EUVレジストの反応を20％以上促進、日本曹達と関西大がEUVレジスト向け下層膜材料を開発

この半導体ニュースのまとめ

・日本曹達と関西大学がEUV露光時の感度を向上させる下層膜を開発
・ポジ型CARとの組み合わせで、必要なEUV露光量を20％以上低減できることを確認
・ネガ型CARとの組み合わせでもレジストの反応が促進される傾向を確認

日本曹達と関西大学化学生命工学部の工藤宏人教授の研究チームは11月13日、EUVレジストの感度を高めることが可能な下層膜材料を開発したことを発表した。

EUVリソグラフィプロセスの課題

先端プロセスの露光プロセスで用いられるEUVリソグラフィだが、その消費電力がほかの露光方法と比べて大きいことが知られているほか、照射エネルギーあたりの光子数が少ないことに加え、短波長のために空気や材料に吸収されやすく、レジストに到達する光量が限られてしまうため、少ない露光量であっても、レジストを感光できる材料の開発が求められている。

今回、研究チームが開発した材料は、EUV増感機能を持つポリマーであり、EUVレジストの下層膜として使用することを想定したものだという。

下層膜に二次電子を発生させる機能を付与してレジストの感度を向上

一般的な下層膜は、レジストの塗布性やレジストおよび半導体基板との密着性、反射防止などを目的として使用されるが、今回開発された材料は、そうした従来の機能に加え、EUVを吸収して二次電子を発生させる機能を下層膜に付与したものとなるという。

EUV露光時には、レジスト層を通過したEUVを下層膜が吸収するが、その際に発生した二次電子がレジスト中の光酸発生剤(PAG)などに作用することで、レジストの化学反応を促進し、感度向上に寄与することが期待されるという。

一般的な下層膜と今回開発された下層膜の違い (出所:日本曹達/関西大学)

ポジ型CARとの組み合わせで必要なEUV露光量を20％以上低減

実際に、ポジ型の化学増幅型レジスト(CAR:Chemically Amplified Resist)と開発した材料を組み合わせてEUV露光評価を実施したところ、開発品を下層膜として用いた場合、下層膜を使用しない場合と比較して、より少ないEUV露光量でレジストの反応が進行することを確認したという。

具体的には、レジスト現像後の膜厚減少を指標に評価したところ、開発品を下層膜として用いた場合、用いない場合と比べ、同程度の膜厚減少を得るために必要なEUV露光量が20％以上低減したとする。これは、より少ない露光量で同程度のレジスト反応が起こったことを示す成果であり、開発品によるEUVレジストの増感効果が示されたといえると研究チームでは説明している。

ポジ型CARを用いた場合の増感効果の比較 (出所:日本曹達/関西大学)

また、ネガ型CARを用いた評価においても、開発品を下層膜として使用することで、下層膜を使用しない場合と比較して、レジストの反応が促進される傾向を確認したともしている。

なお、研究チームでは、今回の結果は初期評価に基づくものであり、今後、レジストの種類、レジスト膜厚、下層膜の膜厚、露光条件および現像条件などとの関係を検証し、材料の改良と有効性のさらなる確認を進めていき、材料の組成や構造の最適化のほか、微細パターン形成性能および半導体製造プロセスへの適用可能性の検討、ならびに実用化に向けた量産性、品質安定性および供給体制の検討などを進めていきたいとしている。