JP2009094481A - リソグラフィ方法及びリソグラフィ装置の試験方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板にパターンを設ける方法を開示する。
【解決手段】方法は、基板上のフォトレジストの第一層及び第一下部反射防止膜材料の第一層の第一パターンを基板に設け、第一パターンを前記基板にエッチングし、基板にフォトレジストの第二層及び第二下部反射防止膜材料の第二層を設け、フォトレジスト及び下部反射防止膜材料の第二層に第二パターンを設け、第二パターンを基板にエッチングすることを含み、基板上の第一及び第二パターンが一緒にパターンを規定する。
【選択図】なし
【解決手段】方法は、基板上のフォトレジストの第一層及び第一下部反射防止膜材料の第一層の第一パターンを基板に設け、第一パターンを前記基板にエッチングし、基板にフォトレジストの第二層及び第二下部反射防止膜材料の第二層を設け、フォトレジスト及び下部反射防止膜材料の第二層に第二パターンを設け、第二パターンを基板にエッチングすることを含み、基板上の第一及び第二パターンが一緒にパターンを規定する。
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Description
[0001] 本発明はリソグラフィ方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、このパターンを、放射感応性材料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を備える）に結像することができる。一般的に、１枚の基板は、連続的に露光される網の目状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向(「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを具備している。
[0003] より微細な解像度でパターンを生成できるようにしたいと、常に考えられている。概して、より微細な解像度のパターンを達成するために、より短い波長の放射を使用することができる。
[0004] 解像度が向上したパターンを提供する１つの方法は、ハードマスクにあるトレンチの第一パターンにハードマスクにあるトレンチの第二交互配置パターンを重ねて、第一又は第二パターンより高い解像度の最終パターンをハードマスクに提供し、次にこれをターゲット層に転写するデュアルトレンチパターニング(dual trench patterning)である。図１ａから図１ｊは、高い解像度のパターンを提供するデュアルトレンチパターニング方法を概略的に示している。図１ａは、多結晶シリコン材料のターゲット層４を設けたシリコン基板２の部分を断面図で示す。ハードマスク層６をターゲット層４に設ける。下部反射防止膜（ＢＡＲＣ）材料の第一層８をハードマスク層６上に設け、フォトレジストの第一層１０をＢＡＲＣ材料の第一層８上に設ける。ハードマスク層６は通常、ＳｉＯ2又はＳｉＯＮなどの酸化物材料から形成される。フォトレジスト１０は、任意の適切なタイプのフォトレジストでよく、これはポジ型色調フォトレジストなどであるが、それに制限されない。
[0005] リソグラフィ装置は、例えば図３に概略的に示したタイプでよく、フォトレジスト１０のパターンを露光するために使用される。次に、露光したフォトレジスト１０を、未露光のフォトレジスト１０のみが残るように、水酸化イオンを含む苛性アルカリ溶液などの現像液を使用して除去する。次に、イオンエッチングなどの適切なエッチングプロセスを使用して、パターンをＢＡＲＣ材料８に転写する。
[0006] その結果の構造が図１ｂに示され、図１ｂの面に対して直角に延在する４本の線１２を備える。各線１２の全幅は、線１２の各対間にある空間１４の幅の３倍である。４本の線１２しか図示されていないが、図１ｂは基板２の一部しか図示せず、基板２にはさらに多くの線１２を設けてよいことが認識される。
[0007] 図１ｃを参照すると、フォトレジスト１０及びＢＡＲＣ層８に形成されたパターンが、イオンエッチングプロセスなどの従来のハードマスクエッチングプロセスを使用して、ハードマスク層６に転写される。図１ｄを参照すると、第一パターンが与えられたＢＡＲＣ層８及びレジスト層１０が除去され、次にＢＡＲＣ８ａ及びフォトレジスト１０ａの第二層が、図１ｅに示すようにパターンが与えられたハードマスク層６上に設けられる。次に、図１ｆに示すように既存のパターン付きハードマスク６の部分が曝露されるように、ＢＡＲＣ８ａ及びフォトレジスト１０ａの第二層に異なるパターンが形成される。これらのハードマスク６の曝露部分は、次に図１ｇに示す構造を生成するために従来のエッチングプロセスで除去される。
