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実用的な究極の光リングラフィ用光源であるArFエキシマレーザーの波長(193nm)における超解像マスク用薄膜材料、および、レジスト内部のハレーション防止用反射防止膜材料として、a-SiNx薄膜をその候補として調べた。
超解像マスクは、光を遮蔽する部分を位相反転、部分透過膜とすることで、パターンの境界を明瞭にさせるものである。単層ハーフトーン位相シフトマスク、及び、反射防止膜を設計するためには、193nmでの薄膜の光学定数n-ikの正確な値が必要不可欠なので、240nm以上の長波長領域の分光エリプソメトリ計測データから193nmでの正確な値を外挿して得る手法を考案した。
その場分光エリプソメトリを構築し、RFスパッタリング法で成長中のa-SiNx薄膜の膜厚とSi基板温度を同時モニタリングする手法を開発した。ArとN_2の混合比を変えた雰囲気でスパッタ堆積させた薄膜は、a-Siからa-Si_3N_4まで、光学的性質が系統的に変化することを確認した。その結果、単層ハーフトーン位相シフトマスク及び反射防止膜材料として有望であることが分かった。
ごく最近、電子ビームリソグラフィ技術が高いスループットを得るような工夫がなされ、X線リソグラフィも実用化を目指してしのぎをけずっている。両者共、193nmの限界をはるかにしのぐ能力があることから、つなぎとしてのArFリソグラフィの実用化が急がれる。
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