反射防止膜及び露光方法
【課題】液浸リソグラフィ技術において、露光光一層斜めに入射する場合であっても、レジスト層とシリコン半導体基板との界面における反射率を充分に低減することができる反射防止膜を提供する。
【解決手段】２層構造反射防止膜は、１９０〜１９５nmの波長を有し、開口数が１．０以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成され、反射防止膜を構成する上層、下層の複素屈折率N1,N2を、N1=n1−k1i,N2=n2−k2iとし、上層、下層の膜厚をd1,d2とし、[n10,k10,d10,n20,k20,d20]の値の組合せとして所定の組合せを選択したとき、n1,k1,d1,n2,k2,d2が、以下の関係式を満足する。{(n1−n10)／(n1m−n10)}2＋{(k1−k10)／(k1m−k10)}2＋{(d1−d10)／(d1m−d10)}2＋{(n2−n20)／(n2m−n20)}2＋{(k2−k20)／(k2m−k20)}2＋{(d2−d20)／(d2m−d20)}2≦１
【解決手段】２層構造反射防止膜は、１９０〜１９５nmの波長を有し、開口数が１．０以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成され、反射防止膜を構成する上層、下層の複素屈折率N1,N2を、N1=n1−k1i,N2=n2−k2iとし、上層、下層の膜厚をd1,d2とし、[n10,k10,d10,n20,k20,d20]の値の組合せとして所定の組合せを選択したとき、n1,k1,d1,n2,k2,d2が、以下の関係式を満足する。{(n1−n10)／(n1m−n10)}2＋{(k1−k10)／(k1m−k10)}2＋{(d1−d10)／(d1m−d10)}2＋{(n2−n20)／(n2m−n20)}2＋{(k2−k20)／(k2m−k20)}2＋{(d2−d20)／(d2m−d20)}2≦１
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造工程においてレジスト層を露光する際に用いられる反射防止膜、及び、係る反射防止膜を用いた露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の分野においては、半導体装置の高集積化に伴い、例えば６５ｎｍ以下の極微細パターンの加工を可能とする新たなプロセス技術の確立が急務となっている。そして、微細パターンの加工には、所謂フォトリソグラフィ技術が不可欠であり、露光光（照明光）の波長の短波長化によって光学的な解像度を向上させ、極微細加工に対応するために、現在、波長１９３ｎｍのアルゴン−フッ素（ＡｒＦ）エキシマレーザを露光光源として用いている。
【０００３】
シリコン半導体基板のパターニングは、通常、シリコン半導体基板の表面に塗布、形成された光感光性のレジスト層を用いて行うが、レジスト層とその下地であるシリコン半導体基板との界面での露光光（照明光）の反射率が大きい場合、レジスト層内で定在波が顕著に誘起される。その結果、現像によってパターニングされたレジスト層の側面が、定在波の形状に従って凹凸となり、良好な矩形状のパターンをレジスト層に形成できないという問題がある。尚、レジスト層に形成されたパターンをレジストパターンと呼ぶ場合がある。例えば、波長１９３ｎｍの露光光において、屈折率１．７０を有するレジスト層をシリコン半導体基板の表面に形成した場合の反射率は、露光光を垂直入射としたとき、約６０％と非常に大きい値である。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来の波長１９３ｎｍの露光光を用いるフォトリソグラフィ技術では、シリコン半導体基板とレジスト層との間に単層の反射防止膜を形成している。例えば、シリコン半導体基板上に、複素屈折率をＮ0（但し、Ｎ0＝ｎ0−ｋ0ｉ）としたとき、ｎ0＝１．７５、ｋ0＝０．３０といった値を有する厚さ１００ｎｍの反射防止膜を形成し、更にその上に、屈折率１．７０を有するレジスト層を形成した場合、露光光が垂直入射する場合、反射率は約２％と大きく低減される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４２６３０
【非特許文献１】ブンタリカ、小澤、染矢、第６５回応用物理学会学術講演会 講演予稿集、２ｐ−Ｒ−９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フォトリソグラフィ技術における限界解像度は、露光光の波長に０．３を乗じた程度である。従って、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを露光光源としたフォトリソグラフィ技術にあっては、限界解像度は約６０ｎｍとなる。
【０００７】
そして、６０ｎｍ程度よりも微細なパターンをシリコン半導体基板に形成する技術として、露光系（照明系）とレジスト層との間を、空気よりも屈折率の高い媒体（例えば、水から成る液浸液）によって満たすことにより、更なる高解像度を実現する、液浸リソグラフィ技術の開発が進められている。
【０００８】
液浸液を介して露光を行うことにより、露光光の実効波長は、真空中の露光光の波長を液浸液の屈折率で除したものとなり、より高い解像性能を達成することが可能となる。例えば、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを露光光源とし、液浸液として水（１９３ｎｍでの屈折率は１．４４である）を用いた場合、実効波長は約１３４ｎｍとなり、限界解像度は、これに０．３を乗じて、約４０ｎｍとなる。即ち、水を用いた液浸リソグラフィ技術により、６０ｎｍ程度よりも微細なパターンをシリコン半導体基板に形成することが可能となる。
【０００９】
また、露光時の焦点裕度（ＤＯＦ）は、以下の式で与えられる。ここで、ｎLiqは液浸液の屈折率、Ｋ2はプロセスに依存する定数、λは真空中での露光光（照明光）の波長、ＮＡは露光系（照明系）の開口数である。
【００１０】
ＤＯＦ＝ｎLiq・Ｋ2・λ／ＮＡ2
【００１１】
従って、開口数ＮＡが一定の場合、焦点裕度ＤＯＦは、液浸リソグラフィ技術の場合、空気中での露光による従来のフォトリソグラフィ技術の場合と比べて、ｎLiq倍となる。即ち、水を液浸液として用いた液浸リソグラフィ技術の場合、焦点裕度ＤＯＦは、１．４４倍となり、より余裕をもった量産プロセスの構築が可能となる。
【００１２】
しかしながら、このような液浸リソグラフィ技術にあっては、従来の単層の反射防止膜が有効に機能しないという問題がある。
【００１３】
露光光は、入射媒体を伝わり、レジスト層に入射し、更に、反射防止膜に入射する。ここで、露光光が入射媒体からレジスト層へ入射するときの入射角をθin、入射媒体の屈折率をｎin、露光光がレジスト層からシリコン半導体基板あるいは反射防止膜へ入射するときの入射角をθIF、レジスト層を構成するレジスト材料の屈折率をｎResとすると、以下の式を満たす。尚、従来のフォトリソグラフィ技術では、入射媒体は空気であるので、ｎin＝１、液浸リソグラフィ技術では、例えば、水を液浸液とした場合、入射媒体は水であるので、ｎin＝１．４４である。
【００１４】
ＮＡ＝ｎin・ｓｉｎ（θin）＝ｎRes・ｓｉｎ（θIF）
【００１５】
上式から、θinが一定の場合、従来のフォトリソグラフィ技術（ｎin＝１．０）に対して、液浸リソグラフィ技術では、開口数ＮＡがｎLiq倍になることが判る。即ち、レジスト層を構成するレジスト材料の屈折率ｎResを一定とすると、ｓｉｎ（θIF）がより大きくなることになり、これは、液浸リソグラフィ技術では、θIFが増大することを意味する。つまり、液浸リソグラフィ技術では、従来のフォトリソグラフィ技術に比べて、一層、斜めの方向から露光光が入射すると云える。
【００１６】
一方、単層の反射防止膜を用いた場合、露光光が垂直に入射するときの反射率は、充分低くすることができるが、斜め入射の時の反射率を充分に低減することができないという問題がある。
【００１７】
シリコン半導体基板の表面に、ｎ0＝１．７５、ｋ0＝０．３０といった値の複素屈折率Ｎ0を有する厚さ１００ｎｍの反射防止膜を形成し、更にその上に、屈折率１．７０を有するレジスト層を形成した場合、反射率は、露光光が垂直入射する場合（即ち、入射角θIF＝０度）、約２％と大きく低減される。しかしながら、入射角θIFが５５度になると、約７％と大きく増大する。
【００１８】
一方、微細化の進展により、レジスト層とシリコン半導体基板との界面における反射率の許容最大値は、年々、小さくなってきており、特に、液浸リソグラフィ技術が適用されるような微細な世代での反射率の許容最大値は、０．４％（ブンタリカ、小澤、染矢、第６５回応用物理学会学術講演会 講演予稿集、２ｐ−Ｒ−９）と非常に小さい。
【００１９】
即ち、従来のフォトリソグラフィ技術で用いられてきた単層の反射防止膜は、液浸リソグラフィ技術において、露光光が一層斜めに入射することもあり、充分に反射率を低減することができない。そして、反射率を充分に下げられないが故に、レジスト層中に定在波が顕著に現れる結果、良好な矩形状のパターンをレジスト層に形成できないという問題を解決することができない。
【００２０】
従って、本発明の目的は、露光系（照明系）の開口数を大きくすることで、大きな焦点裕度を達成するためのフォトリソグラフィ技術、例えば液浸リソグラフィ技術において、露光光（照明光）がレジスト層に一層斜めに入射する場合であっても、レジスト層とシリコン半導体基板との界面における反射率を充分に低減することができる反射防止膜、及び、係る反射防止膜を用いた露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る反射防止膜は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜である。また、上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る露光方法は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０以下の露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法である。
【００２２】
そして、本発明の第１の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第１の態様に係る露光方法は、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［１−０１］乃至ケース［１−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【００２３】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る反射防止膜は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０を越え、１．１以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜である。また、上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る露光方法は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０を越え、１．１以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法である。
【００２４】
そして、本発明の第２の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第２の態様に係る露光方法は、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［２−０１］乃至ケース［２−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【００２５】
上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る反射防止膜は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．１を越え、１．２以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜である。また、上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る露光方法は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．１を越え、１．２以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法である。
【００２６】
そして、本発明の第３の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第３の態様に係る露光方法は、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［３−０１］乃至ケース［３−１４］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【００２７】
上記の目的を達成するための本発明の第４の態様に係る反射防止膜は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．２を越え、１．３以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜である。また、上記の目的を達成するための本発明の第４の態様に係る露光方法は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．２を越え、１．３以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法である。
【００２８】
そして、本発明の第４の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第４の態様に係る露光方法は、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［４−０１］乃至ケース［４−１０］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【００２９】
