JP2009537851A - 裏面浸漬リソグラフィ - Google Patents

Abstract

本開示は、露光波長において放射に対して透明である、または放射を透過する基板２１０に塗布された放射感応性層中に潜像を形成することに関する。特に、それは、いわゆる裏面リソグラフィに関し、そこでは、透明基板１１０の第１の面を通して電磁放射を投射し、透明基板の第１の面とは反対側の第２の面を覆う放射感応性層２１４を露光するために、露光システムの最終レンズ１０１が配置される。潜像（画像又はその反転画像）に対応する放射不透層を形成する、さらに処理するための５つの代替の実施例が説明される。これらの方法及びそれに対応するデバイスは、マスク（時にはレチクルと呼ばれる）を生成し、半導体デバイス中に潜像を生成し、マスクを使用して半導体デバイスのフィーチャを形成するために有用である。

Description

本出願は、「Ｂａｃｋｓｉｄｅ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ／Ｂａｃｋｓｉｄｅ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ（裏面リソグラフィ／裏面浸漬）」と題する２００６年５月１５日出願の米国仮特許出願第６０／８００３２６号に基づき優先権を主張する。

裏面浸漬装置を開示する、本出願の一部分は、「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ（浸漬リソグラフィのための方法及びデバイス）」と題する、同じ譲受人に譲渡された２００３年１０月３日出願の米国特許出願第１０／６７９７０１号に関連し、それは、レンズと浸漬供給機構を開示する。

本開示は、露光波長において放射に対して透明である、又は放射を透過する基板に塗布された放射感応性層中に潜像を形成することに関する。特に、透明基板の第１の面（ｓｉｄｅ）を通して電磁放射を投射し、透明基板の第１の面と反対側の第２の面を覆う放射感応性層を露光するように、露光システムの最終レンズが配置される、いわゆる裏面リソグラフィに関する。潜像（画像又はその反転画像）に対応する放射不透層を形成するように、さらに処理するための５つの代替の実施例が説明される。これらの方法及びそれに対応するデバイスは、マスク（時にはレチクルと呼ばれる）を生成し、半導体デバイス中に潜像を生成し、マスクを使用して半導体デバイスのフィーチャを形成するために有用である。

リソグラフィでは、リソグラフィ・システムの光学的ＮＡ（開口数）によって分解能が制限される。ＮＡを増大し、そして分解能を増大する１つの方法は、最終レンズと画像基板の間に、屈折率がより高い媒体を使用することである。この媒体は、たとえば、浸漬液体又は固体とすることができる。

図１に、光学フォトマスク・ジェネレータ中で、どのようにして浸漬リソグラフィを実施することができるかを示す。基板（１１０）が、クロム（１１２）及びフォトレジストによって覆われる。基板は、通常石英であり、石英は、石英中の水酸基が通常より少ない特に乾燥したものになるように調製しない限り、電磁放射の透過波長が１６０ｎｍより短く制限される。コーニング社（Ｃｏｒｎｉｎｇ）のＵＬＥ及びＨＰＦＳガラスなど、パターン形成のために使用される放射に対するそれらの透明度に応じて、他の基板を使用することができる。クロムは、不透層又は放射遮断層として通常使用される。フォトレジストが、放射を使用して露光され、パターンを生成するように現像される。フォトレジストは、最終レンズ（１０１）を含む光路によって合焦された電磁放射にさらされる。光路は、短波長の放射の合焦に役立つ成形ミラーを含むことができる。最終レンズは、ミラー・ベースの光路の真空又は他のコンテインメントとワークピースの間の界面としてもよい。最終レンズ（１０１）及び基板を覆うレジスト層（１１４）の両方と接触して配置される浸漬液体又は固体（１０５）が有用である、というのは、空気ギャップより大きい屈折率を有するからである。レジスト層を現像し部分的に除去するための従来の方法は、この分野で知られている。レジストのパターン形成は、半導体デバイスのフィーチャを含めて、基板上にデバイスを形成することの一部分である。

潜像を形成し、デバイスの製造に使用されるマスクを生成し、最終的にデバイスの基板上にデバイスのフィーチャを形成するための代替のプロセスを開発する好機が生じている。これは、より良好な、より容易に構成且つ制御される、より弾力的且つトランスペアレントなプロセス、ツール及びデバイスをもたらすことになる。

本開示は、露光波長において放射に対して透明である、又は放射を透過する基板に塗布された放射感応性層中に潜像を形成することに関する。特に、透明基板の第１の面を通して電磁放射を投射し、透明基板の第１の面と反対側の第２の面を覆う放射感応性層を露光するように、露光システムの最終レンズが配置される、いわゆる裏面リソグラフィに関する。潜像（画像又はその反転画像）に対応する放射不透層を形成するように、さらに処理するための５つの代替の実施例が説明される。これらの方法及びそれに対応するデバイスは、マスク（時にはレチクルと呼ばれる）を生成し、半導体デバイス中に潜像を生成し、マスクを使用して半導体デバイスのフィーチャを形成するために有用である。具体的な態様及び実施例が、特許請求の範囲、明細書及び図面によって説明される。

