(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をパターン化する方法であって、
所定の特徴寸法と比較して、処理される基板に対応する基板上の構造の観測される臨界寸法値を空間的に特徴付ける臨界寸法サインを定めるステップであって、前記臨界寸法サインは、特定のフォトリソグラフィ露光システムにより処理された、代表基板の物理的位置に対応する臨界寸法の変化を定める、ステップと、
前記基板にパターン化膜をコーティングするステップであって、前記パターン化膜は、少なくとも初期には放射線感応性であり、前記パターン化膜の溶解性は、光化学作用を有する（actinic）放射線の露光により変化し得る、ステップと、
前記基板にコートされた前記パターン化膜に、電磁放射線のパターンを投射するステップであって、前記電磁放射線のパターンは、選択的に処理され投射パターンを形成する、独立にアドレス可能な投射点のアレイを有するデジタル画素ベース投射システムを用いて、前記基板の中心から端部にわたって、強度が非直線的に変化するように投射され、前記投射パターンは、前記臨界寸法サインに基づき、少なくとも一つの構造の所定の特徴寸法からずれている前記少なくとも一つの構造に対する少なくとも一つの臨界寸法値を補償し、前記デジタル画素ベース投射システムは、マイクロミラー投射装置を使用し、該マイクロミラー投射装置は、光源からの電磁放射線を前記基板に反射する、ステップと、
前記投射の後、および前記基板をフォトリソグラフィ露光プロセスにより処理した後、前記パターン化膜を現像するステップであって、前記パターン化膜の溶解性の部分が除去される結果、前記パターン化膜の残りの部分が前記基板にレリーフパターンを形成する、ステップと、
を有する方法。
【請求項２】
前記電磁放射線のパターンを投射するステップは、約1000nm未満の波長を有する電磁放射線を投射するステップを有する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記投射される電磁放射線は、約200nm未満の波長を有する、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記デジタル画素ベース投射システムは、前記投射パターン上の点配置により投射される電磁放射線の量を変化させるように構成される、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記パターン化膜は、光酸形成剤を有し、
前記パターン化膜に前記電磁放射線のパターンを投射するステップによって、前記電磁放射線のパターンにより、前記パターン化膜に光酸が形成される、請求項1に記載の方法。
【請求項６】
前記パターン化膜に前記電磁放射線のパターンを投射するステップは、マスクベースのリソグラフィ露光の前の、電磁放射線の予備照射を提供する、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記パターン化膜に前記電磁放射線のパターンを投射するステップは、電磁放射線の照射を提供し、該照射は、マスクベースのリソグラフィ露光の後に実施される、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記電磁放射線のパターンを投射するステップは、デジタル光処理（DLP）装置を介して、前記基板の表面に光を投射するステップを有する、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記デジタル光処理装置は、独立にアドレス可能な各画素の光強度を変化させるように構成される、請求項8に記載の方法。
【請求項１０】
基板をパターン化する方法であって、
所定のパターンにより処理される基板に対応する基板上の、構造の臨界寸法値を空間的に特徴付ける臨界寸法サインを定めるステップと、
前記臨界寸法サインに基づいて、画像を計算し、少なくとも一つの構造の所定の臨界寸法値からずれている前記少なくとも一つの構造に対する少なくとも一つの臨界寸法値を補償し、これにより前記所定のパターンを形成する、ステップと、
前記基板に成膜されたパターン化膜に、前記画像を投射するステップであって、前記画像は、電磁放射線のパターンとして投射され、選択的に処理され前記投射パターンを形成する、独立にアドレス可能な投射点のアレイを有するデジタル画素ベース投射システムを用いて、前記基板の中心から端部にわたって、強度が非直線的に変化するように投射され、前記デジタル画素ベース投射システムは、前記投射パターン上の点配置により投射される電磁放射線の量を変化させるように構成され、前記デジタル画素ベース投射システムは、光源からの電磁放射を前記基板に反射するマイクロミラー投射装置を含む、ステップと、
フォトレジスト露光プロセスを介した前記基板の処理後、前記パターン化膜を現像するステップであって、前記パターン化膜の溶解性の部分が除去される結果、前記パターン化膜の残りの部分が前記基板にレリーフパターンを形成する、ステップと、
を有する方法。
【請求項１１】
前記臨界寸法サインは、特定のリソグラフィ露光システムにより処理された代表基板の物理的位置に対応する臨界寸法の変化を定める、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
前記パターン化膜は、光酸形成剤を有し、
前記パターン化膜に前記電磁放射線のパターンを投射するステップによって、前記電磁放射線のパターンにより、前記パターン化膜に光酸が形成される、請求項10に記載の方法。
【請求項１３】
前記パターン化膜に前記電磁放射線のパターンを投射するステップは、マスクベースのリソグラフィ露光の前、またはマスクベースのリソグラフィ露光の後に、選択的に実行される、請求項10に記載の方法。
【請求項１４】
前記電磁放射線のパターンを投射するステップは、デジタル光処理（DLP）装置を介して、前記基板の表面に光を投射するステップを有し、
前記デジタル光処理装置は、独立にアドレス可能な各画素の光強度を変化させるように構成される、請求項10に記載の方法。
【請求項１５】
基板をパターン化する方法であって、
所定のパターンにより処理される基板に対応する基板上の、構造の臨界寸法値を空間的に特徴付ける臨界寸法サインを定めるステップと、
