JP2019507383A - 光増感化学増幅レジスト（ｐｓ−ｃａｒ）モデル較正 - Google Patents

Abstract

ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシミュレーションのための方法及びシステムが、記載されている。実施形態において、方法は、放射線感受性材料を用いたリソグラフィプロセスの少なくとも１つのプロセスパラメータのシミュレーションのために初期条件を較正するステップを含む。かかる実施形態では、放射線感受性材料が、前記放射線感受性材料内において第１酸濃度まで酸の生成を制御し、前記放射線感受性材料内において光増感材分子の生成を制御する第１光波長活性化閾値と、前記第１酸濃度より大きい第２酸濃度を有する酸を生じる前記放射線感受性材料内の前記光増感材分子を励起することができる第２光波長活性化閾値であって、前記第２光波長は前記第１波長と異なる、第２光波長活性化閾値と、を備える。さらに、方法は、予め特定された少なくとも１つのプロセスパラメータを用いてリソグラフィプロセスを行うステップを含む。

Description

関連出願へのクロスリファレンス
本願は、２０１６年２月１９日に出願された、「光増感化学増幅レジスト（ＰＳ−ＣＡＲ）モデル較正（Photo-sensitized Chemically Amplified Resist (PS-CAR) model
calibration）」と題する米国特許出願１５／０４８，６１９に基づく優先権を主張するものであり、その全内容は引用により本明細書に組み込まれる。

本発明は基板処理ためのシステム及び方法に関し、特に光増感化学増幅レジスト（ＰＳ−ＣＡＲ）モデル較正のための方法及びシステムに関する。

半導体デバイスのリソグラフィパターニングでは、技術ノードの縮小化、及びそれに伴うフィーチャサイズが、波長を極端紫外線（ＥＵＶ）範囲に追い込んでいる。現時点では、ＥＵＶ光源は依然として積極的に開発されており、現在は、従前の世代の光源の照明レベルに発達し、これをもたらすことはできない。これらの欠点に対処し、現在の世代のＥＵＶ光源を利用することができるように、光増感化学増幅レジスト（Photo-Sensitized Chemically-Amplified resist）（ＰＳ−ＣＡＲ）と呼ばれるレジスト化学及び関連する方法が開発されている。ＰＳ−ＣＡＲは、従来の化学増幅レジスト（ＣＡＲ）と同様に、脱保護のためにレジストフィーチャ内部で生成された酸を利用するが、パターン化された露光を１回しか使用しないＣＡＲとは異なり、２段階の照明プロセスで酸が生成される。

ＰＳ−ＣＡＲでは、生成された比較的少量の酸を有するパターン（レジスト内の潜像）を生成し、同時に、例えばＰＳ−ＣＡＲレジストに添加される光増感剤生成剤から光増感剤（photosensitizer）（ＰＳ）化合物を生成するために、しばしばＥＵＶ周波数において、第１のパターン露光が使用される。酸及び光増感剤（ＰＳ）の両方は、第１のパターン露光中に、ＰＳ−ＣＡＲレジストの照射部分にのみ生成される。その後、第１パターン化露光の波長とは異なる第２波長の光でフラッド露光、即ちパターン無しでの露光、が行われる。ＰＳ−ＣＡＲレジスト化学は、第２のフラッド露光で使用される第２の光の波長に対して、光増感剤（ＰＳ）は敏感であるが、他のレジスト成分は敏感でないように選択される。増感剤（ＰＳ）は、第１ＥＵＶパターン化露光中に形成されたパターン内に存在する限り、フラッド露光中に、例えば酸濃度の１０倍の増加を伴い得る、さらなる酸生成を引き起こすことができる。この光増感剤によって誘発される酸濃度の増加は、コントラストを大幅に増加させ、特にＲＬＳ（解像度−ライン幅粗さ−感度（Resolution - Line Width Roughness - Sensitivity）トレードオフに関してより多くのプロセス許容範囲を可能にする。したがって、ＰＳ−ＣＡＲは、ＥＵＶリソグラフィのための効果的な技術（enabling technology）を提示する。なぜなら現在の出力レベルにおけるＥＵＶ光源及びリソグラフィの生産的使用を可能にするからである。

ここで、ＰＳ−ＣＡＲプロセスは、例えばＥＵＶパターン化露光とフラッド露光との間に、追加のステップを含んでもよいことに留意すべきである。上記の説明は、明瞭にするために簡略化された。また、いくつかのＰＳ−ＣＡＲ化学の実施形態では、第１ＥＵＶパターン化露光中には酸が生成されず、光増感剤のみが生成されてもよく、生成された光増感剤は、フラッド露光中に全ての酸の生成を引き起こす。
あるいは、さらに、前述したように、少量の酸が生成されることができるが、それは、（ＰＳ−ＣＡＲレジスト内に存在するクエンチャー（quencher）の量に応じた）クエンチングイベント（quenching events）などの競合する化学反応によって効果的に消費されることができる。

ＰＳ−ＣＡＲレジストの堆積、投与、パターン化及び現像は、いくつかの実施形態では、非常に敏感なプロセスであり得る。ＰＳ−ＣＡＲレジスト化学の複雑さ及びパターン化フィーチャのスケールのために、多くの変数がレジストマスクの品質に寄与し、従って、結果として得られるエッチングされたフィーチャに寄与し得る。レジスト層及びパターン品質を予測し、レジスト処理パラメータを微調整するために、レジストパターン化モデルが使用されてきたが、従来のモデルのいずれも様々な理由でＰＳ−ＣＡＲをパターニングするのに適していない。第１に、ＰＳ−ＣＡＲレジスト処理フローは、従来のＣＡＲレジストフローでは必要とされない追加のステップを含む。以前のモデルは、これらの追加のフローステップを考慮していない。第２に、ＰＳ−ＣＡＲレジストは、従来のＣＡＲレジストに比べてＥＵＶ及びＵＶ露光量に対してより敏感であり、従来のモデルはそのような敏感性を考慮していない。第３に、従来のモデルは、ＰＳ−ＣＡＲ化学ではなく、従来のＣＡＲ化学の化学に調整されたプリセットパラメータで設計されている。当業者は、従来のＣＡＲレジストのシミュレーションに使用される従来のモデルの様々な追加の欠点を認識するであろう。

ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデル較正のための方法及びシステムが、記載されている。実施形態において、方法は、放射線感受性材料を用いたリソグラフィプロセスの少なくとも１つのプロセスパラメータのシミュレーションのために初期条件（initial conditions）を較正するステップを含む。かかる実施形態では、放射線感受性材料は、放射線感受性材料内において第１酸濃度まで酸の生成を制御し、放射線感受性材料内において光増感材分子の生成を制御する第１光波長活性化閾値と、第１酸濃度より大きい第２酸濃度を有する酸を生じる放射線感受性材料内の光増感材分子を励起することができる第２光波長活性化閾値であって、第２光波長は前記第１波長と異なる、第２光波長活性化閾値と、を備える。さらに、方法は、予め特定された少なくとも１つのプロセスパラメータを用いてリソグラフィプロセスを行うステップを含む。

