2019 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of three dimensional polymer aggregate structure based on self-align arrangement
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18H01494
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
河合 晃 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (00251851)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 宗弘 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (20242456)
加藤 有行 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (10303190)
田中 久仁彦 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (30334692)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | フォトレジスト / ラインエッジラフネス / 原子間力顕微鏡 / 共焦点レーザー顕微鏡（CLSM) / リソグラフィ / 半導体集積回路 / 高分子集合体 / 膨潤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
世界の電子デバイス分野を牽引してきた微細加工（リソグラフィ）技術は、2020年度はメモリゲート幅が7nm台の微細サイズとなり、2022年には実用化の領域へ入る。このサイズは加工用マスクである高分子材料の分子量に由来する凝集サイズの最小値に匹敵している。特に、マスクパターンの側面のライエッジラフネス（LER）やパターン剥離・変形(LWR)によるデバイス精度の低下が顕著になり、微細加工技術の限界に達している。今後の高集積かつ高機能デバイスの実現には、高分子凝集揺らぎの抑制が必要不可欠である。本研究では、この凝集ゆらぎの原因となるナノ高分子集合体の凝集機構を解明するとともに、ナノスケール配列技術を確立し、数ナノメータの解像度の高精度な３次元ナノ構造用のリソグラフィ技術を確立する。特に、走査型共焦点レーザー顕微鏡（CLSM)を新たに導入し、有機アルカリ現像液のレジスト膜内への浸透挙動をリアルタイムで解析した。その結果、現像過程の初期の段階で、現像液はレジストと基板の界面へ到達し、そこからLERの原因となる露光／未露光部の側面形状を形成することを新たに見出した。そして、有機アルカリ現像液の浸透、膨潤等の多くのプロセス要因から高分子材料の凝集形態の限界を追求し、ナノフラットの配列技術を確立する。これにより微細加工精度が飛躍的に向上し、わが国の先端電子デバイス開発力を強く牽引する。このように、有機アルカリ現像液と高分子構造との浸透膨潤挙動のモデル化を実施し、定量的な評価結果を創出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では、研究代表者の開発した凝集体の付着凝集性解析手法をベースに、 戦略的なチーム構成により、レジスト材料の表面凝集形態を高精度に解析し、有機アルカリ現像液の溶液浸透、膨潤等による高分子集合体の配列制御を行い、凝集形態の限界を追求しナノフラット配列技術を確立に必要な基礎データを取得した。特に、走査型共焦点レーザー顕微鏡（CLSM)を新たに導入し、有機アルカリ現像液のレジスト膜内への浸透挙動をリアルタイムで解析した。その結果、現像過程の初期の段階で、現像液はレジストと基板の界面へ到達し、そこからLERの原因となる露光／未露光部の側面形状を形成することを新たに見出した。そして、有機アルカリ現像液の浸透、膨潤等の多くのプロセス要因から高分子材料の凝集形態の限界を追求し、ナノフラットの配列技術を確立する。これにより微細加工精度が飛躍的に向上し、わが国の先端電子デバイス開発力を強く牽引する。このように、有機アルカリ現像液と高分子構造との浸透膨潤挙動のモデル化を実施し、定量的な評価結果を創出した。そして、複合球凝集モデル（拡張Derjaguin型）による高分子集合体のナノフラット凝集モデルを構築している。加熱、紫 外線、アルカリ水溶液の浸透膨潤等の凝集因子を明確にしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に新たに導入した走査型共焦点レーザー顕微鏡（CLSM)では、、有機アルカリ現像液のレジスト膜内への浸透挙動をリアルタイムで解析した。その際は測定分解能を向上させるために現像液濃度を通常の2.38wt%から0.5wt%まで減少させた。これにより、現像液の浸透速度や膨潤過程において、実際の減少との差異が生じる可能性がある。これを解決するべく、高速演算処理が可能なシステムへとバージョンアップさせて、解析の高機能化を目指す。現在、現像過程の初期の段階で、現像液はレジストと基板の界面へ到達し、そこからLERの原因となる露光／未露光部の側面形状を形成することを新たに見出しているが、有機アルカリ現像液の浸透、膨潤等の多くのプロセス要因から高分子材料の凝集形態の限界を追求し、ナノフラットの配列技術を確立する。これにより微細加工精度が飛躍的に向上し、わが国の先端電子デバイス開発力を強く牽引する。
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