(57)【要約】  基板をプリントするためのシステム及び技術。ある実装で、方法は、部位が繰り返し現れるアレイに不規則性を導入することによる部位の実質的に任意の配置での基板のパターニングを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
部位の繰り返しアレイに不規則性を導入することによる実質的に任意の配列で基板をパターニングする工程を有する方法。
【請求項２】
請求項1に記載の方法であって、
前記の不規則性を導入する工程は前記繰り返しアレイ中の前記いくつかの部位の上に任意の形状を形成する工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項2に記載の方法であって、
前記の基板をパターニングする工程は前記任意の形状に被覆されていない前記繰り返しアレイの一部を通してエッチングする工程をさらに有する
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項1に記載の方法であって、
前記の不規則性を導入する工程は干渉パターンから生じる部位の繰り返しに不規則性を導入する工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項4に記載の方法であって、
前記の不規則性を導入する工程は干渉リソグラフィによって形成される前記干渉パターンの繰り返しに不規則性を導入する工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項4に記載の方法であって、
前記の不規則性を導入する工程は投影リソグラフィによって形成される前記干渉パターンの繰り返しに不規則性を導入する工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項1に記載の方法であって、
前記の不規則性を導入する工程はコンタクトの2次元アレイの繰り返しに不規則性を導入する工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項1に記載の方法であって、
前記基板へのパターニングは前記エッチングを導く実質的に任意の配置を用いることで基板をエッチングする工程をさらに有する。
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項1に記載の方法であって、
前記基板のパターニングはパターニング用の放射電磁波の波長の1/2に接近するピッチを有する実質的に任意の処理方法での前記基板をパターニングする工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
実質的に任意な部位の配列；及び
干渉リソグラフィの形成特性によって形成される前記部位
を有する素子。
【請求項１１】
請求項10に記載の素子であって、
前記実質的に任意な部位の配列はパターニング用の放射電磁波の波長の1/2に接近するピッチでプリントされる部位を有する
ことを特徴とする素子。
【請求項１２】
請求項10に記載の素子であって、
前記実質的に任意な部位の配列はレンズの不完全さ及びマスクの不完全さのうちの1つ以上に起因する欠陥が存在しない部位を有する
ことを特徴とする素子。
【請求項１３】
請求項10に記載の素子であって、
前記実質的に任意な部位の配列は電子の後方散乱に起因する欠陥が存在しない部位を有する
ことを特徴とする素子。
【請求項１４】
請求項10に記載の素子であって、
前記実質的に任意な部位の配列はマイクロエレクトロニクス素子の一部を有する
ことを特徴とする素子。
【請求項１５】
請求項14に記載の素子であって、
前記マイクロエレクトロニクス素子の一部はSRAMメモリ素子の一部を有する
ことを特徴とする素子。
【請求項１６】
データプロセッサ；及び
データプロセッサとデータ通信で用いられるSRAM
を有するシステムであって、
前記SRAMは実質的に任意な部位の配列を有し、
前記部位は干渉リソグラフィの形成特性を有する
ことを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項16に記載のシステムであって、
前記SRAMは干渉リソグラフィの形成特性を有するコンタクトの実質的に任意な配列を有する
ことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