方法の他の実施形態は、リソグラフィプロセスで使用するための放射線感受性材料の物理的パラメータを、入力インタフェースにおいて受信するステップを含む。方法は、リソグラフィプロセスの第１放射線露光ステップ及び第２放射線露光ステップのうちの少なくとも１つに関連する露光パラメータを、入力インタフェースにおいて受信するステップも含み得る。さらに、方法は、放射線感受性材料のプロファイルを、リソグラフィプロセスモデルに従って、物理的パラメータ及び放射線露光パラメータに応答して、データプロセッサを用いて計算するステップを含みうる。実施形態において、方法は、放射線感受性材料のプロファイルとモデルの実験的検証（an experimental verification）との比較に対応するエラー値を表すフィードバックを、入力インタフェースにおいて受信するステップを含みうる。さらに、方法は、フィードバックに応答して、物理的パラメータ及び露光パラメータのうちの少なくとも１つを、データプロセッサを用いて最適化するステップを含みうる。さらに、方法は、エラー値がエラー閾値マージン内にあるとの判定に応答して、最適化された物理的パラメータ及び最適化された露光パラメータのうちの少なくとも１つを含む出力を、出力インタフェースにおいて、生成するステップを含みうる。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、上記に与えられた本発明の概略的な説明及び以下の詳細な説明と共に、本発明を説明する役割を果たす。
半導体ウエハ処理システムの実施形態を示す図である。 ＰＳ−ＣＡＲパターン化プロセスにおけるＥＵＶパターン露光ステップの後の光増感剤及び酸濃度プロファイルの実施形態を示す図である。 ＰＳ−ＣＡＲパターン化プロセスにおけるＥＵＶパターン化露光ステップの後のデバイスの横断面を示す図である。 ＰＳ−ＣＡＲパターン化プロセスにおけるフラッド露光ステップの後の光増感剤及び酸濃度プロファイルの実施形態を示す図である。 ＰＳ−ＣＡＲパターン化プロセスにおけるフラッド露光ステップの後のデバイスの横断面を示す図である。 ＰＳ−ＣＡＲパターニングプロセスにおける緩和されていないＥＵＶショットノイズの図示された効果を有する、フラッド露光ステップ前の光増感剤及び酸濃度プロファイルを示す図である。 ＰＳ−ＣＡＲパターニングプロセスにおける緩和されていないＥＵＶショットノイズの図示された効果を有する、フラッド露光ステップ後の光増感剤及び酸濃度プロファイルを示す図である。 本発明の実施形態による、ＰＳ−ＣＡＲパターン化プロセスにおける、ＥＵＶショットノイズ緩和ステップ前の光増感剤濃度プロフィール及びＥＵＶショットノイズ緩和ステップ後の酸濃度プロファイルを示す図である。 本発明の実施形態による、ＰＳ−ＣＡＲパターン化プロセスにおける、ＥＵＶショットノイズ緩和ステップ後の、フラッド露光ステップ後の、実験的な酸濃度プロファイルを示す図である。 本発明の実施形態による、ＰＳ−ＣＡＲパターン化プロセスの間のプロセスフローを示すフローチャートである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシミュレーションのために構成されたデータ処理システムの一実施形態を示す模式的ブロック図である。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシミュレーションのためのシステムの一実施形態を示す模式的ブロック図である。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルの入力パラメータを較正する方法の一実施形態を示す模式的フローチャートである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルの入力パラメータを較正する方法の一実施形態を示す模式的フローチャートである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストをシミュレーションするための方法の一実施形態を示す模式的フローチャートである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストをシミュレーションするための方法の一実施形態を示す模式的フローチャートである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのための入力／出力データセットの実施形態を示す模式的な入力／出力ダイアグラムである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのための入力データセットの一実施形態を示す模式的なパラメータ設計ダイアグラムである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのための出力データセットの一実施形態を示す模式的なパラメータ設計ダイアグラムである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのＥＵＶ光学モジュールの一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのＥＵＶ露光モジュールの一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのプレＰＥＢモジュールの一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのＵＶ光学シミュレータの一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのＵＶフラッド露光モジュールの一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのＰＥＢモジュールの一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルの現像モジュールの一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。 ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのメトロジーモジュールの一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。

本発明の実施形態は、半導体製造において、基板上の層をパターン化するためのプロセス、装置及びシステムの設計及び制御に関する。

以下の説明では、本発明の完全な理解を容易にするために、且つ、限定の目的ではなく説明の目的のために、マスク、コーター／デベロッパー、露光ツール及び種々のコンポーネント並びにプロセスの特定の幾何学的形状などの特定の詳細が記載されている。しかしながら、これらの具体的な詳細から逸脱する他の実施形態において、本発明が実施されることができることを理解されたい。

以下の説明では、放射線感受性材料及びフォトレジストという用語は互換的に使用することができ、フォトレジストは、フォトリソグラフィに使用するための多くの好適な放射線感受性材料のうちの１つに過ぎない。同様に、以下では、処理されているワークピースを表す基板という用語は、半導体ウエハ、ＬＣＤパネル、発光ダイオード（ＬＥＤ）、光電池（ＰＶ）デバイスパネルなどの用語と互換的に使用することができ、それらの全ての処理は特許請求の範囲内に入るものである。

本明細書を通じて、「一実施形態」又は「実施形態」は、実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、材料又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するが、あらゆる実施形態にそれらが存在することを意図するものではない。したがって、本明細書全体を通して、様々な箇所における「一実施形態において」又は「実施形態において」という表現の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、複数の、特定の特徴、構造、材料又は特性は、１つ以上の実施形態において、任意の適切な方法で組み合わせることができる

様々な動作は、本発明の理解に最も役立つ方法で、複数の個別の動作として説明される。しかしながら、説明の順序は、これらの動作が必然的に順序に依存することを意味すると解釈されるべきではない。特に、これらの動作は、提示順に実行される必要はない。説明された動作は、説明された実施形態とは異なる順序で実行されてもよい。様々な追加の動作が実行されてもよく、及び／又は、説明された動作が追加の実施形態において省略されてもよい。

さらにまた、光増感化学増幅レジスト（ＰＳ−ＣＡＲ）は、レジスト（フォトレジスト）のみに限定されないが、類似の感光化学作用（light-sensitive chemistries）は、反射防止コーティング（ＡＲＣ）、下部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）、現像剤溶解下部反射防止コーティング（ＤＢＡＲＣ）、オーバーコート材料、スマートスリム材料などにより実施されることができる。本明細書に記載のＰＳ−ＣＡＲ化学及び方法は、これらの材料及びそのパターニングの全てに適用することができ、したがって、レジスト、フォトレジスト及び放射線感受性材料という用語は、以下ではこれらの材料の全てを指すために交換可能に使用される。

光増感化学増幅レジスト（ＰＳ−ＣＡＲ）の概念は以下のいくつかの詳細に記載されている。単一のパターン化露光（即ちマスクを介した）が可溶性及び不溶性領域をそれぞれ画定する脱保護（ポジティブトーン）領域又は保護（ネガティブトーン）レジスト領域を生成する従来のレジスト処理とは対照的に、ＰＳ−ＣＡＲ処理は、最終的パターンを画定する光の第２波長における第２化学選択的フラッド露光に対するレジストの感受性を増幅するための光の第１波長における第１パターン化露光に依存する。第２光波長は光の第１光波長とは異なるように選択される。これは、光子密度が低い場合により高い感受性パターン化を可能にする。光増感剤（ＰＳ）は、第１ＥＵＶパターン化露光の間に、レジストの露光領域においてのみ生成される。電子ビーム（ｅＢｅａｍ）、ＫｒＦ又はＡｒＦ露光が、第１パターン化露光のために使用されることもできる。

フラッド露光波長の選択は、レジスト内の光酸生成剤（photoacid generator）（ＰＡＧ）又はＰＳ生成剤による吸収を最小化しつつ、光増感剤（ＰＳ）による吸収を最大化するという要求によって指示される。典型的に、フラッド露光の光波長は、光スペクトルのＵＶ部分にある。第２フラッド露光によって励起される光増感剤（ＰＳ）は、その近傍で光酸生成剤（ＰＡＧ）分子を分解することができ、第１ＥＵＶパターン化露光で露光された領域内の酸生成の増幅を引き起こしつつ、基本的に露光されていない領域内での酸の形成がないように保つことができる。これは、従来のフラッド露光プロセスにおいて典型的に存在するＤＣバイアスシフトが無いこと意味する。

したがって、レジスト内の化学物質（ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）の生成が、現像される前に、異なるプロセス条件下で、異なる時間に発生することを可能にする別個の活性化閾値をレジストが含むことができる。具体的には、概念は、レジスト内で、光増感剤（ＰＳ）の生成及び相互からの酸増幅を隔離することである。いくつかのＰＳ−ＣＡＲ化学実施形態において、第１ＥＵＶパターン化露光の間に、光増感剤だけが生成され、酸は生成されず、酸生成及び増幅が後続の第２フラッド露光の間に完全に生じる。これらの実施形態では、光増感剤生成剤と光酸生成剤（ＰＡＧ）との光感受性レンジ（the light sensitivity ranges）にオーバーラップが無い。他のＰＳ−ＣＡＲ化学実施形態において、第１ＥＵＶパターン化露光の間に、比較的少量の酸、典型的には増幅後に生成される酸の最終的な量の約半分よりも少ない酸と同時に、光増感剤（ＰＳ）が生成されるように、光増感剤生成剤及び光酸生成剤（ＰＡＧ）光感受性レンジがわずかにオーバーラップすることができる。この初期に生成された酸の量は、その後第２フラッド露光において増幅される。ＰＳ−ＣＡＲの例示的な実施形態において、第１（ＥＵＶ）光波長は３００ｎｍより小さく、第２フラッド露光に用いられる第２光波長は３００ｎｍより大きく、典型的には約３６５ｎｍであることができる。

