JP4495679B2 - 基板上にパターンを製作するシステムおよびその方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造の分野に関し、特に感光性材料中にパターンを製作する干渉フォトリソグラフィのシステムおよびその方法に関する。

一般に、マイクロエレクトロニック集積回路の製造には半導体基板上へパターニングされたデバイス構造およびレイアウトが含まれる。必要なパターンを製作する一般的な方式では、先ずマスク（最終サイズでなくともよい）上にパターンを形成してから、半導体基板上のポジ型フォトレジストまたはネガ型フォトレジストの感光性材料層へマスクパターンを転写する。パターンの転写は光学フォトレジスト工程により行うことができ、これはマスクを介してある程度の波長である光をフォトレジスト上へ照射し、光学レンズを必ず使用してフォトレジスト上へパターンを適当なサイズで転写する。そしてパターンがフォトレジストに転写されると、フォトレジストを処理して選択的にパターンの一部を除去して下方にある基板を露出させる。続いて、例えば異方性プラズマエッチング、ウェットエッチングまたはその他必要な処理方式により基板自体をエッチングする。

デバイスのサイズが１μｍ以下にまで縮小するに伴い、光学フォトリソグラフィにより転写されるパターンサイズは光学放射線のサブ波長に近くなる。そのため、高いパターン解像度および焦点深度を維持しながら、完全には平坦でない基板上に良好なパターンを形成することは非常に困難であった。

そのため、簡便および／または比較的広い範囲のパターンへ応用することができる干渉フォトリソグラフィのシステムおよび方法が望まれていた。

本発明の第１の目的は、高いパターン解像度および良好な焦点深度に対する要求により引き起こされる問題を解決するため、例えば位相シフトマスクなどの先端のマスク設計を使用して、高いパターン解像度および良好な焦点深度により完全には平坦でない基板上に明瞭なパターンを形成する基板上にパターンを製作するシステムおよびその方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、転写するパターンが所定の適当な形状または周期性を備えるときに、純粋な光学リソグラフィでなく干渉フォトリソグラフィを使用する基板上にパターンを製作するシステムおよびその方法を提供することにある。
本発明の第３の目的は、干渉リソグラフィにおいて、二つ以上のコヒーレントビームの定在波干渉パターンを利用し、必要なパターンイメージをウェーハ表面へ形成してパターンを直接に形成する基板上にパターンを製作するシステムおよびその方法を提供することにある。

本発明の基板上にパターンを製作する方法は次のステップを含む。
第１の方向を向いている複数の線を含む第１のサブパターンおよび第２の方向を向いている複数の線を含む第２のサブパターンにパターンを分けるステップ。第１の定在波干渉パターンを使用して基板上の第１の感光材料層上に第１の方向を向いている複数の第１の線を形成するステップ。第１の線の一部をトリミング（除去を含む）して第１のサブパターンを形成するステップ。第１のサブパターンを形成した後に基板に第２の感光材料層を提供するステップ。第２の定在波干渉パターンを使用して第２の感光材料層上に第２の方向を向いている複数の第２の線を形成するステップ。第２の線の一部をトリミング（除去を含む）して第２のサブパターンを形成するステップ。

本発明の干渉フォトリソグラフィにより感光材料でカバーされている基板上にパターンを製作するシステムは、コヒーレント放射ビームを形成するために配置されている放射源と、少なくとも一つの放射源を使用して第１の定在波干渉パターンおよび第２の定在波干渉パターンを基板上の放射感光材料へ投射する投射手段と、第１の定在波干渉パターンを投射した後と、第２の定在波干渉パターンを投射する前とに基板の位置を修正する修正手段と、第１の定在波干渉パターンを投射した後に放射感光材料を現像する現像手段とを備えることを特徴とする。

上述したことから分かるように、本発明の基板上にパターンを製作するシステムおよびその方法には以下の三つの長所がある。
（１）波干渉により製作するパターンサイズは波長の何分の一であるため良好な解像度を得ることができる。
（２）従来の光学リソグラフィよりも優れた焦点深度を有する。
（３）従来の光学ステッパーまたはスキャナーよりも簡便で低価格である。

