(57)【要約】  偏光レチクル、偏光レチクルを用いたフォトリソグラフィ・システム及びこうしたシステムを用いる方法が開示される。少なくとも１つの第２パターン領域によって少なくとも部分的に囲まれた少なくとも１つの第１パターン領域を含むレチクルを有する偏光レチクルが形成される。偏光レチクルの第１パターン領域は偏光材料を含み、偏光レチクルの第２パターン領域も偏光材料を含む。２つの領域の偏光材料の偏光方向は一般に互いに直交する。選択された偏光方向を有する直線偏光を用いて偏光レチクルを照射すると、偏光レチクルの２つの領域の偏光材料がフィルタとして選択的に用いられ、最適照明条件の下で偏光レチクルの異なる領域を個別に露光することができる。【選択図】  図３Ａ
2007511799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光レチクルであって、
少なくとも１つの第２パターン領域によって少なくとも部分的に囲まれた少なくとも１つの第１パターン領域を備えてなり、前記少なくとも１つの第１パターン領域及び前記少なくとも１つの第２パターン領域がそれぞれ、異なる規定されたパターンを有するレチクルと、
前記レチクルの前記少なくとも１つの第１パターン領域の少なくとも一部分の上に配置され且つ第１偏光方向を有する偏光材料と、
前記レチクルの前記少なくとも１つの第２パターン領域の少なくとも一部分の上に配置され、前記第１偏光方向に対して一般に直交する第２偏光方向を有する偏光材料と、
を具備する偏光レチクル。
【請求項２】
前記レチクルが、複数の前記少なくとも１つの第１パターン領域と複数の前記少なくとも１つの第２パターン領域とを有する、請求項１に記載の偏光レチクル。
【請求項３】
前記少なくとも１つの第１パターン領域がアレイ領域であり、少なくとも１つの第２パターン領域が周辺領域である、請求項１に記載の偏光レチクル。
【請求項４】
前記周辺領域の少なくとも一部分の上に配置された前記偏光材料が有機ポリマー又は無機材料である、請求項３に記載の偏光レチクル。
【請求項５】
前記偏光材料が、強誘電性ポリマー、ポリフッ化ビニリデン及び液晶ポリマーからなる群から選択される有機ポリマーである、請求項４に記載の偏光レチクル。
【請求項６】
前記偏光材料が、カルサイト、雲母、水晶及びシリカからなる群から選択された無機材料である、請求項４に記載の偏光レチクル。
【請求項７】
前記アレイ領域の少なくとも一部分の上に配置された前記偏光材料が有機ポリマー又は無機材料である、請求項３に記載の偏光レチクル。
【請求項８】
前記偏光材料が、強誘電性ポリマー、ポリフッ化ビニリデン及び液晶ポリマーからなる群から選択される有機ポリマーである、請求項７に記載の偏光レチクル。
【請求項９】
前記偏光材料が、カルサイト、雲母、水晶及びシリカからなる群から選択された無機材料である、請求項７に記載の偏光レチクル。
【請求項１０】
前記レチクルが水晶とガラスのうちの少なくとも一方を備える、請求項３に記載の偏光レチクル。
【請求項１１】
前記偏光材料が予備成形された膜である、請求項３に記載の偏光レチクル。
【請求項１２】
前記予備成形された膜がラングミュア・ブロジェット膜である、請求項１１に記載の偏光レチクル。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの第１パターン領域の少なくとも一部分の上に配置された前記偏光材料が有機ポリマー又は無機材料である、請求項１に記載の偏光レチクル。
【請求項１４】
前記偏光材料が、強誘電性ポリマー、ポリフッ化ビニリデン及び液晶ポリマーからなる群から選択される有機ポリマーである、請求項１３に記載の偏光レチクル。
【請求項１５】
前記偏光材料が、カルサイト、雲母、水晶及びシリカからなる群から選択された無機材料である、請求項１３に記載の偏光レチクル。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの第２パターン領域の少なくとも一部分の上に配置された前記偏光材料が有機ポリマー又は無機材料である、請求項１に記載の偏光レチクル。
【請求項１７】
前記偏光材料が、強誘電性ポリマー、ポリフッ化ビニリデン及び液晶ポリマーからなる群から選択される有機ポリマーである、請求項１６に記載の偏光レチクル。
【請求項１８】
前記偏光材料が、カルサイト、雲母、水晶及びシリカからなる群から選択された無機材料である、請求項１６に記載の偏光レチクル。
【請求項１９】
前記偏光材料が予備成形された膜である、請求項１に記載の偏光レチクル。
【請求項２０】
前記予備成形された膜がラングミュア・ブロジェット膜である、請求項１９に記載の偏光レチクル。
【請求項２１】
前記レチクルが水晶とガラスのうちの少なくとも一方を備える、請求項１に記載の偏光レチクル。
【請求項２２】
フォトリソグラフィ・システムであって、
直線偏光を照射するよう構成された照明源に結合された照明コントローラと、
偏光レチクルと前記照明源との間に配置された移動可能な半波偏光子と、
を具備し、
前記偏光レチクルが、