[0008] 図１ｈを参照すると、次にＢＡＲＣ８ａ及びフォトレジスト１０ａの第二層が従来の方法を使用して除去され、多結晶シリコンのターゲット層４上にパターン付きハードマスク６のみが残る。図１ｉに示すように、さらなるエッチング（例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ））を使用して、完全な高解像度パターンをターゲット層４にエッチングする。これが実行された後、例えばエッチングを使用して、残留ハードマスク６を除去しいて、図１ｊに示す最終構造を生成する。
[0009] 上述したプロセスには、パターニングデバイスなどのリソグラフィ装置の１つ又は複数の異なる構成要素、及び／又は基板に設けた材料の様々な層にパターンを設ける方法の結果生じるパターニングの誤差があることがある。後者の問題は、一部はレジスト及びＢＡＲＣ材料の第一及び第二層の様々な微細構造に関係がある。第一パターンは、実質的に平坦なハードマスク層に設けたレジスト及びＢＡＲＣ材料の実質的に平坦で均一な層に設けられるが、第二パターンは、この時点で第一パターンを担持しているハードマスク層に堆積したレジスト及びＢＡＲＣ材料のそれほど均一ではない第二層に設けられる。さらに、ハードマスク層の高温堆積は、ターゲット及び／又は基板層に応力を誘発することがあり、これは次に、第一パターニングステップ中にハードマスクを部分的に除去することによって緩和することができる。その結果、ターゲット及び／又は基板層は、第一パターニングステップと第二パターニングステップの間で変形することがあり、パターンのオーバレイ誤差につながることがある。したがって、上述した手順などの高解像度のパターニング手順では、パターンのオーバレイ誤差及びその結果のパターニング精度及び解像度の損失を招く困難に遭遇することがある。
[0010] 解像度が向上したパターンを達成する代替技術を使用したいと望まれている。そのために、リソグラフィ装置がパターニング誤差に寄与する程度を、使用される特定のパターニングプロセスから可能な限り独立して評価できるように望まれている。
[0011] 本発明の態様によれば、基板にパターンを設ける方法が提供され、方法は、基板上のフォトレジストの第一層及び第一下部反射防止膜材料の第一層に第一パターンを設け、第一パターンを基板にエッチングし、基板にフォトレジストの第二層及び第二下部反射防止膜材料の第二層を設け、フォトレジスト及び第二下部反射防止膜材料の第二層に第二パターンを設け、第二パターンを基板にエッチングすることを含み、基板上の第一及び第二パターンが一緒にパターンを規定する。
[0012] 本発明のさらなる態様によれば、リソグラフィ装置のパターニング精度を試験する方法が提供され、方法は、基板上のフォトレジストの第一層及び第一下部反射防止膜材料の第一層に第一パターンを設け、第一パターンを基板にエッチングし、基板にフォトレジストの第二層及び第二下部反射防止膜材料の第二層を設け、フォトレジスト及び第二下部反射防止膜材料の第二層に第二パターンを設け、第二パターンを基板にエッチングすることを含み、基板上の第一及び第二パターンが一緒に試験パターンを規定し、さらに、基板に設けられた試験パターンを分析して、リソグラフィ装置のパターニング精度を試験することを含む。
[0013] 次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。
[0017] 図２ａから図２ｋは、例えばシリコン基板などの基板２に高解像度のパターンを提供するデュアルライン・ダブルパターニング方法(dual-line, double patterning method)を概略的に示している。パターンを与えられた基板を使用して、基板２に形成された最終パターンのその後の分析によってパターニングプロセスの忠実度又は精度を試験することができる。
[0018] 図２ａは、第一下部反射防止膜（ＢＡＲＣ）材料８及びフォトレジスト１０の層を設けた基板２の部分を断面図で示す。実施形態では、ＢＡＲＣ材料は有機ＢＡＲＣ材料であり、Brewer ScienceのARC29 BARC材料などの任意の適切な有機ＢＡＲＣ材料８でよいが、それに制限されない。ＢＡＲＣ材料８は、任意の適切な厚さのＢＡＲＣ層８を提供するように堆積させることができ、例えばＢＡＲＣ層８は少なくとも約３５ｎｍの厚さを有してよいが、より厚いＢＡＲＣ材料８の層を設けてもよい。フォトレジスト１０は、例えばポジ型色調フォトレジストでよいが、任意の適切なタイプのフォトレジストを使用することができる。フォトレジスト１０は、例えば１９３ｎｍ又は２４８ｎｍの放射に対して感応性であるように選択することができる。
[0019] リソグラフィ装置は、例えば図３に概略的に示したタイプでよく、フォトレジスト１０にパターンを露光するために使用される。次に、図２ｂに示したように、露光したフォトレジスト１０を、未露光のフォトレジスト１０のみが残るように、水酸化イオンを含む苛性アルカリ溶液などの現像液を使用して除去する。
