ナノビーム誘起反応機構に基づいた新規微細加工プロセスの創製

基于纳米束诱导反应机制的新型微加工工艺的创建

• 批准号: 06J09038
• 负责人: 山本 洋揮
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J09038/
• 关键词: 単一成分化学増幅型レジスト; 新規微細加工; 次世代リソグラフィ; 極端紫外光; 反応機構; 電子線レジスト; 酸発生効率; 吸収係数; 化学増幅型レジスト; レジストナノ形状(LER); 酸拡散; EUVレジスト

解明した反応機構より、ポリマーにプロトン発生とアニオン発生の両方の機能をもたせれば、単一成分化学増幅型レジストが実現できると考えられる。臭素化したポリヒドロキシスチレン(Br-PHS)では、一般的な化学増幅型レジストのパターン形成には超酸とは異なるが、強酸であるHBrが形成することがわかった。そこで、強酸であるHBrでも化学増幅として機能するように、単一成分ポジ型化学増幅型レジストを設計した。これまでの知見に基づいて、プロトン発生源としてヒドロキシル基、アニオン発生源として臭素を選んだ。臭素は電子の散乱を抑えることができる。さらに、ポリマーから生成するHBrのような強酸でも有効にパターン形成に使われるようにするため、保護基として脱保護反応に必要な活性化エネルギーが低いエトキシエチル基を選んだ。実際に、電子線を使ってこのレジストのレジスト性能を調べると良好な加工性能を示した。このように、反応機構の違いを利用して、フォトレジストとは違ったアプローチで電子線レジストの開発が可能であるということを実証した。また、昨年の実験から、EUV(極端紫外光)化学増幅型レジストでは、主にポリマーのイオン化で酸が形成することが明らかになった。ポリマーのEUV吸収の増大が酸発生量にどのように寄与しているかはレジスト設計にとって非常に重要になる。よって、EUV露光することによってフッ素樹脂の酸発生量を見積もり、酸発生に対するポリマーの吸収係数の効果を調べた。膜厚の違いで相対的な酸発生効率を比較すると、フッ素原子がある場合、100nmの相対的な酸発生効率のほうが1300nmの相対的な酸発生効率より大きくなることがわかった。これは、表面付近でポリマーによるEUVの吸収が大きいためで、ポリマーの吸収係数の増加が実際に酸発生量の増加につながることを明らかにした。

基于阐明的反应机理，人们认为通过提供具有质子生成和阴离子生成功能的聚合物可以实现单组分化学放大抗蚀剂。在溴化聚羟基苯乙烯（Br-PHS）中，我们发现HBr（一种强酸）在一般化学放大抗蚀剂中形成图案，尽管它与超强酸不同。因此，我们设计了一种单组分正性化学放大抗蚀剂，使得即使是强酸HBr也可以起到化学放大抗蚀剂的作用。根据以往的知识，我们选择羟基作为质子源，溴作为阴离子源。溴可以抑制电子散射。此外，为了确保即使是由聚合物产生的强酸（例如HBr）也可以有效地用于图案形成，我们选择乙氧基乙基作为保护基团，其脱保护反应所需的活化能较低。事实上，当使用电子束研究该抗蚀剂的抗蚀剂性能时，它显示出良好的加工性能。通过这种方式，我们证明了可以利用反应机制的差异，使用与光致抗蚀剂不同的方法来开发电子束抗蚀剂。此外，去年进行的实验表明，在 EUV（极紫外）化学放大抗蚀剂中，酸主要通过聚合物电离形成。聚合物的 EUV 吸收增加如何影响产生的酸量对于抗蚀剂设计极其重要。因此，通过EUV曝光估算氟树脂产生的酸的量，并研究聚合物的吸收系数对酸产生的影响。比较不同膜厚的相对产酸效率，我们发现在氟原子存在的情况下，100 nm处的相对产酸效率大于1300 nm处的相对产酸效率。这是由于表面附近的聚合物对EUV的大量吸收，并且表明聚合物吸收系数的增加实际上导致酸产生量的增加。

项目成果

Development of Single Component Chemically Amplified Resist Based on Dehalogenation of Polymer

基于聚合物脱卤的单组分化学增幅抗蚀剂的研制

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering 6519
• 作者: Hiroki Yamamoto;Takahiro Kozawa;Seiichi Tagawa;Katsumi Ohmori;Mitsuru Sato;Hiroji Komano
• 通讯作者: Hiroji Komano

Effect of Fluorine Atom on Acid Generation in Chemically Amplified EUV Resist

氟原子对化学放大型 EUV 光刻胶中酸生成的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: H. Yamamoto;T. Kozawa;S. Tagawa;H. Yukawa;M. Sato;J. Onodera
• 通讯作者: J. Onodera

Polymer-Sturucture Dependence of Acid Generation in Chemically Amplified Extreme Ultraviolet Resists

化学放大极紫外光刻胶中酸生成的聚合物结构依赖性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics 46
• 作者: Hiroki Yamamoto;Takahiro Kozawa;Seiichi Tagawa;Heidi B. CAO;Hai DENG;Micheal J. LEESON
• 通讯作者: Micheal J. LEESON

EUV用化学増幅型レジストにおける酸発生のポリマー構造依存性

EUV 化学放大抗蚀剂中酸生成的聚合物结构依赖性

• 发表时间: 2007
• 作者: Hiroki Yamamoto;Takahiro Kozawa;Kazumasa Okamoto;Akinori Saeki;Seiichi Tagawa;Tomoyuki Ando;Mitsuru Sato;Hiroji Komano;山本 洋揮
• 通讯作者: 山本 洋揮

Effect of Acid Diffusion and Polymer Structure on Line Edge Roughness

酸扩散和聚合物结构对线边缘粗糙度的影响

• 发表时间: 2007
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys. 46
• 作者: H. Yamamoto;T. Kozawa;A. Saeki;K. Okamoto;S. Tagawa;K. Ohmori;M. Sato;and H. Komano,
• 通讯作者: and H. Komano,