図１は、二つのコヒーレントビーム（coherent light beam）の間に定在波干渉パターン（standing
wave interference pattern）を形成する設備５を示す模式図である。レーザまたはその他高度な空間的かつ時間的コヒーレンスを有する単色光源などにより生成される単入射ビーム１０をビームスプリッタ２０に入射する。本実施形態の単入射ビーム１０にはレーザビームが採用され、例えばこのレーザビームのレーザ波長は約２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１５７ｎｍよりも小さいなど、約４００〜１０ｎｍの間である。反射ビーム２２および入射ビーム２４は、例えばそれぞれ平面鏡である反射面３２および反射面３４へ向かう。そして反射面３２および反射面３４により反射された後、反射ビーム２２および入射ビーム２４はそれぞれビームエキスパンダ４２およびビームエキスパンダ４４を透過し、十分に均一で断面を有する最終ビーム５２、５４を形成して必要な干渉パターンが製作される。最終ビーム５２、５４は、フォトレジスト材料７０で覆われた基板６０上に照射され、各ビームと基板６０の法線との間には入射角度θが形成される。基板６０はアライメントモジュール８０の適当な位置に固定され、アライメントモジュール８０は回転台９０上に配置され、回転台９０は垂直軸の周りで３６０度回転することができる。入射角度θは干渉パターン中の縞（Fringes）のピッチ（Pitch）および縞の幅にとって非常に重要であり、それは反射面３２、３４を利用して調整することができる。基板６０上には少なくとも一つのマルチビーム干渉装置または少なくとも一つのステッパー／スキャン装置に応用することのできる複数のアライメント標記イメージが設けられていることが好ましい。

続いて図２は、図１における光学部品であるビームエキスパンダ４２およびビームエキスパンダ４４の内部を示す模式図である。第１の集光レンズ１２０は入射したレーザビーム１２２の焦点を針孔１２４に合わせ、この針孔１２４は第２の集光レンズ１２６の焦点上に位置する。針孔１２４は実質上、第２の集光レンズ１２６に対して実質的な点光源であるため、レンズは射出された平行ビーム１２８を発生させる。第２の集光レンズ１２６のサイズにより、この射出ビームの直径は入射ビームの直径よりも遥かに大きい。

図３は、他の実施形態において図１と同様の干渉効果を発生させる設備２００を示し、入射ビーム２１０は分離されずに図２に示すような単一のビームエキスパンダ２２５のみが使用される。この設備２００は小さな占有面積（Footprint）を有するため、設備サイズが制限されている環境下でも使用することができる。反射面２１５および反射面２１６は、図１に示す設備のように対称に配置してもよいし、それとは異なるように配置してもよい。本実施形態の反射面２１６は固定され、反射面２１５は回転することができる。図３に示すように、拡大ビーム上部の網かけ部分２３０が反射面２１５に入射されると、この反射面２１５から反射面２１６上に反射される。そしてこのビームの網かけ部分２３０は、非網かけ部分２３２と干渉せずに基板の感光層２７０上で組合わさる。

続いて、図４、図５ａおよび図５ｂは、干渉縞（干渉最大値）を形成する状態を示し、二つのコヒーレントのレーザビーム３１２およびレーザビーム３１３が平坦表面３００上に照射され、この平坦表面３００の法線と挟まれて形成された入射角度θを示す。平行線はレーザビーム３１２の波面強度の最大値３１５および最小値３１７と、レーザビーム３１３の波面強度の最大値３２５および最小値３２７とを示し、レーザビーム３１２およびレーザビーム３１３は平面波と仮定する。連続した最大値または最小値の間の距離は波の波長λである。平面上で一つの波の最大値３１５がその他の波の最大値３２５と重なる時か、平面上で一つの波の最小値３１７とその他の波の最小値３２７とが重なる時、重ねられた強度が最大化（建設的な干渉）されて縞が形成される。そして最大値３１５、３２５が最小値３１７、３２７上に重なると、強度がほぼゼロに近くなり破壊的な干渉が発生する。

図５Ａに示すように、フォトレジスト４００中に形成されている縞は斜線領域４１２で表示され、破壊的な干渉の領域は非斜線領域４１４で表示されている。幾何学的な観点から推論できるように、二つの連続した縞の間の中心から中心までの距離は格子ピッチであり、Λ＝（λ）／（２ｓｉｎθ）で得られる。そして縞の幅または二つの縞の間の間隔はΛ／２である。

