(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン転写のための二重露光方法であって、
基板上に設けられた相変化材料層の第１の部分を、該第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光し、該第１の部分に複数の第１のフィーチャを形成するステップと、
前記第１のフィーチャが形成された前記第１の部分を冷却するステップと、
前記第１の部分とは別々の前記相変化材料層の第２の部分を、該第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光し、該第２の部分に複数の第２のフィーチャを形成するステップと、
前記第２のフィーチャが形成された前記第２の部分を冷却するステップと、
前記第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、且つパターンを画定するように、前記第１および第２の部分以外の前記相変化材料層の一部分を除去するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記相変化材料層が、前記放射で露光される前に、結晶状態または多結晶状態にある、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記相変化材料層がカルコゲナイド合金を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記相変化材料層が、Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ２−Ｓｂ２−Ｔｅ５、Ｇｅ−Ｓｂ２−Ｔｅ４、およびＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅからなるグループから選択された合金を含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第１および第２の線量の放射のそれぞれが、前記相変化材料層の前記それぞれの第１および第２の部分を、それらのそれぞれの融解温度の上方で加熱するのに十分なものである、請求項１から請求項４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記第１の部分、または前記第２の部分、または前記第１および第２の部分両方が、５０ナノ秒から２００ナノ秒の範囲内の時間の間、露光される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記第１の線量の放射、または前記第２の線量の放射、または前記第１および第２の線量の放射両方が、極端紫外（ＥＵＶ）放射、Ｘ線放射、または１２６ｎｍ、１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、および２４８ｎｍからなるグループから選択された波長を有する放射を含む、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記第１および第２の線量の放射が実質的に同じである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記相変化材料層の前記第１の部分のフィーチャが、前記相変化材料層の前記第２の部分のフィーチャと異なる、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記第１および第２の部分以外の前記相変化材料層の前記一部分の除去が、エッチングプロセスを使用する、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記パターンを前記基板内にエッチングするステップをさらに含む、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
レジストの層が前記相変化材料層と前記基板の間に設けられ、前記パターンを前記レジストの層内で形成するステップと、前記パターンを前記基板内でエッチングするステップとをさらに含む、請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
相変化材料の層を備える基板を保持するように構成された基板ホルダと、
前記相変化材料層の第１の部分を、該第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光し、該第１の部分に複数の第１のフィーチャを形成するように構成され、且つ前記第１のフィーチャが形成された前記第１の部分を冷却するように構成され、且つ前記第１の部分とは別々の前記相変化材料層の第２の部分を、該第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光し、該第２の部分に複数の第２のフィーチャを形成するように構成され、且つ前記第２のフィーチャが形成された前記第２の部分を冷却するように構成された二重露光装置と、
前記第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、且つパターンを画定するように、前記第１および第２の部分以外の前記相変化材料層の一部分を除去するように構成されたエッチング装置と、を備えるリソグラフィ装置。