第1の部位の繰り返しを基板に与える干渉パターンで前記基板に照射される電磁波を干渉させる工程；及び
前記基板に実質的に任意な部位の配列を与える前記干渉パターンの繰り返しに不規則性を導入する工程
を有する方法。
【請求項１９】
請求項18に記載の方法であって、
前記の不規則性を導入する工程は前記干渉パターンの一部の上に実質的に任意な形状を形成する工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項19に記載の方法であって、
実質的に任意な配列を形成するための実質的に任意な形状を用いることで前記の基板をパターニングする工程
をさらに有する方法。
【請求項２１】
請求項18に記載の方法であって、
放射電磁波の干渉は、前記基板に対して、パターニング用の放射電磁波の波長の半分に接近するピッチを有する第1の部位を与える工程
を有する方法。
【請求項２２】
請求項18に記載の方法であって、
放射電磁波の干渉は前記干渉パターンで前記基板を照射するために干渉リソグラフィを使用する工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
第1のリソグラフィ技術を用いて、パターニング用の放射電磁波の波長の1/2に接近する第1のピッチを第1の部位に与えるように基板をパターニングする工程；及び
前記第1のピッチの2倍以上の大きさを有する第2のピッチを第2の部位に与える第2のリソグラフィ技術を用いて前記基板上の前記第1の部位による効果を排除する工程
を有する方法。
【請求項２４】
請求項23に記載の方法であって、
前記第1のリソグラフィ技術を用いた前記の基板をパターニングする工程は干渉リソグラフィを用いて前記基板をパターニングする工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項24に記載の方法であって、
干渉リソグラフィを用いた前記の基板をパターニングする工程は干渉パターンの組で前記基板を露光する工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項25に記載の方法であって、
前記基板の露光は干渉パターンの実質的に同等な組によって基板を露光する工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項25に記載の方法であって、
前記基板の露光は干渉パターンの前記組によって同時に前記基板を露光する工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項23に記載の方法であって、
前記基板上の前記第1の部位の効果の排除はバイナリマスクを用いてパターニングする工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項23に記載の方法であって、
前記基板上の前記第1の部位の効果の排除は前記第1の部位上に任意の形状をプリントする工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項29に記載の方法であって、
前記基板上の前記第1の部位の効果の排除は前記任意の形状によって被覆されていない前記第1の部位を通じて前記基板の一部をエッチングする工程を有する
ことを特徴とする方法。
【請求項３１】
装置であって：
光敏感な媒体中での繰り返しコンタクトのアレイを発生させる第1の露光を行う干渉露光モジュール；及び、
前記アレイ中で前記部位の規則性を減少させる第2のパターニングモジュール
を有する装置。
【請求項３２】
請求項31に記載の装置であって、
前記干渉露光モジュールは：
放射電磁波を4つに分離するためのピラミッド状のビームスプリッタ；及び
前記分離された放射電磁波の反射による干渉パターンを生成するために配置された反対向きの対をなす2組のミラー
を有する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は基板のプリントに関する。
【背景技術】
【０００２】
様々なリソグラフィ技術がマイクロエレクトロニクス素子中の集積回路を形成するようなパターンのプリントに使用可能である。たとえば、光リソグラフィ、電子ビームリソグラフィ、紫外及び極紫外線リソグラフィ、X線リソグラフィ及びインプリント技術はすべてミクロン及びサブミクロンサイズの部位の形成に使用可能である。
【発明の開示】
【０００３】
［実施例］