少なくとも１つの第２パターン領域によって少なくとも部分的に囲まれた少なくとも１つの第１パターン領域を備えてなり、前記少なくとも１つの第１パターン領域及び前記少なくとも１つの第２パターン領域がそれぞれ、異なる規定されたパターンを有するレチクルと、
前記レチクルの前記少なくとも１つの第１パターン領域の少なくとも一部分の上に配置され且つ第１偏光方向を有する偏光材料と、
前記レチクルの前記少なくとも１つの第２パターン領域の少なくとも一部分の上に配置され、前記第１偏光方向に対して一般に直交する第２偏光方向を有する偏光材料と、
を備えるフォトリソグラフィ・システム。
【請求項２３】
前記移動可能な半波偏光子が回転可能である、請求項２２に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項２４】
前記移動可能な半波偏光子が取り外し可能である、請求項２２に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項２５】
前記偏光レチクルを通過した前記直線偏光を受け取るよう位置する投影レンズを更に備える、請求項２２に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項２６】
前記偏光材料のそれぞれが予備成形された膜である、請求項２２に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項２７】
前記レチクルが、複数の前記少なくとも１つの第１パターン領域と複数の前記少なくとも１つの第２パターン領域とを備える、請求項２２に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの第１パターン領域がアレイ領域であり、前記少なくとも１つの第２パターン領域が周辺領域である、請求項２２に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項２９】
前記周辺領域の少なくとも一部分の上に配置された前記偏光材料が有機ポリマー又は無機材料である、請求項２８に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項３０】
前記偏光材料が、強誘電性ポリマー、ポリフッ化ビニリデン及び液晶ポリマーからなる群から選択される有機ポリマーである、請求項２９に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項３１】
前記偏光材料が、カルサイト、雲母、水晶及びシリカからなる群から選択された無機材料である、請求項２９に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項３２】
前記アレイ領域の少なくとも一部分の上に配置された前記偏光材料が有機ポリマー又は無機材料である、請求項２８に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項３３】
前記偏光材料が、強誘電性ポリマー、ポリフッ化ビニリデン及び液晶ポリマーからなる群から選択される有機ポリマーである、請求項３２に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項３４】
前記偏光材料が、カルサイト、雲母、水晶及びシリカからなる群から選択された無機材料である、請求項３２に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項３５】
前記レチクルが水晶とガラスのうちの少なくとも一方を備える、請求項２８に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項３６】
前記偏光材料のそれぞれが予備成形された膜である、請求項２８に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項３７】
前記予備成形された膜がラングミュア・ブロジェット膜である、請求項３６に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項３８】
前記第１パターン領域の少なくとも一部分の上に配置された前記偏光材料が有機ポリマー又は無機材料である、請求項２２に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項３９】
前記偏光材料が、強誘電性ポリマー、ポリフッ化ビニリデン及び液晶ポリマーからなる群から選択される有機ポリマーである、請求項３８に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項４０】
前記偏光材料が、カルサイト、雲母、水晶及びシリカからなる群から選択された無機材料である、請求項３８に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項４１】
