ダイレクトリソグラフィの実現を指向した金属極細線加工材料・プロセスの創出

创造超细金属线加工材料和工艺，旨在实现直接光刻

• 批准号: 20H02489
• 负责人: 山本 洋揮
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02489/
• 关键词: 材料・加工; 半導体微細化; ナノ加工; ナノ材料; レジスト

人工知能など情報技術を支えるコンピュータ性能の更なる向上のため、次世代リソグラフィ技術では10nm未満の加工が必要不可欠である。従来の紫外光から、電離作用を引き起こす極端紫外光（EUV）や電子線（EB）など量子ビーム利用が求められているが、レジスト材料の要求性能を向上させる設計指針がない。本研究では、量子ビームに対応した新規レジスト材料として金属酸化物ナノ粒子レジストに着目し、量子ビームによるナノ空間で誘起される物理・化学過程を解析することで高感度、高解像度を達成し、シングルナノパターンの熱処理による金属ナノ配線の創製技術を確立することを目指す。令和3年度は金属酸化物ナノ粒子のコアとしてEUV吸収係数が高い3種類の金属コアおよび２種類のリガンドを選定し、計6種類のメタルレジストを合成することに成功した。また、合成したメタルレジストをArF露光装置、KrF露光装置、EUV露光装置および電子線描画装置を使って化学変化を誘起させ、感度曲線および微細パターン形成を試みた結果、金属コアやリガンドの違いによってレジスト性能が変化することが明らかになった。また、従来から用いられているポリマー樹脂により構成されたレジストパターンと比較してエッチング耐性を有し、さらに焼成すること（セラミックス化）することで大幅にエッチング耐性が上がることが明らかになった。また、次世代EUVリソグラフィで有望視されているEUVFEL等を指向した超短パルスEUVによるレジスト材料への照射効果を調べるために、PMMAの超短パルスEUVによる感度評価を実施した。その結果、一般的なEUV露光装置のナノ秒パルスEUVの場合に比べて、ピコ秒・フェムト秒の超短パルスEUV照射ではレジスト感度が一桁以上高くなることを明らかになり、次世代EUV-FELに適したレジスト設計指針が必要があることを明らかにした。

为了进一步提高支持人工智能等信息技术的计算机性能，下一代光刻技术需要小于10纳米的处理。除了传统的紫外光之外，还需要使用引起电离的量子束，例如极紫外光（EUV）和电子束（EB），但没有设计指南来提高抗蚀剂材料所需的性能。在这项研究中，我们专注于金属氧化物纳米粒子抗蚀剂作为与量子束兼容的新型抗蚀剂材料，并通过分析量子束在纳米空间中引起的物理和化学过程来实现高灵敏度和高分辨率。通过对单个纳米图案进行热处理来制备金属纳米线。 2021财年，我们选择了三种具有高EUV吸收系数的金属核和两种配体作为金属氧化物纳米粒子的核，并成功合成了总共六种金属抗蚀剂。此外，我们使用ArF曝光设备、KrF曝光设备、EUV曝光设备和电子束光刻设备诱导合成的金属抗蚀剂发生化学变化，并尝试形成灵敏度曲线和精细图案，结果发现抗蚀剂性能发生了变化。还发现其比常规使用的由聚合物树脂制成的抗蚀剂图案具有更好的耐蚀刻性，并且通过进一步烧制(使其成为陶瓷)可以显着提高耐蚀刻性。此外，为了研究超短脉冲EUV对抗蚀剂材料的照射效果，针对下一代EUV光刻中被认为有前途的EUVFEL等，我们使用PMMA的超短脉冲EUV进行了灵敏度评估。结果表明，与一般 EUV 曝光设备的纳秒脉冲 EUV 相比，皮秒/飞秒超短脉冲 EUV 照射的抗蚀剂灵敏度提高了一个数量级以上，这表明抗蚀剂的必要性。适用于 FEL 的设计指南。

项目成果

電子線によるポリマー膜中の金属ナノ粒子の生成およびパターニングに関する研究

利用电子束研究聚合物薄膜中金属纳米颗粒的生成和图案化

• 发表时间: 2020
• 作者: K. Nagai，A. Beaucamp，A. Matsubara;Y. Namba;H. Suzuki;Ken Hattori;矢吹彰広，世羅萌花，Lee Ji Ha;山本 洋揮
• 通讯作者: 山本 洋揮

Study on Irradiation Effects by Femtosecond-pulsed Extreme Ultraviolet in Resist Materials

飞秒脉冲极紫外光对光刻胶材料的辐照效果研究

• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Photopolymer Science and Technology
• 影响因子: 0.8
• 作者: Yuji Hosaka;Hiroki Yamamoto;Masahiko Ishino;Thanh-Hung Dinh;Masaharu Nishikino;Akira Kon;Shigeki Owada;Yuichi Inubushi and Yasunari Maekawa
• 通讯作者: Yuichi Inubushi and Yasunari Maekawa

University of Birmingham(英国)

伯明翰大学（英国）

金ナノパターン上のジチオールで修飾した金属ナノ粒子の配列制御

金纳米图案上二硫醇修饰的金属纳米粒子的排列控制

• 发表时间: 2021
• 作者: 福岡美海;江口慧一;髙嶋洋平;赤松謙祐;鶴岡孝章;鈴木浩文，後藤 晃，古木辰也，三浦勝弘，由井明紀，中川恒裕，牧野俊清，上原純一，森泉利之";矢吹彰広;山本洋揮
• 通讯作者: 山本洋揮

最先端量子ビームによる次世代リソグラフィ材料・プロセスの開発

使用尖端量子束开发下一代光刻材料和工艺

• 发表时间: 2021
• 作者: 梅堀美好;伊藤暁彦;山本洋揮
• 通讯作者: 山本洋揮