図５Ａは、本発明の少なくとも一つの実施形態の方法による干渉パターンを示す模式図であり、この干渉パターンは、例えば図１または図３に示すフォトレジストで覆われた基板上に形成される。図５Ａは、基板が回転する前の第１のフォトレジスト露光に対応するパターンを示す。斜線領域４１２は建設的な干渉で最大光強度の領域であり、斜線領域４１２の間にある非斜線領域４１４は破壊的な干渉で最小の光強度領域である。現在使用している、例えば２４８ｎｍ、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍである典型的なレーザ光線は、入射角度θが９０°に接近するとき、その斜線領域または非斜線領域の間の幅は、それぞれ６４ｎｍ、４８ｎｍおよび３９ｎｍと波長の四分の一にほぼ等しくなる。この小さなサイズにより対応する小さい特徴はフォトレジスト４００中に形成することができる。

図５Ｂは、基板を９０°回転させて第１のパターン上に第２の干渉パターンを重ねた後の状態を示し、この第２の干渉パターンおよび第１のパターンは同様にｙ方向パターンと呼ぶことができる。そして第１の干渉パターンおよび第２の干渉パターンを形成する時、媒体を介して複数の放射レーザを投射することができ、この媒体には空気、水または屈折率が１≦ｎ≦２である任意の流体が含まれる。これら回転された後のフォトレジスト４００上に形成された線の最大強度４１６および最小強度４１８は、元の斜線領域４１２および非斜線領域４１４と９０°で交差されている。二つの斜線領域が交差されている領域４２０は、最大レベルで露光が行われている。残り全ての非斜線領域４２２は、フォトレジスト４００が完全に露光されていない領域である。フォトレジストがネガ型の場合、後続の現像により未露光の領域を除去する。そのため、製造工程をここで終了した場合、フォトレジストは既に現像されているため、フォトレジストが露光されていない非斜線領域４２２と対称で規則的に配列されたホールアレイが形成される。これらのホールにより対応するホールをフォトレジスト４００中に形成することができる。そして、さらに露光を行うと現像ステップにより未露光領域の規則的なパターンの選択部分だけを現像することができる。

続いて、図６Ａ〜図６Ｃは重要でないマスク５００を示し、このマスク５００は図５Ｂの交差干渉パターンから製作されている一組の必要なホールに適用する。マスク５００は多くの透明な斜線領域５０２および不透明な非斜線領域５０４を含み、不透明な非斜線領域５０４は例えばクロムからなる。未露光領域のつぶし円５１３は必要な決定性ホールの位置を示す。直線パターン５１５はマスク５００の形状パターンであり、マスク５００の形状により不要なホール５１７の領域に対して露光を行う。ここで注意しなければならないことは、マスクの働きが干渉により発生したホールアレイ中の必要な部分を残留させるという点にあることである。これにより、透明および不透明の光学マスク、光ステップデバイス（光ステッパー）およびスキャンデバイスを含む、様々なタイプのマスクを使用する点を考慮することができる。また、基板上や基板の上方に配置されているマスクの使用を考慮することもできる。そしてマスクは重要でないため、光学的近接効果補正を行わなくともよい。

図６Ｂおよび図６Ｃは、図６Ａのマスク５００を図５Ｂのフォトレジスト上方に配置している状態を示す模式図である。そして従来（非干渉方式）の露光方法により、マスクを介してフォトレジストに対して最後の露光工程を行う。

図７は、フォトレジスト６００が現像された後の状態を示す模式図である。仮に現像工程により溶解可能な未露光領域であるネガ型フォトレジスト媒体を除去すると、必要なホール（つぶし円）６１１を適当な位置に残留させることができる。マスク開口下に位置して以前の未露光領域を含む溶解し難い露光領域としては、最終パターン中には不必要なホールが既にあった。本発明の一実施形態は、約４５７．９ｎｍのレーザ波長を利用して０．２２μｍのホールのアレイを得ることができる。