図1はウエハ100の上面図を表す。ウエハ100はたとえばマイクロプロセッサ、チップセット素子又はメモリ素子のような集積回路素子を少なくとも1つ形成するために処理される半導体ウエハである。たとえば、ウエハ100はSRAMメモリ素子の集合を形成するために使用することが可能である。ウエハ100はSi,GaAs又はInPを含んでも良い。ウエハ100は4角形の部位105のアレイを有する。ウエハ100は4角形に切ること又は、さもなければ個々の集積回路素子を形成するためにパッケージ可能な4角形の集合を形成するために処理されることが可能である。各4角形の部位105は1つ以上の設計部位110(layout  piece)を有する。設計部位110はパターンを含む4角形の部位105の一部である。設計部位110中で形成されたパターンは一般的に4角形の部位105から形成される集積回路素子の機能に貢献する。
【０００４】
図2はウエハ100上の設計部位110の一部の側面図を表す。図2で図示された処理段階では、設計部位110は基板205、パターン層210、犠牲層215及びプリント層220を有する。基板205は底部のウエハ又は以前の処理中に形成される他の層になりうる。パターン層210はパターンされる設計部位110の一部である。パターン層210はマイクロエレクトロニクス素子の全部又は一部を形成するためにパターニングすることが可能である。パターン層210はたとえば、SiO2又はSi3N4のような電気的絶縁体、p型又はn型ドープされたSiのような半導体材料又は、Cu又はAlのような導電層でもよい。犠牲層215はパターン層210から選択的に除去できるような一時的な層である。犠牲層215はシリコン酸化物又はシリコン窒化物のような層間絶縁膜(ILD)で良い。プリント層220はパターンをプリントする1つ以上の技術に敏感な材料である。たとえば、プリント層はポジ又はネガのフォトレジストでも良い。以下ではプリント層220はポジのフォトレジストとして説明を進める。
【０００５】
レジスト層220はパターンを形成するために露光及び現像されることが可能である。図3及び4はそれぞれ、繰り返し表れる部位305の2次元アレイ300を形成するための露光及び現像後の設計部位の上面図（図3）及び側面図（図4）である。製造時の欠陥及び個々の部位における不規則性を除き、アレイ300が個々の部位305の繰り返し整列又は配列を有するようにして、部位305はアレイ300内で繰り返し現れる。アレイ300は長さ310及び幅315を有する長方形又は正方形で、設計部位110の全部又は一部を占める。アレイ300中の部位305はピッチ320を有する。部位のピッチは部位の最小の空間的周期である。たとえば、コンタクトピッチ320はコンタクト305の幅325と隣接コンタクト間の最小距離330との和になる。単一の組のコンタクト305のみがピッチ320に存在することが必要である。よって、分離距離及びコンタクト305の幅は（たとえば水平及び垂直方向で）変化しうるし、アレイ300は依然としてピッチ320を有することが可能である。
【０００６】
部位305はたとえば電子ビームリソグラフィ、干渉リソグラフィそして、位相シフトマスク及び光学近接補正技術を用いた光リソグラフィのようにいくつもあるそれぞれのリソグラフィ技術を用いることで形成可能である。これらのリソグラフィ技術は干渉パターンの使用によるウエハ100の露光を含んでよい。λ1/2に接近するピッチ320を有する部位305のアレイを形成するために、たとえば波長λ1の直交する2組の干渉レーザービームを使用してレジスト220を露光する干渉リソグラフィを使用できる。ピラミッド形状のプリズムの使用によって単一光源を4本に分離し、2組の反対向きのミラーの対で、お互いが直交するような配置にあるミラーからの反射を干渉させることによって、直交する組のレーザービームは生成可能となる。直交する組はそれぞれ異なる照明角又は、同じ照明角で基板を照明することができる。同じ角度で照明することで基板の直交する両方の方向に同じピッチを与えることができる。その代わりに、直交する組は伝統的な干渉リソグラフィシステムでウエハ100を90°回転させた後、レジスト220を再度露光することで生成することができる。
【０００７】