上記の目的を達成するための本発明の第５の態様に係る反射防止膜は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．３を越え、１．４以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜である。また、上記の目的を達成するための本発明の第５の態様に係る露光方法は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．３を越え、１．４以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法である。
【００３０】
そして、本発明の第５の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第５の態様に係る露光方法は、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［５−０１］乃至ケース［５−０７］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【００３１】
本発明の第１の態様〜第５の態様に係る露光方法は、例えば半導体装置における極微細パターンの加工に適用され、具体的には、シリコン半導体基板上に本発明の反射防止膜を成膜、形成する工程と、感光作用を有するレジスト層を反射防止膜上に塗布、形成する工程と、レジスト層を露光光（紫外線）で選択的に露光して感光させる工程と、レジスト層を現像することによって所定のレジストパターンを得る工程とを備える。
【００３２】
本発明の第１の態様〜第５の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第１の態様〜第５の態様に係る露光方法（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、露光光（紫外線）は、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有するが、好ましくは、１９２ｎｍ乃至１９４ｎｍの波長を有することが望ましく、より具体的には、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを露光光源として用いることが一層望ましい。
【００３３】
また、ｄ1≦２５０を満足し、且つ、ｄ2≦２５０を満足すること、云い換えれば、反射防止膜の上層の膜厚は２５０ｎｍを超えず、しかも、下層の膜厚も２５０ｎｍを超えないことが好ましい。上層の膜厚が２５０ｎｍを超え、あるいは又、下層の膜厚が２５０ｎｍを超えると、レジスト層を露光光によって露光し、現像した後、係るレジスト層をエッチング用マスクとしてシリコン半導体基板をエッチング加工する工程において、レジスト層のレジストパターン寸法と実際のシリコン半導体基板におけるエッチング加工寸法の差である所謂加工変換差（寸法変換量あるいは寸法シフトとも呼ばれる）が大きくなり過ぎ、シリコン半導体基板において所望の形状若しくはサイズを有するパターンが得られなくなる虞がある。
【００３４】
更には、レジスト層の屈折率は、１．６０乃至１．８０であることが望ましい。この範囲にないレジスト材料から成るレジスト層を用いる場合、上述した（ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2）の条件の種々の組のいずれかをたとえ満たす反射防止膜であっても、該当する開口数に対応する露光光の入射角（最大入射角θin-max）から垂直入射（最小入射角θin-min、具体的には０度）までの全領域に亙って、レジスト層とシリコン半導体基板との界面における反射率を０．４％以下とすることが困難となり、良好なレジストパターン形状が得られない虞がある。
【００３５】
尚、以下の説明において、該当する開口数に対応する露光光の入射角（最大入射角θin-max）から垂直入射（最小入射角θin-min）までの全領域を、「該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域」、あるいは、単に、「入射角全領域」と呼ぶ場合がある。
【００３６】
また、レジスト層の膜厚は、形成しようとする最小のレジストパターンサイズの２倍乃至５倍程度であることが好ましい。レジスト層の膜厚が、最小のレジストパターンサイズの２倍未満の場合、レジスト層を所定のパターンにパターニングすることは可能であるが、レジスト層のパターニング後にシリコン半導体基板をエッチングをする際、良好なエッチングができなくなる虞がある。加えて、レジスト層中の膜欠陥数が増大する虞もある。一方、レジスト層の膜厚が、最小のレジストパターンサイズの５倍を超える場合、パターニングされたレジスト層が倒れてしまい、シリコン半導体基板の良好なパターニングができなくなる虞がある。
【００３７】
反射防止膜の上層及び下層を構成する材料は、上述した（ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2）の条件の種々の組を満たすものであれば、どのような材料であってもよい。例えば、上層、下層を構成する材料として、高分子材料、無機酸化物材料、金属材料、及び、これらのハイブリッド材料を挙げることができ、具体的には、例えば、ポリイミド、ＳｉＣＨ膜、ＳｉＣＨＮ膜、エポキシ系熱硬化樹脂、アクリル系熱硬化樹脂、エポキシ系紫外線硬化樹脂、アクリル系紫外線硬化樹脂を挙げることができる。
【００３８】
尚、レジスト層の上に、更に、レジスト層の保護等のために、有機物や無機物から成る保護層、具体的には、例えば、ポリビニルアルコールやアモルファスフルオロポリマー、ＮａＣｌから成る保護層を設けてもよい。
【００３９】
また、反射防止膜の上に形成されるレジスト層と、反射防止膜との間の密着性等の改善のために、反射防止膜を構成する上層の表面に対して、シランカップリング剤等による、表面改質処理を行ってもよい。
【発明の効果】
【００４０】
通常、単層の反射防止膜では、その膜厚及び複素屈折率をどのように変化させても、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域に亙って、反射率を０．４％以下にすることはできない。また、反射防止膜の膜厚が厚すぎると、レジスト層を露光光によって露光し、現像した後、シリコン半導体基板をエッチング加工する工程において、加工変換差の問題が生じてしまう。
【００４１】
一方、本発明にあっては、レジスト層とシリコン半導体基板との間に、膜厚及び複素屈折率が所定の範囲にある２層構成の反射防止膜を形成することで、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域に亙って、反射率を０．４％以下にすることが可能となり、より優れた形状を有するレジストパターンを得ることができ、これまで以上の極微細加工が可能となる。云い換えれば、露光系の開口数ＮＡが、ＮＡ≦１．０の場合、１．０＜ＮＡ≦１．１の場合、１．１＜ＮＡ≦１．２の場合、１．２＜ＮＡ≦１．３の場合、１．３＜ＮＡ≦１．４の場合のそれぞれにおいて、２層構成の反射防止膜における膜厚及び複素屈折率が上記の条件を満たすことで、該当する開口数ＮＡに対応する露光光の入射角から垂直入射までの全領域に亙って反射率を０．４％以下とすることができる結果、良好なレジストパターン形状を得ることができる。また、加工変換差を小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、先ず、本発明を適用した場合に、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域（露光系の開口数ＮＡに対応する露光光の入射角から垂直入射まで全領域）に亙って、反射率が０．４％以下となる理由を説明する。
【００４３】
反射防止膜の上層の膜厚ｄ1を１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みで、また、下層の膜厚ｄ2についても、１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みで、各組合せにおいて、露光系の開口数ＮＡを、１．０、１．１、１．２、１．３及び１．４としたとき、対応する最も斜めからの入射角（最大入射角θin-max）から垂直入射（最小入射角θin-min＝０度）までの、即ち、入射角全領域における反射率を最小にするような、上層と下層の複素屈折率Ｎ1，Ｎ2の最適化シミュレーションを行った。
【００４４】
この計算において、２層反射防止膜の反射率の計算は、特性マトリクスによる計算手法（参考：光学薄膜の基礎理論、小檜山光信著、平成１５年、オプトロニクス社発行）を採用した。また、上層と下層の複素屈折率の最適化には、Ｆｌｅｔｃｈｅｒ−Ｒｅｅｖｅｓの最適化法（参考：非線形最適化問題、J．コワリック、Ｍ．Ｒ．オズボーン著、山本善之、小山健夫訳、昭和４５年、培風館発行）を採用した。
【００４５】
最適化にあたっては、開口数ＮＡが１．０の場合、入射角全領域を２０等分した。そして、各入射角における反射率を計算し、各入射角における反射率の自乗和を最小化する形で行った。尚、開口数ＮＡが、１．１、１．２、１．３及び１．４の場合については、入射角全領域を、それぞれ、２２等分、２４等分、２６等分、及び、２８等分した各入射角における反射率を用いて、同様の計算を行った。
【００４６】
このようにして、露光系の開口数ＮＡを、１．０、１．１、１．２、１．３及び１．４とし、上層の膜厚ｄ1を１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みとし、更には、下層の膜厚ｄ2についても、１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みとして変化させた場合の、それぞれの場合について、上記の方法により、上層と下層の複素屈折率の最適化を行うことによって、上層と下層の最適な複素屈折率Ｎ1，Ｎ2を得ることができた。こうして得られた上層と下層の複素屈折率Ｎ1，Ｎ2を用いて、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜めからの入射角（最大入射角θin-max）から垂直入射（最小入射角θin-min＝０度）までの範囲、即ち、入射角全領域における反射率の内の最大値を求めた。その結果を、図１から図５に示す。尚、図１〜図５は、それぞれ、理論計算から求められた、露光系の開口数ＮＡが１．０、１．１、１．２、１．３、１．４のそれぞれ場合の上層及び下層の各膜厚ｄ1，ｄ2において、入射角全領域で反射率を最小化する条件（最適な上層と下層の複素屈折率Ｎ1，Ｎ2）における反射率の最大値である。
【００４７】
これらの図１〜図５から判るように、最大反射率が、０．４％以下となる膜厚条件が、各開口数ＮＡの場合において存在することが判る。
【００４８】
尚、２５０ｎｍよりも厚い膜厚の場合の計算を行わなかったのは、これ以上の膜厚になると、エッチング工程における加工変換差が大きくなり、良好なシリコン半導体基板の加工ができなくなるためである。
【００４９】
露光系の開口数ＮＡを１．０、１．１、１．２、１．３及び１．４とし、上層の膜厚ｄ1を１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みとし、下層の膜厚ｄ2についても、１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みとして変化させた場合の、それぞれの場合について、最適化のための評価関数である反射率の自乗和を極小とするような膜厚条件のうち、図１から図５において、最大反射率が０．４％以下の領域にある条件が、最も好適な膜厚条件であり、その膜厚条件の対応する上層と下層の複素屈折率が、最も好適な複素屈折率である。
【００５０】
そして、図１から図５を元に、更に、上層の膜厚ｄ1及び下層の膜厚ｄ2を一層細かく刻み、膜厚条件の対応する上層と下層の複素屈折率が、最も好適な複素屈折率の詳細を求めた。
【００５１】
その結果、以下の最も好適な複素屈折率と膜厚の組合せが得られた。即ち、２層の反射防止膜における上層（シリコン半導体基板表面から遠いところに位置する層）の複素屈折率をＮ1、下層（シリコン半導体基板の表面上に形成された層）の複素屈折率をＮ2としたとした、ｎ10、ｎ20、ｋ10、及び、ｋ20を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ10−ｋ10ｉ
Ｎ2＝ｎ20−ｋ20ｉ
で定義される量とし、ｄ10を上層の膜厚（単位：ｎｍ）、ｄ20を下層の膜厚（単位：ｎｍ）としたとき、以下の表１、表２に示す［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せが、最も好適な組合せ、即ち、反射率の極小値が得られる組合せである。尚、［ケースＡ−０１］〜［ケースＡ−１６］はＮＡ＝１．０における値であり、［ケースＢ−０１］〜［ケースＢ−１６］はＮＡ＝１．１における値であり、［ケースＣ−０１］〜［ケースＣ−１４］はＮＡ＝１．２における値であり、［ケースＤ−０１］〜［ケースＤ−１０］はＮＡ＝１．３における値であり、［ケースＥ−０１］〜［ケースＥ−０７］はＮＡ＝１．４における値である。即ち、以上に説明した条件にあっては、ＮＡ＝１．０においては１６点（１６箇の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の組合せ）で反射率の極小値を得ることができ、ＮＡ＝１．１においては１６点（１６箇の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の組合せ）で反射率の極小値を得ることができ、ＮＡ＝１．２においては１４点（１４箇の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の組合せ）で反射率の極小値を得ることができ、ＮＡ＝１．３においては１０点（１０箇の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の組合せ）で反射率の極小値を得ることができ、ＮＡ＝１．４においては７点（７箇の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の組合せ）で反射率の極小値を得ることができた。
