(57)【要約】  本明細書における技法は、微細加工パターニングプロセスから解像度向上を介して望ましいＣＤを得るために、再現性のあるＣＤ変動パターンが緩和又は補正され得るプロセス及びシステムを含む。一組のウェハにわたってＣＤ変動の再現され得る部分が特定され、それにより補正露光パターンが生成される。直接描画投影システムは、この補正パターンをコンポーネント露光、拡張露光、又は部分露光として基板上に照射する。従来のマスクベースのフォトリソグラフィシステムは、一次パターニング露光を、第２のコンポーネント又はメインコンポーネント露光として行う。２つのコンポーネント露光を組み合わせることにより、各ウェハを測定することなしに、パターニング露光の解像度が向上して、処理される基板上のＣＤが改善される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をパターニングするための方法であって、前記方法が、
特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理された複数の基板を特徴付ける複合限界寸法特性を受け取ることであって、前記特定のフォトリソグラフィ露光プロセスが、マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含み、前記複合限界寸法特性が、前記複数の基板から限界寸法を測定し、それぞれの座標位置で再現される限界寸法値を特定することによって作成されている、ことと、
前記特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理される基板を受け取ることと、
前記基板にフォトレジストフィルムを塗布することと、
前記フォトレジストフィルム上に第１のパターンの化学線照射を投影することであって、前記第１のパターンの化学線照射がマスクレス投影システムを使用して投影され、前記第１のパターンの化学線照射が前記複合限界寸法特性を使用して作成される、ことと、
前記マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含む前記特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理される前記基板を移動させることであって、前記マスクベースのフォトリソグラフィ露光が、前記フォトレジストフィルム上に投影された第２のパターンの化学線照射である、ことと、
前記特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理された後の前記基板を受け取ることと、
前記第１のパターンの化学線照射及び前記第２のパターンの化学線照射の結果として可溶である前記フォトレジストフィルムの各部分を除去するために前記基板を現像することと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記フォトレジストフィルムが、第１の光の波長に反応する第１の光反応剤と、第２の光の波長に反応する第２の光反応剤とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板に前記フォトレジストフィルムを塗布することが、前記第１の光反応剤を含む第１のフォトレジスト層を堆積させることと、その後、前記第１のフォトレジスト層上に第２のフォトレジスト層を堆積させることであって、前記第２のフォトレジスト層が前記第２の光反応剤を含む、こととを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記基板に前記フォトレジストフィルムを塗布することが、前記第２の光反応剤が前記フォトレジストフィルムの上部に移動し、前記第１の光反応剤がフォトレジストフィルムの下部に移動する自己分離フォトレジスト混合物を堆積させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の光反応剤が、光酸発生剤（ＰＡＧ）、熱酸発生剤（ＴＡＧ）、及び光破壊塩基（ＰＤＢ）からなる群から選択され、前記第２の光反応剤が、光酸発生剤（ＰＡＧ）、熱酸発生剤（ＴＡＧ）、及び光破壊塩基（ＰＤＢ）からなる群から選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記基板に前記フォトレジストフィルムを塗布することが、第１のフォトレジストと第２のフォトレジストとの組み合わせを一度の分配作業で堆積させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のパターンの化学線照射が、前記フォトレジストフィルム内に潜像パターンを作成するために所定の露光量を必要とし、前記第１のパターンの化学線照射が、前記第２のパターンの化学線照射の前記所定の露光量の０．１％〜５％である露光量で投影される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のパターンの化学線照射を投影することが、前記フォトレジストフィルム内に潜像を作成するための総露光量を計算することと、前記総露光量の０．