前記臨界寸法サインに基づいて、画像を計算し、少なくとも一つの構造の所定の臨界寸法値からずれている前記少なくとも一つの構造に対する少なくとも一つの臨界寸法値を補償し、これにより前記所定のパターンを形成する、ステップと、
前記基板上に成膜されたパターン化膜に前記画像を投射するステップであって、前記画像は、電磁放射線のパターンとして投射され、選択的に処理され前記投射パターンを形成する、独立にアドレス可能な投射点のアレイを有するデジタル画素ベース投射システムを用いて、前記基板の中心から端部にわたって、強度が非直線的に変化するように形成され、前記電磁放射線のパターンにより、前記パターン化膜に第1の溶解性のシフトが生じる、ステップと、
レクチルベースのフォトリソグラフィ露光プロセスを実行するステップであって、前記レクチルベースのフォトリソグラフィ露光プロセスにより、前記パターン化膜に第2の溶解性のシフトが生じ、前記第1の溶解性のシフトおよび前記第2の溶解性のシフトは、組み合わされて、前記パターン化膜に潜在パターンが定められ、前記潜在パターンは、前記パターン化膜の所与の現像機に溶解性の部分を有する、ステップと、
を有する方法。
【請求項１６】
前記レクチルベースのフォトリソグラフィ露光プロセスを実行するステップは、前記デジタル画素ベース投射システムを用いて、前記パターン化膜に前記画像を投射するステップの後に生じる、請求項15に記載の方法。
【請求項１７】
前記レクチルベースのフォトリソグラフィ露光プロセスを実行するステップは、前記デジタル画素ベース投射システムを用いて、前記パターン化膜に前記画像を投射するステップの前に生じる、請求項15に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、2014年1月27日に出願された米国仮出願61／932,005号「パターン化膜の臨界寸法をシフトするシステムおよび方法」の利益を主張するものであり、この出願は、本願の参照として取り入れられる。
【０００２】
本願は、全般に、シリコン基板のような半導体基板を含む基板をパターン化する技術に関する。また、本願は、半導体装置製造の一部として、基板上に膜をコーティングし現像するステップを有するフォトリソグラフィを含む処理プロセスに関する。本願は、特に、フォトリソグラフィおよびパターン化プロセスの一部として、パターン化特徴物の寸法およ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）放射線に感応する膜を基板にコーティングし、これらの膜をEM放射線のパターンに暴露し、膜内に潜在パターンを定め、その後、膜の一部を現像除去し、基板上に物理的またはレリーフパターンを発現させることを含む。そのような膜の調製および現像は、熱処理またはベーキングを含む。例えば、新たに設置された膜は、事後印加ベーク（PAB）により、溶媒を蒸発させ、および／または構造的剛性もしくはエッチング耐性を高めることが必要となる。また、事後暴露ベーク（PEB）を実行し、所与のパターンを設置し、さらなる溶解を回避しても良い。基板にコーティングしたり、現像したりする加工ツールは、通常、多くのモジュールを有し、これらは、膜の追加、レジストの追加、および基板の現像に使用され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のパターン化プロセスでは、フォトリソグラフィスキャナは、マスクまたはレチクル上に光（例えば、193nm）を暴露し、フォトレジストでコートされた基板が、光のパターンに露光される。フォトレジストは、溶解性をシフト（変化）させる添加剤を含む。これらの添加剤は、レジスト内に均等に分散されたフォトレジスト酸形成剤（PAG）を有する。フォトレジスト内のPAGは、193nmの光（または他の選定された光波長）と反応して酸を形成し、基板の反応領域が化学的に現像されまたは除去され、これにより、基板上に残留するフォトレジストで形成された、例えばnmの寸法の構造を有するレリーフパターンが形成される。
【０００５】
しかしながら、従来のフォトリソグラフィ露光技術は完全ではない。例えば、形成される特徴物および構造は、望ましくない臨界寸法（CD）、または望ましくないもしくは特定の許容誤差内にない、CDの変動を有し得る。そのような好ましくないCDでは、装置の欠陥が生じ、あるいは特性に妥協する必要が生じる。しかしながら、本願のプロセスおよびシステムでは、微細加工パターン処理プロセスから、所望のCDが得られる技術が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の技術は、基板に、光または電磁放射線（EMR）の空間的に制御された投射を提供するシステムおよびプロセスを含む。この空間的に制御された光投射は、予備（プレ）露光照射または事後（ポスト）露光照射のいずれかとして、フォトレジスト酸形成剤の一部を選択的に活性化し、スキャナ、ステッパ、または他のレクチルベース露光システムにより形成される臨界寸法が微調整される。そのような空間光投射とリソグラフィ露光の組み合わせにより、基板の表面にわたる臨界寸法の均一性に、大きな改善が得られる。投射される光は、いかなる波長であっても良く、例えば、172nmのレーザ、400〜700nmの光、紫外線（UV）、極紫外線（EUV）、赤外線、13.4nm放射線などである。所与の投射画像は、複数の強度を有し、各種波長または実質的に同じ波長を有し、これは、複数の基板に対して同時に、多くの異なる定常状態条件を変更し、維持するように設定される。換言すれば、予備／事後露光画素ベース電磁放射線処理（投射画像）と、リソグラフィレクチルベース露光との組み合わせにより、特徴物の寸法が補正される。そうでない場合、許容できない欠陥が生じ得る。
【０００７】
ある実施例では、プロジェクタシステムは、マイクロミラーアレイを使用することなどにより、所与の画素ベースパターンにおいて、電磁放射線を基板に誘導するように構成される。基板に投射される電磁放射線の画素ベースパターン（少なくとも一部が照射される）は、観察、評価、および／または他のフィードバック／フィードフォワード情報から定められる、基板臨界寸法（CD）サインに基づく。これにより、基板は修正PAG活性露光を受け、高い空間解像度、ならびに所与の画素グリッド、マイクロミラーアレイ等により支持される、任意の電磁放射線強度およびパターンが得られる。パターン化照射により、所与のフォトレジスト膜に含まれるフォトレジスト酸の量が修正される。従って、EMR投射は、画素またはスポット（基板上の点配置）により制御される。