実施形態において、前述のように、レジストは、レジスト層内の光増感剤（ＰＳ）分子の生成を制御する第１光波長活性化閾値を有する光増感剤生成剤と、レジスト層内の酸の生成及び増幅を制御する第２光波長活性化閾値を有する光酸生成（ＰＡＧ）合成物と、を含むことができ、第２活性化波長は第１の活性化波長とは異なる。光増感剤分子は光エネルギーを吸収し、例えば光酸生成剤などの、他の分子に光エネルギーを伝達するために選択され得る。光増感剤（ＰＳ）分子は基底状態のエネルギーを伝達し、他の分子は励起状態のエネルギーを伝達し得る。実施形態において、ＰＳ−ＣＡＲレジストの光増感剤生成剤は、アセトフェノン、トリフェニレン、ベンゾフェノン、フルオレノン、アントラキノン、フェナントレン又はそれらの誘導剤のうちの少なくとも１つを含むことができる。実施形態において、光酸生成剤（ＰＡＧ）は、例えば酸性反応のような、吸収される光エネルギーを化学エネルギーに変換することができる陽イオン光重合開始剤でもよい。光酸生成剤（ＰＡＧ）は、トリフェニルスルホニウムトリフラート（triphenylsulfonium triflate）、トリフェニルスルホニウムノナフレート（triphenylsulfonium nonaflate）、トリフェニルスルホニウムパーフルオロオクチルスルホネート（triphenylsulfonium perfluorooctylsulfonate）、トリアリールスルホニウムトリフラート（triarylsulfonium triflate）、トリアリールスルホニウムノナフレート（triarylsulfonium nonaflate）、トリアリールスルホニウムパーフルオロオクチルスルホネート（triarylsulfonium perfluorooctylsulfonate）、トリフェニルスルホニウム塩（a triphenylsulfonium salt）、トリアリールスルホニウム塩（a
triarylsulfonium salt）、トリアリールスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート塩（a
triarylsulfonium hexafluoroantimonate salt）、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドトリフラート（N-hydroxynaphthalimide triflate）、１，１−ビス［ｐ−クロロフェニル］−２，２，２−トリクロロエタン（ＤＤＴ）（1,1-bis[p-chlorophenyl]-2,2,2-trichloroethane(DDT)）、１，１−ビス［ｐ−メトキシフェニル］−２，２，２−トリクロロエタン（1,1-bis[p-methoxyphenyl]-2,2,2-trichloroethane）、１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン（1,2,5,6,9,10-hexabromocyclododecane）、１，１０−ジブロモデカン（1,10-dibromodecane）、１，１−ビス［ｐ−クロロフェニル］２，２−ジクロロエタン（1,1-bis[p-chlorophenyl]2,2-dichloroethane）、４，４−ジクロロ−２−（トリクロロメチル）ベンズヒドロール（4,4-dichloro-2-(trichloromethyl）benzhydrol）、１，１−ビス（クロロフェニル）２−２，２−トリクロロエタノール（1,1-bis(chlorophenyl) 2-2,2-trichloroethanol）、ヘキサクロロジメチルスルホン（hexachlorodimethylsulfone）、２−クロロ−６−（トリクロロメチル）ピリジン（2-chloro-6-(trichloromethyl)pyridine）又はそれらの誘導剤のうちの少なくとも１つを含むことができる。

図１は、半導体ウエハ処理システム１００の実施形態である。実施形態において、シリコンウエハのような半導体基板１０２は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト・コーティングユニット１０４に挿入される。その後、半導体基板１０２は、一つ以上のＰＳ−ＣＡＲフォトレジストの層で、コーティングされることができる。基板１０２は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト層のパターン化のために、ＥＵＶ露光ユニットのようなパターン露光ユニット１０６に引き渡されることができる。パターニングの後、基板１０２は、ＰＳ−ＣＡＲ光増感剤及びＰＳ−ＣＡＲの他の酸生成要素のさらなる露光のためにフラッド露光ユニット１０８内でＵＶ光フラッドなどの第２光波長に曝されることができる。基板１０２は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト・パターン化マスクによって画定されるような、基板上の１つ以上の層のパターン化エッチングのためのパターンエッチングユニット１１０に引き渡されることができる。結果として生じる基板１０２は、その中に形成された、又は基板１０２上に堆積された１つ以上の層内に形成された、１つ以上の物理的フィーチャ１１２を含むことができる。当業者は、追加のステップ及び／又は機能ユニットがシステム１００に含まれることができることを認識するであろう。例えば、ウエハ１０２は、ポスト露光焼成（Post Exposure Bake）（ＰＥＢ）又は、プレＰＥＢ拡散（pre-PEB
diffusion）プロセスのための加熱要素に近接して配置されることができる。さらに、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト層の１つ以上の部分は、湿式エッチング処理チャンバ、クリーニングチャンバ又はフォトレジスト選択的乾式エッチングチャンバ内でのエッチングの前に除去されることができる。さらに、（複数の）ＰＳ−ＣＡＲ層は、専用の現像ユニット等の中で現像されることができる。これらの追加モジュール又はユニットは、本願明細書において提示される技術に関する議論を単純化するために図示されない。これらの追加の詳細は、当業者には公知である。

さらに理解を助けるために、図２Ａ乃至２Ｄは、後続の現像及びエッチングステップの前のＰＳ−ＣＡＲパターン化プロセスを説明する。図２Ｂにおいて、パターン化されるべき下地層２６０を形成するためにコーティングされ又は改質された基板２５０は提供される。ＰＳ−ＣＡＲレジスト２７０は、下地層２６０の露光表面に、例えばスピンオン投与技術を用いて塗布される。第１ＥＵＶパターン化露光２０１において、ＰＳ−ＣＡＲレジスト２７０内側の交互的な露光領域及び非露光領域を形成するために、第１光波長２９０はマスク２８０を介してＰＳ−ＣＡＲレジスト２７０上に露光させる。この露光中に、光増感剤（ＰＳ）がＰＳ−ＣＡＲレジスト２７０の露光領域内で光増感剤生成剤から生成され、光増感剤（ＰＳ）濃度プロファイル２２０を形成し、これらは図２Ａにおいて、光増感剤（ＰＳ）２２０及び酸濃度２１０を有するグラフ２００でそれぞれ拡大して示される。ＰＳ−ＣＡＲレジスト化学（PS-CAR resist chemistry）に依存して、一部の実施形態では、酸濃度プロファイル２１０を形成するために、第１ＥＵＶパターン化露光１０１中に、ＰＳ−ＣＡＲレジスト２７０内部で光酸生成剤（ＰＡＧ）分子から、酸が形成される。他の実施形態においては、光増感剤生成剤と光酸生成剤（ＰＧＡ）の光感受性レンジの間にオーバーラップが無いと、上述したように、第１ＥＵＶパターン化露光２０１中に酸は生成されない。

その後、図２Ｄに示すように、下地層２６０及びパターン化露光ＰＳ−ＣＡＲレジスト２７０を有する基板２５０は、現在、第１光波長２９０と異なる第２光波長２９０を用いて第２フラッド露光２０１を受け、第２フラッド露光は、以前の露光された（即ちマスクされなかった）領域内に生成された光増感剤（ＰＳ）分子に、その近傍の光酸生成剤（ＰＡＧ）分子からの酸生成を増幅させ、それによって酸濃度プロファイル２１０が形成される。酸濃度プロファイル２１０は、より高いピークを有し、従って、第１ＥＵＶパターン化露光の後の濃度プロファイル２１０よりもより良いコントラストを有する。第２フラッド露光２０１が含まれていても、典型的なフラッド露光処理とは異なり、第１ＥＵＶパターン化露光２０１中に非露光であった（マスクされた）領域内の酸生成は無く、従ってＤＣバイアスが無く及び高いコントラストが保たれる。これは、ＰＳ−ＣＡＲにおいて酸生成及び増幅は、光増感剤（ＰＳ）の存在下でのみ発生するからである。典型的に、光増感剤（ＰＳ）濃度プロファイル２２０は、第２フラッド露光２０１後に初期光増感剤（ＰＳ）濃度プロファイル２２０からわずかな変化を受けるが、特定の化学的実施形態において、光増感剤（ＰＳ）濃度２２０と２１０との間により大きな変化が生じ得る。図２Ｃは、第２フラッド露光２０１の後の、光増感剤（ＰＳ）プロファイル２２０及び酸濃度プロファイル２１０それぞれのグラフ２００を示す。

潜像を形成する、ＰＳ−ＣＡＲレジスト２７０内に目下存在する増幅された酸濃度プロファイル２１０を有する基板は、後続のパターン化プロセスステップのために今や用意ができている。後続のパターン化プロセスステップは、従来のステップの後にパターン化プロセスを完了するための、例えば下地層２６０の焼成、現像、及びエッチングのようなステップなどである。一部の実施形態において、例えば焼成ステップなどのような追加の処理ステップは、第１ＥＵＶパターン化露光２０１と第２フラッド露光２０１との間に行われることができる。さらに、プロセスは、本明細書において例としてＰＳ−ＣＡＲレジスト２７０を用いて説明されるが、同じプロセスが、ＡＲＣ、ＢＡＲＣ、ＤＢＡＲＣ、オーバーコート材料等の、ＰＣ−ＣＡＲ成分を含む、層のような、任意の他の材料に適用可能である。