前記第２パターン領域の少なくとも一部分の上に配置された前記偏光材料が有機ポリマー又は無機材料である、請求項２２に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項４２】
前記偏光材料が、強誘電性ポリマー、ポリフッ化ビニリデン及び液晶ポリマーからなる群から選択される有機ポリマーである、請求項４１に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項４３】
前記偏光材料が、カルサイト、雲母、水晶及びシリカからなる群から選択された無機材料である、請求項４１に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項４４】
前記レチクルが水晶とガラスのうちの少なくとも一方を備える、請求項２２に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項４５】
前記偏光材料のそれぞれが予備成形された膜である、請求項３８に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項４６】
前記予備成形された膜がラングミュア・ブロジェット膜である、請求項４５に記載のフォトリソグラフィ・システム。
【請求項４７】
レチクルを露光する方法であって、
フォトレジストが配置された基板を設ける工程と、
少なくとも１つの第２パターン領域によって少なくとも部分的に囲まれた少なくとも１つの第１パターン領域を有するレチクルを、照明源と前記基板上の前記フォトレジストとの間に配置する工程と、
前記照明源からの直線偏光を前記レチクルに照射する工程と、
前記直線偏光を選択的に濾波して、前記直線偏光が前記レチクルの前記少なくとも１つの第１パターン領域と前記少なくとも１つの第２パターン領域とのうちの一方から出ないようにし、前記直線偏光が前記少なくとも１つの第１パターン領域と前記少なくとも１つの第２パターン領域とのうちの他方から出て前記基板の一部分の上の前記フォトレジストを露光する工程と、
を備える方法。
【請求項４８】
選択的に濾波する前記工程が、前記照明源からの直線偏光が、前記少なくとも１つの第１パターン領域を覆う偏光材料の偏光方向と前記少なくとも１つの第２パターン領域を覆う偏光材料の別の偏光方向とのうちの一方に一般に直交する偏光方向を持つように前記直線偏光を選択する工程を備える、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
選択的に濾波する前記工程が、前記直線偏光の偏光方向をほぼ９０°変える工程を備える。請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記照明源と前記レチクルとの間に半波偏光子を挿入して前記直線偏光の偏光方向を変える工程を更に備える、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記半波偏光子を前記照明源と前記レチクルとの間から取り外して前記直線偏光の偏光方向を変える工程を更に備える、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記照明源と前記レチクルとの間に配置された半波偏光子を回転させて前記直線偏光の偏光方向をほぼ９０°変える工程を更に備える、請求項４９に記載の方法。
【請求項５３】
レチクルを露光する方法であって、
フォトレジストが配置された基板を設ける工程と、
少なくとも１つの第２パターン領域によって少なくとも部分的に囲まれた少なくとも１つの第１パターン領域を有するレチクルを、照明源と前記基板上の前記フォトレジストとの間に配置する工程と、
前記照明源からの直線偏光を前記レチクルに照射する工程と、
前記少なくとも１つの第１パターン領域と前記少なくとも１つの第２パターン領域とのうちの一方を前記フォトレジストに選択的に投影する工程と、
を備える方法。
【請求項５４】
前記直線偏光の偏光方向を９０°変える工程を更に備える、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記照明源と前記レチクルとの間に半波偏光子を挿入することにより、前記直線偏光の偏光方向を変える工程を更に備える、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記照明源と前記レチクルとの間から半波偏光子を除去することにより、前記直線偏光の偏光方向を変える工程を更に備える、請求項５４に記載の方法。
【請求項５７】
前記照明源と前記レチクルとの間に配置された半波偏光子を回転させることにより、前記直線偏光の偏光方向を変える工程を更に備える、請求項５４に記載の方法。
【請求項５８】
前記少なくとも１つの第１パターン領域と前記少なくとも１つの第２パターン領域とのうちの他方を前記フォトレジストに選択的に投影する工程を更に備える、請求項５４に記載の方法。
【請求項５９】
偏光レチクルを製造する方法であって、
少なくとも１つの第２パターン領域によって少なくとも部分的に囲まれた少なくとも１つの第１パターン領域を有するレチクルであって、前記少なくとも１つの第１パターン領域と前記少なくとも１つの第２パターン領域とがそれぞれ異なる規定されたパターンを有するレチクルを設ける工程と、
