KR20020025055A - 노광 방법, 노광 장치, ｘ선 마스크, 레지스트, 반도체장치 및 미세 구조체 - Google Patents

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다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시
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Abstract

본 발명은, 종래 기술에 비해 해상도 및 스루풋(throughput)을 개선시킬 수 있는 노광 방법, X선 마스크, 레지스트, 또는 이를 이용하여 제조되는 반도체 장치 및 미세 구조체를 제공하고자 하는 것이다. 상기 노광 방법에 따르면, X선 공급원(1)으로부터 출사된 X선(2)이 X선 마스크(8)를 거쳐 레지스트막(10)에 조사된다. 레지스트막(10)을 구성하는 재료는 레지스트막(10)에 흡수되는 X선의 평균 파장이 레지스트막(10)에 조사되는 X선(2)의 평균 파장 이하로 되도록 선택된다.

Description

노광 방법, 노광 장치, Ｘ선 마스크, 레지스트, 반도체 장치 및 미세 구조체{EXPOSURE METHOD, EXPOSURE APPARATUS, X-RAY MASK, RESIST, SEMICONDUCTOR DEVICE AND MICROSTRUCTURE}
본 발명은 노광 방법, 노광 장치, X선 마스크, 레지스트, 반도체장치 및 미세 구조체에 관한 것이며, 보다 특히 해상도 및 스루풋(throughput)을 개선시킬 수 있는 X선을 이용한 노광 방법, 노광 장치, X선 마스크, 레지스트, 또한 이들을 이용하여 형성되는 반도체 장치 및 미세 구조체에 관한 것이다.
최근, 반도체 장치의 고집적화, 미세화에 대한 요구는 점점 강해지고 있다. 이 때문에, 종래부터도 미세한 반도체 집적 회로의 패턴을 형성할 필요성이 높아지고 있다. 그래서, 리소그래피 공정에 있어서, 종래 이용되던 노광광보다 단파장인 X선을 노광광으로서 이용하는 X선 노광 기술이 주목받고 있다.
도 41은 반도체 기술, 특히 리소그래피 기술에 관하며, 각각의 디자인 룰의 세대에 대해 적용되는 리소그라피 기술을 정리한 로드 맵이다(출전:InternationalTechnology Road map for Semiconductors; (1999)154, InternationaI SEMATECH편). 도 41을 참조하여 종축은 디자인 룰(단위:㎚)을 나타내고, 횡축은 해(서기)를 나타내고 있다. 도 41은 각각의 디자인 룰에 적용되는 기술에 대해서, 연구 기간이나 실용화 시기가 언제쯤이 될지를 나타내고 있다. 또한, 이 도 41에 도시한 로드 맵은 미국, 유럽, 일본, 한국, 대만의 반도체 장치업계가 공동으로 책정한 것이다. 도 41을 참조하여, 100㎚ 및 70㎚라는 디자인 룰에 적용되는 기술로서 XRL로 표시되고 있는 것이 상술한 X선 노광 기술이다. 도 41에 도시하는 바와 같이, X선 노광 기술은 70㎚ 정도의 디자인 룰까지 밖에 적용할 수 없다는 것이 반도체 장치업계의 공통 인식이었던 것을 알 수 있다.
여기서, 종래 검토되고 있는 X선 노광 장치의 구성을 도 42에 도시한다. 도 42는 종래의 X선 노광 장치를 도시하는 모식도이다. 도 42를 참조하여, X선 노광 장치는 X선을 포함하는 방사광을 출사하는 싱크로트론 방사원(101)과 방사광의 단파장 영역 성분을 제거하기 위한 X선 거울(103)과, 장파장 영역 성분을 제거하는 베릴륨으로 이루어지는 창(104)과, X선 마스크(108) 및 반도체 에이퍼(109)를 설치하는 종형 XY 단계를 포함하는 스텝퍼를 구비한다. X선 거울(103)과 창(104)을 포함하는 방사광의 도관을 광선 라인(105)이라 부른다. X선 마스크(108)는 멤브레인(106)과 이 멤브레인(106)상에 배치되어, 전사해야 할 회로 패턴이 형성된 X선 흡수체(107)를 포함한다.
싱크로트론 방사원(101)에 있어서 발생한 방사광은 X선 거울(103), 베릴륨으로 이루어지는 창(104)을 통과하여 X선 마스크(108)에 도달한다. 그리고, 방사광이 X선 마스크(108)를 통과함으로써, X선 흡수체(107)에 형성된 회로 패턴이 반도체 웨이퍼(109)상에 도포된 레지스트(110)에 전사된다.
이러한 종래의 X선 노광 장치로는 파장이 7×10-10m (0.7㎚)을 초과하는 X선을 노광광으로서 이용하는 것이 검토되고 있다. 이러한 파장 영역의 X선을 이용하는 것이 검토되고 있는 이유의 하나로는, X선 마스크(108)의 멤브레인(106) 재료로서 붕소 도프 규소(B 도프 Si), 질화규소(SiN), 탄화규소(SiC) 등, 규소를 포함하는 재료가 검토되어 온 것을 들 수 있다. 즉, 규소의 흡수단이 약 7×10-10m이기 때문에, 7×10-10m 이하의 파장 영역의 X선에 대하여 규소를 포함하는 멤브레인에서의 투과율이 낮기 때문이다.
이 때문에, 종래의 X선 노광 장치로는 상술한 바와 같은 7×10-10m 이상의 X선을 얻기 위해, 7×10-10m 미만의 파장 영역의 X선을 차단하고 있었다. 이 제거 방법으로는, 예컨대 금이나 백금 등으로 이루어지는 X선 거울에 있어서 입사각을 88° 이상으로 X선을 반사시키거나 혹은 탄화규소(SiC)로 이루어지는 X선 거울에 있어서 입사각을 89°정도로 X선을 반사시키는 방법이 이용된다.
또한, X선 노광에 이용하지 않는 장파장 영역의 X선을 차단하기 위해서, 종래 베릴륨(Be)막 등이 이용되고 있다. 또한, 열 제거 필터나 헬륨막의 산화 방지를 위한 보호막을 보조적으로 채용하는 것도 제안되고 있다. 이러한 열 제거 필터나 보호막의 재료로는 질화규소(SiN)나 다이아몬드 박막을 이용할 것이 제안되고있다.
이와 같이, 창(104)을 구성하는 재료로는 베릴륨, 질화규소, 다이아몬드 등이 제안되고 있다. 또한, X선 거울에서의 X선을 반사하는 면의 재료로는 금, 백금, 탄화규소, 용융 석영 등이 제안되고 있다. 이들 중 어느 재료도 파장이 7×10-10m 이상(피크 파장이 8×10-10m 정도)인 X선을 노광광으로서 이용하는 것을 전제로 하고 있다. 도 43은 현재 대표적인 X선 노광 장치에서의 노광광의 스펙트럼을 도시하는 그래프(노광광의 파장마다의 조사 광도와 파장의 관계를 도시하는 그래프)이다. A, B, C라는 어느 시스템에 있어서도, 레지스트 표면에 조사되는 X선(노광광)의 피크 파장은 7×10-10m 이상으로 되어있는 것을 알 수 있다. 또한, 이러한 종래의 X선 노광 장치에 관해서는 문헌[炭谷博昭:X선 노광 장치, 전자 재료, 1997년 11월 별책, 제 76 내지 82페이지]에 상세하게 기재되어 있다.
종래, 본 발명자는 단파장 영역에서 높은 반사율을 나타내는 X선 거울 재료와 단파장 영역에서 높은 투과율을 나타내는 X선 마스크의 멤브레인 재료를 이용함으로써, 고해상도의 노광 공정을 실시할 수 있음을 밝혀낸 바 있다[참조: 일본 특허 공개 공보 제 2000-338299 호, 이하부터 관련 출원이라 함].
도 44에 상기 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치에 있어서의 레지스트에 조사되는 X선 강도와 파장의 관계(레지스트에 조사되는 X선의 스펙트럼)를 도시한다.또한, 도 44에 있어서는 비교예의 X선 노광 장치에 있어서의 레지스트에 조사되는 X선의 스펙트럼도 비교하기 위해 표시하고 있다. 여기서, 도 44는 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치와 비교예의 X선 노광 장치에 있어서의 레지스트에 조사되는 X선 강도와 파장의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 44에 도시한 데이터를 시뮬레이션으로 구하기 위한 전제 조건은 이하와 같다. 즉, 도 44에 도시한 어느 X선 노광 장치도 기본적인 구성은 도 42에 도시한 노광 장치와 같다. 양쪽 데이터에 공통하는 조건으로는 싱크로트론 방사원에 있어서의 가속 에너지가 700 MeV, 편향 자장 강도가 4.5T, 출사하는 방사광의 임계 파장이 8.46×10-10m, 피크 파장이 3.5×10-10m, 베릴륨으로 이루어지는 창의 두께가 18㎛, 2장의 X선 거울을 이용하여 X선 거울에 대한 X선의 입사각은 89°라는 조건을 이용했다. 또한, 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치로는 X선 거울의 X선을 반사하는 면(반사면)의 재료로서 로듐(Rh)을 이용하고, 멤브레인 재료로 다이아몬드를 이용했다. 한편, 비교예의 X선 노광 장치(범례로는 SiC, SiC, 8.51, 98.7로 나타내져 있음)에 관해서는 X선 거울의 반사면 재료로 탄화규소(SiC)를 이용하고, 멤브레인 재료로도 탄화규소(SiC)를 이용했다. 이 SiC로 이루어지는 멤브레인의 두께는 2㎛으로 했다.
도 44의 범례에 있어서, Rh, Dia, 5.83, 211.1로 나타내져 있는 데이터는 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치의 데이터를 나타내고 있다. 이 범례의 의미는 이하와 같다. Rh란 X선 거울의 X선을 반사하는 면(반사면)을 구성하는 재료가로듐(Rh)인 것을 나타내고 있다. Rh란 X선 마스크의 멤브레인 재료가 다이아몬드인 것을 나타내고 있다. 또, 여기서 멤브레인의 두께는 4㎛로 했다. 또한, 5.83이란 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장이 5.83×10-10m인 것을 나타내고 있다. 211.1이란 레지스트에 조사되는 X선의 전체 강도가 211.1(A.U)인 것을 나타내고 있다.
도 44로 알 수 있듯이, 비교예의 X선 노광 장치로는 파장이 7×10-10m 이상인 X선을 레지스트에 조사하고 있는 데 반해, 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치로는 파장이 4×10-10m 정도까지의 X선을 레지스트에 조사하고 있다는 것을 알 수 있다. 그리고, 도 44에 도시한 바와 같이, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장에 대하여 비교예의 X선 노광 장치에 있어서는 8.51×10-10m인 데 반하여, 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치로는 상술한 바와 같이 5.83×10-10m으로 되어 있다. 즉, 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치로는 조사되는 X선의 평균 파장이 짧아진 비율(약 68.5%)로 전사되는 패턴의 고해상도화가 가능하다고 사료된다.
그러나, 발명자의 거듭되는 검토의 결과, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장이 짧아진 비율만큼은 고해상도화가 진행하지 않는 것을 발견했다. 이것은 이하와 같은 이유에 의한다.
즉, 뒤에 상세히 설명하는 바와 같이, 전사되는 패턴의 해상도를 결정하는 주된 요인은 레지스트에 조사되는 X선의 광학상 해상도가 아니라, 레지스트에 흡수되는 X선의 광학상 해상도이다. 레지스트에 X선을 조사하는 경우, 모든 X선이 레지스트에 흡수되는 것은 아니다. 이 때문에, 레지스트에 조사하는 X선을 단파장화하더라도 실제로 레지스트에 흡수되는 X선 파장이 동시에 단파장화되지 않으면 전사되는 패턴의 해상도를 확실히 향상시키기 어려운 것이다. 이 점을 더욱 상세히 설명하기 위해서, 도 44에 도시한 2개의 경우에 대하여 각각 레지스트에 흡수되는 X선의 스펙트럼을 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과를 도 45에 도시한다. 도 45는 선행 출원에 기재된 X선 노광 장치와 비교예의 X선 노광 장치에서의 레지스트에 흡수되는 X선 강도와 파장의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 45에 도시한 시뮬레이션의 전제 조건으로서 레지스트에는 PMMA(C5H8O2)를 이용했다. PMMA는 종래의 탄소, 산소, 질소, 수소 등으로 구성된 유기 레지스트의 대표예로서 채용했다. 또한, 도 45에 있어서의 범례의 표시 방법은 기본적으로 도 44와 같다.
도 45를 참조하여, 관련 기술로 기재된 X선 노광 장치에 있어서의 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장은 6.93×10-10m이고, 비교예의 X선 노광 장치에 있어서의 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장은 9.16×10-10m으로 되어 있다. 즉, 어느 경우에 있어서도, 도 44에 도시한 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장보다 도 45에 도시한 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장쪽이 길어져 있다. 또한, 레지스트에 흡수되는 X선에서의 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치의 비교예에 대한 단파장화의 비율은 레지스트에 조사되는 X선에서의 단파장화의 비율보다 작아져 있다. 즉, 고해상도화의 정도는 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장으로 고려되고 있던경우보다 작아져 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 레지스트에 조사된 X선으로 비교하면 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치쪽이 평균 파장이 종래보다 짧고, 또한 전체 강도는 종래보다 커져 있다. 그러나, 단파장 영역의 X선을 노광광으로서 이용하는 경우, 일반적으로 단파장일수록 투과성이 높고 레지스트에 의한 X선의 흡수가 적어진다. 이 때문에, 도 45에 도시한 바와 같이, 레지스트에 흡수되는 X선의 전체 강도는 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치가 9.01, 비교예의 X선 노광 장치가 10.82로 되어 있다. 즉, 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치쪽이 비교예의 X선 노광 장치로부터 레지스트로 흡수되는 X선의 전체 강도는 작아져 있다. 이러한 전체 강도의 저하는 필요한 노광량을 확보하기 위해 필요한 시간(노광 시간)이 기어지는 원인이 된다. 따라서, 노광 공정의 스루풋의 저하 원인이 된다. 또한, 전체 강도의 저하는 레지스트에 있어서의 X선의 감도 저하에도 이어진다.
발명의 요약
이 발명의 목적은 종래보다도 고해상도화를 도모함과 동시에 높은 스루풋을 실현하는 것이 가능한 노광 방법, 노광 장치, X선 마스크, 레지스트, 또한 이들을 이용하여 제조되는 반도체 장치 및 미세 구조체를 제공하는 것이다.
이 발명의 1의 국면에 있어서의 노광 방법은 X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 마스크를 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광 방법에 있어서, 상기 레지스트 막을 구성하는 재료가, 레지스트막에 흡수되는 X선의 평균 파장이 레지스트막에 조사되는 X선 평균 파장 이하가 되도록 선택되는 것을 특징으로 한다.
발명자는 이하와 같이 X선 노광 공정에 있어서의 레지스트의 감광 메커니즘에 관해 검토한 결과, 본 발명을 완성하기에 이르렀다. 즉, X선과 같은 고에너지선에 의한 레지스트의 감광은 통상의 광노광에 있어서 실행되고 있는 것과 같은 레지스트를 구성하는 화학 성분이 광 조사에 의해 직접 감광한다는 과정이 지배적인 과정으로는 되어 있지 않다. X선 등의 고에너지선에 의한 레지스트의 감광으로는 우선 레지스트에 대한 고에너지선의 조사에 의해 레지스트의 구성 재료로부터 광전자나 오제 전자, 또한 2차광 등이 발생한다. 그리고, 이 광전자 등의 2차적인 에너지에 의해서 레지스트의 화학 성분이 반응하여 감광한다는 과정이 지배적으로 된다. 즉, 레지스트의 화학 성분이 고에너지선에 의해 내핵 여기에 의해 직접 반응한다는 기구가 아니라, 상기한 바와 같이 광전자 등의 2차적 에너지에 의해서 레지스트의 화학 성분이 반응을 일으킨다. 이 때문에, 통상의 광을 이용한 노광의 경우, 광에 의해 화학 성분이 직접 반응하기 때문에 노광광에 대한 파장 선택성이 존재하지만, X선 등의 고에너지선에 의한 노광 공정에는 이러한 파장 선택성은 거의 없는 것으로 된다.
고에너지선에 의한 노광 공정에서는 이차적 에너지량은 레지스트의 에너지량에 의해 결정된다. 즉, 레지스트에 있어서의 패턴의 형성에 직접 관계하는 것은 레지스트에 조사되는 광의 파장 스펙트럼이 아니라 레지스트에 조사되어 흡수된 X선의 에너지량이다(레지스트에 조사된 X선 중, 레지스트에 가장 잘 흡수된 파장 영역의 X선 파장과 흡수에너지량이, 전사되는 패턴의 해상도를 지배하는 것으로 사료되고, 또한 레지스트에 흡수된 에너지량이 크면 클수록 레지스트의 감도가높아짐).
따라서, X선 노광에 있어서 레지스트에 조사되는 X선 중, 단파장 영역의 X선을 레지스트에 선택적으로 흡수시키면 결과적으로 보다 단파장 영역의 X선을 이용하여 고감도의 노광을 실행하게 되어, X선 노광에 의해 레지스트에 전사되는 패턴의 해상성을 향상시킬 수 있다. 즉, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장을 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장 이하로 하면, 같은 스펙트럼의 X선을 레지스트에 조사하는 경우보다 전사 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
이 발명의 또 다른 1개의 국면에 있어서의 노광 방법으로는 X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 마스크를 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광 방법에 있어서, 레지스트막을 구성하는 재료가, 레지스트막에 조사되는 X선의 파장 영역 내에 흡수단을 갖는 원소를 포함하도록 선택되는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 하면, 레지스트막에 포함되는 상기 원소는 흡수단보다 단파장 영역의 X선을 주로 흡수하기 때문에, 레지스트막에 조사되는 X선 중, 단파장 영역의 X선을 레지스트막에 선택적으로 흡수시킬 수 있게 된다. 이 결과, 단파장 영역의 X선을 이용하여 고감도의 노광을 실행할 수 있기 때문에, X선 노광에 의해 레지스트막에 전사되는 패턴의 해상성을 향상시킬 수 있다.
상기 또 다른 1개의 국면에서의 노광 방법으로는 원소의 흡수단이 존재하는 파장 영역이 2×10-10m 이상 7×10-10m 이하인 것이 바람직하다.
이 경우, 종래 X선 노광으로 이용되고 있던 0.75㎚(7.5×10-10m)정도의 파장보다도 단파장 영역의 X선을 레지스트에 흡수시킬 수 있기때문에, 레지스트에 전사되는 패턴의 해상성을 향상시킬 수 있다. 또한, 파장 영역을 2×10-10m 이상 7×10-10m 이하로 한 것은 이하와 같은 이유에 의한다. 즉, X선 파장이 2×10-10m 미만인 경우, X선에 대한 레지스트의 감도가 오히려 저하함과 동시에 X선 마스크의 X선 흡수체에 있어서의 X선 투과율이 커지기 때문에, 레지스트막에 전사되는 패턴의 콘트라스트가 저하한다. 또한, 종래부터 높은 해상성을 실현함과 동시에 종래부터 높은 스루풋을 실현하기 위해서는 종래 이용되고 있던 7×10-10m 초과의 파장 영역보다도 단파장 영역으로 되는 7×10-10m 이하의 파장 영역의 X선을 이용하는 것이 효과적이다. 또한, 상기 또 다른 1개의 국면에서의 노광 방법으로는 원소의 흡수단이 존재하는 파장영역이 2×10-10m 이상 6×10-10m 이하인 것이 보다 바람직하며, 파장 영역이 3×10-10m 이상 5×10-10m 이하인 것이 더욱 바람직하다.
상기 1의 국면 또는 또 다른 1개의 국면에서의 노광 방법으로는 X선 공급원으로부터 출사된 X선이 X선 거울에 의해 반사된 후, 레지스트막에 조사되어도 좋고, X선 거울의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료는 베릴륨, 티탄, 은, 루테늄, 로듐, 파라듐, 철, 코발트, 니켈, 동, 망간, 크롬, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 이들 합금, 질화물, 탄화물, 붕화물, 다이아몬드, 준 다이아몬드 카본 및 질화 붕소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 포함하는것이 바람직하다.
이 경우, 상기와 같은 X선 거울을 이용함으로써 파장이 7×10-10m 이하의 종래부터 단파장 영역인 X선을 얻을 수 있다. 이 단파장 영역의 X선을 레지스트막에 조사하기 때문에 확실히 전사 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
상기 1의 국면 또는 또 다른 1개의 국면에서의 노광 방법으로는 X선 공급원으로부터 출사된 X선이 X선 거울에 의해 반사된 후, 레지스트막에 조사되어도 좋고, X선 거울의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료는 금, 백금, 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개를 포함하는 것이 바람직하다. X선 거울의 X선을 반사하는 표면에 대한 X선의 입사각은 89° 이상인 것이 바람직하다.
이 경우, X선 거울의 X선을 반사하는 표면(반사면)을 구성하는 재료로서 금 등을 이용하고, 또한 입사각을 89°이상으로 함으로써 파장이 7×10-10m 이하인 종래부터 단파장 영역인 X선을 X선 거울로부터 출사할 수 있다. 따라서, 레지스트막에 종래부터 단파장 영역의 X선을 조사할 수 있기 때문에, 확실히 전사 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
상기 1의 국면 또는 또 다른 1개의 국면에서의 노광 방법에는 X선 마스크가 멤브레인과 이 멤브레인상에 형성된 X선 흡수체막을 포함하고 있어도 좋다. 멤브레인은 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하는 것이 바람직하다.
이 경우, 다이아몬드 및 질화 붕소는 7×10-10m 이하인 단파장 영역의 X선 투과성이 우수하기 때문에, 레지스트에 이와 같은 단파장 영역의 X선을 확실히 조사할 수 있다. 즉, 단파장 영역의 X선을 유효하게 이용할 수 있기 때문에 노광 공정의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 다이아몬드나 질화 붕소는 충분한 강도를 구비하고 있기 때문에 X선 마스크 전사 패턴의 정밀도 향상에도 기여한다.