[0020] 次に、イオンエッチングなどの適切なエッチングプロセスを使用して、パターンをＢＡＲＣ材料８に転写し、図２ｃに示す構造を設ける。ＢＡＲＣ８のエッチングプロセスは、ＢＡＲＣ層８を開き、さらにパターン付きフィーチャを所望の幅に整えるために、例えばアルゴン、酸素及び塩素を含むプラズマを使用することができる（これは、基板のエッチング中にマイクロマスクとして作用するかもしれない材料が、パターン付きフィーチャの間に残っていないことを保証するために、パターンフィーチャのわずかなオーバエッチングを含んでよい）。ＢＡＲＣ８のエッチングプロセスは、例えばHitachi 711M計器などの任意の従来の計器を使用して実行してよい。図２ｃに示すフォトレジスト層１０及びＢＡＲＣ層８に形成されたパターンは、図２ｃの面に対して直角に延在する４本の線１２を備える。各線１２の全幅は、線１２の各対間にある空間１４の幅の１／３である。４本の線１２しか図示されていないが、図２ｃは基板２の一部しか示さず、基板２にはさらに多くの線１２を設けてよいことが認識される。
[0021] 図２ｄを参照すると、フォトレジスト１０及びＢＡＲＣ層８に形成されたパターンは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの任意の適切なシリコンエッチングプロセスを使用して、基板２に直接転写される。シリコンエッチングプロセスは、塩素及び臭化水素を備えるプラズマ及び酸素、塩素及び臭化水素を備えるプラズマを使用する自然酸化物エッチングを使用することができるが、任意の適切なプラズマを使用してよい。シリコンエッチングプロセスを実行するには、Hitachi 711M計器などの任意の従来の計器を使用することができる。
[0022] シリコンエッチングプロセス中に存在するプラズマは、フォトレジスト１０、ＢＡＲＣ８及びシリコンハロゲン化合物を含むポリマ材料を生成し、これはフォトレジスト１０、ＢＡＲＣ８及び基板２の層を組み込んだパターン付き積み重ねの側壁に沿って、保護ポリマ層１６として堆積する。
[0023] フォトレジスト１０及びＢＡＲＣ８の層はその後、例えば溶剤型ストリップ又は硫酸過酸化物混合物（ＳＰＭ）ストリップなどの任意の適切な方法を使用して除去される。さらなる例は灰化(ashing)である。適切な灰化プロセスの１つの非制限的な例は、酸素、窒素及び水素を含むプラズマを使用し、パターン付きフォトレジスト１０及びＢＡＲＣ８の層を担持する基板２を放射によって高温、例えば少なくとも約２００℃、少なくとも約２５０℃、又は約２７０℃の温度に加熱する。灰化プロセスを実行するために、例えばAXCELIS ES3計器などの任意の適切な計器を使用することができる。このプロセスは、さらなる保護ポリマ層１８を提供するように、ポリマの側壁層１６を除去せず、これは物理的支持がないために、図２ｅに示すように基板２に形成されたフィーチャの曝露した最上表面に向かって倒れる。
[0024] 図２ｆを参照すると、第二ＢＡＲＣ材料８ａ及びフォトレジスト１０ａの新しい層が、保護ポリマ層１６、１８を担持するパターン付き基板２上に設けられている。任意の適切なＢＡＲＣ材料８ａを使用してよく、それは例えばBrewer ScienceのARC29 BARCのような有機ＢＡＲＣ材料であるが、それに制限されない。ＢＡＲＣ材料８ａは、任意の適切な厚さのＢＡＲＣ層８ａを提供するように堆積してよい。ＢＡＲＣ層８ａの所望の厚さは、フォトレジスト１０ａの性質、基板２及びリソグラフィ装置の設定など、様々な要因によって決定される。ＢＡＲＣ層８ａは、少なくとも約３５ｎｍの厚さを有してよい。ＢＡＲＣ材料８ａの新しい層に可能な限り平坦な上面を設けて、ＢＡＲＣ層８ａの微細構造を均一化するように、より厚いＢＡＲＣ材料８ａの層を設けることが望ましく、これはパターニング精度に寄与することができる。例えば、ＢＡＲＣ層８ａは、少なくとも約５０ｎｍ、少なくとも約６０ｎｍ又は少なくとも約７０ｎｍの厚さを有してよい。さらに、約４０から１００ｎｍの厚さ、約５５から９０ｎｍの厚さ、又は約６５から９０ｎｍの厚さのＢＡＲＣ材料８ａの層を設けるように、ＢＡＲＣ材料８ａを設けることができる。ＢＡＲＣ層８ａの望ましい厚さは約８５ｎｍである。
[0025] 次に、例えばフォトレジスト１０ａの露光、フォトレジスト１０ａの現像、及びＢＡＲＣ８ａのエッチングなどを介してフォトレジスト１０ａ（例えば図２ｇ参照）及びＢＡＲＣ８ａ（図２ｈ参照）の新しい層に第二パターンを形成して、第一セットの線１２間の空間１４に第二セットの線２０を提供し、この方法で、第一セット及び第二セットのパターン付き線１２、２０が交互配置されているものと見なすことができる。フォトレジスト１０ａには、任意の都合のよい方法でパターンを与えることができ、例えば上述したフォトレジスト層１０に第一パターンを形成するために使用したのと同じ方法を使用して、第二パターンを形成することができる。