日本曹達と関西大学、EUVレジストの感度を高める新たな下層膜材料を共同開発
日本曹達株式会社と学校法人関西大学は、先端半導体の製造に用いられるEUV（極端紫外線）レジストの感度を高める新たな下層膜材料を共同開発した。
開発された材料は、EUVレジストと半導体基板の間に形成するポリマー材料であり、EUV露光時にレジストの化学反応を促進する機能を持つ。初期評価において、使用しない場合と比べて20％以上の増感効果が確認されたとしており、両者は次世代半導体製造プロセスへの採用を目指す。
開発の背景とEUV露光技術の課題
最先端半導体の数〜数十nmレベルの微細な回路パターンを形成するEUVリソグラフィーは、生成AI向けデータセンターや高速通信など幅広い分野を支える先端半導体の製造に用いられている。波長13.5nmの短波長光であるEUVは、従来のArF光（波長193nm）やKrF光（波長248nm）と比較して微細な加工を可能にする。
一方で、EUV露光技術には課題が存在する。一つは、従来の露光法と比較して数倍以上の電力を必要とするなど、露光装置の消費電力が他の露光法に比べ格段に大きい点である（出典：ASML社 2025 Annual Report on IFRS https://investor.asml.com/annual-reports/2025/downloads）。もう一つは、照射エネルギーあたりの光子数が少ないことに加え、短波長光ゆえに空気や材料に吸収されやすく、レジストに到達する光量が限られる点である。そのため、少ない露光量でレジストを感光させる材料技術が求められていた。
二次電子を発生させてレジスト反応を促進
開発された材料は、EUV増感機能を持つポリマーで、EUVレジストの下層膜としての使用を想定している。一般的な下層膜が担うレジストの塗布性、レジストおよび半導体基板との密着性、反射防止などの機能に加え、EUVを吸収して二次電子を発生させる機能を付与した。
EUV露光時にレジスト層を通過したEUVを下層膜が吸収し、その際に発生した二次電子がレジスト中の光酸発生剤（PAG）などに作用する。これにより、レジストの化学反応を促進し、感度向上に寄与することが期待されるという。
初期評価で露光量を20％以上低減
ポジ型CAR（化学増幅型レジスト）を用いた初期評価では、レジスト現像後の膜厚減少を指標とした場合、本開発品を下層膜として用いることで、用いない場合と比べて同程度の膜厚減少を得るために必要なEUV露光量が20％以上低減することを確認した。また、厚膜形成技術の一つであるネガ型CARを用いた評価においても、レジストの反応が促進される同様の傾向が得られたとしている。
なお、これらの結果は初期評価に基づくものであり、今後はレジストの種類や膜厚、下層膜の膜厚、露光条件、現像条件との関係を検証し、材料の改良と有効性の確認を進める。
今後の展開と関係者のコメント
日本曹達と関西大学は、今後以下の検討を進めるとしている。
- 材料の組成や構造の最適化
- 微細パターン形成性能および半導体製造プロセスへの適用可能性の検討
- 実用化に向けた量産性、品質安定性および供給体制の検討
日本曹達の化学品事業部新規事業開発部部長である橋本裕輝は、増感によるEUV露光方式は半導体露光システムに変革をもたらす可能性を持っているとし、社会実装に向けた開発を進める考えを示した。また、研究を担当した関西大学化学生命工学部教授の工藤宏人は、緻密な研究の積み重ねに加えてさまざまな偶然が重なり合って生まれた成果であると述べている。
発表組織の概要
- 日本曹達株式会社（本社：東京都千代田区、代表取締役社長：阿賀英司）
- 学校法人関西大学（所在地：大阪府吹田市、学長：高橋智幸）
本記事は日本曹達株式会社および学校法人関西大学の発表をもとに作成。
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