상기 1의 국면 또는 또 다른 1개의 국면에서의 노광 방법으로는 X선 마스크가 멤브레인과 이 멤브레인상에 형성된 X선 흡수체막을 포함하고 있어도 좋다. 레지스트막은 규소를 포함하는 것이 바람직하고, X선 흡수체막이 텅스텐 또는 탄탈을 포함하는 것이 바람직하고, 멤브레인이 다이아몬드를 포함하는 것이 바람직하다.
이 경우, 레지스트막에 7×10-10m 이하의 단파장 영역에 X선의 흡수 피크를 갖는 규소를 함유시킴으로써 단파장 영역의 X선을 레지스트막에 확실히 흡수시킬 수 있다. 이 때문에, 단파장 영역의 X선을 노광 공정에서 유효하게 이용할 수 있기 때문에, 전사 패턴의 해상성을 확실히 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 멤브레인의 재료는 단파장 영역의 X선 흡수율이 장파장 영역의 X선 흡수율보다 충분히 작다. 따라서, 상기한 바와 같이 X선 마스크의 멤브레인 재료를 선택하면 멤브레인에서의 단파장 영역의 X선 흡수량을 저감할 수 있기 때문에, 노광 공정의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 멤브레인, X선 흡수체막, 레지스트의 재료를 선택하면, 레지스트에 전사되는 패턴의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 필요한 콘트라스트를 확보하면서, 다른 재료를 조합한 경우보다 X선 흡수체막의 두께를 삭감할 수 있다. 따라서, X선 마스크에 있어서, X선 흡수체막에 있어서의 전사 패턴의 애스펙트비를 작게 할 수 있기 때문에 X선 흡수체막을 제조할 때의 X선 흡수체막의 에칭 가공 등에 있어서 패턴의 형성 불량이 일어나는 것을 방지할 수 있음과 동시에, 패턴의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 레지스트막에 전사되는 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 멤브레인 등의 재료는 어느 것도 성막 공정이나 에칭 공정을 실시하는 것에 대해 실적이 있는 재료이고, X선 마스크의 제조를 용이하며 또한 고정밀도로 실행할 수 있다.
상기 1의 국면 또는 또 다른 1개의 국면에서의 노광 방법으로는 X선 공급원으로부터 출사된 X선이 레지스트막에 조사될 때까지 베릴륨으로 이루어지는 1개 이상의 필터를 투과하는 것이 바람직하고, X선 진행 방향에서의 필터의 합계 두께는 50㎛ 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 종래의 X선 노광 장치에서는, 베릴륨은 진공 격벽(싱크로트론 방사원이나 X선 거울이 배치된 광선 라인의 초고진공과 노광 대기를 차단하기 때문에 X선 투과성의 창)으로 이용된다. 종래에는 이 진공 격벽으로서 베릴륨을 이용하는 경우, 베릴륨막의 두께는 X선의 감쇠를 저감할 목적으로, 극력을 약하게 하는 것이 바람직하다고 되어 있었다. 이 때문에, 종래에는 상기한 바와 같은 베릴륨막(베릴륨 창)의 두께는 20㎛정도였다. 그러나, 베릴륨의 두께를 두껍게 하면 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장을 짧게 할 수 있다는 것을 발명자들이 확인했다. 즉, 본 발명에서는 베릴륨의 두께를 굳이 두껍게 함으로써 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장을 짧게 하고 있다. 따라서, 단파장 영역의 X선을 노광 공정에서 확실히이용할 수 있다. 또한, 진공 격벽으로서의 베릴륨 창의 두께를 50㎛ 이상이 되도록 두껍게 해도 좋고, 베릴륨 창과는 별도로 추가하는 베릴륨 막으로 이루어지는 필터를 X선이 투과하도록 배치해도 좋다. 이 경우, 베릴륨 창의 두께와 추가 필터의 두께의 합계가 50㎛ 이상이 되면 상술한 효과를 얻을 수 있다.
상기 1의 국면 또는 또 다른 하나의 국면에서의 노광 방법으로는, X선 공급원으로부터 출사된 X선이 레지스트막에 조사될 때까지 베릴륨으로 이루어지는 1개 이상의 필터를 투과하는 것이 바람직하고, X선 마스크는 다이아몬드를 포함하는 멤브레인과 이 멤브레인상에 형성된 X선 흡수체막을 포함하는 것이 바람직하다. X선 진행 방향에서의 필터의 두께와 멤브레인의 두께를 10배한 값의 합계 두께가 50㎛ 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 이미 상술한 바와 같이 베릴륨으로 이루어지는 필터의 합계두께가 50㎛ 이상이면, 단파장 영역의 X선을 레지스트에 확실히 조사할 수 있다. 또한, 멤브레인의 두께를 5㎛ 이상으로 하면, 마찬가지로 단파장 영역의 X선을 레지스트에 확실히 조사할 수 있다. 그리고, 멤브레인의 두께를 10배한 값을 멤브레인에 대한 평가값으로서 이용하면, 다른 조건을 동일하게 한 경우에 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장에 대한 멤브레인의 상기 평가값의 영향과, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장에 대한 필터 두께의 영향은 거의 등가라 생각할 수 있다. 이 때문에, 베릴륨으로 이루어지는 필터와 다이아몬드를 포함하는 멤브레인을 갖는 X선 마스크를 구비하는 노광 장치에 있어서, 상기와 같은 조건을 만족시키면 확실하게 단파장 영역의 X선을 노광에 이용할 수 있다.
이 발명의 별도 국면에 있어서의 노광 방법은 X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 마스크를 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광 방법으로, X선 마스크는 멤브레인과 그 멤브레인상에 형성된 X선 흡수체막을 포함하고, 레지스트막에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장은 멤브레인을 구성하는 재료에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장보다 짧아지도록, 레지스트를 구성하는 재료와 멤브레인을 구성하는 재료를 선택한다.
이와 같이 하면, X선 마스크의 멤브레인을 투과하여 레지스트막에 조사되는 X선 중, 단파장 영역의 X선을 레지스트막에 효율적으로 흡수시킬 수 있다. 즉, 단파장 영역의 X선을 노광광으로서 확실히 이용할 수 있기 때문에 전사되는 패턴의 해상성을 향상시킬 수 있다.
상기 별도 국면에 있어서의 노광 방법으로는 X선 공급원으로부터 출사된 X선이 레지스트막에 조사될 때까지 1개 이상의 필터를 투과해도 좋고, 필터를 구성하는 재료에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장보다 레지스트막에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장이 짧아지도록, 필터를 구성하는 재료를 선택해도 좋다.
이 경우, 필터를 투과하여 레지스트에 조사되는 X선 중, 단파장 영역의 X선을 레지스트에 효율적으로 흡수시킬 수 있다. 즉, 단파장 영역의 X선을 노광광으로서 확실히 이용할 수 있기 때문에, 전사되는 패턴의 해상성을 향상시킴과 동시에 노광 공정의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
상기 별도 국면에 있어서의 노광 방법에서 필터는 베릴륨을 포함하고 있어도 좋고, X선 진행 방향에서의 필터의 합계 두께는 50㎛ 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 이미 상술한 바와 같이, 베릴륨을 포함하는 필터 두께를 두껍게 하면 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장을 짧게 할 수 있다. 이 때문에, 본 발명에서는 베릴륨의 두께를 굳이 두껍게 해서, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장을 짧게 함으로써, 단파장 영역의 X선을 노광 공정에서 확실히 이용할 수 있다. 또한, 필터는 1개이어도 복수개이어도, 그 합계 두께가 50㎛ 이상이면 같은 효과를 얻을 수 있다.
상기 별도 국면에서의 노광 방법으로는, X선은 레지스트에 조사될 때까지 다이아몬드 혹은 질화 붕소를 포함하는 투과막을 투과해도 좋다. 멤브레인을 구성하는 재료는 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하는 것이 바람직하고, X선 진행 방향에서의 투과막 두께와 멤브레인 두께의 합계 두께는 5㎛ 이상인 것이 바람직하다.
여기서, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장을 종래보다 단파장 영역으로 시프트시키기 위해서는 이미 상술할 바와 같이 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하는 멤브레인 두께를 5㎛ 이상으로 하는 것이 효과적이다. 이 경우, 레지스트에 조사되는 X선 두께가 5㎛ 이상인 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하는 막을 투과하면 같은 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 멤브레인과 투과막을 상술한 바와 같이 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하도록 구성하고, 그 합계 두께가 5㎛ 이상이 되도록 하면, 단파장 영역의 X선을 노광에 이용할 수 있다. 또한, 합계 두께가 상기 조건을 만족시키면 좋기 때문에, 멤브레인과 투과막의 두께 설정의 자유도를 크게 할 수 있다(예컨대, 투과막 두께를 얇게 하고 싶은 경우, 해당하는 두께만큼 멤브레인 두께를 두껍게 하면 좋음). 이 결과, 노광 장치 구성의 자유도를 크게 할 수있다.
상기 별도 국면에서의 노광 방법으로는, X선 공급원으로부터 출사된 X선이 X선 거울에 의해 반사된 후 레지스트막에 조사되어도 좋고, X선 거울의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장보다 레지스트막에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장이 짧아지도록, X선 거울의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료를 선택해도 좋다.
이 경우, X선 거울의 X선을 반사하는 표면(반사면)에 있어서 반사된 X선 중, 반사면에서 그다지 흡수되지 않은 파장 영역의 X선으로, X선 거울의 반사면에서의 흡수 피크보다 단파장 영역의 X선을 레지스트에 효율적으로 흡수시킬 수 있다. 즉, 단파장 영역의 X선을 노광광으로서 확실히 이용할 수 있기 때문에, 전사되는 패턴의 해상성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 별도 국면에서의 노광 방법으로는, X선 거울의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료가 베릴륨, 티탄, 은, 루데늄, 로듐, 파라듐, 철, 코발트, 니켈, 동, 망간, 크롬, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 이들의 합금, 질화물, 탄화물, 붕화물, 다이아몬드, 준 다이아몬드 카본 및 질화 붕소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 포함하고 있어도 좋다.
이 경우, 상기와 같은 재료를 X선 거울에 이용함으로써, 파장이 7×10-10m 이하인 종래보다 단파장 영역의 X선을 얻을 수 있다. 이 단파장 영역의 X선을 레지스트에 조사함으로써 확실히 전사 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
상기 별도 국면에서의 노광 방법에는, X선 거울의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료가 금, 백금, 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개를 포함하고 있어도 좋고, X선 거울의 X선을 반사하는 표면에 대한 X선의 입사각은 89°이상인 것이 바람직하다.
이 경우, 반사면이 금 등으로 구성되는 X선 거울을 입사각이 89°이상이라는 조건 하에서 이용하면, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장을 7×10-10m 이하의 단파장 영역에 시프트할 수가 있다. 또한, 이와 같이 입사각을 89°이상으로 크게 하면, X선 거울로부터 출사하는 X선의 강도를 크게 할 수 있다. 따라서, 노광 공정의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
상기 별도 국면에서의 노광 방법으로는, 레지스트막에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장이 X선 흡수체막을 구성하는 재료에 흡수되는 X선의 흡수피크가 존재하는 파장 영역에 위치하도록, 레지스트막을 구성하는 재료와 X선 흡수체막을 구성하는 재료를 선택하는 것이 바람직하다.
여기서, X선 마스크의 X선 흡수체막은 노광에 관계하는 X선을 확실히 흡수할 필요가 있다. 그리고, 상기한 바와 같이 레지스트막에 흡수되는 X선의 흡수 피크와 X선 흡수체막을 구성하는 재료에서의 X선의 흡수 피크가 같은 파장 영역에 존재하면(흡수 피크 파장의 전후 파장에 있어서 비교적 흡수 강도가 큰 파장 영역이 레지스트막과 X선 흡수체막으로 중복되는 영역을 갖거나 거의 중복되어 있음), 노광 공정에 관계되어야 할 파장 영역의 X선(레지스트막에 포함되는 재료의 주된 흡수피크 파장과 거의 같은 파장 영역의 X선)을 X선 흡수체막으로 확실히 흡수할 수 있다. 이 때문에, 레지스트에 있어서의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
또한, 레지스트막에 흡수되는 X선의 피크 파장은 전혀 다른 파장 영역에 X선 흡수체막에 흡수되는 X선의 피크 파장이 존재하는 경우, 소정의 콘트라스트를 얻기 위해서 X선 흡수체막을 충분히 두껍게 할 필요가 있지만, 본 발명에 의하면 소정의 콘트라스트를 확보하면서, X선 흡수체막의 두께를 얇게 할 수 있다. 이 결과, X선 흡수체막에 전사용 패턴을 형성하기 위한 에칭 공정이 용이하게 된다. 또한, X선 흡수체막의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, X선 흡수체막의 내부 응력의 크기를 상대적으로 작게 할 수 있다. 따라서, X선 흡수체막의 내부 응력에 의해 X선 마스크가 변형되는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, X선 마스크 형상의 정밀도를 향상시킬 수 있기 때문에, 전사되는 패턴의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이 발명의 다른 국면에 있어서의 노광 방법은 X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 마스크를 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광 방법으로, X선 마스크는 멤브레인과 그 멤브레인상에 형성된 X선 흡수체막을 포함하고, 레지스트막에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장이 X선 흡수체막을 구성하는 재료에 흡수되는 X선의 흡수 피크가 존재하는 파장 영역에 위치하도록, 레지스트막을 구성하는 재료와 X선 흡수체막을 구성하는 재료를 선택한다.
이 경우, 노광 공정에 관계하는 파장 영역의 X선(레지스트막에 포함되는 재료의 주된 흡수 피크 파장과 거의 같은 파장 영역의 X선)을 X선 흡수체막으로 확실히 흡수할 수 있다. 이 때문에, 레지스트에 있어서의 콘트라스트를 향상시킬 수있다.
또한, 레지스트막에 흡수되는 X선의 피크 파장과는 전혀 다른 파장영역에 X선 흡수체막에 흡수되는 X선의 피크 파장이 존재하는 경우, 소정의 콘트라스트를 얻기위해서 X선 흡수체막을 충분히 두껍게 할 필요가 있지만, 본 발명에 의하면 소정의 콘트라스트를 확보하면서, X선 흡수체막의 두께를 얇게 할 수 있다. 이 결과, X선 흡수체막에 전사용 패턴을 형성하기 위한 에칭 공정이 용이하게 된다. 또한, X선 흡수체막의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, X선 흡수체막의 내부 응력의 크기를 상대적으로 작게 할 수 있다. 따라서, X선 흡수체막의 내부 응력에 의해, X선 마스크가 변형하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, X선 마스크 형상의 정밀도를 향상시킬 수 있기 때문에, 전사되는 패턴의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다.
상기 다른 국면에서의 노광 방법으로는, 멤브레인을 구성하는 재료가, 멤브레인을 구성하는 재료에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장보다 레지스트막에 흡수되는 X선의 흡수 피크파장이 짧아지도록 선택되는 것이 바람직하다.
이 경우, X선 마스크의 멤브레인을 투과하여 레지스트막에 조사되는 X선 중, 단파장 영역의 X선을 레지스트막에 효율적으로 흡수시킬 수 있다. 즉, 단파장 영역의 X선을 노광광으로서 확실하고 또한 효율적으로 이용할 수 있기 때문에, 전사되는 패턴의 해상성을 향상시킬 수 있다.
또한, 레지스트막에 포함되는 재료의 흡수 피크 파장과 거의 같은 파장 영역의 X선(노광 공정에 주로 관계하는 X선)은 X선 흡수체막으로 확실히 흡수되는 한편, X선 흡수체막이 존재하지 않는 영역(멤브레인만 존재하는 영역)을 투과하는 X선으로는, 상기 노광 공정에 관계하는 X선의 감쇠율은 낮게 억제되기 때문에, 레지스트막에 조사되는 X선의 콘트라스트를 확실히 향상시킬 수 있다.
상기 다른 국면에서의 노광 방법으로는, X선 공급원으로부터 출사된 X선이 X선 거울에 의해 반사된 후, 레지스트막에 조사되어도 좋다. X선 거울의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료는 베릴륨, 티탄, 은, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 철, 코발트, 니켈, 동, 망간, 크롬, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 이들의 합금, 질화물, 탄화물, 붕화물, 다이아몬드, 다이아몬드 카본 및 질화 붕소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
이 경우, 상기와 같은 X선 거울을 이용함으로써 파장이 7×10-10m 이하의 종래보다 단파장 영역의 X선을 레지스트막에 조사할 수 있다. 이 때문에, 확실히 전사 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
상기 다른 국면에서의 노광 방법으로는, X선 공급원으로부터 출사된 X선이 X선 거울에 의해 반사된 후, 레지스트막에 조사되어도 좋다. X선 거울의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료는 금, 백금, 이들의 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개를 포함하고 있어도 좋고, X선 거울의 X선을 반사하는 표면에 대한 X선의 입사각은 89°이상인 것이 바람직하다.
이 경우, X선 거울의 X선을 반사하는 표면(반사면)을 구성하는 재료로서 금 등을 이용하고, 또한 입사각을 89°이상으로 함으로써 파장이 7×10-10m 이하의 종래보다 단파장 영역의 X선을 얻을 수 있다. 따라서, 레지스트막에 종래보다 단파장영역의 X선을 조사할 수 있기 때문에, 확실히 전사 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
상기 1의 국면 또는 또 다른 1개의 국면 또는 별도 국면 또는 다른 국면에서의 노광 방법으로는, X선 거울의 X선을 반사하는 표면의 표면 조도가 rms값으로 6×10-10m 이하인 것이 바람직하다.
이 경우, X선 거울의 X선을 반사하는 표면(반사면)의 표면 조도를 상기와 같은 수치 범위로 되도록 하면, 반사면에서의 X선의 산란에 의한 X선의 감쇠율을 저감할 수 있다. 따라서, 단파장 영역의 X선이 반사면에 있어서 산란에 의해 감쇠하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 이 단파장 영역의 X선을 노광광으로서 확실히 이용할 수 있다. 또한, X선의 산란을 방지함으로써 필요한 X선의 조사 강도를 확보할 수 있기 때문에, 노광 공정의 스루풋이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
상기 다른 국면에서의 노광 방법으로는, 멤브레인은 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하고 있어도 좋다.
이 경우, 다이아몬드 및 질화 붕소는 7×10-10m 이하의 단파장 영역의 X선 투과성이 우수하기 때문에, 레지스트에 이러한 단파장 영역의 X선을 확실히 조사할 수 있다. 즉, 단파장 영역의 X선을 유효하게 이용할 수 있기 때문에, 노광 공정의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 다이아몬드나 질화 붕소는 충분한 강도를 구비하고 있기 때문에, X선 마스크의 전사 패턴의 정밀도 향상에도 기여한다.
상기 1의 국면 또는 또 다른 1개의 국면 또는 다른 국면에서의 노광 방법으로는, 멤브레인의 두께가 5㎛ 이상인 것이 바람직하다.
이 경우, 파장이 7×10-10m 이상의 X선(장파장 영역의 X선)을 멤브레인에 있어서 충분히 흡수할 수 있다. 한편, 파장이 7×10-10m 이하인 X선(단파장 영역의 X선)은 장파장 영역의 X선보다 멤브레인을 투과하기 쉽기 때문에, 멤브레인을 투과하여 레지스트막에 조사되는 X선의 평균 파장을 단파장 영역에 시프트할 수 있다. 즉, 레지스트막에 조사되는 X선의 평균 파장을 확실히 단파장화할(7×10-10m 이하로 함) 수 있다. 이 결과, 전사되는 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
상기 다른 국면에 있어서의 노광 방법으로는, 레지스트가 규소를 포함하는 것이 바람직하고, X선 흡수체막이 텅스텐 또는 탄탈을 포함하는 것이 바람직하며, 멤브레인이 다이아몬드를 포함하는 것이 바람직하다.
이 경우, 레지스트막에 7×10-10m 이하의 단파장 영역에 X선의 흡수피크를 갖는 규소를 함유시킴으로써 단파장 영역의 X선을 레지스트막에 확실히 흡수시킬 수 있다. 이 때문에, 단파장 영역의 X선을 노광 공정에 있어서 유효하게 이용할 수 있어서, 전사 패턴의 해상성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 X선 마스크의 멤브레인의 재료를 선택하면 멤브레인에서의 단파장 영역의 X선 흡수량을 저감할 수 있기 때문에, 노광 공정의 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 멤브레인, X선 흡수체막, 레지스트의 재료를 선택하면 레지스트에 전사되는 패턴의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 필요한 콘트라스트를 확보하면서 다른 재료를 조합한 경우보다 X선 흡체막의 두께를 삭감할 수 있다. 따라서, X선 마스크에 있어서, X선 흡수체막에서의 전사 패턴의 애스펙트비를 작게 할 수 있기 때문에, X선 흡수체막을 제조할 때의 X선 흡수체막의 에칭 가공에서 패턴 형성의 불량이 일어나는 것을 방지할 수 있음과 동시에, 패턴의 치수 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 레지스트막에 전사되는 패턴의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 X선 마스터의 재료는 모두 성막 공정이나 에칭 공정을 실시하는 것에 대해서 실적이 있는 재료이고, X선 마스크의 제조를 용이하며 또한 고정밀도로 할 수 있다.
상기 1의 국면 또는 또 1개의 국면 또는 별도 국면 또는 다른 국면에 서의 노광 방법으로는, 레지스트막이 브롬, 규소, 인, 황, 염소, 불소 및 요오드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상의 원소를 포함하는 용매를 잔존시켜도 무방하다.
이 경우, 레지스트막에 포함되는 상기 원소는 레지스트막에 조사된 X선 중 특히 단파장 영역의 X선을 흡수한다. 이 결과, 레지스트막에 흡수되는 X선의 평균 파장을 단파장화할 수 있다. 여기서, 레지스트에 흡수되는 X선 파장이 레지스트에 전사되는 패턴의 해상도를 결정하는 큰 요인이 되어 있다. 따라서, 전사되는 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
상기 1의 국면 또는 또 1개의 국면 또는 별도 국면 또는 다른 국면에 서의노광 방법으로는, 레지스트막에 있어서 브롬, 규소, 인, 황, 염소, 불소 및 요오드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소의 합계 함유율이 20중량% 이상인 것이 바람직하다.
이 경우, 레지스트막에서의 단파장 영역의 X선의 흡수 강도를 충분한 크기로 할 수 있다. 따라서, 전사되는 패턴의 고해상도화를 확실히 실행할 수 있다.