図２Ａ乃至２Ｄは、理想的な光増感剤（ＰＳ）及び酸濃度プロファイルがどのように見え得るかを示した。図３Ａは、第１ＥＵＶパターン化露光２０１中に得られるＥＵＶショットノイズの影響を伴う、例示的な光増感剤（ＰＳ）濃度プロファイル３２０及び酸濃度プロファイル３１０を示す。ＥＵＶショットノイズは、図２Ａの理想的な濃度プロファイル２１０及び２２０それぞれからの逸脱を引き起こす。図３Ｂに示すように、かかる理想的でない光増感剤（ＰＳ）濃度プロファイル３２０及び酸濃度プロファイル３１０が第２フラッド露光２０１を受ける場合、第２フラッド露光２０１は、酸濃度プロファイル３１０の不規則性を、コントラスト低下を伴う最終的な酸濃度プロファイル３１５まで増幅し得る。酸濃度プロファイル３１５におけるコントラスト低下は、パターン化（デバイスのタイプに応じてＬＥＲまたはＣＥＲ）のライン幅粗さ（ＬＷＲ）に主に寄与し、この、ＥＵＶショットノイズによるコントラスト低下を低減するための措置がパターンの完全性を維持するために必要となる。

本発明者らは、ＥＵＶショットノイズに起因する、このコントラスト低下を緩和するための多くの可能な方法を考え出した。これらの方法のほとんどは第１ＥＵＶパターン化露光２０１と第２フラッド露光２０１との間の中間ステップを含むことに基づいており、そこでは、ＥＵＶショットノイズに由来する不規則性を滑らかにするために、生成された光増感剤（ＰＳ）がその近傍内で拡散することができる。

図３Ｃは、光増感剤拡散ステップの前の光増感剤（ＰＳ）濃度プロファイル３２０及び光増感剤拡散ステップ後の光増感剤（ＰＳ）濃度プロファイル３２５のグラフを示す。光増感剤（ＰＳ）濃度プロファイル３２５は、ＥＵＶショットノイズの影響を受ける光増感剤（ＰＳ）濃度プロファイル３２０よりも滑らかであり、理想の最終酸濃度プロファイルからの偏差を大幅に減少させるはずである。光増感剤（ＰＳ）の拡散後の酸濃度プロファイル３３５もまた、図３Ｃに示されている。拡散され平滑化された光増感剤（ＰＳ）濃度プロファイル３２５により、プロセスは酸を生成し増幅するために第２フラッド露光に進む。図３Ｄに示すように、このプロセス中に、最終的な酸濃度プロファイル３４０は達成され、ＥＵＶショットノイズを低減するためのステップ無しで得られる図３Ｂの濃度プロファイル３１５を超えて改良される。

次に図４を参照すると、ＥＵＶショットノイズ緩和を伴うＰＳ−ＣＡＲパターン化プロセスのフローチャート４００が示されている。ステップ４０２では、基板の上に形成されたパターン化されるべき下地層２６０と、下地層２６０の上のＰＳ−ＣＡＲレジスト１７０とを有する基板２５０等の基板が提供される。ステップ４０４において、ＰＳ−ＣＡＲレジストは、典型的にはＥＵＶレンジ内にある第１光波長を用いた第１ＥＵＶパターン化露光を受け、したがって、ＰＳ−ＣＡＲレジスト２７０内にある光増感剤生成剤から光増感剤（ＰＳ）を生成するための第１活性化閾値を活性化する。ステップ４０６において、生成された光増感剤（ＰＳ）分子は、ＥＵＶショットノイズの影響を緩和するために拡散することができる。ステップ４０８において、上述したように、ＥＵＶショットノイズの影響を修正した最終的な酸濃度プロファイルを生成するために、ＰＳ−ＣＡＲのレジスト２７０は第１光波長とは異なる第２光波長において第２フラッド露光を受け、第２活性化閾値を活性化して、ＰＳ−ＣＡＲレジスト２７０内の光感応性生成剤（ＰＡＧ）分子から酸を生成し増幅する。

引き続き図４を参照すると、さらなるパターン化ステップは、従来のパターン化ステップを含むことができる。例えばその間に基板が加熱される後続の焼成プロセス４１０等であり、その後に、下地層２６０の後続の処理のためのパターン化されたマスクを形成するためにＰＳ−ＣＡＲレジスト２７０が現像される現像プロセス４１２が続く。最後にプロセスは、下地層２６０がマスクとして現像されたＰＳ−ＣＡＲのレジストを用いてエッチングされ、インプラントされ、又は改質される、実際のプロセス４１４において終了する。全てのこれらのプロセスは、半導体リソグラフィパターニングの当業者には周知であるので、ここでは詳細には説明しない。

最もシンプルな実施形態において、第１ＥＵＶパターン化露光と、拡散すべき光増感剤（ＰＳ）分子を生成するための第２フラッド露光との間に十分な時間を許容することは、光増感剤（ＰＳ）分子を拡散するステップ４０６の最もシンプルな実施形態を表す。しかしながら、この方法は、露光の間に拡散を起こすために基板が保持されることにより、処理スループットペナルティを引き起こすことがある。

図５は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシミュレーションのために構成されたデータ処理システムの一実施形態を示す模式的ブロック図である。一実施形態において、図６に示される要素は、図５に記載されているコンピュータシステム５００と類似のコンピュータシステムに実装されることができる。種々の実施形態において、コンピュータシステム５００は、サーバ、メインフレームコンピュータシステム、ワークステーション、ネットワークコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップ等であることができる。本実施形態はいかなる特定のコンピューティングプラットフォーム又はいかなる特定のコンピュータコンフィギュレーションにも特定されないが、システムが、十分な演算並びに処理能力と、本明細書で説明されたように実行されるシミュレーションと関連付けられた多くの並列計算を収容する十分なメモリとを含むべきであることを、当業者は認識するであろう。

例えば、図示されるように、コンピュータシステム５００は、バス５０６を介してシステムメモリ５０４に接続された１つ以上のプロセッサ５０２Ａ乃至５０２Ｎを含む。コンピュータシステム５００は、カーソル制御デバイス５１２、キーボード５１４、及び（複数の）ディスプレイ５１６などのデバイスに接続された、（複数の）インプット／アウトプット（Ｉ／Ｏ）コントローラ５１０と、バス５０６に接続されたネットワークインタフェース５０８と、をさらに含む。いくつかの実施形態においては、所与のエンティティ（例えば、図６に示すＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール）は、コンピュータシステム５００の単一のインスタンスを使用して実装されることができるが、他の実施形態においては、複数のかかるシステム又はコンピュータシステム５００を形成する複数のノードは、異なる部分又は実施形態の例（例えば、較正ユニット６０２及びＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４）をホストするように構成されることができる。

種々の実施形態において、コンピュータシステム５００は、１つのプロセッサ５０２Ａを含むシングルプロセッサシステムであることができ、又は２つ以上（例えば、２、４、８又は他の適当な数）のプロセッサを含むマルチプロセッサシステムであることもできる。（複数の）プロセッサ５０２Ａ乃至５０２Ｎは、プログラム命令を実行し、定量的に集中的な計算を実行することができる任意のプロセッサであることができる。例えば、種々の実施形態において、（複数の）プロセッサ５０２Ａ乃至５０２Ｎは、例えば、ｘ８６、ＰＯＷＥＲＰＣ（登録商標）、ＡＲＭ（登録商標）、ＳＰＡＲＣ（登録商標）又はＭＩＰＳ（登録商標）ＩＳＡｓ等のような、種々の任意の命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡｓ）、又は他の任意の適切なＩＳＡを実装する、汎用のプロセッサ又は埋め込みプロセッサであることができる。マルチプロセッサシステムでは、プロセッサ５０２Ａ乃至５０２Ｎの各々は、同じＩＳＡを実装することができるが、必須ではない。また、いくつかの実施形態では、少なくとも１つのプロセッサ５０２Ａ乃至５０２Ｎは、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）または他の専用グラフィックレンダリングデバイスであることができる。

