2023-11-08 アメリカ合衆国・ブルックヘブン国立研究所(BNL)
・ BNL のユーザー施設 Center for Functional Nanomaterials(CFN)が、極端紫外線(EUV)リソグラフィーによる高性能パターン作製を可能にする、有機無機ハイブリッドフォトレジストを開発。
・ マイクロチップの半導体デバイスは僅か数 nm(原子数個分）のサイズとなっており、さらなる微細化が課題。より微細なマイクロチップコンポーネントを製造するために、僅か 13.5nm の極短い波長の光を使用してフォトレジストに微細な回路パターンを転写する、EUV リソグラフィー技術への移行が進んでいる。
・ 光への感度の高いフォトレジストは、シリコン半導体にナノスケールの回路パターンを転写するテンプレートとしてリソグラフィー技術に不可欠な材料。EUV リソグラフィーが牽引するナノファブリケーションの新時代に適した、最も効果的なレジスト材料開発が必要とされている。
・ 本研究では、レジストコミュニティーでは研究されていない材料組成によるフォトレジストを作製し、優れ
た EUV 吸収力とパターニング性能を達成。ポリメチルメタアクリレート(PMMA)の有機薄膜と酸化インジウムの無機材料から構成され、それぞれが独自の化学組成と構造による特殊な化学的、機械的、光学的、電気的特性を有する。これらの要素が統合して優れた特性を提供する。
・ EUV 光への感度増加により転写時の EUV 光量が低減され、プロセス時間を短縮する。また、無機材料の均一な配合により、パターニングの均一性も向上。機械的・化学的な耐久性も増加し、高解像度エッチングに適したテンプレートとなる。
・ 新材料の合成に用いた気相含浸技術は、従来の化学合成手法に比べ、様々な組成のハイブリッド材料を容易に合成できる。より微細で効率的な半導体デバイスのパターニングに向けて、他のハイブリッド材料組成について研究を進め、それらの性能や製造プロセス等の試験を実施している。
・ 新ハイブリッドフォトレジストはその有望性から高く評価されており、米国エネルギー省(DOE)のAccelerate Innovations in Engineering Technolgies プログラムを通じて研究資金を獲得した。多数の組織が参加するこのプロジェクトは、新種類のハイブリッドフォトレジストの開発を模索し、機械学習の利用により EUV 研究を加速させるもの。
URL: https://www.bnl.gov/newsroom/news.php?a=221436
＜NEDO海外技術情報より＞
関連情報
Advanced Materials Interfaces 掲載論文(フルテキスト）
Vapor-Phase Infiltrated Organic?Inorganic Positive-Tone Hybrid Photoresist for Extreme UV
Lithography
URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admi.202300420
Abstract
Continuing extreme downscaling of semiconductor devices, essential for high performance and energy efficiency of future microelectronics, hinges on extreme ultraviolet lithography (EUVL) and addressing associated challenges. One of such challenges is a need for improved EUV photoresists featuring simultaneously high sensitivity, resolution, and etch selectivity. Here, a new, positive-tone, organic–inorganic hybrid EUV photoresist is demonstrated that delivers a high-resolution EUVL and electron-beam lithography (EBL) patterning capability combined with high sensitivity and etch resistance. The new resist, poly(methyl methacrylate) infiltrated with indium oxide (PMMA-InOx), is synthesized via vapor-phase infiltration (VPI), a material hybridization technique derived from atomic layer deposition. The weak binding of the gaseous indium precursor, trimethylindium, to the carbonyl group in PMMA allows the synthesis of hybrids with inorganic content distributed uniformly in the resist, enabling high EUVL and EBL sensitivities (18 mJ cm−2 and 300 µC cm−2, respectively) and high-resolution positive-tone EUVL patterning (e.g., 40 nm half-pitch line-space and 50 nm diameter contact hole patterns) with high Si etch selectivity (>30–40). The low exposure doses required to pattern the PMMA-InOx hybrid resist, high etch resistance, and processing strategies, which are developed, can pave the way for using infiltration-synthesized hybrid thin films as reliable positive-tone EUV photoresists for future semiconductor patterning.