【０００８】
EMRの投射パターンは、特定の望ましい結果となるように調整される。例えば、臨界寸法の増大または低下、端部ビード除去の容易化、アライメントマークの明確化、EUVフレアの補正などである。従って、CD制御用の微調整および粗調整の組み合わせにより、より良好な均一性が提供され、歩留まりが改善される。光は、ある材料（例えばフォトレジスト）の材料特性を変化させるため、既存の露光が上下にバイアス化されるように増強される。
【０００９】
特定の非限定的な例では、投射システムは、172nmのレーザまたは赤外線レーザを投射し、このプロセスをレシピ列に追加することにより、基板の臨界寸法（CD）は、設計要求に合致するように変化する。172nmのレーザまたは赤外線レーザは、172nmのレーザまたは赤外線レーザの解像度の直径内で、基板上のいずれかのPAGを活性化する。レシピによる基板の操作の後、必要なパラメータから外れた任意のCDが記録され、次に、本願に記載の臨界寸法シフトプロセスの追加とともに、新たなレシピにこれらのCD補正が入力される。このシフトプロセスは、第1露光プロセス（マスクベース）の前、または第1露光プロセスの後に追加される。本願の予備露光技術により、新たな基板が処理され、新たなプロセスにより、CDが特定の領域にシフトし、残りのレシピが新たなCDに追随する。このプロセスにより、従来可能なものよりも微調整された結果が得られる。基板のCDが調整可能であるため、効率が高まり、半導体製造コストが抑制される。
【００１０】
当然のことながら、本願で示された異なるステップの説明の順番は、明確化のために提供されるものである。通常、これらのステップは、いかなる特定の順番でも実施され得る。また、本願における異なる特徴、技術、構成等の各々は、本願の異なる場所で議論されているが、各概念は、相互に独立に実施されても、相互に組み合わされて実施されても良いことを意図するものである。従って、本発明は、多くの異なる態様で実施され、視認される。
【００１１】
このサマリーの章での説明は、各実施例および／または本開示または請求項に記載の発明の新たな態様を特定するものではないことに留意する必要がある。むしろ、このサマリーは、単に異なる実施例および従来技術を超える新規性の対応点の予備的記載を提供するものである。追加の詳細および／または想定される本発明および実施例の観点のため、読者は、以下にさらに示す本願の詳細な説明の章および対応する図面に誘導される。
【００１２】
本発明の各種実施例のより完全な用途およびそれらに付随する多くの利点は、添付図面とともに、以下の詳細な説明を参照することで容易に理解される。図面は、必ずしもスケール化されておらず、むしろ、図、原理および概念を示す際に、強調して示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】基板を調整する画像投射システムの一例の概略的な斜視図である。
【図２】基板を調整する画像投射システムの一例の概略的な側面図である。
【図３】放射線感応材料による露光プロセスを示した、基板セグメントの一例の概略的な側面図である。
【図４】放射線感応材料による露光プロセスを示した、基板セグメントの一例の概略的な側面図である。
【図５】放射線感応材料による露光プロセスを示した、基板セグメントの一例の概略的な側面図である。
【図６】拡張によるCD修正を示した、基板セグメントの一例の図である。
【図７】拡張によるCD修正を示した、基板セグメントの一例の図である。
【図８】収縮によるCD修正を示した、基板セグメントの一例の図である。
【図９】収縮によるCD修正を示した、基板セグメントの一例の図である。
【図１０】基板の一例の臨界寸法サインの例を示した図である。
【図１１】実施例によるプロセスフローを示す、基板セグメントの一例の概略的な断面図である。
【図１２】実施例によるプロセスフローを示す、基板セグメントの一例の概略的な断面図である。
【図１３】実施例によるプロセスフローを示す、基板セグメントの一例の概略的な断面図である。
【図１４】実施例によるプロセスフローを示す、基板セグメントの一例の概略的な断面図である。
【図１５】実施例によるプロセスフローを示す、基板セグメントの一例の概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本願における技術は、基板上に微細加工された各種特徴物および構造の臨界寸法を制御または調節する機構して、基板に、光のような電磁放射線の空間的に制御された投射を提供するシステムおよび方法を含む。そのような空間光投射をフォトリソグラフィ露光と組み合わせることにより、基板の表面にわたる臨界寸法の均一性に、大きな改善が得られる。一般に、本願の方法は、パターン化プロセスを有し、このプロセスは、基板に対応する臨界寸法値を空間的に特徴付ける臨界寸法サインを定め、または受容する。電磁放射線のパターンは、デジタル画素ベース投射システムを用いて基板にコートされたパターン化膜に投射される。従来のフォトリソグラフィ露光プロセスでは、その前後に、画素ベース投射が行われる。次に、パターン化膜が現像され、両方の露光プロセスにより形成された臨界寸法を有するレリーフパターンが得られる。
【００１５】
