JP2005223321A - ２重露光による増強されたリソグラフィ分解能 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体基板に対する２重露光によるリソグラフィ分解能を増強させること。
【解決手段】１つのレチクル・パターンを、リソグラフィ・システムによって光学的に分解を受けることが可能な少なくとも２つの成分サブパターンに分解するステップと、基板に事前指定のフォトレジスト層をコーティングするステップと、この少なくとも２つの成分サブパターンのうちの第１のサブパターンの像を当該事前指定のフォトレジスト層上に露光するステップと、露光した基板を処理するステップと、次いで少なくとも２つの成分サブパターンのうちの第２のサブパターンの像を上記事前指定のフォトレジスト層上に露光するステップとにより、第１及び第２のサブパターン画像を合成して基板上に所望のパターンを生成させる。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、概ね、フォトリソグラフィ、並びに半導体基板を露光するための関連した方法及び装置に関する。

リソグラフィ露光装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造の際に使用することができる。こうしたケースでは、パターン形成デバイスによってそのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成させることがあり、またこのパターンは、基板（シリコン・ウェハ）の上にある、光活性式のレジスト（すなわち、フォトレジスト）材料の層によるコーティング済みのターゲット部分（例えば、１つ又は複数のダイを備える）上に撮像することができる。一般に、単一のウェハは、１度に１カ所の割で投影システムを介して順次照射を受ける隣接するターゲット部分からなる全体ネットワークを含むことになる。

本明細書で使用することにする「パターン形成装置」という用語は、基板のターゲット部分内に生成させようとするパターンに対応したパターンをもつ断面を備えた入来放射ビームを付与するために使用可能な手段を指し示すものと広く解釈されるべきである。このコンテキストでは「光弁」という用語が使用されることもある。一般的に、このパターンは、集積回路やその他のデバイス（以下を参照）などのターゲット部分内に生成させているデバイスのある具体的な機能層に対応することになる。こうしたパターン形成デバイスの例には、以下が含まれる。

（ａ）マスク：マスク或いはレチクルの概念はリソグラフィ分野でよく知られており、またこれには、バイナリ、交替式位相シフト及び減衰式位相シフトなどのレチクル・タイプ、並びにさまざまな混成レチクル・タイプが含まれる。こうしたレチクルを放射ビーム内に配置させることによって、レチクルの上にあるパターンに従ってレチクルに当たる放射に対する選択的な透過（透過式マスクの場合）又は反射（反射式マスクの場合）が生じる。レチクルの場合では、その支持構造は、一般的にはレチクル・テーブルであり、レチクル・テーブルはレチクルを入来放射ビーム内のある所望の位置に保持することが可能であること、並びに希望する場合には、レチクルをビームに対して移動することが可能であることを保証する。

（ｂ）プログラム可能なミラー・アレイ：そのような装置の一例は、粘弾性の制御層及び反射式表面を有するマトリックス型アドレス指定可能表面である。こうした装置の基になる基本原理は、（例えば）反射式表面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射させる一方、アドレス指定されない領域は入射光を非回折光として反射させることにある。適当なフィルタを用いると、反射されるビームから前記の非回折光をフィルタ除去し、回折光だけを後に残すことができ、この方式によれば、そのビームはマトリックス型アドレス指定可能表面に関するアドレス指定パターンに従ってパターン形成される。要求されるマトリックス型アドレス指定は、適当な電子的手段を用いて実施することができる。こうしたミラー・アレイに関するさらに多くの情報は、例えば参照により本明細書に援用される米国特許第５２９６８９１号及び同第５５２３１９３号から得ることができる。プログラム可能なミラー・アレイの場合では、前記の支持構造は、例えば、必要に応じて固定式や移動式とするような、フレーム又はテーブルとして具現化される。

（ｃ）プログラム可能なＬＣＤアレイ：こうした構造体の一例は、参照により本明細書に援用される米国特許第５２２９８７２号で与えられる。上述したように、この場合における支持構造は、例えば、必要に応じて固定式や移動式とするような、フレーム又はテーブルとして具現化される。

簡略を目的に、本明細書の残りの部分は、そのある箇所において、レチクル及びレチクル・テーブルを含む例に指向するが、こうした例で検討された一般的な原理は、上で記載したようにパターン形成装置のより広範なコンテキストにおいて理解されるべきである。さらに以下において、投影システムのことを「レンズ」と呼ぶこともあるが、この用語は、例えば屈折型光学システム、反射型光学システム及び反射屈折式システムを含めさまざまなタイプの投影システムを包含するものと広く解釈されるべきである。さらに、放射システムは、投影放射ビームに対する方向指定、整形或いは制御のためにこうした設計タイプのうちの何れかに従って動作するコンポーネントを含むことがあり、こうしたコンポーネントもまた、以下において、一括して又は単独で、「レンズ」と呼ぶ。