前記レチクルの前記前記少なくとも１つの第１パターン領域の少なくとも一部分に、第１偏光方向を有する偏光材料を設ける工程と、
前記レチクルの前記前記少なくとも１つの第２パターン領域の少なくとも一部分に、第前記１偏光方向に一般に直交する第２偏光方向を有する偏光材料を設ける工程と、
を備える方法。
【請求項６０】
前記レチクルに設ける前に前記偏光材料を予備成形する工程を更に備える、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記偏光材料をラングミュア・ブロジェット膜であるように形成する工程を更に備える、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記偏光材料を膜であるように選択する工程を更に備える、請求項６０に記載の方法。
【請求項６３】
偏光材料を設ける前記工程が、該偏光材料を前記レチクルに蒸着する工程を含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６４】
蒸着する前記工程が、化学蒸着法、物理蒸着法又は原子層蒸着法によって実施される、請求項６３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、半導体ウェーハのような基板のフォトリソグラフィ処理で用いられるレチクルの設計に関する。具体的には、本発明は、偏光材料の層を有するレチクル、及び、偏光を使用してレチクルを露光してフォトレジスト上に高解像度の像を生成する方法に関する。
【０００２】
技術水準
例えばメモリ・ダイスのような、集積回路を含む半導体デバイスは、フォトリソグラフィを他の種々の処理と組み合わせて用いることにより半導体ウェーハ又は他のバルク半導体基板上に数百もの又は数十億もの回路パターンを作ることによって大量生産される。所与の表面領域に対して半導体メモリ・デバイス上のメモリ・セルの数を増すためには、フォトリソグラフィの期間に生成される画像の光学的解像度を正確に制御することが重要である。これらの画像は、半導体基板上の構造的特徴を定義して半導体メモリ・デバイスの集積回路を作るのに使用される。
【０００３】
フォトリソグラフィは、フォトン、電子又はイオンに感度を有するフォトレジストのような材料の層にパターンを描く処理である。フォトリソグラフィにおいては、パターンを含む対象物（例えばレチクル、マスク）は入射光にさらされる。レチクル又はマスクからの画像は半導体ウェーハ又は他の基板を覆うフォトレジスト上に投影される。典型的には、フォトリソグラフィ処理は、凝華によってフォトレジストを多数回露光し現像するステップ、エッチングのステップ及び／又はその間の注入のステップを含む。所与のステップにおいて、フォトレジストはフォトン、電子又はイオンに選択にさらされ、次いで現像されて、正のフォトレジストと負のフォトレジストのいずれが使用されるかに依存して、露光された部分又は露光されない部分が除去される。典型的には、複雑なデバイスは複数の露光及び現像のステップを必要とする。
【０００４】
従来、レチクル又はマスク上のパターンを基板を覆うフォトレジストに光学的に移すのに、３つの主要な方法がある。これらの方法は、接触印刷、近接印刷及び投影印刷である。現在、投影印刷がフォトリソグラフィ・システムの最も頻繁に使用される形式である。図１を参照すると、投影印刷に用いられる従来のフォトリソグラフィ・システムが図示されている。フォトリソグラフィ・システム１００は、光を生成する照明源１０４に結合された照明コントローラ１０２を備えている。典型的には、照明源１０４は鏡、ランプ、レーザー、光フィルタ及び／又はコンデンサ・レンズ系を含む。図１に示す露光システムにおいては、照明源１０４は、フォトレジスト１１０に投影されるべき所望のパターンを有するレチクル１０６を照射する。レンズ及び／又は鏡の複合セットであってよい投影レンズ１０８はレチクル１０６からの像をフォトレジスト１１０に収束させる。フォトレジスト１１０は現像され、次いで基板１１２がエッチングによって処理されて所望の構造を形成し、次いでフォトレジスト１１０が除去される。
【０００５】
フォトリソグラフィを用いてのメモリ・ダイスその他の半導体デバイスの製造における主要な問題は、レチクルの周辺領域及びアレイ領域が種々の照明条件の下で最大の処理ウィンドウを持つことである。この問題は、フォトレジスト上に形成されるべき形状が小さいとき、例えば、使用光源の波長の１／２のオーダー程度又はそれより小さいとき、特に悪化する。図２Ａに示すように、レチクルの典型的なレチクル・パターン２００はアレイ領域２０４と周辺領域２０２とを有する。図２Ｂは周辺領域２０２によって囲まれる１つのアレイ領域２０４の図を示している。図２Ａ及び図２Ｂを見ると、レチクル２００のアレイ領域２０４と周辺領域２０２は異なるパターンを有する。例えば、アレイ領域２０４は特定の大きさの周期的パターンを有し得、周辺領域２０２はそれより小さい又は大きい大きさの別のパターン、多分、別の周期的パターンや非周期的パターンを有し得る。