半導体製造のプロセスは、いくつかのステップを有する。各ステップにおける処理サイズの限界は、臨界寸法（CD）により制限される。なぜなら、基板のCDは、基板全体に対する最大のずれと同じ大きさであると考えられるからである。リソグラフィ現像ステップの間、全ての非保護（溶解性）レジストが除去される。レジスト材料は、所与のレジストに含まれる酸が増えると、非保護性になる。これは、レジストからより多くの材料が除去されることを意味する。例えば、より多くの酸が活性化されると、より多くの領域が除去され、残りの構造は、小さく微細になる。ギャップのサイズのこの変化により、形成される構造のCDが低下する。光子がレジスト膜に衝突すると、光酸形成剤（PAG）が活性化され、これにより、レジスト内に酸が放出される。各種周波数の電磁放射線（EMR）または光により、所与のPAGが活性化される。非限定的な例では、172nmのレーザまたは赤外線レーザにより、193nmまたは13.4nmのEMRを想定したレジスト内の対象領域において、所与のPAGが活性化される。172nmでの予備露光では、元の192nmの露光またはEUV13.4nmの露光の最大0.001〜10％（以上）の量の酸が添加される。フォトレジストは、別に172nmの光と反応するためである。この予備露光により、レジスト内での全酸の生成が、初期露光の100%から、両露光を組み合わせた後の、または両露光の効果が組み合わされた後の、1000.001％〜110.000％まで上昇する。レジストに放出される酸の量により、CDのサイズが微調整される。複数のレーザを同時に使用して、基板上の領域にのみ照射されるように対象領域を変化させ、CDを操作することが望ましい。
【００１６】
この例は、予備露光プロセスで継続され、所与の基板のCDは、172nmのレーザまたは赤外線レーザの限界内まで低減される。レジストに放出される酸の精度を調節することにより、基板のCDを個々に調整し、基板全体のCDを低下させることができる。基板の全体のCDを低下させると、エンジニアは、半導体製造プロセスをよりいっそう微調整することができる。従来、半導体製造中に実施される各種プロセスは、基板の異なる部分に、異なるCDを形成していたが、これらのCDの差異または変化を予測し、一致させることができる。例えば、通常、特定のリソグラフィツール（またはシステム組）は、第1のCDサインを一貫して形成するのに対して、異なるリソグラフィシステムは、一貫して第2の基板CDサインを形成する。CDの位置は、予測可能であるため、補償画像またはパターンが形成され、高いCDを下げ、または低いCDを高めることができる。この臨界寸法のシフトプロセスは、所与の基板における全てのCDのシフト、および特定のCDの生成に必要な回数だけ、いかなる技術レシピに追加されても良い。
【００１７】
ある実施例では、光源を用いた、デジタル光処理（DLP）チップ、格子光バルブ（GLV）、または他の微小投射技術により（任意でレンズを用いて）、画像またはパターンが基板に焦点化され、臨界寸法の不均一性が補正または調節される。換言すれば、臨界寸法は、基板の特定の場所において、より大きくまたは小さくなるようにシフトされる。この画像またはパターン投射により、微調整制御機構が提供され、従来のフォトリソグラフィ露光プロセスと組み合わせることにより、デジタル光投射で処理される基板に、均一なCDが提供される。投射パターンは、実質的に、比較的小さな予備照射または事後照射（リソグラフィ現像に比べて小さい）を提供し、これにより、所与のフォトリソグラフィ露光システム、ツール、またはシステムの組み合わせから形成される不均一性の繰り返しが補償される。
【００１８】
画像または投射パターンは、臨界寸法サインの変化に基づいて変更される。例えば、放射線感応材料への紫外線（UV）、深紫外線（DUV）、極紫外線（EUV）等のEMRまたは光の投射は、材料の溶解性を変化させる。任意の所与の溶解性変化は、材料の種類に依存する。例えば、溶解性は、初期に不溶性の材料が溶解性となり、または初期に溶解性の材料が不溶性になるように変化する。EMRの量または強度は、投射される光の点または画素に対して調整される。従って、所与の光源から利用可能な最大の強度を受ける投射点では、最大量の溶解性変化が生じる。EMRが受光されない基板上の投射点では、大きな溶解性の変化は生じない。そのような技術では、露光プロセスにわたり、極めて正確な制御が提供される。基板上の放射線感応膜がEMRのパターンで露光された後、放射線感応膜は、予備調整され、または予備バイアス化され、（不完全な）リソグラフィ露光の後、基板にわたる全体的な露光は、均一となり、または設計仕様に合致する。2回露光膜の現像の際に、得られるCDは、基板にわたって均一となる。DLPチップは、この臨界寸法シフトのため、基板に画像／パターンを投射する際に使用される。
【００１９】
ただし、本願で投射される画像は、各個々の原子に対する光／EMR出力を変化させ、これは、所与のDLPおよび入射領域により支持される画素の数に依存する。すなわち、微小投射を用いたCD調整制御は、その最大投射解像度と同様に自由度があり、微調整できる。
【００２０】
ある実施例では、画素ベース光投射システムは、コータ／現像機ツール、またはスキャナ／ステッパツールのような、リソグラフィ装置の制御コンピュータに接続される。DLPは、レンズシステムを介して、基板が配列された露光チャンバに焦点化される。次に、基板に投射される光により、所望の溶解性の変化のため、基板の所望の領域でPAGが活性化される。
【００２１】
図1には、光投射を用いた、臨界寸法シフトシステムの一実施例を示す。処理チャンバ108は、シリコンウェハ、フラットパネル等のような基板を受容するように寸法化される。処理チャンバ108は、比較的小さなサイズであり（基板サイズに基づく）、有害な光波長から保護される。基板アライメントシステム107を用いて、基板の作業領域に画像が整列され、これは、0.1nm以内であっても良い。基板105は、基板ホルダに配置される。基板105は、任意のコーティングを有する、従来の反射性または非反射性シリコンディスクであっても良い。
【００２２】
システムは、光源102を有し、この光源は、処理チャンバ108内に、これから隣接してまたは離して配置される。光源102は、電球、レーザ、または他の光源からの任意の可視光、赤外線、紫外線、または他の任意の波長であっても良い。例えば、光源は、対応するレジストの特性を変化させ、あるいは対応するPAGを活性化させる、172nmのレーザまたは赤外線レーザ、または任意の他の波長であっても良い。レーザビームは、より効率的に加熱および処理が可能となるように、平行化高強度ビームであっても良い。光源特性は、特定の被処理基板用に調整されても良い。ある基板では、DLP解像度が1080pであり、400〜700nmの波長範囲を有する60Wの光源で十分である。他の用途では、より高いパワーおよび高解像度が必要で、過熱なしでUVおよびDUV光を反射できるDLPが必要となる場合がある。光源は、波長に基づいて選択される。例えば、ある用途には、紫外光源が選定され、他の用途には、白色または赤外光源が選定される。光源の選定は、特定の基板および／または膜の吸収特性に基づく。DLP、GLV、または他の光バルブ技術により支援される、いかなる解像度が利用されても良い。