システムメモリ５０４は、プロセッサ５０２Ａ乃至５０２Ｎによってアクセス可能なプログラム命令及び／又はデータを格納するように構成されることができる。例えば、メモリ５０４は、図７乃至１０に示されるソフトウェアプログラム及び／又はデータベースを格納することができる。種々の実施形態において、システムメモリ５０４は、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、同期動的ＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）、不揮発性／フラッシュ型メモリ、または任意の他のタイプのメモリなどの、任意の適切なメモリ技術を用いて実装することができる。図示のように、例えば上述したような、特定の動作を実行するプログラム命令及びデータは、それぞれプログラム命令５１８及びデータストレージ５２０としてシステムメモリ５０４内に格納されることができる。他の実施形態では、プログラム命令及び／又はデータは、システムメモリ５０４又はコンピュータシステム５００とは別個の、異なるタイプのコンピュータアクセス可能媒体によって又は同様の媒体上に、受信、送信又は格納されることができる。一般的に、コンピュータアクセス可能媒体は、電気的、磁気的又は光学的媒体のような任意の有形の固定ストレージ又はメモリ媒体、例えば、バス５０６を介してコンピュータシステム５００に接続されたディスク又はＣＤ／ＤＶＤ−ＲＯＭ又は（例えば「フラッシュ」メモリなどの）不揮発性メモリなどを含むことができる。

実施形態において、バス５０６は、プロセッサ５０２と、システムメモリ５０４と、ネットワークインタフェース５０８又は他の周辺インタフェースを含む、（複数の）Ｉ／Ｏコントローラ５１０を介して接続された任意の周辺デバイスと、の間にＩ／Ｏ通信を調整するように構成されることができる。いくつかの実施形態では、バス５０６は、あるコンポーネント（例えばシステムメモリ５０４）からのデータ信号を別のコンポーネント（例えばプロセッサ５０２Ａ乃至５０２Ｎ）によって使用するのに適したフォーマットに変換するために、任意の必要なプロトコル、タイミング又はデータ変換を実行することができる。いくつかの実施形態では、バス５０６は、例えば、周辺機器相互接続（ＰＣＩ）バス規格又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）規格のバリエーションなどの種々のタイプの周辺バスを介して取り付けられたデバイスのためのサポートを含むことができる。いくつかの実施形態では、バス５０６の動作は、例えば、ノースブリッジ及びサウスブリッジなどの２つ以上の別個のコンポーネントに分割されてもよい。さらに、いくつかの実施形態において、システムメモリ５０４へのインタフェースのようなバス５０６のいくつかの又はすべての動作は、（複数の）プロセッサ５０２Ａ乃至５０２Ｎに直接組み込まれることができる。

ネットワークインタフェース５０８は、コンピュータシステム５００と、例えば図６に示すようなＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツールに取り付けられた他のコンピュータシステムなどの他のデバイスとの間でのデータの交換を可能にするように構成されることができる。種々の実施形態において、ネットワークインタフェース５０８は、例えばイーサネット（登録商標）ネットワークの適切なタイプなどの、有線又は無線の一般的なデータネットワークを介した、アナログ音声ネットワーク又はデジタルファイバ通信ネットワークなどの電気通信／電話通信ネットワークを介した、ファイバチャネルＳＡＮｓのようなストレージエリアネットワークを介した、又は、ネットワーク及び／又はプロトコルの適切なタイプを介した、通信をサポートすることができる。

（複数の）Ｉ／Ｏコントローラ５１０は、いくつかの実施形態において、１つ以上の、ディスプレイターミナル、キーボード、キーパッド、タッチスクリーン、スキャンデバイス、音声又は光学認識デバイス、又は１つ以上のコンピュータシステム５００によるデータの入力若しくは読み出しのための任意の他のデバイスとの接続を可能にする。複数の入力／出力デバイスは、コンピュータシステム５００内にあることができ、又は、コンピュータシステム５００の種々のノード上に分布していることができる。いくつかの実施形態において、類似のＩ／Ｏデバイスはコンピュータシステム５００から分離されていることができ、例えばネットワーク５０８上で、有線又は無線接続を介してコンピュータシステム５００と相互作用することができる。

本明細書において用いられる「有形（tangible）」及び「非一時的（non-transitory）」の用語は、電磁信号の伝搬を除く、コンピュータ読み取り可能記憶媒体（又は「メモリ」）説明することを意図するが、コンピュータ読み取り可能媒体又はメモリの語句に包含される物理的なコンピュータ読み取り可能記憶デバイスのタイプを限定することを意図するものではない。例えば、「非一時的コンピュータ読み取り可能媒体」又は「有形のメモリ」という用語は、例えばＲＡＭのような、必ずしも情報を永続的に格納しない記憶デバイスのタイプを包含することを意図する。有形のコンピュータアクセス可能記憶媒体上に非一時的形態で格納されたプログラム命令及びデータは、その後、伝送媒体によって、又は、ネットワーク及び／又はワイヤレスリンク等の通信媒体を経由して受け渡される、電気、電磁若しくはデジタル信号等の信号によって、伝送されることができる。

図５に示すように、メモリ５０４は、本明細書で説明される特定の実施形態を実装するように構成されたプログラム命令５１８と、プログラム命令５１８によってアクセス可能な様々なデータを含むデータストレージ５２０とを含むことができる。実施形態において、プログラム命令５１８は、図６に図示される実施形態のソフトウェア要素を含むことができる。例えば、プログラム命令５１８は、任意の所望のプログラミング言語、スクリプト言語又はプログラミング言語および／またはスクリプト言語の組合せを用いて種々の実施態様で実装されることができる。データストレージ５２０は、図１１乃至２０に図示されるような、例えば、入力パラメータ、中間ストリーム計算値又は出力パラメータのような、それらの実施形態に用いられることができるデータを含む。他の実施形態において、他の又は異なるソフトウェア要素及びデータが含まれることができる。

当業者は、コンピュータシステム５００は単なる例示であり、本明細書に記載された開示の範囲を限定するものではないことを理解するであろう。特に、コンピュータシステム及びデバイスは、示された動作を実行することができるハードウェア又はソフトウェアの任意の組み合わせを含むことができる。さらに、図示された構成要素によって実行される動作は、いくつかの実施形態では、より少ない構成要素によって実行されてもよく、又は追加の構成要素にわたって分散されてもよい。同様に、他の実施形態では、図示された構成要素のうちのいくつかの動作が実行され得ない、及び／又は他の追加の動作が利用可能であり得る。したがって、本明細書において記載されているシステム及び方法は、他のコンピュータシステム構成によって実装することができ、又は、実行されることができる。

図６は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシミュレーションのためのシステム６００の一実施形態を示す模式的ブロック図である。一実施形態では、システム６００は、較正ユニット６０２およびＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４を含む。キャリブレーション装置６０２は、ＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４によってモデル化されるＰＳ−ＣＡＲ化学に固有の一つ以上の入力パラメータを生成することができる。一実施形態では、較正ユニット６０２は、図７乃至８に記載の方法の１つ以上の実施形態に関連する動作を実行するように構成されてもよい。

ＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４は、較正ユニットによって生成される入力パラメータと、使用されるべきＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト固有の他の入力パラメータと、システム及び処理パラメータと、パターン化されるべき特定のフィーチャとを受信することができる。受信した入力に応答して、ＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４は、例えば、図１に示されるシステム１００によって用いられるＰＳ−ＣＡＲ処理方法を表す数値的モデルを計算することができる。一般に、ＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４は、図９乃至１０の方法に示される動作を実施するように構成されることができる。上述の通り、較正ユニット６０２及びＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツールの種々のモジュール又はユニットは、ソフトウェア定義のモジュールであることができ、このモジュールは、メモリデバイスに格納され、例えば図５に示されるような、１つ以上の処理デバイスによって実行されるように構成される。

実施形態において、入力インタフェース６０６は、入力パラメータと、ＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４のために最適化された入力を生成するための、他の制御及び命令とを受信するように構成されることができる。入力の実施例は、フォトレジストの光学的パラメータ、例えば屈折率、Ｄｉｌｌ Ａ及びＤｉｌｌ Ｂパラメータ等、を含むことができる。追加の入力パラメータは、酸生成及び焼成パラメータ、例えばＤｉｌｌ Ｃ、クエンチャー供給、増幅パラメータ、酸／塩基クエンチパラメータ、及び、酸／塩基拡散パラメータ、を含むことができる。さらに、例えば現像レート（Ｒｍａｘ／Ｒｍｉｎ）パラメータ等を含む、現像パラメータが受信されることができる。当業者は、入力が、これら及び他のパラメータの初期条件でありうることを認識するであおる。あるいは、入力インタフェース６０６によって受信される入力は、検証実験（verification experiments）の物理的な測定値からのフィードバック等を含むことができる。