【００５２】
【００５３】
【００５４】
反射率の極小値を得ることができる上記の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せを用いれば、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域に亙って反射率を０．４％以下とすることができる。即ち、上記の組合せは、対応する開口数ＮＡよりも小さい開口数ＮＡの場合でも、反射率を０．４％以下にできるという観点から、有効な組合せである。ここで、上記の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せのうち、開口数ＮＡ＝１．０の場合の組合せ（［ケースＡ−０１］〜［ケースＡ−１６］）は、開口数ＮＡが１．０以下の場合でも、有効な組合せである。また、開口数ＮＡ＝１．１の場合の組合せ（［ケースＢ−０１］〜［ケースＢ−１６］）は、開口数ＮＡが１．１以下の場合でも、有効な組合せであり、開口数ＮＡが、１．０よりも大きく、１．１以下である場合が一層好適である。更には、開口数ＮＡ＝１．２の場合の組合せ（［ケースＣ−０１］〜［ケースＣ−１４］）は、開口数ＮＡが１．２以下の場合でも、有効な組合せであり、開口数ＮＡが、１．１よりも大きく、１．２以下である場合が一層好適である。また、開口数ＮＡ＝１．３の場合の組合せ（［ケースＤ−０１］〜［ケースＤ−１０］）は、開口数ＮＡが１．３以下の場合でも、有効な組合せであり、開口数ＮＡが、１．２よりも大きく、１．３以下である場合が一層好適である。更には、開口数ＮＡ１．４の場合の組合せ（［ケースＥ−０１］〜［ケースＥ−０７］）は、開口数ＮＡが１．４以下の場合でも、有効な組合せであり、開口数ＮＡが、１．３よりも大きく、１．４以下である場合が一層好適である。
【００５５】
上記の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せの各場合において、これら６つの変数のうち、５つの変数を固定したときに、残りの１つの変数が、どこまで変動すると、反射率が０．４％を超えるかに関して、シミュレーションを行った。その結果、以下の表３〜表６に示す変動許容範囲が得られた。
【００５６】
尚、以下において、
ｎ1-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｎ10の最小値
ｎ1-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｎ10の最大値
ｋ1-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｋ10の最小値
ｋ1-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｋ10の最大値
ｄ1-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｄ10の最小値
ｄ1-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｄ10の最大値
ｎ2-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｎ20の最小値
ｎ2-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｎ20の最大値
ｋ2-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｋ20の最小値
ｋ2-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｋ20の最大値
ｄ2-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｄ20の最小値
ｄ2-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｄ20の最大値
とする。
【００５７】
また、［ケースＡ−０１］〜［ケースＡ−１６］はＮＡ＝１．０における値であり、［ケースＢ−０１］〜［ケースＢ−１６］はＮＡ＝１．１における値であり、［ケースＣ−０１］〜［ケースＣ−１４］はＮＡ＝１．２における値であり、［ケースＤ−０１］〜［ケースＤ−１０］はＮＡ＝１．３における値であり、［ケースＥ−０１］〜［ケースＥ−０７］はＮＡ＝１．４における値である。
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
【００６２】
［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せは、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域における反射率を極小（最小）にする組合せである。即ち、この極小化（最小化）のための評価関数をｆとしたとき、評価関数ｆはｎ10、ｎ20、ｋ10、ｋ20、ｄ10、及び、ｄ20の関数であり、ｆ（ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20）を極小化（最小化）する組合せが、上に挙げたような［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せである。即ち、評価関数ｆは、上に挙げたような［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せで、極小化されている。
【００６３】
一般に、多変数関数ｆ（ｘi）（ｉ＝０，１，２，・・・ｎ）が、
ｘi＝ｘi-MIN
で極小となるとき、この極小値の近傍では、ｆ（ｘi）を以下の式（１）で表すことができる。即ち、２次関数で近似することができる。但し、記号「Σ」は、ｉ＝０，１，２，・・・ｎにおける総和を意味する。式（２）においても同様である。
【００６４】
ｆ（ｘi）＝Σａi（ｘi−ｘi-MIN）2＋ｂ （１）
【００６５】
そして、この場合、ｆ（ｘi）が、ｂよりも大きい、或る一定の数ｃ以下となるための条件は、以下の式（２）の楕円関数型で表すことができる。ここで、ｘi-cは、他の変数の全て固定してｘiのみを変動させたときに、ｆ（ｘi）＝ｃとなるｘiの値である。
【００６６】
Σ（ｘi−ｘ1-MIN）2／（ｘi-c−ｘi-MIN）2≦１ （２）
【００６７】
よって、１つの変数のみを変化させて、他の変数を固定し、反射率が０．４％となる各変数の値であるｎ1-MAX、ｎ1-MIN、ｋ1-MAX、ｋ1-MIN、ｄ1-MAX、ｄ1-MIN、ｎ2-MAX、ｎ2-MIN、ｋ2-MAX、ｋ2-MIN、ｄ2-MAX、ｄ2-MINの値を用いることにより、以下の式（３）を満たすｎ10、ｎ20、ｋ10、ｎ20、ｋ20、及び、ｄ20を採用すれば、反射率は０．４％を超えないことになる。
【００６８】
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１ （３）
【００６９】
但し、ｎ1m、ｋ1m、ｄ1m、ｎ2m、ｋ2m、ｄ2mは、以下の値をとる。
【００７０】
ｎ1m：ｎ1≧ｎ10のときｎ1-MAX，ｎ1＜ｎ10のときｎ1-MIN
ｋ1m：ｋ1≧ｋ10のときｋ1-MAX，ｋ1＜ｋ10のときｋ1-MIN
ｄ1m：ｄ1≧ｄ10のときｄ1-MAX，ｄ1＜ｄ10のときｄ1-MIN
ｎ2m：ｎ2≧ｎ20のときｎ2-MAX，ｎ2＜ｎ20のときｎ2-MIN
ｋ2m：ｋ2≧ｋ20のときｋ2-MAX，ｋ2＜ｋ20のときｋ2-MIN
ｄ2m：ｄ2≧ｄ20のときｄ2-MAX，ｄ2＜ｄ20のときｄ2-MIN
【００７１】
尚、ｎ1m、ｋ1m、ｄ1m、ｎ2m、ｋ2m、ｄ2mの値を、ｎ1、ｎ2、ｋ1、ｎ2、ｋ2、及び、ｄ2が、それぞれ、ｎ10、ｎ20、ｋ10、ｎ20、ｋ20、及び、ｄ20と比べたときの大小で分けた理由は、必ずしも、
ｎ1-MAX−ｎ10＝ｎ10−ｎ1-MIN
ｋ1-MAX−ｋ10＝ｋ10−ｋ1-MIN
ｄ1-MAX−ｄ10＝ｄ10−ｄ1-MIN
ｎ2-MAX−ｎ20＝ｎ20−ｎ2-MIN
ｋ2-MAX−ｋ20＝ｋ20−ｋ2-MIN
ｄ2-MAX−ｄ20＝ｄ20−ｄ2-MIN
ではないため、式（２）で規定される楕円体の径の定義を、ｎ1、ｎ2、ｋ1、ｎ2、ｋ2、及び、ｄ2が、それぞれ、ｎ10、ｎ20、ｋ10、ｎ20、ｋ20、及び、ｄ20と比べたときの大小の場合で分けた。云い換えれば、楕円体の曲率が、例えば、ｎ1≧ｎ10のときと、ｎ1＜ｎ10のときでは異なるからであり、ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20についても同様のことが云えるからである。
【００７２】
こうして、［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、
ＮＡ≦１．０の場合、ケース［１−０１］〜ケース［１−１６］のいずれか
１．０＜ＮＡ≦１．１の場合、ケース［２−０１］〜ケース［２−１６］のいずれか、
１．１＜ＮＡ≦１．２の場合、ケース［３−０１］〜ケース［３−１４］のいずれか、
１．２＜ＮＡ≦１．３の場合、ケース［４−０１］〜ケース［４−１０］のいずれか、
１．３＜ＮＡ≦１．４の場合、ケース［５−０１］〜ケース［５−０７］のいずれか
を選択することで、反射率が０．４％を超えないことが保証され、しかも、
ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、
ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、
ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、
ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、
ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、
ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用することで、
当該ケースにおけるｎ1mの最大値（ｎ1-MAX）と最小値（ｎ1-MIN）の範囲内にｎ1があり、
当該ケースにおけるｋ1mの最大値（ｋ1-MAX）と最小値（ｋ1-MIN）の範囲内にｋ1があり、
当該ケースにおけるｄ1mの最大値（ｄ1-MAX）と最小値（ｄ1-MIN）の範囲内にｄ1があり、
当該ケースにおけるｎ2mの最大値（ｎ2-MAX）と最小値（ｎ2-MIN）の範囲内にｎ2があり、
当該ケースにおけるｋ2mの最大値（ｋ2-MAX）と最小値（ｋ2-MIN）の範囲内にｋ2があり、
当該ケースにおけるｄ2mの最大値（ｄ2-MAX）と最小値（ｄ2-MIN）の範囲内にｄ2がある場合には、
反射防止膜は、シリコン半導体基板からの反射率が０．４％を超えないことが保証される結果、良好なレジストパターンを得ることができる。
【００７３】
即ち、中心が（ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20）であり、径が（ｎ1m−ｎ10）、（ｋ1m−ｋ10）、（ｄ1m−ｄ10）、（ｎ2m−ｎ20）、（ｋ2m−ｋ20）、（ｄ2m−ｄ20）の絶対値である、（ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2）の６つを変数とした６次元の楕円を想定したとき、この楕円の内部に入る範囲における（ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2）の任意の値の組合せを選択すれば、反射防止膜の反射率を０．４％以下とすることができる。
【実施例】
【００７４】
特開２００１−２４２６３０、及び、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ ２００３，５０３９，１５２（Ｋ．Ｂａｂｉｃｈ他）等に記載のプラズマエンハンスＣＶＤ法により、後述する表７に示す屈折率及び膜厚を有する２層の反射防止膜をシリコン半導体基板の表面に形成した。
【００７５】
尚、プラズマエンハンスＣＶＤ法は、上記の参考文献に詳述されているように、平行電極反応器中で行われる成膜方法であり、シリコン半導体基板を一方の電極に載置する。シリコン半導体基板には、この電極によって負のバイアスが印加され、反応器内の圧力、反応器に導入する反応前駆物質の種類（テトラメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルテトラシロキサン、テトラメチルゲルマン、酸素等）及び流量、基板温度を制御することにより、種々の値の複素屈折率を有する層を成膜、形成することができる。
【００７６】
尚、表７中、実施例１〜実施例７は、本発明の条件を満たす反射防止膜であり、一方、比較例１及び比較例２〜比較例４は、本発明の条件を満たさない比較対象用の反射防止膜である。
【００７７】
より詳細には、実施例１及び実施例６は、露光系の開口数ＮＡが、ＮＡ≦１．０の場合の本発明の条件を満たす反射防止膜であり、実施例２及び実施例７は、露光系の開口数ＮＡが、１．０＜ＮＡ≦１．１の場合の本発明の条件を満たす反射防止膜であり、実施例３は、露光系の開口数ＮＡが、１．１＜ＮＡ≦１．２の場合の本発明の条件を満たす反射防止膜であり、実施例４は、露光系の開口数ＮＡが、１．２＜ＮＡ≦１．３の場合の本発明の条件を満たす反射防止膜であり、実施例５は、露光系の開口数ＮＡが、１．３＜ＮＡ≦１．４の場合の本発明の条件を満たす反射防止膜である。具体的には、実施例１〜実施例７、また、次に述べる比較例１〜比較例４における反射防止膜の上層及び下層を構成する材料は、ＳｉＣＯＨである。尚、各膜の複素屈折率は、ＳＯＰＲＡ社製のエリプソメータにより測定を行った。
【００７８】
また、比較例１は、露光系の開口数ＮＡが、ＮＡ≦１．０の場合の本発明の条件、及び、露光系の開口数ＮＡが、１．０＜ＮＡ≦１．１の場合の本発明の条件のいずれの条件も満たさない反射防止膜であり、比較例２は、露光系の開口数ＮＡが、１．１＜ＮＡ≦１．２の場合の本発明の条件、比較例３は、露光系の開口数ＮＡが、１．２＜ＮＡ≦１．３の場合の本発明の条件、比較例４は、露光系の開口数ＮＡが、１．３＜ＮＡ≦１．４の場合の本発明の条件のいずれの条件も満たさない反射防止膜である。
