(57)【要約】【課題】レジスト層へ入射する露光光の入射角度θIが大きくなったときであっても、定在波効果を十分に抑制することができる反射防止膜を提供する。【解決手段】開口数が０．８５以上の液浸露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、２層以上の多層構造を有する多層反射防止膜であって、レジスト層へ入射する露光光の入射角度をθI、レジスト層へ入射する前に露光光が通過する雰囲気の屈折率をｎ0、被照射物によって反射された露光光のＳ偏光成分の反射率をＲS（単位：％）、によって反射された露光光のＰ偏光成分の反射率をＲP（単位：％）、被照射物によって反射された露光光の平均反射率をＲave（単位：％）としたとき、０≦ｎ0・ｓｉｎ（θI）≦１．２の範囲において、ＲS≦０．５％、ＲP≦０．５％、Ｒave≦０．５％を満足する。【選択図】  図２
2006073709.tif 000002
【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、開口数が０．８５以上の液浸露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層と被照射物表面との間に形成された２層以上の多層構造を有する多層反射防止膜であって、
レジスト層へ入射する露光光の入射角度をθI、レジスト層へ入射する前に露光光が通過する入射媒質の屈折率をｎ0、被照射物によって反射された露光光のＳ偏光成分の反射率をＲS、被照射物によって反射された露光光のＰ偏光成分の反射率をＲP、被照射物によって反射された露光光の平均反射率をＲaveとしたとき、０≦ｎ0・ｓｉｎ（θI）≦１．２の範囲において、ＲS≦０．５％、ＲP≦０．５％、Ｒave≦０．５％を満足することを特徴とする多層反射防止膜。
【請求項２】
半導体装置の製造工程において、開口数が０．８５以上の液浸露光系にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層と被照射物表面との間に形成された２層以上の多層構造を有する多層反射防止膜であって、
レジスト層へ入射する前に露光光が通過する入射媒質は、屈折率ｎ0＝１．４４の水であり、
レジスト層へ入射する露光光の入射角度をθI、被照射物によって反射された露光光のＳ偏光成分の反射率をＲS、被照射物によって反射された露光光のＰ偏光成分の反射率をＲP、被照射物によって反射された露光光の平均反射率をＲaveとしたとき、０≦θI≦５６（度）の範囲において、ＲS≦０．５％、ＲP≦０．５％、Ｒave≦０．５％を満足することを特徴とする多層反射防止膜。
【請求項３】
露光光の波長は、１．５×１０-7ｍ乃至３．０×１０-7ｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多層反射防止膜。
【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多層反射防止膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、フォトリソグラフィ工程においては、通常、パターニングすべき被エッチング物（以下、被照射物と呼ぶ）上にレジスト層を形成する。そして、レジスト層を露光するための露光光をレジスト層に照射するが、レジスト層に入射した露光光（入射露光光と呼ぶ）は、被照射物にて反射され、再びレジスト層中に侵入する。尚、このような露光光を反射露光光と呼ぶ。
【０００３】
被照射物の厚さに変動が生じた場合、被照射物中での多重干渉の度合いが変わるため、反射露光光の強度にバラツキが生じる。また、反射露光光の強度が一定であっても、反射露光光と入射露光光との干渉によって生じる定在波に起因して、レジスト層に吸収される露光光の光量がレジスト層の膜厚に依存して変動するといった現象（定在波効果と呼ぶ）が生じる。更には、被照射物に存在する段差等によって、レジスト層の膜厚に変動が生じる。ところで、定在波効果はレジスト層の膜厚により異なるので、定在波効果に起因してレジスト層に吸収される露光光の光量も変化し、その結果、露光、現像後に得られるレジストパターン寸法が、被照射物に存在する段差の上部と下部とで相違してしまう。
【０００４】