光学フォトマスク・ライタ又はジェネレータ中で浸漬リソグラフィをどのように実施することができるかを示す図である。 石英、ＵＬＥ又はＨＰＦＳなどの透明基板の上に形成された放射感応性層への照射を表す図である。 最短実用距離（最終レンズとフォトレジスト中の投射画像面の間の距離）の下側限度値が裏面リソグラフィによって、どのように決まるかを表す図である。 いわゆる「クロム及びリフトオフ（Ｌｉｆｔ−ｏｆｆ）」のプロセスを表す図である。 パターン形成されたレジストの上にクロムを塗布し、そのレジストの領域をリフトオフした結果を表す図である。 第２のいわゆる「クロムなし」のプロセスの実施例を表す図である。 ＣＡＲレジスト、特にＡｒｃｈ８２５０レジストのための吸収カーブを示す図である。 第３のいわゆる「クロム代用品プロセス」の実施例を表す図である。 成分の割合を変えることによる酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）の調節を表す、から取った図である。 第４のいわゆる「処理を伴うクロム代用品プロセス」のプロセスを表す図である。 第５のいわゆる「処理を伴うクロムなしプロセス」の実施例を表す図である。 「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ（浸漬リソグラフィのための方法及びデバイス）」と題する２００３年１０月３日出願の米国特許出願第１０／６７９７０１号にすでに開示された浸漬アセンブリを示す図である。

以下の詳細な説明は、図を参照して行う。本発明を示すために好ましい実施例が説明されるが、その範囲を限定するものではなく、それは、特許請求の範囲によって定められる。当業者には、以下に続く説明に対して様々な均等の変形形態が理解されよう。

フォトレジストと浸漬液体の間の界面では、フォトマスクをパターン形成するために必要な非常に長い書き込み時間中の浸漬液体／レジストの相互作用による、酸の浸出、レジストの膨張、レジストの汚染、ドロップの欠陥発生及び／又はレジストの損失を含めて、問題が起こることがある。２００６年に市販されているフォトレジストの場合、図１に示すように、「通常の」浸漬リソグラフィではフォトマスクを書き込むことが不可能であることが分かるはずである。これは、一部には露光とＰＥＢ（露光後ベーク）の間の長い遅延時間による。この問題を解決するための１つの方法は、フォトマスクの浸漬リソグラフィのためにより良好に働く新しいフォトレジストを開発することであるはずである。他の方法は、フォトレジストと浸漬液体を分離することであるはずである。これは、この開示による裏面リソグラフィ／裏面浸漬によって実施することができる。裏面リソグラフィは、透明基板を介して実施される。石英は、少なくとも、放射の波長が１９３ｎｍ又は２４８ｎｍであるとき、「透明」基板の一例である。当業者は、特に水酸基を減少させた乾燥石英だけが、１５７ｎｍの波長の放射とともに使用可能であると考えられることを理解するであろう。たとえば、この基板は、フォトマスクのブランクの石英層としてもよい。しかし、開示される技術は、塩化カルシウム、又はＵＬＥ及びＨＰＦＳを含むコーニング社製のガラスなど、他の透明リソグラフィ基板についても使用することができる。それは、フレーム上の薄いフィルム、ＥＴ、ＰＥＮ又はマイラー（Ｍｙｌａｒ）フィルムなどのフィルムとともに使用することもできる。この技術は、高い分解能と画像忠実度のリソグラフィに有用である。

この開示は、レジストが塗布された基板の面と反対側の面からの、基板を介したリソグラフィ及び浸漬リソグラフィを提案する。フォトマスクについては、これは、フォトマスク基板に塗布されたレジスト層が、図２に示すように石英を通して照射されることを意味する。この図では、レジスト（２１４）及びクロム（２１２）と番号を付け直して、それらが、ここでは、浸漬液体又は固体（１０５）と接触した基板の第１の面と反対側の第２の面上にあることを強調している。基板のレジストから反対側の表面上に浸漬液体がある場合、浸漬液体とフォトレジストの間に相互作用が生じない。浸漬固体が好ましい場合、ＬＵＡＧが候補になる。

図３に、最短実用距離（最終レンズとフォトレジスト中の投射画像面の間の距離）の下側限度値が裏面リソグラフィのマスク厚さに、どのように関連するのかを示す。実用距離は、透明基板の厚さ以上である。この最短実用距離は、所与のＮＡに対する最小最終レンズ半径に対する限界値を設定する。最終レンズのサイズは、次の式によって与えられ、

ただし、ＮＡは、所望の開口数であり、ｎ_{ｍｅｄｉｕｍ}は、最終レンズ１０１、フォトレジスト１１２及び角度θの間の屈折率が最小である媒体についての屈折率の実数部である。図３に、これらの形状を示す。この図では、放射がそれを通して投射される所与の媒体について、レンズの縁と焦点の間の角度３１５がＮＡを決める。たとえば、ＮＡ＝１．３の場合、基板厚さ＝６．２５ｍｍ、ｎ_{ｍｅｄｉｕｍ}＝ｎ_{ｑｕａｒｔｚ}＝１．５５とすると、ｒ_ｌｅｎｓ＞９．６３ｍｍとなる。