【０００６】
従来のフォトリソグラフィにおいては、レチクルのアレイ領域及び周辺領域は同時に照明源に対してさらされる。しかし、アレイ領域と周辺領域とに対する最適照明条件は同じではない。ここで用いられる用語「照明条件」は、レチクルを照射するのに用いられる光の角度の分布及び該角度における光の総体的な強さを含むものと理解されるべきである。典型的には、アレイ領域の相対的に密な間隔のパターン特性は、かなり急な入射角での円環状の光による照明を必要とする。典型的には、周辺領域の相対的にまばらなパターン特性は、単一平面波の入射光を用いたときに最適照明条件となる。つまり、レチクルのそれぞれの領域は、なかんずく焦点深度、露光量及び入射角のような特定の照明条件を持ち、それらはアレイ領域と周辺領域とに対して異なる値を有する。したがって、照明条件をアレイ領域に対して最適化したならば、周辺領域に対する照明条件は最適条件には及ばず、また、これの逆も言える。キュームの米国特許第５２４５４７０号はフォトリソグラフィを用いてパターンを生成する際の問題の幾つかを克服する試みをしている。
【０００７】
この問題に対する可能な解は、当該分野で周知のように、また、半導体デバイスの製造に用いられることがある、２個以上のレチクルを使用することである。しかし、２個のレチクルを用いると、２つの主要な欠陥に影響される。第１に、別のレチクルを製造又は購入するという追加のコストが加わる。第２に、２個以上のレチクルを使用すると、第１のレチクルを第２のレチクルと交換することを要し、フォトリソグラフィ・システムを再校正することが必要になるので、処理スループットが低下する。第３に、２個以上のレチクルを使用すると、２個のレチクル間の重ね合わせ誤差による問題を生じる。
【０００８】
したがって、フォトリソグラフィを用いてフォトレジストに移されるパターンの質を改善するために、別個のパターンを有するレチクルの領域を各領域に対して最適な異なる照明条件の下で露光するのに適した単一レチクル・フォトリソグラフィ・システムに対する要求が存在する。
【０００９】
発明の開示
複数の実施の形態において、本発明は、偏光レチクル、該偏光レチクルを製造する方法、この偏光レチクルを利用したフォトリソグラフィ・システム、及び、偏光レチクルを用いて、パターン化された画像をフォトレジスト上に生成する方法を含む。本発明の偏光レチクルを用いることによって、複数のパターン化された領域を有する単一のレチクルは、それぞれの特定の領域に対する最適照明条件の下で露光される。本発明は、半導体デバイス、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、レチクル、及び他の多くの、正確なフォトリソグラフィ画像形成を要する応用の製造のためのフォトリソグラフィ処理に用いられる。
【００１０】
本発明の１つの特徴において、偏光材料の少なくとも１つの層を有する偏光レチクルが開示される。偏光レチクルは少なくとも１つの第１パターン領域を有し、この第１パターン領域は少なくとも１つの第２パターン領域によって少なくとも部分的に囲まれており、各領域は異なる規定されたパターンを有する。偏光材料がレチクルの第１パターン領域の少なくとも一部分の上に配置され、偏光材料が第２パターン領域の少なくとも一部分の上に配置される。第１パターン領域上の偏光材料の偏光方向は、一般に、第２パターン領域上の偏光材料の偏光方向に対して直交する。また、本発明の偏光レチクルを製造する方法が開示される。
【００１１】
本発明の他の特徴において、フォトリソグラフィ・システムが開示される。フォトリソグラフィ・システムは照明源に結合された照明コントローラを備えている。レーザー等の照明源は直線偏光を照射するのに用いられる。移動可能な半波偏光子を本発明の偏光レチクルと照明源との間に配置する。移動可能な半波偏光子は、照明源からの光を通過させたときに照明源からの光の偏光方向を変えるように配置され且つ構成されている。
【００１２】
本発明の他の特徴において、レチクルを露光する方法が開示される。フォトレジストを有する基板が設けられる。本発明の偏光レチクルは照明源と基板との間に配置され、偏光レチクルは、少なくとも１つの第２パターン領域によって少なくとも部分的に囲まれた少なくとも１つの第１パターン領域と、上面と、裏面とを備えている。偏光レチクルの上面は照明源からの直線偏光を用いて露光される。直線偏光は偏光レチクルによって濾波されて、偏光レチクルの裏面の第１パターン領域又は第２パターン領域を出力させる。レチクルの１つの領域が露光されてフォトレジスト上にパターンが生成された後、次いで、レチクルの他の領域が露光される。本発明の偏光レチクルを用いることにより、偏光レチクルの各領域をその最適照明条件で露光することができる。こうして、単一のレチクルを使って複数のパターンを、各パターンに対する最適照明条件を用いて露光することができる。
【００１３】