このような被照射物からの反射を低減させる技術の１つとして、レジスト層と被照射物との間に反射防止膜（Anti-Reflection Coating ）を形成する技術が、例えば、特許第２８９７５６９号や特開平１０−２７０３２９から周知である。反射防止膜として、レジスト層を通過して被照射物へと進行する露光光を吸収する吸収型反射防止膜、反射防止膜の上下の各界面で反射する露光光を干渉させて打ち消し合う干渉型反射防止膜があるが、いずれの場合にあっても、反射率低減効果を得るには、反射防止膜の複素屈折率（＝光学定数）及び反射防止膜の膜厚を最適化することが必須である。
【０００５】
被照射物によって反射された露光光のＳ偏光成分の反射率をＲS（単位：％）、被照射物によって反射された露光光のＰ偏光成分の反射率をＲP（単位：％）、被照射物によって反射された露光光の平均反射率をＲave（単位：％）とする。レジスト層へ入射する露光光の入射角度θIを変化させたときの反射率ＲS，ＲP，Ｒaveのシミュレーション結果を、図６の（Ａ）に示す。ここで、図５の（Ａ）に模式的な一部断面図を示すように、被照射物３１はシリコン半導体基板から成り、被照射物３１とレジスト層３５との間に単層の反射防止膜（３２／Ｋ）が形成されていると想定した。また、露光系の投影レンズとレジスト層３５との間には水層３６が形成されていると想定した。即ち、液浸法にてレジスト層３５を露光するとした。云い換えれば、レジスト層３５へ入射する前に露光光が通過する入射媒質の屈折率ｎ0は水の屈折率である。尚、図５の（Ａ）に模式的な一部断面図を示す構成は後述する比較例１Ａの構成であり、図６の（Ａ）のシミュレーション結果は、後述する比較例１Ａから得られたシミュレーション結果である。図６の（Ａ）から、露光光の入射角度θIが大きくなると、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値が急激に大きくなることが判る。各層の屈折率を、表２の「比較例１Ａ」に示す。表２において、屈折率を（ｎ，ｋ）の形式で表現している場合がある。この表現形式における屈折率は複素屈折率（光学定数とも呼ばれる）であり、ｎは普通の意味の屈折率、ｋは消衰係数である。複素屈折率をｎ*としたとき、ｎ*は以下の式（１）で表される。また、Ｓ偏光成分、Ｐ偏光成分のそれぞれの屈折率をｎS，ｎPとしたとき、屈折率ｎS，ｎPと屈折率ｎ、各層内における屈折角θとの関係は、以下の式（２）及び式（３）のとおりである。
【０００６】
ｎ*＝ｎ−ｉ・ｋ    （１）
ｎS＝ｎ・ｃｏｓ（θ）    （２）
ｎP＝ｎ／ｃｏｓ（θ）    （３）
【０００７】
【特許文献１】特許第２８９７５６９号
【特許文献２】特開平１０−２７０３２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、従来の反射防止膜にあっては、レジスト層へ入射する露光光の入射角度θIが大きくなると、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値が急激に大きくなる。その結果、反射防止膜によって定在波効果を十分に抑制することが困難となり、レジスト層におけるコントラスト低減等、レジスト層の露光に大きな影響が生じる。特に、Ｓ偏光成分の反射率ＲSは、レジスト層におけるコントラストに大きな影響を与える。そして、従来の反射防止膜では、レジスト層へ入射する露光光の入射角度θIが大きくなった場合、反射露光光の反射を十分に防止することができなくなる結果、定在波効果を十分に抑制することができなくなり、また、レジスト層におけるコントラスト低下を防止することができなくなるといった問題が生じる。
【０００９】
従って、本発明の目的は、レジスト層へ入射する露光光の入射角度θIが大きくなったときであっても、定在波効果を十分に抑制することができ、レジスト層におけるコントラスト低下を防止することを可能とする反射防止膜を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る多層反射防止膜は、
半導体装置の製造工程において、開口数ＮＡが０．８５以上の液浸露光系（照明系）にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層と被照射物表面との間に形成された２層以上の多層構造を有する多層反射防止膜であって、