１％〜７％を前記マスクレス投影システムを使用して投影することとを含み、前記マスクベースのフォトリソグラフィ露光が前記総露光量の残りの部分により行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記複合限界寸法特性が、前記複数の基板にわたって再現されている限界寸法変動パターンを特定する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のパターンの化学線照射を投影することが、サイズ過小な形体を有すると特定された基板位置上に相対的に多量の化学線照射を投影することと、サイズ過大な形体を有すると特定された基板位置上に相対的に少量の化学線照射を投影することとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のパターンの化学線照射を投影することが、ランプ、イオンレーザ、固体レーザ、及びエキシマレーザからなる群から選択された光源を使用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１のパターンの化学線照射を投影することが、１７２ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、２５６ｎｍ、３６５ｎｍ、白色光、及び赤外線からなる群から選択された波長を有する化学線照射を投影することを含み、前記特定のフォトリソグラフィ露光プロセスが、１７２ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、２５６ｎｍ、３６５ｎｍ、白色光、及び赤外線からなる群から選択された波長を有する化学線照射を送達することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のパターンの化学線照射を投影することが、前記マスクベースのフォトリソグラフィ露光で使用されている第２の波長の電磁照射と比較して波長の長い第１の波長の電磁照射を使用することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のパターンの化学線照射を投影することが塗布現像システム内で行われ、前記マスクベースのフォトリソグラフィ露光がマスクベースのフォトリソグラフィシステム内で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含む前記特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理される前記基板を移動させることが、前記第１のパターンの化学線照射を前記フォトレジストフィルム上に投影することの後に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含む前記特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理される前記基板を移動させることが、前記第１のパターンの化学線照射を前記フォトレジストフィルム上に投影することの前に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１のパターンの化学線照射を投影することが、前記基板上のポイント位置によって投影される化学線照射の量を変えるように構成されたマイクロミラー投影システムを使用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
基板をパターニングするための方法であって、前記方法が、
特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理された複数の基板を特徴付ける複合限界寸法特性を受け取ることであって、前記特定のフォトリソグラフィ露光プロセスが、マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含み、前記複合限界寸法特性が、前記複数の基板から限界寸法を測定し、それぞれの座標位置で再現される限界寸法値を特定することによって作成されている、ことと、
前記特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理される基板を受け取ることと、
前記基板にフォトレジストフィルムを塗布することと、
前記フォトレジストフィルム上に第１のパターンの化学線照射を投影することであって、前記第１のパターンの化学線照射がマスクレス投影システムを使用して投影され、前記第１のパターンの化学線照射が前記複合限界寸法特性を使用して作成される、ことと、
前記フォトレジストフィルム上に第２のパターンの化学線照射を投影することであって、前記第２のパターンの化学線照射が、前記マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含む前記特定のフォトリソグラフィ露光プロセスを使用して投影される、ことと、
前記第１のパターンの化学線照射及び前記第２のパターンの化学線照射の結果として可溶である前記フォトレジストフィルムの各部分を除去するために前記フォトレジストフィルムを現像することと、
を含む、方法。
【請求項１９】
前記フォトレジストフィルム上に前記第１のパターンの化学線照射を投影することが、前記フォトレジストフィルム上に前記第２のパターンの化学線照射を投影することの前に行われる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記フォトレジストフィルム上に前記第１のパターンの化学線照射を投影することが、前記フォトレジストフィルム上に前記第２のパターンの化学線照射を投影することの後に行われる、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年３月１９日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｎｇ  Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ  ｕｓｉｎｇ  Ｃａｌｉｂｒａｔｅｄ  Ｔｒｉｍ  Ｄｏｓｉｎｇ」と題する米国仮特許出願第６２／６４５，１２４号明細書の利益を主張するものであり、この米国仮特許出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、一般に、シリコンウェハなどの半導体基板を含む基板のパターニングに関する。本開示はまた、半導体デバイス製造の一部として、基板上にフィルムを塗布し現像することを含む、フォトリソグラフィに関連するプロセスに関する。本開示は、具体的には、フォトリソグラフィプロセス及びパターニングプロセスの一部として、パターニングされた形体の寸法及び精度を制御することに関する。