裏面リソグラフィ／裏面浸漬の適用では、最終レンズとレジストの間に浸漬媒体及び透明基板を含む２つ以上の媒体が存在する。

これらの媒体の間の表面が完全に平坦である場合、媒体の屈折率の差によって球面収差が生じることになり、それは、最終レンズとフォトレジストの間の距離を調整することによって排除することができる。現在の距離調整システムの精度は、屈折率の差によって生じる球面収差を矯正するのに十分良好である。

完全な界面の表面の平坦度からの微小なずれによってさえも光学収差を生じることがあり、それは、容易には補正されない。非平坦性は、浸漬媒体の屈折率を透明基板の屈折率に整合させることによって軽減することができる。それゆえ、たとえ大きな平坦性のずれでさえ、重要でなくなる。したがって、浸漬媒体の屈折率を調節することが有益である。

石英基板のフォトマスク・ブランクについて、浸漬媒体の調節は、複雑ではないが、それによって浸漬媒体の選択が限定される。石英の屈折率は、通常約１．５５であり、それは、浸漬液体にとって魅力的な値でもある。

パターン形成プロセス／プロセス・オプション
任意選択で裏面浸漬を含む裏面リソグラフィには、パターン形成プロセスの前にいくつかの修正が必要である。ここでは、５つの異なるプロセスの実施例を提示し、それは、異なる応用に対して選択することができる。

「クロム及びリフトオフ」と第１の実施例を呼ぶ。図４に、このプロセスを示す。
１）フォトレジストを透明基板上に直接塗布する、又は接着剤促進剤を有する基板に「接着剤で接着」する。これは、４１０に示す。
２）裏面リソグラフィを用いて透明基板を通してフォトレジストを露光する。
３）フォトレジストを現像する。現像後のパターン形成を４２０に示す。
４）クロム（又は他のあるリソグラフィ光ストッパ）をパターン形成されたフォトレジスト上に堆積する（４３０）。
５）リフトオフによって残されたレジスト及びフォトレジストのそれらの領域の上の光ストッパを除去し、現像ステップでレジストにパターン形成した領域中のマスク上に光ストッパをそのまま残す（４４０）。それでマスクが準備できる。

図４に、透明基板が石英であり、光ストッパがクロムである、クロム及びリフトオフ・プロセスを示す。他の基板及び光ストッパの材料は、もちろん使用することができる。

原子間力顕微鏡法と非常に異なった適合されたパターン形成方法を使用して、研究者は、リフトオフを使用して、幅が２６ｎｍほどの小さい連続的なフィーチャをパターン形成し、シリコン基板中に転送することに成功したことを報告している。ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓｔａｎｆｏｒｄ．ｅｄｕ／ｇｒｏｕｐ／ｑｕａｔｅ＿ｇｒｏｕｐ／Ｌｉｔｈｏ／ＬｉｔｈｏＰａｇｅｓ／ＥｘｐｏｓｕｒｅｏｆＲｅｓｉｓｔ／ＰＭＭＡ．ｈｔｍｌを参照（２００７年５月８日調査）。リフトオフの報告された結果は、図５を含み、それに、図４の４２０として示したような、シリコン基板上にパターン形成されたレジスト（１１２）を示す。クロムは、４３０で塗布され、４４０でリフトオフが続く。これによって、基板（５１０）の上にクロム光ストッパ層（１１４）が残される。裏面リソグラフィが光ストッパ層中に同様に小さなフィーチャを生じることが期待される。

図６に、第２のいわゆる「クロムなし」のプロセスの実施例が示してある。
１）フォトレジストを透明基板上に直接塗布する、又は接着剤促進剤を有する基板に「接着剤で接着」する（６１０）。
２）裏面リソグラフィを用いて透明基板を通してフォトレジストを露光する。
３）フォトレジストを現像し（６２０）、パターン形成されたレジストの部分を光ストッパとして使用する。それでマスクが準備できる。フォトレジストは、リソグラフィ光ストッパとして働く。

レジストは、裏面リソグラフィに使用される通常２４８ｎｍの波長を除き通常１９３ｎｍの波長に対して、光ストッパとして有効となることができる。通常のＣＡＲレジスト、たとえばＦＥＰ１７１が使用されることになる。２４８ｎｍのためのＣＡＲレジストは、吸収が１９３ｎｍにおいて極めて大きい（クロムと同様）。この開示では、これらのＣＡＲレジストは、１９３ｎｍにおいて放射を「実質的に遮断する」と考えられる。これらの目的で、有効な遮断は、クロムの場合のように、放射が吸収され熱に変換されにしても、反射して戻されるにしても、放射が通過できないという広い意味で使用される。レジスト及びクロムはともに、当技術分野では放射を実質的に遮断し、デバイスのマスクによってパターン形成を可能にすると考えられる。図７に、ＣＡＲレジスト、Ａｒｃｈ８２５０レジストの吸収カーブの一例を示す。ｘ軸（７０２）は、放射の波長をナノメータで表す。ｙ軸（７０４）は、吸光度を表し、それは、２４８ｎｍの露光波長において、ほとんどゼロまで低下し、１９３ｎｍでは高い。このレジストの吸光度は、露光の前後で（７０８）極めて似ている。これらの吸光度カーブ（７０６）に基づき、マスクに塗布されたレジストは、１９３ｎｍのステッパ中で、クロム層なしで放射遮断層として機能するはずである。