レジスト層へ入射する露光光の入射角度をθI、レジスト層へ入射する前に露光光が通過する入射媒質の屈折率をｎ0、被照射物によって反射された露光光のＳ偏光成分の反射率をＲS、被照射物によって反射された露光光のＰ偏光成分の反射率をＲP、被照射物によって反射された露光光の平均反射率をＲaveとしたとき、０≦ｎ0・ｓｉｎ（θI）≦１．２の範囲において、ＲS≦０．５％、好ましくはＲS≦０．３％、ＲP≦０．５％、好ましくはＲP≦０．３％、Ｒave≦０．５％、好ましくはＲave≦０．３％を満足することを特徴とする。
【００１１】
あるいは又、上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る多層反射防止膜は、
半導体装置の製造工程において、開口数ＮＡが０．８５以上の液浸露光系（照明系）にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層と被照射物表面との間に形成された２層以上の多層構造を有する多層反射防止膜であって、
レジスト層へ入射する前に露光光が通過する入射媒質は、屈折率ｎ0＝１．４４の水であり、
レジスト層へ入射する露光光の入射角度をθI、被照射物によって反射された露光光のＳ偏光成分の反射率をＲS、被照射物によって反射された露光光のＰ偏光成分の反射率をＲP、被照射物によって反射された露光光の平均反射率をＲaveとしたとき、０≦θI≦５６（度）の範囲において、ＲS≦０．５％、好ましくはＲS≦０．３％、ＲP≦０．５％、好ましくはＲP≦０．３％、Ｒave≦０．５％好ましくは、Ｒave≦０．３％を満足することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る多層反射防止膜（以下、これらを総称して、単に、本発明の多層反射防止膜と呼ぶ場合がある）にあっては、露光光の波長λとして、限定するものではないが、１．５×１０-7ｍ乃至３．０×１０-7ｍを挙げることができる。より具体的には、露光光の光源として、ＡｒＦエキシマレーザ（波長λ＝１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（波長λ＝１５７ｎｍ）、ＡｒＦレーザ（波長λ＝１９３ｎｍ）、ＫｒＦレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）を例示することができる。
【００１３】
本発明の多層反射防止膜にあっては、多層反射防止膜の層数は２層以上であればよく、実用的には、２層の反射防止膜、３層の反射防止膜とすることが好ましい。
【００１４】
本発明の多層反射防止膜にあっては、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveが上述した範囲を満足するためには、多層反射防止膜を構成する各層の膜厚及び各層の複素屈折率（＝光学定数）の最適化を図る必要がある。具体的には、多層反射防止膜を構成する各層の膜厚及び各層の材料特性、物性（例えば、各層の複素屈折率）をパラメータとして、シミュレーションを行い、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値を求めるといった作業を繰り返し、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値が上述した範囲を満足するような多層反射防止膜を構成する各層の膜厚及び材料（云い換えれば、各層の複素屈折率）を決定すればよい。
【００１５】
本発明の第１の態様に係る多層反射防止膜にあっては、開口数ＮＡが０．８５以上の液浸露光系（照明系）として、具体的には、レジスト層へ入射する前に露光光が通過する入射媒質（雰囲気）が、例えば水層であり、係る入射媒質（雰囲気）の屈折率ｎ0を水の屈折率とする系を挙げることができる。このような露光方法にあっては、光源から射出された露光光は、光学系を通って入射媒質へ侵入し、更に、レジスト層へ入射するが、通常のドライ露光における入射媒質である空気（屈折率＝１．００）から、液浸露光系では、入射媒質が、例えば水（屈折率ｎ0＝１．４４）に変えられている。本発明の多層反射防止膜にあっては、レジスト層の露光方法（照明方法）は、周知の露光方法（照明方法）とすればよい。
【００１６】