【背景技術】
【０００３】
フォトリソグラフィは、電磁（ＥＭ）照射に反応するフィルムを基板に塗布し、これらのフィルムをパターン状のＥＭ照射に露光させてフィルム内に潜像パターンを画定した後、潜像パターンを現像して基板上に物理的パターンすなわちレリーフパターンを出現させることを含む。このようなフィルムの準備及び現像は、熱処理又はベーキングを含む場合もある。例えば、新しく塗布されたフィルムには、溶媒を蒸発させるために、及び／又は構造の剛性若しくはエッチング耐性を高めるために、塗布後のベーク（ＰＡＢ）が必要とされる場合がある。また、フィルムが更に溶解するのを防ぐために、露光後ベーク（ＰＥＢ）が行われて特定のパターンを硬化する場合もある。基板への塗布及びフィルムの現像のための製造ツールは、一般に、フィルムの追加、フィルムのベーク、及びフィルムの現像に使用され得る多くのモジュールを含む。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
従来のパターニングプロセスでは、フォトレジストを塗布された基板がパターン状の光で露光されるように、フォトリソグラフィスキャナがマスク又はレチクル上に（例えば、波長が１９３ｎｍの光を使用して）光を照射する。フォトレジストは、溶解度を変化させることができるようにする添加剤を含み得る。これらの添加剤としては、レジスト中に均一に分散されたフォトレジスト酸発生剤（ＰＡＧ）が」挙げられる。フォトレジストのＰＡＧは１９３ｎｍ（又は他の選択された光の波長）の光と反応し、基板の反応領域を現像又は除去されるように化学的に変化させる酸を生成し、それによりレリーフパターン、例えば基板上に残るフォトレジストで作られたナノメートルサイズの構造を持つレリーフパターンを形成する。反応領域は、使用するために選択されたレジストの型及び現像液に応じて、所与の現像液に可溶にも不溶にもなり得ることに留意されたい。
【０００５】
しかしながら、従来のフォトリソグラフィ露光技法は完璧ではない。例えば、作成される形体及び構造には、望ましくない限界寸法（ＣＤ）又はＣＤにおける望ましくない若しくは指定された許容範囲内にない変動が含まれる場合がある。このような望ましくないＣＤは、デバイスの欠陥や性能の低下を引き起こす場合がある。ウェハ面内のＣＤ変動は、中でも、温度変動、プロセス化学物質の化学組成の変動、光学的欠陥、及びプロセス変動を含むいくつかの原因によって引き起こされ得る。これらの欠陥は、フィルムの塗布、コーティング、マスキング、露光、及びエッチングを含む複数のステップにもたらされ得る。
【０００６】
所与のツールセット、ウェハパターン、及びプロセスレシピでは、結果として得られるＣＤ変動パターンには再現性がある。本明細書における技法は、この再現性のあるＣＤ変動パターンを緩和又は補正して、微細加工パターニングプロセスから望ましいＣＤを得るプロセス及びシステムを含む。本明細書における技法は、解像度向上技法を提供するプロセスを含む。このような技法は、一組のウェハにわたってＣＤ変動の再現され得る部分を特定することと、補正露光パターンを生成することとを含む。直接描画投影システムは、この補正パターンをコンポーネント露光又は拡張露光として基板上に照射する。従来のマスクベースのフォトリソグラフィシステムは、一次露光又はコンポーネント露光と見なされ得るパターニング露光を行う。２つの露光により、パターニング露光の解像度が向上して、それにしたがって処理される基板上のＣＤが改善される。
【０００７】
一実施形態は、解像度の向上をもたらす、基板をパターニングするための方法を含む。特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理された複数の基板を特徴付ける複合限界寸法特性が受け取られる。特定のフォトリソグラフィ露光プロセスは、マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含む。複合限界寸法特性は、特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理された複数の基板から限界寸法を測定し、複数の基板にわたる空間位置で再現される限界寸法値を特定することによって作成される。基板は、特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理されるために受け取られる。基板は、フォトレジストフィルムを塗布される。第１のパターンの化学線照射がフォトレジストフィルム上に投影される。第１のパターンの化学線照射は、マスクレス投影システムを使用して投影される。第１のパターンの化学線照射は、複合限界寸法特性を使用して作成される。基板は、マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含む特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理された後に受け取られる。マスクベースのフォトリソグラフィ露光は、フォトレジストフィルム上に投影された第２のパターンの化学線照射である。基板は、第１のパターンの化学線照射及び第２のパターンの化学線照射から可溶であるフォトレジストフィルムの各部分を除去するために現像される。結果として得られる基板は、ＣＤが改善されたレリーフパターンを有する。加えて、本明細書における技法は、ＣＤのプロファイル調整に使用され得る。