パターン形成されたフォトレジストは、レジストが以下の特性のいくつか又は全部を有する場合、１９３ｎｍのステッパ中で、マスクの光ストッパとして良好に働く。レジストは、薄くすべきである。クロム層は、５０、７０、７３、９０ｎｍ及び他の厚さで、マスク・ブランク上で利用できる。マスク上のクロム層と同程度の薄さのフォトレジスト層が、偏光効果を軽減するのに十分薄いと予想される。放射感応性層又はクロム代用品層は、５０〜９０ｎｍの厚さ範囲で準備することができる、或いは、それは、特に１００〜３００ｎｍ又は２００ｎｍ±５０ｎｍなど、クロム層より厚くすることができる。十分薄いかどうかの基準は実験に基づくものであり、層を厚くすると、不具合がより多くなるか否かによる。たとえば、薄くすることは、ポスト・ベーキング及び現像に先立ち適度な吸収波長における短時間の大量露光によって、及び／又は処理後のＣＭＰ（化学機械平坦化；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）によって達成することができる。パターン形成のために薄く塗布されたレジスト層を使用することができる、というのは、レジストは、エッチングせずに除去することができるからである。処理されたレジストも、経年劣化に抵抗力を有するはずである。レジストは、少なくとも、マスクを生成するための処理及び現像後に、ステッパ中で使用される放射の波長を多く吸収する。

図８に、第３のいわゆる「クロム代用品プロセス」の実施例を示す。それは、次のプロセスを含む。
１）クロムの透明代用品（８１４）、すなわち裏面リソグラフィ波長において透明であるクロム代用品の上部に、フォトレジスト（８１２）を塗布する（８１０）。クロム代用品に関し、「透明」は、透明クロム代用品層の反対側の光感応性層を露光するために、あまり光の損失も回折もなく、放射が透明クロム代用品を十分通過することが可能であるという意味である。露光放射の７５％が通過すると、クロム代用品層が働くのには十分であるはずである。露光放射の９６％が通過すると、透明な窓ガラスと同様になり、確かに働く。パーセンテージがより低くても、透明であると考えられるように十分に働く。
２）裏面リソグラフィによって、透明基板及び透明クロム代用品を通してフォトレジストを露光する。
３）フォトレジストを現像する（８２０）。
４）クロム代用品をエッチングする（８３０）。
５）フォトレジストを除去する（８４０）。それでマスクが準備できる。

このプロセスは、透明石英基板及び酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）などのクロム代用品を用いて実施することができ、それは、裏面リソグラフィ波長に透明である。いくつかの実施例では、２４８ｎｍの波長の裏面リソグラフィ・ライタが、マスクを生成するために使用され、１９３ｎｍの波長のステッパが、そのマスクを使用してデバイスの基板にパターン形成し、デバイスのフィーチャを形成する。クロムの代用品は、本質的に、２４８ｎｍで透明であり１９３ｎｍで高い吸収性を示す。それは、石英又は他のマスク基板に対して非常に良好な密着特性も有するはずである。或いは、非常に薄い中間層が、石英とクロム代用品の間の「接着剤」として働くことができる。中間層は、クロムでもよい。いくつかの実施例では、クロム代用品は、その吸収／透過の閾値が、酸素／窒素の含有量を調節することによって１６０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲で調節することができる酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）になる。「Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｆｏｒ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍ（生化学マイクロシステム用の紫外線に透明な酸窒化ケイ素導波路）」Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ． ２５、Ｎｏ． １０（２００１年５月１５日）、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｃ．ｄｔｕ．ｄｋ／ｕｐｌｏａｄ／ｉｎｓｔｉｔｕｔｔｅｒ／ｍｉｃ／ｆｏｒｓｋｎｉｎｇ／ｍｉｃｒｏｔａｓ／ａｒｔｉｋｌｅｒ／２００１／ｍｏｇｅｎｓｅｎｕｖ０１．ｐｄｆ（２００７年５月８日調査）から取った図９に、成分の割合を変えることによるＳｉＯｘＮｙの調節を示す。ｘ軸（８０２）は、波長を示し、ｙ軸（８０４）は、対数目盛で伝搬損失を示す。ドーピングの２つのタイプ、窒素（８０６）とゲルマニウム（８０８）の結果をグラフで示す。窒素処理が１９３ｎｍにおける透過を大幅に減衰させているが、２４８ｎｍではほとんど減衰させないことに留意されたい。

