1. HOME
  2. 化学関連(専門)
  3. 研究情報(登録番号3212)

ArF 液浸リソグラフィ用トップコート材料の開発

  • 島 基之島 基之
  • 杉江 紀彦杉江 紀彦
  • 草開 一憲草開 一憲
  • 中川 大樹中川 大樹
  • 千葉 隆千葉 隆
 本技術は,ArF 液浸リソグラフィ用のアルカリ可溶型の液浸トップコート材の開発と実用化に関するものである。
 パソコンやスマートフォンなどを筆頭に,我々の社会は多くの電子機器によって支えられている。これらにはマイクロプロセッサーやフラッシュメモリーに代表されるLSI が数多く使われており,回路の微細化による高性能化と低コスト化がLSI メーカーによって続けられている。この微細化を支える技術がフォトリソグラフィであり,そこでパターン形成に使用される感光性材料がフォトレジストである。
 現在,ほとんどの最先端LSI の製造にはArF 液浸リソグラフィ技術が使われている。この技術はそれまでのリソグラフィ技術と異なり,投影レンズとフォトレジストの間を純水で満たす光学系を設計することで高解像度のパターンを実現した技術である。しかし,露光中に純水とフォトレジストが接触する間に,フォトレジスト膜中に水が浸入することでオニウム塩型の感光剤が純水中に溶出する。その結果,現像後のパターン劣化やさらには露光機の汚染を引き起こす問題があるため,フォトレジストの表面に撥水性が求められた。

1.アルカリ可溶型の液浸トップコートの開発
 レジスト表面を改質するために,当初,撥水性のトップコート材でレジスト表面を覆う方法と表面撥水性を持つ液浸専用レジストを使う方法が提案されたが,受賞者らは複数のレジストにも対応できる,単一のトップコート材の開発が液浸リソグラフィの早期実用化には最適であると判断し,本材料開発に取り組んだ。さらに,単に撥水膜を提供するだけでなく,既存プロセスとのコンパチビリティを考慮し,純水に対しては十分な撥水性を持ちながら露光後のレジスト現像工程でアルカリ現像液に溶解しパターン現像とともに剥離できる材料の開発を目指した。
 この技術課題に対して,一分子中に多くのフッ素原子と酸性水酸基を持つフッ素アルコール基に着目し,これを側鎖に持つ樹脂を設計し,モノマー構造,重合組成の最適化などを行った。その結果,高撥水性にもかかわらずアルカリ現像液には易溶な新規のフッ素アルコール含有樹脂を開発した。この樹脂は,溶液化されフォトレジスト上にスピン塗布して使用されるが,その際,フォトレジスト膜にダメージを与えず,かつきれいな塗膜を得る溶剤として,高沸点アルコール/高沸点エーテル混合溶媒を用いる必要がある。新開発の含フッ素アルコール樹脂はこれらの溶剤に対して溶解性が高くなるよう構造を最適化された。さらに,フッ素リッチなアクリル樹脂をブレンドすることで,アルカリ溶解性を確保しつつより高い撥水表面を実現する技術も開発した。
 本液浸トップコート材をフォトレジスト上に塗布することで,各種フォトレジスト表面を高撥水表面に変えることが可能となり,液浸露光中の純水への感光剤の溶出量を1/100 未満に減らすと同時に,線幅40 nm 以下のきれいなフォトレジストパターンの形成を実現した。

2.本技術の実用化と社会への貢献
 本液浸トップコート材料は以上の優れた特徴を露光機メーカーや先端LSI メーカーに認められ,2006 年の製品化とともに液浸リソグラフィの標準材料としてArF 液浸リソグラフィの早期実用化とLSI の微細化推進に大きく貢献した。次世代技術のEUV リソグラフィの実用化が遅れている現在,ArF 液浸リソグラフィは先端LSI の主要な量産技術であり,今後も本液浸トップコート材が安定生産を支える材料として利用が見込まれる。
 ArF 液浸リソグラフィの登場により半導体LSI の微細化が進み,それまでのパソコンやデジカメ,ゲーム機などの機能が1 台のスマートフォンで事足りるようになった。ArF 液浸リソグラフィは,10 年前には考えられなかったモバイルネットワーク社会をつくる原動力であり,本液浸トップコート材はケミストリの力でその世界を支えている。


 本研究の成果に対して、日本化学会は、2015年、島 基之(JSR 株式会社)、杉江 紀彦(JSR 株式会社)、草開 一憲(JSR 株式会社)、中川 大樹(JSR Micro, Inc. )、千葉 隆(JMエナジー株式会社)に化学技術賞を贈った。

関連する研究を検索

分野のカテゴリ

材料化学
(デバイス関連化学)

関連する出来事

データなし

世の中の出来事

データなし

Webページ

データなし

博物館等収蔵品

データなし

キーワード

ArF液浸リソグラフィ、アルカリ可溶型の液浸トップコート材の開発、フォトリソグラフィ、フォトレジスト、フッ素アルコール含有樹脂
Page Top