【請求項１４】
前記相変化材料層が、前記放射で露光される前に、結晶状態または多結晶状態にある、請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１５】
前記第１および第２の線量を、離隔された第１および第２の露光スリットからの、それぞれの第１および第２の露光から、単一の基板パスでもたらすように構成された、請求項１３又は１４に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１６】
基板上に設けられた相変化材料層の第１の部分を、該第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光し、該第１の部分に複数の第１のフィーチャを形成するステップと、
前記第１のフィーチャが形成された前記第１の部分を冷却するステップと、
前記第１の部分とは別々の前記相変化材料層の第２の部分を、前記第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光し、該第２の部分に複数の第２のフィーチャを形成するステップと、
前記第２のフィーチャが形成された前記第２の部分を冷却するステップと、
前記第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、且つパターンを画定するように、前記第１および第２の部分以外の前記相変化材料層の一部分を除去するステップと、を含むパターン転写のための二重露光方法をリソグラフィ装置に実施させるように構成されたコンピュータ可読命令を担持する担持媒体。
【請求項１７】
前記装置に前記基板内で前記パターンをエッチングさせるためのコンピュータ可読命令をさらに担持する、請求項１６に記載の担持媒体。
【請求項１８】
離隔された第１および第２の露光スリットからの、それぞれの第１および第２の露光を使用する二重露光スキャニングリソグラフィプロセスによって、単一の基板パスで、前記第１および第２の線量がもたらされるようにするためのコンピュータ可読命令をさらに担持する、請求項１６又は１７に記載の担持媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、パターン転写のための方法、そのような方法において使用するのに適したリソグラフィ装置、およびデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板のターゲット部分上に付ける機械である。リソグラフィ装置は、たとえば、集積回路（ＩＣ）の製造時に使用することができる。その場合、パターニングデバイスによって与えられるパターン（たとえば、レチクルパターン）を使用し、ＩＣの個々の層上で形成しようとする回路パターンを生成することができる。この回路パターンは、基板（たとえば、シリコンウェーハ）上の（たとえば、ダイの一部、１つのダイ、またはいくつかのダイを含む）ターゲット部分上に転写することができる。回路パターンの転写は、一般に、投影システムを使用して、基板上に設けられた放射感応性材料（たとえば、光活性レジストまたはフォトレジスト）の層上にパターンを結像することによる。放射のビームは、パターニングデバイスを横断させることによってパターニングされ、所望のパターンをレジスト内に結像するように、投影システムによって基板のターゲット部分上に投影される。リソグラフィプリントプロセスは、露光後にレジスト層を現像し、レジスト材料のフィーチャとすることができるプリント後のフィーチャ、またはレジスト材料内のスペースを生成することをさらに含む。レジスト材料は、エッチングによってパターニングしようとする、下にある層のためのエッチングマスクとして働くことができる。
【０００３】
[0003]  一般に、単一の基板は、連続して露光される、隣り合うターゲット部分のネットワークを含むことになる。既知のリソグラフィ装置には、パターン全体を一度にターゲット部分上に露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、所与の方向（「スキャン」方向）でビームを介してパターンをスキャンし、一方、この方向に対して平行または逆平行で基板を同期スキャンすることによって、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとが含まれる。
【０００４】
[0004]  より細かい解像度を有するパターンを生成することができることが、引き続き望まれている。一般に、より細かい解像度のパターンを達成するために、より短い波長の放射を使用することができる。特に１９３ｎｍ波長を有する放射を使用するステップアンドスキャンシステムは、解像度が制限されつつある。解像度は、ＮＡ約１．５６に開口数を増大することを可能にする液浸リソグラフィを使用して高められている。これは、３２ｎｍ（ハーフピッチ）解像度を後押しすることになる。特に１９３ｎｍ波長の照明を使用して、より高い解像度に進むには、新しいパターニング技法の開発を必要とする。
【０００５】