【０００８】
当然のことながら、本明細書で説明される異なるステップの議論の順序は、明確にするために提示されている。一般に、これらのステップは、任意の適切な順序で実行できる。加えて、本明細書における異なる特徴、技法、構成などのそれぞれは、本開示の異なる箇所で議論され得るが、概念のそれぞれは、互いに独立して又は互いと組み合わせて実行され得ることが意図されている。したがって、本発明は、多くの異なる方法で具現化及び検討することができる。
【０００９】
この概要のセクションは、本開示又は特許請求の範囲に記載の本発明のすべての実施形態及び／又は漸増的に新規な態様を指定するものではないことに留意されたい。代わりに、この概要は、異なる実施形態及び従来の技法に対する新規性の対応する点の予備的な議論のみを提供する。本発明及び実施形態の更なる詳細及び／又は可能性のある観点については、読者は、以下で更に議論される本開示の発明を実施するための形態のセクション及び対応する図を参照されたい。
【００１０】
添付図面と併せて検討される以下の詳細説明を参照することにより、本発明の様々な実施形態のより詳細な理解及びそれらに付随する利点の多くが容易に明らかになるはずである。図面は、縮尺が必ずしも正確ではなく、むしろ特徴、原理、及び概念を図解することに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】複合特性生成の代表的な図である。
【図２】本明細書の実施形態で使用される例示的なマスクレス投影システムの断面図である。
【図３】本明細書の実施形態で使用される例示的なマスクベースのフォトリソグラフィ露光システムの概略図である。
【図４】本明細書の実施形態で使用される例示的な分配システムの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書における技法は、再現性のあるＣＤ変動パターンを緩和又は補正して、微細加工パターニングプロセスから望ましいＣＤを得るプロセス及びシステムを含む。本明細書における技法は、解像度向上技法を提供するプロセスを含む。このような技法は、一組のウェハにわたってＣＤ変動の再現され得る部分を特定することと、次いで、補正露光パターンを生成することとを含む。直接描画投影システムは、この補正パターンをコンポーネント露光、拡張露光、又は部分露光として基板上に照射する。従来のマスクベースのフォトリソグラフィシステムは、一次パターニング露光を、第２のコンポーネント又はメインコンポーネントとして行う。２つのコンポーネント露光が組み合わさると、パターニング露光の解像度が向上して、処理される基板上のＣＤが改善される。
【００１３】
ビアやトレンチなどの形体が、様々な微細加工技法を使用して基板上に作成される。これらの技法は、一般に、基板表面内にフィルムを塗布することと、基板にレジストを塗布することと、フォトマスクを通してレジストを照射に露光させることとを含む。このような露光により、レジストに埋め込まれた光酸発生剤（ＰＡＧ）が、特定の波長又は波長の範囲の照射に露光されると酸を生成する。この酸は、光が照射された場所でレジストを弱める（又は使用される材料に応じて、レジストを架橋する）。次いで、露光されたレジストフィルムは、レジストフィルム上に液状の化学物質を分配することにより現像液に曝される。現像液は、酸で弱められたレジストを特に攻撃して除去する。その結果、下にある層の一部が今や覆われていない状態でレジストのレリーフパターンが得られる。これにより、レリーフパターンをエッチングマスクとして使用して、下にある層がエッチングされ得る。レジストフィルムを除去でき、その後、追加のエッチング及び又は膜形成プロセスを続けることができる。
【００１４】
これらの形体の限界寸法均一性（ＣＤＵ）を維持することは、これらの形体が構築に用いられるデバイスの電気的特性にとって有益である。形体のサイズがこれまで以上に小さくなるにつれて、許容されるばらつきのレベルも同様に小さくなる。プロセスパラメータはますます厳格な公差に保たれる必要があるため、このような公差は望ましい結果を生むには従来の技法の能力を超えている。
【００１５】
ＣＤＵの様々な程度の改善は、レジストのＰＡＧ濃度の均一性制御、レジスト及び現像液の塗布及び制御技法、基板の厳密な熱制御（生成される酸の拡散は温度に関係する）、エッチングプラズマ環境の均一性制御、並びに位相シフトマスク、軸外照明、光近接効果補正、及びスキャナ又はステッパシステム（マスクベースの露光）によって提供されるステップごとの照射量制御におけるＣＤ測定及びフィードバックによる照射量マッピングなどの照射露光の解像度向上技法（ＲＥＴ）などの技法を使用して実現され得る。
【００１６】
本明細書における技法は、解像度を向上させるためのハイブリッド又は二重露光技法を提供することを含む。直接描画投影システムは、ＣＤ変動の繰り返しパターンに基づく（ＣＤ変動の繰り返しパターンから形成される）投影画像を使用して、総露光量のより少ない部分に非常に高い解像度を提供するために使用される。
【００１７】