【００７９】
これらの２層の反射防止膜上に、レジスト層として、ＪＳＲ株式会社製のフォトレジストＡＲＸ２０１４Ｊを膜厚が１００ｎｍになるようにスピンコートした後、１０５゜Ｃ、６０秒間、ベーキング処理を行い、次いで、同社製のトップコート材ＴＣＸ００１を膜厚が３０ｎｍになるようにスピンコートした。その後、膜全体を１００゜Ｃで３０秒間、ベーキング処理を行った。
【００８０】
このようにして作製したサンプルに対して、二光束干渉露光装置により露光を行った。この二光束干渉露光装置にあっては、光源としてＡｒＦエキシマレーザを用い、レーザの光路上に、三角形若しくは五角形の断面を有するプリズムが設置されている。プリズムの下面に、サンプルとプリズム下面の距離が１ｍｍとなるように、サンプルを配置した。例えば、三角形断面のプリズムを用いる場合、プリズムの頂点をレーザの光路の中央部に配置し、この頂点に対向する面をプリズムの下面とする。プリズムの上方からプリズムの下面方向に向けてプリズムにレーザ光を照射すると、プリズムの２つの側面に入射したレーザ光は、各側面と入射レーザ光との角度に依存して屈折し、その光路の向きが変わる。２つの側面からのそれぞれの、進行方向の異なるレーザ光がプリズム下面において干渉することにより、サンプル上に周期的な光学強度分布を得ることができ、これにより、レジスト層を感光することができる。
【００８１】
そして、頂角の異なる種々のプリズムを用いることによって、プリズムの側面と入射レーザ光との角度を変化させることができ、プリズム下面のサンプル上に、任意のピッチを有する光学強度分布を得ることができる。レジスト層は、この光学強度分布に従って解像することから、この露光方法により、プリズムの形状さえ変えれば、任意のピッチのライン・アンド・スペース・パターンを得ることができる。
【００８２】
サンプルとプリズム下面の間隙、１ｍｍの部分に毛細管現象を用いて水を導入することにより、水を液浸液とする液浸露光を実行した。
【００８３】
また、この二光束干渉露光試験のために、５種類のプリズムを用意した。５種類のプリズムのそれぞれの換算開口数ＮＡは、０．７５、１．０６、１．１５、１．２２、１．３９である。
【００８４】
実施例１及び実施例６にあっては換算開口数ＮＡが０．７５のプリズムを使用し、実施例２及び実施例７にあっては換算開口数ＮＡが１．０６のプリズムを使用し、実施例３にあっては換算開口数ＮＡが１．１５のプリズムを使用し、実施例４にあっては換算開口数ＮＡが１．２２のプリズムを使用し、実施例５にあって換算開口数ＮＡが１．３９のプリズムを使用して、露光を行った。
【００８５】
また、比較例１にあっては換算開口数ＮＡが１．０６のプリズムを使用し、比較例２にあっては換算開口数ＮＡが１．１５のプリズムを使用し、比較例３にあっては換算開口数ＮＡが１．２２のプリズムを使用し、比較例４にあっては換算開口数ＮＡが１．３９のプリズムを使用して、露光を行った。
【００８６】
露光を行ったサンプルに、１２０゜Ｃで９０秒間、ベーキング処理を施し、その後、２．３８％のＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）から成る標準現像液で、現像し、レジストパターン観察用サンプルとした。レジスト層の形状観察は、シリコン半導体基板を割った後、その断面を走査電子顕微鏡で観察することにより行った。
【００８７】
観察結果として、良好な矩形の断面を有するレジストパターンが得られたものを丸印「○」、そうではなく、良好な矩形断面の得られなかったものをバツ印「×」として、表７に纏めた。
【００８８】
【００８９】
表７からも明らかなように、本発明を適用した２層構成の反射防止膜は、本発明を適用していない２層構成の反射防止膜に比べて、良好なレジストの断面形状を得ることできることが判る。
【００９０】
以上のように、本発明を適用して、複素屈折率、膜厚が特定の範囲にある２層構成の反射防止膜をレジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成することにより、一定の範囲の露光系の開口数ＮＡに対応する反射防止膜において、シリコン半導体基板からの反射率を低減させ、良好なレジストパターンを得ることができる。
【００９１】
尚、上記の実施例においては、プラズマエンハンスＣＶＤ法にて形成した２層構成の反射防止膜を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、スピンコート法等、その他の方法で形成した２層構成の反射防止膜を用いることもできる。
【００９２】
本発明の２層構成の反射防止膜を用いて半導体装置を製造した。尚、露光用マスクとして位相シフトマスクを使用し、露光光の光源としてＡｒＦエキシマレーザ（波長λ：１９３ｎｍ）を使用し、輪帯照明法を採用した。また、レジスト層の表面を水層で覆った。そして、所望のパターンが、線幅や形状の変動無しで、レジスト層に形成できるかを検証した。その結果、いずれの場合においても、所望のパターンが、線幅や形状の変動無しで、レジスト層に形成できることが判った。しかも、いずれの場合においても、反射率が０．４％以下であった。
【００９３】
具体的には、トレンチ構造を有する素子分離領域の形成を行った。即ち、シリコン半導体基板の上に２層構造を有する反射防止膜を形成し、その上にレジスト層を形成し、レジスト層を露光・現像して、パターニングされたレジスト層を得た。次いで、このパターニングされたレジスト層をエッチング用マスクとして、ＲＩＥ法にてシリコン半導体基板を所定の深さまでエッチングし、シリコン半導体基板にトレンチを形成した。その後、トレンチを含むシリコン半導体基板の全面に絶縁膜を形成し、シリコン半導体基板表面上の絶縁膜を除去することで、シリコン半導体基板に形成されたトレンチに絶縁膜が埋め込まれたトレンチ構造を有する素子分離領域を得ることができた。
【００９４】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における反射防止膜の構成、反射防止膜を構成する各層の膜厚や複素屈折率は例示であり、適宜、変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、理論計算より求められた、露光系の開口数ＮＡが１．０の場合の、反射防止膜を構成する上層及び下層の各膜厚において、露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜め入射の場合の入射角から垂直入射側の反射率を最小化する条件における反射率の最大値を示す表である。
【図２】図２は、理論計算より求められた、露光系の開口数ＮＡが１．１の場合の、反射防止膜を構成する上層及び下層の各膜厚において、露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜め入射の場合の入射角から垂直入射側の反射率を最小化する条件における反射率の最大値を示す表である。
【図３】図３は、理論計算より求められた、露光系の開口数ＮＡが１．２の場合の、反射防止膜を構成する上層及び下層の各膜厚において、露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜め入射の場合の入射角から垂直入射側の反射率を最小化する条件における反射率の最大値を示す表である。
【図４】図４は、理論計算より求められた、露光系の開口数ＮＡが１．３の場合の、反射防止膜を構成する上層及び下層の各膜厚において、露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜め入射の場合の入射角から垂直入射側の反射率を最小化する条件における反射率の最大値を示す表である。
【図５】図５は、理論計算より求められた、露光系の開口数ＮＡが１．４の場合の、反射防止膜を構成する上層及び下層の各膜厚において、露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜め入射の場合の入射角から垂直入射側の反射率を最小化する条件における反射率の最大値を示す表である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造工程においてレジスト層を露光する際に用いられる反射防止膜、及び、係る反射防止膜を用いた露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の分野においては、半導体装置の高集積化に伴い、例えば６５ｎｍ以下の極微細パターンの加工を可能とする新たなプロセス技術の確立が急務となっている。そして、微細パターンの加工には、所謂フォトリソグラフィ技術が不可欠であり、露光光（照明光）の波長の短波長化によって光学的な解像度を向上させ、極微細加工に対応するために、現在、波長１９３ｎｍのアルゴン−フッ素（ＡｒＦ）エキシマレーザを露光光源として用いている。
【０００３】
シリコン半導体基板のパターニングは、通常、シリコン半導体基板の表面に塗布、形成された光感光性のレジスト層を用いて行うが、レジスト層とその下地であるシリコン半導体基板との界面での露光光（照明光）の反射率が大きい場合、レジスト層内で定在波が顕著に誘起される。その結果、現像によってパターニングされたレジスト層の側面が、定在波の形状に従って凹凸となり、良好な矩形状のパターンをレジスト層に形成できないという問題がある。尚、レジスト層に形成されたパターンをレジストパターンと呼ぶ場合がある。例えば、波長１９３ｎｍの露光光において、屈折率１．７０を有するレジスト層をシリコン半導体基板の表面に形成した場合の反射率は、露光光を垂直入射としたとき、約６０％と非常に大きい値である。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来の波長１９３ｎｍの露光光を用いるフォトリソグラフィ技術では、シリコン半導体基板とレジスト層との間に単層の反射防止膜を形成している。例えば、シリコン半導体基板上に、複素屈折率をＮ0（但し、Ｎ0＝ｎ0−ｋ0ｉ）としたとき、ｎ0＝１．７５、ｋ0＝０．３０といった値を有する厚さ１００ｎｍの反射防止膜を形成し、更にその上に、屈折率１．７０を有するレジスト層を形成した場合、露光光が垂直入射する場合、反射率は約２％と大きく低減される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４２６３０
【非特許文献１】ブンタリカ、小澤、染矢、第６５回応用物理学会学術講演会 講演予稿集、２ｐ−Ｒ−９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、フォトリソグラフィ技術における限界解像度は、露光光の波長に０．３を乗じた程度である。従って、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを露光光源としたフォトリソグラフィ技術にあっては、限界解像度は約６０ｎｍとなる。
【０００７】
そして、６０ｎｍ程度よりも微細なパターンをシリコン半導体基板に形成する技術として、露光系（照明系）とレジスト層との間を、空気よりも屈折率の高い媒体（例えば、水から成る液浸液）によって満たすことにより、更なる高解像度を実現する、液浸リソグラフィ技術の開発が進められている。
【０００８】
液浸液を介して露光を行うことにより、露光光の実効波長は、真空中の露光光の波長を液浸液の屈折率で除したものとなり、より高い解像性能を達成することが可能となる。例えば、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを露光光源とし、液浸液として水（１９３ｎｍでの屈折率は１．４４である）を用いた場合、実効波長は約１３４ｎｍとなり、限界解像度は、これに０．３を乗じて、約４０ｎｍとなる。即ち、水を用いた液浸リソグラフィ技術により、６０ｎｍ程度よりも微細なパターンをシリコン半導体基板に形成することが可能となる。
【０００９】
また、露光時の焦点裕度（ＤＯＦ）は、以下の式で与えられる。ここで、ｎLiqは液浸液の屈折率、Ｋ2はプロセスに依存する定数、λは真空中での露光光（照明光）の波長、ＮＡは露光系（照明系）の開口数である。
【００１０】
ＤＯＦ＝ｎLiq・Ｋ2・λ／ＮＡ2
【００１１】
従って、開口数ＮＡが一定の場合、焦点裕度ＤＯＦは、液浸リソグラフィ技術の場合、空気中での露光による従来のフォトリソグラフィ技術の場合と比べて、ｎLiq倍となる。即ち、水を液浸液として用いた液浸リソグラフィ技術の場合、焦点裕度ＤＯＦは、１．４４倍となり、より余裕をもった量産プロセスの構築が可能となる。
【００１２】
しかしながら、このような液浸リソグラフィ技術にあっては、従来の単層の反射防止膜が有効に機能しないという問題がある。
【００１３】
露光光は、入射媒体を伝わり、レジスト層に入射し、更に、反射防止膜に入射する。ここで、露光光が入射媒体からレジスト層へ入射するときの入射角をθin、入射媒体の屈折率をｎin、露光光がレジスト層からシリコン半導体基板あるいは反射防止膜へ入射するときの入射角をθIF、レジスト層を構成するレジスト材料の屈折率をｎResとすると、以下の式を満たす。尚、従来のフォトリソグラフィ技術では、入射媒体は空気であるので、ｎin＝１、液浸リソグラフィ技術では、例えば、水を液浸液とした場合、入射媒体は水であるので、ｎin＝１．４４である。
【００１４】
ＮＡ＝ｎin・ｓｉｎ（θin）＝ｎRes・ｓｉｎ（θIF）
【００１５】
上式から、θinが一定の場合、従来のフォトリソグラフィ技術（ｎin＝１．０）に対して、液浸リソグラフィ技術では、開口数ＮＡがｎLiq倍になることが判る。即ち、レジスト層を構成するレジスト材料の屈折率ｎResを一定とすると、ｓｉｎ（θIF）がより大きくなることになり、これは、液浸リソグラフィ技術では、θIFが増大することを意味する。つまり、液浸リソグラフィ技術では、従来のフォトリソグラフィ技術に比べて、一層、斜めの方向から露光光が入射すると云える。
【００１６】
一方、単層の反射防止膜を用いた場合、露光光が垂直に入射するときの反射率は、充分低くすることができるが、斜め入射の時の反射率を充分に低減することができないという問題がある。
【００１７】
