2019 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of deprotonation induced mechanism in nano-and microfabrication process using ionizing radiations and its applications
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19K05330
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
岡本 一将 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (10437353)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 極端紫外線（ＥＵＶ） / リソグラフィ / レジスト / 放射線化学 / ジフェニルスルホン / 脱プロトン反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体デバイス（集積回路）製造に波長13.5 nmの極端紫外線(EUV)を用いるEUVリソグラフィの導入がより低コストでの高精度パターン形成のために開始された。パターニングには、従来のエキシマレーザーを用いたリソグラフィ技術で用いられている化学増幅型レジストが加工材料として、その感度の高さからEUVレジストとして用いられている。しかし最小加工寸法の要求値が10 nm以下と微細化に従い厳しくなる中で、主なレジストの高性能化の指針である高感度、高解像度、低ラフネスを同時に満たすことが大きな課題となっている。その解決方法としては、化学増幅型レジスト中で光酸発生剤やレジストポリマーが関係する放射線化学反応によって露光直後に生成する初期酸生成量を増加させることが有効である。そこで本研究では、種々の酸生成促進剤添加による化学増幅型レジストのEUVと電子線リソグラフィへの影響および酸生成促進剤が果たすレジスト中での酸生成促進機構の解明を目的として研究を行った。
本年度はメトキシ基を有するジフェニルスルホンの添加により、レジストのEUV感度が4倍近く向上することを明らかにした。またその要因として、初期酸生成量が増加することも明らかとした。さらに、酸生成促進の要因を調べるため、電子線パルスラジオリス法を用いた脱プロトン反応の直接観測を行ったが、複数の吸収の重なりによって詳細な解析が困難であった。そのため、フィルム中の分子構造を調べるために、さらにフーリエ変換赤外分光（FT-IR）測定による解析を行った。その結果、酸生成促進剤がレジストベースポリマーのヒドロキシル基と新たに水素結合を生じることが分かった。ポリマーと酸生成促進剤間の水素結合の形成がベースポリマーラジカルカチオンからの脱プロトン反応を誘起していると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
酸生成促進剤（ジフェニルスルホン誘導体）添加によるレジスト性能向上効果およびその機構について、EUV露光に対する増感効果およびその機構の解明について予定通り行った。一方で新規酸生成促進剤の評価やEUV吸収係数増加する添加剤の添加については、現像液への溶解性の問題が発生したためやや遅れている。今後酸生成促進剤の化学構造や溶媒を変えて検討を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
酸生成促進剤添加によるEUVまたは電子線照射の際のレジスト増感作用の解明および機構の詳細を、引き続き明らかにしていく。具体的には、現像液への溶解性の影響ならびにポリマーの種別を変化させたレジスト性能評価を行う。さらに実験と機械学習を組み合わせた最適化学構造の探索ならびにレジストのEUV吸収係数増加による増感を組み合わせることによる本手法の改良、発展を引き続き行う予定である。
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| Causes of Carryover |
計上していた試薬代金が安かったためわずかに残額が生じた。繰り越し分は試薬として使用する予定である。
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