図８Ａは、本発明の代替実施形態による分子クロスリンク（molecularly cross-linked）のポジ型フォトレジストを使用している状態を示す模式図である。パターニングの露光の後、フォトレジストをポストベーキングしてフォトレジストにクロスリンクを発生させて紫外線をフォトレジストに照射する方式により、特別に準備したフォトレジストを現像して正常なポジ型フォトレジストと反対のイメージを発生させる。図８Ａは、基板７０２を示す横断面図であり、この基板７０２上には、例えばＦｕｊｉ−ＯｌｉｎのＨＰＲ２０４などのスピンコーティング方式によりポジ型フォトレジスト７０３を一層蒸着させる。このフォトレジスト７０３には約３重量％のイミダゾール（imidazole）が既に添加されている。続いて、フォトレジスト７０３でカバーされている基板７０２に対して約８５℃で約２０分プリベーキングを行う。図８Ｂは、入射放射線７０４（矢印）により少なくとも一つの方法によりパターンを形成する露光領域７０５を示す模式図である。続いて、約１００℃でパターニングされたフォトレジストに対して約３０分間のポストベーキングを行って露光のフォトレジストにクロスリンクを発生させる。図８Ｃは、均一な紫外線７０６（矢印）を照射してポストベーキングして露光領域７０５を後続の現像工程中で完全に溶けないようにした状態を示す模式図である。図８Ｄは、現像して未露光部分７０７のフォトレジストを除去した後の露光領域７０５を示す模式図である。

本発明の他の実施形態では、図１に示す設備を図３に示すビームスプリッタで代替してもよい。そして、他の実施形態を行う方法は、図４〜図８Ｄの説明を参照することができる。

図９は、本発明の他の実施形態により、二つのコヒーレントレーザビームをポジ型フォトレジスト８００上に照射して形成した干渉縞（干渉最大値）を示す代表的な模式図である。例えば図１の設備５または図３の設備２００を利用してビームを発生させる。フォトレジスト８００中に形成された露光の縞領域は非斜線領域８０４で表示され、未露光の領域は破壊的な干渉が発生する位置で斜線領域８０２により表示されている。

図１０は、不透明なマスク部分８０６ａ、８０６ｂを有するマスク８０６が一部のフォトレジスト８００の上方に配置されている状態を示す模式図である。マスク部分８０６ａ、８０６ｂは、未露光の斜線領域８０２の必要な部分の上方をカバーしている。これによりパターン中からフォトレジスト８００の不要な部分を除去する。

図１１は、マスク８０６を示す透視図である。図１１は、光源をフォトレジスト８００へ照射した後でも未露光に保持されている部分８０２ａと、露光された部分８０２ｂとを示す。

図１２は、光源により照射されて現像された後のフォトレジスト８００を示す。マスク部分８０６ａまたはマスク部分８０６ｂでカバーされている未露光の部分８０２ａだけが、パターン化のフォトレジストまたはレジストイメージを保持し、フォトレジスト８００の残りが露光の部分８０２ｂおよび露光されている非斜線領域８０４は従来方式の現像工程により除去される。

図１３は、基板８０１を示す断面図である。この基板８０１はパターニングされたフォトレジストの部分８０２ａを備え、パターニングされたフォトレジストの部分８０２ａは従来方式によりパターニングおよび硬化処理が行われている。例えば、紫外線放射、イオン注入または化学処理方式を利用してパターニングされたフォトレジストの部分８０２ａを処理して硬化処理を完了する。この硬化処理は、後続の処理ステップ期間においてパターニングされたフォトレジストの部分８０２ａを保護することができる。そして基板８０１およびパターニングされたフォトレジストの部分８０２ａ上にもう一つのポジ型のフォトレジスト９００を提供する。

図１４は、二つのコヒーレントレーザビームをポジ型のフォトレジスト９００上に照射して形成した干渉縞を示す模式図である。これらのビームは、例えば図１の設備５または図３の設備２００により発生される。ポジ型のフォトレジスト９００中には非斜線領域９０４で表示されている露光の縞領域が形成され、破壊的な干渉により形成されている未露光領域は斜線領域９０２で表示されている。ここで注意しなければならないことは、露光の縞を形成する前に、基板の表面の法線に対して入射角度θで基板を回転することができるという点である。本実施形態の入射角度θは９０度であるが、露光を得る縞に必要な方位を得ることができれば他の角度にしてもよい。また、このように回転させる以外にも、基板をその他各種方向（例えばＸ軸またはＹ軸など）に沿って移動させて偏移を提供してもよい。

図１５は、不透明なマスク９０６が一部のフォトレジスト９００の上方に配置されている状態を示す模式図である。不透明なマスク９０６は未露光の斜線領域９０２の必要な部分上をカバーしている。このようにパターンからフォトレジスト９００の不要な部分を除去することができる。

図１６は、マスク９０６を示す透視図である。図１６は、光源をフォトレジスト９００に照射した後の未露光の部分９０２ａおよび露光された部分９０２ｂを示す。

図１７は、光源が照射されて現像された後のフォトレジスト９００を示す模式図である。マスク９０６でカバーされている部分９０２ａだけが、パターニングされたフォトレジストまたはレジストイメージを保持し、フォトレジスト９００の残りの露光された部分９０２ｂおよび露光された非斜線領域９０４は従来方式の現像工程において除去される。