상기 1의 국면 또는 또 1개의 국면 또는 별도 국면 또는 다른 국면에 서의 노광 방법으로는, 레지스트막에 있어서 브롬, 규소, 인, 황 및 염소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 갖는 탄화수소를 포함하는 용매를 잔존시켜도 무방하다.
이 경우, 레지스트막을 구성하는 수지 자체가 아니라, 용매에 단파장 영역의 X선을 흡수하는 원소가 함유되어 있기 때문에, 레지스트 수지 자체에 상기 원소를 함유시키지 않아도 좋다. 이 때문에, 레지스트 설계의 자유도를 크게 할 수 있다. 또한, 레지스트막에 X선을 조사한 경우, 용매 중인 염소 등의 원소에 단파장 영역의 X선이 흡수되어, 그 원소로부터 광전자나 오제 전자 등이 레지스트막 중으로 방출된다. 이 광전자 등의 2차적 에너지에 의해서 레지스트의 화학 성분이 반응하여 감광하기 때문에, 레지스트 수지 자체에 상기 원소가 함유되어 있지 않아도, 단파장 영역의 X선에 의한 노광을 할 수 있다.
상기 1의 국면 또는 또 1개의 국면 또는 별도 국면 또는 다른 국면에서의 노광 방법으로는, 레지스트막에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장이 7×10-10m 이하인 것이 바람직하다.
종래에는, 7×10-10m을 초과하는 파장 영역의 X선을 노광광으로서 이용할 것이 사료되고 있었다. 그러나, 본 발명에 의하면 7×10-10m 이하의 파장 영역의 X선을 노광광으로서 유효하게 이용할 수 있다. 이러한 파장 영역의 X선을 이용함으로써, 전사되는 패턴의 해상성을 종래보다 확실히 향상시킬 수 있다.
이 발명의 또 1개의 국면에서의 노광 방법은 X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 마스크와 1개 이상의 투과막을 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광 벙법으로 X선 마스크는 X선을 투과시키는 멤브레인을 포함하고, 투과막을 구성하는 재료와 멤브레인을 구성하는 재료는 각각 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하며, X선 진행 방향에서의 투과막 두께와 멤브레인의 두께의 합계 두께가 5㎛ 이상이다.
여기서, 레지스트막에 조사된 X선이 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하여 두께가 5㎛ 이상인 막을 투과하면 이 막으로 장파장 영역의 X선이 흡수되므로, 레지스트막에 조사·흡수되는 X선의 평균 파장을 종래보다 단파장 역역에 시프트시킬 수 있다. 따라서, 멤브레인과 투과막을 상기와 같이 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하도록 구성하여 그 합께 두께가 5㎛ 이상으로 되도록 하면, 단파장 영역의 X선을 노광에 이용할 수 있다.
또한, 멤브레인과 투과막의 합계 두께가 상기 조건을 만족시키도록 해 두면, 멤브레인과 투과막 각각의 두께는 임의로 설정할 수 있다. 이 때문에, 멤브레인과 투과막 두께 설정의 자유도를 크게 할 수 있다. 이 결과, 노광 장치 구성의 자유도를 크게 할 수 있다.
이 발명의 또 다른 국면에서의 노광 방법은 X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 마스크와 1개 이상의 필터를 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광 방법으로, 필터는 베릴륨을 포함하고, X선 진행 방향에서의 필터의 합계 두께는 50㎛ 이상이다.
발명자들은 노광광으로서의 X선이 투과하는 베릴륨으로 이루어지는 진공 격벽(창)이나 필터의 두께를 두껍게 하면, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장을 짧게 할 수 있다는 것을 발견했다. 즉, 본 발명에서는 베릴륨의 두께를 굳이 두껍게 함으로써, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장을 짧게 하고 있다. 따라서, 단파장 영역의 X선을 노광 공정에서 확실히 이용할 수 있다. 또한, 진공 격벽으로서의 베릴륨 창의 두께를 50㎛ 이상으로 되도록 두껍게 해도 좋고, 베릴륨 창과는 별도로 추가하는 베릴륨막으로 이루어지는 필터를 X선이 투과하도록 배치해도 좋다. 이 경우, 베릴륨 창의 두께와 추가 필터의 두께의 합계가 50㎛ 이상이면 상술한 효과를 얻을 수 있다.
이 발명의 또 다른 국면에서의 노광 방법은 X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 마스크와 1개 이상의 필터를 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광법으로, 필터는 베릴륨을 포함하고 X선 마스크는 다이아몬드를 포함하는 멤브레인을 가지며, X선 진행 방향에서의 필터 두께와 멤브레인 두께를 10배한 값의 합계 두께가 50㎛ 이상이다.
여기서, 이미 상술한 바와 같이 베릴륨으로 이루어지는 필터의 합계 두께가50㎛ 이상이면 단파장 영역의 X선을 레지스트에 확실히 조사할 수 있다. 또한, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인의 두께를 5㎛ 이상으로 하면 마찬가지로 단파장 영역의 X선을 레지스트에 확실히 조사할 수 있다. 그리고, 멤브레인 두께를 10배한 값을 멤브레인에 관한 평가값으로서 이용하면, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장에 대한 멤브레인의 상기 평가값의 영향과 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장에 대한 필터 두께의 영향은, 거의 등가라 사료될 수 있다. 그 때문에, 베릴륨으로 이루어지는 필터와 다이아몬드를 포함하는 멤브레인을 갖는 X선 마스크를 구비하는 노광 장치를 이용한 노광 방법에 있어서, 상기와 같은 조건을 만족시키면 확실히 단파장 영역의 X선을 노광에 이용할 수 있다.
이 발명의 그 밖의 국면에서의 노광 방법은 X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 마스크를 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광 방법이고, 레지스트막에 있어서 브롬, 규소, 인, 황 및 염소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 갖는 탄화수소를 포함하는 용매를 잔존시킨다.
상기 염소 등의 원소는 단파장 영역(7×10-10m 이하의 파장 영역)의 X선에 관한 흡수율이 크기 때문에, 이들 원소를 레지스트막에 함유시킴으로써 레지스트막에서의 단파장 영역의 X선의 흡수 강도를 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 전사되는 패턴의 해상도를 결정하는 요인인 레지스트막에 흡수되는 X선의 평균 파장을 단파장화할 수 있다. 이 결과, 전사되는 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
또한, 레지스트막을 구성하는 수지 자체가 아니라, 용매에 단파장 영역의 X선을 흡수하는 상기 원소가 함유되어 있기 때문에, 레지스트 수지 자체에 상기 원소를 함유시키지 않아도 좋다. 이 때문에, 레지스트 설계의 자유도를 크게 할 수 있다.
이 발명의 또 1개 별도 국면에서의 반도체 장치는 상기 1의 국면 또는 별도의 국면 또는 다른 국면 또는 또 1개의 국면 또는 또 다른 별도의 국면 또는 또 다른 국면 또는 그 밖의 국면에 있어서의 노광 방법을 이용하여 제조된다.
이와 같이, 전사되는 패턴을 종래부터 고해상도화하는 것이 가능한 노광 방법을 이용하기 때문에, 보다 미세한 구조를 갖는 반도체 장치를 얻을 수 있다. 이와 같은 반도체 장치로는 종래부터 미세화·고집적화가 가능하게 된다.
이 발명의 또 1개 다른 국면에 있어서의 미세 구조체는 상기 1의 국면 또는 별도의 국면 또는 다른 국면 또는 또 1개의 국면 또는 또 다른 별도의 국면 또는 또 다른 국면 또는 그 밖의 국면에서의 노광 방법을 이용하여 제조된다.
이와 같이, 전사되는 패턴을 종래부터 고해상도화하는 것이 가능한 노광 방법을 이용하기 때문에, 종래부터 미세한 구조를 갖는 미세 구조체를 얻을 수 있다.
이 발명의 또 1개 별도 국면에서의 노광 방법은 X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 거울에 의해 반사한 후, 필터와 X선 마스크를 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광 방법으로, X선 거울의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료는 로듐을 포함한다. 필터의 두께는 30㎛이고 또한 필터는 베릴륨을 포함한다. X선 마스크는 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인과 이 멤브레인상에 형성되고, 중금속을 포함하는 X선 흡수체막을 포함하며, 멤브레인의 두께는 5㎛이다. 레지스트막은 브롬, 규소, 인, 황, 염소, 불소 및 요오드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상의 원소를 포함한다.
이와 같이 하면, 레지스트막에 단파장 영역의 X선을 조사할 수 있음과 동시에, 레지스트막에 흡수되는 X선의 평균 파장을 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장보다 짧게 할 수 있다. 즉, 전사되는 패턴의 해상도를 지배하는 요인으로, 레지스트에 흡수되는 X선의 파장을 단파장화할 수 있기 때문에 전사되는 패턴의 해상성을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 반도체 장치나 미세 구조체의 제조 공정에 본 발명을 적용하면, 종래보다 미세한 구조를 갖는 반도체 장치나 미세 구조체를 용이하게 얻을 수 있다.
이 발명의 1 국면에서의 노광 장치는 X선 거울을 구비하는 노광 장치로, X선 거울의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료가, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 이들의 합금, 질화물, 탄화물 및 붕화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 포함한다.
이 경우, 상기와 같은 X선 거울을 구비하기 때문에, 파장이 7×10-10m 이하의 종래보다 단파장 영역의 X선을 얻을 수 있다. 이 단파장 영역의 X선을 레지스트막에 조사할 수 있기 때문에, 확실히 전사 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
상기 1 국면에서의 노광 장치는 X선 마스크와 X선을 투과시키는 1개 이상의 투과막을 더 구비하고 있어도 좋고, X선 마스크는 X선을 투과시키는 멤브레인을 포함하고 있어도 좋다. 투과막을 구성하는 재료와 멤브레인을 구성하는 재료는, 각각 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하고 있어도 좋다. X선 진행 방향에서의 투과막 두께와 멤브레인 두께의 합계 두께는 5㎛ 이상이어도 좋다.
여기서, 레지스트막에 조사되는 X선이 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하고, 두께가 5㎛ 이상인 막을 투과하면 이 막으로 장파장 영역의 X선이 흡수되기 때문에, 레지스트막에 조사·흡수되는 X선의 평균 파장을 종래보다 단파장 영역으로 시프트시킬 수 있다. 따라서, 멤브레인과 투과막을 상술한 바와 같이 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하도록 구성하여 그 합계 두께가 5㎛ 이상이 되도록 하면, 단파장 영역의 X선을 노광에 이용할 수 있다.
또한, 멤브레인과 투과막의 합계 두께가 상기 조건을 만족시키도록 해 두면, 멤브레인과 투과막 각각의 두께는 임의로 설정할 수 있다. 이 때문에, 멤브레인과 투과막 두께 설정의 자유도를 크게 할 수 있다. 이 결과, 노광 장치 구성의 자유도를 크게 할 수 있다.
이 발명의 별도 국면에서의 노광 장치는 X선 마스크와 X선을 투과시키는 1개 이상의 투과막을 구비하는 노광 장치이며, X선 마스크는 X선을 투과시키는 멤브레인을 포함하고, 투과막을 구성하는 재료와 멤브레인을 구성하는 재료는 각각 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하며, X선 진행 방향에서의 투과막 두께와 멤브레인 두께의 합계 두께는 5㎛ 이상이다.
이와 같이 하면, 다이아몬드 또는 질화 붕소를 포함하여, 두께가 5㎛ 이상인 막으로 장파장 영역의 X선이 흡수되기 때문에, 레지스트막에 조사·흡수되는 X선의 평균 파장을 종래보다 단파장화할 수 있다. 즉, 단파장 영역의 X선을 노광에 이용할 수 있다.
또한, 멤브레인과 투과막의 합계 두께가 상기 조건을 만족시키도록 해 두면, 멤브레인과 투과막 각각의 두께는 임의로 설정할 수 있다. 이 결과, 노광 장치 구성의 자유도를 크게 할 수 있다.
상기 1 국면 또는 별도의 국면에서의 노광 장치는 X선을 투과시키는 필터를 더 구비하고 있어도 좋다. 그 필터는 베릴륨을 포함하고 있어도 좋고, X선 진행 방향에서의 필터의 합계 두께는 50㎛이면 좋다.
여기서, 이미 상술한 바와 같이 베릴륨을 포함하는 필터의 두께를 두껍게 하면, 레지스트막에 조사되는 X선의 평균 파장을 짧게 할 수 있다. 그 때문에, 본 발명에서는 베릴륨의 두께를 굳이 두껍게 하여 레지스트막에 조사되는 X선의 평균 파장을 짧게 함으로써, 단파장 영역의 X선을 노광공 정에 있어서 확실히 이용할 수 있다. 또한, 필터는 1개 또는 복수이어도 그 합계 두께가 50㎛ 이상이면 같은 효과를 얻을 수 있다.
이 발명의 다른 국면에서의 노광 장치는 X선을 투과시키는 1개 이상의 필터를 구비하는 노광 장치로서, 필터는 베릴륨을 포함하고, X선 진행 방향에서의 필터의 합계 두께는 50㎛ 이상이다.
이와 같이, 본 발명에서는 베릴륨의 두께를 굳이 두껍게 하여, 레지스트막에 조사되는 X선의 평균 파장을 짧게 할 수 있다. 따라서, 단파장 영역의 X선을 노광 공정에 있어서 확실히 이용할 수 있다. 또한, 필터는 1개 또는 복수이어도 그 합계 두께가 50㎛ 이상이면 같은 효과를 얻을 수 있다.
이 발명의 또 1개의 국면에 있어서의 노광 장치는 X선을 투과시키는 1개 이상의 필터와 X선 마스크를 구비하는 노광 장치로서, 필터는 베릴륨을 포함하고, X선 마스크는 다이아몬드로 이루어져 X선을 투과시키는 멤브레인을 포함하며, X선 진행 방향에서의 필터 두께와 멤브레인 두께를 10배한 값의 합계 두께가 50㎛ 이상이다.
여기서, 베릴륨으로 이루어지는 필터의 합계 두께가 50㎛ 이상이면, 단파장 영역의 X선을 레지스트에 확실히 조사할 수 있다. 또한, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께를 5㎛ 이상으로 하면, 마찬가지로 단파장 영역의 X선을 레지스트에 확실히 조사할 수 있다. 그리고, 멤브레인 두께를 10배한 값을 멤브레인에 대한 평가값으로서 이용하면, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장에 대한 멤브레인의 상기 평가값의 영향과, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장에 대한 필터 두께의 영향은 거의 등가라 사료될 수 있다. 그 때문에, 베릴륨으로 이루어지는 필터와 다이아몬드를 포함하는 멤브레인을 갖는 X선 마스크를 구비하는 노광 장치에 있어서, 상기와 같은 조건을 만족시키면 확실히 단파장 영역의 X선을 노광에 이용할 수 있다.
이 발명의 또 다른 국면에 있어서의 노광 장치는, X선 마스크, 및 X선을 투과시키는 하나 이상의 투과막을 구비하는 노광 장치로서, X선 마스크는 X선을 투과시키는 멤브레인을 포함한다. 투과막을 구성하는 재료는 베릴륨, 다이아몬드 및 질화붕소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 포함하며, 멤브레인을 구성하는 재료는 다이아몬드 또는 질화붕소를 포함한다. 투과막 및 멤브레인에 있어서, X선의 진행방향에서의 다이아몬드 및 질화붕소에 의해 구성되는 부분의 두께를 10배한 값을, 각각 다이아몬드 및 질화붕소의 평가치로 하여, X선의 진행 방향에 있어서 베릴륨에 의해 구성되는 부분의 두께의 값을 베릴륨의 평가치로 한다. X선의 진행 방향에서, 투과막 및 멤브레인을 구성하는 재료에 관해서의 상기 평가치의 합계가 50 이상이다.
여기에서, X선의 평균 파장을 단파장화하는 능력이라는 관점에서 보면, 두께가 1㎛인 다이아몬드 또는 질화붕소와, 두께가 1O㎛인 베릴륨이 거의 등가가 된다. 따라서, 다이아몬드 및 질화붕소에 의해 구성되는 부분의 두께를 10배한 평가치는, 해당 다이아몬드 또는 질화붕소와 등가인 베릴륨의 두께(베릴륨 환산 두께)를 가리키고 있다. 그리고, 멤브레인과 투과막에 있어서, X선의 진행 방향에서의 다이아몬드 및 질화붕소의 베릴륨 환산 두께와, 베릴륨의 평가치(베릴륨의 두께)와의 합계가 50 이상이면, 단파장 영역의 X선을 레지스트에 확실히 조사할 수 있다.
이 발명의 또 다른 국면에서의 반도체 장치는 상기 1 국면 또는 별도의 국면 또는 다른 국면 또는 또 1개의 국면 또는 또 다른 국면에서의 노광 장치를 이용하여 제조된다.
이와 같이, 전사되는 패턴을 종래보다 고해상도화하는 것이 가능한 노광 장치를 반도체 장치의 제조 공정으로 이용함으로써, 보다 미세한 구조를 갖는 반도체 장치를 얻을 수 있다.
이 발명의 또 다른 국면에서의 미세 구조체는 상기 1 국면 또는 별도의 국면 또는 다른 국면 또는 또 1개의 국면 또는 또 다른 국면에서의 노광 장치를 이용하여 제조된다.
이와 같이, 전사되는 패턴을 종래보다 고해상도화하는 것이 가능한 노광 장치를 미세 구조체의 제조 공정으로써 이용함으로써, 미세 구조체의 구조를 보다 미세화할 수 있다.
이 발명의 또 1개의 국면에서의 X선 마스크는 다이아몬드 또는 질화 붕소로 이루어지는 멤브레인을 구비하는 X선 마스크로, 멤브레인 두께는 5㎛ 이상이다.
이 경우, 다이아몬드 및 질화 붕소는 7×10-10m 이하의 단파장 영역의 X선 투과성이 우수하기 때문에, 본 발명에 의한 X선 마스크를 X선 노광 공정에 이용하면 레지스트에 이와 같은 단파장 영역의 X선을 확실히 조사할 수 있다. 이 때문에, 단파장 영역의 X선을 유효하게 이용할 수 있으므로, 노광 공정의 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 다이아몬드나 질화 붕소는 충분한 강도를 구비하고 있기 때문에, X선 마스크의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 이 때문에, X선 마스크에 형성된 패턴의 정밀도를 높게 유지하는 것이 가능하므로 노광 공정에서 전사되는 패턴의 치수 정밀도를 향상할 수있다.
또한, 멤브레인의 두께를 5㎛ 이상으로 하면, 멤브레인에서 파장이 7×10-10m 이상인 X선(장파장 영역의 X선)을 충분히 흡수할 수 있다. 한편, 파장이 7×10-10m 이하인 X선(단파장 영역의 X선)은 장파장 영역의 X선보다 멤브레인을 투과하기 쉽기 때문에, 노광 공정에서 멤브레인을 투과하여 레지스트막에 조사되는 X선의 평균 파장을 단파장 영역으로 시프트시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 X선 마스크를이용하면 레지스트막에 조사되는 X선의 평균파장을 확실히 단파장화할(7×10-10m 이하로 함) 수 있다. 이 결과, 전사되는 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
이 발명의 또 다른 국면에서의 노광 방법은 상기 또 다른 1개의 국면에서의 X선 마스크를 이용한다.
이 경우, 파장이 7×10-10m 이하의 단파장 영역의 X선을 노광 공정에 있어서 이용할 수 있다.
이 발명의 또 1개의 별도 국면에서의 노광 장치는 상기 또 다른 1개의 국면에 있어서의 X선 마스크를 구비한다.
이와 같이 하면 파장이 7×10-10m 이하인 단파장 영역의 X선을 노광 공정에 있어서 이용할 수 있는 노광 장치를 얻을 수 있다.
이 발명의 그 밖의 국면에 있어서의 레지스트는 브롬, 규소, 인, 황, 염소, 불소 및 요오드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소의 합계 함유율이 20중량% 이상이다.
이 경우, 레지스트에 포함되는 상기 원소는 레지스트에 조사된 X선 중 특히 단파장 영역의 X선을 흡수한다. 또한, 그 함유율을 20중량% 이상으로 하면 레지스트에 의한 단파장 영역의 X선의 흡수 강도를 충분한 크기로 할 수 있다. 그 때문에, 본 발명에 의한 레지스트를 이용한 노광 방법에 있어서, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장을 단파장화할 수 있다. 여기서, 레지스트에 흡수되는 X선의 파장이 레지스트에 전사되는 패턴의 해상도를 결정하는 큰 요인으로 되어 있다. 따라서, 전사되는 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
이 발명의 또 1개의 국면에서의 레지스트는 브롬, 규소, 인, 황 및 염소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 갖는 탄화수소를 포함하는 용매를 포함한다.
이와 같이, 레지스트를 구성하는 수지 자체가 아니라 용매에 단파장 영역의 X선을 흡수하는 원소가 함유되어 있기 때문에, 레지스트를 구성하는 수지 자체에 상기 원소를 함유시키지 않아도 좋다. 이 때문에, 레지스트 설계의 자유도를 크게 할 수 있다.
이 발명의 또 다른 1개의 별도 국면에서의 노광 방법은 상기 그 밖의 국면 또는 또 다른 1개의 국면에서의 레지스트를 이용한다.
이와 같이 하면, 단파장 영역의 X선을 레지스트에 확실히 흡수시킬 수 있기 때문에, 이 단파장 영역의 X선을 노광광으로서 이용할 수 있다. 따라서, 레지스트에 전사되는 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 양태에 따르는 X선 노광 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 노광 방법에 의해 수득되는 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 3은 비교예의 노광계에 의해 수득되는 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제 2 양태에 따르는 노광 방법의 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 5는 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장과, 각종 레지스트에 있어서의 레지스트 흡수 평균 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 6은 멤브레인 두께와 레지스트에 의한 X선 흡수 강도(흡수 강도)의 관계를 도시한 그래프이다.
도 7은 멤브레인 두께(다이아몬드 두께)와 레지스트에 의한 X선 흡수 강도의 상대값과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제 5 양태의 노광 방법에 따르는 각종 형태의 레지스트에 대한 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 제 6 양태의 노광 방법에 따르는 레지스트에 조사되는 X선 조사 강도와 파장의 관계를, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료에 대해 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제 6 양태의 노광 방법에 따르는 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 파장의 관계를 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료에 대해 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 제 7 양태의 노광 방법에 따르는 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도와 X선 파장의 관계를 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료를 변경한 경우에 대해서 도시한 그래프이다.