ＢＡＲＣ８のエッチングプロセスは、例示のみにより、ＢＡＲＣ層８ａを開き、さらにパターン付きフィーチャを所望の幅に整えるために、例えばアルゴン、酸素及び塩素を含むプラズマを使用することができる（これは、基板のエッチング中にマイクロマスクとして作用するかもしれない材料が、パターン付きフィーチャの間に残っていないことを保証するために、パターンフィーチャのわずかなオーバエッチングを含んでよい）。ＢＡＲＣ８ａのエッチングプロセスは、例えばHitachi 711M計器などを使用して実行してよい。各第二線２０は各第一線１２と同じ幅でよく、各第二線２０は、第一線１２の各対間の間隔１４の中心に設けることができる。この方法で、第一線１２間の間隔１４は各第一線１２の幅の３倍であり、したがって各第二線２０の幅の３倍であったので、第一及び第二線１２、２０は幅が等しく、各線１２、２０の幅と等しい距離だけ等間隔で離間することができる。
[0026] 次に、（図２ｈに示すように）パターン付きフォトレジスト１０ａ、ＢＡＲＣ８ａ又はポリマ層１６、１８によって覆われていない既存のパターン付き基板２の部分を、例えば塩素及び臭化水素を含むプラズマ、及び酸素、塩素及び臭化水素を含むプラズマを使用する自然酸化物エッチングなどを使用するＲＩＥのような任意の適切なシリコンエッチングプロセスによって直接除去し、図２ｉに示す構造を生成する。シリコンエッチングプロセスを実行するために、Hitachi 711M計器を使用してよいが、任意の適切な計器を使用することができる。シリコンエッチングプロセス中に、フォトレジスト１０ａ、ＢＡＲＣ８ａ及び基板２の層を組み込んだ第二セットのパターン付き積み重ねの側壁に、ポリマ材料２２のさらなる層が形成され、堆積する。
[0027] フォトレジスト及びＢＡＲＣの層１０ａ、８ａはその後、例えば溶剤型ストリップ、硫酸過酸化物混合物（ＳＰＭ）ストリップ、又は灰化などの任意の適切な手段を使用して除去される。適切な灰化プロセスの１つの非制限的な例は、酸素、窒素及び水素を含むプラズマを使用し、パターン付きフォトレジスト１０ａ及びＢＡＲＣ８ａの層を担持する基板２を放射によって高温、例えば少なくとも約２００℃、少なくとも約２５０℃、又は約２７０℃の温度に加熱する。灰化プロセスを実行するために使用できる適切な計器の非制限的な例は、AXCELIS ES3計器である。この灰化プロセスは、図２ｊに示す構造を提供するために、ポリマの側壁層２２の領域２４を基板２のフィーチャ上に倒す。
[0028] 次に、基板２のパターン付きフィーチャに設けた保護ポリマ層１６、２２、２４を除去して、図２ｋに示すような最終的なパターン付きシリコン基板２を生成する。保護ポリマ層１６、２２、２４を除去するために都合がよい方法は、湿式ストリッププロセス、例えばフッ化水素酸ストリッププロセスであり、任意選択で過酸化水素も使用し、これは例えばFSI Mercury計器を使用して実行することができる。これで、基板２は、試験パターンの解像度及びパターニングプロセスの精度を割り出すために任意の従来の手段を使用して分析できる高解像度の試験パターンを担持している。この方法で、本発明の実施形態を、リソグラフィ装置のパターニング精度及びオーバレイ特徴を割り出すために使用し、したがって高解像度のパターニング手順に使用するための装置の較正に使用することができる。
[0029] 本発明の実施形態による方法は、図１ａから図１ｊに関して説明したプロセスに伴う欠点の少なくとも１つ又は複数を未然に防ぐか緩和することができる。本発明の実施形態による方法では、ハードマスク材料を使用する必要がなくなり、これは材料費を大幅に削減する。したがって、ハードマスク材料にパターンを与え、その後にこれを除去するために必要な複雑で時間及び費用がかかるプロセスが、もはや必要ではない。パターニングプロセス中のフィーチャのオーバエッチング及び切削不足に関連する１つ又は複数の問題もなくすことができ、これでパターニングの忠実度をこのように低下させる可能性がなくなる。
[0030] 本発明の実施形態による方法の利点は、第一パターニングステップと第二パターニングステップとの間で応力に誘発された基板層の変形に関して、以上で検討した問題の１つ又は複数を、ハードマスク層の除去により軽減できることである。したがって、本発明の実施形態による方法は、ハードマスクからのこのような誤差に寄与することなく、リソグラフィ装置に関連するパターニング誤差の評価に寄与することができ、これはハードマスクを使用する方法に対して多大な前進を示す。
[0031] 図３は、本発明の特定の実施形態による方法に使用可能なリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