図１８は、フォトレジスト８００（残りの未露光の部分８０２ａで表示する）およびフォトレジスト９００（残りの未露光の部分９０２ａで表示する）を組合わせたときのパターンを示す。図１８は、未露光の部分８０２ａおよび未露光の部分９０２ａのみを残して必要なパターニングされたフォトレジストまたはレジストイメージの形成を示す。これにより、これらビームにより提供された干渉により複数の方向線を備えたパターンを形成する。続いて、エッチング工程を利用して最後に組合わせたフォトレジストパターンを基板へ転写する。

図１９は、本発明の他の実施形態による、二つのコヒーレントレーザビームをネガ型フォトレジスト１０００上に照射して形成した干渉縞（干渉最大値）を示す代表的な模式図である。例えば図１の設備５または図３の設備２００を利用してビームを発生させる。フォトレジスト１０００中に形成された露光領域は非斜線領域１００４で表示され、未露光領域は斜線領域１００２で表示されている。

図２０は、透明なマスク部分１００６ａおよび不透明なマスク部分１００６ｂ、１００６ｃを有するマスク１００６をフォトレジスト１０００の上方へ配置している状態を示す。マスク部分１００６ｂ、１００６ｃは、斜線領域１００２の必要な部分上をカバーしている。これによりフォトレジスト１０００の不必要な部分を、露光のネガ型フォトレジストによりカバーすることができる。

図２１は、マスク１００６を示す透視図である。図２１は、光源でフォトレジスト１０００を照射した後にマスク部分１００６ｂ、１００６ｃによりカバーして未露光に保持している未露光部分１００２ａをマスク部分１００６ａでカバーして露光部分１００２ｂを露光している状態を示す。

図２２は、光源照射および現像された後のフォトレジスト１０００を示す模式図である。不透明なマスク部分１００６ｂまたはマスク部分１００６ｃによりカバーされている未露光部分１００２ａはパターニングされたフォトレジストまたはレジストイメージに保持され、フォトレジスト１０００中の残りの露光部分１００２ｂおよび非斜線領域１００４は露光のネガ型フォトレジストにより完全にカバーされるためパターンがなくなる。

図２３は、第１方向のイメージを有する基板１００１を示す断面図であり、この第１方向のイメージは現像工程後に、基板中に既にパターニングされてエッチングされている。そしてエッチング工程を行ってからフォトレジストの残りを除去する。そして基板１００１上にもう一つのネガ型フォトレジスト層１１００を提供する。

図２４は、第１方向のパターニングされたレジストストリップ工程の後に、第２方向のパターンを形成した状態を示す模式図である。図２４は、二つのコヒーレントレーザビームをネガ型フォトレジスト層１１００に照射して形成した干渉縞（干渉最大値）を表示する代表的な模式図である。例えば、図１の設備５または図３の設備２００を利用してビームを発生させることができる。露光の領域はネガ型フォトレジスト層１１００中に形成されて非斜線領域１１０４で表示され、未露光の領域は斜線領域１１０２で表示されている。ここで理解できることは、露光の縞領域が形成される前に、基板の表面の法線の周りで基板を回転させて入射角度θを達成することができるという点である。本実施形態の入射角度θは９０°であるが、他の角度により露光の光縞領域に必要な方位を得ることもできる。また、このように基板を回転させる以外に、基板を様々な方向（例えばＸ軸またはＹ軸）へ移動させて偏移させてもよい。

図２５は、透明なマスク部分１１０６ａ、１１０６ｂおよび不透明なマスク部分１１０６ｃを有するマスク１１０６をネガ型フォトレジスト層１１００の上方に配置した状態を示す模式図である。そしてマスク部分１１０６ｃで斜線領域１１０２および非斜線領域１１０４の必要な部分上をカバーする。このようにマスク部分１１０６ａ、１１０６ｂの干渉パターンの必要な部分は、完全露光のネガ型レジストによりカバーすることができる。

図２６は、マスク１１０６を示す透視図である。図２６は、光源をネガ型フォトレジスト層１１００を照射した後に未露光の部分１１０２ａと、マスク部分１１０６ａ、１１０６ｂの下にある露光されていない部分１１０２ｂを示す。

