【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.04.19】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

23NM0147

利用課題名 / Title

様々なフォートレジストおよび膜厚を用いてDWL66+レーザー描画装置の性能評価

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

UV lithography Process development,MEMS/NEMSデバイス/ MEMS/NEMS device

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

スリモンコン ティティマナン

所属名 / Affiliation

ハイデルベルグ・インストルメンツ株式会社

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NM-603：レーザー描画装置 [DWL66+]

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

最近、マイクロ・ナノデバイス加工はリソグラフィー技術をよく利用されており、それぞれの加工するためにそれぞれのプロセスを要求されている。加工デバイスから最も良い効果を引く出すために適切なツールおよびプロセスを選択することは欠かせないことになる。本研究は、様々なフォートレジストおよび膜厚を使用して単色光を利用されている装置（DWL66+レーザー描画装置）の性能を評価することとこの装置を用いた基本的な加工プロセスのデータを収集することを目的としている。
DWL66+レーザー描画装置（DWL66+）は、様々なライトモードがあり、それぞれのライトモード（WM）はそれぞれの最小フィーチャーサイズを作成することができる。DWL66+の評価する性能は、フォートレジストの異なる膜厚では、（ア）解像性、（イ）テーパー形、(ウ）アラインメント正確、（エ）スループット等になる。
今年度の利用したレジストは、３種類であり、（１）PFI-38A7、（２）AZ1500、（３）SU8-3010 の最適条件を検証された。PFI-38A7は、ガイド波の用途で、シリコンウェハに700 nmの膜厚を塗工され、DWL66+のWM HiResで描画された（Fig.1-2）。AZ1500およびSU8-3010は、正弦波の用途で、AZ1500はシリコンウェハに500 nmの膜厚を塗工され（Fig.3-7）、DWL66+のWM I で描画された。SU8-3010は10 μmの膜厚を塗工され、DWL66+のWM II で描画された（Fig.8-10）。その後にパータン観察および測定は電子顕微鏡（SEM）を用いて実施された。

実験 / Experimental

本研究の実験は３つの部分を別れて実施された。

（１）PFI-38A7、膜厚 700 nm、WM: HiRes
描画条件：Laser Power series = 30, 35, 40, 45 mW、Focus offset series = ±95 %（＋10 %ステップ）、Gray Filter = 5 %、Intensity = 35 %
Post Exposure Bake (PEB) = 110℃ x 60 sec
現像条件：TMAH 2.38% x 60 sec
CADサイズ：１層目　26.51 mm x 26.51 mm、２層目　26.51 mm x 26.51 mm

（２）AZ1500、膜厚 500 nm、WM: I
描画条件：Laser Power series = 25, 30, 35, 40, 45, 50 mW、Focus offset = -5 %、Gray Filter = 5 %、Intensity series = 70, 75, 80, 85, 90, 95 %
現像条件：TMAH 2.38% x 60 sec
CADサイズ：8.64 mm x 9.13 mm

（３）SU8-3010、膜厚 10 μm、WM: II
描画条件：Laser Power series = 30, 40, 50, 60, 70 mW、Focus offset = 0 %、Gray Filter series = 25, 50, 100 %、Intensity = 100 %、Exposure count = 1, 2, 4, 6, 8, 10, 20, 30
Post Exposure Bake (PEB) = 95℃ x 120 sec
現像条件：SU8 Developer x 180 sec、IPAリンス x 30 sec
CADサイズ：8.64 mm x 9.13 mm

結果と考察 / Results and Discussion

DWL66+を用いて3種類のレジストを描画されて最適条件を検証さらた結果は順番に記載されていた。

（１）PFI-38A7、膜厚 700 nm、WM: HiRes （Fig.1-2）
最適条件：Laser Power series = 35 mW、Focus offset = -75 %、Gray Filter = 5 %、Intensity = 35 %
加工できた最小サイズ：約 130 nm
テーパー形：純テーパー
アラインメント正確：100 nm以内
描画時間：１層目　4 h 30 min、２層目　4 h 30 min

（２）AZ1500、膜厚 500 nm、WM: I（Fig.3-7）
最適条件：Laser Power series = 25 mW、Focus offset = -5 %、Gray Filter = 5 %、Intensity series = 80 %
加工できた最小サイズ：600 nm
描画時間：7 min 50 sec

（３）SU8-3010、膜厚 10 μm、WM: II（Fig.8-10）
最適条件：Laser Power series = 70 mW、Focus offset = 0 %、Gray Filter = 25 %、Intensity = 100 %、Exposure count = 10, 20
加工できた最小サイズ：Exposure count 10 = 2μm, Exposure count 20 = 3 μm
描画時間：Exposure count 10 = 33 min, Exposure count 20 = 66 min
テーパー形：Exposure count 10 = 逆テーパー, Exposure count 20 = 真っ直ぐ

本研究の結果により、ライトモードおよびレジストの種類は、解像性、テーパー形、アラインメント正確、スループットに影響することが見られた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Fig.1 純テーパー形の約 130 nm ガイド波のSEM画像（PFI-38A7、700 nm 膜厚）

Fig.2 純テーパー形の 400 nm ガイド波のSEM画像（PFI-38A7、700 nm 膜厚）

Fig.3 1 μm正弦波のSEM画像（AZ1500、500 nm 膜厚）

Fig.4 600 nmのホールパターンのSEM画像（AZ1500、500 nm 膜厚）

Fig.5 750 nmの四角パターンのSEM画像（AZ1500、500 nm 膜厚）

Fig.6 1μmのホールパターンのSEM画像（AZ1500、500 nm 膜厚）

Fig.7 2μmの四角パターンのSEM画像（AZ1500、500 nm 膜厚）

Fig.8 1μmの倒れた正弦波のSEM画像（SU8-3010、10 μm 膜厚、Exposure count: 10）

Fig.9 3μmの正弦波のSEM画像（SU8-3010、10 μm 膜厚、Exposure count: 20）

Fig.10 2μmのピラーのSEM画像（SU8-3010、10 μm 膜厚、Exposure count: 10）

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

本研究（の一部）は、文部科学省「マテリアル先端リサーチインフラ」事業（課題番号JPMXP1223NM0147）の支援を受けた。

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件