シリコン半導体基板の表面に、ｎ0＝１．７５、ｋ0＝０．３０といった値の複素屈折率Ｎ0を有する厚さ１００ｎｍの反射防止膜を形成し、更にその上に、屈折率１．７０を有するレジスト層を形成した場合、反射率は、露光光が垂直入射する場合（即ち、入射角θIF＝０度）、約２％と大きく低減される。しかしながら、入射角θIFが５５度になると、約７％と大きく増大する。
【００１８】
一方、微細化の進展により、レジスト層とシリコン半導体基板との界面における反射率の許容最大値は、年々、小さくなってきており、特に、液浸リソグラフィ技術が適用されるような微細な世代での反射率の許容最大値は、０．４％（ブンタリカ、小澤、染矢、第６５回応用物理学会学術講演会 講演予稿集、２ｐ−Ｒ−９）と非常に小さい。
【００１９】
即ち、従来のフォトリソグラフィ技術で用いられてきた単層の反射防止膜は、液浸リソグラフィ技術において、露光光が一層斜めに入射することもあり、充分に反射率を低減することができない。そして、反射率を充分に下げられないが故に、レジスト層中に定在波が顕著に現れる結果、良好な矩形状のパターンをレジスト層に形成できないという問題を解決することができない。
【００２０】
従って、本発明の目的は、露光系（照明系）の開口数を大きくすることで、大きな焦点裕度を達成するためのフォトリソグラフィ技術、例えば液浸リソグラフィ技術において、露光光（照明光）がレジスト層に一層斜めに入射する場合であっても、レジスト層とシリコン半導体基板との界面における反射率を充分に低減することができる反射防止膜、及び、係る反射防止膜を用いた露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る反射防止膜は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜である。また、上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る露光方法は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０以下の露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法である。
【００２２】
そして、本発明の第１の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第１の態様に係る露光方法は、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［１−０１］乃至ケース［１−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【００２３】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る反射防止膜は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０を越え、１．１以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜である。また、上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る露光方法は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０を越え、１．１以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法である。
【００２４】
そして、本発明の第２の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第２の態様に係る露光方法は、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［２−０１］乃至ケース［２−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【００２５】
上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る反射防止膜は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．１を越え、１．２以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜である。また、上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る露光方法は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．１を越え、１．２以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法である。
【００２６】
そして、本発明の第３の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第３の態様に係る露光方法は、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［３−０１］乃至ケース［３−１４］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【００２７】
上記の目的を達成するための本発明の第４の態様に係る反射防止膜は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．２を越え、１．３以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜である。また、上記の目的を達成するための本発明の第４の態様に係る露光方法は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．２を越え、１．３以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法である。
【００２８】
そして、本発明の第４の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第４の態様に係る露光方法は、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［４−０１］乃至ケース［４−１０］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【００２９】
上記の目的を達成するための本発明の第５の態様に係る反射防止膜は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．３を越え、１．４以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜である。また、上記の目的を達成するための本発明の第５の態様に係る露光方法は、半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．３を越え、１．４以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法である。
【００３０】
そして、本発明の第５の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第５の態様に係る露光方法は、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［５−０１］乃至ケース［５−０７］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【００３１】
本発明の第１の態様〜第５の態様に係る露光方法は、例えば半導体装置における極微細パターンの加工に適用され、具体的には、シリコン半導体基板上に本発明の反射防止膜を成膜、形成する工程と、感光作用を有するレジスト層を反射防止膜上に塗布、形成する工程と、レジスト層を露光光（紫外線）で選択的に露光して感光させる工程と、レジスト層を現像することによって所定のレジストパターンを得る工程とを備える。
【００３２】
本発明の第１の態様〜第５の態様に係る反射防止膜あるいは本発明の第１の態様〜第５の態様に係る露光方法（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、露光光（紫外線）は、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有するが、好ましくは、１９２ｎｍ乃至１９４ｎｍの波長を有することが望ましく、より具体的には、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを露光光源として用いることが一層望ましい。
【００３３】
また、ｄ1≦２５０を満足し、且つ、ｄ2≦２５０を満足すること、云い換えれば、反射防止膜の上層の膜厚は２５０ｎｍを超えず、しかも、下層の膜厚も２５０ｎｍを超えないことが好ましい。上層の膜厚が２５０ｎｍを超え、あるいは又、下層の膜厚が２５０ｎｍを超えると、レジスト層を露光光によって露光し、現像した後、係るレジスト層をエッチング用マスクとしてシリコン半導体基板をエッチング加工する工程において、レジスト層のレジストパターン寸法と実際のシリコン半導体基板におけるエッチング加工寸法の差である所謂加工変換差（寸法変換量あるいは寸法シフトとも呼ばれる）が大きくなり過ぎ、シリコン半導体基板において所望の形状若しくはサイズを有するパターンが得られなくなる虞がある。
【００３４】
更には、レジスト層の屈折率は、１．６０乃至１．８０であることが望ましい。この範囲にないレジスト材料から成るレジスト層を用いる場合、上述した（ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2）の条件の種々の組のいずれかをたとえ満たす反射防止膜であっても、該当する開口数に対応する露光光の入射角（最大入射角θin-max）から垂直入射（最小入射角θin-min、具体的には０度）までの全領域に亙って、レジスト層とシリコン半導体基板との界面における反射率を０．４％以下とすることが困難となり、良好なレジストパターン形状が得られない虞がある。
【００３５】
尚、以下の説明において、該当する開口数に対応する露光光の入射角（最大入射角θin-max）から垂直入射（最小入射角θin-min）までの全領域を、「該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域」、あるいは、単に、「入射角全領域」と呼ぶ場合がある。
【００３６】
また、レジスト層の膜厚は、形成しようとする最小のレジストパターンサイズの２倍乃至５倍程度であることが好ましい。レジスト層の膜厚が、最小のレジストパターンサイズの２倍未満の場合、レジスト層を所定のパターンにパターニングすることは可能であるが、レジスト層のパターニング後にシリコン半導体基板をエッチングをする際、良好なエッチングができなくなる虞がある。加えて、レジスト層中の膜欠陥数が増大する虞もある。一方、レジスト層の膜厚が、最小のレジストパターンサイズの５倍を超える場合、パターニングされたレジスト層が倒れてしまい、シリコン半導体基板の良好なパターニングができなくなる虞がある。
【００３７】
反射防止膜の上層及び下層を構成する材料は、上述した（ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2）の条件の種々の組を満たすものであれば、どのような材料であってもよい。例えば、上層、下層を構成する材料として、高分子材料、無機酸化物材料、金属材料、及び、これらのハイブリッド材料を挙げることができ、具体的には、例えば、ポリイミド、ＳｉＣＨ膜、ＳｉＣＨＮ膜、エポキシ系熱硬化樹脂、アクリル系熱硬化樹脂、エポキシ系紫外線硬化樹脂、アクリル系紫外線硬化樹脂を挙げることができる。
【００３８】
尚、レジスト層の上に、更に、レジスト層の保護等のために、有機物や無機物から成る保護層、具体的には、例えば、ポリビニルアルコールやアモルファスフルオロポリマー、ＮａＣｌから成る保護層を設けてもよい。
【００３９】
また、反射防止膜の上に形成されるレジスト層と、反射防止膜との間の密着性等の改善のために、反射防止膜を構成する上層の表面に対して、シランカップリング剤等による、表面改質処理を行ってもよい。
【発明の効果】
【００４０】
通常、単層の反射防止膜では、その膜厚及び複素屈折率をどのように変化させても、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域に亙って、反射率を０．４％以下にすることはできない。また、反射防止膜の膜厚が厚すぎると、レジスト層を露光光によって露光し、現像した後、シリコン半導体基板をエッチング加工する工程において、加工変換差の問題が生じてしまう。
【００４１】
一方、本発明にあっては、レジスト層とシリコン半導体基板との間に、膜厚及び複素屈折率が所定の範囲にある２層構成の反射防止膜を形成することで、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域に亙って、反射率を０．４％以下にすることが可能となり、より優れた形状を有するレジストパターンを得ることができ、これまで以上の極微細加工が可能となる。云い換えれば、露光系の開口数ＮＡが、ＮＡ≦１．０の場合、１．０＜ＮＡ≦１．１の場合、１．１＜ＮＡ≦１．２の場合、１．２＜ＮＡ≦１．３の場合、１．３＜ＮＡ≦１．４の場合のそれぞれにおいて、２層構成の反射防止膜における膜厚及び複素屈折率が上記の条件を満たすことで、該当する開口数ＮＡに対応する露光光の入射角から垂直入射までの全領域に亙って反射率を０．４％以下とすることができる結果、良好なレジストパターン形状を得ることができる。また、加工変換差を小さく抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、先ず、本発明を適用した場合に、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域（露光系の開口数ＮＡに対応する露光光の入射角から垂直入射まで全領域）に亙って、反射率が０．４％以下となる理由を説明する。
【００４３】