図２７は、光源により照射および現像された後のネガ型フォトレジスト層１１００を示す模式図である。不透明なマスク部分１１０６ｃだけでカバーされている未露光部分１１０２ａをパターニングされたフォトレジストまたはレジストイメージに保持してネガ型フォトレジスト層１１００中の残りの露光部分１００２ｂおよび非斜線領域１１０４は、従来の現像工程で露光のネガ型フォトレジストによりカバーする。最後に、第２のエッチング工程を行ってフォトレジストパターンを基板へ転写する。

図２８は、基板上のエッチングパターンを示す模式図である。このエッチングパターンは組合わせパターンである。図２８は、未露光部分１００２ａおよび未露光部分１１０２ａを残して最後に必要なパターンを形成する。

以上、各種実施形態を開示したが、当該技術分野における通常の知識を有する者が以上の実施形態から理解できる改良および修飾は、本発明の趣旨および範囲内にあると見なすべきである。また、ここで注意しなければならないことは、前述の開示から予想できる多くの修飾、変化および代替もそれに含まれ、ある状況下で本発明が開示したある特徴を応用する際、他の特徴は同時に用いなくとも良いという点である。例えば、ネガ型フォトレジストを利用して一方向を向いている線を形成してポジ型フォトレジストを利用して他方向を向いている線を形成したり、或いはその反対により形成するなど、上述の実施形態は様々に組合わせることもできる。また、実施形態で説明した線はＸ軸およびＹ軸にあるが、ここで注意しなければならないことは上述の方法においてはその他各種方向へ形成することもできるという点である（例えば斜線）。

本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

本発明の第１実施形態によるフォトレジスト材料上に干渉パターン（干渉縞のパターン）が形成されている設備を示す模式図である。 図１の設備中のビームエキスパンダを示す模式図である。 本発明の第２実施形態によるフォトレジスト材料上に干渉パターンを形成する設備を示す模式図である。 干渉縞のピッチを決定する干渉ビームの入射角を指示する干渉ビームの象徴的な波面を示す模式図である。 Ｘ方向の干渉パターンを示す模式図である。 Ｘ方向およびＹ方向のパターンを重ねた状態を示す模式図である。 フォトレジスト上にパターンを形成する重要でないマスクを示す模式図である。 交互干渉のパターン上にパターンを重ねて必要なホール領域を形成する模式図である。 フォトレジスト上にマスクを重ねた状態を示す模式図である。 図６のマスクおよび追加の従来技術の光学露光の後、現像によるフォトレジスト媒体（ネガ型に仮定する）を示し、基板中に再製作された必要なパターンを構成する残りのホールの形成を示す模式図である。 図６および図７中のステップに応用するポジ型フォトレジストを示し、ポジ型フォトレジストと反対のイメージ（ネガ型フォトレジストの結果を達成する）を形成した状態を示す模式図である。 図６および図７中のステップに応用するポジ型フォトレジストを示し、ポジ型フォトレジストと反対のイメージ（ネガ型フォトレジストの結果を達成する）を形成した状態を示す模式図である。 図６および図７中のステップに応用するポジ型フォトレジストを示し、ポジ型フォトレジストと反対のイメージ（ネガ型フォトレジストの結果を達成する）を形成した状態を示す模式図である。 図６および図７中のステップに応用するポジ型フォトレジストを示し、ポジ型フォトレジストと反対のイメージ（ネガ型フォトレジストの結果を達成する）を形成した状態を示す模式図である。 ポジ型フォトレジスト上に形成されたＸ方向の干渉パターンを示す模式図である。 図９のＸ方向の干渉パターンをカバーする状態を示す模式図である。 図９のＸ方向の干渉パターンを透明マスクによりカバーし、下方にあるパターンを表す透視図である。 図１０のマスキング工程の後に残った図９のＸ方向の干渉パターンを示す模式図である。 図１２のＸ方向の干渉パターンをフォトレジストでカバーしている状態を示す断面図である。 Ｙ方向の干渉パターンを示す模式図である。 図１４のＹ方向の干渉パターンをカバーしている状態を示す模式図である。 図１４のＹ方向の干渉パターンを透明マスクでカバーしている状態を示す透視図である。 図１５のマスキング工程の後に残った図１４のＹ方向の干渉パターンを示す模式図である。 図１７に示すＹ方向の干渉パターンと図１２に示すＸ方向の干渉パターンとを組合わせた状態を示す模式図である。 ネガ型フォトレジスト上に形成されたＸ方向の干渉パターンを示す模式図である。 図１９のＸ方向の干渉パターンをカバーしている状態を示す模式図である。 図１９のＸ方向の干渉パターンを透明マスクによりカバーしている状態を示す透視図である。 図２０のマスキング工程の後に残った図１９のＸ方向の干渉パターンを示す模式図である。 図２２のエッチング後の基板上のＸ方向の干渉パターンをフォトレジストでカバーしている状態を示す断面図である。 Ｙ方向の干渉パターンを示す模式図である。 図２４のＹ方向の干渉パターンをカバーしている状態を示す模式図である。 図２４のＹ方向の干渉パターンを透明マスクによりカバーしている状態を示す透視図である。 図２５のマスキング工程の後に残った図２４のＹ方向の干渉パターンを示す模式図である。 図２７の基板までエッチングされているＹ方向の干渉パターンと、図２２の基板までエッチングされているＸ方向の干渉パターンとを組合わせた後の状態を示す模式図である。

