2011 Fiscal Year Research-status Report
モンテカルロ法・分子動力学法融合型次世代電子線リソグラフィシミュレーションの開発
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23656245
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
安田 雅昭 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30264807)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| Keywords | 電子線リソグラフィ / モンテカルロ法 / 分子動力学法 / 弾性衝突 / レジスト |
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| Research Abstract |
電子散乱のモンテカルロ法と分子動力学法を組み合わせた電子線リソグラフィシミュレーションの開発を目的に、電子線照射下のレジスト薄膜の構造変化を分子レベルで解析した。電子衝突過程は大きく分けて弾性衝突と非弾性衝突からなり、まず、弾性衝突過程のみを導入したレジスト薄膜への電子照射の分子シミュレーションを実施した。 入射電子から衝突原子への運動量移行は微分衝突断面積に基づく二体衝突理論より求めた。入射電子の衝突するポリマー構成原子はランダムに選択した。試料サイズが小さいため、レジスト中での電子の多重散乱や基板からの後方散乱は導入していない。一定の時間ステップごとに電子衝突による運動量移行をポリマー構成原子に与えながら、ポリマー分子の運動を分子動力学法により追跡し、電子線照射下のレジスト薄膜の構造変化を再現した。分子動力学法では原子結合間距離、原子結合角、結合のねじれに依存する結合力と、分子間のファン・デル・ワールス力を表すポテンシャルを用いて分子挙動を計算した。 開発した分子シミュレーションにより収束電子線照射によるシリコン基板上のレジスト（ポリメタクリル酸メチル）薄膜の構造変化を解析した結果、加速電圧が大きくなるほど、照射領域のレジスト構成分子の数はより大きく減少したが、電子照射の影響を受けた領域の横方向の広がりは小さくなった。 また，照射領域におけるポリマー分子の挙動を可視化し、弾性衝突によりポリマー分子の絡まりが解けて行く過程を示すことができた。 これらの結果は、電子線リソグラフィだけでなく、有機高分子材料の電子顕微鏡観察における照射損傷理解のためにも重要な基礎的知見となる。
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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
初年度の実施項目として掲げた電子の弾性衝突過程の導入はほぼ終了した。開発したシミュレーションを用い、基板上レジスト薄膜の弾性衝突による構造変化の解析を行い、電子加速電圧依存性についてのデータを得た。この成果は学会において報告を行なった。
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| Strategy for Future Research Activity |
弾性衝突過程に引き続き、非弾性衝突過程の結果としてのポリマーの主鎖切断過程を導入する。電子線レジストはポジ型を対象とする。 まず、従来型の電子散乱のモンテカルロ法により、電子照射によるレジスト薄膜中のエネルギー吸収分布や非弾性衝突位置の分布を求めておき、この分布を利用してレジストを構成するポリマーの主鎖切断領域の広がりと切断量の見積りを行なう。一定の時間ステップごとに非弾性衝突による主鎖切断を、見積もられた広がりと切断量を用いて確率論的にポリマー分子に導入しながら、個々のポリマー分子の運動を分子動力学法により追跡し、電子照射によるレジスト薄膜の分子量変化を再現する。 次に、リソグラフィにおける現像過程を電子照射後のレジスト薄膜内の分子量分布を基にモデル化する。電子照射後のポジ型のレジスト薄膜は電子照射の及んだ領域のみ分子量の低下が見られる。電子線リソグラフィでは、この分子量の低下した領域が現像過程によって除去される。そこで、分子量に現像閾値を仮定し、その分子量以下の分子を除去し、分子動力学法により構造緩和することで現像過程をモデル化する。 開発したシミュレーションにより、基板上のレジスト薄膜に対して電子線照射による構造変化とその後の現像過程の再現を行い、形成されたパターン形状やラインエッジラフネスについて照射条件依存性を解析する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
シミュレーションモデルの開発が概ね完成する段階に入るため、計算用サーバを購入することにより、シミュレーションを用いた本格的な解析を開始し、電子線リソグラフィにおけるレジスト薄膜の構造変化についてデータの蓄積を行なう。
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Research Products
(2 results)