【００２３】
光投射装置103は、DLPチップ、格子光バルブ（GLV）、または他の光バルブ技術であっても良い。レンズシステム104は、基板上に基板サイズの最小収差を有する画像の形成に使用される。符号106は、基板105に向かって投射される画像を表す。符号101は、基板上の配置の例を表し、これは不均一CDを有する。投射画像109は、予備照射として、符号101の一つの形状の光を投射する。
【００２４】
そのようなシステムは、CD制御用の微調整および粗調整制御システムを組み合わせる。従来のリソグラフィ露光は、DLPシステムからの高い位置解像能により高められる。投射画素がオンオフ投射される各位置は、CDシフトを微調整する領域となる。
【００２５】
図2には、基板の処理を改善する一システムの側面図を示す。基板105は、基板ホルダ130に載置され、基板ホルダは、チャックまたはヒートチャックとして埋設され、またはこれらを含む。基板105の上部（すなわち被処理基板と面する側）には、DLPプロジェクタ等が配置され、光投射装置103の一部として、基板表面に画像を投射する。プロジェクタの配置は、所与のチャンバ内の空間利用性に基づいて変更される。例えば、微細加工ツールの多くのモジュールは、比較的短い。これらの実施例では、各種開口135および／またはレンズシステムを用いて、基板の上部の任意の限られた垂直空間内に、画像が投射される。高さおよび幅の測定の一例が示されているが、これは、特定の実施例を示すために示されており、限定的なものではない。
【００２６】
そのような基板調整および／または加熱モジュールの使用のために、専用の光投射システムが製造されても良い。あるいは、従来のDLPプロジェクタを使用しても良い。従来のDLPプロジェクタを使用いた場合、カラーフィルタの除去により、各基板配置への投影に対する光（熱）強度が上昇する。多くの光投射では、光源により生じた白色光がカラーフィルタを通過し、白色光は、DLPチップの表面を移動する。これは、プロジェクタを出る前に、波長の大部分が吸収されることを意味する。特定の設計仕様では、任意のカラーフィルタの除去に加えて、ランプ強度も高められる。
【００２７】
他の実施例では、単一基板への光投射のため、異なる波長ランプまたはレーザが使用される。これらのランプは、全て光投射に寄与し、あるいは選択的に活性化される。同様に、単位基板当たり複数のプロジェクタが使用されても良い。他の実施例では、光投射は、3D用途のような微調整用に周波数ベースの出力を有する。基板に投射された所与の光画像は、強度（振幅）および／または周波数（オンオフ）に基づく。利用可能なDLPミラーは、最大10000回／秒で、オンオフが切り換えられる。所与のスポットが最大光強度で投射されると、光酸生成が高まり、これは、所与のランプ強度および露光される材料の種類に基づく、利用可能な想定される溶解性変化の100％となる。光投射の微調整が望ましい場合、強度投射は、周波数に基づく投射と組み合わされる。
【００２８】
本願のCDシフト技術は、通常の半導体製造フローに追加されても良い。例えば、基板が製造され、コータ／現像機ツールを用いて薄膜が追加される。これは、しばしば、トラックツールと称される。次に、フォトレジストコーティングが追加される。次に、この時点で、臨界寸法シフトプロセスが実施される。従来のリソグラフィ露光は、スキャナツールを介して実行され、その後現像機により、溶解性材料が除去される。1または2以上のベークステップが存在し、リソグラフィスキャナ露光の前後に、放射線感応膜が処理され得ることに留意する必要がある。現像の後、基板は、エッチング、評価、切断、およびパッケージ化の従来の製造ステップに供される。あるいは、臨界寸法シフトプロセスは、従来のリソグラフィ露光後に導入されても良い。
【００２９】
図3〜図5には、従来の露光プロセスと、本願の画素ベース露光プロセスの効果を示す。図3において、レジスト165は、基板105の下地層110にコーティングされる。レジストは、対象露光領域161に、三角で示される光酸形成剤を有し、この領域は、マスクまたはレチクルを介して露光され、あるいはデジタル光投射を介して露光される。図4には、対象露光領域161を通って移動する露光波163を示す。この光化学作用を有する放射線は、図5において丸で示される酸を形成するPAGと相互作用する。対象露光領域161は、いくつかの酸を有し（または光破壊ベース）、これにより、レジストの溶解性が変化し、これが1または2以上の溶媒を用いて除去される。酸の量は、露光の種類に依存する。例えば、デジタル光投影では、フォトリソグラフィ露光よりも少ない酸が生じるが、特定の露光照射の結果、形成される酸の量が組み合わされる。
【００３０】
図6〜図7には、ポジトーン現像（PDT）レジストを用いた際のような、拡張による、CD修正またはシフトが示されている。図6には、CDシフト前のライン172のサイズが示されている。陰の領域173は、基板および任意の付随する薄膜の上部に成膜されたパターン化層の、CDシフトプロセスの完了後に生じるサイズの変化を表す。ライン172は、従来のリソグラフィ露光（マスクを用いたスキャナ）の結果を表す。ただし、リソグラフィ露光の前に（または後に）、レジスト層176は、マイクロミラー装置のような、デジタル画素ベース投射システムを介して投射される空間パターンまたは画像に露光される。この拡張露光は、基板のCDサインに基づいて、基板上の位置を不均一に予備処理する。これは、ある部分が、高い光照射を受け、基板上の他の部分は、いかなる活性光も受けないことを意味する。リソグラフィ露光と組み合わせると、初期ラインは、ラインサイズ174に拡張され、これにより、CDが増大または拡張される。
【００３１】