符号の説明

５、２００…設備、 １０…単入射ビーム、 ２０…ビームスプリッタ、
２２…反射ビーム、 ２４、２１０…入射ビーム、
３２、３４、２１５、２１６…反射面、 ４２、４４、２２５…ビームエキスパンダ、５２、５４…最終ビーム、 ６０、７０２、８０１、１００１…基板、
７０…フォトレジスト材料、 ８０…アライメントモジュール、 ９０…回転台、
１２０…第１の集光レンズ、 １２２、３１２、３１３…レーザビーム、
１２４…針孔、 １２６…第２の集光レンズ、 １２８…平行ビーム、
２１０…入射ビーム、 ２３０…網かけ部分、 ２３２…非網かけ部分、
２７０…感光層、 ３００…平坦表面、 ３１５、３２５…最大値、
３１７、３２７…最小値、
４００、６００、８００、９００、１０００…フォトレジスト、
４１２、５０２、８０２、９０２、１００２、１１０２…斜線領域、
４１４、４２２、５０４、８０４、９０４、１１０４、１００４…非斜線領域、
４１６…最大強度、 ４１８…最小強度、 ４２０…領域、
５００、８０６、９０６、１００６、１１０６…マスク、 ５１３…つぶし円、
５１５…直線パターン、 ５１７…不要なホール、 ６１１…必要なホール、
７０３…ポジ型フォトレジスト、 ７０４…入射放射線、 ７０５…露光領域、
７０６…紫外線、
８０２ａ、８０２ｂ、９０２ａ、９０２ｂ、１１０２ａ、１１０２ｂ…部分、
７０７、１００２ａ…未露光部分、 １００２ｂ…露光部分、
８０６ａ、８０６ｂ、１００６ａ、１００６ｂ １１０６ａ、１１０６ｂ、１１０６ｃ …マスク部分、 １１００…ネガ型フォトレジスト層、 θ…入射角度

Claims (14)