反射防止膜の上層の膜厚ｄ1を１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みで、また、下層の膜厚ｄ2についても、１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みで、各組合せにおいて、露光系の開口数ＮＡを、１．０、１．１、１．２、１．３及び１．４としたとき、対応する最も斜めからの入射角（最大入射角θin-max）から垂直入射（最小入射角θin-min＝０度）までの、即ち、入射角全領域における反射率を最小にするような、上層と下層の複素屈折率Ｎ1，Ｎ2の最適化シミュレーションを行った。
【００４４】
この計算において、２層反射防止膜の反射率の計算は、特性マトリクスによる計算手法（参考：光学薄膜の基礎理論、小檜山光信著、平成１５年、オプトロニクス社発行）を採用した。また、上層と下層の複素屈折率の最適化には、Ｆｌｅｔｃｈｅｒ−Ｒｅｅｖｅｓの最適化法（参考：非線形最適化問題、J．コワリック、Ｍ．Ｒ．オズボーン著、山本善之、小山健夫訳、昭和４５年、培風館発行）を採用した。
【００４５】
最適化にあたっては、開口数ＮＡが１．０の場合、入射角全領域を２０等分した。そして、各入射角における反射率を計算し、各入射角における反射率の自乗和を最小化する形で行った。尚、開口数ＮＡが、１．１、１．２、１．３及び１．４の場合については、入射角全領域を、それぞれ、２２等分、２４等分、２６等分、及び、２８等分した各入射角における反射率を用いて、同様の計算を行った。
【００４６】
このようにして、露光系の開口数ＮＡを、１．０、１．１、１．２、１．３及び１．４とし、上層の膜厚ｄ1を１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みとし、更には、下層の膜厚ｄ2についても、１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みとして変化させた場合の、それぞれの場合について、上記の方法により、上層と下層の複素屈折率の最適化を行うことによって、上層と下層の最適な複素屈折率Ｎ1，Ｎ2を得ることができた。こうして得られた上層と下層の複素屈折率Ｎ1，Ｎ2を用いて、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜めからの入射角（最大入射角θin-max）から垂直入射（最小入射角θin-min＝０度）までの範囲、即ち、入射角全領域における反射率の内の最大値を求めた。その結果を、図１から図５に示す。尚、図１〜図５は、それぞれ、理論計算から求められた、露光系の開口数ＮＡが１．０、１．１、１．２、１．３、１．４のそれぞれ場合の上層及び下層の各膜厚ｄ1，ｄ2において、入射角全領域で反射率を最小化する条件（最適な上層と下層の複素屈折率Ｎ1，Ｎ2）における反射率の最大値である。
【００４７】
これらの図１〜図５から判るように、最大反射率が、０．４％以下となる膜厚条件が、各開口数ＮＡの場合において存在することが判る。
【００４８】
尚、２５０ｎｍよりも厚い膜厚の場合の計算を行わなかったのは、これ以上の膜厚になると、エッチング工程における加工変換差が大きくなり、良好なシリコン半導体基板の加工ができなくなるためである。
【００４９】
露光系の開口数ＮＡを１．０、１．１、１．２、１．３及び１．４とし、上層の膜厚ｄ1を１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みとし、下層の膜厚ｄ2についても、１０ｎｍから２５０ｎｍまで、１０ｎｍ刻みとして変化させた場合の、それぞれの場合について、最適化のための評価関数である反射率の自乗和を極小とするような膜厚条件のうち、図１から図５において、最大反射率が０．４％以下の領域にある条件が、最も好適な膜厚条件であり、その膜厚条件の対応する上層と下層の複素屈折率が、最も好適な複素屈折率である。
【００５０】
そして、図１から図５を元に、更に、上層の膜厚ｄ1及び下層の膜厚ｄ2を一層細かく刻み、膜厚条件の対応する上層と下層の複素屈折率が、最も好適な複素屈折率の詳細を求めた。
【００５１】
その結果、以下の最も好適な複素屈折率と膜厚の組合せが得られた。即ち、２層の反射防止膜における上層（シリコン半導体基板表面から遠いところに位置する層）の複素屈折率をＮ1、下層（シリコン半導体基板の表面上に形成された層）の複素屈折率をＮ2としたとした、ｎ10、ｎ20、ｋ10、及び、ｋ20を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ10−ｋ10ｉ
Ｎ2＝ｎ20−ｋ20ｉ
で定義される量とし、ｄ10を上層の膜厚（単位：ｎｍ）、ｄ20を下層の膜厚（単位：ｎｍ）としたとき、以下の表１、表２に示す［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せが、最も好適な組合せ、即ち、反射率の極小値が得られる組合せである。尚、［ケースＡ−０１］〜［ケースＡ−１６］はＮＡ＝１．０における値であり、［ケースＢ−０１］〜［ケースＢ−１６］はＮＡ＝１．１における値であり、［ケースＣ−０１］〜［ケースＣ−１４］はＮＡ＝１．２における値であり、［ケースＤ−０１］〜［ケースＤ−１０］はＮＡ＝１．３における値であり、［ケースＥ−０１］〜［ケースＥ−０７］はＮＡ＝１．４における値である。即ち、以上に説明した条件にあっては、ＮＡ＝１．０においては１６点（１６箇の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の組合せ）で反射率の極小値を得ることができ、ＮＡ＝１．１においては１６点（１６箇の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の組合せ）で反射率の極小値を得ることができ、ＮＡ＝１．２においては１４点（１４箇の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の組合せ）で反射率の極小値を得ることができ、ＮＡ＝１．３においては１０点（１０箇の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の組合せ）で反射率の極小値を得ることができ、ＮＡ＝１．４においては７点（７箇の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の組合せ）で反射率の極小値を得ることができた。
【００５２】
【００５３】
【００５４】
反射率の極小値を得ることができる上記の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せを用いれば、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域に亙って反射率を０．４％以下とすることができる。即ち、上記の組合せは、対応する開口数ＮＡよりも小さい開口数ＮＡの場合でも、反射率を０．４％以下にできるという観点から、有効な組合せである。ここで、上記の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せのうち、開口数ＮＡ＝１．０の場合の組合せ（［ケースＡ−０１］〜［ケースＡ−１６］）は、開口数ＮＡが１．０以下の場合でも、有効な組合せである。また、開口数ＮＡ＝１．１の場合の組合せ（［ケースＢ−０１］〜［ケースＢ−１６］）は、開口数ＮＡが１．１以下の場合でも、有効な組合せであり、開口数ＮＡが、１．０よりも大きく、１．１以下である場合が一層好適である。更には、開口数ＮＡ＝１．２の場合の組合せ（［ケースＣ−０１］〜［ケースＣ−１４］）は、開口数ＮＡが１．２以下の場合でも、有効な組合せであり、開口数ＮＡが、１．１よりも大きく、１．２以下である場合が一層好適である。また、開口数ＮＡ＝１．３の場合の組合せ（［ケースＤ−０１］〜［ケースＤ−１０］）は、開口数ＮＡが１．３以下の場合でも、有効な組合せであり、開口数ＮＡが、１．２よりも大きく、１．３以下である場合が一層好適である。更には、開口数ＮＡ１．４の場合の組合せ（［ケースＥ−０１］〜［ケースＥ−０７］）は、開口数ＮＡが１．４以下の場合でも、有効な組合せであり、開口数ＮＡが、１．３よりも大きく、１．４以下である場合が一層好適である。
【００５５】
上記の［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せの各場合において、これら６つの変数のうち、５つの変数を固定したときに、残りの１つの変数が、どこまで変動すると、反射率が０．４％を超えるかに関して、シミュレーションを行った。その結果、以下の表３〜表６に示す変動許容範囲が得られた。
【００５６】
尚、以下において、
ｎ1-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｎ10の最小値
ｎ1-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｎ10の最大値
ｋ1-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｋ10の最小値
ｋ1-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｋ10の最大値
ｄ1-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｄ10の最小値
ｄ1-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｄ10の最大値
ｎ2-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｎ20の最小値
ｎ2-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｎ20の最大値
ｋ2-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｋ20の最小値
ｋ2-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｋ20の最大値
ｄ2-MIN：反射率が０．４％を超えないときのｄ20の最小値
ｄ2-MAX：反射率が０．４％を超えないときのｄ20の最大値
とする。
【００５７】
また、［ケースＡ−０１］〜［ケースＡ−１６］はＮＡ＝１．０における値であり、［ケースＢ−０１］〜［ケースＢ−１６］はＮＡ＝１．１における値であり、［ケースＣ−０１］〜［ケースＣ−１４］はＮＡ＝１．２における値であり、［ケースＤ−０１］〜［ケースＤ−１０］はＮＡ＝１．３における値であり、［ケースＥ−０１］〜［ケースＥ−０７］はＮＡ＝１．４における値である。
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
【００６２】
［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せは、該当する露光系の開口数ＮＡに対応する入射角全領域における反射率を極小（最小）にする組合せである。即ち、この極小化（最小化）のための評価関数をｆとしたとき、評価関数ｆはｎ10、ｎ20、ｋ10、ｋ20、ｄ10、及び、ｄ20の関数であり、ｆ（ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20）を極小化（最小化）する組合せが、上に挙げたような［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せである。即ち、評価関数ｆは、上に挙げたような［ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20］の値の組合せで、極小化されている。
【００６３】
一般に、多変数関数ｆ（ｘi）（ｉ＝０，１，２，・・・ｎ）が、
ｘi＝ｘi-MIN
で極小となるとき、この極小値の近傍では、ｆ（ｘi）を以下の式（１）で表すことができる。即ち、２次関数で近似することができる。但し、記号「Σ」は、ｉ＝０，１，２，・・・ｎにおける総和を意味する。式（２）においても同様である。
【００６４】
ｆ（ｘi）＝Σａi（ｘi−ｘi-MIN）2＋ｂ （１）
【００６５】
そして、この場合、ｆ（ｘi）が、ｂよりも大きい、或る一定の数ｃ以下となるための条件は、以下の式（２）の楕円関数型で表すことができる。ここで、ｘi-cは、他の変数の全て固定してｘiのみを変動させたときに、ｆ（ｘi）＝ｃとなるｘiの値である。
【００６６】
Σ（ｘi−ｘ1-MIN）2／（ｘi-c−ｘi-MIN）2≦１ （２）
【００６７】
よって、１つの変数のみを変化させて、他の変数を固定し、反射率が０．４％となる各変数の値であるｎ1-MAX、ｎ1-MIN、ｋ1-MAX、ｋ1-MIN、ｄ1-MAX、ｄ1-MIN、ｎ2-MAX、ｎ2-MIN、ｋ2-MAX、ｋ2-MIN、ｄ2-MAX、ｄ2-MINの値を用いることにより、以下の式（３）を満たすｎ10、ｎ20、ｋ10、ｎ20、ｋ20、及び、ｄ20を採用すれば、反射率は０．４％を超えないことになる。
【００６８】
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１ （３）
【００６９】
但し、ｎ1m、ｋ1m、ｄ1m、ｎ2m、ｋ2m、ｄ2mは、以下の値をとる。
【００７０】
ｎ1m：ｎ1≧ｎ10のときｎ1-MAX，ｎ1＜ｎ10のときｎ1-MIN
ｋ1m：ｋ1≧ｋ10のときｋ1-MAX，ｋ1＜ｋ10のときｋ1-MIN
ｄ1m：ｄ1≧ｄ10のときｄ1-MAX，ｄ1＜ｄ10のときｄ1-MIN
ｎ2m：ｎ2≧ｎ20のときｎ2-MAX，ｎ2＜ｎ20のときｎ2-MIN
ｋ2m：ｋ2≧ｋ20のときｋ2-MAX，ｋ2＜ｋ20のときｋ2-MIN
ｄ2m：ｄ2≧ｄ20のときｄ2-MAX，ｄ2＜ｄ20のときｄ2-MIN
【００７１】
尚、ｎ1m、ｋ1m、ｄ1m、ｎ2m、ｋ2m、ｄ2mの値を、ｎ1、ｎ2、ｋ1、ｎ2、ｋ2、及び、ｄ2が、それぞれ、ｎ10、ｎ20、ｋ10、ｎ20、ｋ20、及び、ｄ20と比べたときの大小で分けた理由は、必ずしも、
ｎ1-MAX−ｎ10＝ｎ10−ｎ1-MIN
ｋ1-MAX−ｋ10＝ｋ10−ｋ1-MIN
ｄ1-MAX−ｄ10＝ｄ10−ｄ1-MIN
ｎ2-MAX−ｎ20＝ｎ20−ｎ2-MIN
ｋ2-MAX−ｋ20＝ｋ20−ｋ2-MIN
ｄ2-MAX−ｄ20＝ｄ20−ｄ2-MIN