現在の装置では、レチクル・テーブル上のレチクルによるパターン形成を利用すると、異なる２つのタイプのマシン間で違いが生じる可能性がある。あるタイプのリソグラフィ露光装置では、レチクル・パターン全体を一括してターゲット部分上に露光することによって各ターゲット部分が照射を受けており、こうした装置のことをウェハ・ステッパと呼んでいる。別の装置（一般に、ステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれる装置）では、投影ビーム下に置かれたレチクル・パターンを所与の基準方向（「スキャンニング」方向）で漸進的にスキャンする一方、この方向と平行又は反平行に基板テーブルを同期させてスキャンすることによって各ターゲット部分が照射を受けている。この投影システムは、一般に、倍率Ｍ（一般に、＜１）を有することになるため、基板テーブルがスキャンを受ける速度Ｖは、レチクル・テーブルがスキャンを受ける速度のＭ倍となる。ここに記載したリソグラフィ装置に関するさらに多くの情報は、例えば、参照により本明細書に援用される米国特許第６０４６７９２号から得ることができる。

リソグラフィ装置はさらに、２つ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のレチクル・テーブル）を有するタイプとすることもあることに留意されたい。こうした「多重ステージ」デバイスでは、追加的なテーブルを並列で使用することがあり、また１つ以上のテーブル上で準備工程を実施する一方で、１つ以上の別のテーブルを露光のために使用する。例えば参照により本明細書に援用される米国特許第５９６９４４１号及びＷＯ ９８／４０７９１号には、ツイン・ステージ式のリソグラフィ装置について記載されている。

ウェハ基板Ｗは、リソグラフィ装置によってウェハ基板Ｗ上にレチクルＲＥ回路パターンが露光される前に多種多様な処理を受けることが理解されよう。例えば、ウェハ基板Ｗは、露光の前に、光活性式のレジスト（すなわちフォトレジスト）材料の層による処理、すなわちこうした層のコーティングを受ける。さらに、露光の前に、基板Ｗはさらに、洗浄、エッチング、イオン注入（例えば、ドーピング）、金属化、酸化、化学機械研磨、プライミング、ソフトベーク処理、並びに計測処理を受ける。

ウェハ基板Ｗはさらに、例えば、後露光ベーキング（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、エッチング、イオン注入（例えば、ドーピング）、金属化、酸化、化学機械研磨、洗浄及び計測の処理などの多くの後露光処理を受けることもある。また、各ウェハ基板Ｗに対して幾つかの層が要求される場合（このようになる場合が通常である）は、手続き全体或いはその変法を、新たな各層ごとに反復しなければならないことになる。

ウェハ基板上により小さいパターン及びフィーチャを有するような、より小型の半導体デバイスに対する絶え間ない要望によって、リソグラフィ露光装置によって達成することが可能な光学分解能に対する限界が打破されつつある。一般的に、ウェハ基板Ｗ上に露光されるパターンに関して、リソグラフィ露光装置によって光学的に分解させることが可能な反復可能なフィーチャ（例えば、「ハーフピッチ」）の最小サイズは、その投影レンズＰＬ及び投影ビームＰＢの属性に応じて決まる。詳細には、ハーフピッチ・フィーチャ・サイズに対する光学分解能は、次の簡略形態のＲａｙｌｅｉｇｈの分解能方程式を使用することによって導出することができる。

ｋ_１＝ｐ_０．５・ＮＡ／λ≧０．２５ （式１）

上式において
ｐ_０．５は、ｎｍを単位とする反復可能なフィーチャ・サイズ（例えば、「ハーフピッチ」）を意味しており、
ＮＡは、投影レンズＰＬの開口数を意味しており、
λは、投影ビームＰＢの波長を意味しており、また
ｋ_１は、ハーフピッチ・フィーチャ・サイズに対する光学分解能限界を意味している。

上で指摘したように、２ビーム式イメージングに関する理論的な光学分解能ハーフピッチ下方限界ｋ_１は０．２５である。ｋ_１＝０．２５の壁を回避しようとする中で、そのかなりの取り組みは、より短い波長及び／又はより大きな開口数を利用することができ、これによりｋ_１≧０．２５の制約を侵害することなくより小さいフィーチャの生産を可能にするような費用のかかるテクノロジーを開発することに振り向けられてきている。