도 12는 본 발명의 제 7 양태의 노광 방법에 따르는 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료를 변경한 경우에 대해서 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 제 8 양태의 노광 방법에 따른 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도와 X선 파장의 관계를 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료에 대해 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 제 8 양태의 노광 방법에 따른 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료에 대해 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 제 10 양태의 노광 방법에 따른 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도와 파장의 관계를 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께를 변경한 경우에 대해서 각각 도시한 그래프이다.
도 16은 본 발명의 제 11 양태의 노광 방법에 따른 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 각종 레지스트에 대해 도시한 그래프이다.
도 17은 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도와 X선 파장의 관계를 X선 거울에 대한 입사각을 변경한 경우에 대해서 도시한 그래프이다.
도 18은 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 X선 거울에 대한 X선의 입사각을 변경한 경우에 대해서 도시한 그래프이다.
도 19는 본 발명의 제 12 양태의 노광 방법에 따른 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도와 X선 파장의 관계를 X선 거울에 대한 입사각이 변화된 경우 각각에 대하여 도시한 그래프이다.
도 20은 본 발명의 제 12 양태의 노광 방법에 따른 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계에 대해서, X선 거울에 대한 X선의 입사각이 변화된 경우의 영향을 도시한 그래프이다.
도 21은 본 발명의 제 14 양태의 노광 방법에 따르는 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도와 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 22는 본 발명의 제 14 양태의 노광 방법에 따르는 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 23은 본 발명의 제 15 양태의 노광 방법에 따르는 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도와 X선 파장의 관계를 X선 거울에 대한 사각을 변화시킨 경우 각각에 대하여 도시한 그래프이다.
도 24는 본 발명의 제 15 양태의 노광 방법에 따르는 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를, X선 거울에 대한 입사각을 변화시킨 경우 각각에 대하여 도시한 그래프이다.
도 25는 본 발명의 제 16 양태의 노광 방법에 따르는 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께와 레지스트에 흡수된 X선 평균 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 26은 본 발명의 제 17 양태의 노광 방법에 따르는 멤브레인 두께와 레지스트에 흡수된 X선 평균 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 27은 본 발명의 제 18 양태의 노광 방법에 따르는 베릴륨으로 이루어지는 필터의 두께와 레지스트에 흡수된 X선 평균 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 28은 본 발명의 제 19 양태의 노광 방법에 따르는 X선 거울의 표면 조도와, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도의 관계를 도시한 그래프이다.
도 29는 본 발명의 제 19 양태의 노광 방법에 따르는 X선 거울의 표면 조도와, 레지스트에 흡수된 X선 평균 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 30은 본 발명의 제 20 양태의 노광 방법의 케이스 1에 따르는 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 31은 본 발명의 제 20 양태의 노광 방법의 케이스 2에 따르는 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 32는 본 발명의 제 21 양태의 노광 방법에 따르는 X선 마스크의 멤브레인 두께와 레지스트에 의한 X선 흡수 강도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 33은 본 발명의 제 21 양태의 노광 방법에 따르는 멤브레인 두께와 레지스트에 의한 흡수 X선의 평균 파장(레지스트 흡수 평균 파장)의 관계를 도시한 그래프이다.
도 34는 종래의 노광 방법에 따르는 SiC 멤브레인 두께와 콘트라스트의 관계를 도시한 그래프이다.
도 35는 본 발명의 제 22 양태의 노광 방법에 따르는 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께와 마스크 콘트라스트의 관계를 도시한 그래프이다.
도 36은 본 발명의 제 23 양태의 노광 방법에 따르는 멤브레인의 두께와 콘트라스트의 관계를 도시한 그래프이다.
도 37은 본 발명의 제 23 양태의 노광 방법의 제 1 변형예에 따르는 멤브레인 두께와 콘트라스트의 관계를 도시한 그래프이다.
도 38은 본 발명에 따르는 노광 장치의 파장 스위퍼를 개략적으로 도시한 것이다.
도 39는 본 발명의 제 25 양태에 따르는 노광 방법를 개략적으로 도시한 것이다.
도 40은 본 발명의 제 26 양태에 따르는 노광 방법을 실시하기 위한 노광 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 41은 반도체 기술, 특히 리소그라피 기술에 관해서, 각각의 디자인 룰의세대에 대하여 적용되는 리소그래피 기술을 정리한 로드맵이다.
도 42는 종래의 X선 노광 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 43은 종래의 대표적인 X선 노광 장치에 따르는 레지스트 표면에 조사되는 노광광의 스펙트럼을 도시한 그래프(노광광의 파장마다의 조사강도와 파장의 관계를 도시한 그래프)이다.
도 44는 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치와 비교예의 X선 노광 장치에 따르는 레지스트에 조사되는 X선 강도와 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도 45는 관련 출원에 기재된 X선 노광 장치와 비교예의 X선 노광 장치에 따르는 레지스트에 흡수되는 X선 강도와 파장의 관계를 도시한 그래프이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 싱크로트론 방사원
2 : 방사광
3a, 3b, 13~15 : X선 거울
4 : 창
5 : 광선 라인
6 : 멤브레인
7 : X선 흡수체
8 : X선 마스크
9 : 기판
10 : 레지스트
11 : 스텝퍼
12 : X선 노광 장치
16 : X선
17 : 플라즈마 X선 공급원
18 : 필터
이하 도면에 근거하여, 본 발명의 양태를 설명한다. 또한, 이하 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에는 동일한 참조 번호를 붙여 그 설명은 반복하지 않는다.
(제 1 양태)
도 1을 참조하여, 본 발명에 의한 X선 노광 장치의 제 1 양태를 설명한다.
도 1을 참조하여, X선 노광 장치(19)는 X선 공급원으로서의 싱크로트론 방사원(1)과 싱크로트론 방사원(1)으로부터 방사된 X선을 포함하는 방사광(2)을 반사하기 위한 X선 거울(3a, 3b)과 X선 거울(3a, 3b) 등이 배치된 진공 용기(도관)과 외부를 간격을 두는 진공 격벽으로서 베릴륨으로 이루어지는 창(4)과 X선 마스크(8)를 구비한다. 싱크로트론 방사원(1)으로부터 출사된 방사광(2)은 X선 거울(3a, 3b)에 있어서 각각 반사되고, 창(4) 및 X선 마스크(8)를 투과하여 레지스트(10)에 조사된다. X선 마스크(8)에는 멤브레인(6)상에 전사용 패턴을 갖는 X선 흡수체막(7)이 형성되어 있다. X선 마스크(8)와 대향하도록 이 레지스트(10)가 도포된 기판(9)이 배치되어 있다. X선 거울(3a, 3b)과 창(4)를 포함하는 방사광(2)의 도관을 광선 라인(5)이라 부른다. 광선 라인(5)에 의해서 인도된 방사광(2)(X선)은 스텝(11)에 설치된 X선 마스크(8)를 거쳐 기판(9)상에 도포된 레지스트(10)로 조사된다. 즉, 싱크로트론 방사원(1)으로부터 출사된 방사광(2)은 X선 거울(3a, 3b)과 창(4) 및 X선 마스크(8)를 거쳐 레지스트(10)에 조사되고, 이 X선 마스크(8)에 있어서 X선 흡수체(7)에 의해 형성된 전사용 패턴이 X선에 의해 레지스트(10)에 전사된다.
싱크로트론 방사원(1)은 가속 에너지가 700MeV, 편향 자장 강도가 4.5T이다. X선 거울(3a, 3b)에 있어서는, 방사광(2)을 반사하는 면(반사면)을 구성하는 재료로서 로듐(Rh)을 이용한다. X선 거울(3a, 3b)의 반사면에 대한 방사광의 입사각은 각각 89°이다. 또, X선 거울(3a, 3b)의 한쪽은 가로 방향 집광용 거울이고, 다른 한쪽은 세로 방향의 확대용 거울이다. 상술한 바와 같이, X선 거울(3a, 3b)은 진공 용기 내부에 유지되어 있다. 그리고, 이 진공 용기의 내부와 외계를 격리함과 동시에, 싱크로트론 방사원(1)으로부터 출사된 방사광(2)을 광선 라인(5)으로부터 취출하기 위해서, 베릴륨으로 이루어지는 창(4)이 설치되어 있다. 창(4)의 두께는 30㎛이다. 또한, 이 창(4)의 두께는 50㎛ 이상이어도 좋다.
X선 마스크(8)는 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인(6)과 X선 흡수체막(7)을 구비한다. 멤브레인(6)의 두께는 5㎛이다. X선 흡수체막(7)은 텅스텐이나 탄탈 등의 중금속을 포함한다. 기판(9)상에 도포된 레지스트(10)는 브롬, 규소, 인, 황, 염소, 불소 및 요오드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상의 원소를 포함한다.
이 경우, 레지스트(10)에 포함되는 상기 원소는 후술하는 바와 같이 레지스트(10)에 조사된 X선 중 특히 단파장 영역의 X선을 흡수한다. 이 결과, 레지스트(10)에 흡수되는 X선의 평균 파장을 단파장화할 수 있다. 레지스트(10)에 흡수되는 X선의 파장은 레지스트(10)에 전사되는 패턴의 해상도를 결정하는 큰 요인으로 되어 있다. 따라서, 레지스트(10)에 전사되는 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다. 그 때문에, 도 1에 도시하는 바와 같은 본 발명에 의한 노광 장치를 이용한 본 발명의 노광 방법을 반도체 장치의 제조 공정에 적용하면, 반도체 장치의 미세화·고집적화를 도모할 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 노광 장치를 이용한 본 발명의 노광 방법을 미세 구조체의 제조 공정에 적용하면 보다 작고 복잡한 구조를 갖는 미세 구조체를 제조할 수 있다.
또한, 멤브레인(6)으로서 다이아몬드를 이용하고 있지만 다이아몬드는7×10-10m 이하의 단파장 영역의 X선 투과성이 우수하다. 즉, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인(6)으로는 레지스트(10)로 주로 흡수되는 X선보다 파장이 긴 X선이 비교적 잘 흡수되지만, 노광에 이용하는 단파장 영역의 X선은 그다지 흡수하지 않는다(레지스트(10)에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장은 멤브레인(6)을 구성하는 재료인 다이아몬드에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장보다 짧게 되어 있다). 그 때문에, 멤브레인(6)에서의 단파장 영역의 X선 감쇠를 억제할 수 있다. 이 결과, 레지스트(10)에 단파장 영역의 X선을 확실히 조사할 수 있다. 또한, 멤브레인(6)의 재료로서 질화 붕소를 이용해도 좋다.
또한, 필터의 창(4) 재료로 베릴륨을 이용하고 있지만, 이 베릴륨에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장은 레지스트(10)에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장보다 길게 되어 있다. 이 때문에, 단파장 영역의 X선이 창(4)에 있어서 감쇠하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 단파장 영역의 X선을 노광광으로서 확실히 이용할 수 있다.
또한, X선 거울(3a, 3b)의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료는 베릴륨, 티탄, 은, 루테늄, 로듐, 파라듐, 철, 코발트, 니켈, 동, 망간, 그롬, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 이들의 합금, 질화물, 탄화물, 붕화물, 다이아몬드, 준 다이아몬드 카본 및 질화 붕소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 이들 재료에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장은 레지스트(10)에 흡수되는 단파장 영역의 X선의 흡수 피크 파장보다 길게 되어 있다. 그리고, 이러한 재료를 X선 거울(3a, 3b)에 이용하면 파장이 7×10-10m 이하의종래보다 단파장 영역의 X선을 얻을 수 있기 때문에, 확실히 전사 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 X선 거울(3a, 3b)의 X선을 반사하는 표면을 구성하는 재료가 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 이들의 합금, 질화물, 탄화물 및 붕화물로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 포함하도록 하면, 상기 효과에 가하여 X선 거울(3a, 3b)에서의 X선의 입사각을 89°이상으로 크게 함으로서, 더 단파장 영역의 X선을 레지스트(10)에 조사할 수 있다. 따라서, 레지스트에 전사되는 패턴의 고해상도화를 한층 더 도모할 수 있다.
이하, 본 발명의 효과를 확인하기 위해서 종래의 노광 방법 및 참고예와 도 1에 도시한 본 발명에 의한 노광 장치를 이용한 본 발명에 의한 노광 방법에 대해서, 각종 레지스트를 이용한 경우의 흡수 평균 파장과 흡수 X선량을 시뮬레이션에 의해 구했다. 검토한 종래예, 참고예 및 본 발명에 대해서 노광 장치(노광계)와 사용한 레지스트라는 관점에서 정리하면, 이하 표 1에 도시하는 바와 같이 된다.
레지스트
본 발명에 의한 레지스트(S나 Cl을 포함한 레지스트) 종래의 레지스트(PMMA)
노광계 본 발명에 의한 노광계(Rh거울 다이아몬드 멤브레인) 본 발명 참고예 2
종래의 노광계(SiC거울 SiC멤브레인) 참고예 1 종래예
표 1에 도시하는 바와 같이, 종래예로서는 도 42에 도시한 SiC 거울과 SiC멤브레인을 이용한 노광 장치(종래의 노광계) 및 종래의 레지스트로서 PMMA(C5H8O2)를 이용하고 있다. 참고예 1로는 종래의 노광계에 대하여 본 발명에 의한 레지스트를 적용한 경우에 대하여 시뮬레이션을 실행했다. 또한, 참고예 2로는 도 1에 도시한 바와 같은 로듐 거울과 다이아몬드 멤브레인을 이용하는 노광 장치(본 발명에 의한 노광계)에 종래의 레지스트로서의 PMMA를 적용했다. 시뮬레이션의 결과를 표 2에 나타낸다.
또한, 표 2에 도시한 시뮬레이션 조건으로, 싱크로트론 방사원의 에너지는 700 MeV, 편향자장이 4. 5 T, X선거울에 대하는 X선의 입사각이 89°, X선 거울의 매수는 2장, 베릴륨으로 이루어지는 창의 두께는 30㎛, 레지스트의 밀도는 1.0g/㎤의 조건을 이용하고 있다. 또한, 레지스트로서 PMMA 이외의 규소 등의 재료에관해서는 밀도가 1.0g/㎤의 순물질로 모델화하고 있다.
도 2 및 3에 있어서의 종축은 각종 레지스트에 있어서 파장마다의 X선 흡수 강도를 나타내고 있다. 또, 이하 양태에 있어서, 횡축을 파장으로 하고 종축을 X선 흡수 강도 혹은 조사 강도로 한 그래프에 있어서는 모두 종축은 각 파장마다의 흡수 강도 혹은 조사 강도를 나타내고 있다. 또한, 도 2 및 3의 범례의 기재는 이하 와 같은 의미이다. 도 2의 가장 상측 행에 있어서의 F(1.0)1.0㎛을 예로 설명하면, 최초 F란 레지스트를 모의한 재료로서 불소를 이용한 것을 나타낸다. 다음의 (1.0)이란 불소의 밀도를 1.0g/㎤로 설정한 것을 나타낸다. 최후의 1.0㎛은 기판상에 10㎛의 두께로 레지스트를 도포한 경우를 나타내고 있다.
표 2 및 도 2, 3으로부터 알 수 있듯이, 종래의 노광계에 있어서는 주로 7×10-10m(7Å) 이상의 파장인 X선이 이용되고 있다. 한편, 본 발명에 의한 노광 방법으로는 도 2에 도시하는 바와 같이 4×10-10m 내지 7×1 0-10m 정도의 단파장 영역의 X선이 주로 이용되는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명에서는 레지스트(10)에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장은 7×10-10m 이하로 되어 있다.
또한, 표 2를 참조하여 종래예에 있어서, 레지스트로서의 PMMA에 흡수되는 X선의 평균 파장은 8.72×10-10m이다. 한편, 참고예 2에 나타내는 바와 같이, 노광계로 본 발명에 의한 노광계를 이용하고, 레지스트로는 종래와 같이 PMMA를 이용한 경우에는 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장(레지스트 흡수 평균 파장)은 6.46×10-10㎜으로 되어, 종래예보다도 단파장화하고 있다는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 노광계만을 본 발명에 의한 노광계를 이용한 경우에도 어느 정도의 효과는 인정된다.
그러나, 본 발명에 나타내는 바와 같이, 레지스트로서 브롬, 규소 등의 원소를 포함하는 레지스트를 이용하면, 참고예 2의 경우보다도 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장을 더욱 단파장화할 수 있다. 즉, 예컨대 레지스트로서 브롬(Br)를 포함하는 레지스트(시뮬레이션상은 밀도가 1.0 g/㎤인 브롬의 순물질로 모의되어 있다)를 이용한 경우, 레지스트 흡수 평균 파장은 5.87×10-10m로 참고예 2에 있어서의 레지스트로 PMMA를 이용한 경우 보다 더욱 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장(레지스트 흡수 평균 파장)이 단파장화하고 있다.
또한, 레지스트에 흡수되는 X선량(레지스트 흡수 X선량)은 참고예 2의 경우는 6.18인 데 반하여, 본 발명에 있어서 브롬을 포함하는 레지스트의 경우, 레지스트 흡수 X선량은 36.23으로 참고예 2의 경우의 약 5배 이상으로 되어 있다. 또한, 표 2 및 도 3으로부터 명확하듯이 종래예 및 참고예 1, 2에 있어서는 레지스트로서 브롬을 포함하는 재료를 이용한 경우를 제외하고, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장보다도 레지스트 흡수 평균파장쪽이 길게 되어 있는 데 반해, 본 발명에서는 레지스트로서 규소, 인, 황, 염소를 이용한 경우에는 레지스트 흡수 평균 파장을 더욱 단파장화하여 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장보다 짧게 하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다. 즉, 레지스트에 조사되는 X선의 파장 영역 내에 흡수단을 갖는 원소인 규소, 인, 황 및 염소를 포함하도록, 레지스트를 구성하는 재료를 선택함으로써 단파장 영역의 X선을 레지스트에 선택적으로 흡수할 수 있다.
이와 같이 레지스트에 흡수되는 X선의 파장을 단파장화함으로써, 실제로 레지스트에 조사되는 X선보다 단파장 영역의 X선을 이용하여 노광을 실행하게 된다. 따라서, 종래보다도 고해상도의 X선 노광을 실현할 수 있다. 예컨대, 레지스트 흡수 평균 파장이 가장 작은 황의 경우에는 레지스트 흡수 평균 파장이 5.25×10-10m이고, 종래예에 있어서의 PMMA 에 대한 레지스트 흡수 평균 파장이 8.72×10-10m의 약 0.6배로 되어 있다.
또한, 레지스트에 포함되는 원소의 흡수단이 존재하는 파장 영역은 2×10-10m 이상 7×10-10m 이하인 것이 바람직하다. 또한, 원소의 흡수단이 존재하는 파장 영역이 2×10-10m 이상 6×10-10m 이하인 것이 보다 바람직하고, 또한 상기 파장 영역이 3×10-10m 이상 5×10-10m 이하인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이, 파장 영역의 하한을 3×10-10m으로 하면 레지스트에 전사되는 패턴의 콘트라스트(마스크 콘트라스트)를 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 파장 영역의 상한을 5×10-10m으로 하면 노광에 이용하는 X선의 파장을 보다 단파장화할 수 있기 때문에, 해상성을 보다 향상시킬 수 있다. 즉, 3×10-10m 이상 5×10-10m 이하의 파장 영역은 콘트라스트와 해상성(해상도) 2개의 특성을 모두 밸런스 좋게 향상시킬 수 있는 범위이다.
또한, 참고예 1에 대해서도 검토한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 종래의 노광계를 이용하여 주로 7×10-10m 이상의 파장을 갖는 X선을 레지스트에 조사하는 경우에는, 본 발명에 도시하는 바와 같은 인이나 황 등을 포함하는 레지스트를 이용해도 레지스트 흡수 평균 파장은 PMMA의 레지스트 흡수 평균 파장으로 거의 변화하지 않고 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 규소, 인, 황 및 염소를 포함하는 재료를 레지스트로서 이용한 경우는 그 레지스트 흡수 X선량은 PMMA의 레지스트 흡수 X선량보다도 작아져 있다. 즉, 본 발명에 의한 레지스트를 종래의 노광계에 적용한 경우는 종래의 레지스트인 PMMA를 이용한 경우와 레지스트 흡수 평균 파장이 거의 변하지 않기 때문에, 해상도가 향상하는 효과를 얻을 수 없다.
또한, 종래예로 X선 거울의 재료로 SiC를 이용했지만, 그 밖의 백금이나 금 등을 X선 거울 재료로서 이용한 경우에도 X선 거울로의 X선의 입사각을 작게 하고, 종래의 7×10-10m 이상의 파장을 갖는 X선을 이용한 노광계에서는 참고예 1에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 레지스트를 적용해도 본 발명과 같이 해상도를 대폭 향상시키는 것은 곤란하다.
(제 2 양태)
도 1에 도시한 본 발명에 의한 노광 장치에 있어서, X선 거울(3a, 3b)의 X선을 반사하는 면(반사면)을 구성하는 재료로서 니켈(Ni)을 이용한 경우를 검토한다. 니켈을 X선 거울의 반사면에 이용한 본 발명 노광 장치의 제 2 양태에 있어서, 각종 레지스트에 대해 흡수되는 X선의 스펙트럼을 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과를 도 4에 나타낸다. 도 4에 있어서, 종축은 각 파장에 있어서의 X선 흡수 강도를 나타내고 있다.
또한, 시뮬레이션 조건으로는 싱크로트론 방사원(1)(도 1 참조)의 가속 에너지를 700MeV, 편향 자장 강도를 4.5T, 베릴륨 창(4)의 두께를 11㎛, X선 마스크(8)의 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인(6)의 두께를 2㎛으로 했다. 또한, X선 거울(3a, 3b)의 X선을 반사면은 니켈에 의해 구성되고, X선 거울(3a, 3b)에 대한 X선의 입사각은 89°로 했다. 또한, 레지스트는 본 발명의 제 1 양태와 같이 밀도를 1g/㎤로 한 순물질에 의해 모의했다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 규소, 인, 황, 염소 및 브롬을 포함하는 레지스트(각각 밀도가 1.0g/㎤로 한 순물질로 모의되어 있음)는 각각 X선의 파장이 4 내지 7×10-10m인 파장 영역에서 흡수 강도가 급격히 변화되고 있다. 이 흡수 강도의 급격한 변화는 각각의 원소의 흡수단 위치에 대응하고 있다.