ではないため、式（２）で規定される楕円体の径の定義を、ｎ1、ｎ2、ｋ1、ｎ2、ｋ2、及び、ｄ2が、それぞれ、ｎ10、ｎ20、ｋ10、ｎ20、ｋ20、及び、ｄ20と比べたときの大小の場合で分けた。云い換えれば、楕円体の曲率が、例えば、ｎ1≧ｎ10のときと、ｎ1＜ｎ10のときでは異なるからであり、ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20についても同様のことが云えるからである。
【００７２】
こうして、［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、
ＮＡ≦１．０の場合、ケース［１−０１］〜ケース［１−１６］のいずれか
１．０＜ＮＡ≦１．１の場合、ケース［２−０１］〜ケース［２−１６］のいずれか、
１．１＜ＮＡ≦１．２の場合、ケース［３−０１］〜ケース［３−１４］のいずれか、
１．２＜ＮＡ≦１．３の場合、ケース［４−０１］〜ケース［４−１０］のいずれか、
１．３＜ＮＡ≦１．４の場合、ケース［５−０１］〜ケース［５−０７］のいずれか
を選択することで、反射率が０．４％を超えないことが保証され、しかも、
ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、
ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、
ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、
ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、
ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、
ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用することで、
当該ケースにおけるｎ1mの最大値（ｎ1-MAX）と最小値（ｎ1-MIN）の範囲内にｎ1があり、
当該ケースにおけるｋ1mの最大値（ｋ1-MAX）と最小値（ｋ1-MIN）の範囲内にｋ1があり、
当該ケースにおけるｄ1mの最大値（ｄ1-MAX）と最小値（ｄ1-MIN）の範囲内にｄ1があり、
当該ケースにおけるｎ2mの最大値（ｎ2-MAX）と最小値（ｎ2-MIN）の範囲内にｎ2があり、
当該ケースにおけるｋ2mの最大値（ｋ2-MAX）と最小値（ｋ2-MIN）の範囲内にｋ2があり、
当該ケースにおけるｄ2mの最大値（ｄ2-MAX）と最小値（ｄ2-MIN）の範囲内にｄ2がある場合には、
反射防止膜は、シリコン半導体基板からの反射率が０．４％を超えないことが保証される結果、良好なレジストパターンを得ることができる。
【００７３】
即ち、中心が（ｎ10，ｎ20，ｋ10，ｋ20，ｄ10，ｄ20）であり、径が（ｎ1m−ｎ10）、（ｋ1m−ｋ10）、（ｄ1m−ｄ10）、（ｎ2m−ｎ20）、（ｋ2m−ｋ20）、（ｄ2m−ｄ20）の絶対値である、（ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2）の６つを変数とした６次元の楕円を想定したとき、この楕円の内部に入る範囲における（ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2）の任意の値の組合せを選択すれば、反射防止膜の反射率を０．４％以下とすることができる。
【実施例】
【００７４】
特開２００１−２４２６３０、及び、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ ２００３，５０３９，１５２（Ｋ．Ｂａｂｉｃｈ他）等に記載のプラズマエンハンスＣＶＤ法により、後述する表７に示す屈折率及び膜厚を有する２層の反射防止膜をシリコン半導体基板の表面に形成した。
【００７５】
尚、プラズマエンハンスＣＶＤ法は、上記の参考文献に詳述されているように、平行電極反応器中で行われる成膜方法であり、シリコン半導体基板を一方の電極に載置する。シリコン半導体基板には、この電極によって負のバイアスが印加され、反応器内の圧力、反応器に導入する反応前駆物質の種類（テトラメチルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルテトラシロキサン、テトラメチルゲルマン、酸素等）及び流量、基板温度を制御することにより、種々の値の複素屈折率を有する層を成膜、形成することができる。
【００７６】
尚、表７中、実施例１〜実施例７は、本発明の条件を満たす反射防止膜であり、一方、比較例１及び比較例２〜比較例４は、本発明の条件を満たさない比較対象用の反射防止膜である。
【００７７】
より詳細には、実施例１及び実施例６は、露光系の開口数ＮＡが、ＮＡ≦１．０の場合の本発明の条件を満たす反射防止膜であり、実施例２及び実施例７は、露光系の開口数ＮＡが、１．０＜ＮＡ≦１．１の場合の本発明の条件を満たす反射防止膜であり、実施例３は、露光系の開口数ＮＡが、１．１＜ＮＡ≦１．２の場合の本発明の条件を満たす反射防止膜であり、実施例４は、露光系の開口数ＮＡが、１．２＜ＮＡ≦１．３の場合の本発明の条件を満たす反射防止膜であり、実施例５は、露光系の開口数ＮＡが、１．３＜ＮＡ≦１．４の場合の本発明の条件を満たす反射防止膜である。具体的には、実施例１〜実施例７、また、次に述べる比較例１〜比較例４における反射防止膜の上層及び下層を構成する材料は、ＳｉＣＯＨである。尚、各膜の複素屈折率は、ＳＯＰＲＡ社製のエリプソメータにより測定を行った。
【００７８】
また、比較例１は、露光系の開口数ＮＡが、ＮＡ≦１．０の場合の本発明の条件、及び、露光系の開口数ＮＡが、１．０＜ＮＡ≦１．１の場合の本発明の条件のいずれの条件も満たさない反射防止膜であり、比較例２は、露光系の開口数ＮＡが、１．１＜ＮＡ≦１．２の場合の本発明の条件、比較例３は、露光系の開口数ＮＡが、１．２＜ＮＡ≦１．３の場合の本発明の条件、比較例４は、露光系の開口数ＮＡが、１．３＜ＮＡ≦１．４の場合の本発明の条件のいずれの条件も満たさない反射防止膜である。
【００７９】
これらの２層の反射防止膜上に、レジスト層として、ＪＳＲ株式会社製のフォトレジストＡＲＸ２０１４Ｊを膜厚が１００ｎｍになるようにスピンコートした後、１０５゜Ｃ、６０秒間、ベーキング処理を行い、次いで、同社製のトップコート材ＴＣＸ００１を膜厚が３０ｎｍになるようにスピンコートした。その後、膜全体を１００゜Ｃで３０秒間、ベーキング処理を行った。
【００８０】
このようにして作製したサンプルに対して、二光束干渉露光装置により露光を行った。この二光束干渉露光装置にあっては、光源としてＡｒＦエキシマレーザを用い、レーザの光路上に、三角形若しくは五角形の断面を有するプリズムが設置されている。プリズムの下面に、サンプルとプリズム下面の距離が１ｍｍとなるように、サンプルを配置した。例えば、三角形断面のプリズムを用いる場合、プリズムの頂点をレーザの光路の中央部に配置し、この頂点に対向する面をプリズムの下面とする。プリズムの上方からプリズムの下面方向に向けてプリズムにレーザ光を照射すると、プリズムの２つの側面に入射したレーザ光は、各側面と入射レーザ光との角度に依存して屈折し、その光路の向きが変わる。２つの側面からのそれぞれの、進行方向の異なるレーザ光がプリズム下面において干渉することにより、サンプル上に周期的な光学強度分布を得ることができ、これにより、レジスト層を感光することができる。
【００８１】
そして、頂角の異なる種々のプリズムを用いることによって、プリズムの側面と入射レーザ光との角度を変化させることができ、プリズム下面のサンプル上に、任意のピッチを有する光学強度分布を得ることができる。レジスト層は、この光学強度分布に従って解像することから、この露光方法により、プリズムの形状さえ変えれば、任意のピッチのライン・アンド・スペース・パターンを得ることができる。
【００８２】
サンプルとプリズム下面の間隙、１ｍｍの部分に毛細管現象を用いて水を導入することにより、水を液浸液とする液浸露光を実行した。
【００８３】
また、この二光束干渉露光試験のために、５種類のプリズムを用意した。５種類のプリズムのそれぞれの換算開口数ＮＡは、０．７５、１．０６、１．１５、１．２２、１．３９である。
【００８４】
実施例１及び実施例６にあっては換算開口数ＮＡが０．７５のプリズムを使用し、実施例２及び実施例７にあっては換算開口数ＮＡが１．０６のプリズムを使用し、実施例３にあっては換算開口数ＮＡが１．１５のプリズムを使用し、実施例４にあっては換算開口数ＮＡが１．２２のプリズムを使用し、実施例５にあって換算開口数ＮＡが１．３９のプリズムを使用して、露光を行った。
【００８５】
また、比較例１にあっては換算開口数ＮＡが１．０６のプリズムを使用し、比較例２にあっては換算開口数ＮＡが１．１５のプリズムを使用し、比較例３にあっては換算開口数ＮＡが１．２２のプリズムを使用し、比較例４にあっては換算開口数ＮＡが１．３９のプリズムを使用して、露光を行った。
【００８６】
露光を行ったサンプルに、１２０゜Ｃで９０秒間、ベーキング処理を施し、その後、２．３８％のＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）から成る標準現像液で、現像し、レジストパターン観察用サンプルとした。レジスト層の形状観察は、シリコン半導体基板を割った後、その断面を走査電子顕微鏡で観察することにより行った。
【００８７】
観察結果として、良好な矩形の断面を有するレジストパターンが得られたものを丸印「○」、そうではなく、良好な矩形断面の得られなかったものをバツ印「×」として、表７に纏めた。
【００８８】
【００８９】
表７からも明らかなように、本発明を適用した２層構成の反射防止膜は、本発明を適用していない２層構成の反射防止膜に比べて、良好なレジストの断面形状を得ることできることが判る。
【００９０】
以上のように、本発明を適用して、複素屈折率、膜厚が特定の範囲にある２層構成の反射防止膜をレジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成することにより、一定の範囲の露光系の開口数ＮＡに対応する反射防止膜において、シリコン半導体基板からの反射率を低減させ、良好なレジストパターンを得ることができる。
【００９１】
尚、上記の実施例においては、プラズマエンハンスＣＶＤ法にて形成した２層構成の反射防止膜を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、スピンコート法等、その他の方法で形成した２層構成の反射防止膜を用いることもできる。
【００９２】
本発明の２層構成の反射防止膜を用いて半導体装置を製造した。尚、露光用マスクとして位相シフトマスクを使用し、露光光の光源としてＡｒＦエキシマレーザ（波長λ：１９３ｎｍ）を使用し、輪帯照明法を採用した。また、レジスト層の表面を水層で覆った。そして、所望のパターンが、線幅や形状の変動無しで、レジスト層に形成できるかを検証した。その結果、いずれの場合においても、所望のパターンが、線幅や形状の変動無しで、レジスト層に形成できることが判った。しかも、いずれの場合においても、反射率が０．４％以下であった。
【００９３】
具体的には、トレンチ構造を有する素子分離領域の形成を行った。即ち、シリコン半導体基板の上に２層構造を有する反射防止膜を形成し、その上にレジスト層を形成し、レジスト層を露光・現像して、パターニングされたレジスト層を得た。次いで、このパターニングされたレジスト層をエッチング用マスクとして、ＲＩＥ法にてシリコン半導体基板を所定の深さまでエッチングし、シリコン半導体基板にトレンチを形成した。その後、トレンチを含むシリコン半導体基板の全面に絶縁膜を形成し、シリコン半導体基板表面上の絶縁膜を除去することで、シリコン半導体基板に形成されたトレンチに絶縁膜が埋め込まれたトレンチ構造を有する素子分離領域を得ることができた。
【００９４】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例における反射防止膜の構成、反射防止膜を構成する各層の膜厚や複素屈折率は例示であり、適宜、変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】図１は、理論計算より求められた、露光系の開口数ＮＡが１．０の場合の、反射防止膜を構成する上層及び下層の各膜厚において、露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜め入射の場合の入射角から垂直入射側の反射率を最小化する条件における反射率の最大値を示す表である。
【図２】図２は、理論計算より求められた、露光系の開口数ＮＡが１．１の場合の、反射防止膜を構成する上層及び下層の各膜厚において、露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜め入射の場合の入射角から垂直入射側の反射率を最小化する条件における反射率の最大値を示す表である。
【図３】図３は、理論計算より求められた、露光系の開口数ＮＡが１．２の場合の、反射防止膜を構成する上層及び下層の各膜厚において、露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜め入射の場合の入射角から垂直入射側の反射率を最小化する条件における反射率の最大値を示す表である。
【図４】図４は、理論計算より求められた、露光系の開口数ＮＡが１．３の場合の、反射防止膜を構成する上層及び下層の各膜厚において、露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜め入射の場合の入射角から垂直入射側の反射率を最小化する条件における反射率の最大値を示す表である。