部位305は使用されるリソグラフィ技術に特徴的な部位を露呈させることができる。たとえば、部位305が干渉リソグラフィで形成されるとき、干渉リソグラフィの形成特性及び、投影プリントシステム及び技術における不完全さに起因するタイプの部位のゆがみを最小にしてλ1/2に接近するピッチを有する部位305が形成可能である。たとえば、部位305はマスク、レンズ、投影する光学系及び/又は電子の後方散乱の使用に起因する不完全さなしで形成可能となる。部位305はまた、干渉リソグラフィ技術によって提供される比較的大きな焦点深度の影響を表すことも可能である。たとえば、比較的大きい焦点深度は部位のサイズ特性の厳密な制御を可能にし、特に、高開口数によって被写体深度及び理想的な平坦面ではない現実の基板にプリントする能力が制限されているような光学系によって提供される制御に対して可能となる。
【０００８】
図5、6及び7は図4と同じ面に沿った付加的プロセス後の側面図である。特に、図5はエッチングで犠牲層215内にキャビティ505を形成した後の設計部位110を図示している。たとえば、キャビティ505はドライプラズマエッチングの使用で形成可能である。キャビティ505は使用されるリソグラフィ技術に特徴的な部位305の特性を継承することが可能である。たとえば、部位305が干渉リソグラフィの使用で露光される場合、キャビティ505は干渉リソグラフィの形成特性を継承することが可能となる。ここで投影プリントシステム及び技術の不完全さに起因する種類の部位のゆがみを最小にして、最小ピッチはλ1/2に接近する。キャビティ505は一般的にはウエハ100の面に垂直な座標で円柱状にであって良い。キャビティ505は部位305と実質的に同じピッチ320を有するように形成することが可能である。キャビティ505は、それを形成するために選択されたエッチングプロセスに依存して、部位305の直径よりも小さく、大きく又は同じにすることもできる。
【０００９】
図6はレジスト220が剥離された後の設計部位110を図示している。図7は新しいレジスト層705が犠牲層215上に形成された後の設計部位110を図示している。レジスト層705は犠牲層215を覆う又は、犠牲層215中のキャビティ505を満たすことが可能である。レジスト層705はたとえばウエハ100上へのフォトレジストのスピンコーティングで形成可能である。
【００１０】
図8及び図9は、形状805を形成するためにレジスト層705が露光及び現像された後の設計部位110の上面図（図8）及び側面図（図9）を表す。形状805は、それが繰り返し整列又は配列を含む必要がないように任意の設計が可能である。形状805は個々のキャビティ505を露光（たとえば810のような）又は、被覆（たとえば815のような）するため、キャビティ505の2次元アレイに整合する。
【００１１】
形状805は長さ820及び幅825で、設計部位110の全部又は一部を占める。形状805はピッチ830の要素を有してもよい。パターン要素830は要素840の幅835と最近接要素850との最短距離845との和である。形状805中の単一要素の対はピッチ830に収まっている必要がある。よって、分離距離及び要素の幅は変化可能で、形状805は依然としてピッチ830を有することができる。ピッチ830はコンタクトピッチ320の2倍以上であることが可能である。
【００１２】
パターンピッチ830はコンタクトピッチに比べて比較的大きいので、形状805は部位305を形成するシステム及び技術よりも低い解像度を有するリソグラフィシステム及び技術を用いて形成可能である。たとえば、部位305が波長λ1の干渉リソグラフィシステムで形成される場合、形状805はλ1より長波長の光リソグラフィシステムで形成可能である。別な例として、形状805は伝統的なバイナリオプティクスリソグラフィ又はインプリンティング及び電子ビームリソグラフィのようなより低い解像度の他のリソグラフィシステムで形成可能である。
【００１３】
形状805によるキャビティ505の露光又は遮蔽はレジスト705の硬化後にキャビティ505の繰り返しアレイに不規則性を導入するのに使用することが可能である。換言すると、形状805の任意の形状は設計部位110内での部位が繰り返し出現するのを中止するのに用いることができる。
【００１４】