또한, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장과 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장(레지스트 흡수 평균 파장)에 대해 검토한다. 도 5에는 횡축에 인(P), 황(S) 등으로 레지스트를 나타내는 표시가 이루어진 부분의 막대 그래프에 대해서는 종축이 레지스트 흡수 평균 파장을 나타내고 있다.
도 5를 참조하여, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장은 5.85×10-10m이다. 한편, 종래의 레지스트인 PMMA의 레지스트 흡수 평균 파장은 약 73×10-10m이다. 이와 같이, 종래의 레지스트인 PMMA에 있어서는 조사되는 X선의 평균 파장보다도, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장쪽이 길게 되어 있다. 한편, 레지스트 재료로서 인(P), 황(S), 규소(Si), 염소(C1) 및 브롬(Br)에 있어서의 레지스트 흡수 평균 파장은 5.55, 5.7, 5.75, 6.15, 6.15(단위:1×10-10m)이다. 이와 같이, 인, 황 및 규소로는 레지스트 흡수 평균 파장쪽이 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장보다도 짧게 되어 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 염소 및 브롬을 레지스트 재료로서 이용한 경우, 레지스트 흡수 평균 파장은 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장보다 길게 되어 있지만, 종래의 레지스트인 PMMA에서의 레지스트 흡수 평균 파장보다는 충분히 작은 값으로 되어 있다.
도 4로부터도 알 수 있듯이, 각 원소는 각각 흡수단보다도 짧은 단파장 영역의 X선을 주로 흡수하고 있다. 즉, 브롬은 7.984×10-10m에 흡수단을 갖고 있기 때문에, 약 8×10-10m 이하 파장 영역의 X선을 주로 흡수하고 있다. 또한, 규소는 6.738×10-10m로 흡수단을 갖고 있기 때문에, 약 7×10-10m 이하 파장 영역의 X선을 주로 흡수하고 있다. 마찬가지로, 인은 5.784×10-10m로 흡수단을 갖고, 황은 5.0185×10-10m로 흡수단을 갖으며, 염소는 4.3971×10-10m로 흡수단을 갖고 있기 때문에, 각각 흡수단보다 단파장 영역의 X선을 잘 흡수하고 있다.
또한, 본 발명에 의한 노광 방법으로는 레지스트에 흡수되는 X선량(레지스트흡수 X선량)도, 본 발명의 제 1 양태와 같이 종래보다 증대했다. 즉, 종래의 레지스트인 PMMA에 있어서의 레지스트 흡수 X선량과 대비하면, 각각의 레지스트 흡수 X선량은 브롬으로 6.06배, 규소로 3.67배, 인으로 2.96배, 황으로 2.25배, 염소로 1.65배로 증대했다.
또한, 레지스트재료로서 불소 및 요오드를 이용한 경우에는 각각의 재료에 있어서의 X선의 흡수 스펙트럼의 형상은 종래의 레지스트인 PMMA에서의 X선의 흡수 스펙트럼과 거의 같지만, 그 레지스트 흡수 X선량은 각각 불소로 PMMA의 1.9배, 요오드로 PMMA의 3.7배로 되어 있다. 즉, 불소 및 요오드를 레지스트 재료로서 이용한 경우에는 종래의 PMMA보다도 고감도인 노광이 가능하게 되었다.
(제 3 양태)
본 발명의 제 1 양태에 있어서의 노광 장치에 있어서, X선 마스크(8)의 멤브레인(6) 두께를 변화시킨 경우의 레지스트(10)에서의 X선 흡수 강도를 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과를 도 6에 도시한다. 또한, 도 6에 도시한 데이터에 대해 멤브레인 두께가 2㎛인 때의 X선 흡수 강도를 1로 한 경우의 각각의 멤브레인 두께에 있어서의 레지스트에 의한 X선 흡수 강도의 상대값을 도 7에 도시한다.
도 6 및 7을 참조하여, 레지스트로서 PMMA를 이용한 경우, 멤브레인 두께가 2㎛에서 20㎛로 두껍게 되면, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도는 0.14배로 격감한다. 한편, 본 발명에 의한 레지스트 재료인 황(S)에 있어서는, 멤브레인 두께가 2㎛에서 20㎛로 두껍게 된 경우에 X선 흡수 강도는 0.32배로 된다. 또한, 본 발명에 의한 레지스트 재료인 인(P)에 있어서는 마찬가지로 멤브레인 두께가 2㎛에서20㎛로 된 경우의 X선 흡수 강도는 0.31배로 된다. 즉, 본 발명에 의한 레지스트를 이용하면 종래의 레지스트인 PMMA를 이용한 경우보다도 두꺼운 멤브레인을 이용했을 때의 레지스트에 있어서의 X선 흡수 강도의 감소 비율은 적다. 따라서, 본 발명에 의한 레지스트를 이용한 경우에는 종래의 PMMA 등의 레지스트를 이용한 경우보다 멤브레인의 두께를 두껍게 해도 보다 짧은 시간으로 충분한 노광을 할 수 있다.
여기서는 멤브레인 두께에 대해 검토했지만, 창(4)의 두께를 변화시킨 경우에 관해서도 같은 것을 말할 수 있다. 즉, 창(4)의 두께가 두껍게 된 경우, 본 발명에 의한 레지스트를 이용하면 종래의 PMMA 등을 레지스트로서 이용하는 경우보다 레지스트에 의한 X선　흡수　강도를 크게 할　수　있다. 　따라서, 베릴륨으로 이루어지는 창(4)의 두께가 두껍게 된 경우, 노광 시간이 길어지는 것을 방지할 수 있다. 혹은 창(4)의 두께가 같은 경우는 노광 시간을 단축할 수 있다. 따라서, 노광 공정의 처리 속도(스루풋)를 종래보다 향상시킬 수 있다.
또, 도 6 및 7의 범례는 다음과 같은 의미이다. 예컨대, 도 6에 있어서의 Br, Rh란 레지스트 재료로서 브롬(Br)를 이용하고, X선 거울 재료로서 로듐(Rh)을 이용하고 있는 것을 나타내고 있다.
(제 4 양태)
본 발명의 제 1 양태에 의한 노광 장치에 있어서, 요오드를 포함하는 레지스트를 이용한 경우에 관해서, 라인앤드스페이스(L/S) 패턴을 형성했다. 노광 장치(노광계)로는 기본적으로 도 1에 도시한 노광 장치와 같은 노광 장치를 이용했다.단, 창(4)의 두께를 30㎛로 하고, 또한 X선을 투과시키는 필터로서 막 두께가 0.6㎛인 탄탈(Ta)막으로 이루어지는 필터, 막 두께가 0.6㎛인 금(Au)으로 이루어지는 필터를 X선의 광선 라인에 설치했다. 이와 같은 베릴륨으로 이루어지는 창(4) 및 탄탈과 금으로 이루어지는 필터를 투과한 X선을 X선 마스크(8)를 거쳐 요오드를 함유하는 레지스트(10)에 조사했다. X선 마스크(8)의 멤브레인은 다이아몬드로 이루어지고, 그 두께는 4㎛으로 했다. 또한, X선 흡수체(7)의 재료로는 금을 이용했다.
이 결과, 종래의 PMMA를 레지스트로서 이용한 경우보다 레지스트 흡수 X선량은 10배 이상으로 증대했다. 그리고, 기판(9)과 X선 마스크(8)의 사이를 10㎛로 한 노광(10㎛ 갭 노광)에 있어서, 간격이 28㎚인 L/S 패턴을 형성할 수 있었다. 이것은 요오드가 2.5×10-10m라는 파장 영역에 흡수단을 갖는 효과에 의한 것으로 사료된다. 이 때의 레지스트 흡수 평균 파장은 2.01×10-10m, 마스크 콘트라스트는 3.00으로 산출되었다.
(제 5 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 5 양태에 관해서, 각종 레지스트에 관해 X선의 흡수 스펙트럼을 시뮬레이션에 의해 구했다. 또한, 이 시뮬레이션 조건으로는 노광 장치로서 기본적으로 도 1에 도시한 노광 장치와 같은 장치를 이용했다. 단, 싱크로트론 방사원(1)에 있어서의 가속 에너지는 800MeV, 편향 자장 강도는 4.5T, 창재(4)로서 두께가 30㎛인 베릴륨막을 이용했다. 또한, X선의 광선 라인에 X선을투과시키는 투과막으로서 두께가 100㎛인 다이아몬드 막을 배치했다. X선 마스크(8)의 멤브레인(6)으로서 두께가 4㎛인 다이아몬드를 이용했다. 또한, 비교를 위해 종래의 레지스트인 PMMA(C5H8O2)에 대해서도 마찬가지로 X선 흡수 스펙트럼을 구했다. 그 결과를 도 8에 도시한다.
도 8을 참조하여, 요오드(I)는 2.8×10-10m 근방의 파장 영역에 흡수단을 갖고 있기 때문에, 2×10-10m 전후의 파장 영역에 있어서 다른 레지스트 재료보다도 약 2배 정도의 X선 흡수 강도를 나타내고 있다. 이 때문에, 요오드에 관해서는 레지스트 흡수 평균 파장이 2.33×10-10m으로 지극히 단파장으로 되었다. 이러한 요오드를 레지스트 재료로서 이용하면, X선 마스크와 기판의 갭을 10㎛로 한 경우, 디자인 룰이 35㎚ 이하의 패턴 전사가 가능하다. 또한, X선 마스크와 기판의 간격을 5㎛로 한 경우에는, 디자인 룰을 20㎚ 정도로 한 패턴 전사를 실시할 수 있다.
(제 6 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 6 양태에 있어서, X선 거울의 X선을 반사하는 면을 구성하는 재료를 변경한 경우에 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도와 파장의 관계를 검토했다. 검토 대상으로 한 노광 장치는 기본적으로 도 1에 도시한 노광 장치와 같은 구성을 구비한다. 싱크로트론 방사원(1)의 가속 에너지는 800MeV, 편향 자장 강도는 4.5T로 했다. X선 거울(3a, 3b)에 대한 X선의 입사각은 89°로 했다. 베릴륨으로 이루어지는 창(4)의 두께는 20㎛로 했다. 또한, X선 마스크(8)의 멤브레인(6)은 다이아몬드제이고 그 두께를 20㎛로 했다. 레지스트(10)에 대해서는 밀도가 1.0 g/㎤인 염소에 의해 레지스트를 모의한다(이하, 염소 레지스트라 함). 이와 같은 체계에 있어서, X선 거울(3a, 3b)의 X선을 반사하는 면에 대하여, 주기율표의 제 4 주기에 있어서의 모든 금속 원소 또한 제 4 주기에 있어서의 금속 원소끼리의 합금, 화합물을 이용한 경우에 관해 검토했다. 그 검토 결과를 도 9 및 10에 나타낸다.
도 9 및 10에 도시하는 바와 같이, 크롬(Cr), 망간(Mn), 철(Fe),코발트(Co), 니켈(Ni) 및 동(Cu)의 각종 재료에 있어서, 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장보다 레지스트에 의한 흡수 X선의 평균 파장(레지스트 흡수 평균 파장)쪽이 짧다는 것을 알 수 있다. 또한, 레지스트에 있어서의 레지스트 흡수 X선량도 충분한 값으로 되어 있다.
또, 여기서 검토한 제 4 주기의 금속 원소에 관해서는 2×10-10내지 5×10-10m의 파장 영역에 있어서는 흡수단이 존재하지 않는다. 그 때문에, X선 거울(3a, 3b)에 대한 X선의 입사각을 89°보다 크게 함으로써(즉, 작은 각도로 X선 거울로 X선을 입사시킴) 레지스트에 조사되는 X선을 더욱 단파장화할 수 있다. 또한, 이와 같이 X선 거울(3a, 3b)에 대한 입사각을 크게 함으로써, X선의 반사율도 향상시킬 수 있다. 이와 같이 하면, 광선 라인에 있어서의 X선 투과 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 광선 라인에서의 X선 투과 효율을 향상시킴과 동시에, 보다 단파장 영역의 X선을 레지스트에 조사할 수 있기 때문에, 고해상도화를 도모할 수 있는 동시에높은 스루풋을 실현할 수 있다.
또한, 제 4 주기 금속 원소끼리의 합금 및 이들 산화물, 질화물, 탄소화물을 X선 거울의 X선 반사면을 구성하는 재료로서 사용한 경우에도 상술한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제 4 주기에 있어서의 금속 원소의 할로겐화물이나 황화물에 관해서는 할로겐이나 황 흡수단의 영향이 있다. 또한, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서, 상기 제 4주기 금속 원소와 분해에 의해 휘발성 물질로 되는 원소의 화합물, 혼합물 또한 합금을 이용하는 경우, X선 거울의 수명이 짧아질 것이라고도 사료된다. 이러한 경우에는 X선 거울의 수명 관리를 정확히 해야 한다.
또한, 도 9 및 10에 있어서의 범례는 이하와 같은 정보를 표시하고 있다. 즉, 예컨대 도 9에 있어서의 범례 중 가장 위의 Ti4.54(89.0)란 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 티탄(Ti)을 이용하고, 그 티탄의 밀도가 4.54g/㎤이며, X선 거울에 대한 입사각이 89.0°인 것을 나타내고 있다.
(제 7 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 7 양태에 있어서, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 제 5 주기 금속 원소, 이들의 합금 및 화합물을 이용한 경우에 관해서, 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도와 파장의 관계를 검토했다. 검토 조건으로 한 노광 장치 및 노광 조건은 본 발명의 제 6 양태와 기본적으로 같다. 검토 결과를 도 11 및 12에 도시한다.
도 11을 참조하여, 지르코늄(Zr, 니오브(Nb), 몰리브덴(Mo), 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 은(Ag), 카드뮴(Cd), 인듐(In) 및 주석(Sn)의 각각을 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 이용한 경우, 모든 재료에 있어서 6×10-10m 이하의 파장 영역에 피크를 갖는 X선을 레지스트에 조사할 수 있다는 것을 알 수 있다. 그리고, 염소 레지스트에 흡수되는 X선에 관해서, 레지스트 흡수 평균 파장은 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장보다도 단파장 영역측에 위치하고 있다. 특히, 도 12에 도시한 바와 같이, 루테늄(Ru), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd) 및 은(Ag)으로는, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도가 커지게 되어 있기 때문에, 이들 루테늄, 로듐, 팔라듐 및 은은 본 발명에 의한 노광 방법으로의 X선 거울 재료로 특히 적합하다.
또한, 상기 시뮬레이션에 있어서는 X선 거울에 대한 X선의 입사각을 89°로 했지만, 입사각을 89°이상으로 하면 X선의 X선 거울에 있어서의 반사율을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 레지스트의 조사되는 X선 조사 강도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, X선 노광에 필요한 시간을 단축할 수 있기 때문에 높은 스루풋을 실현할 수 있다.
(제 8 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 8 양태에 있어서, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 주기율표의 제 6 주기의 재료를 이용한 경우에 관해서, 레지스트에 조사되는 X선 조사 강도와 파장의 관계를 검토했다. 구체적으로는, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 하프늄(Hf), 탄탈(Ta), 텅스텐(W), 레늄(Re), 오스뮴(Os), 이리듐(Ir), 백금(Pt), 금(Au) 및 납(Pb)에 관해서 검토했다. 시뮬레이션의 전제로 한 노광 장치 체계는 기본적으로 본 발명의 제 7 양태에 있어서의체계와 마찬가지다. 그 결과를 도 13 및 14에 도시한다.
도 13 및 14를 참조하여 검토한 모든 재료에 대해서, 레지스트에 조사되는 X선의 피크 파장은 5×10-10m 이하로 되어 있다. 또한, 레지스트 흡수 평균 파장은 염소 레지스트의 파장 선택성에 의해 레지스트에 조사되는 X선 평균 파장과 거의 같거나 짧게 되어 있다. 특히, 도 14에 도시하는 바와 같이, 하프늄, 탄탈, 텅스텐, 레늄, 오스뮴, 이리듐, 백금 및 금으로는 큰 에너지가 레지스트에 흡수되어 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 이들 재료는 본 발명에 의한 노광 방법의 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로 적합하다는 것을 알 수 있다.
레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 도시한 그래프로부터, 이리듐을 X선 거울 재료로 이용한 경우에는 레지스트 흡수 평균 파장을 3.66×10-10m 정도로 할 수 있고, 또한 오스뮴을 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 이용한 경우에는 레지스트 흡수 평균 파장을 3.65×10-10m 정도까지 단파장화할 수 있다.
또한, 상술한 검토에 있어서는, X선 거울에 대한 X선의 입사각을 89°로 검토했지만, 제 6 주기 원소에는 2 내지 5×10-10m의 파장 영역에 큰 흡수단이 존재하지 않기 때문에, 입사각을 89°이상으로 하면 X선 반사율을 더욱 향상시킬 수 있다. 특히, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 금, 백금, 이들 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 이용하는 경우, 입사각을 89°이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 결과, 레지스트에 조사되는 X선으로서 단파장 영역의 X선을 노광에 이용함과 동시에, 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도를 높일 수 있다. 이 때문에, 높은 스루풋을 실현할 수 있음과 동시에 고해상도화를 도모할 수 있다.
(제 9 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 9 양태에 있어서, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 주기율표의 제 2 주기 원소를 이용하는 것을 검토했다. 구체적으로는, X선 마스크의 반사면을 구성하는 재료로서 다이아몬드, 다이아몬드와 같은 카본 및 질화 붕소(BN)를 이용한 경우에 관해서 검토했다. 검토한 노광 방법의 조건은 기본적으로 본 발명의 제 8 양태에 있어서의 조건과 마찬가지다. 이 결과, X선 거울에 대한 X선 입사각을 88.5° 이상으로 하면, 본 발명의 제 6 양태 내지 제 8 양태와 같이, 종래보다 단파장 영역의 X선을 얻을 수 있었다. 따라서, 본 발명의 제 6 양태 내지 제 8 양태와 같이 종래보다 단파장 영역의 X선을 노광 공정에 이용할 수 있다.
또한, 상기한 본 발명의 제 6 양태 내지 제 9 양태에 있어서는, 도 1에 도시한 2장의 X선 거울(3a, 3b)의 반사면을 구성하는 재료가 같은 경우에 관해 검토하고 있지만, 예컨대 한장의 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료가 로듐이고, 다른쪽 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료가 코발트인 것처럼, 복수의 X선 거울에 관해 각각 반사면을 구성하는 재료가 다른 경우에도 본 발명의 제 6 양태 내지 제 9 양태에 도시한 재료를 이용하면 같은 효과를 얻을 수 있다.
(제 10 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 10 양태에 있어서, X선 마스크의 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께를 변화시킨 경우에 관해서 검토했다. 구체적으로는, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께를 변화시킨 경우의 레지스트에 조사되는 X선 조사 강도와 파장의 관계를 시뮬레이션에 의해 구했다. 시뮬레이션의 전제로 한 노광 조건은 기본적으로 도 1에 도시한 노광 조건과 마찬가지지만, 싱크로트론 방사원(1)의 가속에너지가 800MeV, 편향 자장 강도가 4.5T이고, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료를 백금으로 했다. 또한, X선 거울(3a, 3b)에 대한 X선의 입사각을 89.5°로 하고, 베릴륨으로 이루어지는 창(4)의 두께를 30㎛로 했다. 이러한 계에서, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인(6)의 두께를 2㎛, 10㎛, 20㎛으로 변화시킨 경우의 레지스트에 조사되는 X선 조사 강도와 파장의 관계를 구했다. 그 결과를 도 15에 도시한다.
도 15를 참조하여, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께가 두껍게 됨에 따라서, 장파장 영역의 X선이 이 멤브레인에 의해 차단되고, 레지스트에 조사되는 X선이 단파장화된다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 15의 범례의 표시는 이하와 같은 의미이다. 즉, 다이아몬드 2㎛란 두께가 2㎛인 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인을 이용한 경우의 데이터를 나타내고 있다.
(제 11 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 11 양태에 있어서, 레지스트에 함유되는 염소량과 레지스트에 의한 X선 흡수 강도의 관계를 검토했다. 검토 대상의 노광 장치는 기본적으로 본 발명의 제 1 양태와 마찬가지지만, 싱크로트론 방사원의 가속 에너지를 800MeV, 편향 자장 강도를 4.5T로 하고, X선 거울로서는 X선을 반사하는 면을 구성하는 재료로서 백금(Pt)을 이용했다. X선 거울에 대한 X선의 입사각은 89.5°로 했다. X선 거울은 2장 이용했다. 또한, X선 마스크의 멤브레인은 다이아몬드로 이루어지고, 멤브레인의 막 두께는 20㎛로 했다. 또한, 창은 베릴륨으로 이루어지고, 창 두께는 30㎛이다. 이러한 노광 장치에 있어서, 염소 함유량을 변화시킨 레지스트에 관해서 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 파장의 관계를 조사했다. 그 결과를 도 16에 도시한다.
도 16을 참조하여, 종래의 레지스트의 예로서 PMMA(C5H8O2)와 ZEP(C13H15Cl2)에 관한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 도시하고 있다. 그리고, 이 ZEP의 수소(H)를 염소(Cl)로 치환한 본 발명에 의한 레지스트에 관해서도 마찬가지로 X선 파장마다의 레지스트에 있어서의 X선 흡수 강도를 나타내고 있다. 여기서, 예컨대 범례에 있어서 3행째에 있어서의 ZEPC 131.0㎛란 ZEP 중 3개소의 수소를 염소로 치환한 레지스트를 기판상에 1.0㎛의 두께로 도포한 것에 대해서 X선 조사를 한 경우의 데이터를 나타내고 있다. 또한, 염소의 효과를 확인하기 위해서, 순물질로서의 염소 (밀도가 1.0g/㎤)를 기판상에 1.0㎛ 도포한 경우에 관해서도 마찬가지로 시뮬레이션에 의해 레지스트에 대한 X선 흡수 강도를 구하고 있다. 또한, 범례의 가장 밑행에 있어서의 C1(1.0)1.0㎛란, 순물질 염소이고 밀도가 1.0g/㎤이며 기판상에 1.0㎛의 두께로 도포한 경우를 나타내고 있다.