【図５】図５は、理論計算より求められた、露光系の開口数ＮＡが１．４の場合の、反射防止膜を構成する上層及び下層の各膜厚において、露光系の開口数ＮＡに対応する最も斜め入射の場合の入射角から垂直入射側の反射率を最小化する条件における反射率の最大値を示す表である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［１−０１］乃至ケース［１−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする反射防止膜。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項２】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０を越え、１．１以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［２−０１］乃至ケース［２−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする反射防止膜。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項３】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．１を越え、１．２以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［３−０１］乃至ケース［３−１４］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする反射防止膜。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項４】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．２を越え、１．３以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［４−０１］乃至ケース［４−１０］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする反射防止膜。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項５】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．３を越え、１．４以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［５−０１］乃至ケース［５−０７］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする反射防止膜。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項６】
ｄ1≦２５０を満足し、且つ、ｄ2≦２５０を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の反射防止膜。
【請求項７】
レジスト層の屈折率は、１．６０乃至１．８０であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の反射防止膜。
【請求項８】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０以下の露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［１−０１］乃至ケース［１−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする露光方法。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項９】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０を越え、１．１以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［２−０１］乃至ケース［２−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする露光方法。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項１０】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．１を越え、１．２以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［３−０１］乃至ケース［３−１４］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする露光方法。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項１１】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．２を越え、１．３以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［４−０１］乃至ケース［４−１０］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする露光方法。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項１２】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．３を越え、１．４以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［５−０１］乃至ケース［５−０７］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする露光方法。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項１３】
ｄ1≦２５０を満足し、且つ、ｄ2≦２５０を満足することを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項１４】
レジスト層の屈折率は、１．６０乃至１．８０であることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項１】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［１−０１］乃至ケース［１−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする反射防止膜。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項２】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０を越え、１．１以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［２−０１］乃至ケース［２−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする反射防止膜。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項３】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．１を越え、１．２以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［３−０１］乃至ケース［３−１４］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする反射防止膜。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項４】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．２を越え、１．３以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［４−０１］乃至ケース［４−１０］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする反射防止膜。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項５】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．３を越え、１．４以下である露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に形成された２層構造を有する反射防止膜であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［５−０１］乃至ケース［５−０７］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足することを特徴とする反射防止膜。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項６】
ｄ1≦２５０を満足し、且つ、ｄ2≦２５０を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の反射防止膜。
【請求項７】
レジスト層の屈折率は、１．６０乃至１．８０であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の反射防止膜。
【請求項８】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０以下の露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［１−０１］乃至ケース［１−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする露光方法。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項９】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．０を越え、１．１以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［２−０１］乃至ケース［２−１６］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする露光方法。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項１０】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．１を越え、１．２以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［３−０１］乃至ケース［３−１４］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする露光方法。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項１１】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．２を越え、１．３以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［４−０１］乃至ケース［４−１０］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする露光方法。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項１２】
半導体装置の製造工程において使用され、１９０ｎｍ乃至１９５ｎｍの波長を有し、開口数が１．３を越え、１．４以下である露光系にて、レジスト層とシリコン半導体基板の表面との間に２層構造を有する反射防止膜を形成した状態で、該レジスト層を露光する露光方法であって、
反射防止膜を構成する上層の複素屈折率Ｎ1、下層の複素屈折率Ｎ2を、それぞれ、
Ｎ1＝ｎ1−ｋ1ｉ
Ｎ2＝ｎ2−ｋ2ｉ
とし、上層の膜厚をｄ1（単位：ｎｍ）、下層の膜厚をｄ2（単位：ｎｍ）とし、
［ｎ10，ｋ10，ｄ10，ｎ20，ｋ20，ｄ20］の値の組合せとして、以下のケース［５−０１］乃至ケース［５−０７］のいずれかを選択したとき、
ｎ1，ｋ1，ｄ1，ｎ2，ｋ2，ｄ2が、以下の関係式を満足する反射防止膜を用いることを特徴とする露光方法。
｛（ｎ1−ｎ10）／（ｎ1m−ｎ10）｝2＋｛（ｋ1−ｋ10）／（ｋ1m−ｋ10）｝2＋｛（ｄ1−ｄ10）／（ｄ1m−ｄ10）｝2＋｛（ｎ2−ｎ20）／（ｎ2m−ｎ20）｝2＋｛（ｋ2−ｋ20）／（ｋ2m−ｋ20）｝2＋｛（ｄ2−ｄ20）／（ｄ2m−ｄ20）｝2≦１
但し、ｎ1とｎ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ1mの値を採用し、ｋ1とｋ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ1mの値を採用し、ｄ1とｄ10の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ1mの値を採用し、ｎ2とｎ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｎ2mの値を採用し、ｋ2とｋ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｋ2mの値を採用し、ｄ2とｄ20の大小関係に基づき当該ケースにおけるｄ2mの値を採用する。
【請求項１３】
ｄ1≦２５０を満足し、且つ、ｄ2≦２５０を満足することを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項１４】
レジスト層の屈折率は、１．６０乃至１．８０であることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項に記載の露光方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２４２９７４（Ｐ２００６−２４２９７４Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５４２０２（Ｐ２００５−５４２０２）
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２８日（２００５．２．２８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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