[0005]  より小さいフィーチャをエッチングしようと開発されたパターニング技法は、パターニングしようとする基板層とレジストの層の間に設けられたハードマスクを使用する。このハードマスクは、所期のパターンを下にある基板内に転写するために必要とされるエッチング条件に対して、レジスト材料より耐性があり、したがって、パターン転写中にレジストが基板より速い速度でエッチングされることに伴う問題が回避される。ハードマスクを使用するそのような方法が開発されたにもかかわらず、たとえばパターン結像に使用される放射の波長によって、基板内にエッチングすることができるフィーチャの最小サイズに対する制限が課される。開口数など、リソグラフィツールのパラメータに基づいて、隣り合うフィーチャを基板上にプリントすることができる最小ピッチ（最小フィーチャピッチ）は、使用される放射の所与の波長に関して制限される。リソグラフィレチクル内で使用される（レチクルから基板への縮小倍率（demagnification）を考慮しての）最小ピッチは、一般に、そのレチクルを使用するリソグラフィツールを使用してプリント可能な最小フィーチャピッチに従って選択される。というのは、対応する、それより小さいピッチで配列されたどのレチクルフィーチャも、基板上にプリントされないことになるからである。したがって、所与のリソグラフィ装置の場合、所与のパターニング済みの放射のビームを生成するために使用されるレチクル、または１組のレチクルは、一般に、そのリソグラフィ装置によってプリント可能な最小フィーチャピッチ以上のフィーチャピッチを有する、基板内の構造物を作り出すように設計されるレチクルフィーチャで構成される。
【０００６】
[0006]  上記の制限に鑑みて、フィーチャ間の必要とされる分離（必要とされる最小フィーチャピッチ）が先進の電子技術において縮小されるにつれて、基板が１回の露光においてパターニング済みの放射のビームで露光される従来の一括露光プロセスを使用してデバイスを作製することは、ますます困難になる。たとえば、サブ９０ｎｍのデバイスサイズの場合、２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの放射を使用してフィーチャをパターニングすることは、ますます困難である。基板上の構造物の量を増やすために、基板をパターニングするために使用されるリソグラフィツールに伴う最小フィーチャピッチより小さい距離で構造物を離隔することができるように、二重露光技法が開発されている。
【０００７】
[0007]  現行の二重露光デュアルトレンチプリントプロセスの一例では、基板上に堆積されたハードマスク材料の層を覆うレジストの層が、レチクルパターンの像を構成する、第１の線量のパターニング済みの放射で露光される。次いで、レジストの露光済みの領域が除去され、その後にハードマスクエッチングステップが続き、ハードマスク内に第１の一連のスペースを形成する。次いで、ハードマスク材料の層を覆うように、レジストのさらなる層が設けられ、それに続いて、所定の距離だけパターニング用レチクルが変位される。その後で、第２の一連のスペースを設けるようにそれぞれレジスト層およびハードマスク層をパターニングおよびエッチングすることにより、第１の一連のスペース間の挟まれる位置に新しいスペースが配置される。次いで、レジストが選択的に除去され、第１および第２の一連のスペースが形成されたパターニング済みのハードマスクを残す。次いで、ハードマスクによって画定されたパターンを、下にある基板内にエッチングすることができる。このようにして、一括露光においてフィーチャピッチＤを生成するように構成されたレチクルを使用し、ハードマスクをパターニングおよび形成し、それによりＤ未満のフィーチャピッチ、たとえばＤ／２を有する基板をパターニングおよび形成することができる。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]  しかし、上述のプロセスは、２つの別々のレジスト層堆積、２つのレジスト露光ステップ、および２つのハードマスクエッチングステップを必要とすることが理解されるであろう。高解像度二重パターニング技法の開発中に遭遇する可能性がある問題は、レジストの物理的および／または化学的特性に、またそのような特性が、第２の線量のパターニング済みの放射で露光される前の、第１の線量のパターニング済みの放射での露光によってどのように影響を受けるかに関連する。第１の線量の放射で露光されたエリアに隣接するレジストの領域は、その第１の線量の放射によって、それらのエリアがその第１の線量の「記憶」を保つように影響を受ける可能性があり、これは、後続の第２の線量の放射のパターニング精度に対して有害なものとなるおそれがある。たとえば、光酸発生剤を混ぜたレジストでは、露光済みのエリアに隣接するエリアにおいて、その隣接エリアが、パターンフィーチャを形成するための閾値線量に満たない放射で露光されたものであっても、光酸発生剤によって酸が生成される可能性がある。上記に照らして、たとえば、改良された多重パターニング技法が求められている。
【０００９】
[0009]  本発明の一態様によれば、パターン転写のための方法であって、
基板上に設けられた相変化材料層の第１の部分を、第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するステップと、