− 放射ビームＰＢ（例えば、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの波長で作動するエキシマレーザによって生成されるようなＵＶ放射又はＤＵＶ放射、又は例えば１３．６ｎｍで作動するレーザによるプラズマ源によって生成されるＥＵＶ放射など）を調節する照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、アイテムＰＬに対してパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第一位置決めデバイスＰＭに接続された支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持し、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に結像するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
− 放射ビームＰＢ（例えば、１９３ｎｍ又は１５７ｎｍの波長で作動するエキシマレーザによって生成されるようなＵＶ放射又はＤＵＶ放射、又は例えば１３．６ｎｍで作動するレーザによるプラズマ源によって生成されるＥＵＶ放射など）を調節する照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持し、アイテムＰＬに対してパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第一位置決めデバイスＰＭに接続された支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えばレジストコートウェーハ）Ｗを保持し、アイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするように構成された第二位置決めデバイスＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に結像するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
[0032] ここに示している本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する）。
[0033] イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、それぞれ別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤとともに放射システムと呼ぶことができる。
[0034] イルミネータＩＬは、ビームの角度強度分布を調節する調節手段ＡＭを備えていてもよい。通常、イルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは通常、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータは、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とを有する調整された放射ビームＰＢを提供する。
[0035] 放射ビームＰＢは、支持構造体ＭＴ上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡに入射する。ビームＰＢはパターニングデバイスＭＡを通り抜けて、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＬを通過する。第二位置決めデバイスＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えばビームＰＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一位置決めデバイスＰＭ及び別の位置センサ（図３には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、又はスキャン中に、ビームＰＢの経路に対してパターニングデバイスＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決めデバイスＰＭ及びＰＷの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現できる。しかし、ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、支持構造体ＭＴをショートストロークアクチュエータのみに接続するか、固定してもよい。パターニングデバイスＭＡ及び基板Ｗは、パターニングデバイスアラインメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。
[0036] 図示の装置は以下の好ましいモードで使用可能である。
[0037] １．ステップモードにおいては、支持構造体ＭＴ及び基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に維持される一方、ビームＰＢに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