本明細書で具現化し且つ広範に記載するように、本発明の原理と整合したシステム、装置及び方法によれば、リソグラフィ・システムにおける画像分解能の増強が提供される。本発明の一実施例は、１つのレチクル・パターンを、リソグラフィ・システムによって光学的に分解を受けることが可能な少なくとも２つの成分サブパターンに分解するステップと、基板に事前指定のフォトレジスト層をコーティングするステップと、この少なくとも２つの成分サブパターンのうちの第１のサブパターンを、該第１のサブパターンを通過させるように投影ビームを導くことによって露光し、リソグラフィ・システムにより基板の事前指定のフォトレジスト層上に第１のサブパターン画像を生成させるステップと、を含む。本発明はさらに、露光した基板を処理するステップと、この少なくとも２つの成分サブパターンのうちの第２のサブパターンを、該第２のサブパターンを通過させるように投影ビームを導くことによって露光し、リソグラフィ・システムにより基板の事前指定のフォトレジスト層上に第２のサブパターン画像を生成させるステップと、次いでこれら第１及び第２のサブパターン画像を合成して基板上に所望のパターンを生成させるステップと、を含む。

この文書では、ＩＣの製造に関して本発明による装置を使用することに具体的に言及するが、本発明による装置は可能な別の多くの用途も有していることを明瞭に理解すべきである。例えばこれは、一体型の光学系、磁区メモリ用の誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ・パネル、薄膜磁気ヘッド、等々の製造に利用されることもある。

ここで、本発明の実施例について、添付の概要図を参照しながら単に一例として記載することにする。

図面において、対応する参照符号は対応させた部分を示している。

リソグラフィ投影装置
図１は、本発明のある具体的な実施例に従ったリソグラフィ装置１００の概要を表している。リソグラフィ装置１００は、投影ビームＰＢを提供するための放射線源ＬＡ及び放射システムＩＬと、レチクルＲＥを保持するためのレチクル保持器が設けられている第１のオブジェクト・テーブル（例えば、レチクル・テーブル）ＲＴと、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを備える）の上にレチクルＲＥの被照射部分を撮像させるための投影システムＰＬ（例えば、レンズ）と、を備えている。レチクルＲＥ、レチクル・テーブルＲＴ及びレチクル関連のコンポーネントを組み合わせたものは、一般にレチクル・ステージＲＳと呼ばれている。

図示したように、リソグラフィ装置１００は透過式タイプである（すなわち、透過式マスクを有している）。しかし一般的には、これを反射式タイプとする（反射式マスクを備える）こともあり、あるいは、装置１００は、上で指摘したようなタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどの別のタイプのパターン形成装置を利用することもある。

投影ビームＰＢは、紫外線（ＵＶ）及び極紫外線（ＥＵＶ）（ただし、これらに限らない）を含むさまざまなタイプの電磁放射、並びにイオンビームや電子ビームなどの粒子ビームを包含することができる。

リソグラフィ装置１００はさらに、ウェハ基板Ｗ（例えば、レジストをコーティングしたシリコン・ウェハ）を保持するための基板保持器が設けられた第２のオブジェクト・テーブル（例えば、ウェハ基板テーブル）ＷＴを備えている。ウェハ基板Ｗ、ウェハ・テーブルＷＴ及びウェハ関連のコンポーネントを組み合わせたものは、一般にウェハ基板ステージＷＳと呼ばれている。

線源ＬＡは放射ビームを発生させており、このビームは、直接的に或いは例えばビーム・エクスパンダーＥＸなどの条件付け機構を横断した後の何れかによって照射システム（例えば、照射器）ＩＬに供給される。照射器ＩＬは、ビームの強度分布の外側及び／又は内側半径方向範囲（一般にそれぞれ、σ−アウターとσ−インナーと呼ばれる）を設定するための調整機構ＡＭを備える。さらにこれは、一般に、積算器ＩＮやコンデンサＣＯなどのさまざまな別のコンポーネントを備えることになる。この方法では、レチクルＲＥ上に入射するビームＰＢは所望の断面均一性及び強度分布を有する。

投影ビームＰＢは引き続いて、レチクル・テーブルＲＴ上に保持されているレチクルＲＥと交差する。レチクル・テーブルＲＴ及び／又はレチクル・ステージＲＳは、高さ、傾き、回転及び水準位置を含むレチクル・テーブルＲＴの位置を調整するための作動機構を含む。ビームＰＢは、レチクルＲＥを横断し終わると、ウェハ基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームＰＢを集束させるレンズＰＬを通過する。第２の位置決め機構（及び干渉計測機構ＩＦ）の支援を得て（例えば、ビームＰＢの経路内にあるさまざまなターゲット部分Ｃを位置決めするために）基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め機構を用いて、ビームＰＢの経路に対してレチクルＲＥを（例えば、レチクル・ライブラリからレチクルＲＥを機械的に取り出した後で、又はスキャン中に）正確に位置決めすることができる。