図8〜9には、ネガトーン現像（NTD）レジストを用いた際のような、収縮によるCD修正またはシフトを示す。図8において、左の図は、CDシフトの前のライン177のサイズを示す。領域178は、基板および付随する薄膜の上部に成膜されたパターン層のCDシフトプロセスの完了後に生じるサイズの変化を定める。ライン177は、従来のリソグラフィ露光（マスクを用いたスキャナ）で形成されるものである。リソグラフィ露光の前（またはその後）に、レジスト層は、マイクロミラー装置のような、デジタル画素ベース投射システムを介して投射される、空間パターンまたは画像に露光される。この収縮露光は、基板のCDサインに基づいて、基板上の位置を不均一に予備処理する。これは、ある位置が高い光照射を受け、基板上の他の部分が活性光を受光しないことを意味する。リソグラフィ露光と組み合わせた場合、ライン177は、初期のサイズから、ライン179として得られるサイズに減少し、これによりCDが低下する。
【００３２】
このように、本願の技術は、予備照射または高められた拡張された事後照射を提供する。この補完的な照射により、リソグラフィで提供される全体的な照射がシフトする。プロセスフローの大部分におけるスキャナまたは他のリソグラフィ露光ツールは、大部分の光化学作用を有する放射線を供給する一方、本願の画素ベース調整は、残りの露光または微調整作業を提供する。従って、CDは、ラスター系スキャンおよび放射線処理を介して微調整される。この技術は、最終（リソグラフィ）露光の前に、拡張予備露光を含み、これにより光酸が膜に記録される。次に、膜内の光酸は、システムの全CDをバイアス化する。
【００３３】
従来、半導体製造者は、照射マップ方式に依存して、イントラフィールドのCD変化を補正する必要があった。照射マップ方式は、スキャナへの基板フィードバックを使用し、未補正照射、不均一性、および投射レンズ収差のようなエラーが補正される。しかしながら、照射マップ処理は、高コストで時間がかかる。本願の技術では、照射マップハードウェアおよびプロセスが補完され、または完全に置換される。また、波長の変化は、微照射制御器を形成し、CD補正を用いて基板が予備投射され、これは、現像後の補正としてのみ示される。この実施例は、実質的に照射マップ（DOMA）の大きく改善されたバージョンを提供する。
【００３４】
ある実施例は、基板をパターン化する方法を含む。この方法は、被処理基板に対応する、基板上の構造の観測された臨界寸法値を空間的に特徴付ける、臨界寸法サインを定めるステップを有する。これは、サードパーティからの、または解析システムからの臨界寸法サインを受容するステップを有する。解析システムは、特定のフォトリソグラフィシステムにより処理された代表基板において測定され、マップ化されたCDを有する。従来のリソグラフィシステムは、通常、ある程度の不均一性を形成する。ただし、これらの不均一性は、基板から基板に繰り返され、特定のリソグラフィシステム（ツールまたはツール／材料組）により処理された基板から基板に繰り返されるCDサインが存在する。換言すれば、通常、基板には、低い歩留まりの特定領域がある。これは、その領域のCDは、極めて小さく、または極めて大きいからである。CD変動の位置は、基板表面にランダムに分布され、および／またはステッパシーケンス等の結果である。図10には、臨界寸法サインの一例の代表図を示す。基板は、通常、平坦であり、従って、CD均一性の変動は、平面または基板のX、Y位置に基づいて変化する。この臨界寸法サインは、微細加工プロセスで使用されるウェハのような、所与の基板の表面上の点配置としてマップ化される。CDサイン図の各点は、明暗の度合いに応じて変化することに留意する必要がある。CDサインの点位置におけるこれらの相対差は、相対的なCD均一性の差を表す。例えば、完全に暗い点位置は、極めて小さなCDを有する領域を表し、一方、完全に明るい点またはより明るい点位置は、極めて大きなCDを有する領域を表す。このCDサインは、観測されおよび／または測定された寸法に基づいて形成される。
【００３５】
ある実施例では、臨界寸法サインは、特定のリソグラフィ露光システムにより処理された代表基板における物理的位置に対応する臨界寸法の変化を定め、これらの変化は、繰り返される。
【００３６】
（被処理）基板は、パターン化膜でコーティングされる。パターン化膜は、少なくとも初期には、放射線感応性であり、パターン化膜の溶解性は、光化学作用を有する放射線の露光により変化可能である。例えば、このパターン化膜は、（フォト）レジストまたは同様の材料であっても良い。放射線感応性は、材料のベーキングまたは他の処理によって、後に除去される。従って、パターン化膜は、常時放射線感応性である必要はない。パターン化膜自身は、光／放射線に対して固有の感度を有し、または光酸形成剤もしくは他の溶解性変更剤の追加により、感度を示しても良い。図11を参照すると、基板105（通常基板の上表面）にコートされたパターン化膜115に、電磁放射線（EMR）のパターンが投射される。基板は、下地層110を有しても良い。電磁放射線のパターンは、図11に示すように、独立に処理可能な投射点のアレイを有する、デジタル画素ベース投射システム140を用いて投射される。投射パターン123は、臨界寸法サインに基づく。投射パターンは、基板上の点配置に基づいて変化することに留意する必要がある。CDサインは、基板のあまり受光されない領域、およびスキャナリソグラフィ露光により大きく露光される領域の表示または測定結果である。この露光データを空間的に把握することにより、投射パターンが定められる。従って、より露光される恩恵を受ける点配置では、これらの点配置は、デジタル画素ベース投射システムからより多くの露光を受け、特定のスキャナによるアンダー露光が補償される。同様に、スキャナから大きな露光を受ける点配置では、これらの点配置は、デジタル画素ベース投射システムから僅かの露光を受け、または露光されない。間に、いかなる数の傾斜露光があっても良い。投射パターンは、実質的に投射画像であり、または光投射点の格子状アレイである。各光点は、基板の2次元表面配置に投射される。ただし、光酸形成の多くの実施例では、電磁放射線は、可視スペクトル未満であり、深紫外線または極紫外線内であり、従って、いかなる画像も視覚的に検知できない。各種実施例では、個々に移動可能なミラーのアレイを有するマイクロミラー装置を用いて、このパターンが投射される。従来のデジタル光処理（DLP）チップは、約可視光スペクトルの範囲内、およびUVスペクトル内の電磁放射線用に使用される。UV光、DUV、EUV等の投射の場合、従来のDLPチップに対する材料改質は、高エネルギー／周波数によってDLPチップが破損することを抑制する。