被照射物として、ポリシリコン、アモルファスシリコン、単結晶シリコン、酸化ケイ素系材料、窒化ケイ素（ＳｉＮY）、ＳｉＣＮ、Ａｌ2Ｏ3といった金属酸化物高誘電絶縁膜にて例示される無機系絶縁材料、各種化合物半導体基板、各種化合物半導体層、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ネオジム（Ｎｄ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、ルビジウム（Ｒｂ）、ロジウム（Ｒｈ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）を例示することができる。尚、酸化ケイ素系材料として、二酸化シリコン（ＳｉＯX）、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ＳＯＧ（スピンオングラス）、ＮＳＧ、低誘電率ＳｉＯ2系材料（例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ）を例示することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の多層反射防止膜にあっては、所定範囲のｎ0・ｓｉｎ（θI）あるいはθIにおいて、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveを所定の値以内とすることで、広い入射角度θIに亙り、定在波効果を十分に抑制することができ、レジスト層におけるコントラスト低下を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００１９】
実施例１Ａ〜実施例１Ｄは、本発明の第１の態様及び第２の態様に係る多層反射防止膜に関する。実施例１Ａ〜実施例１Ｄの多層反射防止膜は、半導体装置の製造工程において、開口数ＮＡが０．８５以上の液浸露光系（照明系）にてレジスト層を露光する際に用いられる、レジスト層と被照射物（より具体的には、実施例１Ａ〜１Ｄにおいては被エッチング物）の表面との間に形成された２層以上の多層構造を有する多層反射防止膜である。そして、レジスト層へ入射する露光光の入射角度をθI、レジスト層へ入射する前に露光光が通過する入射媒質（雰囲気）の屈折率をｎ0、被照射物によって反射された露光光のＳ偏光成分の反射率をＲS、被照射物によって反射された露光光のＰ偏光成分の反射率をＲP、被照射物によって反射された露光光の平均反射率をＲaveとしたとき、０≦ｎ0・ｓｉｎ（θI）≦１．２の範囲において、ＲS≦０．５％、ＲP≦０．５％、Ｒave≦０．５を満足している。あるいは又、レジスト層へ入射する前に露光光が通過する入射媒質は屈折率ｎ0＝１．４４の水であり、レジスト層へ入射する露光光の入射角度をθI、被照射物によって反射された露光光のＳ偏光成分の反射率をＲS、被照射物によって反射された露光光のＰ偏光成分の反射率をＲP、被照射物によって反射された露光光の平均反射率をＲaveとしたとき、０≦θI≦５６（度）の範囲において、ＲS≦０．５％、ＲP≦０．５％、Ｒave≦０．５％を満足している。
【００２０】
尚、露光光の光源としてＡｒＦエキシマレーザを用いる。即ち、露光光の波長λは１９３ｎｍである。また、被照射物（被エッチング物）は、シリコン半導体基板である。実施例１Ａ〜実施例１Ｄ、比較例１Ａ〜比較例１Ｄにて使用したレジスト層等の屈折率及び層構成を、以下の表１及び表２に示す。尚、以下の説明においては、「レジスト層の表面は水層で覆われている」と表現するが、この表現は、露光系の投影レンズとレジスト層との間に水層が形成されていることを意味する。
【００２１】
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【００２２】
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【００２３】
実施例１Ａにおいては、図１の（Ａ）に模式的な一部断面図を示すように、シリコン半導体基板から成る被照射物（１１）の上に、厚さ７０ｎｍの反射防止膜−Ａ（１２／Ａ）、厚さ３０ｎｍの反射防止膜−Ｂ（１３／Ｂ）、厚さ１００ｎｍのレジスト層（１５）が形成され、レジスト層（１５）の表面は水層（１６）で覆われている。
【００２４】