一般に、オブジェクト・テーブルＲＴ、ＷＴの移動は、図１では明瞭に図示していない長行程モジュールと短行程モジュールの支援を得て実現させることになる。しかし、ウェハ・ステッパの場合では（ステップ・アンド・スキャンの場合と異なり）、レチクル・テーブルＲＴは短行程アクチュエータだけに接続されてもよいし、或いはレチクル・テーブルＲＴは固定されてもよい。

リソグラフィ装置１００は、次のさまざまなモードで動作する。

（ａ）ステップ・モード：レチクル・テーブルＲＴは本質的に静止させた状態に保たれ、またレチクル画像全体は一括して（すなわち単一の「フラッシュ」で）ターゲット部分Ｃ上に投影される。次いで、基板テーブルＷＴをｘ方向及び／又はｙ方向にシフトさせ、別のターゲット部分ＣがビームＰＢによる照射を受けられるようにする。

（ｂ）スキャン・モード：当該のターゲット部分Ｃが単一の「フラッシュ」で露光されていないことを除けば、本質的に同じ方針が当てはまる。一方この場合は、レチクル・テーブルＲＴは所与の方向（例えばｙ方向などのいわゆる「スキャン方向」）に速度Ｖで移動可能であり、これにより投影ビームＰＢはレチクル画像全体にわたるスキャンを受ける。時を同じくして、基板テーブルＷＴは、速度Ｖ＝Ｍｖ（ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４又は１／５）である）で同じ方向又は反対方向に同時に動かされる。この方式により、分解能を損なわせることなく比較的大きなターゲット部分Ｃを露光することができる。

その他モード：マスク・テーブルＭＴは、プログラム可能なパターン形成構造体を保持しながら本質的に静止させた状態に保たれており、また投影ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されている間に、基板テーブルＷＴは動かされる、すなわちスキャンを受ける。このモードでは一般に、パルス式放射線源が利用されると共に、プログラム可能なパターン形成構造体は、基板テーブルＷＴをそれぞれ移動させた後に、或いはスキャン中の連続する放射パルスの合間に、必要に応じて更新されている。この動作モードは、上で言及したようなタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能なパターン形成構造体を利用するマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。

実施例
上で述べたように、より精細な光学分解能を達成しようとする不断の要求が存在しており、また０．２５の理論的なハーフピッチ下方限界ｋ_１を回避することは重要な利点を提供する。この可能性がないならば、この限界未満の分解能を達成するためには、より短い波長及び／又はより大きな開口数を利用する費用のかかるテクノロジーの開発にその努力を集中しなければならない。

しかしより詳細には以下で記載するが、本発明は、多重露光技法と低減メモリ・フォトレジスト反応処理との組合せを実現させることによって、０．２５というハーフピッチ下方限界ｋ_１より下の分解能を達成している。詳細には、開示した発明は、適当なフォトレジスト処理によって、その光学露光の不用な残留を消散させながら高コントラストの潜像をロックインすることが可能であり、且つ多重露光によって従来のリソグラフィ処理の下で実現可能であったものと比べてより小さいハーフピッチ・フィーチャ・サイズを得ることが可能となるということを利用している。

図２Ａの機能フローチャートは、本発明のある具体的な実施例に従って製造されて動作する増強された光学分解能プロセス２００に関する全般的な発明概念を表している。図２Ａに示したように、プロセス２００は、ターゲット・パターンＴを分解させることを含む手続きタスクＰ２０２で開始される。ターゲット・パターンＴは、リソグラフィ装置１００によって収容可能なサイズと比べてより小さいハーフピッチ・フィーチャ・サイズｐ_０．５を含んでいる。換言すると、図２Ｂに示したように、ターゲット・パターンＴのハーフピッチ・フィーチャ・サイズｐ_０．５は、光学分解能が極めて小さい場合（例えば、ｋ_１＜０．２５）に対応している。このため、処理２００は、そのフィーチャを少なくとも２つの成分サブパターンＴ_１、Ｔ_２に分割すなわち分解させるために、ターゲット・パターンＴのフィーチャの構成を利用している。図２Ｂに示すように、各成分サブパターンＴ_１、Ｔ_２は、リソグラフィ装置１００によって光学的に分解させることが可能であり、且つ所望のターゲット・パターンＴを描出するように引き続いて合成、挟み込み、或いは重ね合わせることが可能な方式（すなわち、Ｔ_１、Ｔ_２の両者に関して、ｋ_１＞０．２５）で配列させている。

