協同的トムソン散乱計測システムの開発とEUV光源プラズマの最適化研究

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本研究では,ArFエキシマレーザーより先のリソグラフィー光源として期待されている極端紫外光(EUV)の最適な発生のために,それを生成するプラズマのパラメータをレーザートムソン散乱により把握するための研究を行っている。平成18年度までにピンチ放電方式のEUV光源プラズマのトムソン散乱計測が可能であることを実証したので、平成19年度は、レーザー生成方式のプラズマの計測の実証に努めた。これまでに開発している散乱スペクトル分析用の分光器の波長分解能(16pm)や迷光除去性能(レーザー波長からの差波長Δλ=40 pmにおいて10^<-5>)の兼ね合いから、実際のEWV発生に使われるSnプラズマの分光は難しいと判断し、まずは炭素棒をターゲットとしてYAGレーザーを照射して生成した炭素プラズマの協同的トムソン散乱計測を実行した。SnよりC原子の質量が軽いことでスペクトル広がりが大きく、協同的トムソン散乱スペクトルイオン項を詳細に観測することができた。プラズマ生成のためのレーザー照射の10ns後においてターゲット表面から200μmの位置で観測したスペクトルの分析から、プラズマのパラメータが,電子密度n_e=2.0×10^<24>m^<-3>,電子温度T_e=12±1 Ev,実効的イオンの荷電数Z=4であることを示した。さらに、同位置での密度温度の時間変化、および200〜500μmの範囲での密度温度の空間分布などを明らかとした。他のマイクロ放電プラズマの計測として、容量連結型マイクロ放電プラズマの電子密度・温度の測定をトムソン散乱によりはじめて行った。ヘリウム雰囲気で圧力400 Torr、放電ギャップ0.5mmの条件化で、ギャップ中央で放電開始後40 nsにおいて観測したトムソン散乱信号から、電子密度n_e=2.0×10^<21>m^<-3>、電子温度T_e=2.8eVを得た。