電子線レジスト

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作成： 2000/10/25 高井　俊一データ番号　　　：010218 電子線レジスト目的　　　　　　：電子線リソグラフィ放射線の種別　　：電子放射線源　　　　：電子線加速器照射条件　　　　：空気中応用分野　　　　：電子線リソグラフィ概要　　　　　　：　LSIの高集積化、微細化を支える技術としてリソグラフィがある。これまでこの分野は主に光を中心とした技術で進んできた。ところが、21世紀に出現が予想される超微細LSIには、電子線リソグラフィが有力な候補として考えられるようになってきている。詳細説明　　　　：　　LSIの高集積化、微細化を支えるテクノロジーとして光を中心としたリソグラフィ技術がある。この技術に於いては、露光光源の波長が解像可能な配線幅と比例関係にある。従って、高集積化のため露光光源の波長をいかに短くするか色々検討がなされている。　　現在、リソグラフィの主流は水銀ランプのi線(波長365nm)からKrFエキシマレーザ(波長284nm)となり、21世紀初頭にはArFエキシマレーザ(波長193nm)が実用化されると予想されている。更にこの先100nm以下の短波長に関する技術候補として、F₂エキシマレーザ(波長157nm)リソグラフィ、極限紫外線(EUV：波長13nm)リソグラフィ、電子線リソグラフィ等が考えられている。　　この中で、電子線リソグラフィは、100nm以下の高い解像度が得られる方式として、特定用途向けIC(ASIC)に代表される多品種、少量生産LSIの製造や、次世代LSIの開発・試作、フォトマスク製造などの用途で既に実用化されている。　　この様に、電子線リソグラフィが優れた解像度を持つにも関わらず、DRAM等の大量生産に使われなかった最大の理由は、一度に露光出来る面積が、光リソグラフィと比較して極めて小さいため、露光に長時間を要してしまうことである。この処理速度の改善を実現するには、露光装置とレジスト材料の性能向上がキーポイントとなっている。具体的には、レジストの高感度化の手段として、IBMにより開発された化学増幅型と呼ばれるレジストがある。このレジストは、従来のレジストが光や電子線の照射による光反応を基本としているのに対し、化学増幅型レジストは光反応でレジスト膜中に酸を発生させ、酸を触媒として露光後の加熱により、レジストの基材樹脂が反応してパターンを得るもので、露光で発生した酸が少量であっても、熱拡散により連鎖的に反応が進行するため極めて高い感度が得られる。　　大阪大学では、2,4-ジクロロピリミジン誘導体を主鎖に含むポリマーを合成して、トリフェニルスルホニウムトリフラートを光酸発生剤とした化学増幅型フォトレジストとしての利用、また電子線による反応とその化学増幅型電子線レジストとしての応用についての研究を行った。　　この結果、ピリミジンを主鎖に有するポリマーは、光酸発生剤を添加することにより光分解することが明らかになった。このうちベンジルアルコールを原料としたものは反応性が高くポジ型フォトレジストとしての挙動を示した。また電子線レジストとしての可能性も示された。図1に電子線により反応し、電子線レジストとして応用が可能である事を示した。図1　電子線照射による膜厚の変化（原論文1より引用）　このほか、耐ドライエッチング性やアルカリ現像と言った要求を解決するためには、フェノール系樹脂の使用が可能である。更に、高感度が課題の電子線ポジ型レジストには、図2に示すような超強酸を発生するオニウム塩が適している。図2　オニウム塩系酸発生剤コメント　　　　：化学増幅型レジストの登場、高速の露光装置との組み合わせにより、今まで高い解像度がありながら処理速度が遅いため特定用途にしか使えなかった電子線リソグラフィが、100nm以下のLSI製造に使用できる可能性が出てきている。原論文１ Data source 1：ピリミジンを主鎖に有するポリマーの化学増幅型フォトレジストへの応用稲葉好次、松村宣夫、稲木良昭、竹本喜一大阪大学　工学部高分子学会予稿集、Vol.40,No.10、p3700・3702(1991) 原論文２ Data source 2： Chemical　Amplification　in　the　Design　of　Dry　Developing　Resist　Materials H.Ito、C.G.Willson IBM Polym.Eng.Sci,23,1012(1983) 原論文３ Data source 3： Possibilities for Photoimaging Using Onium Salts J.V.Crivello GE Polym.Eng.Sci.,23,953(1983) キーワード：電子線,レジスト,化学増幅型,リソグラフィ,電子線リソグラフィ,波長,LSI,IC Electron　Beam,Resists,Chemical　Amplification,Lithography,Electron-beam　Lithography,Wavelength,Large　Scale　Integration,Integrated Circuit 　分類コード：010205,010301
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