一方、実施例１Ｂにおいては、図１の（Ｂ）に模式的な一部断面図を示すように、シリコン半導体基板から成る被照射物（２１）の上に、厚さ１５ｎｍの反射防止膜−Ｃ（２２／Ｃ）、厚さ４５ｎｍの反射防止膜−Ａ（２３／Ａ）、厚さ３０ｎｍの反射防止膜−Ｂ（２４／Ｂ）、厚さ１００ｎｍのレジスト層（２５）が形成され、レジスト層（２５）の表面は水層（２６）で覆われている。
【００２５】
また、実施例１Ｃにおいては、図１の（Ｃ）に模式的な一部断面図を示すように、シリコン半導体基板から成る被照射物（２１）の上に、厚さ７８ｎｍの反射防止膜−Ｄ（２２／Ｄ）、厚さ２３ｎｍの反射防止膜−Ｅ（２３／Ｅ）、厚さ３６ｎｍの反射防止膜−Ｆ（２４／Ｆ）、厚さ１００ｎｍのレジスト層（２５）が形成され、レジスト層（２５）の表面は水層（２６）で覆われている。
【００２６】
更には、実施例１Ｄにおいては、図１の（Ｄ）に模式的な一部断面図を示すように、シリコン半導体基板から成る被照射物（２１）の上に、厚さ９９ｎｍの反射防止膜−Ｇ（２２／Ｇ）、厚さ２３ｎｍの反射防止膜−Ｈ（２３／Ｈ）、厚さ３５ｎｍの反射防止膜−Ｊ（２４／Ｊ）、厚さ１００ｎｍのレジスト層（２５）が形成され、レジスト層（２５）の表面は水層（２６）で覆われている。
【００２７】
ここで、実施例１Ａ〜実施例１Ｄにおける具体的な作業は、以下のとおりである。即ち、図４のフローチャートに示すように、先ず、露光系における照明の偏光状態を入力し、次いで、多層反射防止膜を構成する各層の膜厚及び各層の材料特性、物性（例えば、各層の複素屈折率）をパラメータとして入力し、シミュレーションを行い、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値を求めるといった作業を繰り返し、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値が上述した範囲を満足するような多層反射防止膜を構成する各層の膜厚及び材料特性、物性（例えば、各層の複素屈折率）を決定している。
【００２８】
また、比較例１Ａにおいては、図５の（Ａ）に模式的な一部断面図を示すように、シリコン半導体基板から成る被照射物（３１）の上に、厚さ２００ｎｍの反射防止膜−Ｋ（３２／Ｋ）、厚さ１００ｎｍのレジスト層（３５）が形成され、レジスト層（３５）の表面は水層（３６）で覆われている。
【００２９】
更には、比較例１Ｂにおいては、図５の（Ｂ）に模式的な一部断面図を示すように、シリコン半導体基板から成る被照射物（４１）の上に、厚さ８０ｎｍの反射防止膜−Ｃ（４２／Ｃ）、厚さ１００ｎｍのレジスト層（４５）が形成され、レジスト層（４５）の表面は水層（４６）で覆われている。
【００３０】
また、比較例１Ｃにおいては、図５の（Ｃ）に模式的な一部断面図を示すように、シリコン半導体基板から成る被照射物（５１）の上に、厚さ１００ｎｍの反射防止膜−Ｃ（５２／Ｃ）、厚さ１００ｎｍのレジスト層（５５）が形成され、レジスト層（５５）の表面は水層（５６）で覆われている。
【００３１】
更には、比較例１Ｄにおいては、図５の（Ｄ）に模式的な一部断面図を示すように、シリコン半導体基板から成る被照射物（６１）の上に、厚さ２５ｎｍの反射防止膜−Ａ（６２／Ａ）、厚さ２５ｎｍの反射防止膜−Ｋ（６３／Ｋ）、厚さ１００ｎｍのレジスト層（６５）が形成され、レジスト層（６５）の表面は水層（６６）で覆われている。
【００３２】
比較例１Ａ及び比較例１Ｂは、従来の単層の反射防止膜を用いた例である。比較例１Ａ及び比較例１Ｂにおいては、反射防止膜の膜厚及び材料（云い換えれば、反射防止膜を構成する材料の複素屈折率）をパラメータとして、シミュレーションを行い、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値を求めるといった作業を繰り返し、０≦ｎ0・ｓｉｎ（θI）≦１．２の範囲内で、云い換えれば、０≦θI≦５６（度）の範囲内で、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値が最も小さくなるような反射防止膜の膜厚及び材料（云い換えれば、反射防止膜を構成する材料の複素屈折率）を決定している。また、比較例１Ｃは、単層の反射防止膜であるが、ｎ0・ｓｉｎ（θI）＝１．２（具体的にはθI＝５６度）において、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveが最低となるように、使用する反射防止膜の複素屈折率及び膜厚の最適化を図った例である。更には、比較例１Ｄは、２層の反射防止膜であるが、ｎ0・ｓｉｎ（θI）＝１．２（具体的にはθI＝５６度）において、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveが最低となるように、使用する反射防止膜の複素屈折率及び膜厚の最適化を図った例である。
