KrFエキシマレーザー
KrFエキシマレーザーは、光リソグラフィで広く使われる光源の一つで、半導体の微細加工において重要な役割を果たしている。
エキシマレーザーは、エキシプレックス分子（励起状態にある二原子分子）が放出する短波長の紫外線を利用したレーザーで、KrF（クリプトンフッ化物）エキシマレーザーはクリプトン（Kr）とフッ素（F）のガスを使用している。
基本的な原理
エキシマレーザーの「エキシマ」とは、励起状態の分子が基底状態では結合しない二つの原子から形成されることを指す。
これらの分子は励起状態でのみ一時的に安定した結合を形成し、基底状態に戻る際に紫外線を放出する。
KrFエキシマレーザーでは、クリプトンとフッ素の組み合わせがこの役割を担っている。
特徴と波長
KrFエキシマレーザーは、248nmの波長の紫外線を放出する。
この短い波長により、非常に高い解像度のパターニングが可能となり、微細な半導体回路の製造に適している。
この波長は深紫外線（DUV）領域に属し、フォトレジストに対して高い感度を持ち、細かいディテールの転写を可能にする。
利用される主な理由
- 高解像度: 短波長を利用することで、ナノメートル単位の微細なパターンをフォトレジストに形成できる。これは、高集積度の半導体デバイス製造に不可欠。
- 高出力: KrFエキシマレーザーは高出力を実現できるため、大量生産環境での高速露光が可能になる。
- 信頼性と安定性: 産業用途に適した高い信頼性と安定性を持ち、連続運用が可能。
応用
KrFエキシマレーザーは、主に半導体のフォトリソグラフィプロセスで使用される。
特に、200nmから130nmの技術ノードにおいて広く利用されている。
さらに、マイクロエレクトロニクス以外にも、精密機器の製造、材料科学での微細加工、医療分野でのレーザー手術など、多岐にわたる分野での応用が広がっている。
技術的課題と進化
KrFエキシマレーザーは、半導体デバイスの微細化が進むにつれて、その解像度の限界に直面している。
より微細なパターンを要求する現代の半導体製造では、さらに短い波長のアルゴンフッ化物（ArF）エキシマレーザーや極端紫外線（EUV）リソグラフィが採用される。
しかし、KrFエキシマレーザーは特定のアプリケーションや、EUVリソグラフィなどの新技術への移行期間中の製造プロセスにおいて依然として重要な役割を果たしている。
i線とKrFエキシマレーザーの違い
i線とKrFエキシマレーザーのリソグラフィを比較すると、KrFエキシマレーザーのほうが、より微細なレジスト開口幅を実現することができる。