図10及び11は図9と同じ面に沿った付加的プロセス後の側面図である。特に、図10はエッチングによりパターン層210内にキャビティ1005を形成した後の設計部位110を図示している。たとえば、キャビティ1005はドライプラズマエッチングの使用によって形成することが可能である。キャビティ1005は、キャビティ505を介して、部位305の特性を継承することが可能である。部位305は使用されるリソグラフィ技術の特徴である。たとえば、部位305が干渉リソグラフィの使用によって露光される場合、λ1に接近するピッチにおいて、投影プリントシステム及び技術の不完全さに起因するタイプの部位のゆがみを最小にして干渉リソグラフィの形成特性を、キャビティ1005は、キャビティ505を介して継承することが可能である。キャビティ1005は一般にウエハ100の面に垂直な軸に対して円柱状でもよい。キャビティ1005は部位305と実質的に同じピッチ320を有するように形成することが可能である。キャビティ1005はキャビティ505の直径よりも小さく、大きく又は、同じ長さを有することができる。
【００１５】
図11はレジスト705が先に被覆されたキャビティ505を露光するために剥離された後のレイアウト部位110を図示している。図12及び図13は、犠牲層215が除去された後の設計部位110の上面図（図12）及び側面図（図13）を表す。犠牲層215は化学的機械研磨(CMP)又はエッチングによって除去可能である。犠牲層215の除去及びキャビティ1005の露光後、設計部位110中のパターン層210はパターン部位1205の集合を有する。パターン部位1205はマイクロエレクトロニクス素子の機能的設計において用いることができる。パターン部位1205はコンタクト305を形成するのに使用されるリソグラフィ技術から得られるピッチで制限されるピッチ320を有することができる。しかも、繰り返しアレイ300に不規則性が導入される後、ウエハ100上の小さなピッチ部位305の（少なくともいくつかの）効果は除去されるので、レジスト形状805の幾何学的構造に依存して、パターン部位1205もまたパターン層210内に任意の配列を有することができる。
【００１６】
そのような複合パターニングは有効であることが示される。たとえば、単一の設計部位はより高解像度のシステム又は技術を用いた特性でパターニング可能であるし、それらの特性の機能的効果はより低い解像度のシステム又は技術を用いて修正又は排除さえも可能である。たとえば、古い、一般的には低い解像度の、装置はより高解像度の特徴による効果を修正することが可能で、古い装置の寿命を増加させる。低コストで低解像度のシステムを高解像度の部位の効果の修正に用いる一方で、高解像度のシステムを高解像度の部位の製造に専念させることでパターニングコストの減少が可能となる。たとえば、高品質、高解像度パターンを大きな資本投資なしで製造するため、高解像度でありながら比較的安価な干渉システムは比較的安価な低解像度システムと組み合わせることが可能である。干渉システムを用いて製造されるパターンの配列は低解像度システムでも変更可能なので、干渉システムの適用可能性は増大するだろう。特に、干渉システムは、干渉パターンの幾何学的形状及び配置による制限を受けることなく部位の実質的に任意な配列の形成が可能となる。
【００１７】
図14は複合光リソグラフィシステム1400を図示する。システム1400は設置場所(environmental  enclosure)1405を有する。設置場所1405はクリーンルーム又は、基板上に部位をプリントするのに適切な他の場所でもよい。設置場所1405はまた、空気中に浮遊する粒子及びプリントの欠陥起こす他の原因に対する環境的な安定性及び保護を提供するクリーンルーム内に設置されるような特別な環境系でもよい。
【００１８】
設置場所1405は干渉リソグラフィシステム1410及びパターニングシステム1415を有する。干渉リソグラフィシステム1410はコリメートされた電磁波放射源1420及び干渉光学装置1425を有し、これら2つで基板の干渉パターニングを提供する。パターニングシステム1415は基板にパターニングするための多くの異なる方法のいずれを用いることも可能である。たとえば、パターニングシステム1415は電子ビーム投影システム、インプリンティングシステム又は、光投影リソグラフィシステムでも良い。パターニングシステム1415はまた、電子ビーム直接書き込みモジュール、イオンビーム直接書き込みモジュール又は、光直接書き込みモジュールのようなマスクを用いないモジュールでも良い。
【００１９】
システム1410,1415は、共通のマスク操作サブシステム1430、共通のウエハ操作サブシステム1435、共通の制御サブシステム1440そして共通の支持台1445を共有している。マスク操作サブシステム1430はシステム1400におけるマスクの位置決め装置である。ウエハ操作サブシステム1435はシステム1400におけるウエハの位置決め装置である。制御サブシステム1440はシステム1400の特性又は装置のうちの少なくとも1つを独りでに調整する。たとえば、制御サブシステム1440はシステム1400における装置の位置又は動作又は、設置場所1405の範囲内での温度又は他の環境による性質の調整が可能である。