実施形態において、フォトレジストプロファイルプロセッサ６０８は、受信した入力に応答してフォトレジスト層の物理的特徴の推定を計算することができる。例えば、フォトレジストプロファイルプロセッサは、フォトレジスト層厚、エッジシャープネス、ショットノイズ等のパターン特徴、厚さ損失等のモデルを計算することができる。さらに、フォトレジストプロファイルプロセッサ６０８は、フォトレジスト体積内の、多数の（a number）、酸生成剤、クエンチャー（光分解性クエンチャー又はより伝統的な非光分解性クエンチャー）、前駆体（光増感剤生成剤）、及び光増感剤を特定することができる。

フォトレジストプロファイルプロセッサ６０８は、以下の動作の一つ以上を実行するようにさらに構成されることができる：前駆体を光増感剤に変換するための、多数の（a number of）、前駆体の酸誘導脱保護反応を特定すること、フォトレジスト体積によって吸収される二次中間ＵＶフラッドの又は一次露光の光子の数（the number of）を特定すること、一次露光によって、又は、二次中間ＵＶ露光波長若しくは波長範囲による光増感剤活性化によって、及び励起された光増感剤による後続の酸生成剤分解によって酸に変換される酸生成剤の数を特定すること、一次露光によって又は二次中間ＵＶ露光波長若しくは波長範囲によって分解される光分解可能なクエンチャー（適用できる場合）の数を特定すること、フォトレジスト体積内の多数の酸及びクエンチャー中和反応を特定すること、保護ポリマーの酸誘導脱保護反応の数を特定すること、フォトレジスト体積の現像を計算すること、フォトレジスト体積の現像によって形成されるフォトレジストプロファイルの二次元（又は三次元）画像をプロセッサで作成すること、及び、フォトレジストプロファイルの寸法特性を特定すること。当業者は、これらが、フォトレジストプロファイルプロセッサ６０８によって実行されることができる計算のうちから単に選択されたものに過ぎないことを認識するであろう。

実施形態において、フォトレジストプロファイルプロセッサ６０８によって計算されるパラメータは、出力インタフェース６１２を介してＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４に提供されることができる。他の実施形態では、出力インタフェース６１２は実験的検証のために、計算されたパラメータの読み出し又はプリントアウトを提供することができる。それに応答して、エンジニア又は科学者は、露光波長及び投与時間（dosing time）、フォトレジスト堆積レート、ウエハ回転レート、ＰＥＢ仕様等を含む処理パラメータに従って選択されたＰＳ−ＣＡＲ化学で実際のリソグラフィプロセスを実行することにより、計算されたパラメータを実験的に検証することができる。実験的に現像したウエハの実際の寸法は、その後物理的に計測され、モデル結果と比較される。モデル化された結果と実際の結果との間の差異は、最適化エンジン６１０に対するフィードバックとして、入力インタフェース６０６に提供される。

最適化エンジン６１０は、モデル化された結果と実際の実験結果との間のエラーを減少させ又は除去するために、１つ以上の最適化アルゴリズムを使用することができ、最適化アルゴリズムは、勾配アプローチアルゴリズム、シンプレックスアルゴリズム、半確率的にシミュレーションされたアニーリングアルゴリズム、ジェネリックアルゴリズム又は、入力パラメータを変更するためのその他のもの等である。一般に、エラーフィードバックは、モデルと実際の結果との間のエラーの全体的最小値を生成する値に向かって入力パラメータをプル又はプッシュするために、指向性符号を有する数値を割り当てられる。

いくつかの実施形態において、最適化エンジン６１０は、上述したようにＰＳ−ＣＡＲ光学パラメータを最適化することができる。さらに、最適化エンジン６１０は、酸生成及び焼成パラメータを最適化することができる。またさらなる実施形態において、最適化エンジン６１０は現像パラメータを最適化することができる。いくつかの実施形態において、パラメータのこれらの３つのカテゴリは、独立して及び直列に最適化されることができる。あるいは、複数のカテゴリは、独立して及び並列に最適化されることができる。あるいは、複数のカテゴリは、従属して及び直列に、又は、従属して並列に最適化されることができる。これらの最適化技術の実施例は、図８に図示される。

一旦、実際のフォトレジストフィーチャとモデル化されたフィーチャとの差異が閾値に達すると、最適化エンジン６１０は最適化プロセスを終了することができ、最適化されたパラメータは出力インタフェース６１２を経由してＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４に提供されることができる。当業者は、入力インタフェース６０６及び出力インタフェース６１２はハードウェアベースの入力／出力インタフェースであってもよいことを認識するであろう。あるいは、入力インタフェース６０６及び出力インタフェース６１２は、ソフトウェア定義でもよく、入力及び出力は、関数呼び出しパラメータ又は関数戻り値として、ソフトウェアの関数間又はモジュール間で受け渡されることができる。

較正ユニット６０２により提供される較正されたパラメータに加えて、ＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４は、モデル化されるべき実際のプロセスに対する一つ以上のプロセス特有のパラメータを受信することができる。ＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４は複数のモジュール又はユニットを含むことができ、各ユニットはプロセスステップと関連するモデル計算の一部を実行するように構成される。ユニットは、一次露光パターン化光学ユニット６１４、一次露光パターン化ユニット６１６、プレＰＥＢユニット６１８、二次露光パターン化ユニット６２０、二次露光ユニット６２２、ＰＥＢユニット６２４、現像ユニット６２６及びメトロジーユニット６２８を含むことができる。モジュールは、連続体モデルを実行することができる。あるいは、モジュールは、確率的なモデルを部分的に実行することができる。当業者は、別の実施形態を認識するであろう。

実施形態において、一次露光パターン化光学ユニット６１４は、シミュレーションされたＥＵＶ源を含むことができる。シミュレータは、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト層をパターン化するために用いられる市販の光学源をシミュレーションすることができる。追加のパラメータは、強度、焦点長等を含むことができる。一次露光パターン化光学ユニット６１４のさらなる詳細は、図１４に図示される。

実施形態では、ＥＵＶユニット６１６は、シミュレートされたＥＵＶ源からのＥＵＶ露光に応答して、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト層内の応答をモデル化するように構成される。モデル化されたパラメータは、以下の一つ以上を含むことができる：露光時間／量（ｄｏｓｅ）、マスクフィーチャサイズ、ステッパー／スキャナの設定、焦点、偏光等。一次露光パターン化ユニット６１６のさらなる詳細は、図１５に図示される。

実施形態において、プレＰＥＢユニット６１８は、プレＰＥＢ光増感剤拡散プロセスの結果をモデル化することができる。プレＰＥＢユニット６１８は、いくつかの実施形態においては任意であることができ、又は、プレＰＥＢ拡散期間に応答して、少なくとも選択可能に採用されることができる。プレＰＥＢユニット６１８のさらなる詳細は、図１６に図示される。

実施形態において、二次光学ユニット６２０は、市販のＵＶ源をシミュレーションするように構成されることができる。二次光学ユニット６２０は、波長、強度、照明方法などをモデル化することができる。二次光学ユニット６２０は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト層上のＵＶフラッドプロセスの物理的結果をモデル化するために、ＵＶフラッドユニット６２２によって用いられることができる。二次光学ユニット６２０及びＵＶフラッドユニット６２２のさらなる詳細は、図１７乃至１８にそれぞれ図示される。

実施形態において、ＰＥＢユニット６２４は、ポスト露光焼成プロセスに対するフォトレジストの反応をモデル化することができる。モデル化されたパラメータは、焼成温度、焼成時間、焼成湿度などを含むことができ、ＰＥＢユニット６２４のさらなる詳細は図１９に図示される。

実施形態において、現像ユニット６２６は、現像プロセスへのＰＳ−ＣＡＲフォトレジストの反応をモデル化するように構成されることができる。モデル化されたパラメータは、相対的表面レート（relative surface rate）、阻止深さ（inhibition depth）及び他の現像条件を含むことができる。現像ユニット６２６によってモデル化されたパラメータのさらなる詳細は図２０に図示される。

実施形態において、メトロジーユニット６２８は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト層上のモデル化されたフィーチャのシミュレーションされた測定値を提供するように構成される。測定値は、レジスト損失、脱保護レベル及びプロフィール等を含むことができる。いくつかの実施形態において、連続体モデル出力が提供されることができる。別の実施形態では、確率的モデル出力が提供されることができる。メトロジーユニット６２８によってモデル化されるパラメータのさらなる詳細は、図２１に図示される。