도 16에 있어서는, PMMA, ZEP, ZEP C13, ZEP C16, ZEP C110, C1의 순서로 레지스트에 있어서의 염소 함유율이 높아지고 있다. 그리고, 이 염소의 함유율이 높아짐에 따라서, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도가 높아지고 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도를 증대시켜 고감도화하기 위해서는 레지스트에 있어서의 염소 함유량을 증가시키는 것이 유효하다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 의한 레지스트에 함유시키는 원소로서는 상기 염소 이외에 브롬, 규소, 인, 황, 불소 및 요오드를 이용할 수 있다. 또한, 이들 원소의 레지스트에 있어서의 함유율은 20중량% 이상인 것이 바람직하다. 이에 의하면, 확실히 레지스트에 흡수되는 X선 파장을 단파장화하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 도 16에 도시한 본 발명에 의한 노광 방법의 제 11 양태에 있어서는, 상술한 바와 같은 노광 장치 체계를 이용하기 위해 레지스트에 조사되는 X선 파장 자체가 매우 짧다. 그 때문에, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장은 염소의 양에 구애됨 없이, 매우 짧은 값(4×10-10m 이하)으로 되어 있다.
(제 12 양태)
본　발명에 의한 노광　방법의 양태　12에 있어서, X선　거울에 대한 X선 입사각을 변경한 경우의 효과에 관해서 검토했다. 검토 대상으로 한 X선 노광 장치는 기본적으로 도 1에 도시한 X선 노광 장치와 마찬가지다. 구체적인 노광 조건으로는 싱크로트론 방사원(1)의 가속 에너지를 800MeV, 편향 자장 강도를 4.5T로 하고, X선 거울(3a, 3b)의 X선을 반사하는 면을 구성하는 재료로서 니켈(Ni)을 이용했다. X선 거울로는 도 1에 도시한 바와 같이 2장의 X선 거울을 이용한다. 베릴륨으로 이루어지는 창(4)의 두께는 20㎛으로 했다. X선 마스크(8)의 멤브레인(6)은 다이아몬드로 이루어지고, 그 두께는 20㎛이다. 레지스트(10)로는 밀도 1.0g/㎤인 염소로 레지스트를 모의하고 있다. 이와 같은 체계에 있어서, X선 거울에 대한 X선 입사각을 변경한 경우의 레지스트에 조사되는 X선 조사 강도 및 레지스트에 의한 X선 흡수 강도에 관해서, X선 거울에 대한 X선 입사각을 변경한 경우의 영향에 관해서 검토했다. 그 결과를 도 17 및 18에 도시한다.
여기서, 도 17 및 18에서의 범례는 이하와 같은 의미이다. 예컨대, 도 17을 참조하여, 범례의 최상단에 있어서의 Ni 8.85(88.8)에 있어서, Ni란 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 니켈(Ni)을 이용하고 있는 것을 나타내고, 8.85란 니켈의 밀도(g/㎤)를 나타내고, 88.8이란 X선 거울에 대한 X선 입사각이 88.8°인 것을 나타내고 있다.
도 17로부터 알 수 있듯이, X선 거울에 대한 입사각이 크지 않을수록, 즉 X선 거울에 대한 경사 입사각이 작아질수록(엷게 X선이 입사함), 레지스트에 조사되는 X선 조사 강도가 커지게 되는 것을 알 수 있다. 또한, 동시에 조사되는 X선 평균 파장도 짧아져 가는 것을 알 수 있다.
또한, 도 18에 도시하는 바와 같이, 레지스트에 있어서 장파장측의 X선이 흡수되어 있지 않기 때문에, 레지스트에 흡수되는 X선 평균 파장(레지스트 흡수 평균 파장)은 레지스트에 조사되는 X선 평균 파장과 동등하거나 작게 되어 있는 것을 알 수 있다.
(제 13 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 13 양태에 있어서, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 로듐(Rh)을 이용한 경우의 X선 거울에 대한 X선 입사각을 변화시킨 경우의 효과에 관해서 검토했다. 검토 대상으로 한 X선 노광 장치는 기본적으로 본 발명의 제 12 양태와 마찬가지다. 단, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료가 니켈이 아니라 로듐이다. 이러한 체계에 관해서, 본 발명의 제 12 양태와 같이 레지스트에 조사되는 X선 조사 강도 및 레지스트에 의한 X선 흡수 강도가 X선 거울에서의 X선 입사각이 변화된 경우에 어떻게 변화되는지를 검토했다. 그 결과를 도 19 및 20에 도시한다.
도 19를 참조하여, 범례의 표시 방법은 기본적으로 도 17과 마찬가지다. 도 19에 도시한 바와 같이, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 로듐을 이용한 경우에도, 본 발명의 제 12 양태와 같이 입사각을 크게 할수록 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도는 높아지며 또한 레지스트에 조사되는 X선 평균 파장은 단파장측으로 시프트한다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 레지스트에 조사되는 X선에 관해서, 그 스펙트럼은 2개의 파장 영역에서 피크를 나타내지만(2개의 산을 가짐), 도 20에 도시하는 바와 같이 레지스트에 흡수되는 X선에 관해서는, 파장이 4.5×10-10m 이상 파장 영역의 X선은 레지스트에는 그다지 흡수되어 있지 않다. 이 결과, 레지스트에 흡수되는 X선 평균 파장(레지스트 흡수 평균 파장)은 도 19에 도시한 레지스트에 조사되는 X선 평균 파장 이하로 되어있다는 것을 알 수 있다.
(제 14 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 14 양태에 있어서, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 오스뮴(Os)을 이용한 경우에 관해서, X선 거울에 대한 X선 입사각을 변화시킨 경우의 효과에 관해서 검토했다. 또한, 검토 대상으로 한 X선 노광 장치는 기본적으로 본 발명의 제 12 양태와 같다. 단, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료가 오스뮴으로 되어 있다. 그리고, 본 발명의 제 12 양태 및 제 13 양태와 같이, X선 거울에 대한 X선 입사각이 변경된 경우에 관해서, 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도와 파장의 관계 및 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선 파장의 관계를 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과를 도 21 및 22에 도시한다.
도 21 및 22를 참조하여, 범례의 표시 방법은 기본적으로 도 19 및 20과 같다. 그리고, 도 21에 도시하는 바와 같이, X선 거울에 대한 X선 입사각이 커질수록, 레지스트에 조사되는 X선의 조사 강도는 커지며 또한 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장은 단파장측으로 시프트한다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 22에 도시하는 바와 같이, 레지스트에 흡수되는 X선은 장파장 영역의 성분이 차단되고, 그 파장이 4.5×10-10m 이하인 것이 대부분을 차지하고 있기 때문에, 결과적으로 레지스트에 흡수되는 X선의 평균파장(레지스트 흡수 평균 파장)은 도 21에 도시한 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장과 동등하거나 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장보다 짧게 되어 있다는 것을 알 수 있다.
(제 15 양태)
상술한 본 발명의 제 14 양태로 검토한 노광 장치에 있어서, X선 마스크의 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께를 2㎛로 한 경우에 대해서도, 본 발명의 제 14 양태와 같이 검토한다(또, 본 발명의 제 14 양태에서 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께는 20㎛임). 그 결과를 도 23 및 24에 도시한다. 도 23은 도 21에 해당하며, 도 24는 도 22에 해당한다.
도 24를 참조하여, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장(레지스트 흡수 평균 파장)은 6×10-10m 전후로 된다. 그러나, 도 24에 도시하는 바와 같이, 파장이 7×10-10m 이상의 X선도 상당한 양이 레지스트에 흡수되고 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 23 및 24을 대비하면, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장은 도 23에 도시한 레지스트에 조사되는 X선의 평균 파장보다도 약간 장파장측으로 시프트하고 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 제 14 양태 및 15를 대비하면, X선 마스크의 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께는 어느 정도 두꺼운 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 또한, 다이아몬드는 X선 마스크의 멤브레인으로서 배치되는 경우만이 아니라, 필터와 같이 X선이 투과할 수 있도록 광선 라인의 어느 위치에 배치되어도 좋다.
(제 16 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 16 양태에 있어서, X선 마스크의 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인의 두께를 변화시키면, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장이 어떻게 변화되는지를 검토했다. 여기서, 검토 대상으로 한 X선 노광 장치는 기본적으로는 도 1에 도시한 노광 장치와 동일하다. 단, 싱크로트론 방사원의 가속 에너지는 700MeV, 편향 자장 강도는 4.5 T, X선 거울(3a, 3b)의 반사면을 구성하는 재료로서 루테늄(Ru)을 이용하고, 그 반사면의 표면 조도가 rms값으로 6×10-10m로 했다. 또한, 베릴륨으로 이루어지는 창(4)의 두께는 20㎛로 했다. X선 마스크(8)의 멤브레인(6)은 다이아몬드로 이루어지고, 레지스트(10)로서 염소를 40중량% 포함하는 레지스트를 이용했다. 그리고, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인(6)의 두께를 변화시킨 경우의, 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장을 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과를 도 25에 나타낸다. 또한, 레지스트로는 ZEP에 있어서 염소(Cl)가 3개 함유된 것을 이용하고 있다.
도 25에 도시한 바와 같이, 멤브레인의 두께가 증가함에 따라서 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장은 짧아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 25로부터, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장을 짧게 하여 해상도를 보다 향상시키기 위해서는, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께를 어느 정도 두껍게 하는 것이 효과적인 것이라는 것을 알 수 있다.
또한, 도 25로부터 알 수 있듯이, 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장은 멤브레인 두께가 0㎛로부터 5㎛로 증가하는 사이에 비교적 크게 감소하는 한편, 멤브레인의 두께가 5㎛ 이상인 영역에서는, 레지스트에 흡수된 X선 평균 파장의 감소 비율은 비교적 작아지고 있다(멤브레인 두께가 5㎛ 이상인 영역에 있어서는 흡수된X선의 평균 파장은 선형적으로 감소하고 있음). 즉, 레지스트에 흡수된 X선 평균 파장의 감소 비율이 변화하는 멤브레인 두께의 변화점은 5㎛ 정도이며 또한 멤브레인 두께를 5㎛ 이상으로 놓으면 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장을 7×10-10m 이하로 단파장화할 수 있다.
(제 17 양태)
본 발명의 제 16 양태에 있어서 검토한 노광 장치와 기본적으로 같은 노광 장치에 있어서, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 로듐(Rh)을 이용했다. 이 경우에 대해서, 본 발명의 제 16 양태와 같이 멤브레인 두께와 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장의 관계에 관해서 시뮬레이션에 의해 검토했다. 그 결과를 도 26에 도시한다. 또한, 본 발명의 제 17 양태에 있어서 검토한 X선 노광 장치 및 노광 방법은 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료 이외에는 기본적으로 본 발명의 제 16 양태에 있어서 검토한 노광 장치 및 노광 방법과 마찬가지다.
도 26에 도시하는 바와 같이, 기본적으로 본 발명의 제 16 양태의 경우와 같이, 멤브레인 두께가 두꺼울수록 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장은 작아진다는 것을 알 수 있다. 그리고, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 로듐을 이용한 경우에 있어서도, 본 발명의 제 16 양태의 경우와 같이 멤브레인 두께가 0 내지 5㎛의 범위에 있어서 레지스트에 흡수된 X선 평균 파장이 급격히 저하하고 있다. 그리고, 멤브레인 두께를 5㎛ 이상으로 해 두면, 레지스트에 흡수된 X선 평균 파장을 7×10-10m 이하로 할 수 있다.
(제 18 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 18 양태에 있어서, X선을 투과시키는 베릴륨으로 이루어지는 투과막에서의 필터의 두께와 레지스트에 흡수된 X선 평균 파장의 관계를 검토했다. 또한, 여기서 검토한 X선 노광 장치 및 노광 방법은 기본적으로 본 발명의 제 16 양태으로 검토한 노광 방법 및 노광 장치와 마찬가지다. 즉, 싱크로트론 방사원의 가속 에너지가 700MeV, 편향 자장 강도가 4.5T, X선 거울은 2장 배치되고, 이 X선 거울의 X선이 반사되는 반사면을 구성하는 재료로 루테늄(Ru)이 이용되고, 이 X선 거울 반사면의 표면 조도는 rms값으로 6×10-10m이다. 또한, 베릴륨으로 이루어지는 필터가 X선의 광선 라인상에 배치되어 있다. 또한, 여기서 필터와 베릴륨으로 이루어지는 창도 포함한다. X선 마스크의 멤브레인(6)으로는 다이아몬드가 이용되고, 이 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인의 두께는 4㎛ 이다. 레지스트로는 염소를 40중량% 포함하는 것을 이용한다. 이 레지스트로는 예컨대 ZEP에 있어서 3개소의 수소를 염소와 치환한 것이 이용된다. 검토 결과를 도 27에 도시한다.
도 27을 참조하여, 베릴륨으로 이루어지는 필터의 두께가 증가함에 따라서, 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장은 짧아지는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 27로부터 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장을 짧게 하여 고해상도화를 도모하기 위해서는 베릴륨으로 이루어지는 필터의 두께를 두껍게하는 것이 유효하다는 것을 알 수 있다. 또한, 도 27로부터, 베릴륨으로 이루어지는 필터의 두께가 0 내지 50㎛인 사이에 있어서는, 베릴륨의 두께가 두꺼워짐에 따라 급격히 짧아진다. 그리고, 필터의 두께가 50㎛ 보다도 두꺼운 영역에서는 레지스트에 흡수된 X선 평균 파장의 변화율은 비교적 작게 되어 있다. 또한, 베릴륨으로 이루어지는 필터의 두께를 50㎛ 이상으로 하면, 레지스트에 흡수된 X선 평균 파장을 7×10-10m 이하로 충분히 단파장 영역측으로 설정할 수 있다. 또한, 베릴륨으로 이루어지는 필터의 두께를 100㎛이상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장을 거의 6×10-10m 정도 이하로 할 수 있다.
이와 같이 하면, 단파장 영역의 X선을 노광 공정에 있어서 확실히 이용할 수 있다. 또한, 진공 격벽으로서의 베릴륨으로 이루어지는 창(4)의 두께를 50㎛ 이상으로 되도록 두껍게 해도 좋고, 창(4)와는 별도 추가의 베릴륨 막으로 이루어지는 1개 이상의 필터를 X선이 투과하도록 배치해도 좋다. 이 경우, 창(4)의 두께와 추가 필터 두께의 합계가 50㎛ 이상이 되면, 상술한 효과를 얻을 수 있다.
(제 19 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 19 양태에 있어서, X선 거울의 반사면의 표면 조도와, 레지스트에 흡수된 X선의 강도(레지스트에 의한 흡수 X선 강도) 및 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장(레지스트 흡수 평균 파장)의 관계를 검토했다. 검토 대상으로 한 노광 장치는 기본적으로는 본 발명의 제 18 양태와 동일하다. 단, 루테늄을 반사면의 구성 재료로서 이용한 X선 거울의 표면 조도를 변화시키고 있다. 그리고, 베릴륨으로 이루어지는 창의 두께는 100㎛이고, 이 베릴륨으로 이루어지는 창 이외에 X선을 투과시키기 위한 다이아몬드로 이루어지는 필터를 X선의 광선 라인상에 배치하고 있다. 이 필터의 두께는 1㎛이다. 또한, X선 마스크의 멤브레인은 다이아몬드로 이루어지고, 그 두께는 20㎛이다. 레지스트로는 본 발명의 제 18 양태와 같이 염소를 40중량% 포함한 것을 이용하고 있다.
여기서, 본 발명은 거울 재료, 필터 재료, X선 마스크의 멤브레인 재료, 레지스트 재료의 최적화에 의해, 종래보다도 단파장 영역의 X선을 이용하여 고해상도의 X선 노광을 실현하는 것을 1개의 목적으로 하고 있다. 그리고, 일반적으로 알려진 바와 같이, 거울 표면이 어느 정도의 조도를 갖고 있는 경우, 단파장 영역의 광만큼 X선 거울 표면에서의 산란에 의해 반사율이 작아진다. 이것은 데바이-왈러(Debye-Waller)의 이하에 나타내는 식으로 나타내어진다.
또한, σ는 rms 조도, Θ는 거울 반사면과 입사하는 X선이 이루는 각, λ은 X선 파장이다.
상기에 나타낸 데바이-왈러의 식을 이용하여, X선 거울의 표면 조도와 레지스트에 흡수된 X선 강도의 관계를 구했다. 그 결과를 도 28에 도시한다.
도 28에 도시하는 바와 같이, X선 거울의 표면 조도가 커짐에 따라서, 레지스트에 흡수되는 X선의 강도가 작아지는 것을 알 수 있다. 경향으로는 표면 조도의 값이 작을 때에는 표면 조도의 값이 증가함에 따라 레지스트에 의한 X선 흡수 강도가 감소하는 비율은 작다. 그리고, X선 거울의 표면 조도가 rms값으로 4×10-10m을 초과하는 영역이 되면, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도가 급격히 감소한다는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도가 작아지는 것은 소정의 노광량을 확보하기 위한 노광 시간이 증대한다는 것을 의미한다.
또한, 상술한 노광 방법에 있어서, X선 거울의 표면 조도 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장의 관계를 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과를 도 29에 도시한다.
도 29를 참조하여, X선 거울의 표면 조도가 증대함에 따라서, 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장이 증가한다는 것을 알 수 있다. 도 29에 도시하는 바와 같이, X선 거울의 표면 조도가 rms값으로 6×10-10m을 초과하는 영역에 있어서, 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장 증가율이 커지고 있다는 것을 알 수 있다. 도 28 및 29로부터 X선 거울의 표면 조도가 rms값으로 매우 큰 값인 경우에는, 노광 시간의 증대를 초래함과 동시에 레지스트에 흡수된 X선의 평균 파장이 증대하여, 고해상도화의 방해가 된다는 것을 알 수 있다. 이 때문에, X선 거울의 표면 조도는 rms값으로 6×10-10m 이하로 하는 것이 바람직하다.
(제 20 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 20 양태에 있어서, X선 공급원인 싱크로트론 방사원으로부터 출사된 방사광 평균 파장의, 레지스트에 있어서의 X선 흡수 강도에 대한 영향을 검토했다. 케이스 1로서 싱크로트론 방사원에 있어서의 가속 에너지를 585MeV, 편향 자장 강도를 3.29T로 했다. 이 경우의 싱크로트론 방사원으로부터 방사되는 방사광의 평균 파장은 7×10-10m 이다. 또한, 검토한 노광 장치의 구성은 기본적으로는 본 발명의 제 1 양태에 나타낸 노광 장치와 마찬가지다. 2장의 X선 거울을 이용하고, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로는 백금을 이용했다. 또한, 베릴륨으로 이루어지는 창의 두께는 20㎛으로 했다. 그리고, X선 마스크의 멤브레인은 다이아몬드로 이루어지고, 그 두께는 20㎛이다. 이러한 노광 장치에 있어서, 염소(밀도를 1.0g/㎤)로 모의한 레지스트를 이용한 경우의, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 X선의 파장의 관계를 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과를 도 30에 도시한다.
도 30에는 비교를 위해서 레지스트로서 종래의 PMMA를 이용한 경우에 관해서도 데이터를 표시하고 있다. 도 30의 범례에 있어서는, PMMA(1.11)1㎛란 레지스트로서 PMMA를 이용하고, 그 레지스트의 밀도가 1.11g/㎤이며, 레지스트의 도포막 두께가 1㎛인 것을 나타내고 있다.
도 30을 참조하여, PMMA를 레지스트로서 이용한 경우의 레지스트에 흡수되는 X선 평균 파장(레지스트 흡수 평균 파장)은 5.36×10-10m인 데 비하여, 염소로 모의한 레지스트의 경우에는 레지스트 흡수 평균 파장은 4.16×10-10m로 되어 있다. 즉, 종래의 PMMA를 레지스트로서 이용한 경우보다, 레지스트에 흡수되는 X선 평균 파장은 짧아져 있다. 또한, 레지스트에 의한 흡수 강도도 PMMA를 레지스트로서 이용한 경우보다, 염소로 모의한 레지스트의 경우 쪽이 흡수 강도가 4.21배로 고감도화하고 있다는 것을 알 수 있다.
다음으로 본 발명에 의한 노광 방법의 제 20 양태의 케이스 2로서, 상기 케이스 1의 경우와 같은 노광 장치에 있어서, 싱크로트론 방사원의 가속 에너지를 800MeV, 편향 자장 강도를 4.5T로 한 경우에 관해서 검토했다. 이 경우, 싱크로트론 방사원으로부터 방사되는 방사광의 평균 파장은 2.7×10-10m이다. 이 경우의 레지스트에 의한 X선 흡수 강도와 파장의 관계(레지스트에 있어서 흡수되는 X선 스펙트럼)를 도 31에 도시한다. 도 31에 있어서는, 비교를 위해 레지스트로서 PMMA를 이용한 경우의 데이터도 표시되어 있다.
도 31을 참조하여, 염소로 모의한 본 발명에 의한 레지스트의 경우, 레지스트에 흡수되는 X선 평균 파장은 3.71×1010m이고, 도 30에 도시한 케이스 1의 경우보다도 더욱 단파장화하고 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 종래의 레지스트인 PMMA의 경우와 비교하여, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도도 6.90배로 케이스 1의 경우보다 더욱 커져 있다. 즉, 싱크로트론 방사원으로부터 출사된 방사광의 평균 파장이 짧아짐으로써, 본 발명에 의한 노광 방법으로는 레지스트 흡수 평균 파장은 단파장 영역으로 시프트함과 동시에, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도도 향상한다는 효과가 있다는 것을 알 수 있다(단, 본 발명은 X선 공급원으로서 싱크로트론 방사원에 한정되는 것이 아님). 또한, X선 노광에 있어서 7×10-10m 이하 파장 영역의 X선을 노광에 이용하는 경우에는, 싱크로트론 방사원으로부터 출사된 방사광의 평균 파장을 6×10-10m 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
(제 21 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 21 양태에 있어서, X선 마스크의 멤브레인 두께를 변화시킨 경우의 영향에 관해서 검토했다. 구체적으로는, X선 마스크의 멤브레인 두께를 1㎛에서 100㎛까지 범위로 바꾼 경우의, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도를 시뮬레이션에 의해 구했다. 검토한 노광 방법으로의, 싱크로트론 방사원에서의 가속 에너지는 800MeV, 편향 자장 강도는 4.5T, 베릴륨으로 이루어지는 창의 두께는 20㎛이다. X선 마스크의 멤브레인 재료로 다이아몬드를 이용하고 있다. 또한, 그 밖의 데이터에 관해서는 기본적으로 본 발명에 의한 노광 장치를 이용하고 있다. 즉, X선 거울 재료로는 코발트를 이용하고, 베릴륨으로 이루어지는 창의 두께가 20㎛, X선 마스크의 멤브레인 재료로서 다이아몬드를 이용하고 있다.
