成果報告書詳細
管理番号20160000000721
タイトル平成26年度-平成27年度成果報告書 次世代半導体微細加工・評価基盤技術の開発 EUVマスク検査装置・レジスト材料基盤技術開発 EUVレジスト材料設計及び評価基盤技術開発
公開日2016/8/6
報告書年度2014 - 2015
委託先名株式会社EUVL基盤開発センター
プロジェクト番号P10025
部署名IoT推進部
和文要約件名:平成26年度-平成27年度成果報告書 「次世代半導体微細加工・評価基盤技術開発/EUVマスク検査装置・レジスト材料基盤技術開発」
(1)高感度化に係るレジスト材料設計指針の開発
 レジスト高感度化によって露光時のフォトン数が減少し、ショットノイズが増大しパターン忠実度が劣化する。このショットノイズの許容限界を反応機構に基づいたシミュレーションにより、ハーフピッチ11nmの加工に要求される0.9nm以下のLERを得るには少なくとも酸発生剤濃度が30wt%、酸発生剤は低量子収率(酸量子収率2)であることが必要であることを明らかにした。この結果は、化学増幅型EUV用レジスト全般に通じるものであり、高感度化設計に極めて有効な知見である。
(2)高感度化の為の酸増殖剤の開発
 従来の酸増殖レジストでは困難であった高感度化と高解像性両立のため、増殖する酸を高分子鎖に化学結合させた新規高分子タイプ酸増殖ポリマーの合成に成功した。さらには、それを用いたレジスト材料が酸増殖ユニットを有さない通常の化学増幅型レジストに対して、2-3倍の高感度化となる画期的な結果を与えた。この結果は、EUVリソグラフィの実現化へ強力な後押しとなるものである。
(3)EUVレジスト高感度化の検証
 上記(2)で開発された新規高分子タイプ酸増殖ポリマーを高感度EUVレジストへと仕上げるためポリマーの物性測定、さらにはレジストとしての調合および評価を検討した。限られた期間で成果を得るため実験計画を明確にし、物性評価・露光結果・フィードバックを計画的に繰り返し、ポリマーの最適共重合比、最適なレジスト組成比を見出し、目標であった従来比30%以上の高感度化を大幅に上回る2-3倍の高感度化を達成した。また、新たに従来の化学増幅型レジストではない新規な反応機構を有するメタルレジストの研究に日本で初めて着手し、超高感度・高解像力(17nmラインを7mJ/cm2で解像)のメタルレジストを開発した。EUV実現化の最大課題である生産性をレジスト材料の高感度化により課題解決に道筋をつける大変有意義な結果である。さらに、その反応機構を検討し、レジスト膜内部の構造解析に世界で初めて成功した。この結果は、メタルレジストのさらなる性能向上に向けて分子設計を考える際、極めて有用な知見となる。
(4)高解像度微小面積露光機の研究開発
 照明モジュール(IFR、SG、SAモジュール)の大気中での精密組立調整、アライメントを行った。本体搭載後の再現を迅速にするため、レーザトラッカーでアライメント後のグループそれぞれの要所の座標記録を行った。平行して光学系搭載前のHSFET本体組立調整を実施した。SFETを分解した後、PO定盤を搭載し、ウェハステージ・マスクステージ、マスク搬送系ユニットを取付けてシステム調整を行い、光源制御機能の調整を行った。その後照明モジュールを本体内に設置、アライメントを行った。M1ミラー、M2ミラー、機構系部品単体から投影光学系の精密組立て調整、波面収差測定を行った。ベスト波面収差0.29nmRMS(仕様:ベスト総合収差<0.6nmRMS)を達成しPOを本体に搭載した。さらに物点合わせのためのマスクホルダ調整、NA可変機構の搭載、照明光学系と投影光学系間の光軸調整などを実施した。その後真空引き、ベストフォーカス条件出しなどを行い、露光を開始した。10nmのパターンモジュレーションの確認と、11-12nmL&Sのパターン形成を確認できた。また15nmのコンタクトホール解像が確認できた。
英文要約Title:EUV mask inspection tool and resist material fundamental research (FY2014-FY2015)final Report EUV resist material fundamental research; Fundamental research and development was performed on high sensitivity resist materials. Simulation investigations (with Osaka University) on resist reaction mechanisms were carried out to clarify chemical amplification resist (CAR) material guidelines for higher sensitivities at patterning for and beyond hp 11nm. As a result, it was understood that to achieve the line edge roughness (LER) target of <0.9nm, at least 30% photo-acid generator concentration and a quantum efficiency less than 2 will be necessary. On the research and development of acid amplifier materials for higher EUV sensitivity (with Tokyo University of Science), the optimal design and synthesis of a new polymer-bound acid amplifier resin was successfully completed (through numerous material analysis / synthesis and detailed patterning experiments). This resulted in higher sensitivities (2-3 times), well over the target of >30% sensitivity improvement in comparison to the reference CAR material. Meanwhile, investigations on high EUV sensitivity material platforms at EIDEC have resulted in the development of a new non-chemical amplification metallic resist (EIDEC standard metallic resist or ESMR), which is the first in Japan. Using the ESMR; 17nm lines were fabricated at an ultra-high sensitivity of 7mJ/cm2. Moreover, through detailed reaction mechanism analyses (with National Institute of Advanced Industrial Science and Technology), the film structural analysis of the metal resists was directly visualized (first in the world). These results provide significant pointers in further improving the lithographic performance of metal resists from the point of view of material design. High-NA exposure tool; In FY2014; Illumination modules were assembled off-line on a bench. After the precise inter module alignment, the coordinates of each module were recorded by using laser tracker. This makes it possible to quickly reproduce the inter module alignment on HSFET. On the other hand, SFET was disassembled to replace the PO (Projection Optics) baseplate for HSFET. After replacing modules like wafer stage, mask stage and so on, system was adjusted including EUV light source control. Then illumination modules were installed onto HSFET. In FY2015; PO parts like M1 mirror, M2 mirror and so on were assembled. The wave front error 0.29nmRMS was achieved and the PO was installed on HSFET. Alignment between PO object point and mask, variable NA installation, alignment between illumination optics and PO were done. Then after pumping down and best focus search, wafer exposure work started. 10nm L/S modulation, 11nm-12nm L/S and 15nm contact hole patterning were observed.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る