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半導体用語集

光源

英語表記：source

露光装置にはマスクを通してウェハに光を転写するための光源が付属している。光の波長を短くすることにより細かいパターンが作成できるため、光源の短波長化が進んでいる。光源には水銀ランプ、エキシマレーザ、シンクロトロン放射光が使用される。水銀ランプは、石英ガラス管球内にキセノンと水銀の蒸気を封じ込め、陽極と陰極の間で放電させることで発光させる方式のランプである。露光装置には平行光をえやすい超高圧水銀ランプが用いられ、その輝線スペクトルであるg線 (436nm) やi線 (365nm)の波長が使われる。ランプから出た光はミラーによって分光され干渉フィルタを通して単色化される。光の半値幅は4nm程度である。エキシマレーザは希ガスや希ガスハロゲン化物を励起させてできた励起二量体分子が基底状態に戻る際に発光する光を利用したレーザである。励起方法には電子ビームの照射や単パルス大電流放電による方法があるが、露光装置にはコストを下げるために後者の放電励起方式が取られる。光は連続光、パルス光ともにえられるが、露光にはパルス光が使われる。光の半値幅は露光装置の光学設計に合わせて調整され、反射光学系では半値幅の広いブロードな光を、屈折光学系では狭帯域化した半値幅の狭い光にして使用する。周波数では2 kHz以上、光の半値幅では0.5pm以下の紫外光がえられる。光リソグラフィ用に使用されているエキシマレーザにはKrF (248nm)、ArF (193nm)がある。ArFではエネルギー効率がKrFの約半分と悪いためより大きな電力を必要とする。また次の世代の光源としてF2 (157nm)のハロゲン分子レーザが期待されている。
シンクロトロン放射光は高エネルギーの電子が磁場中で円運動する時に発生する光で、加速器の一種であるシンクロトロンで作られる。波長は0.1nmのX線領域から赤外光領域まで分布する。この光はEUV (極端紫外光リソグラフィ) (波長11～13nm) やx 線リソグラフィ (波長0.4～1.4nm) 用の光源として21世紀における光リソグラフィを担うものの一つとして期待される。シンクロトロンは広い設置面積を必要とするので、これに変わるものとして、金属などのターゲットに電子線やレーザを照射した時に発生する特性X線を利用した光源の研究が進んでいる。

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