図１０に、第４のいわゆる「処理を伴うクロム代用品プロセス」のプロセスを示す。このプロセスは、次を含む。
１）クロムの透明代用品（１０１４）の上部にフォトレジスト（１０１２）を塗布する、すなわちクロム代用品は、裏面リソグラフィ波長で透明である（１０１０）。
２）裏面リソグラフィを用いて透明基板及び透明クロム代用品を通してフォトレジストを露光する。
３）フォトレジストを現像する（１０２０）。
４）マスクとしてレジストを使用してクロム代用品を処理する。１つの候補の代用品は、ＳｉＯｘＮｙであり、それは、酸化ケイ素を変換することによって、その場で生成することができる。酸化ケイ素を酸窒化ケイ素に変換するための知られた処理には、窒素イオン注入、窒素雰囲気へのさらし及び窒素プラズマへのさらしが含まれる。処理に適切なエネルギー及び／又は圧力は、文献に見出すことができる。処理時に、クロム代用品は、ステッパ中で使用される波長に対して吸収性になる（１０３０）。
５）フォトレジストを除去する（１０４０）。このプロセスは、反転パターンを生成するが、これは、デジタル入力データ中で、又はネガ型とポジ型のレジストの間で変換して、容易に変更することができる。これでマスクが準備できる。

このプロセスは、透明石英基板及び酸窒化ケイ素であるクロム代用品を使用して実施することができる。上記に述べ図９に示したように、酸窒化ケイ素に対する吸収／透過の閾値は、酸素と窒素の割合を調整することによって１６０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲で調節することができる。

図１１に、第５のいわゆる「処理を伴うクロムなしプロセス」の実施例を示し、それは、次の処置を含む。
１）フォトレジストを透明基板上に直接塗布する、又は接着剤促進剤を有する基板に「接着剤で接着」する（１１１０）。
２）裏面リソグラフィを用いて透明基板を通してフォトレジストを露光する。
３）フォトレジストを現像する（１１２０）。
４）マスクとしてレジストを使用して、石英基板（酸化窒素から製作された）を酸窒化ケイ素に変換するように、それを処理し（１１３０）、ステッパ中で使用される波長に対して、変換された基板が吸収性になるようにする。酸窒化ケイ素に対する吸収／透過の閾値は、上述のように、酸素／窒素による処理によって１６０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲で調節することができる。
５）フォトレジストを除去する（１１４０）。このプロセスは、反転パターンを生成するが、これは、デジタル入力データ中で、又はネガ型とポジ型のレジストの間で変換することによって、容易に変更することができる。それでマスクが準備できる。

すべてのマイクロリソグラフィでそうであるように、露光放射が露光される層上に合焦される。合焦するために、焦点システムが最終レンズからレジスト表面までの距離を測定する。レーザ三角測量とオフライン測定の２つの手法があるはずである。レーザ三角測量システムは、マスクを通してレジストまでの距離を光学的に測定し、レンズ位置を動的に修正する。これは、書き込み中に距離を動的に測定するためにレーザ三角測量を使用する、前面リソグラフィに使用される手法と同様である。オフライン測定は、オフライン測定ステーションを使用して実施され、そこでマスクの厚さ分布が、測定され（三角測量、光学干渉計又は他の測定方法によって）、パターン形成中にレンズから基板までの距離を正しく維持するために使用される流量センサの測定システムとともに使用するために、格納される。他のすべての合焦システムは、上記に述べた方法のいずれとも、ともに使用することができる。

図１２に、マイクロニック・レーザ・システムズ（Ｍｉｃｒｏｎｉｃ Ｌａｓｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ）社が先行特許に記載しており、その中に浸漬アセンブリを挿入することができる、ワークピース（１２６０）にパターン形成するための装置（１２００）の実施例を示す。図１３Ａ及びＢに示す浸漬アセンブリは、代替として、他の様々なリソグラフィ・ライタ中に挿入することができる。装置（１２００）は、電磁放射を放射するための放射源（１２１０）と、対物レンズ構成（１２５０）と、コンピュータ制御レチクル（１２３０）と、ビーム調整構成（１２２０）と、フーリエ面中の空間フィルタ（１２７０）と、フーリエ・レンズ構成（１２４０）と、ワークピース（１２６０）と、を含む。

放射源（１２１０）は、７８０ｎｍから約２０μｍまでと定義される赤外線（ＩＲ）から極端紫外線（ＥＵＶ）までの波長の範囲内の放射を放射することができる。本出願では、ＥＵＶは、放射を電磁放射として扱うことが可能である、すなわち、光学構成要素によってそれを反射し合焦することができる限り、１００ｎｍから下の範囲として定義される。放射源（１２１０）は、パルス状の、又は連続した放射をどちらかを放射する。連続放射源（１２１０）から放射された放射は、前述の放射源（１２１０）と前述のコンピュータ制御レチクル（１２３０）の間で放射経路中に配置されたシャッタによって、パルス状の放射に形成することができる。たとえば、放射源は、パルス状出力が２４８ｎｍ、パルス幅が約１０ｎｓ、そして繰り返し率が１０００ＨｚであるＫｒＦエキシマ・レーザとすることができる。繰り返し率は、１０００Ｈｚより高くても低くてもよい。