一実施形態では、所与のリソグラフィプロセス又はプロセスシリーズにおけるウェハ面内ＣＤ変動（ＡＷＬＶ）パターンの再現され得る部分を特定するために、その場計測が塗布現像（トラック）ツールと共に使用される。次いで、この再現され得るパターンは、完全露光／残りの露光の前（又はその後）にトリム量露光をレジストに提供する直接描画システムを駆動する補正アルゴリズムに送られる。直接描画システムは、レーザ検流計やデジタルライトプロジェクション（ＤＬＰ）チップなどのマイクロミラー投影システムとして実現され得る。或いは、他のビーム走査又は投影システム及びライトバルブが使用され得る。基本的に、フォトマスクを使用せずにデジタル入力に基づいて補正パターンを直接投影できるすべての投影システムである。直接描画システムは、必要な照射量の比較的小さい部分を提供し得る。例えば、必要な化学線照射量の０．１〜１０％又は１〜３％の照射量は、直接描画システムによって提供される。直接描画システムによって投影される照射量はすべて、全照射量から差し引かれ得る。直接描画システムは、必要な総露光量の５０％未満を少なくとも提供する。
【００１８】
一実施形態では、複数の基板が、プロセスステップの所与のレシピ又は所定のシーケンスに従って処理される。これらの基板は、直接描画システムを使わずに処理され得る。これにより、ＣＤ変動を有する一組の基板が得られる。このＣＤ変動、又はＣＤ変動の一部は、一組の基板にわたって同じになる。プロセス、材料、及びツールは完璧ではない。処理されている基板にわたって一部のランダムな変動があるが、一部の変動は再現される。例えば、所与のツールのウェハチャックにホットスポットがあり、それにより、その特定のチャックによって保持されているすべてのウェハにわたってそのホットスポットのＣＤを変える場合がある。理解されるように、そのチャックを使用して処理された基板は、基板上の同じ座標位置でＣＤ不均一性を有し得る。これは補正のために特定され得る再現されるパターンであり、これによりすべての到来する基板を測定する必要はない。よって、すべての基板を個別に測定する必要なしにＣＤを改善しながらスループットを上げたり、高いままにしたりできる。不均一性の再現されるパターンが特定されると、対応するシステムで処理された基板は、各基板の測定に時間をかけることなく補正され得る。換言すれば、絶えず測定を行わなくても、予想される不均一性が補正され得る。
【００１９】
それぞれのＣＤ変動を判定し、補正が必要な変動パターンを特定するために、初期又はサンプル基板上の形体がスキャン又は測定される。図１は、一組の基板における一群のＣＤ変動マップを表すＣＤ特性１９９を示している。各基板はランダムな変動を有し得るが、再現される変動もある。特定された再現される変動は、複合限界寸法特性１９１を生成するために使用される。次に、複合限界寸法特性１９１は、再現される変動の座標位置をマッピングする、及び／又は光強度値を提供して、各座標位置における不均一性を補正し得る。このようなＣＤ特性は、直接描画システムによる命令及び／又は投影画像として使用され得る。
【００２０】
ＣＤ変動パターンを特定した後、プロセスステップの同じ所与のレシピ又は所定のシーケンスで処理される後続の基板は、レシピに従ってレジストを塗布されるが、トラックツール内では、これらの基板は、必要な全露光の一部として直接描画システムによって依然として露光される。直接描画システムでは、全露光量の約０〜３％が与えられる。各ポイントの位置又は投影されたポイントの位置（基板上のスキャンポイント）は、直接描画システムからの１つ又は複数のビームの可能な強度の０〜１００％の間で完全に調整可能である。或いは、マスクベースのフォトリソグラフィツールでの初期露光後、処理された基板は現像の前にトラックツールに戻されて、補正照射量を受ける。
【００２１】
特定されたＣＤ変動パターン（複合ＣＤ変動パターン）に基づいて、複合ＣＤ特性又は複合ＣＤ補正パターンが作成される。補正パターン又は一連の補正パターンが直接描画システムに送られ、これにより、形体が小さすぎるポイント位置での露光が増加され、形体が大きすぎる位置での露光が減少又は排除される（レジストの型に応じる）。したがって、基板上の任意のポイント位置での投影の強度は、ゼロ化学線照射から完全露光まで、直接描画システムの対応する利用可能なパワー、又はその間の光強度の勾配に基づいて調整可能である。図２は、例示的な直接描画システム１３０の例示的な断面図を示している。フォトレジストフィルム１０６上に投影されているパターン１３１は、複合限界寸法特性１９１に基づいて座標位置あたりの照射量を変えることができる。
【００２２】
次いで、基板は、マスクベースのフォトリソグラフィ露光システム（ステッパ又はスキャナなど）であり得る露光システム１４０（図３）に移動される。次いで、基板は、塗布現像モジュール１５０（図４）を介して露光、現像、エッチング、及びストリップされ得る。マスクベースの露光量は、場合により、直接描画露光に割り当てられた量だけ減らすことができる。
【００２３】
露光システム１４０は、直接描画システム１３０と比較して、より高い空間解像度を有し得る。露光システム１４０は、光源１４６から光を受け取って、マスクベースのパターンであり得るパターン１４１を投影する光学系１４４を備え得る。入力１４７、入力１４８、及び入力１４９は、所与のレーザ光源で使用するためのＡｒＦ、Ｎ２、及びヘリウムなどの様々なガスを含み得る。このような露光システムは従来から知られており、したがって、ここでは簡単な説明のみを提供する。
【００２４】
