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半導体用語集

縮小露光

英語表記：reduction exposure, El-TV lithography

軟X線領域において、X線結像光学系を用いてマスク上のLSIパターンをウェハ上に縮小投影露光するリソグラフィ。X線縮小露光またはEUV (Extreme Ultra Violet)リソグラフィと呼ばれることもある。従来の紫外線を用いた光リソグラフィに対し波長が1桁以上短いEUVを用いることに より、光リソグラフィにおける波長による解像限界を打破する次世代リソグラフィ技術(100～70nmルール以降)と位置づけられて、国内外で精力的に研究開発が進められている。縮小率は 1/4から1/5、露光方式としてはリングフィールドを用いたステップアンドスキャン方式である。解像性Rおよび焦点深度Dは、光リソグラフィと同じように次式で与えられる。
　　　R = klλ/NA
　　　D = k2λ/NA2
ここで、λは波長、NAは光学系の開ロ数、kl、k2は定数である。たとえば、λが13nmのEUVの場合、NAが0.1、klが0.6で78 nmの解像性が、k待が1で1.3μmの焦点深度が期待できる。波長が短いため、光リソグラフィのように大きなNAを必要とせすに高い解像度と深い焦点深度がえられるという特徴を持つ。UVリソグラフィは、結像光学系を用いて縮小転写することから、X線を用いる露光方式ではあるが、原理的には、光リソグラフィと同じであり、光リソグラフィにおける光源の短波長化による微細化のトレンドの延長線に位置するとも考えられる。EUVリソグラフィに光リソグラフィで培われた、高NA化、短波長化、超解像、低k1ファクタプロセスなどの技術を応用することにより、数10nmまでの解像度が期待できる。光リソグラフィと類似する部分を持っ反面、El-JV 固有の要素技術の開発が必須であり、課題も多くある。EUVリソグラフィでは,光リソグラフィで用いられるレンズ光学系を用いることはできす、反射型の光学系を用いることになる。反射膜も、屈折率が1に近いため、近直入射で高い反射率をえるためには多層膜とよばれる特殊な反射膜が用いられる。多層膜の材料選択により、高い反射率がえられる波長は5～13nmであり、これがEUVリソグラフィの波長領域を決定する。この波長域のEUVを透過するマスク材料がないため、多層膜を用いた反射型マスクが用いられる。また、レジストのごく表層で吸収されるため、表層イメージングによる多層レジストプロセスが必須となる。さらに空気によっても大きく減衰するため、真空中もしくは減圧ヘリウム雰囲気での露光が必須の条件となる。光源はシンクロトロン放射光(SR)あるいはレーザプラズマX線源(LPS)が用いられる。反射型光学系では色収差がないため,光リソグラフィのような狭波長帯域化は必要ない。EUVリソグラフィ固有の要素技術については1986年頃から、フィージピリティスタディが始められ、90年代になって、多層膜反射光学系を用いたパターン転写で、狭い領域(数10μm)で0.05μmのパターン転写や、非球面光学系を用いたスキャン露光による10mm角領域の露光が報告されている。現在、日米欧においてプロジェクトが稼動し、次世代リソグラフィ候補としてプロトタイプマシンの開発が精力的に進められている。

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