極端紫外線(EUV)を用いたリソグラフィ基礎技術 Development of Extreme Ultraviolet (EUV) Lithography

博士論文

九州工業大学博士学位論文（要旨） 学位記番号:工博甲第252号 学位授与年月日:平成19年3月23日

第1章 序論||第2章 実証光学系露光装置の開発・解像性能実証||第3章 高性能EUV分子レジストの開発||第4章 原子状水素による低損傷コンタミネーションクリーニング技術||第5章 結論||謝辞||研究業績 ||本論文に関係する公表論文 ||国際会議発表||

本論文は、極端紫外線(Extreme Ultra Violet: EUV)を用いたリソグラフィにおいて、実用に近いEUV露光システムの微細パターン転写による実証、高性能EUV分子レジストの開発およびコンタミネーション制御技術の原理実証を行ない、EUVリソグラフィ実現の可能性を明らかにする。現在、最先端の半導体の加工技術は45nmから32nmを研究対象とする時代になってきている。このような微細加工を量産技術として実現する方法として、利用する光の波長が13.5nmであるEUVリソグラフィ技術が注目されている。EUVリソグラフィ実現のためには高出力安定EUV光源、EUV露光システム、高品質マスク、高性能EUVレジストの開発が必須とされている。本論文ではこれらの技術課題のうち、EUV露光システム、高性能EUVレジストおよびそれらの関連課題としてコンタミネーション制御技術を検討する。第1章では、半導体集積回路の微細化とリソグラフィ技術の進展、EUVリソグラフィの概要と位置付け、技術課題について述べ、本研究の目的と解決すべき課題を示す。第2章では、より実用に近いEUV露光システムの開発と微細レジストパターン転写による性能検証を行う。高NA(0.3)の非球面2枚光学系からなるEUV露光システム(HINA)の開発の経緯を述べ、通常照明、輪体照明における微細パターン転写と光学像計算との比較、考察を行う。さらにコヒーレント照明にて極微細パターンの形成を行い、光学系の解像限界に到達することを示す。第3章では、第2章で述べたEUV露光システムを用いた高性能EUV分子レジストの開発を示す。ラインエッジラフネス(LER)を改善するため、従来のレジストを構成する高分子から、低分子からなるレジスト材料すなわち分子レジストへの展開を図る。さらにLERをより小さくかつレジストの機械的強度が稼げる分子設計を行い、先のEUV露光システムを用いてパターン倒壊の少ない高感度・高解像度・低LER性能を有する高性能EUVレジストを実現する。第4章では、レジスト露光時に発生するアウトガスに含まれる有機物や水分が原因となり露光光学系に発生するカーボンや酸化物の除去法として、加熱フィラメントから発生させた原子状水素によるEUV光学系の低損傷クリーニングを示す。EUV光学系の表面保護膜にコンタミネーションとして形成されたカーボン層のみならず酸化層も原子状水素により還元され、ダメージがほとんどなくEUV反射率がほぼ回復することを明らかにする。さらに石英管で輸送した原子状水素でも本方法が有効なことを示す。第5章では本論文全体の研究成果を総括し、本論文で得られた主要な結論をまとめる。

九州工業大学博士学位論文 学位記番号: 工博甲第252号 学位授与年月日: 平成19年3月23日

平成18年度