第１の部分とは別々の相変化材料層の第２の部分を、第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するステップと、
第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつパターンを画定するように、第１および第２の部分以外の相変化材料層の一部分を除去するステップとを含む方法が提供される。
【００１０】
[0010]  本発明の他の態様は、
相変化材料の層を備える基板を保持するように構成された基板ホルダと、
相変化材料層の第１の部分を、第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するように構成され、かつ第１の部分とは別々の相変化材料層の第２の部分を、第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するように構成された露光装置と、
第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつパターンを画定するように、第１および第２の部分以外の相変化材料層の一部分を除去するように構成されたエッチング装置とを備えるリソグラフィ装置を提供する。
【００１１】
[0011]  本発明の他の態様は、
基板上に設けられた相変化材料層の第１の部分を、第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するステップと、
第１の部分とは別々の相変化材料層の第２の部分を、第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するステップと、
第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつパターンを画定するように、第１および第２の部分以外の相変化材料層の一部分を除去するステップと、
パターンを基板内に転写するステップとを含むデバイス製造方法を提供する。
【００１２】
[0012]  本発明の他の態様では、
基板上に設けられた相変化材料層の第１の部分を、第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するステップと、
第１の部分とは別々の相変化材料層の第２の部分を、第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するステップと、
第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつパターンを画定するように、第１および第２の部分以外の相変化材料層の一部分を除去するステップと
を含む方法をリソグラフィ装置に実施させるように構成されたコンピュータ可読命令を担持する担持媒体が提供される。
【００１３】
[0013]  一実施形態では、選択的かつ急速に加熱し、次いで冷却し、材料内にパターニング済みの領域を正確に画定することができる相変化材料が使用される。パターニング済みの領域は、選択的に現像し、高解像度パターンを形成することができ、次いで、この高解像度パターンを、基板、または他のデバイス処理層、たとえばレジストの層など、下にある層に転写することができる。相変化材料が使用されるのは、アモルファス状態への転化が、選択される特定の相変化材料によって決まる明確な閾値レベルを超える、ある線量の放射を必要とするからである。その閾値レベルを超える放射で露光される相変化材料のエリアだけがアモルファス状態に転化することになり、その結果、それに満たない閾値レベルの放射の線量で露光される、所期のパターニング済みのエリアに隣接する領域は、アモルファス状態に転化せず、その結果、先の露光の「記憶」を実質的に保たない。
【００１４】
[0014]  一実施形態では、解像度を高める多重パターニング技法を可能にするために、薄い結晶膜の相変化材料が使用される。
【００１５】
[0015]  露光装置は、乾式投影システムリソグラフィ装置、または、たとえば水もしくは高屈折率液を液浸液として使用する液浸リソグラフィツールとすることができる。露光ツールは、単一のイルミネータと、単一の露光スリットを介して、スキャンする基板上に結像される単一のパターニングデバイスとを有することができる。別法として、露光ツールは、単一の基板パスでの多重パターニングを容易にするために、複数のイルミネータを有することができる。複数のイルミネータは、それぞれの複数の、スキャンする相補的なパターニングデバイスを照明するために使用される。複数のイルミネータは、図１に示されている第１および第２のスリット１００、１０２など、それぞれの複数の露光スリットを、スキャンする基板上にもたらすように構成することができる。図１は、第１および第２の露光スリット１００、１０２を含む、投影システムイメージフィールド１０４を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
[0016]  次に、本発明の実施形態について、対応する符号が対応する部分を示す添付の概略図面を参照して、例としてのみ述べる。
【００１７】