従来のマスクベースのシステムは、通常、１９３ｎｍの波長の光を使用し、これにより、最小で約５０ｎｍの形体サイズを印刷できる。すべての直接描画システムがその解像度を実現したり、その解像度を効率的に実現したりできるわけではない。直接描画システムの解像度は、マイクロミラーのサイズ又はビームサイズに制限され得る。しかしながら、本明細書における技法は、両方の露光システムを組み合わせて、マスクレスの動的露光とマスクベースのパターン露光との組み合わせを提供して、すべての基板を測定することなしに再現されるパターンを補正する。
【００２５】
複数の波長露光が行われる実施形態では、直接描画露光の第１の波長に反応し、残り又は完全なマスクベースの露光の第２の波長にも反応するフォトレジストフィルムが形成され得る。更に、照射に反応する薬剤の種類は、場合により、露光により酸若しくは塩基のいずれかを生成するように、及び／又は例えば白色光又は赤外線などの熱が活性化し得るように熱に反応するように選択され得る。２つの露光システム間で化学線照射の任意の組み合わせを使用できる。組み合わせ露光の波長の例としては、１７２ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、２５６ｎｍ３６５ｎｍ、白色光、及び赤外光が挙げられる。
【００２６】
基板１０５上に液体を分配するためのシステムとして塗布現像モジュール１５０を使用して、基板にフォトレジストフィルムを塗布できる。基板ホルダ１２２は、基板１０５を保持し、且つ軸の周りで基板１０５を回転させるように構成される。モータ１２３を使用して、基板ホルダ１２２を選択可能な回転速度で回転させることができる。基板１０５が基板ホルダ１２２によって回転されている間、分配ユニット１１８が、基板１０５の作業面上に液体を分配するように構成される。分配ユニット１１８は、基板ホルダの直上に配置することができるか又は別の場所に配置することができる。基板ホルダから離れて配置される場合、導管１１２を使用して流体を基板に送達することができる。流体は、ノズル１１１を通って出ることができる。図４は、液体１１７が基板１０５の作業面上に分配されていることを示す。次いで、所与の分配作業中、基板１０５から振り落とされる過度の液体１１７を捕捉又は収集するために収集システム１２７が使用され得る。
【００２７】
分配構成要素は、ノズルアーム１１３及び支持部材１１５を含むことができ、これを使用して、基板１０５にわたってノズル１１１の位置を移動させるか、又は分配作業の完了時点での休止などのために、基板ホルダ１２２から離して静止位置に移動させることができる。代わりに、分配ユニット１１８をノズル自体として具現化することができる。そのようなノズルは、システムコントローラ１６０と連通する１つ以上のバルブを有することができる。分配ユニット１１８は、基板上への選択可能な体積の流体の分配を制御し、流体の組み合わせを分配するように構成された様々な実施形態を有することができる。
【００２８】
所与のフォトレジストフィルムは、基板上に分配され、活性化機能のために様々な組成物を有し得る。例えば、あるレジストは、一度の分配作業により、複数の波長に反応する２種以上のフォトレジスト組成物を分配する混合ブレンドを含み得る。別のオプションは、フォトレジストフィルムが２つの分配作業から構築された多層フィルムであるオーバーコートであり、各フィルムが異なる波長に反応し得る。別の例では、一度の分配作業によって、組成物が基板表面上に分配された後に分離することにより２層のフォトレジストを構築又は形成するフォトレジストの組成物が堆積されるトップコート形成分配が使用される。２つの層のそれぞれが異なる波長に反応し得る。別の実施形態は、単一の層として残るが、複数の波長の光に反応する単一のフォトレジスト組成物を堆積させることを含み得る。
【００２９】
本明細書における実施形態では、１種以上の異なる光反応剤が使用のために選択され得る。光反応剤としては、光酸発生剤（ＰＡＧ）、熱酸発生剤（ＴＡＧ）、及び光破壊塩基（ＰＤＢ）が挙げられる。本明細書では、ランプ、イオンレーザ（赤外線、可視、３６４ｎｍ）、固体レーザ（赤外線、可視光）、及びエキシマレーザ（１７２ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ）など、様々な光源の組み合わせを使用できる。したがって、理解されるように、光源、光反応剤、及びレジスト組成物の多くの異なる組み合わせを、本明細書における二重露光システムで使用できる。
【００３０】
例示的な一実施形態は、基板をパターニングするための方法を含む。複合限界寸法特性が受け取られる、又は取得される。この複合限界寸法特性は、特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理された複数の基板を特徴付ける。これらの基板はすべて１ロット又は１日で処理できる、又はプラットフォーム内の特定のモジュールなどで特定された複数の期間及びシステムにわたる基板から選択できる。特定のフォトリソグラフィ露光プロセスは、マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含む。例えば、このプロセスは、同じフォトマスクを使用して特定のスキャナ又はステッパで処理された基板を含み得る。複合限界寸法特性は、特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理された複数の基板から限界寸法を測定し、例えば複数の基板全体の空間位置で再現される限界寸法値を識別することによって作成されている。複合限界寸法特性は、複数の基板にわたって再現される限界寸法変動パターンを特定できる。特定の露光プロセスはまた、ＣＤの測定前に完了される現像ステップ及びエッチングステップも含み得る。測定のための基板は、同じツールから、又は同じタイプの複数のツールから選択され得る。例えば、基板は、単一の液浸スキャナによる補正のために、その単一の液浸スキャナから測定される。或いは、基板は、すべてが共通のパターンを印刷している複数の液浸スキャナで測定される。