本発明の別の特徴において、レチクルを露光する方法が開示される。その上にフォトレジストを有する基板が設けられる。本発明の偏光レチクルは照明源と基板上のフォトレジストとの間に配置される。レチクルは少なくとも１つの第２パターン領域によって少なくとも部分的に囲まれた少なくとも１つの第１パターン領域を有するパターンを備えている。レチクルは照明源からの直線偏光で照射される。パターンの領域はフォトレジスト上に選択的に投影される。次いで、照明源から照射された直線偏光の偏光方向を約９０°変更してから、パターンの他の領域をフォトレジスト上に選択的に投影する。
【００１４】
本発明のこれらの特徴、利点及び代替の特徴は、添付図面と組み合わせて以下の詳細な説明を考察することから、当業者には明らかになるであろう。図には、発明を実施するための最良の形態であると考えられるものが示されている。
【００１５】
発明を実施するための最良の形態
複数の実施の形態において、本発明は、偏光レチクル、該偏光レチクルを製造する方法、この偏光レチクルを利用したフォトリソグラフィ・システム、及び、偏光レチクルを用いて、基板の処理に用いられるパターン画像を生成する方法を含む。本発明は、半導体デバイス、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、レチクル、及び他の多くの、正確なフォトリソグラフィ画像形成を要する応用の製造のためのフォトリソグラフィ処理に用いられる。本発明は、ステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スキャン方式の投影印刷及び他の同様のシステムを採用することができる。
【００１６】
図３Ａ〜図３Ｃを参照すると、例としての偏光レチクル３００が図示されている。偏光レチクル３００は規定されたパターンを有するレチクル３０１を含む。レチクル３０１は水晶やホウケイ酸塩ガラス等の材料から形成される。レチクル３０１の製造は、半導体製造工業において用いられているフォトリソグラフィ処理に共通のマスキング・エッチング技術を用いて行うことができる。
【００１７】
図３Ａに示すように、偏光レチクル３００は複数の周辺領域３０２と複数のアレイ領域３０４とからなる。一般に、それぞれのアレイ領域３０４は周辺領域３０２によって取り囲まれている。アレイ領域３０４は周辺領域３０２のパターンとは異なるパターンを備えている。例えば、アレイ領域３０４に含まれるパターンは、周辺領域３０２内に含まれるパターンよりも大きい又は小さい形状であり、及び／又は、異なる周期性を持つパターンであってよい。また、アレイ領域３０４内に含まれるパターンは、周辺領域３０２内に含まれるパターンとは異なる非周期的パターンであってもよい。偏光レチクル３００の寸法は半導体製造工業において用いられるレチクルに共通の大きさであり、例えば、約１５．２４ｃｍ（６インチ）×約１５．２４ｃｍ（６インチ）である。図３Ｂを参照すると、周辺領域３０２の幅（Ｗ）は約０．２５４ｃｍ（１／１０インチ）である。アレイ領域３０４は約１．２７ｃｍ（０．５インチ）（Ｌ１）×１．５４ｃｍ（１．０インチ）（Ｌ２）の寸法を有し、一般にアレイ領域３０４は周辺領域３０２によって取り囲まれている。しかし、上記の寸法及びパターンは単に例示であり、本発明を限定するものではない。本発明は、少なくとも１つの第２パターン領域によって少なくとも部分的に囲まれた少なくとも１つの第１パターン領域からなる任意の偏光レチクルを包含し、第１パターン領域は第２パターン領域のパターンとは異なるパターンを含む。
【００１８】
図３Ｂ及び図３Ｃを参照すると、偏光材料３０８は、レチクル３０１上の周辺領域３０２を選択的に覆うよう、周辺領域３０２の上に配置される。偏光材料３１０は、レチクル３０１上のアレイ領域３０４を選択的に覆うよう、アレイ領域３０４の上に配置される。こうして、偏光材料３０８、３１０は周辺領域３０２とアレイ領域３０４とを完全に覆う。図３Ｂ、図３Ｃにおいて、偏光材料３０８の偏光方向は線３１２によって表され、偏光材料３１０の偏光方向は線３１４によって表されている。図３Ｂにおいて線３１４で表される偏光レチクル１０の偏光方向は、図３Ｃに示すアレイ領域３０４においては点で示されている。図３Ｂにおいて線３１２、３１４によって表されるように、偏光材料３０８、３１０の偏光方向は、一般に互いに直交するように選択される。偏光材料３０８、３１０は同一の材料から形成され得るが、それらの偏光方向が一般に互いに直交した向きになるよう配置される。偏光材料３０８、３１０の偏光方向が適正に選択されると、それぞれの材料は、その偏光方向に対して一般に直交する方向に線形に偏光した放射を除去するのに適したフィルタとして動作する。上で指摘したように、この除去現象は、本発明で用いられる偏光材料が、該材料の偏光方向に垂直な電界ベクトルを持つ光を吸収するが、光の電界ベクトルが該材料の偏光方向に平行なときには光をほとんど吸収しないことに起因する。
【００１９】