【００３７】
電磁放射線のパターンを投射するステップは、約1000nm未満の波長を有する電磁放射線を投射するステップを有し、約200nm未満の波長を有する投射電磁放射線を有しても良い。デジタル画素ベース投射システムは、投射パターン上の点配置により投射される電磁放射線の量を変化させるように構成される。デジタル画素ベース投射システムを使用するステップは、マイクロミラー投射装置を使用するステップを有し、これは、光源からの電磁放射線を、基板に反射する。そのような光投射により、電磁放射線のパターンによるパターン化層に光酸が形成される。パターン化層は、光酸形成剤を有する。そのような投射は、独立にアドレス可能な各画素により、光強度を変化させるステップを有する。投射画像は、空間臨界寸法サインにより、整列される。
【００３８】
フォトリソグラフィ露光、および画素ベース露光により基板が処理された後、パターン化膜は、現像され、パターン化膜の溶解性部分が除去される結果、パターン化膜の残りの部分が基板にレリーフパターンを形成する。図12には、フォトリソグラフィ露光プロセスの一例図を示す。図において、レクチル120を用いて、光がマスクされ、マスクベースの光パターン121は、パターン膜115の一部に影響を及ぼす。図13Aおよび図13Bには、現像ステップが実施された後の基板の結果を示す。図13Aには、露光部分（図12）が除去され、パターン化膜115でレリーフパターンが定められた様子を示す。図13Bには、反転潜在パターンの現像の結果を示す。この場合、未露光部分は溶解性であり、ネガトーン現像機などを用いて、現像機により除去される。図14Aおよび図14Bに示すように、いずれの方式においても、得られるレリーフパターンは、パターンを下地層110に転写（エッチング転写）するマスクとして使用される。図15Aおよび図15Bには、パターン化膜115を清浄化した後の結果を示す。
【００３９】
別の実施例では、基板をパターン化する方法は、被処理基板に対応する構造の臨界寸法値を空間的に特徴付ける、臨界寸法サインを定めるステップを有する。この臨界寸法サインは、試験基板から得られ、または過去に処理された基板から得られる。画像は、臨界寸法サインに基づいて計算される。電磁放射線のパターンとして、基板に成膜されたパターン化膜に、画像が投射され、個々にアドレス可能な投射点のアレイを有するデジタル画素ベース投射システムを用いて、画像が投射される。電磁放射線のパターンを投射するステップは、デジタル光処理（DLP）装置を介して、基板の表面に光を投射するステップを有する。フォトリソグラフィ露光を介した基板の処理に続き、パターン化膜が現像され、パターン化膜の溶解性部分が除去される結果、パターン化膜の残りの部分は、基板上にレリーフパターンを形成する。代替実施例は、レチクルベースのフォトリソグラフィ露光プロセスを実施するステップを有する。レクチルベースのフォトリソグラフィ露光処理は、パターン化膜に第2の溶解性シフトを生じさせる。第1の溶解性シフトおよび第2の溶解性シフトの組み合わせにより、パターン化膜に潜在パターンが定められ、該潜在パターンは、所与の現像機に対して溶解性のパターン化膜の部分を有する。レクチルベースのフォトリソグラフィ露光プロセスは、デジタル画素ベース投射システムを用いてパターン化膜に画像を投射する前、または後に行われる。
【００４０】
本願の臨界寸法修正機器は、パターン化膜を有する基板を保持するように構成された、基板ホルダを有する。パターン化膜は、少なくとも初期には、放射線感応性であり、パターン化膜の溶解性は、放射線露光により変化し得る。また、この機器は、特定のフォトリソグラフィ露光システムにより処理された基板上の構造の観測された臨界寸法値を空間的に特徴付ける、臨界寸法サインを定めるように構成されたマイクロプロセッサを有する。また、デジタル画素ベース投射システム（DLPおよび／またはマイクロミラー装置、またはGLV装置など）が備えられ、これは、基板上に形成されたパターン化膜に、電磁放射線のパターンを投射するように構成される。デジタル画素ベース投射システムは、独立にアドレス可能な投射点を有するアレイを有し、投射パターンは、臨界寸法サインに基づく。現像モジュールを用いて、フォトリソグラフィ露光プロセスを実行する特定のフォトリソグラフィ露光システムにより形成されたパターン化膜に、潜在パターンが現像される。現像モジュールは、パターン化膜の溶解性部分を除去するように構成され、パターン化膜の残りの部分は、基板上にレリーフパターンを形成する。点グリッドとしての画像の投射のため、光源が備えられる。また、光フィルタ化システムを用いて、基板上のパターン化膜に投射される光の特定の波長が排除される。
【００４１】
均一な結果のため、予め定められた空間パターンにより照射された、予備照射基板は、同じ特定のスキャナまたは露光ツールに搬送され、CDサインが形成される。
【００４２】
例えば、ある計画では、所与のリソグラフィスキャナは、繰り返し基板の底部をアンダー露光する。この不均一サインの受容または同定に応じて、活性化放射線の画素ベース投射が実施され、（この特定の例の基板の）底部に（露光の前に）光酸が形成され、特定の底部におけるリソグラフィシステムのアンダー露光がバイアスされ、または補償が支援される。ある実施例では、これは、一桁の％だけ、特定の領域における光酸を高めることを意味する。ただし、この比較的小さな増加は、この予備照射と組み合わされた場合、スキャナによる均一な流れの露光により、基板の残りのCDと適合する最終CDを有する底部が得られ、これにより歩留まりが上昇することを意味する。所与のCDサインは、フィールドベース（ダイベース）であり、ならびに／または他の変化および各露光システムの露光陰影に基づくことに留意する必要がある。例えば、フィールドベースパターンは、EUVフレアの補正に使用できる。
【００４３】
EMRまたは予備照射のこのパターン化は、基板のコーティングとリソグラフィ現像の間のどこかの処理点で実施される。他の実施例では、予備照射または微調整のステップは、リソグラフィ露光の後であって、現像ステップの前に実施される。従って、全ての必要なハードウェアは、現像モジュール、リソグラフィツール、またはコーティングシステムに導入される。事後露光微調整と比較すると、リソグラフィ露光前の微調整照射がより有意である。通常は、フォトリソグラフィの直後に、さらなる反応を停止させる事後露光ベーク遅延があるが、事後露光ベーク前の遅延は、正確な微調整照射をより複雑にするCDシフトを形成する。