검토 결과를 도 32에 도시한다. 또한, 도 32에 있어서는, 비교를 위해 종래의 노광 방법에 의한 경우에 관해서도 데이터를 나타내고 있다. 구체적으로는 범례의 최상단에 있어서 SiC, SiC, PMMA와 있는 것은, 종래의 노광 방법으로서, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 SiC를 이용하고, 이 X선 거울을 2개 이용하고 있는 것을 의미하며 또한 레지스트로서 PMMA를 이용하고 있는 것을 나타내고 있다. 그리고, 범례에 있어서의 2단째 이후의 표시는 기본적으로 도 2에 도시한 그래프의 범례의 표시 방법과 동일하다.
도 32를 참조하여, 종래의 노광 방법(범례에 있어서 SiC, SiC, PMMA), 즉 7×10-10m 이상 파장 영역의 X선을 이용하여 노광한 경우, 멤브레인 두께가 20㎛로 된경우의 레지스트에 의한 X선 흡수 강도는 멤브레인이 2㎛인 경우의 레지스트에 의한 X선 흡수 강도의 40분의 1 이하로 되어 있다. 그리고, 종래의 노광 방법에 있어서 PMMA 이외의 종래의 레지스트를 이용한 경우에도, 멤브레인 두께가 2㎛인 경우에 대하여, 멤브레인 두께가 20㎛으로 된 경우에 있어서는, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도는 20분의 1 이하로 감소한다.
한편, 본 발명에 의한 노광 방법에 있어서는, 염소나 규소 등으로 모의한 레지스트에 대해서 보면, 멤브레인 두께가 2㎛인 경우를 기준으로, 멤브레인 두께가 20㎛으로 된 경우, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도는 3분의 1로부터 5분의 1정도의 감소로 억제된다. 즉, 종래의 노광 방법에 대하여, 멤브레인 두께를 두껍게 한 경우의 레지스트에 의한 X선 흡수 강도의 감소율이 본 발명에서는 대단히 작게 되어 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면 종래보다 두꺼운 멤브레인을 사용해도, 레지스트에 의한 X선 흡수 강도를 충분히 크게 할 수 있다. 즉, 종래보다 멤브레인 두께를 두껍게 할 수 있다. 이와 같이 X선 마스크의 멤브레인 두께를 두껍게 할 수 있기 때문에, X선 마스크가 기계적인 강도를 용이하게 향상시킬 수 있는 동시에, X선 마스크의 고정밀도화를 유리하게 실행할 수 있다.
도 32에 도시한 각각의 케이스에 관해서, 멤브레인 두께와 레지스트에 의한 흡수 X선의 평균 파장(레지스트 흡수 평균 파장)의 관계를 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과를 도 33에 도시한다.
도 33을 참조하여, 본 발명에 의하면 레지스트에 의한 흡수 X선의 평균　파장을 3×10-10m 대로 하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있다. 즉, 종래의 멤브레인 두께는 대략 1 내지 2㎛ 정도였다는(따라서, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장은 9×10-10m 정도였음) 것을 고려하면, 레지스트에 흡수되는 X선의 평균 파장을 9×10-10m로부터 3×10-10m대로 대폭 짧게 할 수 있다. 이 결과, 종래보다도 고해상도화를 용이하게 실행할 수 있다.
(제 22 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 22 양태에 있어서, X선 마스크의 X선 흡수체막의 두께를 검토하기 위해서 마스크 콘트라스트(X선 흡수체막이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분을 투과하여 레지스트에 흡수되는 X선 강도의 비)를 시뮬레이션에 의해 검토했다.
여기서, X선 노광에 의해 전사되는 전사 패턴의 미세화가 진행됨에 따라서, 단파장의 X선이 이용된다고 사료된다. 이러한 단파장 X선은 투과능력이 높기 때문에, X선 마스크의 X선 흡수체막의 두께를 두껍게 할 필요가 있다. 이 경우, X선 마스크에 있어서의 X선 흡수체막에 패턴을 형성하기 위한 에칭을 할 때, X선 흡수체막에 형성된 패턴의 애스펙트비(패턴의 폭에 대한 X선 흡수체막의 두께비)가 커진다. 애스펙트비가 커지는 것은 X선 마스크의 제작을 어렵게 한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는, 보다 얇은 X선 흡수체막으로 소정의 마스크 콘트라스트가 얻어지도록 하는 것이 바람직하다. 또한, 이와 같이 X선 흡수체막의 막 두께를 얇게 하는 것은, X선 마스크의 전사 패턴에 있어서의 측벽 산화에 기인하는 위치 왜곡을 억제할 수 있기 때문에, X선 마스크의 형상 정밀도의 향상에 기여한다.
여기서는, 콘트라스트를 시뮬레이션에 의해 구하기 때문에, X선 흡수체막의 두께를 일정하게 하고, 멤브레인 두께를 변화시켜 마스크 콘트라스트를 시뮬레이션에 의해 구하여 비교 검토를 했다.
시뮬레이션 조건으로는, 싱크로트론 방사원에 관해서는 가속 에너지를 700MeV, 편향 자장 강도를 4.5T로 했다. 그리고, 본 발명의 제 1 양태에 있어서의 도 1에 도시한 노광 장치와 기본적으로는 같은 노광 장치를 이용했다. 이 X 거울에 대한 X선의 입사각은 89°이다. 베릴륨으로 이루어지는 창의 두께는 20㎛로 했다. X선 마스크의 X선 흡수체막으로는 밀도가 16.0 g/㎤, 두께가 0.3㎤인 텅스텐을 이용했다.
비교를 위한 노광 방법으로는 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 SiC, X선 마스크의 멤브레인으로서 SiC를 이용했다. 그리고, 레지스트로는 종래의 레지스트의 예로서 PMMA, 본 발명에 의한 레지스트의 예로서 염소, 황, 인, 규소, 브롬으로 모의한 레지스트를 각각 이용했다. 그 결과를 도 34에 도시한다. 또한, 본 발명에 의한 노광 방법에 있어서 이용하는 레지스트에는, 염소, 황, 불소, 브롬 중 1개 이상이 함유되어 있는 것이 바람직하지만, 염소, 황, 인, 규소, 브롬의 레지스트 중에 합계 함유율이 20중량% 이상인 것이 바람직하다.
도 34를 참조하여, 종래의 노광 방법으로는 브롬을 제외하고 레지스트에 의한 변화는 거의 보이지 않았다. 그리고, 어느쪽 레지스트를 이용한 경우에도 SiC 멤브레인의 두께가 두꺼워짐에 따라서 콘트라스트가 저하하고 있다. 예컨대, 표준멤브레인 두께인 2㎛의 경우, 브롬으로 모의한 레지스트의 경우는 콘트라스트가 2.32이고, 그 밖의 레지스트로는 콘트라스트가 2.8 전후 값으로 되어 있다. 그리고, SiC 멤브레인 두께가 10㎛로 된 경우에는, 브롬으로 모의한 레지스트의 경우는 콘트라스트가 2.1로 되고, 그 밖의 레지스트로는 2.3 정도로 각각 저하하고 있다는 것을 알 수 있다.
상기와 같은 종래의 노광 방법에 대하여, 상술한 바와 같이 본 발명에 의한 노광 방법을 이용한 경우에 관해서도 마찬가지로 시뮬레이션을 했다. 시뮬레이션 조건으로는 싱크로트론 방사원의 가속 에너지 및 편향 자장 강도는 도 34에 도시한 경우의 계산 조건과 마찬가지이고, X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 코발트를 이용하며, 이러한 X선 거울을 2장 이용하고 있다. 그리고, X선 마스크에 대한 X선의 입사각을 89°로 하고 있다. 베릴륨으로 이루어지는 창의 두께는 20㎛로 하고, X선 흡수체막은 도 34에 도시한 계산의 경우와 같이 밀도가 16.0g/㎤, 두께가 0.3㎛인 텅스텐을 이용하고 있다. 그리고, 멤브레인 재료로는 다이아몬드를 이용하고 있다. 또한, 이와 같이 다이아몬드 멤브레인을 이용하면, 멤브레인에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장보다, 레지스트에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장을 짧게 할수 있기 때문에, 레지스트에 전사되는 패턴의 해상성을 종래보다 향상시킬 수 있다. 이러한 본 발명에 의한 노광 방법에 있어서의, 다이아몬드 멤브레인의 두께를 변경한 경우의 콘트라스트를 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과를 도 35에 도시한다.
도 35를 참조하여, 그 범례의 표시 방법은 기본적으로 도 34과 동일하다.그리고, 도 35에 도시한 바와 같이, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인의 두께가 2㎛로 표준값인 경우, 어느쪽 레지스트 재료를 이용한 경우에도 콘트라스트는 거의 3 이상의 값으로 되어 있다. 특히, 규소로 모의한 레지스트의 경우, 콘트라스트가 4.2 정도의 변화가 큰 값으로 되어 있다. 이것은 레지스트에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장이 X선 흡수체막을 구성하는 재료인 규소에 흡수되는 X선의 흡수 피크가 존재하는 파장 영역에 위치하기(흡수 피크 파장의 전후 파장에 있어서 비교적 흡수 강도가 큰 파장 영역이 레지스트막과 X선 흡수체막을 구성하는 재료로 겹치는 영역을 갖거나 거의 겹쳐져 있음)때문에, 노광 공정에 관계해야 할 파장 영역의 X선을 X선 흡수체막으로 확실히 흡수할 수 있기 때문이라 사료된다.
또한, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인의 두께가 10㎛ 이하인 영역에서는, 멤브레인 두께에 대한 콘트라스트의 의존성은 종래의 노광 방법보다도 매우 적다. 즉, 멤브레인의 두께가 10㎛ 이하인 영역에서는, 거의 같은 콘트라스트 값을 나타내고 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 도 35로부터, 본 발명에 의한 노광 방법으로는 X선 흡수체막의 막 두께를 일정하게 하고 멤브레인 두께를 어느 정도 두껍게 해도 종래와 같은 정도의 콘트라스트를 얻을 수 있다. 즉, 멤브레인 두께를 종래와 같은 정도로 한 경우, X선 흡수체막의 두께를 종래보다도 얇게 하면서, 동일한 콘트라스트를 얻는 것이 가능해진다는 것을 알 수 있다.
또한, 여기서는 멤브레인 두께를 두껍게 한 경우에 관해서 검토하고 있지만, 창재로서 다이아몬드 등을 이용하여 멤브레인 이외에 X선이 투과하는 다이아몬드막을 배치함으로써, X선의 광선 라인상의 다이아몬드 합계막 두께를 크게 한 경우에도 같은 효과가 얻어진다.
(제 23 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 23 양태에 있어서, 높은 콘트라스트를 보이는 X선 마스크 재료와 레지스트의 재료의 조합을 검토했다. 구체적으로는, 기본적으로 도 1에 도시한 본 발명의 제 1 양태에 있어서의 노광 장치와 같은 노광 장치를 이용하고, 싱크로트론 방사원의 가속 에너지를 700MeV, 편향 자장 강도를 4.5T로 하며, 이 X선 거울의 반사면을 구성하는 재료로서 코발트(Co)를 이용했다. X선 거울에 대한 X선 입사각은 89.3°로 했다. 베릴륨으로 이루어지는 창의 두께는 20㎛로 했다. X선 흡수체막으로서 밀도가 16.2g/㎤인 텅스텐을 사용했다. X선 흡수체막의 두께는 0.3㎛로 했다. X선 마스크의 멤브레인 재료로는 다이아몬드를 이용했다. 이러한 노광 장치에 있어서, 멤브레인 두께를 변경한 경우의 각종 레지스트에 있어서의 콘트라스트를 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과를 도 36에 도시한다.
또한, 도 36에 나타낸 조건과 거의 같지만, X선 흡수체막으로서 밀도가 19.32g/㎤인 금을 이용한 경우에 관해서도, 마찬가지로 멤브레인 두께와 콘트라스트의 관계를 시뮬레이션에 의해 구했다. 그 결과를 도 37에 도시한다. 또, 도 36 및 37 중 어느 것에 있어서도, 범례의 표시 방법은 도 34 및 35과 마찬가지다.
도 36을 참조하여, X선 흡수체막으로서 텅스텐을 이용하고 규소로 모의된 레지스트를 이용한 경우에 콘트라스트가 커지는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 멤브레인으로서 다이아몬드, X선 흡수체막으로서 텅스텐이라는 비교적 가공의 실적 등이 있는 재료에 의해 본 발명의 X 마스크를 제작할 수 있다. 이 결과, 본 발명에 의한 노광 방법을 실시하기 위한 X선 마스크를 비교적 용이하게 제작하는 것이 가능해진다.
또한, 도 37에 도시하는 바와 같이, X선 흡수체막으로서 금을 이용한 경우에는 콘트라스트가 거의 일정해지는 멤브레인의 막 두께 범위가 텅스텐을 X선 흡수체막으로서 이용한 경우보다도 넓다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 36 및 37을 참조하여, X선 흡수체가 다르면 보다 높은 콘트라스트를 나타내는 레지스트가 다르다. 예컨대, 규소로 모의된 레지스트에 관해서 고려하면, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인 두께가 10㎛인 경우, X선 흡수체로서 텅스텐을 이용하고 있는 경우에는 콘트라스트가 2.3인데 대하여, X선 흡수체로서 금을 이용한 경우에는 콘트라스트는 2.8이다. 한편, 브롬으로 모의된 레지스트의 경우에는 X선 흡수체로서 텅스텐과 금을 이용한 경우의 차이는 비교적 작다.
이와 같이, 본 발명에 있어서는, X선 마스크의 멤브레인 두께가 주어지면, X선 흡수체와 사용하는 레지스트의 조합을 변경함으로써, 마스크 콘트라스트를 임의로 설정할 수 있다. 또한, 마스크 콘트라스트 값이 미리 주어진 경우에는 보다 X선 흡수체의 두께를 얇게 할 수 있도록 높은 콘트라스트를 나타내는 레지스트를 선택하면, X선 흡수체막의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, X선 마스크의 제작을 쉽게 할 수 있다.
(제 24 양태)
본 발명에 의한 노광 방법의 제 24 양태에 있어서, X선의 파장을 변환하는파장 스위퍼의 구성을 도 38에 도시한다. 도 38을 참조하여 1 내지 3단째 X선 거울 13 내지 15는 모두 그 반사면을 구성하는 재료가 베릴륨이다.
도 38을 참조하고, 1단째 X선 거울(13)과 2단째 X선 거울(14)의 X축　방향의 거리는 L이라는 일정값이다. 또한, 2단째 X선 거울(14)과 3단째 X선 거울(15)의 X축　방향의 거리도 마찬가지로 L이라는 일정값이다. 1단째 X선 거울(13)은 위치가 고정되어 있고, 지면에 수직한 축을 중심으로 한 회전 기능을 갖는다. 2단째 X선 거울(14)은 y축 방향으로 평행 이동하는 기능을 갖고 있다. 3단째 X선 거울(15)은 1단째 X선 거울(13)과 마찬가지로 지면에 수직한 축을 중심으로 한 회전 기능을 구비하고 있다.
X선(16)이 1단째 X선 거울(13)에 입사할 때의 경사 입사각이 α인 경우, 1단째 X선 거울(13)과 2단째 X선 거울(14) 사이의 y축 방향의 거리를 Dα로 한다. 그리고, 3단째 X선 거울(15)로부터 출사하는 X선(16)의 광축과 1단째 X선 거울(13)에 입사하는 X선 경사 입사각이 α로 되도록, 3단째 X선 거울(15)의 각도를 제어한다. 이 결과, 3단째 X선 거울(15)로부터 출사하는 X선(16)의 광축과 1단째 X선 거울(13)에 입사하는 X선(16)의 광축을 거의 동일하게 할 수 있다. 단, 2단째 X선 거울(14)에 대한 X선(16)의 경사 입사각은 2α로 된다.
다음으로, 1단째 X선 거울(13)에 대한 X선(16)의 경사 입사각이 β로 되도록 1단째 X선 거울(13)을 회전시킨 경우를 고려한다. 이 경우, 2단째 X선 거울(14)를 y축 방향으로 평행 이동시킨다. 또한, 3단째 X선 거울(15)에 있어서, X선(16)의경사 입사각이 β로 되도록 3단째 X선 거울(15)를 회전시킴으로써, 조금 전과 같이 3단째 X선 거울(15)로부터 출사하는 X선(16)의 광축과 1단째 X선 거울(13)에 입사하는 X선(16)의 광축을 거의 동일하게 할 수 있다.
이와 같이, X선(16)의 광축을 동일하게 한 채로, X선 거울(13) 내지 (15)에 대한 X선의 경가 입사각을 임의로 선택하는 것이 가능해진다. 이와 같이 X선　거울　13 내지　15에 대한 X선의 입사각(90°­경사 입사각)을 변경함으로써, X선 단파장 영역의 광을 용이하게 차단할 수 있다.
도 38에 도시한 파장 스위퍼를 본 발명에 의한 노광 장치에 설치함으로써, 레지스트에 흡수되는 X선의 파장 영역을 좁게 하는(좁은 대역화함)것이 가능해진다. 이 결과, 마스크 콘트라스트를 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제 21 양태 내지 제 24 양태에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의하면 가장 강도가 큰 재료 중 1개인 다이아몬드를 X선 마스크의 멤브레인 재료로서 이용하고, 또한 이 멤브레인을 종래보다도 비교적 두꺼운 두께로 할 수 있다. 그리고, 마스크 콘트라스트를 향상시킴으로써 X선 마스크의 X선 흡수체막의 두께를 얇게 할 수 있다. 이 결과, X선 마스크의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(제 25 양태)
도 39를 참조하여, 본 발명에 의한 노광 방법의 제 25 양태를 설명한다.
지금까지 설명한 노광 방법은 기본적으로 전부 싱크로트론 방사원을 X선 공급원으로서 이용하고 있었다. 그러나, 도 39에 도시한 노광 방법으로는, X선 공급원으로서 플라즈마 X선 공급원(17)을 이용한다. 플라즈마 X선 공급원과 같은 X광원을 이용해도, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다. 즉, 도 39에 도시한 본 발명에 의한 노광 장치(20)는 플라즈마 X선 공급원(17)과, 이 플라즈마 X선 공급원(17) 밑에 배치된 베릴륨으로 이루어지는 창(4)과, X선 마스크(8)를 구비한다. X선 마스크(8)에 대향하도록, 레지스트(10)가 표면에 도포된 기판(9)이 배치되어 있다. X선 마스크(8)는 멤브레인(6)과 이 멤브레인(6)상에 배치되고, 전사 패턴을 갖는 X선 흡수체막(7)을 구비한다. 플라즈마 X선 공급원(17)으로부터 방사된 X선은 창(4)과 X선 마스크(8)를 통해 레지스트(10)에 조사된다. 이 조사된 X선에 의해, X선 흡수체막(7)에 의해 형성된 패턴이 레지스트(10)에 전사, 노광된다.
도 39에 도시한 바와 같은 노광 장치로는 도 1에 도시한 바와 같은 X선 거울은 존재하지 않는다. 그러나, 도 39에 도시한 바와 같은 노광 장치에 있어서도, 레지스트(10)에 흡수되는 X선의 평균 파장이 짧아지는 바와 같이, 창(4)과 멤브레인(6)의 X선에 대한 투과 특성과 레지스트(10)의 흡수 특성을 결정하도록, 각각의 재료의 편성을 결정함으로써 본 발명에 의한 노광 방법의 제 1 양태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(제 26 양태)
도 40을 참조하여, 본 발명에 의한 노광 방법의 제 26 양태를 설명한다.
도 40을 참조하여, 본 발명에 의한 노광 방법을 실시하기 위한 노광 장치는 기본적으로 도 1에 도시한 노광 장치와 같은 구조를 구비한다. 단, 도 40에 도시한 노광 장치에는, 베릴륨으로 이루어지는 창(4)이 X선에 의해 가열되어 손상을 받는 것을 막기 위해서, 창(4)의 상류측에 필터(18)를 삽입하고 있다. 이 필터(18)의 재료로는 다이아몬드나 베릴륨등을 이용할 수 있다. 예컨대, 이 다이아몬드로 이루어지는 필터(18)의 두께를 1㎛로 하고, X선 마스크(8)의 멤브레인(6)의 재료도 다이아몬드로서, 이 멤브레인(6)의 두께를 4㎛로 한다. 이 경우, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인(6)과 필터(18)의 합계 두께가 5㎛로 되기 때문에, 레지스트에 조사되는 X선의 특성은 본 발명의 제 1 양태에 나타낸 바와 같이, 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인(6)의 두께가 5㎛인 경우와 동일하게 된다. 이와 같이 해도, 본 발명의 제 1 양태와 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 멤브레인(6)의 두께를 10배한 값과 베릴륨으로 이루어지는 창(4)의 두께(30㎛)의 합계 두께는 70㎛로 되어 있다. 이 점으로도 단파장 영역의 X선을 확실히 이용할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, X선의 진행 방향에 있어서, 다이아몬드로 이루어지는 필터(18)의 두께(1㎛) 및 다이아몬드로 이루어지는 멤브레인의 두께(4㎛)를, 각각 10배씩 가산한 것을 다이아몬드의 평가치로 하고, 이 다이아몬드의 평가치는 50이 된다. 그 위에, 베릴륨으로 이루어진 창(4)의 두께(30㎛)를 베릴륨의 평가치로 한다. 이러한 평가치(다이아몬드의 평가치 및 베릴륨의 평가치)의 합계는 80이 되게 된다. 이러한 점에서도, 단파장 영역의 X선을 확실하게 이용할 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 이와 같이 멤브레인 이외에 다이아몬드로 이루어지는 필터(18)를 구비하기 때문에, 멤브레인(6)과 투과막으로서의 필터(18) 두께 설정의 자유도를 크게 할 수 있다.