1. 第１の方向を向いている複数の線を含む第１のサブパターンおよび第２の方向を向いている複数の線を含む第２のサブパターンにパターンを分けるステップと、
   第１の定在波干渉パターンを使用して基板上の第１の感光材料層上に、前記第１の方向を向いている複数の第１の線を形成するステップと、
   前記第１の線の一部をトリミングして前記第１のサブパターンを形成するステップと、
   前記第１のサブパターンを形成した後に前記基板に形成した第１のサブパターン上に第２の感光材料層を提供するステップと、
   第２の定在波干渉パターンを使用して前記第２の感光材料層上に前記第２の方向を向いている複数の第２の線を形成するステップと、
   前記第２の線の一部をトリミングして前記第２のサブパターンを形成するステップと、
   を含み、前記第１および第２の定在波干渉パターンの形成は、水、および屈折率が１≦ｎ≦２である任意の流体から選択した少なくとも一つが含まれている媒体を通した複数の放射線ビームの投射を含むことを特徴とする基板上にパターンを製作する方法。
2. 前記第１の線の一部をトリミングするステップの後と、前記第２の感光材料層を提供するステップの前とに、前記第１のサブパターンを形成する前記第１の線を硬化するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の基板上にパターンを製作する方法。
3. 前記第１の線を硬化させるステップは、紫外線放射、ベーキング処理、注入処理および化学処理の内の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２に記載の基板上にパターンを製作する方法。
4. 前記第１の線の一部をトリミングして前記第１のサブパターンを形成するステップは、
   マスクを使用して前記第１の線の一部を保護するステップと、
   前記マスクを使用するステップの後に、前記第１の線を露光するステップと、
   前記第１の線を現像して該第１の線の前記マスクにより保護されていない部分を除去するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の基板上にパターンを製作する方法。
5. 前記第２の線の一部をトリミングして前記第２のサブパターンを形成するステップは、
   前記マスクを使用して前記第２の線の一部を保護するステップと、
   前記マスクを使用するステップの後に、前記第２の線を露光するステップと、
   前記第２の線を現像して前記第２の線の前記マスクにより保護されていない部分を除去するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項４に記載の基板上にパターンを製作する方法。
6. 前記第１の線を形成するステップの後と、前記第２の線を形成するステップの前とに、前記基板の表面の法線の周りで実質上９０度回転させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の基板上にパターンを製作する方法。
7. 前記感光材料は、ポジ型フォトレジスト、ネガ型フォトレジスト、単層レジストまたは多層レジストであることを特徴とする請求項１に記載の基板上にパターンを製作する方法。
8. 前記パターンには、線、スペース（space）、矩形、湾曲（elbow）または島（island）形状の内の少なくとも一つが含まれていることを特徴とする請求項１に記載の基板上にパターンを製作する方法。
9. 前記第１の定在波干渉パターンと前記第２の定在波干渉パターンとは同じであることを特徴とする請求項１に記載の基板上にパターンを製作する方法。
10. コヒーレント放射ビームを形成するために配置されている放射源と、
    少なくとも一つの前記放射源を使用して第１の定在波干渉パターンおよび第２の定在波干渉パターンを基板上の放射感光材料へ投射する投射手段と、
    前記第１の定在波干渉パターンを投射した後と、前記第２の定在波干渉パターンを投射する前とに前記基板の位置を修正する修正手段と、
    少なくとも前記第１の定在波干渉パターンを投射した後に前記放射感光材料を現像する現像手段と、
    を備え、前記投射手段は、前記第１および第２の定在波干渉パターンを投射する時、水、および屈折率が１≦ｎ≦２である任意の流体から選択した少なくとも一つが含まれている媒体を介して複数の放射線ビームを投射することを特徴とする干渉フォトリソグラフィにより基板上にパターンを製作するシステム。
11. 前記修正手段は、回転台に固定されたアライメントモジュールを含み、前記アライメントモジュールは基板を保持可能であり、前記回転台は垂直軸の周りで３６０度回転可能であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
12. 前記投影手段は、ビームスプリッタ、第１の反射面、第２の反射面、第１のビームエキスパンダおよび第２のビームエキスパンダを備え、
    前記ビームスプリッタは、前記コヒーレント放射ビームから透過ビームおよび反射ビームを生成し、
    前記第１の反射面および前記第２の反射面は、前記ビームスプリッタに対称的に配置され、前記ビームスプリッタからの前記透過ビームを前記第１の反射面上へ照射し、前記ビームスプリッタからの前記反射ビームを前記第２の反射面上へ照射し、
    前記第１のビームエキスパンダは、前記第１の反射面の先で、前記第１の反射面で反射されたビームの線路上に配置され、
    前記第２のビームエキスパンダは、前記第２の反射面の先で、前記第２の反射面で反射されたビームの線路上に配置され、
    前記第１のビームエキスパンダからのビームおよび前記第２のビームエキスパンダからのビームは、それぞれ同一の角度で前記基板に入射し、前記基板表面に対する法線の両側で対称状に配置されており、定在波干渉パターンを形成することを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
13. 前記投射手段は、
    前記コヒーレント放射ビームが入射するビームエキスパンダと、
    前記ビームエキスパンダから射出されるビームの線路上に配置されている第１の反射面と、
    前記第１の反射面で反射されるビームの上側部位の線路上に配置されている第２の反射面とを備え、
    前記第２の反射面で反射されるビームおよび前記第１の反射面で反射されるビームの下側部位は、これらが基板上で重畳された時に定在波干渉パターンを形成するように、前記基板表面に対する法線との間で同一の角度を形成し、該法線の両側に対称状に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
14. 投射される時には前記第１の定在波干渉パターンと前記第２の定在波干渉パターンとが同じであるが、前記基板が回転することにより前記放射感光材料上に異なるパターンが形成されることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。

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