【００３３】
レジスト層へ入射する露光光の入射角度θIを変化させたときの実施例１Ａ〜実施例１Ｄ、比較例１Ａ〜比較例１Ｄの層構成における反射率ＲS，ＲP，Ｒaveのシミュレーション結果を、それぞれ、図２の（Ａ）、図２の（Ｂ）、図３の（Ａ）、図３の（Ｂ）、図６の（Ａ）、図６の（Ｂ）、図７の（Ａ）、図７の（Ｂ）に示す。
【００３４】
図２の（Ａ）、図２の（Ｂ）、図３の（Ａ）、及び、図３の（Ｂ）から、実施例１Ａ〜実施例１Ｄの多層反射防止膜にあっては、０≦ｎ0・ｓｉｎ（θI）≦１．２あるいは０≦θI≦５６（度）の範囲において、ＲS≦０．５％、ＲP≦０．５％、Ｒave≦０．５％を満足していることが判る。即ち、上述のｎ0・ｓｉｎ（θI）あるいはθIの所定の範囲内において、実施例１Ａ〜実施例１Ｄにおける反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値は、反射防止膜の機能が十二分に発揮されていることを示している。
【００３５】
一方、比較例１Ａ及び比較例１Ｂにおいては、ｎ0・ｓｉｎ（θI）あるいはθIの値が大きくなるに従い、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値が増加している。また、比較例１Ｃ及び比較例１Ｄにおいては、ｎ0・ｓｉｎ（θI）の値が１．０〜１．２（θIが４５度乃至５６度）において、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値は低いが、ｎ0・ｓｉｎ（θI）の値が１．０（θIが４５度）未満では、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveは高い値となっている。比較例１Ａ〜比較例１Ｄにおける反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値は、反射防止膜の機能が十分に発揮されてはいないことを示している。
【００３６】
以下、本発明の２層以上の多層構造を有する多層反射防止膜を用いた半導体装置の製造方法の概要を説明する。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、レジスト層へ入射する露光光の入射角度をθI、レジスト層へ入射する前に露光光が通過する入射媒質（具体的には、水）の屈折率をｎ0（＝１．４４）としたとき、ｎ0・ｓｉｎ（θI）＝１．２の条件としている。尚、レジスト層の表面は水層で覆われている。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、ＲS≦０．５％、ＲP≦０．５％、Ｒave≦０．５％を満足していた。
【００３７】
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、被照射物を、下から、シリコン半導体基板、０．５μｍ厚のＢＳＧ層、０．２μｍ厚のアモルファス・シリコン層から構成した。そして、最上層のアモルファス・シリコン層の上に２層あるいは３層の多層構造を有する多層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法にてアモルファス・シリコン層、ＢＳＧ層をパターニングした。ＢＳＧ層のパターニング時、その上に形成されたアモルファス・シリコン層及びレジスト層は除去された。次いで、パターニングされたＢＳＧ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及びＢＳＧ層を除去することで、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。
【００３８】