図２Ａに戻ると、プロセス２００は、ウェハ基板Ｗに付加させようとするフォトレジストを選択するための手続きタスクＰ２０３に進む。一実施例では、選択されたフォトレジストによって、低減メモリ反応特性を示す一方で高コントラストの潜像の生成が可能となる。低減メモリ反応特性とは、フォトレジストに対する初期露光の影響がある程度まで消散されるプロセスを意味している。

例えば、低減反応メモリ特性を有する一方で高コントラストの潜像を提供することが可能なフォトレジストは、図３Ａに示すようなブロック型マトリックス構成の形にした光酸発生剤（ＰＡＧ）、並びに塩基Ｂ化合物を備えている。この構成では、露光の後で光酸発生剤ＰＡＧが光酸ＰＡ＋に変換され、このうちの一部分は図３Ｂに示したように塩基Ｂ化合物によって中和される。

ベーキングプロセスの際、光酸ＰＡ＋とポリマーの間の反応が触媒作用を受けており、これによってベーク後においてこのポリマーは非ブロック化されて、これが典型的な現像剤溶液中で溶解性となると共に、この光酸ＰＡ＋は図３Ｃに示すように大部分が消散される。光誘導式のポリマー非ブロック化反応が止んでいる、すなわち初期露光のメモリが失われることを示す一実施例を図３Ｄに表している。この図で概ね４０秒のベーキング時間後では、光酸ＰＡ＋とポリマーの間で生じる化学変化が低下しており、ベーキング時間が長くなってもポリマーの非ブロック化の規模は増大しない。したがってこのケースでは、４０秒のベーキング間隔の後で、フォトレジスト上に比較的高いコントラスト並びに先行する任意の露光に関して有するメモリがほとんどないような安定した潜像が提供されるように、光酸ＰＡ＋が事実上消散される。

これらの消散特性は、フォトレジストの処理条件（具体的には、ベーキング時間及び温度）、並びにフォトレジストの化学的組成に応じて様々となる。ベーキング時間及び温度、並びにフォトレジストの組成は、より良好であり及び／又はより整合した結果を生じさせるように最適化されることを理解されたい。

別の実施例では、これらの特性を達成するために、熱レジスト材料やその等価物など非線形応答を有するフォトレジスト材料が使用される。

フォトレジストが選択されると、プロセス２００は、選択されたフォトレジストを付加するように構成された前処理ステーション又はモジュールにウェハ基板Ｗが導かれる手続きブロックＰ２０４に進む。次いで、ウェハ基板Ｗは選択されたフォトレジストによってコーティングされる。

コーティングの後、プロセス２００は、第１のサブパターンＴ_１をウェハ基板Ｗ上に露光するためにリソグラフィ装置１００にウェハ基板Ｗが導かれる手続きブロックＰ２０６に進む。この第１の露光の後、処理２００は、ウェハ基板Ｗが所定の時間間隔（例えば、６０秒間）ベーキングを受ける場所であるベーキングステーション（例えば、ＰＥＢ）にウェハ基板Ｗが導かれる手続きブロックＰ２０８に進む。上で述べたように、比較的高いコントラスト及び安定した潜像を提供するために、基板Ｗに対する露光及びベーキングによって第１のサブパターンＴ_１のフィーチャがフォトレジスト上に「ロックイン」される。

ベーキングされると、プロセス２００は、リソグラフィ装置１００にウェハ基板Ｗが戻される手続きブロックＰ２１０に進み、ここで基板Ｗは所定の距離ΔＤだけシフトされる、すなわちオフセットを受ける。所定の距離ΔＤは、フォトレジスト上に第２のサブパターンＴ_２のフィーチャを適正に撮像させてターゲット画像Ｔを得るために必要なシフトに対応する。換言すると、距離ΔＤのオフセットは、第２のサブパターンＴ_２がフォトレジスト上に撮像されたときに、第２のサブパターンＴ_２のフィーチャがすでに撮像された第１のサブパターンＴ_１のフィーチャと適正に一致するようにして決定される。この方式では、すでに撮像され第１のサブパターンＴ_１を有するフォトレジスト上に第２のサブパターンＴ_２を重ね合わせることによって、元の所望のターゲット・パターンＴが得られる。

