高屈折率液体

　LSIの露光分野で新たな材料が出てきた。液浸ArF露光向けの“高屈折率液体”である。12月の「セミコン・ジャパン2004」に登場し，多くの露光技術者が「こんなに早く実現するとは思わなかった」と驚きの声を上げた。

　高屈折率液体とは，屈折率が純水（1.44）よりも高い液体を指す。通常，液浸露光ではレンズとウエーハの間に純水を入れて解像度や焦点深度を改善させるが，高屈折率液体を使えば，さらに改善できる。

　これまでも高屈折率液体の候補は提案されていたが，屈折率と光の透過率を両立することが難しいと考えられていた（日経マイクロデバイス誌2004年9月号，pp.57-62 に関連記事）。ここへ来て，屈折率が1.64 と高く，光の透過率が厚さ1mmで97％と高い液体をJSRが開発した。キヤノンの二光束干渉露光装置を使った実験で線幅/線間隔32nm（hp32）を解像している。hp32 では液浸F2 露光やEUV（extreme ultraviolet）露光が必要になるとの見方があるが，今回の結果は液浸ArFを延命できる可能性を示している（図1）。ただし，EUV露光技術者は今回の成果が出たとしてもhp32を量産化する2013年において液浸ArFで露光できるパターンは限られるとの見方を崩さない。「規則的なパターンは露光できるが，複雑なロジック・パターンではマスク・コストが高くなりすぎる」（EUV露光技術者）ためである。

　材料の詳細についてJSRは明らかにしないが，有機系の液体であり，液浸露光に適した特徴を持つとする。例えば，液体の粘度は純水とほぼ等しい。レンズやレジストへの化学的な反応性もほぼないという。コストに関しては，比較的入手しやすい材料を使っているので要求値の15米ドル/リットル以下に抑えられるとする。また，ガスの溶解性が純水の10倍と高く，液中で発生した泡を速やかになくすことができるという。