また、ゲート電極の形成を行った。即ち、シリコン半導体基板の表面に形成されたゲート絶縁膜の上に被照射物を形成した。具体的には、被照射物を、下から、０．２μｍ厚の不純物をドーピングされたポリシリコン層、０．１μｍ厚のＳｉＮ層から構成した。ＳｉＮ層はハードマスクとしての機能を有する。そして、最上層のＳｉＮ層の上に２層あるいは３層の多層構造を有する多層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ＳｉＮ層をパターニングした後、レジスト層を除去した。その後、パターニングされたＳｉＮ層をエッチング用マスクとして、ＲＩＥ法にてポリシリコン層及びゲート絶縁膜をパターニングすることで、ゲート電極を得ることができた。
【００３９】
また、コンタクトプラグの形成を行った。即ち、シリコン半導体基板に形成されたＦＥＴを構成するソース／ドレイン領域の上に被照射物を形成した。被照射物を、下から、０．３μｍ厚のＮＳＧ層、０．３μｍ厚のＴＥＯＳ法にて形成されたＳｉＯ2層から構成した。尚、ＴＥＯＳ法にて形成されたＳｉＯ2層を、便宜上、ＴＥＯＳ層と呼ぶ。そして、最上層のＴＥＯＳ層の上に２層あるいは３層の多層構造を有する多層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、ソース／ドレイン領域の上方に位置するＴＥＯＳ層及びＮＳＧ層の部分にＲＩＥ法にて開口部を形成した後、レジスト層を除去した。その後、開口部に導電材料をスパッタリング法やＣＶＤ法にて埋め込み、コンタクトプラグを得ることができた。
【００４０】
また、所謂ダマシン構造を有する配線の形成を行った。即ち、絶縁層から成る基体上に形成された０．３μｍ厚のＮＳＧ層の上に被照射物を形成した。被照射物を、下から、０．３μｍ厚のＴＥＯＳ法にて形成されたＳｉＯ2層（ＴＥＯＳ層）、０．１μｍ厚のＳｉＣＯＨ層、０．１５μｍ厚のＳｉＯ2層から構成した。そして、最上層のＳｉＯ2層の上に２層あるいは３層の多層構造を有する多層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ＳｉＯ2層、ＳｉＣＯＨ層、ＴＥＯＳ層に溝部を形成した後、レジスト層を除去した。その後、溝部にメッキ法にて導電材料である銅を埋め込み、ダマシン構造を有する配線を得ることができた。
【００４１】
また、ビヤホールの形成を行った。即ち、絶縁膜に下層銅配線が形成された基体上に被照射物を形成した。被照射物を、下から、０．０３５μｍ厚のＳｉＣＮ層、０．２５μｍ厚のＳｉＣＯＨ層、０．１５μｍ厚のＳｉＯ2から構成した。そして、最上層のＳｉＯ2層の上に２層あるいは３層の多層構造を有する多層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、下層銅配線の上方に位置するＳｉＯ2層、ＳｉＣＯＨ層、ＳｉＣＮ層の部分にＲＩＥ法にて開口部を形成した後、レジスト層を除去した。その後、開口部にスパッタリング法にて導電材料を埋め込み、ビヤホールを得ることができた。
【００４２】
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。実施例における多層反射防止膜の構成、多層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。
【００４３】
本発明の多層反射防止膜を、被照射物側から第１の反射防止膜及び第２の反射防止膜から成る２層構造を有する多層反射防止膜として、シミュレーションを行い、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値を求めるといった作業を行った。尚、第２の反射防止膜の上には、実施例１Ａと同じレジスト層が形成されている。また、レジスト層の表面は水層で覆われている。シミュレーションの結果、第１の反射防止膜及び第２の反射防止膜の膜厚及び複素屈折率が、以下に示す範囲にあるとき、レジスト層へ入射する露光光の入射角度をθI、レジスト層へ入射する前に露光光が通過する入射媒質の屈折率をｎ0、被照射物によって反射された露光光のＳ偏光成分の反射率をＲS、被照射物によって反射された露光光のＰ偏光成分の反射率をＲP、被照射物によって反射された露光光の平均反射率をＲaveとしたとき、０≦ｎ0・ｓｉｎ（θI）≦１．２の範囲において、ＲS≦０．５％、ＲP≦０．５％、Ｒave≦０．５％を満足していた。尚、第１の反射防止膜の膜厚をｔ1、第１の反射防止膜の複素屈折率ｎ1*を（ｎ1−ｉ・ｋ1）、第２の反射防止膜の膜厚をｔ2、第２の反射防止膜の複素屈折率ｎ2*を（ｎ2−ｉ・ｋ3）、後述する第３の反射防止膜の膜厚をｔ3、第３の反射防止膜の複素屈折率ｎ3*を（ｎ3−ｉ・ｋ3）で表す。