例えば、偏光材料３０８の偏光方向に一般に平行な偏光方向を有する直線偏光は、偏光材料３１０によって除去される。また、偏光材料３１０の偏光方向に一般に平行な偏光方向を有する直線偏光は、偏光材料３０８によって除去される。偏光材料３０８、３１０に使用され得る材料は、フォトリソグラフィ・システムにおいて使用される紫外線波長の光を除去するように選択される。偏光材料３０８、３１０に適した材料の例は、カルサイト、雲母、水晶位相差板、ダイクロイック・シート偏光子、ＢＫ７（メレス・グリオ社から入手可能なホウケイ酸塩ガラス）及びＵＶ級溶融石英などの無機材料を含む。また、偏光材料３０８、３１０に適した材料の例は、（ラングミュア・ブロジェット・フィルムとしての）高誘電体高分子化合物、フッ化ビニリデン樹脂、液晶ポリマーなどの有機材料を含む。上記の材料の供給元にはメレス・グリオ社及びオリエル・インストルメンツが含まれる。これらの例示の材料は、偏光材料の偏光方向に一般に直交する偏光方向を有する入射光のほぼ９８％を吸収又は阻止する。
【００２０】
偏光材料３０８、３１０の膜は種々の蒸着技術によってレチクル３０１上に形成することができる。化学蒸着法（ＣＶＤ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）及び原子層蒸着法（ＡＬＤ）は、偏光レチクル３００の周辺領域３０２及びアレイ領域３０４を形成する特定の規定された領域に膜を蒸着するのに適している。偏光材料を周辺領域３０２及びアレイ領域３０４に設けることは、半導体製造工業で用いられるフォトリソグラフィ処理に共通のマスキング及びエッチング技術を用いて実施される。また、偏光材料３０８、３１０は、所望の方向に向いた各偏光方向を持つ上記偏光材料の予備成形された膜をマニュアルで設けることによって、それぞれの場所においてレチクル３０１に設けられる。偏光材料３０８、３１０をマニュアルにより設けることは、偏光材料をレチクル３０１の所望の領域に正確に配置するのにマイクロキャリパーを使用し且つ顕微鏡を見ながら実施するオペレータや技術者の助けによって実施することができる。また、偏光材料３０８、３１０の膜は、ラングミュア・ブロジェット型の膜であってよい。ラングミュア・ブロジェット膜は、まず液面上で予備整形されてからレチクル３０１上に移される単分子層である。
【００２１】
図４を参照すると、本発明の偏光レチクル３００を用いた例示のフォトリソグラフィ・システム４００が図示されている。照明コントローラ１０２は直線偏光４０２を投影するよう照明源１０４に制御可能に結合される。照明源１０４は直線偏光を生成することができるレーザーであってよい。また、照明源１０４は、例えば、鏡、ランプ、レーザー、光フィルタ、及び／又はコンデンサ・レンズ系を含み得る。ここで使用される用語「光」は可視光に限られるものではなく、フォトン、レーザー・ビーム、Ｘ線などの任意の形式の放射エネルギを含む。半波偏光板４０４が、取り外し可能な又は回転可能なチャック（図示せず）を用いて、直線偏光４０２の経路に挿入されるよう寸法決めされ且つ構成される。半波偏光板４０４は、メレス・グリオ社によって製造される雲母から形成される半波偏光板であり得る。例えば、直線偏光４０２の偏光方向が垂直方向であれば（すなわち、偏光レチクル３００及び半波偏光板４０４に直交するならば）、高速及び低速の光軸が垂直方向に対して４５°をなす向きの半波偏光板４０４は、直線偏光４０２が半波偏光板を通過するときに直線偏光４０２の偏光方向を９０°変更する。こうした半波偏光板を直線偏光の経路に挿入して偏光方向を９０°だけ変化させてもよいし、又は、半波偏光板４０４を直線偏光４０２の経路の一定の位置に配置して直線偏光４０２の偏光方向に対して特定の角度まで回転させ、直線偏光４０２の偏光方向を変えるようにしてもよい。
【００２２】
半波偏光板４０４が直線偏光４０２の経路にあるよう構成されるとき、偏光板４０４は直線偏光４０２の偏向方向をほぼ９０°回転させる。フォトレジスト１１０上に投影されるパターンを規定する偏光レチクル３００は、照明源１０４又は半波偏光板４０４から直接に直線偏光４０２を受け取って、偏光レチクル３００のパターンの選択された部分を表すレチクル・パターン画像４０６を生成する。オプションとして、偏光レチクル３００は汚染から保護するために固い又は柔らかな薄膜に固定されてよい。固い薄膜は例えばガラス又はポリマー繊維を含む。
【００２３】
再び図４を参照すると、投影レンズ１０８は偏光レチクル３００からレチクル・パターン画像４０６を受け取る。例えば、投影レンズ１０８は、基板１１２上のフォトレジスト１１０にレチクル・パターン画像４０６を収束させるための縮小レンズ又はレンズとミラーとの組み合わせであってよい。典型的な半導体製造フォトリソグラフィは目標となる基板１１２への投影のために偏光レチクル３００上のパターンのサイズを４〜１０倍縮小することを含む。投影レンズ１０８はレチクル・パターン画像４０６を投影して投影パターン画像４０８を作る。
【００２４】