【００４４】
しかしながら、本願の技術では、電磁放射線の画素ベース投射により、任意の基板上の任意のスポットにおいて、CDを数nm〜変化させることができる。デジタル光処理（DLP）チップおよび／またはマイクロミラーアレイを用いて、基板表面に電磁放射線を投射し、基板上の画素またはスポット投射領域により強度を変化させることができる。これにより、基板上の任意のスポットでの、僅か数nmのCDの変化が可能となる。基板CDサインは、任意のフィードバックシステムにより定められ得る。従って、本願の技術は、マスクのないCD調整技術を提供することができる。
【００４５】
他の実施例では、本願の技術を用いて、位置合わせターゲットが清浄化され、基板の端部が清浄化される（端部ビードの除去）。予備照射により、450mmの基板の事後露光ベークデルタが軽減される。実質的に大きな基板であって、露光ツールが基板のフィールドのグリッドを介して個々にステップする場合、第1のフィールドが露光される時間と、第2のフィールドが露光される時間の間に、ずれが存在する。この時間のずれは、パターンおよびラインの均一性に影響を及ぼす。しかしながら、各フィールドを予備照射でバイアス化することにより、露光時間のずれ（ラスター遅延）が補償される。別の実施例では、高解像度においてレーザ光源を使用することにより、層が清浄化され、積層化が支援される。また、投射画像を使用して、誘導自己組織（DSA）の領域を定めることができる。また、端部配置エラー（EPE）の調整に、実施例を使用することもできる。
【００４６】
処理チャンバ内に配置された基板に、CDサインベース画像を投射することは、この技術の単なる一つの実施例に過ぎない。半導体製造の各種段階での基板処理用の、多くの追加用途および実施例がある。従って、適用技術は、リソグラフィに限定されない。他の実施例では、光画像投射は、事後用途ベーク（PAB）と、事後露光ベーク（PEB）の両方に使用できる。光画像投射は、複雑な端部ビード除去（EBR）に使用できる。領域は、端部ビード除去用に「引き込まれ」、または投射される。光画像投射を用いて、アレイを印刷する手段として、ブロックコポリマの誘導自己組織の領域を定めることができる。すなわち、誘導自己組織（DSA）によりアレイの印刷ができる領域においては、露光が十分に高められるのに対して、残りの領域は露光されず、ブロックコポリマは、カットマスクを使用せずに、自己組織化される。これは、処理ステップを抑制する。
【００４７】
本願の実施例は、ウェットまたはドライの基板清浄化システムに使用することができる。ウェット清浄化システムでは、投射光画像は、中央から端部の温度の均一化を支援する。スピン基板に液体が分散されるあるプロセスでは、膜の厚さは、端部に比べて、基板の中心に向かって厚くなる。しかしながら、本願の技術では、半径方向の温度の均一性が高まる。分配ノズルおよびアームの位置に応じて、投射画像は、実質的にパイ状画像となるが、スピン基板では、基板の全ての部分が照射される。UV光を用いた画像の投射により、化学物質の反応性が助長され、そのような化学物質の半径方向の反応性が改善される。空間光増強技術は、例えば、UVランプと組み合わされ、照射の大部分が直接提供される。UV光増強および投射のため、石英、フッ化カルシウム、または他の透明伝導媒体のような、UV透過性の光学系が選定される必要があることに留意する必要がある。
【００４８】
前述の記載において、処理システムの特定の形状、本願に使用される各種部材およびプロセスの記載など、特定の詳細について説明した。しかしながら、本願の技術は、これらの特定の細部から離れた、他の実施例において実施されても良いことが理解されることに留意する必要がある。そのような細部は、説明用であって、限定的なものではない。本願に示した実施例は、添付図面を参照して説明した。同様に、完全な理解を提供するため、説明用に、特定の数、材料、および構成が記載された。ただし、実施例は、そのような特定の細部を有さずに、実施されても良い。実質的に同じ機能的構成を有する部材は、同様の参照符号で表され、任意の冗長な記載は、省略されている。
【００４９】
各種実施例の理解を支援するため、複数の別個の動作として、各種技術について説明した。記載の順番は、限定的なものではなく、これらの動作は、必ずしも順番に行われるものではない。実際、これらの動作は、記載の順番で実施される必要はない。示された動作は、実施例に示されたものとは異なる順番に実行されても良い。各種追加の動作が実施され、および／または記載された動作は、追加の実施例において、省略されても良い。
【００５０】
本願において使用される「基板」または「対象基板」は、一般的に、本発明により処理される対象を表す。基板は、いかなる材料部分または装置構造、特に、半導体または他の電子装置を含んでも良い。これは、例えば、半導体ウェハ、レチクル、またはベース基板構造の上の、もしくは積層された層、例えば薄膜のような、ベース基板構造であっても良い。すなわち、基板は、いかなる特定のベース構造、下地層、上部層、パターン化もしくは未パターン化の有無にも限定されず、むしろ任意のそのような層、ベース構造、または層および／もしくはベース構造の任意の組み合わせが含まれることが考慮される。記載では、特定の種類の基板を参照したが、これは一例に過ぎない。
【００５１】
また、前述の技術の動作に対して、本発明の同じ目的を達成する多くの変更が可能であることは、当業者には理解される。そのような変更は、本願の開示の範囲を網羅することが意図される。従って、前述の本発明の実施例の記載は、限定的なものではない。むしろ、本発明の実施例の任意の限定は、以下の特許請求の範囲に表されている。
【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１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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