワーは20kW以上必要となる。そのため、このナノ秒パルスCO2レーザの高出力化とそれに伴う消費電力の増大が大きな課題となっている。
本研究開発は、次世代露光の本命とされているLPP法EUV光源の省エネルギー化を図ることで、半導体露光プロセスの省エネルギー化を行うことを目的としている。そのためにLPP法EUV光源の中で最も消費電力の大きいドライバーレーザ(ナノ秒パルスガスレーザ)の高出力化および省エネルギー化に関する技術開発を行った。ナノ秒パルスガスレーザであるCO2レーザの消費電力を低減するためにマルチライン発振による高効率化とパルス発振制御による消費電力削減に関する技術検討および評価試験を実施し以下の結果を得た。
・マルチラインオシレータを開発。マルチライン発振を実証した。
・マルチラインでの増幅試験を実施し、2ラインで効率が約10%向上することを確認した。
・パルス発振制御コントローラを設計・試作を実施し、レーザ制御の効果を確認した。
・効率は従来のシステムと比較し約1.2倍を得た。
今後もさらなる高出力化と効率向上のために引き続き開発を実施する計画である。
英文要約Title : Development of the high efficient nanosecond pulsed gas laser system for EUV light source
Extreme Ultra Violet (EUV) light source is expected to be used for next generation lithography. For the past several years, the source has been one of the most critical issues. In addition, especially Laser Produced Plasma (LPP) type EUV light source system is expected to provide higher output power (>200 W) in order for the scanners to obtain higher throughput. Our LPP type EUV light source system uses a high power pulsed CO2 laser as the main driver laser. To realize such performances as higher power and high reliability required for industrial use, the main driver laser is one of the key components. Our approach is a MOPA system based on a small average-power pulsed master oscillator and a chain of some power amplifiers. There are two critical issues that need to be addressed because 20kW level of CO2 laser output power is required for 200W EUV light output. One is the higher output power and the other is power consumption. In this project, our target is to develop high efficient CO2 laser system using multiline amplification for higher power with smaller power consumption.
Multiline configuration is applied to the master oscillator and the efficiency of multiline amplification is verified in our experimental amplifier system. The main results are the following.
1. Newly developed multi-line master oscillator applied.
2. Multiline amplification was confirmed and we have achieved 10% energy extraction improvement using 2 lines (P20+P22) as compared to single line (P20).
3. Laser control was confirmed with newly developed controller that enables pulsed operation.
4. We have achieved 20% power consumption improvement.
We need to improve each element to obtain more stable and higher laser power.
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