ビーム調整構成（１２２０）は、単一のレンズ又はレンズのアセンブリとすることができる。ビーム調整構成（１２２０）は、放射源（１２１０）から放射された放射をコンピュータ制御レチクル（１２３０）の表面の上に一様に分配する。連続放射源の場合、連続ビームは、コンピュータ制御レチクルの表面の上をスキャンする、又は同時にコンピュータ制御レチクル全体を覆うように形成することができる。

ワークピース（１２６０）は、光学システムが所望のデバイス層パターンを合成するような系統的な形で移動される。

コンピュータ制御レチクル（１２３０）は、静電的に制御されたマイクロミラー・マトリックス（一次又は二次元）を含む、空間光変調デバイス（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ： ＳＬＭ）とすることができる。もちろん、その変調メカニズムとしてＬＣＤ結晶又は電気光学材料に依拠する透過又は反射ＳＬＭ、或いは圧電又は電歪駆動を使用するマイクロメカニカルＳＬＭなどの他の構成も可能である。

ＳＬＭ（１２３０）は、コンピュータからの別の入力によって変調される出力放射ビームを発生するプログラム可能なデバイスである。ＳＬＭ（１２３０）は、コンピュータ出力データに応答して明及び暗ピクセルを発生することによって、マスク機能を模擬する。たとえば、位相ＳＬＭ（１２３０）は、エッチングされたソリッドステート・ミラーのアレイである。各マイクロミラー要素は、復元ヒンジによってシリコン基板の上に吊るされ、その復元ヒンジは、別の支持ポスト、又は隣接したミラーのいずれかによって支持することができる。マイクロミラー要素の下に、アドレス電極がある。１つのマイクロミラーが、対物面上の１つのピクセルを表す。画像面上のピクセルは、ここでは、マイクロミラーと同じ形状を有するものとして定義されるが、そのサイズは、光学要素によって異なることができる、すなわち、より大きくするか小さくするのかは、光学要素が拡大用か縮小用かによって決まる。

マイクロミラー及びアドレス電極は、たとえばマイクロミラーに印加された負電圧が、アドレス電極への正電圧とともに、マイクロミラーを吊るすねじりヒンジをねじって、次いでマイクロミラーを回転させる、又は上下に移動させ、それによって反射光の位相変調を生成するように、コンデンサとして働く。

この実施例では、投射システムは、フーリエ・レンズ構成（１２４０）（それは、複合チューブ・レンズとしてもよい）、空間フィルタ（１２７０）及び対物レンズ構成（１２５０）を含む。フーリエ・レンズ構成（１２４０）及び空間フィルタ（１２７０）は、一般にフーリエ・フィルタと言われるものを一緒に形成する。フーリエ・レンズ構成（１２４０）は、空間フィルタ（１２７０）上に回折パターンを投射する。複合最終レンズとしてもよい対物レンズ構成（１２５０）は、ワークピース（１２６０）上に空間画像を形成する。

空間フィルタ（１２７０）は、平面内の開口部とすることができる。開口部は、一次及びそれより高次の回折次数に回折されるすべての光を本質的に遮断するように、所定の大きさに作り配置することができ、たとえば、前述の開口部は、フーリエ・レンズ構成（１２４０）からの焦点距離に配置することができる。反射された放射は、前述のフーリエ・レンズ構成（１２４０）によって焦点面上に集光され、それは、同時に、対物レンズ構成（１２５０）の瞳面として働く。開口部は、ＳＬＭ中のアドレス指定されたマイクロミラーの一次及びそれより高次の回折次数から光を取り除き、一方、アドレス指定されないミラー表面からの放射は、開口部を通過することができる。その結果は、従来のリソグラフィのように、ワークピース（１２６０）上の極度に変調された空間潜像になる。

図１３Ａに、本発明の一実施例による浸漬光学要素（１３００）を示す。図１３Ｂに、図１３Ａ中の丸印を付けた領域の拡大図を示す。図１３Ａに、ワークピースが（１３６０）で、対物レンズが（１３５０）で表示してある。図１２の対物レンズ（１３５０）は、空気によって、又は他の任意の気体媒体によってワークピースから隔てられる。図１３Ａ及びＢでは、対物レンズ（１３５０）が、浸漬媒体、通常液体を介してワークピース（１３６０）と接触している。

拡大図、図１３Ｂに、対物レンズ（１３５０）及びその囲繞要素の細部を次のように表示する：浸漬液体供給チューブ（１３３０）、浸漬液体容器（１３１０）、対物レンズの最終要素（１３２０）、ディスペンサ溝（１３９０及び１３９１）、交換式フラット・カバー・ガラス（１３９２）、浸漬液体フィルム（１３９４）、多孔性要素（１３１５）、浸漬液体レベル（１３３２）、液体除去チューブ（１３４０）、乾燥空気（１３５２）、焦点空気（１３８０）、及びワークピース（１３６０）。

