フェムト秒パルスラジオリシスによる極限ナノビームプロセスの創生

• Project/Area Number: 16760691
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Nuclear engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 古澤 孝弘 大阪大学, 産業科学研究所, 助教授 (20251374)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: フェムト秒パルスジオリシス / ナノビームプロセス / ナノテクノロジー / 限界解像度 / 化学増幅 / 酸 / 熱化過程 / レジスト

Research Abstract

ナノメーターオーダーのパターンの作製過程においては、量子ビームのエネルギー付与過程から、イオン化で生成した電子の熱化過程、熱化直後の電子の反応等のフェムト秒・ピコ秒領域で起こる高速反応がレジスト解像度、感度に密接に関係していることが示されている。そのため、極限プロセス技術を確立するためには、レジストへの量子ビームのエネルギー付与過程から現像過程までの反応機構を詳細に解明することが必要不可欠になっている。ナノテクノロジーという観点から最も注目されるレジストプロセスの解像度は主に露光装置側の問題と材料側の問題に分けることができる。しかし、電子ビームは0.1nm以下に収束させられることが示されており、一般的にも直径2nm以下の電子ビームが利用可能になっている。従って、量子ビームリソグラフィの場合はプロセスの解像度は主に材料側の問題であると考えることができる。
平成18年度はこれまで明らかにしたレジスト内に量子ビームによって誘起される反応の詳細から、レジストの物性値と感度、解像度等のレジスト性能の関係を明らかにすると共に、パルスラジオリシス法を用い、極限ナノビームプロセスの創生につながる放射線誘起反応の探索を行った。さらに、照射により生成するプロトンの固体レジスト中での挙動を明らかにした。これらの結果から、高分子のラジカルカチオンの水酸基の脱プロトン反応とイオン化で生成する二次電子と高分子の電子付着乖離反応を酸発生に利用する新規のレジストコンセプトを提案した。

Research Products

• [Journal Article] Resolution blur of latent acid image and acid generation efficiency of chemically amplified resists for electron beam lithography (2006)
  • Author(s): T.Kozawa, S.Tagawa
  • Journal Title: J. Appl. Phys. 99 Pages: 54509-54509
• [Journal Article] Picosecond pulse radiolysis using femtosecond white light with a high S/N spectrum acquisition system in one beam shot (2006)
  • Author(s): A.Saeki, T.Kozawa, S.Tagawa
  • Journal Title: Nucl. Instrum. Meth. A 556 Pages: 391-396
• [Journal Article] Protonation sites in chemically amplified resists for electron beam lithography (2006)
  • Author(s): K.Natsuda, T.Kozawa, K.Okamoto, S.Tagawa
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. 45
  • NAID: 10018460952
• [Journal Article] Effects of Low Energy Electrons on Pattern Formation in Chemically Amplified Resist (2006)
  • Author(s): T.Kozawa, H.Yamamoto, A.Saeki, S.Tagawa
  • Journal Title: J. Photopolym. Sci. Technol. 19 Pages: 361-366
  • NAID: 130004833103
• [Journal Article] Pulse radiolysis of polystyrene in cyclohexane -Effect of carbon tetrachloride on kinetic dynamics of dimer radical cation- (2006)
  • Author(s): K.Okamoto, T.Kozawa, M.Miki, Y.Yoshida, S.Tagawa
  • Journal Title: Chem. Phys. Lett. 426 Pages: 306-310
• [Journal Article] Dependence of Acid Yield on Chemically Amplified Electron Beam Resist Thickness (2006)
  • Author(s): T.Shigaki, K.Okamoto, T.Kozawa, H.Yamamoto, S.Tagawa
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. 45 Pages: 5445-5449
  • NAID: 10017998648
• [Journal Article] Proton and anion distribution and line edge roughness of chemically amplified electron beam resist (2005)
  • Author(s): T.Kozawa, H.Yamamoto, A.Saeki, S.Tagawa
  • Journal Title: J.Vac.Sci.Technol. B23 Pages: 2716-2720
• [Journal Article] Resist Thickness Effect on Acid Concentration Generated in Poly(4-hydroxystyrene) Film upon Exposure to 75 keV Electron Beam (2005)
  • Author(s): T.Shigaki, K.Okamoto, T.Kozawa, H.Yamamoto, S.Tagawa
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 44
  • NAID: 10016856520
• [Journal Article] Synchronization of femtosecond UV-IR laser with electron beam for pulse radiolysis studies (2005)
  • Author(s): A.Saeki, T.Kozawa, S.Tagawa et al.
  • Journal Title: Nucl.Instrum.Meth. A546 Pages: 627-633
• [Journal Article] Effects of Dielectric Constant on Acid Generation in Chemically Amplified Resists for Post-Optical Lithography (2005)
  • Author(s): T.Kozawa, K.Okamoto, A.Saeki, S.Tagawa
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 44 Pages: 3908-3912
  • NAID: 10016441312
• [Journal Article] Multi spur effect on decay kinetics of geminate ion recombination using Monte Carlo technique (2005)
  • Author(s): A.Saeki, T.Kozawa, Y.Yoshida, S.Tagawa
  • Journal Title: Nucl.Instrum.Meth. B234 Pages: 285-290
• [Journal Article] Nanopatterning of polyfluorene derivative using electron-beam lithography (2005)
  • Author(s): Y.Doi, A.Saeki, T.Kozawa, S.Tagawa et al.
  • Journal Title: J.Vac.Sci.Technol. B23 Pages: 2051-2055
• [Journal Article] Modeling and simulation of chemically amplified electron beam, x-ray, and EUV resist processes (2004)
  • Author(s): T.Kozawa, A.Saeki, S.Tagawa
  • Journal Title: J.Vac.Sci.Technol. B22 Pages: 3489-3492
• [Journal Article] Pulse Radiolysis Study on Proton and Charge Transfer Reactions in Solid Poly(methyl methacrylate) (2004)
  • Author(s): A.Nakano, K.Okamoto, T.Kozawa, S.Tawaga
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 43 Pages: 4363-4367
  • NAID: 10013317792
• [Journal Article] Effects of Ester Groups on Proton Generation and Diffusion in Polymethacrylate Matrices (2004)
  • Author(s): A.Nakano, K.Okamoto, T.Kozawa, S.Tawaga
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 43 Pages: 3981-3983
  • NAID: 10013276420
• [Journal Article] Polymer Screening Method for Chemically Amplified Electron Beam and X-Ray Resists (2004)
  • Author(s): H.Yamamoto, A.Nakano, K.Okamoto, T.Kozawa, S.Tagawa
  • Journal Title: Jpn.J.Appl.Phys. 43 Pages: 3971-3973
  • NAID: 10013276391
• [Journal Article] Electron Dynamics in Chemically Amplified Resists (2004)
  • Author(s): T.Kozawa, H.Yamamoto, A.Nakano, A.Saeki, K.Okamoto, S.Tagawa
  • Journal Title: J.Photopolym.Sci.Technol. 17 Pages: 733-738
  • NAID: 40006276572
• [Journal Article] Adjacent Effect on Positive Charge Transfer from Radical Cation of n-Dodecane to Scavenger Studied by Picosecond Pulse Radiolysis, Statistical Model, and Monte Carlo Simulation (2004)
  • Author(s): A.Saeki, T.Kozawa, Y.Yoshida, S.Tagawa
  • Journal Title: J.Phys.Chem. A108 Pages: 1475-1481