次いで、投影パターン画像４０８は基板１１２のフォトレジスト１１０上に照射される。基板１１２は単一結晶シリコン、単一結晶ガリウムヒ素、リン化インジウム、層状バルク半導体基板（例えば、シリコン・オン・グラス（ＳＯＧ）やシリコン・オン・サファイア（ＳＯＳ）基板などのシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板）、レチクルの形成に有用なガラス（例えば、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸塩ガラス又は水晶）、又は、液晶表示装置や薄膜磁気ヘッドを形成するのに有用な他の任意の適宜の材料であってよい。フォトレジスト１１０が配置された基板１１２は、当該分野で周知のステッパ（図示せず）の一部である又はステッパによって制御されるチャック（図示せず）のような保持装置で適所に支持されて保持される。
【００２５】
図４を再び参照すると、偏光レチクル３００と共に使用されるフォトリソグラフィ・システム４００の動作は一層十分に理解することができよう。照明コントローラ１−２は照明源１０４を始動させて直線偏光４０２を生成させる。直線偏光４０２は偏光材料３０８又は偏光材料３１０の偏光方向に一般に平行な方向に選択的に偏極している。また、直線偏光４０２は偏光材料３０８、３１０のうちの一方の偏光方向に一般に直交する方向に選択的に偏極している。こうして、直線偏光４０２の偏光方向がレチクル３０１上の偏光材料のうちの１つの材料の偏光方向に一般に並行であれば、光はそこを透過する。逆に、直線偏光４０２の偏光方向がレチクル３０１上の偏光材料のうちの１つの材料の偏光方向に一般に直交するときには、光は濾波され、レチクル３０１を透過することができない。種々の変数の中でも照射量、焦点深度及び入射角のような、直線偏光４０２の照明条件は、露光されている偏光レチクル３００の特定の領域に対して最適化される。
【００２６】
例えば、偏光材料３０８の偏光方向に一般に直交する偏光方向を持つ直線偏光４０２が偏光レチクル３００に照射される。直線偏光４０２は偏光材料３１０を透過し、したがって偏極レチクル３００のアレイ領域３０４を透過する。光は偏光材料３０８をほとんど透過しない。アレイ領域３０４のレチクル・パターン画像４０６は投影レンズ１０８によって投影され、投影パターン画像４０８によってフォトレジスト１１０を照射する。偏極レチクル３００のアレイ領域３０４内に規定されたパターンを表すパターンがフォトレジスト１１０上に形成される。
【００２７】
フォトレジスト１１０にアレイ領域３０４のパターンを形成した後、半波偏光板４０４が直線偏光４０２の経路で動かされ、又は、半波偏光板４０４が既に直線偏光４０２の経路にある場合には所望の位置へ回転される。直線偏光４０２が半波偏光板４０４を通過すると、出てくる光の偏光方向はほぼ９０°だけ変わっている。こうして、直線偏光４０２の偏光方向は、偏光材料３０８の偏光方向に対して一般に直交しており、偏光材料３１０の偏光方向に対しては一般に平行である。次いで、直線偏光４０２は偏光材料３０８を透過し、次いで偏光レチクル３００の周辺領域３０２を透過する。光は偏光材料３１０をほとんど透過しない。周辺領域３０２のレチクル・パターン画像４０６は投影レンズ１０８によって投影され、投影パターン画像４０８でフォトレジスト１１０を照射する。偏光レチクル３００の周辺領域３０２内で規定されたパターンを表すパターンがフォトレジスト１１０上に形成される。フォトリソグラフィ・システム４００の動作についての上記の記述は単なる例である。代わりに、周辺領域３０２を最初に露光し、半波偏光板４０４を挿入し又は回転させてから、アレイ領域３０４の露光を行ってもよい。
【００２８】
これまでの記述は多くの具体例を含んでいるが、これらは本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではなく、単に例示の実施の形態を提供しているだけである。同様に、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、発明の他の実施の形態を案出することができる。したがって、発明の範囲は、これまでの記述ではなく、請求項と均等物とによって指示され且つ限定される。請求項の教示及び範囲に入る、ここで開示された発明の追加、削除及び修正は本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来のフォトリソグラフィ・システムを示す図である。
【図２Ａ】半導体製造工業において用いられ、アレイ領域と周辺領域とを含む典型的なレチクルの平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示すレチクルの一部分の拡大平面図である。
【図３Ａ】本発明に係る偏光レチクルの上面の平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示す偏光レチクルの一部分の拡大平面図である。
【図４】本発明の偏光レチクルと共に使用される例示の露光システムを示す図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【国際調査報告】
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