サブピコ秒パルスラジオリシス法によるナノリソグラフィ材料の反応機構の解明と開発

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近年ナノテクノロジーが生命科学や情報科学など様々な分野で注目を集めているが、電子線、X線リソグラフィはナノ構造物の大量生産のための有力な加工ツールの一つとして期待され、レジストや光学系、マスク等の要素開発が進められている。特にレジストは大量生産のための最重要要素技術であり、精力的な研究が進められている。高性能レジストを開発し、あるいは感度や解像度といったレジスト性能を効率的に改良するためには、パターン形成時にレジスト内に放射線によって誘起される反応を理解することが重要である。本年度は、電子線・X線リソグラフィにおいて高感度・高解像度レジストとして期待されている化学増幅型レジストの放射線化学初期過程と解像度の関係の解明を試みた。化学増幅型レジストは露光により生成する酸を高感度化に利用したレジストである。化学増幅型レジストに放射線が入射すると、主にベース樹脂がイオン化され、ベース樹脂のカチオンラジカルと電子が生成する。化学増幅型レジストの酸発生過程ではイオン化で生成したカチオンラジカルと電子の両者が酸の生成に重要な役割を果たしている。そのため、イオン化による、電子とカチオンラジカルの空間的な分離はレジストの解像度に影響を与えると考えられる。化学増幅型レジスト中での酸のアニオン分布と、その後に続く分布形状の変化をスモルコフスキー方程式に基づいたシミュレーションにより明らかにした。また、実験により、プロトンが固体高分子中を実際に拡散することを明らかにした。一方、プロトンよりもはるかに大きいアニオンはほとんど移動しないと考えられるため、実際の酸はシミュレーションで明らかになったアニオンの分布にほぼ一致するものと考えられる。