【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.03】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24OS1033

利用課題名 / Title

有機金属化合物を含む新規な化学増幅レジストの研究

利用した実施機関 / Support Institute

大阪大学 / Osaka Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

レジスト材料,電子線リソグラフィ/ EB lithography,リソグラフィ/ Lithography,光リソグラフィ/ Photolithgraphy

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

榎本 智至

所属名 / Affiliation

東洋合成工業株式会社　感光材研究所

共同利用者氏名 / Names of Collaborators Excluding Supporters in the Hub and Spoke Institutes

古澤孝弘

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Supporters in the Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

OS-103：超高精細電子ビームリソグラフィー装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

半導体素子の高性能化・低電力化において重要な集積回路(ICs)の微細化には、リソグラフィプロセスの最適化が必須である。当初は水銀g線(365 nm)露光であったが、微細化に伴い光源の短波長化が進み現在は13.5 nmの極端紫外光(EUV)による最小15 nmハーフピッチ(HP)幅の加工が製造工場で用いられるようになっており、今後はさらにシングルナノスケールでの加工を現実化するために高開口数(NA)化やX線自由電子レーザー(XFEL)などの利用も検討され始めてきている。軟X線領域の露光ではレジストに入射するEUV光子に起因する確率統計的な揺らぎがパターンに与える影響を無視できないため、光子エネルギーを二値画像へと変換するレジストの影響度が非常に大きい。近年は、EUV光子の吸収断面積が従来の炭化水素系レジストよりも数倍高い重金属、特にSnを含有したレジストが注目を集めている。一方で、単にSnを系に加えただけでは反応が乱されるため、当研究グループでは二元系高分子を用いてSnから生じる二次電子が極性変化ユニットに捕捉されることによる効率的な極性変化を期待した材料開発を行っているが、現状は20 nm HPすらも解像に至っていない。そこで、本研究ではこのレジストの高性能化を目的に、カウンターアニオンの構造(pK_a)に注目し、放射線化学反応や照射後の溶解性変化、パターニングなどに与える影響の調査を行った。

実験 / Experimental

本研究では二元系高分子としてTPSn (tetraphenyl tin)ユニットとPDT (phenyl dibenzothiophenium)ユニットから構成される高分子レジストを用いた。放射線化学反応の解析には電子線パルスラジオリシス、γ・電子線ラジオリシスなどを用い、反応速度定数、反応収率G値(/100eV)の評価と反応生成物同定を行った。参照用にモノマーでも同様の解析を行った。また、回転塗布により薄膜を作製しUV照射後の溶解性変化と125 keV電子線描画によるパターニング評価を実施し、最適条件の探索を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

γ-ラジオリシスによりN,N-ジメチルホルムアミド由来の溶媒和電子との反応によって生じたジベンゾチオフェン(DBT)を定量したところ、すべてのアニオンとモデル分子でほとんど同程度のG値が得られた。このことよりアニオンの分子構造(pK_a)によらず放射線分解が進行し、アニオンに対応した酸が生成していることが示唆される。次に膜厚が50 nmのレジスト薄膜に対してUV光(365 nm)照射を行ったところアルコール現像液を用いることでネガティブトーンコントラストが発現することが分かった。また、レジストの反応性と異なりその感度はアニオン構造に大きく依存する結果が得られた。最も高感度であったSAの30 nm薄膜について電子線描画を行ったところ528 μC/cm²照射で比較的高解像な15 nm HPのパターンがほとんど欠陥なく得られた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Kohei Hashimoto, Reaction mechanisms of Sn-based polarity-change copolymer resists with different counter anions, designed for extreme ultraviolet lithography, Japanese Journal of Applied Physics, 64, 026501(2025).
   DOI: 10.35848/1347-4065/adaefd
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件