図７は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルの入力パラメータを較正する方法７００の一実施形態を示す模式的フローチャートである。実施形態において、方法７００は、ブロック７０２において一つ以上のＰＳ−ＣＡＲフォトレジストパラメータを受信するステップを含むことができる。露光パラメータは、ブロック７０４受信されることができる。ブロック７０６において、方法７００は、受信されたＰＳ−ＣＡＲフォトレジストパラメータ及び受信された露光パラメータに応答してＰＳ−ＣＡＲフォトレジストプロフィールを計算するステップを含むことができる。ブロック７０８において、方法７００は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストプロフィールの実験的な検証からのフィードバックを受信するステップを含むことができる。ブロック７１０においてエラーが閾値マージンの中にあることが特定される場合には、その後、ブロック７１６において最適化されたパラメータはＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツールへの入力として提供される。そうでない場合には、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストパラメータ及び露光パラメータは、ブロック７１２及び７１４において、それぞれ任意に最適化されることができる。ブロック７１０において閾値が満たされるまで、最適化ループは続くことができる。

図７乃至１０に図示されるフローチャートは、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストプロフィールを計算する方法を図示する。図７乃至８はモデルパラメータを較正する方法を示し、図９乃至１０はＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルに従ってＰＳ−ＣＡＲフォトレジストプロフィールを計算する方法を示す。

図８は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルの入力パラメータを較正する方法８００の一実施形態を示す模式的フローチャートである。実施形態において、方法８００は、ブロック８０２においてＰＳ−ＣＡＲパラメータを受信するステップを含む。光学パラメータは、ブロック８０６において閾値が達成されるまで、実験的検証からのフィードバックに応答してブロック８０４において最適化されることができる。酸生成及び焼成パラメータは、ブロック８１０において閾値が達成されるまで、ブロック８０８において実験的結果からのフィードバックに応答して最適化されることができる。さらに、現像パラメータは、ブロック８１４において閾値が達成されるまで、ブロック８１２において実験的検証からのフィードバックに応答して最適化されることができる。一旦パラメータが最適化されると、それらはブロック８１６においてＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツールへの入力として提供されることができる。

図９は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストをモデル化するための方法９００の一実施形態を示す模式的フローチャートである。実施形態において、方法９００は、ブロック９０２においてＰＳ−ＣＡＲフォトレジストパラメータ入力を受信するステップと、ブロック９０４においてＰＳ−ＣＡＲ露光パラメータを受信するステップとを含む。方法９００はさらに、ブロック９０６においてＰＳ−ＣＡＲフォトレジストプロファイルモデルに従ってＰＳ−ＣＡＲフォトレジストプロファイルを計算するステップを含む。ブロック９０８において、方法９００は、プロファイルに応答して、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストプロファイル出力を生成することを含む。

図１０は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストをモデリングするための方法の一実施形態を示す模式的フローチャートである。実施形態において、方法１０００は、ブロック１００２においてＰＳ−ＣＡＲフォトレジストパラメータ入力を受信するステップと、ブロック１００４においてＰＳ−ＣＡＲ露光パラメータ入力を受信するステップとを含む。ブロック１００６において、方法は、ＥＵＶ露光への応答を計算するステップを含むことができる。ブロック１００８において、方法１０００は、プレＰＥＢ拡散ステップへの応答を計算するステップを含むことができる。ブロック１０１０において、方法は、ＵＶフラッドへの応答を算計算するステップを含むことができる。ブロック１０１２において、方法１０００は、ＰＥＢへの応答を計算するステップを含むことができる。ブロック１０１４は、現像モデルを計算するステップを含むことができる。ブロック１０１６は、メトロジー結果を計算するステップを含む。ブロック１０１８は、ステップ１００６乃至１０１６で計算された値に応答して出力を提供するステップを含む。

図１１は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのための入力／出力データセットの実施形態を示す模式的な入力／出力ダイアグラムである。実施形態において、モデルは、ＰＳ−ＣＡＲシミュレーションツール６０４によって実行されることができる。入力１１０２の例は、フィーチャレイアウト、露光カーネル、ＥＵＶフレアカーネル、レジストパラメータモデル等を含むことができる。実施形態において、入力パラメータの一部若しくは全部は、較正ユニット６０２によって提供されることができる。出力１１０４の例は、マスクデータ、レイアウト依存性分散バンド（layout dependent variance bands）、ラインエンドショートニング（ＬＥＳ）及びプロセスウィンドウ（ＰＷ）を含む。

図１２は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシミュレータのための入力データセットの一実施形態を示す模式的なパラメータ設計ダイアグラムである。実施形態において、入力は、ＰＳ−ＣＡＲ化学入力、露光入力、ＰＥＢ入力などを含むことができる。露光入力の実施例は、二次露光定義、Ｄｉｌｌ Ｃパラメータ、二次（ＵＶ）露光におけるｎ，ｋパラメータ、ＰＳ生成剤勾配深さ等を含む。ＰＥＢ入力の例は、以下のパラメータを含む：前駆体、感光性、拡散性、ＰＳ生成剤反応、酸性クエンチャー（acid quencher）及び中和化（neutralization）。実施形態において、プレＰＥＢパラメータが提供されることもできる。連続体モデル及び確率的モデルへの追加の入力は、照明光源パラメータ等と同様に、提供されることができる。

図１３は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルのための出力データセットの一実施形態を示す模式的なパラメータ設計ダイアグラムである。実施形態において、出力は、連続体モデルプロファイル、確率的モデル出力、ＰＳ生成剤プロファイルに関連するＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト固有出力、及び二次露光プロファイルを含むことができる。さらなる実施形態では、ＰＳ−ＣＡＲ化学の効果の別の方法との比較を表す比較分析が提供されることができる。

図１４は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルツール６０４の一次露光パターン化光学ユニット６１４の一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。実施形態において、一次露光パターン化光学ユニット６１４は、マスク入力１４０２、照明入力１４０４、スタック入力１４０６及び従来の連続体レジスト化学入力１４０８を含む、入力の複数のセットを含むことができる。出力１４１０は、２Ｄ平面又は３Ｄ空間のいずれかにおけるＥＵＶ相対強度を示す、モデルによって生成された画像を表すデータ、又は画像を含むことができる。

図１５は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデルリングツール６０４の一次露光パターン化ユニット６１６の一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。実施形態において、モジュールへの入力は、一次露光パターン化光学ユニット６１４の出力であるＥＵＶ相対強度データ１４１０を含む。追加の入力は、連続体レジスト化学入力１５０２及びスキャナ入力１５０４を含む。ＥＵＶユニット６１６は、ＥＵＶ露光された潜像１５０６又はそれらのデータセット表現を生成するために、入力を処理することができる。

図１６は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストモデリングツール６０４のプレＰＥＢモジュール６１８の一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。実施形態において、プレＰＥＢモジュール６１８への入力は、一次露光パターン化ユニット６１６の出力であるＥＵＶ露出された潜像１５０６を含む。追加の入力は、連続体レジスト化学入力１６０２及びトラック入力１６０４を含む。プレＰＥＢモジュール６１８は、これらの入力を処理することができ、プレＰＥＢ後の潜像１６０６又はそれらのデータ表現を生成することができる。

図１７は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシミュレーションツール６０４の二次光学ユニット６２０の一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。実施形態において、二次光学ユニット６２０への入力は、プレＰＥＢモジュール６１８の出力であるプレＰＥＢ後の潜像１６０６を含む。追加の入力は、スタック入力１７０２及び連続体レジスト化学入力１７０４を含むことができる。二次光学ユニット６２０は、これらの入力を処理することができ、ＵＶフラッド相対強度画像１７０６又はそれらのデータ表現を生成することができる。

図１８は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシミュレーションツール６０４の二次フラッド露光ユニット６２２の一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。実施形態において、二次フラッドユニット６２２への入力は、プレＰＥＢモジュール６１８の出力であるプレＰＥＢ後の潜像１６０６、及び、二次光学ユニット６２０の出力であるＵＶフラッド相対強度画像１７０６を含む。追加の入力は、連続体レジスト化学入力１８０２、ＵＶ入力１８０４などを含むことができる。二次フラッドユニット６２２は、これらの入力に応答して、ＰＥＢ前の潜像１８０６を生成することができる。

図１９は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシミュレーションツール６０４のＰＥＢモジュール６２４の一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。実施形態において、ＰＥＢモジュール６２４への入力は、二次フラッドユニット６２２によって生成された、ＰＥＢ前の潜像１８０６を含む。追加の入力は、連続体レジスト化学入力１９０２及びトラック入力１９０４を含むことができる。ＰＥＢモジュール６２４は、これらの入力に応答して、ＰＥＢ後の潜像を生成することができる。