(제 27 양태)
본 발명에 의한 노광 방법에 있어서 이용되는 레지스트는 X선에 감광하면 좋고, 화학 증폭 레지스트, 비화학 증폭 레지스트의 어느 것을 이용해도 좋다. 또한, 포지티브형, 네거티브형 중 어느 것이어도 좋다. 그리고, 본 발명에 의한 레지스트는 규소, 인, 황, 염소, 불소 및 요오드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 포함한다.
예컨대, 비화학 증폭의 포지티브형 레지스트로는 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트)계, α메틸스티렌과 α클로로아크릴레이트의 공중합체, 폴리(부텐-1-설폰), 노볼락 수지, 폴리((2,2,2-트리플루오로에틸2-클로로아크릴레이트) 등을 들 수 있다.
혼합계로는 노볼락 수지와 키논디아지드의 2성분으로 이루어지는 레지스트를 들 수 있다.
또한, 비화학 증폭의 네거티브형 레지스트의 베이스 중합체로는, 폴리글리시딜메타크릴레이트, 글리시딜메타크릴레이트와 에틸아크릴레이트의 공중합체, 클로로메틸화 폴리스티렌, 폴리비닐페놀 등을 들 수 있다. 또한, 혼합계에는 폴리비닐페놀계 아지드 화합물로 이루어지는 레지스트를 들 수 있다.
화학 증폭형의 포지티브형 베이스 중합체로서, 폴리비닐페놀의 수산기를 -BOC(부톡시카보닐옥시)기로 보호한 폴리(p-부톡시카보닐옥시스티렌), t-BOC기로 수산기를 보호한 비닐페놀과 보호하지 않는 비닐페놀의 공중합체, 스티렌-말레이미드 공중합체, t-BOC 기로 보호된 비닐페놀과 설폰의 공중합체로 폴리(4-(t-부톡시카보닐옥시)스티렌-설폰), 비닐페놀과 메틸비닐페놀의 공중합체, 노볼락 수지, 폴리프탈알데히드(PPA), 폴리포르말, 알콕시피리미딘 유도체를 포함하는 중합체, 메타크릴레이트계 중합체 등을 들 수 있다.
또한, 화학 증폭형의 네거티브형의 베이스 중합체로는, 3-메틸-4-히드록시스티렌과 4-히드록시스티렌의 공중합체, 노볼락 수지, 폴리비닐페놀 수지, 폴리(2-시클로프로필-2-프로필-4-비닐 벤조산), 폴리(3-메틸-2-(4-비닐페놀)-2,3-부탄디올) 등을 들 수 있다.
이러한 일반적으로 알려져 있는 수지 중의 수소 원자의 일부 또는 전부를 염소 원자, 브롬 원자 또는 불소 원자로 치환한 수지를 중합체로서 이용할 수 있다. 혹은, 규소, 황, 인 및 요오드로 이루어지는 군으로부터 선택된 1개 이상을 구조 중에 도입한 베이스 수지를 이용함으로써, X선 중 단파장 영역의 X선을 선택적으로 흡수할 수 있다.
또한, 반드시 베이스 중합체 중에 단파장 영역의 X선이 흡수하는 원소가 포함되어 있을 필요는 없고, 레지스트를 구성하는 어느 재료의 분자에 X선을 흡수하는 원소를 포함하고 있으면, 레지스트의 X선에 대한 감도를 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 화학 증폭 레지스트에 포함되는 산발생제는 광의 조사에 의해 분해되고, 산을 발생하는 화합물인 한 특별히 한정하지 않고 본 발명에 적용할 수 있다. 이러한 화합물 중 산을 발생하는 화합물의 구체예로는, 예컨대 트리페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 트리플레이트, 트리페닐설포늄 노나플레이트, 트리페닐설포늄 토실레이트, 트리페닐설포늄 메탄설포네이트, 트리페닐설포늄 에탄설포네이트, 트리페닐설포늄 프로판설포네이트, 트리페닐설포늄 부탄설포네이트, 디메틸설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 디메틸설포늄 트리플레이트, 디메틸페닐설포늄 노나플레이트, 디메틸페닐설포늄 토실레이트, 디메틸설포늄 메탄설포네이트, 디메틸페닐설포늄 에탄설포네이트, 디메틸페닐설포늄 프로판설포네이트, 디메틸페닐설포늄 부탄설포네이트, 4-tert부틸페닐디페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 4-tert부틸페닐디페닐설포늄 트리플레이트, 4-tert부틸페닐디페닐설포늄 노나플레이트, 4-tert부틸페닐디페닐설포늄 토실레이트, 4-tert부틸페닐디페닐설포늄 메탄설포네이트, 4-tert부틸페닐디페닐설포늄 에탄설포네이트, 4-tert부틸페닐디페닐설포늄 프로판설포네이트, 4-tert부틸페닐디페닐설포늄 부탄설포네이트, 트리스(4-메틸페닐)설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리스(4-메틸페닐)설포늄 트리플레이트, 트리스(4-메틸페닐)설포늄 노나플레이트, 트리스(4-메틸페닐)설포늄 토실레이트, 트리스(4-메틸페닐)설포늄 메탄설포네이트, 트리스(4-메틸페닐)설포늄 부탄설포네이트, 트리스(4-메톡시페닐)설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리스(4-메톡시페닐)설포늄 트리플레이트, 트리스(4-메톡시페닐)설포늄 노나플레이트, 트리스(4-메톡시페닐)설포늄 토실레이트, 트리스(4-메톡시페닐)설포늄 메탄설포네이트, 트리스(4-메톡시페닐)설포늄 에탄설포네이트, 트리스(4-메톡시페닐)설포늄 프로판설포네이트, 트리스(4-메톡시페닐)설포늄 부탄설포네이트, 디페닐요도늄 헥사플루오로안티모네이트, 디페닐요도늄 트리플레이트, 디페닐요도늄 노나플레이트, 디페닐요도늄 토실레이트, 디페닐요도늄 메탄설포네이트, 디페닐요도늄 에탄설포네이트, 디페닐요도늄 프로판설포네이트, 디페닐요도늄 부탄설포네이트, 4-메톡시페닐페닐요도늄 헥사플루오로안티모네이트, 4-메톡시페닐페닐요도늄 트리플레이트, 4-메톡시페닐페닐요도늄 노나플레이트, 4-메톡시페닐페닐요도늄 토실레이트, 4-메톡시페닐페닐요도늄 메탄설포네이트, 4-메톡시페닐페닐요도늄 프로판설포네이트, 4-메톡시페닐페닐요도늄 부탄설포네이트, 4,4＇-디tert부틸디페닐요도늄 트리플레이트, 4,4＇-디tert부틸디페닐요도늄 트리플레이트, 4,4＇-디tert부틸디페닐요도늄 토실레이트, 4,4＇-디tert부틸디페닐요도늄 메탄설포네이트, 4,4＇tert부틸디페닐요도늄 에탄설포네이트, 4,4＇-디tert부틸디페닐요도늄 프로판설포네이트, 4,4＇-디tert부틸디페닐요도늄 부탄설포네이트, 4,4＇디메틸디페닐요도늄 헥사플루오로안티모네이트, 4,4＇-디메틸디페닐요도늄 트리플레이트, 4,4＇-디메틸디페닐요도늄 노나플레이트, 4,4＇-디메틸디페닐요도늄 토실레이트, 4,4＇-디메틸디페닐요도늄 메탄설포네이트, 4,4＇-디메틸디페닐요도늄 에탄설포네이트, 4,4＇-디메틸디페닐요도늄 프로판설포네이트, 4,4＇-디메틸디페닐요도늄 부탄설포네이트, 3,3＇디니트로디페닐요도늄 헥사플루오로안티모네이트, 3,3＇-디니트로디페닐요도늄 트리플레이트, 3,3＇-디니트로디페닐요도늄 노나플레이트, 3,3＇-디니트로디페닐요도늄 토실레이트, 3,3＇-디니트로디페닐요도늄 메탄설포네이트, 3,3＇-디니트로디페닐요도늄 에탄설포네이트, 3,3＇-디니트로디페닐요도늄 프로판설포네이트, 3,3＇-디니트로디페닐요도늄 부탄설포네이트, 나프틸카보닐메틸테트라히드로티오페닐 헥사플루오로안티모네이트, 나프틸카보닐메틸테트라히드로티오페닐 트리플레이트, 나프틸카보닐메틸테트라히드로티오페닐 노나플레이트, 나프틸카보닐메틸테트라히드로티오페닐 토실레이트, 나프틸카보닐메틸테트라히드로티오페닐 메탄설포네이트, 나프틸카보닐메틸테트라히드로티오페닐 에탄설포네이트, 나프틸카보닐메틸테트라히드로티오페닐 프로판설포네이트, 나프틸카보닐메틸테트라히드로티오페닐 부탄설포네이트, 디메틸히드록시나프틸 트리플레이트, 디메틸히드록시나프틸 노나플레이트, 디메틸히드록시나프틸 토실레이트, 디메틸히드록시나프틸 메탄설포네이트, 디메틸히드록시나프틸 에탄설포네이트, 디메틸히드록시나프틸 프로판설포네이트, 디메틸히드록시나프틸 부탄설포네이트, 트리플루오로메탄설포닐로일옥시 숙신이미드, 노나플루오로부탄설포닐로일옥시 숙신이미드, 트리메탄설포닐로일옥시 숙신이미드, 트리에탄설포닐로일옥시 숙신이미드, 트리프로판설포닐로일옥시 숙신이미드, 트리부탄설포닐로일옥시 숙신이미드, 톨루엔설포닐로일옥시 숙신이미드, 트리플루오로메탄설포닐로일옥시 시클로헥산디카복시미드, 노나플루오로부탄설포닐로일옥시 시클로헥산디카복시미드, 트리메틴설포닐로일옥시 시클로헥산디카복시미드, 트리에탄설포닐로일옥시 시클로헥산디카복시미드, 트리프로판설포닐로일옥시 시클로헥산디카복시미드, 트리부탄설포닐로일옥시 시클로헥산디카복시미드, 톨루엔설포닐로일옥시 시클로헥산디카복시미드, 트리플루오로메탄설포닐로일옥시 노르보넨디카복시미드, 노나플루오로부탄설포닐로일옥시 노르보르넨디카복시미드, 트리메탄설포닐로일옥시 노르보르넨디카복시미드, 트리에탄설포닐로일옥시 노르보르넨디카복시미드, 트리프로판설포닐로일옥시 노르보르넨디카복시미드, 트리부탄설포닐로일옥시 노르보르넨디카복시미드, 톨루엔설포닐로일옥시 노르보르넨디카복시미드 등을 들 수 있다.
상술한 화합물 중에도, 오늄산류에는 디페닐요도늄 트리플레이트, 트리페닐설포늄 트리플레이트, 트리페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐설포늄 테트라플루오로보레이트는, 광조사에 의한 산의 발생률이 높다는 점에서 바람직하게 이용할 수 있다. 또한, 그 외에도, 니트로벤질설포네이트, n-이미노설포네이트, 1, 2-디아조나프톡논-4-설포네이트, α-설포닐옥시케톤, α-히드록시메틸벤조인설폰산에스테르 등을 들 수 있다.
할로겐 화합물류로는 트리스(트리할로겐화 메틸)-s-트리아딘 유도체, 트리할로겐화페놀 유도체를 들 수 있다. DDT유도체, 트리클로로메틸-s-트리아딘, 트리클로로아세트페논설폰류에는 디설폰, 비스(아릴설포닐)디아조메탄, 아릴카보닐아릴설포닐디아조메탄을 들 수 있다.
또한, 화학 증폭 포지티브형의 보호기로는, t-BOC기, 이소프로폭시카보닐기(i-PrOC), 테트라히드로피라닐기, 트리메틸실릴에테르기, t-부톡시카보닐메틸기(tBOC-CH2)등을 들 수 있지만, 이에 한정되는 것이 아니다.
또한, 분해기를 포함하는 수지, 용해 억제제로는, 폴리카보네이트, 나프탈렌t-부틸카복실레이트, 나프틸t-부틸카보네이트, 비페닐t-부틸에테르, THP-M, 2-메틸펜텐1-설폰(PMPS)등을 이용할 수 있다.
이들 산 발생제, 보호기, 용해 억제제에 있어서도, 분자 중의 수소 원자의 일부 또는 전부를 염소 원자, 브롬 원자, 불소 원자 또는 요오드 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상으로 치환한 화합물 혹은 수지를 레지스트의 조성으로 이용한다. 또는, 규소, 황, 인 및 요오드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 구조 중에 도입한 화합물 혹은 수지를 레지스트 조성으로 이용함으로써, X선 중 단파장 영역의 X선을 선택적으로 흡수할 수 있다. 이 결과, 고해상도의 패턴을 전사할 수 있다.
또한, 반드시 레지스트의 조성 전부에 있어서 단파장 영역의 X선을 흡수하는 원소가 포함되어 있을 필요는 없고, 레지스트를 구성하는 어느 화합물 또는 수지가 단파장 영역의 X선을 흡수하는 원소를 포함하고 있으면, 본 발명에 의한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 레지스트의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 레지스트(예컨대 본 발명의 제 1 양태에서 사용되는 레지스트(10) 또는 제 2 양태 내지 제 28 양태의 레지스트)로는, 브롬, 규소, 인, 황, 염소, 불소 및 요오드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소의 합계 함유율이 20중량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 레지스트막에 있어서의 단파장 영역의 X선 흡수 강도를 충분한 크기로 할 수 있다.
또한, 단파장 영역의 X선을 흡수하는 원소가 포함되는 구체적인 화합물 및 수지에 관해서는, 후술하는 양태에서 나타낸다.
(제 28 양태)
본 발명에 따른 노광 방법에 사용되는 레지스트의 용매에 브롬, 규소, 인, 황 및 염소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 포함하는 탄화수소를 혼합하고, 레지스트 베이킹 조건을 조정함으로써, 노광을 실행할 때의 레지스트 중에 상술한 브롬, 규소, 인, 황 및 염소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상의 원소가 함유된 상태로 할 수 있다. 이와 같이, 레지스트를 구성하는 고분자 재료에 상기 원소를 담지시키는 대신에, 용매 중에 염소 등의 원소를 포함시킨 레지스트를 본 발명의 제 1 양태에 나타낸 노광 방법에 적용하면, 본 발명의 제 27 양태에 있어서 나타낸 레지스트를 이용한 경우와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한 상기 레지스트를 제 1 양태 내지 제 26 양태에 나타낸 노광 방법에 적용해도 좋다.
또한, 본 발명의 제 1 양태 내지 제 28 양태는 반도체 장치만이 아니고, 그 밖의 미세 구조체의 제조 공정에도 적용할 수 있다.
실시예
본 발명에 있어서는, 레지스트를 구성하는 수지 또는 화합물 중의 수소 원자의 일부 또는 전부를 염소 원자, 브롬 원자, 불소 원자 및 요오드 원자로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상으로 치환한 수지, 혹은 화합물을 레지스트의 조성으로서 이용할 수 있다. 혹은, 규소, 황, 인 및 요오드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1개 이상을 구조 중에 도입한 화합물 혹은 수지를 레지스트 조성으로서 이용할 수 있다. 이하 본 발명에 있어서 이용할 수 있는 레지스트를 구성하는 수지 또는 화합물을 나타낸다.
(실시예 1)
본 발명에 의한 비화학 증폭의 포지티브형 수지 단체 레지스트에 있어서의, α메틸스티렌과 α클로로아크릴레이트의 공중합체를 베이스로 한, 본 발명에 의한 레지스트의 예이다.
(실시예 2)
본 발명에 의한 비화학 증폭형의 레지스트를 구성하는 재료의 예로서, PMMA(폴리메틸메타크릴레이트)의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 4에 나타낸다.
(실시예 3)
본 발명에 의한 비화학 증폭형의 레지스트를 구성하는 재료의 예로서, 폴리(2,2,2-트리플루오로에틸-2-클로로아크릴레이트)의 수소 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 5에 나타낸다.
(실시예 4)
본 발명에 의한 비화학 증폭형의 레지스트를 구성하는 재료의 예로서, Calix(6)anene의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 6에 나타낸다.
(실시예 5)
본발명에 의한 비화학 증폭 포지티브형 레지스트로서,폴리(부텐-1-설폰(PBS)의 일부를 염소 등으로 치환 또는 도입한 것을 도 7에 나타낸다.
(실시예 6)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 그 밖의 예로서, 노볼락 수지의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 8에 나타낸다.
(실시예 7)
본 발명에 의한 레지스트 중, 비화학 증폭형이고 네거티브형인 레지스트로서, 수지 단체 레지스트중, 폴리글리시딜메타크릴레이트 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 9에 나타낸다.
(실시예 8)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 글리시딜메타크릴레이트와 에틸아크릴레이트의 공중합체 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 10 및 11에 나타낸다.
(실시예 9)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 클로로메틸화폴리스티렌 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 12에 나타낸다.
(실시예 10)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 폴리비닐페놀의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 13에 나타낸다.
(실시예 11)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 화학 증폭형의 레지스트의 베이스 수지로서, 폴리비닐페놀의 수산기를 t-BOC(부톡시카보닐옥시)기로 보호한 폴리(p-부톡시카보닐옥시스티렌)의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 14에 나타낸다.
(실시예 12)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, t-BOC기로 수산기를 보호한 비닐페놀과 보호하지 않는 비닐페놀의 공중합체의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 15 및 16에 나타낸다.
(실시예 13)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료로서, 스티렌-말레이미드 공중합체의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 17에 나타낸다.
(실시예 14)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, t-BOC기로 보호된 비닐페놀과 설폰의 공중합체로 폴리(4-(t-부톡시카보닐옥시)스티렌-설폰)의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 18 및 19에 나타낸다.
(실시예 15)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 비닐페놀과 메틸비닐페놀의 공중합체의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 20에 나타낸다.
(실시예 16)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 폴리프탈알데히드(PPA)의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 21에 나타낸다.
(실시예 17)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 아크릴계 중합체의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 22에 나타낸다.
(실시예 18)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 폴리(3-메틸-2-(4-비닐페놀)-2,3-부탄디올)의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 23에 나타낸다.
(실시예 19)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 산발생제인 디페닐요도늄 트리플레이트의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 24에 나타낸다.
(실시예 20)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 트리페닐설포늄 트리플레이트의 일부를 염소 등으로 치환한 것을, 표 25 및 26에 나타낸다.
(실시예 21)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 트리페닐설포늄 헥사플루오로안티모네이트의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 27 및 28에 타낸다.
(실시예 22)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 트리페닐설포늄 테트라플루오로보레이트의 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 29 및 30에 나타낸다.
(실시예 23)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 니트로벤질 토실레이트 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 31에 나타낸다.
(실시예 24)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, n-이미노설포네이트 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 32에 나타낸다.
(실시예 25)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 1, 2-디아조나프톡논-4-설포네이트 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 33에 나타낸다.
(실시예 26)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, α-설포닐옥시케톤 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 34 및 35에 나타낸다.
(실시예 27)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, α-히드록시메틸벤조인설폰산에스테르 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 36에 나타낸다.
(실시예 28)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 트리스(트리할로겐화메틸)-s-트리아딘 유도체 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 37에 나타낸다.
(실시예 29)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 트리할로겐화페놀유도체 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 38에 나타낸다.
(실시예 30)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 트리클로로아세트페논 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 39에 나타낸다.
(실시예 31)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 디설폰 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 40에 나타낸다.
(실시예 32)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 비스(아릴설포닐)디아조메탄 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 41 및 42에 나타낸다.
(실시예 33)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 아릴카보닐아릴설포닐디아조메탄 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 43에 나타낸다.
(실시예 34)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, Me-SB 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 44에 나타낸다.
(실시예 35)
본 발명에 의한 레지스트 중, 화학 증폭 포지티브형의 레지스트 보호기로서의 t-BOC 기 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 45에 나타낸다.
(실시예 36)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료의 보호기 중, 이소프로폭시카보닐기;(i-PrOC) 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 46에 나타낸다.
(실시예 37)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료의 보호기 중, 테트라히드로피라닐기 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 47에 나타낸다.
(실시예 38)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료의 보호기 중, t-부톡시카보닐메틸기(tBOC-CH2) 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 48에 나타낸다.
(실시예 39)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료의 보호기 중, 트리메틸실릴에테르기 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 49에 나타낸다.
(실시예 40)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 폴리카보네이트 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 50에 나타낸다.
(실시예 41)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 비페닐t-부틸에테르 중 일부를 염소 등으로 치환 또는 도입한 것을 표 51에 나타낸다.
(실시예 42)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, THP-M 중 일부를 염소 등으로 치환한 것을 표 52 및 53에 나타낸다.
(실시예 43)
본 발명에 의한 레지스트를 구성하는 재료 중, 2-메틸펜텐1-설폰 중 일부를 염소 등으로 치환 또는 도입한 것을 표 54에 나타낸다.
금번 개시된 양태 및 실시예는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것이 아니라고 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 실시의 형태 및 실시예가 아닌 특허 청구의 범위에 의해서 나타내어지고, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
이상과 같이, X선 노광에 있어서, X선 거울, X선 마스크, 레지스트의 재료를 최적화함으로써, 보다 단파장 영역의 X선을 노광에 이용할 수 있다. 그 결과, 전사 패턴의 고해상도화를 도모할 수 있다.

Claims (3)

  1. X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 마스크를 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광 방법에 있어서,
    상기 레지스트막을 구성하는 재료가, 레지스트막에 흡수되는 X선의 평균 파장이 레지스트막에 조사되는 X선의 평균 파장 이하로 되도록 선택되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  2. X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 마스크를 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광 방법에 있어서,
    상기 레지스트막을 구성하는 재료가, 레지스트막에 조사되는 X선의 파장 영역 내에 흡수단을 갖는 원소를 포함하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  3. X선 공급원으로부터 출사된 X선을 X선 마스크를 거쳐 레지스트막에 조사하는 노광 방법에 있어서,
    상기 X선 마스크가 멤브레인과 그 멤브레인상에 형성된 X선 흡수체막을 포함하고,
    상기 레지스트를 구성하는 재료와 상기 X선 흡수체막을 구성하는 재료가, 레지스트막에 흡수되는 X선의 흡수 피크 파장이 X선 흡수체막을 구성하는 재료에 흡수되는 X선의 흡수 피크가 존재하는 파장 영역에 위치하도록 선택되는 노광 방법.
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