【００３１】
基板は、（例えば、特定の液浸スキャナツールを使用して）特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理されるために受け取られる。よって、複合限界特性が特定された後、同じ方法で処理される後続の基板が処理のために受け取られる。基板は、フォトレジストフィルムを塗布される。
【００３２】
第１のパターンの化学線照射がフォトレジストフィルム上に投影される。第１のパターンの化学線照射は、マスクレス投影システムを使用して投影される。第１のパターンの化学線照射は、複合限界寸法特性を使用して作成される。換言すれば、補正画像が、複合限界寸法特性に基づいて作成される。この補正画像は、基板上の領域又はポイント位置を空間的にマッピングして、マスクベースの露光システムから受けた少ない又は多い照射を補正するように、より多い又はより少ない照射を投影する。望ましい測定値から外れたＣＤがあることが予想される、基板上で特定された領域において、これらの領域は、事前に露光されて、その後のスキャナの露光を補強できる。独立して指定可能な投影ポイントを持つ直接描画システムは、フォトレジストフィルム上に補正画像をスキャン／投影でき、これにより、各ポイント位置で受けた化学線照射の強度又は量に応じて、より多い又はより少ない光活性剤が活性化される。
【００３３】
次いで、基板は、マスクベースのフォトリソグラフィシステムに移動される。基板は、マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含む特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理された後に受け取られる。マスクベースのフォトリソグラフィ露光はフォトレジストフィルム上に投影された第２のパターンの化学線照射である。
【００３４】
基板は、第１のパターンの化学線照射から及び第２のパターンの化学線照射から可溶であるフォトレジストフィルムの各部分を除去するために現像される。化学線照射の各パターンは、同じ又は異なる光活性剤を活性化して、同じ層で、又は２つ以上の層にわたって更なる溶解度変化を持たせることができる。したがって、２つの異なるフィルムが材料の除去に異なる現像化学物質を必要とする場合、単一の現像液を使用することも、複数の現像液を使用することもできる。
【００３５】
他の実施形態では、フォトレジストフィルムは、第１の光の波長に反応する第１の光反応剤と、第２の光の波長に反応する第２の光反応剤とを含む。基板にフォトレジストフィルムを塗布することは、第１の光反応剤を含む第１のフォトレジスト層を堆積させ、その後、第１のフォトレジスト層上に第２のフォトレジスト層を堆積させることを含み得る。第２のフォトレジスト層は第２の光反応剤を含む。別の実施形態では、第２の光反応剤がフォトレジストフィルムの上部に移動し、第１の光反応剤がフォトレジストフィルムの下部に移動する自己分離フォトレジスト混合物が堆積される。別の実施形態では、第１の光反応剤は、光酸発生剤（ＰＡＧ）、熱酸発生剤（ＴＡＧ）、及び光破壊塩基（ＰＤＢ）からなる群から選択され、第２の光反応剤は、光酸発生剤（ＰＡＧ）、熱酸発生剤（ＴＡＧ）、及び光破壊塩基（ＰＤＢ）からなる群から選択される。基板にフォトレジストフィルムを塗布することは、第１のフォトレジストと第２のフォトレジストとの組み合わせを一度の分配作業で堆積させることを含み得る。
【００３６】
一実施形態では、第２のパターンの化学線照射は、フォトレジストフィルム内に潜像パターンを作成するために所定の露光量を必要とし得、第１のパターンの化学線照射が第２のパターンの化学線照射の所定の露光量の０．１％〜５％である露光量で投影される。或いは、第１のパターンの化学線照射を投影することは、フォトレジストフィルム内に潜像を形成するための総露光量を計算することと、総露光量の０．１％〜７％をマスクレス投影システムを使用して投影することとを含み、マスクベースのフォトリソグラフィ露光が総露光量の残りの部分により行われる。
【００３７】
第１のパターンの化学線照射を投影することは、サイズ過小な形体を有すると特定された基板位置上に相対的に多量の化学線照射を投影することと、サイズ過大な形体を有すると特定された基板位置上に相対的に少量の化学線照射を投影することとを含み得る。第１のパターンの化学線照射を投影することは、ランプ、イオンレーザ、固体レーザ、及びエキシマレーザからなる群から選択された光源を使用することを含み得る。第１のパターンの化学線照射を投影することは、１７２ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、２５６ｎｍ、３６５ｎｍ、白色光、及び赤外線からなる群から選択された波長を有する化学線照射を投影することを含み得、特定のフォトリソグラフィ露光プロセスは、１７２ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、２５６ｎｍ、３６５ｎｍ、白色光、及び赤外線からなる群から選択された波長を有する化学線照射を送達することを含む。
【００３８】