【図１】[0017]本発明の一実施形態によるパターニング方法において適用するための、ある距離だけ分離された２つの露光チャネルを画定する、露光装置の投影システムイメージフィールドの概略図である。
【図２ａ】[0018]本発明の一実施形態で使用される二重パターニングリソグラフィの二重露光原理を説明するために使用される図である。
【図２ｂ】[0019]本発明の一実施形態による相変化材料を使用する、また使用しない二重パターニングリソグラフィの二重露光原理を説明するために使用される図である。
【図３ａ】[0020]本発明の一実施形態によるパターン転写方法におけるステップの概略図である。
【図３ｂ】[0020]本発明の一実施形態によるパターン転写方法におけるステップの概略図である。
【図３ｃ】[0020]本発明の一実施形態によるパターン転写方法におけるステップの概略図である。
【図３ｄ】[0020]本発明の一実施形態によるパターン転写方法におけるステップの概略図である。
【図４】[0021]本発明の一実施形態による方法で使用することができるリソグラフィ装置の概略図である。
【図５】[0022]本発明の一実施形態による二重パターニングリソグラフィ技法におけるステップを表す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
[0023]  図２ａを参照すると、二重パターニングリソグラフィ技法は、２つの別々の相互配置されたパターン２００、２０２を露光することにより、単一のパターン２０４を形成するように組み合わされたとき、パターニング解像度を効果的に倍加する。図２ｂに示されているように、第１および第２の像２０６、２０８が、標準的なフォトレジストなど従来のパターニング材料に与えられると、その材料は、第１の像２０６の一部に隣接する、しかしそれを形成しないエリア（任意のそのようなエリアは、空中像の近接テール（proximity tail）とも呼ばれる）内で第１の像２０６の「記憶」を保つ。その結果、第２の像２０８を与えた後で、目的とする最終像２１０のコントラストは、不十分な低いものである。
【００１９】
[0024]  本発明の一実施形態は、パターン転写のための方法であって、基板上に設けられた相変化材料層の第１の部分を、第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するステップと、第１の部分とは別々の相変化材料層の第２の部分を、第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するステップと、第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつパターンを画定するように、第１および第２の部分以外の相変化材料層の一部分を除去するステップとを含む方法を提供する。図２ｂを参照すると、相変化パターニング材料が使用される本発明の一実施形態の方法では、相変化材料の局所加熱および後続の冷却により、材料をアモルファス状態に転化するために必要とされる放射の閾値レベルより高い放射で露光された相変化材料の領域だけが、現像液（developer）内で可溶となる。冷却後には、相変化材料は、２つの露光のいずれかに伴う空中像の近接テールに起因する何らかの部分的な露光を本質的に「忘却」している。その結果、最終パターン像２１２は、解像度倍加をもたらすように、所望とするコントラストを有する。
【００２０】
[0025]  一実施形態では、典型的なフィーチャサイズは、各別々のパターンについて６４ｎｍピッチで、露光後ラインについて１６ｎｍ（ネガ型パターニング材料）とすることができ、それにより、第２の露光後に、３２ｎｍピッチで１６ｎｍの最終パターン、すなわち１６ｎｍ（ハーフピッチ）ノードリソグラフィを実現する。
【００２１】
[0026]  本発明の一実施形態では、相変化材料層は、放射で露光される前に、結晶状態または多結晶状態にある。望ましくは、相変化材料は、結晶薄膜層である。この膜は、像を膜内で形成するために熱が使用され、次いでその像を好適な条件下で現像することができるので、サーマルイメージング層とみなすことができる。さらにこの膜は、露光閾値に達しない、先の部分的な露光の「記憶」を実質的に持たないという特性を有する。パターニング露光により、結晶膜が選択的に加熱され、選択された領域がアモルファス状態に転化される。この膜は、局所的に、高い精度で、効果的に融解され、プールされる。一実施形態では、第１および第２の線量の放射のそれぞれは、相変化材料層の、それぞれの第１および第２の部分を、それらのそれぞれの融解温度の上方で加熱するのに十分なものである。次いで、融解された領域は、急冷によってアモルファス状態に再凝固される。このようにして、相変化材料は、閾値レジストのように働き、したがって、並置されたレジストリで位置決めされた２つのパターンで順次基板を露光するように従来のリソグラフィ装置を使用して、あるいは（別法として）、米国特許第６６１１３１６Ｂ２号に示され、述べられているタイプの多チャネル露光光学システムを備え、かつ図１に示されている投影システムイメージフィールド１０４を有するリソグラフィ装置を使用して、二重パターニングに適用するのに著しく好適である。