【００４４】
ｔ1：５×１０-9ｍ乃至１．５×１０-7ｍ
ｎ1：１．３４乃至１．５４
ｋ1：０．３乃至０．５
ｔ2：５×１０-9ｍ乃至１．０×１０-7ｍ
ｎ2：１．５７乃至１．７７
ｋ2：０．１乃至０．３
【００４５】
更には、本発明の多層反射防止膜を、被照射物側から第１の反射防止膜、第２の反射防止膜及び第３の反射防止膜から成る３層構造を有する多層反射防止膜として、シミュレーションを行い、反射率ＲS，ＲP，Ｒaveの値を求めるといった作業を行った。尚、第３の反射防止膜の上には、実施例１Ａと同じレジスト層が形成されている。また、レジスト層の表面は水層で覆われている。シミュレーションの結果、第１の反射防止膜第２の反射防止膜及び第３の反射防止膜の膜厚及び複素屈折率が、以下に示す範囲にあるとき、レジスト層へ入射する露光光の入射角度をθI、レジスト層へ入射する前に露光光が通過する入射媒質の屈折率をｎ0、被照射物によって反射された露光光のＳ偏光成分の反射率をＲS、被照射物によって反射された露光光のＰ偏光成分の反射率をＲP、被照射物によって反射された露光光の平均反射率をＲaveとしたとき、０≦ｎ0・ｓｉｎ（θI）≦１．２の範囲において、ＲS≦０．５％、ＲP≦０．５％、Ｒave≦０．５％を満足していた。
【００４６】
ｔ1：５×１０-9ｍ乃至１．０×１０-7ｍ
ｎ1：１．７２乃至１．９２
ｋ1：０．３乃至０．６
ｔ2：５×１０-9ｍ乃至１．５×１０-7ｍ
ｎ2：１．３４乃至２．００
ｋ2：０．２乃至０．５
ｔ3：５×１０-9ｍ乃至１．５×１０-7ｍ
ｎ3：１．５７乃至１．８０
ｋ3：０乃至０．３
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１の（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例１Ａ、実施例１Ｂ、実施例１Ｃ、実施例１Ｄにおける層構成を示す模式的な一部断面図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、レジスト層へ入射する露光光の入射角度θIを変化させたときの実施例１Ａ及び実施例１Ｂにおける反射率ＲS，ＲP，Ｒaveのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図３】図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、レジスト層へ入射する露光光の入射角度θIを変化させたときの実施例１Ｃ及び実施例１Ｄにおける反射率ＲS，ＲP，Ｒaveのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図４】図４は、実施例１Ａ〜実施例１Ｄにおける具体的な作業を示すフローチャートである。
【図５】図５の（Ａ）〜（Ｄ）は、比較例１Ａ〜比較例１Ｄにおける層構成を示す模式的な一部断面図である。
【図６】図６の（Ａ）及び（Ｂ）は、レジスト層へ入射する露光光の入射角度θIを変化させたときの比較例１Ａ及び比較例１Ｂにおける反射率ＲS，ＲP，Ｒaveのシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】図７の（Ａ）及び（Ｂ）は、レジスト層へ入射する露光光の入射角度θIを変化させたときの比較例１Ｃ及び比較例１Ｄにおける反射率ＲS，ＲP，Ｒaveのシミュレーション結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１１，２１・・・被照射物（被エッチング物）、１２／Ａ，１３／Ｂ，２２／Ｃ，２２／Ｄ，２２／Ｇ，２３／Ａ，２３／Ｅ，２３／Ｈ，２４／Ｂ，２４／Ｆ，２４／Ｊ，３２／Ｋ，４２／Ｃ，５２／Ｃ，６２／Ａ，６３／Ｋ・・・・・・多層反射防止膜を構成する反射防止膜、１５，２５・・・レジスト層、１６，２６・・・水層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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