第１のパターンの化学線照射を投影することは、マスクベースのフォトリソグラフィ露光で使用されている第２の波長の電磁照射と比較して波長の長い第１の波長の電磁照射を使用することを含み得る。第１のパターンの化学線照射を投影することは塗布現像システム内で行うことができ、マスクベースのフォトリソグラフィ露光はマスクベースのフォトリソグラフィシステム内で行うことができる。いくつかの実施形態では、マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含む特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで基板を処理することは、第１のパターンの化学線照射をフォトレジストフィルム上に投影することの後に行われ得る。第１のパターンの化学線照射を投影することは、基板上のポイント位置によって投影される化学線照射の量を変えるように構成されたマイクロミラー投影システムを使用することを含み得る。
【００３９】
別の例示的な実施形態は、基板をパターニングするための方法を含む。特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理された複数の基板を特徴付ける複合限界寸法特性が受け取られる。特定のフォトリソグラフィ露光プロセスは、マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含む。複合限界寸法特性は、複数の基板から限界寸法を測定し、それぞれの座標位置で再現される限界寸法値を特定することによって作成されている。基板は、特定のフォトリソグラフィ露光プロセスで処理されるために受け取られる。基板は、フォトレジストフィルムを塗布される。第１のパターンの化学線照射が、マスクレス投影システムを使用してフォトレジストフィルム上に投影される。第１のパターンの化学線照射は、複合限界寸法特性を使用して作成される。第２のパターンの化学線照射は、マスクベースのフォトリソグラフィ露光を含む特定のフォトリソグラフィ露光プロセスを使用してフォトレジストフィルム上に投影される。フォトレジストフィルムは、第１のパターンの化学線照射及び第２のパターンの化学線照射の結果として可溶であるフォトレジストフィルムの各部分を除去するために現像される。第１のパターンの化学線照射をフォトレジストフィルム上に投影することは、第２のパターンの化学線照射をフォトレジストフィルム上に投影することの前に行われ得る。同様に、第１のパターンの化学線照射をフォトレジストフィルム上に投影することは、第２のパターンの化学線照射をフォトレジストフィルム上に投影することの後に行われ得る。
【００４０】
したがって、２つの異なるタイプの露出が、単一の露光と比較してＣＤの均一性が向上した潜像パターンを作成するために、また個々の補正特性を作成するためにすべての基板を測定する必要なしに使用される。これによりＣＤは高スループットで補正され得る。
【００４１】
前述の説明では、処理システムの特定の形状及びそこで使用される様々な構成要素及びプロセスの説明など、特定の詳細を説明してきた。しかしながら、本明細書における技法は、これらの特定の詳細から逸脱する他の実施形態で実施することができ、そのような詳細は、説明のためのものであり、限定のためのものではないことを理解されたい。本明細書で開示される実施形態が添付の図面を参照して説明されてきた。同様に、説明の目的のため、詳細な理解を提供するために特定の番号、材料、及び構成が示されてきた。それにもかかわらず、そのような特定の詳細なしで実施形態を実施することができる。実質的に同じ機能的構成を有する構成要素は、同様の参照記号によって示され、したがって、冗長な説明は省略される場合がある。
【００４２】
様々な実施形態の理解を支援するために、様々な技法が複数の個別の動作として説明されてきた。説明の順序は、これらの動作が必ず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。実際に、これらの動作は、表示の順序で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異なる順序で実行され得る。追加の実施形態では、様々な追加の動作を実行することができ、且つ／又は説明した動作を省略することができる。
【００４３】
本明細書で使用される「基板」又は「ターゲット基板」は、本発明に従って処理される物体を総称して指す。基板は、デバイス、特に半導体又は他の電子デバイスの任意の材料部分又は構造を含み得、例えば半導体ウェハ、レチクルなどのベース基板構造又は薄膜などのベース基板構造上若しくはそれに重なる層であり得る。したがって、基板は、いかなる特定のベース構造、下層又は上層、パターン付き又はパターンなしにも限定されず、むしろ任意のそのような層若しくはベース構造並びに層及び／又はベース構造の任意の組み合わせを含むと企図されている。説明では、特定の種類の基板を参照している場合があるが、これは、説明のみを目的とするものである。
【００４４】
また、当業者であれば、本発明の同じ目的を達成しながらも、上記で説明した技法の動作に対してなされる多くの変形形態が存在し得ることを理解するであろう。そのような変形形態は、本開示の範囲に包含されることが意図される。したがって、本発明の実施形態の前述の説明は、限定することを意図したものではない。むしろ、本発明の実施形態に対する限定は、以下の特許請求の範囲に提示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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