ウェハ基板Ｗを所定の距離ΔＤだけオフセットさせた後、プロセス２００は、第２のサブパターンＴ_２をウェハ基板Ｗ上に露光するためにリソグラフィ装置１００にウェハ基板Ｗが導かれる手続きブロックＰ２１２に移る。この第２の露光の後に、プロセス２００は、ベーキングステーション（例えば、ＰＥＢ）に基板Ｗが導かれる手続きブロックＰ２１４に進み、ここで基板Ｗはフォトレジスト上に第２のサブパターンＴ_２のフィーチャをロックインさせるために所定の時間間隔にわたってベーキングされる。基板Ｗは引き続いて、手続きブロックＰ２１６で示しているような現像ステーション及びその他の後露光処理に導かれ、ここで、基板Ｗに現像剤溶液が適用されて未露光のフォトレジスト材料が除去されると共に、例えば、ハードベーキング、エッチング、ドーピング、金属化、及び研磨などの追加の処理に対してその基板Ｗの準備がなされる。

別の実施例では、図２Ａの破線で示すように、フォトレジスト上に撮像されたサブパターンＴ_１を有するウェハ基板Ｗに対するベーキングに導くための手続きタスクＰ２０８の後に、プロセス２００は、ウェハ基板Ｗに現像溶液を適用して第１のサブパターンＴ_１の露光に関連付けされた未露光のフォトレジスト材料を除去している現像ステーションにウェハ基板Ｗが導かれる手続きブロックＰ２１０Ａに進む。次いで、手続きタスクＰ２１２Ａにおいて、基板Ｗは、リソグラフィ装置１００に戻され、ここで基板Ｗは所定の距離ΔＤだけシフトされる、すなわちオフセットを受ける。上で述べたように、所定の距離ΔＤは、元の所望のターゲット・パターンＴが描出されるようにすでに撮像され第１のサブパターンＴ_１のフィーチャの間に第２のサブパターンＴ_２のフィーチャを重ね合わせるためにフォトレジスト上に第２のサブパターンＴ_２のフィーチャを適正に撮像させるのに必要なシフトに対応する。

ウェハ基板Ｗを所定の距離ΔＤだけオフセットさせた後、処理２００は、第２のサブパターンＴ_２をウェハ基板Ｗ上に露光するためにリソグラフィ装置１００にウェハ基板Ｗが導かれる手続きブロックＰ２１４Ａに移る。この第２の露光の後に、プロセス２００は、ベーキングステーション（例えば、ＰＥＢ）に基板Ｗが導かれる手続きブロックＰ２１６Ａに進み、ここで基板Ｗはフォトレジスト上に第２のサブパターンＴ_２のフィーチャをロックインさせるために所定の時間間隔にわたってベーキングされる。

基板Ｗは引き続いて、手続きブロックＰ２１８Ａで示しているような現像ステーション及びその他の後露光処理に再度導かれ、ここで、基板Ｗに現像剤溶液が適用され、第２のサブパターンＴ_２の露光に関連付けされた未露光のフォトレジスト材料が除去されると共に、追加の処理に対してその基板Ｗの準備がなされる。

この方式によって開示した発明は、従来のリソグラフィプロセスの下で実現可能であったものと比べてより小さいハーフピッチ・フィーチャ・サイズｐ_０．５を有する高コントラストの潜像を提供するために、当該パターンを、より大きな最小ハーフピッチ、多重露光技法、及び低減反応メモリを有するフォトレジスト材料を用いて２つ以上のパターンに分解させることが可能であることを活用することができる。

上述した説明では本発明と整合した例示的な実施例を図示している添付の図面を参照している。本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、別の実施例も可能であると共に、これらの実施例に対して修正を実施することもできる。例えば、上述した実施例は、図面に表した実体に関してソフトウェア、ファームウェア及びハードウェアの異なる実施例によって実現されてもよい。

このため、本発明の動作及び挙動は、本明細書に提示されたレベルの詳細内容が得られれば、本実施例に対する修正及び変形が可能となるとの理解をもちながら記載されたものである。したがって、上述した詳細な説明は、本発明を限定することを意味するものでも、また意図したものでもなく、むしろ本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって規定されるものである。

本発明によるリソグラフィ・システムを表した概要図である。 本発明の一実施例を表した機能フローチャートである。 本発明によるターゲット・レチクル・パターン、並びに分解させたサブパターンを表した概要図である。 本発明の一実施例によるさまざまなリソグラフィプロセスの際のフォトレジストの相互作用を表した概要図である。 本発明の一実施例によるさまざまなリソグラフィプロセスの際のフォトレジストの相互作用を表した概要図である。 本発明の一実施例によるさまざまなリソグラフィプロセスの際のフォトレジストの相互作用を表した概要図である。 本発明による、エネルギー情報対ベーキング間隔のグラフである。