図２０は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシミュレーションツール６０４の現像モジュール６２６の一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。実施形態において、現像モジュール６２６への入力は、ＰＥＢ後の潜像１９０６を含む。追加の入力は、連続体レジスト化学入力２００２及びトラック入力２００４を含むことができる。これらの入力に応答して、現像モジュール６２６は、現像後の最終画像２００６を生成すことができる。

図２１は、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシミュレーションツール６０４のメトロジーモジュール６２８の一実施形態の動作を示す模式的パラメータ設計ダイアグラムである。実施形態において、メトロジーモジュール６２８への入力は、現像モジュール６２６によって生成された、現像後の最終画像２００６を含むことができる。追加の入力は、メトロジー入力２１０２を含むことができる。これらの入力に応答して、メトロジーモジュール６２８はＰＳ生成剤パラメータ出力２１０４及び、連続体パラメータ及び確率的なパラメータを含む追加プロフィール出力２１０６を生成することができる。

当業者は、図１４乃至２１との関連で述べられた入力及び出力が、ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストシムレーションツール６０４の種々のモデルによって処理されることができる入力及び出力の種類を代表するものに過ぎないことを認識するであろう。特定の入力又は出力がモデル設計要件に従って追加され、省略され、又は修正される種々の別の実施形態が存在する。さらに当業者は、モデルが、実際の画像を入力及び出力として、又は代替的にデータセットとして取り扱うように構成されることができることを認識するであろう。特定の実施形態では、データセットは、画像内に見出されるフィーチャ又は画像自体を表してもよい。

当業者は、上記教示に照らして多くの改変及び変形が可能であることを理解することができる。当業者は、図面に示された様々な構成要素の様々な均等な組み合わせ及び置換を認識するであろう。したがって、本発明の範囲は、この詳細な説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって限定されることが意図される。

Claims (23)

1. リソグラフィプロセスをシミュレーションするモデルを較正するための方法であって、当該方法は、
   放射線感受性材料を用いたリソグラフィプロセスの少なくとも１つのプロセスパラメータのシミュレーションのために初期条件を較正するステップを含み、
   前記放射線感受性材料は、
   前記放射線感受性材料内において第１酸濃度まで酸の生成を制御し、前記放射線感受性材料内において光増感材分子の生成を制御する第１光波長活性化閾値と、
   前記第１酸濃度より大きい第２酸濃度を有する酸を生じる前記放射線感受性材料内の前記光増感材分子を励起することができる第２光波長活性化閾値であって、第２光波長は第１光波長と異なる、第２光波長活性化閾値と、を備え、
   当該方法はさらに、
   予め特定された少なくとも１つのプロセスパラメータを用いてリソグラフィプロセスを行うステップを含む、
   方法。
2. 前記放射線感受性材料は光増感化学増幅レジスト（ＰＳ‐ＣＡＲ）フォトレジスト材料である、
   請求項１記載の方法。
3. 前記放射線感受性材料の物理的パラメータを入力インタフェースにおいて受信するステップを
   さらに含む、請求項１記載の方法。
4. 前記第１光波長における放射線を放出するように構成された第１放射線源及び前記第２光波長における放射線を放出するように構成された第２放射線源のうちの少なくとも１つに関連する放射線露光パラメータを入力インタフェースにおいて受信するステップを
   さらに含む、請求項３記載の方法。
5. 前記放射線感受性材料のプロファイルを、リソグラフィプロセスモデルに従って、前記物理的パラメータ及び前記放射線露光パラメータに応答して、データプロセッサを用いて計算するステップを
   さらに含む、請求項４記載の方法。
6. 前記放射線感受性材料のプロファイルとモデルの実験的検証との比較に対応するエラー値を表すフィードバックを入力インタフェースにおいて受信するステップを
   さらに含む、請求項５記載の方法。
7. 前記フィードバックに応答して、前記物理的パラメータ及び前記放射線露光パラメータのうちの少なくとも１つを、データプロセッサを用いて最適化するステップを
   さらに含む、請求項６記載の方法。
8. 前記フィードバックに応答して、光学的パラメータを最適化するステップを
   さらに含む、請求項６記載の方法。
9. 前記フィードバックに応答して、酸生成パラメータ及び焼成パラメータのうちの１つ以上を最適化するステップを
   さらに含む、請求項６記載の方法。
10. 前記フィードバックに応答して、現像パラメータを最適化するステップを
    さらに含む、請求項６記載の方法。
11. 前記エラー値がエラー閾値マージン内にあるとの判定に応答して、前記の最適化された物理的パラメータ及び前記の最適化された放射線露光パラメータのうちの少なくとも１つを含む、出力インタフェースにおける出力を生成するステップを
    さらに含む、請求項６記載の方法。
12. シミュレーションされたリソグラフィプロセスのモデルを較正するためのシステムであって、当該システムは、
    放射線感受性材料を用いたリソグラフィプロセスの少なくとも１つのプロセスパラメータのシミュレーションのために初期条件を較正するように構成されたデータプロセッサを備え、
    前記放射線感受性材料は、
    前記放射線感受性材料内において第１酸濃度まで酸の生成を制御し、前記放射線感受性材料内において光増感材分子の生成を制御する第１光波長活性化閾値と、
    前記第１酸濃度より大きい第２酸濃度を有する酸を生じる前記放射線感受性材料内の前記光増感材分子を励起することができる第２光波長活性化閾値であって、第２光波長は第１光波長と異なる、第２光波長活性化閾値と、を備える、
    システム。
13. 前記放射線感受性材料は光増感化学増幅レジスト（ＰＳ‐ＣＡＲ）フォトレジスト材料である、
    請求項１２記載のシステム。
14. 前記放射線感受性材料の物理的パラメータを受信するように構成された入力インタフェースを
    さらに備える、請求項１２記載のシステム。
15. 前記入力インタフェースはさらに、前記第１光波長における放射線を放出するように構成された第１放射線源及び前記第２光波長における放射線を放出するように構成された第２放射線源のうちの少なくとも１つに関連する放射線露光パラメータを受信するように構成されている、
    請求項１４記載のシステム。
16. 前記データプロセッサはさらに、前記放射線感受性材料のプロファイルを、リソグラフィプロセスモデルに従って、前記物理的パラメータ及び前記放射線露光パラメータに応答して計算するように構成されている、
    請求項１５記載のシステム。
17. 前記入力インタフェースはさらに、前記放射線感受性材料のプロファイルと前記モデルの実験的検証との比較に対応するエラー値を表すフィードバックを受信するように構成されている、
    請求項１６記載のシステム。
18. 前記データプロセッサはさらに、前記フィードバックに応答して、前記物理的パラメータ及び前記放射線露光パラメータのうちの少なくとも１つを最適化するように構成されている、
    請求項１７記載のシステム。
19. 前記データプロセッサはさらに、前記フィードバックに応答して、光学的パラメータを最適化するように構成されている、
    請求項１７記載のシステム。
20. 前記データプロセッサはさらに、前記フィードバックに応答して、酸生成パラメータ及び焼成パラメータのうちの１つ以上を最適化するように構成されている、
    請求項１７記載のシステム。
21. 前記データプロセッサはさらに、前記フィードバックに応答して、現像パラメータを最適化するように構成されている、
    請求項１７記載のシステム。
22. 前記エラー値がエラー閾値マージン内にあるとの判定に応答して、前記の最適化された物理的パラメータ及び前記の最適化された露光パラメータのうちの少なくとも１つを含む出力を生成するように構成された出力インタフェースを
    さらに備える、請求項１７記載のシステム。
23. シミュレーションされたリソグラフィプロセスのモデルを較正するための方法であって、当該方法は、
    前記リソグラフィプロセスで使用するための放射線感受性材料の物理的パラメータを、入力インタフェースにおいて受信するステップと、
    前記リソグラフィプロセスの第１放射線露光ステップ及び第２放射線露光ステップのうちの少なくとも１つに関連する放射線露光パラメータを、前記入力インタフェースにおいて受信するステップと、
    前記放射線感受性材料のプロファイルを、リソグラフィプロセスモデルに従って、前記物理的パラメータ及び前記放射線露光パラメータに応答して、データプロセッサを用いて計算するステップと、
    前記放射線感受性材料のプロファイルとモデルの実験的検証との比較に対応するエラー値を表すフィードバックを、前記入力インタフェースにおいて受信するステップと、
    前記フィードバックに応答して、前記物理的パラメータ及び前記放射線露光パラメータの少なくとも１つを、前記データプロセッサを用いて最適化するステップと、
    前記エラー値がエラー閾値マージン内にあるとの判定に応答して、前記の最適化された前記物理的パラメータ及び前記の最適化された放射線露光パラメータのうちの少なくとも１つを含む、出力インタフェースにおける出力を生成するステップと、
    を含む方法。

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