第２のパターン露光が行われた後では、露光閾値を超え、結晶膜がアモルファス状態に転化されたパターンエリア以外、この膜は第１のパターン露光の「記憶」を実質的に有していない。したがって、像の部分的な露光テールによって引き起こされる、順次露光されたパターン間の近接効果が、ほとんどないか全くない。第１の部分と第２の部分のうちの少なくとも一方、望ましくは両方が、相変化材料の相の、必要とされる変化を誘発するように、任意の適切な時間の間、放射で露光される。使用される特定の露光時間は、使用される放射源のタイプ、放射パルス長、およびビームパワーを含めて、様々なパラメータの関数になる。一実施形態では、第１の部分と第２の部分のうちの少なくとも一方、望ましくは両方が、最大約１０秒の時間の間、または約１ナノ秒から約１０秒の範囲から選択された時間の間、または約５０〜２００ナノ秒の範囲から選択された時間の間、または約１００ナノ秒の時間の間、露光される。
【００２２】
[0027]  相変化材料を、多チャネル露光光学システムを含む上述のリソグラフィ装置での適用に著しく好適なものにする相変化材料の他の特徴は、薄膜パターンエリアに関連する冷却時間が短い、典型的には約２ナノ秒であることである。したがって、多チャネル（たとえば、２チャネル）露光ツールにおいて、複数の隣り合う露光スリットを使用して、パターニングを実施することが可能である。各露光チャネルは、相補的なパターンを有することができ、そのパターンは、順次露光されたとき、最終的な複合パターンを生成する。たとえば、５００ｍｍ／秒の基板スキャン速度では、第１の露光と第２の露光の間の時間は、約１００万ナノ秒となり、これは、最高の基板スループット速度時でさえ、第１の露光後、膜が冷却されるのに十分以上の時間である。
【００２３】
[0028]  第１および第２の線量の放射は、任意の望ましい形態をとることができ、互いに同じ、または異なるものとすることができる。たとえば、各線量の放射は、同じ、または異なる波長とすることができる。さらに、各線量の放射は、同じ、または異なる時間の間、与えることができる。第１および第２の線量の放射を与えることに起因するパターンフィーチャは、使用される放射の波長、放射が与えられる時間、および／またはサイズ、形状、パターンフィーチャの相対配置による、付けようとする特定のパターンの構造に応じて、実質的に同じ、または異なるものとすることができる。
【００２４】
[0029]  本発明の他の態様は、相変化材料の層を備える基板を保持するように構成された基板ホルダと、相変化材料層の第１の部分を、第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するように構成され、かつ第１の部分とは別々の相変化材料層の第２の部分を、第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するように構成された露光装置と、第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつパターンを画定するように、第１および第２の部分以外の相変化材料層の一部分を除去するように構成されたエッチング装置とを備えるリソグラフィ装置を提供する。
【００２５】
[0030]  本発明の一実施形態による方法は、多チャネル光学システムの使用に限定されないことを理解されたい。本明細書で述べられている二重パターニング法は、従来の単一のイルミネータ、単一のチャネルシステムを介する複数のパスを使用して実施されてもよい。本明細書で述べられている二重パターニング法は、たとえば、イメージングパターンを画定するために傾斜ミラーアセンブリを使用するマスクレス露光ツールと共に使用されてもよい。本発明の一実施形態では、単一のパターニングデバイス（たとえば、レチクルまたはマスクレスパターニングデバイス）からの、それぞれの第１および第２の露光を使用する二重露光リソグラフィプロセスにより、第１および第２の線量の放射がもたらされる。一実施形態では、第１および第２の線量は、離隔された第１および第２の露光スリットからの、それぞれの第１および第２の露光を使用する二重露光スキャニングリソグラフィプロセスによって、単一の基板パスでもたらされる。この実施形態では、第１および第２の露光スリットは、単一の照明システムで画定されても、複数の照明システムで画定されてもよい（たとえば、第１の照明システムが第１の露光スリットを画定し、別個の第２の照明システムが第２の露光スリットを画定する）。
【００２６】
[0031]  本発明の一実施形態によるパターン転写のための例示的、非限定的な方法が、図３ａから図３ｄに示されている。図３ａでは、ベース３０４上で支持されるＳｉＯ２層３０２上に設けられた、それだけには限らないがＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金、またはより一般的にはカルコゲナイド合金など、相変化材料３００の薄膜が示されている。膜３００は、化学気相堆積、プラズマ化学気相堆積、物理気相堆積、真空蒸着、スパッタ堆積、またはスピンコーティングなど、任意の好適な技法によって設けることができる。さらに、この膜は、任意の好適な相変化材料とすることができ、任意の適切な状態または相にあるものとすることができ、たとえば、この材料は、放射で露光される前に、結晶状態または多結晶状態にあるものとすることができる。