【００２０】
制御サブシステム1440はまた、第1の位置1450と第2の位置1455との間で支持台1445の並進が可能である。支持台1445はウエハを押えるためのつかみ具1460を有する。第1の位置1450で、支持台1445及びつかみ具1460はパターニングするために押えられたウエハをパターニングシステム1415で処理できるようにすることができる。第2の場所1455で、支持台1445及びつかみ具1460は干渉パターニングするために押えられたウエハを干渉リソグラフィシステム1410で処理できるようにすることができる。
【００２１】
つかみ具1460及び支持台1445によってウエハの正確な位置を確認するため、制御サブシステム1440は整合センサ1465を有する。干渉リソグラフィシステム1410を用いて形成されるパターンをパターニングシステム1415によって形成されるパターンと整合させるため、整合センサ1465はウエハの位置を変換、制御することができる（たとえば、ウエハ整合マークの使用）。そのような位置決めは先に論じたように、部位の繰り返しアレイに不規則性を導入するときに使用可能である。
【００２２】
図15はパターニングシステム1415における光リソグラフィの実装例を図示している。特に、パターニングシステム1415はステップアンドリピート投影システムでも良い。そのようなパターニングシステム1415は発光体1505、マスク支持台1510及び投影光学装置1515を有しても良い。発光体1505は電磁波放射源1520及び開口絞り/集光レンズ1525を有しても良い。放射源1520は放射源1420と同じ又は、全く違った装置でも良い。放射源1520は放射源1420と同じ波長で放出しても良いし、違う波長で放出しても良い。開口絞り/集光レンズ1525はマスク支持台1510上の発光の均一性を増加させるために放射源1420から放出された電磁波を収集、コリメート、フィルタリング及び集光させるための1つ以上の装置を有しても良い。
【００２３】
マスク支持台1510は発光経路でマスク1530を支持することができる。投影光学装置1515は像のサイズを縮小する装置で良い。投影光学装置1515はフィルタリング投影レンズを有しても良い。マスク支持台1510及び投影光学装置1515を通過する発光体1505による露光のため、支持台1445が繰り返し押えられたウエハを並進させるので、整合センサ1465は繰り返しアレイに不規則性を導入するために、露光が干渉部位の繰り返しアレイに整合することを確認できる。数多くの実装方法について説明してきた。それにもかかわらず、様々な修正がありえることは理解されるだろう。たとえば、ポジとネガ両方のレジストがレジスト層220,705のいずれかに使用可能である。同じ基板を処理するのに異なる波長を用いるリソグラフィ技術が使用可能である。半導体ウエハ以外の基板はパターニング可能である。従って、他の実装方法も以下の請求項の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ウエハの上面図。
【図２】プロセス中でのウエハ上の設計部位の一部の側面図。
【図３】部位の2次元アレイを形成するための露光及び現像後の設計部位の上面図。
【図４】図3の設計部位の側面図。
【図５】図4と同じ面に沿った付加的プロセス後の側面図。
【図６】図4と同じ面に沿った付加的プロセス後の側面図。
【図７】図4と同じ面に沿った付加的プロセス後の側面図。
【図８】パターンを形成するための露光及び現像後の設計部位の上面図。
【図９】図8の設計部位の側面図。
【図１０】図9と同じ面に沿った付加的プロセス後の側面図。
【図１１】図9と同じ面に沿った付加的プロセス後の側面図。
【図１２】犠牲層除去後の設計部位の上面図。
【図１３】図12の設計部位の側面図。
【図１４】複合光リソグラフィシステムを図示している。
【図１５】図14の複合光リソグラフィシステム中のパターニングシステムの一例を図示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
2007510289.tif 000017
2007510289.tif 000018
2007510289.tif 000019