この浸漬装置又は他の任意の装置は、裏面浸漬リソグラフィを実施するために使用することができる。

いくつかの具体的な実施例
開示する技術は、方法、又はその方法を実施するようになされたデバイスとして実施することができる。

第１の実施例は、第１の面、及び第１の面の反対側で、放射感応性層によって覆われた第２の面を有する透明基板上に、マイクロリソグラフィ・パターンをプリントする方法である。この方法は、露光システムの最終レンズに隣接して基板を位置決めするステップを含み、浸漬媒体が最終レンズと基板の第１の面との間の空間を満たしている。浸漬媒体は、上記に述べたような材料を使用する液体又は固体とすることができる。それは、基板の第２の面上の放射感応性層上に、基板の第１の面を通して露光放射を合焦するステップと、放射感応性層中に潜像を形成するステップと、をさらに含む。

第１の実施例の一態様は、放射感応性層にパターン形成するステップと、パターン形成された放射感応性層の上に放射遮断層を塗布するステップと、パターン形成後に残された放射感応性層の少なくとも一部分をリフトオフするステップと、をさらに含む。この態様と整合して、放射遮断層は、任意選択でクロムとしてもよい。

第１の実施例を踏まえた代替の実施例では、放射感応性層及び透明基板は、クロム層なしでマスクとして使用される。この実施例では、放射感応性層は、潜像を形成するために感応性があって露光され、マスクを使用してデバイス基板を露光するときに使用される第２の波長において放射の通過を実質的に遮断する。

第１の実施例を踏まえた他の代替の実施例では、クロム代用品が、放射遮断層として第２の面と放射感応性層の間に塗布される。クロムとは異なり、この放射遮断層は、潜像を形成するために使用される露光放射に透明であり、マスクを使用してデバイス基板を露光するときに使用される第２の波長において実質的に放射を遮断する。

別の実施例では、クロム代用品が、第２の面と放射感応性層の間に塗布され、それは、処理されるとき、放射遮断層となる。この放射遮断層は、潜像の形成に使用される露光放射に対して少なくとも最初は透明である。この実施例は、放射感応性層を現像するステップと、放射遮断層の少なくとも一部分を露光するために放射感応性層の少なくとも一部分を除去するステップと、をさらに含む。放射遮断層の露光された部分に、マスクを使用してデバイス基板を露光するときに使用される第２の波長において実質的に放射を遮断させるように、それは、処理される。第２の波長は、第１の波長と同じでもよい。

この実施例の態様によれば、本方法は、放射遮断層の露光部分を酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）に変換するステップをさらに含む。この変換は、様々な方法で達成することができる。変換は、窒素イオン注入、窒素雰囲気又は窒素プラズマに、放射遮断層の露光部分をさらすことによって達成することができる。

第１の実施例を変更する他の実施例では、クロム代用品層を変換する代わりに、透明基板の領域を放射遮断層に変換するように、これらの領域を処理する。この方法は、放射感応性層を現像するステップと、透明基板の少なくとも一部分を露光するために、放射感応性層の少なくとも一部分を除去するステップと、次いで透明基板の露光部分に、マスクを使用してデバイス基板を露光するために使用される放射を第２の波長において実質的に遮断させるように、露光部分を処理するステップと、を含む。第２の波長は、第１の波長と同じとすることができる。

この実施例の態様は、透明基板層の露光部分を酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）に変換するステップをさらに含む。変換は、様々な方法で達成することができる。変換は、窒素イオン注入、窒素雰囲気又は窒素プラズマに放射遮断層の露光部分をさらして達成することができる。

上記の実施例、方法又は態様のいずれも、マスクを生成し、マスクを使用してデバイス基板上の放射感応性層を露光し、デバイス基板にパターン形成し、そしてデバイス基板上にデバイスのフィーチャを生成することに直接に拡張することができる。

ワークピースの裏面リソグラフィに適合されたマイクロリソグラフィ・デバイスも開示された。デバイスは、パターン・ライタと、パターン・ライタの最終レンズ構成要素と、第１の面及び第１の面と反対側の第２の面、並びに第２の面の上の放射感応性層を有する透明のワークピースを保持するようになされたパターン・ライタのステージ構成要素と、最終レンズ、浸漬媒体、第１の面及び透明基板を通して放射感応性層へ加えられる露光放射に放射感応性層をさらすとき、最終レンズと透明ワークピースの第１の面との間の空間を満たすように供給される浸漬媒体と、を含む。

任意選択で、この実施例では、浸漬媒体の第１の屈折率が、透明なワークピースの第２の屈折率と整合するように、調節することができ、それによって、浸漬媒体と第１の面との間の界面で生じる光学収差が減少、又は実質的になくされる。

本発明が上記で詳細に説明した好ましい実施例を参照して開示されたが、これらの実施例は、限定する意味ではなく説明のためのものであると理解されたい。

Claims (20)