[0038] ２．スキャンモードにおいては、支持構造体ＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、ビームＰＢに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。支持構造体ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分の（スキャン方向における）高さが決まる。
[0039] ３．別のモードでは、支持構造体ＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、ビームＰＢに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
[0040] 上述した使用モードの組合せ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
[0041] 図１及び図２に関して上述した例で使用した材料は、例示によってのみ与えられた。他の材料を使用してもよい。説明した実施形態はトレンチ及びラインに言及しているが、本発明の実施形態は、他の構造の形成にも使用することができる。本発明の実施形態による上述の装置及び方法は、パターニングオーバレイ誤差を割り出すために分析できる試験パターンを基板に設けることに関して検討しているが、パターニング方法は、所望の目的で基板にパターンを与えることに適用可能であり、必ずしも純粋に分析的な目的でパターンを設けることのみに制限されないことを認識されたい。
[0042] 以上ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明する方法は、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造にも適用できることを理解されたい。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことは、当業者に明らかである。
[0043] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの波長を有する）及び極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
[0044] 本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
[0045] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。この方法で、反射するビームにパターンを与える。
[0046] 支持構造体は、パターニングデバイスを保持する。該マスク支持構造体は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。この支持体は、機械的クランプ、真空、又は真空状態での静電気クランプ等の他のクランプ技術を使用することができる。支持構造体は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよく、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
[0047] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、及び反射屈折光学システムを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。
[0048] 照明システムは、放射ビームの誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、及び反射屈折光学コンポーネントを含む種々のタイプの光学コンポーネントを含んでいてもよく、このようなコンポーネントを集合的に、又は単独で「レンズ」と呼んでもよい。
[0049] リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブル及び／又は支持構造体を並行して使用するか、１つ又は複数の他のテーブル及び／又は支持構造体を露光に使用している間に１つ又は複数のテーブル及び／又は支持構造体で予備工程を実行することができる。
[0050] リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するように、基板を水などの比較的高い屈折率を有する液体に液浸するタイプでもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。
[0051] 以上では本発明の特定の実施形態について説明してきたが、本発明は説明以外の方法で実践できることが認識される。この説明は本発明を制限するものではない。
Claims (22)
- 基板にパターンを設ける方法であって、