【００２７】
[0032]  膜３００のパターニングは、エキシマレーザ、連続波レーザ、プラズマ放電、およびパルス伸長（pulse stretched）エキシマレーザからなるグループから選択されたソースによって生成される第１の線量の放射３０６、たとえば極端紫外（ＥＵＶ）放射、Ｘ線放射、または約１２６ｎｍ、１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、または２４８ｎｍの波長を有する放射で、たとえば最大約１０秒、または約１ナノ秒から約１０秒から選択された、または約５０〜２００ナノ秒から選択された、または約１００ナノ秒の任意の適切な時間の間、露光し、第１の一連のアモルファス部分３０８からなる第１のパターンを膜３００内で生み出すことを含む。このプロセスは、第１の一連のアモルファス部分３０８に対応する膜３００のエリアを、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ合金の場合約１５０℃であるそれらの融解温度の上方で加熱し、それにより、先の秩序のある結晶材料を、より無秩序のアモルファス材料に転化する。次いで、膜３００は急冷される。その後で、膜３００は、図３ｂに示されているように、エキシマレーザ、連続波レーザ、プラズマ放電、およびパルス伸長エキシマレーザからなるグループから選択されたソースによって生成される第２の線量の放射３１０、たとえば極端紫外（ＥＵＶ）放射、Ｘ線放射、または約１２６ｎｍ、１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、または２４８ｎｍの波長を有する放射で、たとえば最大約１０秒、または約１ナノ秒から約１０秒から選択された、または約５０〜２００ナノ秒から選択された、または約１００ナノ秒の任意の適切な時間の間、露光され、第１の一連のアモルファス部分３０８で挟まれる第２の一連のアモルファス部分３１２からなる第２のパターンを生み出す。前と同様に、膜３００を適切な波長の放射で露光することにより、第２の一連のアモルファス部分３１２に対応する、膜の選択されたエリアが、それらの融解温度の上方で加熱され、それにより、これらのエリアに、アモルファス状態に転化するための十分な熱エネルギーが与えられる。第２の線量の放射３１０での露光の後で、膜３００は、もう一度急冷される。
【００２８】
[0033]  図３ｃを参照すると、第１および第２の一連のアモルファス部分３０８、３１２の組合せからなる膜３００内の最終パターン３１４は、膜３００の露光済みのアモルファス部分３０８、３１２を残すように膜３００の未露光の部分を選択的に除去することによって形成される。第１および第２の部分３０８、３１２以外の膜３００の部分を除去することは、エッチングプロセスなど、任意の好適なプロセスを使用して行うことができる。膜３００は、その未露光状態とアモルファス状態において異なる速度でエッチングされるという特性を有する。一実施形態では、膜３００は、結晶状態で相対的に急速に、またアモルファス状態で相対的にゆっくりエッチングされる。このようにして、最終パターン３１４を画定するように、露光済みのアモルファス部分３０８、３１２を実質的に損なわれないままにしながら、未露光の結晶部分を比較的急速にエッチング除去することができる。任意の適切なエッチングプロセス、たとえばＮａＯＨ溶液など、アルカリ金属水酸化物現像液を使用する、たとえばウェットエッチング、またはプラズマエッチングプロセスを使用することができる。一実施形態では、エッチング選択性を高めるために、周囲の雰囲気（すなわち、ガスまたは流体）間で反応を促進することが可能であることがある。融解状態にある間、膜３００の露光済みのエリア３０８、３１２は、化学反応、たとえば酸化に対して敏感である可能性がある。そのような化学反応は、膜３００の露光済みのエリア３０８、３１２の表面を酸化させ、それにより、エッチングに対してより耐性をもたせることができる。したがって、露光済みのエリア３０８、３１２の酸化表面は、異方性エッチングを向上させるように、エッチング抑止層として働く可能性がある。適切な条件下で、エッチング抑止層を実現するように使用することができる広範な化学試薬、たとえば酸素、空気、水、塩素、臭素、炭素の酸化物、硫黄の酸化物、炭化水素などが使用可能である。
【００２９】
[0034]  膜３００は、本質的にネガ型レジストとして働くものとみなすことができる。現像後の最終パターン３１４を画定する膜３００のアモルファス部分３０８、３１２は、図３ａから図３ｄに示されているように、下にある、たとえばＳｉＯ２の層のためのエッチングマスクなど、任意のパターン転写プロセスにおけるマスクとして使用することができる。したがって、図３ａから図３ｄに示されている二重露光プロセスは、２つのリソグラフィ露光ステップと単一のエッチングステップだけを使用して行うことができ、これは、２つの別々のレジスト層堆積、２つのレジスト露光ステップ、および２つのエッチングステップを使用していた従来の方法に勝る著しい進歩である。
【００３０】
[0035]  本発明の方法の一実施形態は、たとえば任意の適切なエッチングプロセスを使用して、パターンを基板内に転写するステップをさらに含む。
