次世代半導体加工

量子ビームを用いた次世代半導体加工用材料の研究

これまで日本(世界)の半導体産業を支えてきた微細加工技術(リソグラフィ)は、主に露光源の短波長化(高エネルギー化)と微細加工材料であるレジスト材料への露光方法・プロセスの改良によって微細化を達成してきましたが、16nm以下の半導体加工プロセスで用いられる次世代リソグラフィである極端紫外光(EUV)で、光源のエネルギーが材料のイオン化エネルギーを超えることになります。従って、電子線などのイオン化を起こす量子ビームへのレジスト材料の応答性が重要な課題となっています。

イオン化(電離)放射線が物質に照射された場合、その物質はエネルギーを得て電離や励起を起こします。この後の化学的現象を「放射線化学反応」と呼びます。放射線化学反応では、最終生成物へと至るまでにイオン、ラジカルなどの様々な反応中間体を生成することが知られており、それらを含めた反応機構に関する研究が行われてきました。しかし反応中間体の寿命は極めて短いため、直接観測は困難です。そこで、パルス状の放射線を試料に照射し、短寿命化学種の生成過程を時間経過と共に追跡する「パルスラジオリシス法」が用いられます。この手法により、放射線が引き起こす超高速物理化学現象を、光の放出や吸収といった形で観測することが可能となります。本研究室では本手法を含め、小型の電子線やEUV露光装置の照射実験やシミュレーション等を行うことによって、次世代リソグラフィプロセスに向けての研究を行っています。

図:量子ビームで誘起される化学反応の解明


図:次世代半導体加工用材料の設計


共同研究・関連施設

  1. 大阪大学産業科学研究所(古澤研)
  2. 理化学研究所SACLA
  3. 大阪大学産業科学研究所附属量子ビーム科学研究施設

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