Claims (32)

1. リソグラフィ・システムにおいて画像分解能を増強する方法であって、
   １つのレチクル・パターンを少なくとも２つの成分サブパターンに分解するステップと、
   メモリ反応特性を低減させた事前指定のフォトレジスト層を基板にコーティングするステップと、
   前記少なくとも２つの成分サブパターンのうちの第１のサブパターンを、該第１のサブパターンを通過させるように投影ビームを導くことによって露光し、前記リソグラフィ・システムにより前記基板の前記事前指定のフォトレジスト層上に第１のサブパターン画像を生成させるステップと、
   前記露光した基板を処理するステップと、
   前記少なくとも２つの成分サブパターンのうちの第２のサブパターンを、該第２のサブパターンを通過させるように前記投影ビームを導くことによって露光し、前記リソグラフィ・システムにより前記基板の前記事前指定のフォトレジスト層上に第２のサブパターン画像を生成させるステップと、を含んでおり、
   前記露光のステップによって前記第１と第２のサブパターン画像を合成し前記基板上に所望のパターンを生成させている方法。
2. 前記リソグラフィ・システムは０．２５を超えるハーフピッチ下方限界ｋ_１に対応するパターン・フィーチャを光学的に分解させることが可能であり、且つ前記所望のパターンは０．２５未満又は０．２５に等しいハーフピッチ下方限界ｋ_１に対応するフィーチャを用いて露光されている、請求項１に記載の方法。
3. 前記処理のステップは、
   前記フォトレジスト層上に前記第１のサブパターン画像を有する前記基板をベーキングさせるステップと、
   前記第２のサブパターン画像を前記第１のサブパターン画像と交互配置させるために、前記リソグラフィ・システム内で前記基板を所定の距離だけシフトさせるステップと
   を含んでいる、請求項２に記載の方法。
4. 前記基板に対して現像剤溶液を適用するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記処理のステップは、指定したベーキング時間及び温度を利用することによって最適化されている、請求項４に記載の方法。
6. 前記フォトレジスト層はさらに、ポリマー樹脂化合物、光酸発生剤成分、及び塩基成分を備えている、請求項５に記載の方法。
7. 前記処理のステップは、
   前記基板に対して現像剤溶液を適用するステップと、
   前記第２のサブパターン画像を前記第１のサブパターン画像と合成させるために、前記リソグラフィ・システム内で前記基板を所定の距離だけシフトさせるステップと
   をさらに含んでいる、請求項３に記載の方法。
8. 前記フォトレジスト層上に前記第２のサブパターン画像と現像済みの第１のサブパターン画像とを有する前記基板をベーキングさせるステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記処理のステップは、指定したベーキング時間及び温度を利用することによって最適化されている、請求項８に記載の方法。
10. 前記事前指定のフォトレジスト層はさらに、ポリマー樹脂化合物、光酸発生剤成分、及び塩基成分を備えている、請求項９に記載の方法。
11. メモリ反応特性の低下を示すように構成されたフォトレジスト層を基板上に付加するように構成されたコーティング・ステーションと、
    前記基板上にレチクル・パターンを露光するための露光装置と、
    前記露光装置によって露光した基板を処理するように構成された処理ステーションと
    を備える増強型画像分解能リソグラフィ・システムであって、
    前記レチクル・パターンは、前記露光装置によって光学的に分解させることが可能な少なくとも２つの成分サブパターンに分解されており、
    前記露光装置によって前記基板上に前記少なくとも２つの成分サブパターンの第１のサブパターンを露光して、前記基板の前記フォトレジスト層上に第１のサブパターン画像が生成されており、且つ前記露光した基板は前記処理ステーションによって処理されており、
    前記露光装置によって前記基板上に前記少なくとも２つの成分サブパターンの第２のサブパターンを露光して、前記基板の前記フォトレジスト層上に第２のサブパターン画像が生成されており、且つ前記レチクル・パターンを再生させるために前記第１及び第２のサブパターン画像が合成されている、増強型画像分解能リソグラフィ・システム。
12. 前記露光装置は０．２５を超えるハーフピッチ下方限界ｋ_１に対応するパターン・フィーチャを光学的に分解させることが可能であり、且つ前記所望のパターンは０．２５未満又は０．２５に等しいハーフピッチ下方限界ｋ_１に対応するフィーチャを用いて露光されている、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記処理ステーションは、前記フォトレジスト層上に前記第１のサブパターン画像を有する前記基板をベーキングするように構成されたベーキングステーションを含んでいる、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記第２のサブパターン画像を前記第１のサブパターン画像と合成させるために前記基板を所定の距離だけシフトさせるステップをさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記基板に対して現像剤溶液を適用するステップをさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記ベーキングの属性は指定したベーキング時間及び温度を利用することによって最適化されている、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記フォトレジスト層はさらに、ポリマー樹脂化合物、光酸発生剤成分、及び塩基成分を備えている、請求項１６に記載のシステム。