1. 第１の面及び前記第１の面と反対側にあり、放射感応性層によって覆われた第２の面を有する透明基板上に、マイクロリソグラフィ・パターンをプリントする方法であって、
   浸漬媒体が露光システムの最終レンズと前記基板の前記第１の面との間を満たした状態で、前記最終レンズに近接して前記基板を配置するステップと、
   前記基板の前記第２の面を覆う前記放射感応性層上に、前記基板の前記第１の面を通して露光放射を合焦し、前記放射感応性層中に潜像を形成するステップと、を特徴とする、方法。
2. 前記放射感応性層にパターン形成するステップと、
   マスクを生成するステップと、
   前記マスクを使用してデバイス基板を露光するステップと、
   前記デバイス基板にパターン形成するステップと、
   デバイスのフィーチャを形成するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記放射感応性層にパターン形成するステップと、
   パターン形成された放射感応性層の上に放射遮断層を塗布するステップと、
   前記パターン形成するステップの後に残された前記放射感応性層の少なくとも一部分をリフトオフするステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記放射遮断層は、クロムである、請求項３に記載の方法。
5. マスクを生成するステップと、
   前記マスクを使用してデバイス基板を露光するステップと、
   前記デバイス基板にパターン形成するステップと、
   デバイスのフィーチャを形成するステップと、をさらに含む、請求項３に記載の方法。
6. 前記透明基板及び任意の塗布された層は、マスクとして使用され、
   前記放射感応性層は、前記潜像を形成するために使用される前記露光放射に感応性を有し、前記マスクを使用してデバイス基板を露光するときに使用される第２の波長において放射の通過を実質的に遮断する、請求項１に記載の方法。
7. 前記透明基板は、マスクとして使用され、
   前記第２の面と前記放射感応性層の間に放射遮断層を設けるステップをさらに含み、
   前記放射遮断層は、前記潜像を形成するために使用される前記露光放射に対して透明であり、前記マスクを使用してデバイス基板を露光するときに使用される第２の波長で放射を実質的に遮断する、請求項１又は２に記載の方法。
8. 前記透明基板は、マスクとして使用され、
   前記第２の面と前記放射感応性層の間に、前記潜像を形成するために使用される前記露光放射に対して透明である放射遮断層を設けるステップと、
   前記放射感応性層を現像し、前記放射遮断層の少なくとも一部分を露光するために前記放射感応性層の少なくとも一部分を除去するステップと、
   前記放射遮断層の前記露光部分に、前記マスクを使用してデバイス基板を露光するときに使用される第２の波長において放射を実質的に遮断させるように、それを処理するステップと、をさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
9. 前記放射遮断層の前記露光部分を酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）に変換するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記変換するステップは、前記放射遮断層の前記露光部分を窒素イオン注入にさらすステップを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記変換するステップは、前記放射遮断層の前記露光部分を窒素雰囲気にさらすステップを含む、請求項９に記載の方法。
12. 前記変換するステップは、前記放射遮断層の前記露光部分を窒素プラズマにさらすステップを含む、請求項９に記載の方法。
13. 前記透明基板は、マスクとして使用され、
    前記放射感応性層を現像し、前記透明基板の少なくとも一部分を露光するために前記放射感応性層の少なくとも一部分を除去するステップと、
    前記透明基板の前記露光された部分に、前記マスクを使用してデバイス基板を露光するときに使用される第２の波長において放射を実質的に遮断させるように、それを処理するステップと、をさらに含む、請求項１又は２に記載の方法。
14. 前記透明基板層の前記露光部分を酸窒化ケイ素（ＳｉＯｘＮｙ）に変換するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記変換するステップは、前記透明基板の前記露光部分を窒素イオン注入にさらすステップを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記変換するステップは、前記透明基板の前記露光部分を窒素雰囲気にさらすステップを含む、請求項１４に記載の方法。
17. 前記変換するステップは、前記透明基板の前記露光部分を窒素プラズマにさらすステップを含む、請求項１４に記載の方法。
18. ワークピースの裏面リソグラフィに適合されたマイクロリソグラフィ・デバイスであって、システムが、
    パターン・ライタと、
    前記パターン・ライタの最終レンズ構成要素と、
    第１の面及び前記第１の面と反対側の第２の面、並びに前記第２の面の上の放射感応性層を有する透明のワークピースを保持するようになされた、前記パターン・ライタのステージ構成要素と、を含み、
    前記最終レンズ、浸漬媒体、前記第１の面及び透明基板を通して前記放射感応性層に加えられる露光放射に、前記放射感応性層をさらすとき、前記浸漬媒体は、前記最終レンズと前記透明ワークピースの前記第１の面との間の空間を満たすように供給されることを特徴とする、マイクロリソグラフィ・デバイス。
19. 前記透明ワークピースの第１の屈折率及び前記浸漬媒体の第２の屈折率が、前記第１の面と前記浸漬媒体の間の界面で生じる光学収差を減少するために、整合される、請求項１８に記載のマイクロリソグラフィ・デバイス。
20. 前記浸漬媒体は、固体である、請求項１８に記載のマイクロリソグラフィ・デバイス。
    

Images