基板上のフォトレジストの第一層及び第一下部反射防止膜材料の第一層に第一パターンを設け、
前記第一パターンを前記基板にエッチングし、
前記基板にフォトレジストの第二層及び第二下部反射防止膜材料の第二層を設け、
前記フォトレジスト及び第二下部反射防止膜材料の第二層に第二パターンを設け、
前記第二パターンを前記基板にエッチングすることを含み、前記基板上の前記第一及び第二パターンが一緒に前記パターンを規定する、方法。 - 前記第一下部反射防止膜材料が有機質の下部反射防止膜材料である、請求項１に記載の方法。
- 前記第二下部反射防止膜材料が有機質の下部反射防止膜材料である、請求項１に記載の方法。
- 前記第一パターンの前記エッチング及び前記第二パターンの前記エッチングが反応性イオンエッチングである、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記反応性イオンエッチングが、酸素、塩素及び臭化水素を備えるプラズマを使用することを含む、請求項４に記載の方法。
- 前記第一パターンの前記エッチングの後、及び前記フォトレジストの第二層及び前記第二下部反射防止膜材料の第二層を前記設けることの前に、残留フォトレジスト及び残留下部反射防止膜材料を灰化によって前記基板から除去することを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記第二パターンの前記エッチングの後に、残留フォトレジスト及び残留下部反射防止膜材料を灰化によって前記基板から除去することを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記灰化がプラズマを使用することを含む、請求項６又は７に記載の方法。
- 前記プラズマが酸素、窒素及び水素を備える、請求項８に記載の方法。
- 前記灰化が、残留フォトレジスト若しくは残留下部反射防止膜材料、又は残留フォトレジスト及び前記残留下部反射防止膜材料を、少なくとも約２００℃、少なくとも約２５０℃、及び約２７０℃で構成されたグループから選択された温度に加熱することを含む、請求項６又は７に記載の方法。
- さらに、前記基板にポリマ材料の層を堆積させることを含む、請求項６又は７に記載の方法。
- さらに、前記第二パターンを前記基板に前記エッチングした後に、湿式ストリップを適用することによって前記基板から前記ポリマ材料層を除去することを含む、請求項１１に記載の方法。
- 前記湿式ストリップを前記適用することが、フッ化水素酸ストリッププロセスを適用することを含む、請求項１２に記載の方法。
- 前記第一パターン及び前記第二パターンが一連の線を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
- 前記パターンが前記第一パターン又は前記第二パターンより高い解像度を有するように、前記第二パターンが前記第一パターンと交互配置される、請求項１４に記載の方法。
- 前記基板がシリコン基板を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一パターンの前記エッチング又は前記第二パターンの前記エッチングが反応性イオンエッチングである、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一パターンの前記エッチング又は前記第二パターンの前記エッチングが、酸素、塩素及び臭化水素を備えるプラズマを使用することを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第一パターンの前記エッチングの後、及び前記フォトレジストの第二層及び前記第二下部反射防止膜材料の第二層を前記設けることの前に、残留フォトレジスト又は残留下部反射防止膜材料を灰化によって前記基板から除去することを含む、請求項１に記載の方法。
- リソグラフィ装置のパターニング精度を試験する方法であって、
基板上のフォトレジストの第一層及び第一下部反射防止膜材料の第一層に第一パターンを設け、
前記第一パターンを前記基板にエッチングし、
前記基板にフォトレジストの第二層及び第二下部反射防止膜材料の第二層を設け、
前記フォトレジスト及び第二下部反射防止膜材料の第二層に第二パターンを設け、
前記第二パターンを前記基板にエッチングすることを含み、前記基板上の前記第一及び第二パターンが一緒に試験パターンを規定し、さらに、
前記基板に設けられた前記試験パターンを分析して、前記リソグラフィ装置の前記パターニング精度を試験することを含む、方法。 - 前記第一又は前記第二下部反射防止膜材料が有機質の下部反射防止膜材料である、請求項２０に記載の方法。
- 前記第一パターン若しくは前記第二パターン、又は前記第一及び第二パターンが、反応性イオンエッチングを使用して前記基板にエッチングされる、請求項２０に記載の方法。
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