18. 前記処理ステーションはさらに、
    前記フォトレジスト層上に前記第１のサブパターン画像を有する前記基板をベーキングするように構成されたベーキングステーションと、
    前記基板に現像剤溶液を適用する現像剤ステーションと
    を含んでいる、請求項１３に記載のシステム。
19. 前記第２のサブパターン画像を前記第１のサブパターン画像と合成させるために前記基板を所定の距離だけシフトさせるステップをさらに含む、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記フォトレジスト層上に前記第２のサブパターン画像と現像済みの第１のサブパターン画像とを有する前記基板をベーキングさせるステップをさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記ベーキングの属性は指定したベーキング時間及び温度を利用することによって最適化されている、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記フォトレジスト層はさらに、ポリマー樹脂化合物、光酸発生剤成分、及び塩基成分を備えている、請求項２１に記載のシステム。
23. メモリ反応特性を低減させたフォトレジスト層をコーディングした基板を設けるステップと、
    ビーム放射を提供するステップと、
    パターン形成装置を利用し、その断面内において少なくとも２つの成分サブパターンに分解されるパターンを有する前記放射ビームを与えるステップと、
    前記少なくとも２つの成分サブパターンのうちの第１のサブパターンを、該第１のサブパターンを通過させるように前記放射ビームを向けることによって露光し、前記リソグラフィ・システムにより前記基板の前記事前指定のフォトレジスト層上に第１のサブパターン画像を生成させるステップと、
    前記露光した基板を処理するステップと、
    前記少なくとも２つの成分サブパターンのうちの第２のサブパターンを、該第２のサブパターンを通過させるように前記放射ビームを向けることによって露光し、前記リソグラフィ・システムにより前記基板の前記事前指定のフォトレジスト層上に第２のサブパターン画像を生成させるステップと、を含むデバイス製造方法であって、
    前記露光のステップによって前記第１と第２のサブパターン画像を合成し前記基板上に所望のパターンを生成させている、デバイス製造方法。
24. 前記所望のパターンは、０．２５未満又は０．２５に等しいハーフピッチ下方限界ｋ_１に対応するフィーチャを用いて露光されている、請求項２３に記載のデバイス製造方法。
25. 前記処理のステップは、
    前記フォトレジスト層上に前記第１のサブパターン画像を有する前記基板をベーキングするステップと、
    前記第２のサブパターン画像を前記第１のサブパターン画像と交互配置させるために前記基板を所定の距離だけシフトさせるステップと
    を含んでいる、請求項２４に記載のデバイス製造方法。
26. 前記基板に対して現像剤溶液を適用するステップをさらに含む、請求項２５に記載のデバイス製造方法。
27. 前記処理のステップは、指定したベーキング時間及び温度を利用することによって最適化されている、請求項２６に記載のデバイス製造方法。
28. 前記フォトレジスト層はさらに、ポリマー樹脂化合物、光酸発生剤成分、及び塩基成分を備えている、請求項２７に記載のデバイス製造方法。
29. 前記処理のステップは、
    前記基板に対して現像剤溶液を適用するステップと、
    前記第２のサブパターン画像を前記第１のサブパターン画像と合成させるために前記基板を所定の距離だけシフトさせるステップと
    をさらに含んでいる、請求項２５に記載のデバイス製造方法。
30. 前記フォトレジスト層上に前記第２のサブパターン画像と現像済みの第１のサブパターン画像とを有する前記基板をベーキングさせるステップをさらに含む、請求項２９に記載のデバイス製造方法。
31. 前記処理のステップは、指定したベーキング時間及び温度を利用することによって最適化されている、請求項３０に記載のデバイス製造方法。
32. 前記フォトレジスト層はさらに、ポリマー樹脂化合物、光酸発生剤成分、及び塩基成分を備えている、請求項３１に記載のデバイス製造方法。
    

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