【００３１】
[0036]  図３ａから図３ｄに示されている実施形態は、ＳｉＯ２層上に（たとえば、スピンコーティングによって）直接堆積された相変化材料の層を使用していたが、多数の他の構成が可能である。たとえば、一実施形態では、相変化材料層は、基板上に直接堆積されるレジストの層上に（たとえば、スピンコーティングによって）堆積される。すなわち、本発明の一実施形態では、層またはレジストが、相変化材料と基板の間に設けられる。この場合には、上述のように、まず高解像度パターンが相変化材料層内で形成され、次いで、下にあるレジスト層に転写されてから、基板に転写されてもよい。レジストおよび基板内にパターンを転写するステップのうちの１つまたは複数は、任意の適切な条件を使用して、エッチングによって行うことができる。
【００３２】
[0037]  本発明の一実施形態は、基板上に設けられた相変化材料層の第１の部分を、第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するステップと、第１の部分とは別々の相変化材料層の第２の部分を、第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するステップと、第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつパターンを画定するように、第１および第２の部分以外の相変化材料層の一部分を除去するステップと、パターンを基板内に転写するステップとを含むデバイス製造方法を提供する。
【００３３】
[0038]  本発明の一実施形態は、基板上に設けられた相変化材料層の第１の部分を、第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するステップと、第１の部分とは別々の相変化材料層の第２の部分を、第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するステップと、第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつパターンを画定するように、第１および第２の部分以外の相変化材料層の一部分を除去するステップとを含む方法をリソグラフィ装置に実施させるように構成されたコンピュータ可読命令を担持する担持媒体を提供する。
【００３４】
[0039]  この担持媒体は、装置に基板内でパターンをエッチングさせるためのコンピュータ可読命令をさらに担持することができる。この担持媒体は、単一のパターニングデバイス、または複数の別々のパターニングデバイスからの、それぞれの第１および第２の露光を使用する二重露光リソグラフィプロセスによって、第１および第２の線量がもたらされるようにするためのコンピュータ可読命令をさらに担持することができる。
【００３５】
[0040]  相変化材料層のための多数の可能な配合がある。この層の望ましい特性は、パターニング照明での露光により、第１の、望ましくはより秩序のある結晶状態または多結晶状態から、より無秩序のアモルファス状態に、その一部分を選択的に転化させることができ、次いで、得られる相変化後の材料が、典型的にはアルカリ金属水酸化物溶液またはプラズマエッチングを使用することによって選択的にエッチング可能であり、その後でデバイス処理層など下にある層内にパターンを転写するために使用することができる現像後の像をもたらすことである。
【００３６】
[0041]  本発明の一実施形態では、相変化材料がカルコゲナイド合金を含む。この合金は、２相、３相、または４相合金など、任意の形態の多相合金とすることができる。カルコゲナイド合金内に存在する１６族元素に加えて、この合金は、１つまたは複数の遷移金属元素および／または周期表の１３族、１４族、１５族からの元素をさらに組み入れることができる。特に望ましい１６族元素は、硫黄、セレン、およびタンタルからなるグループから選択される。望ましい遷移金属元素は、バナジウム、ニオブ、もしくはタンタルなど、周期表の５族、および／または、クロム、モリブデン、もしくはタングステンなど、周期表の６族から採ることができる。一実施形態では、相変化材料は、ゲルマニウム・アンチモン・テルル（Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ）たとえばＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、ＧｅＳｂ２Ｔｅ４、もしくはＧｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５、スズ・アンチモン・テルル（Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ）、ヒ素・アンチモン・テルル（Ａｓ−Ｓｂ−Ｔｅ）、スズ・インジウム・アンチモン・テルル（Ｓｎ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ）またはヒ素・ゲルマニウム・アンチモン・テルル（Ａｓ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ）からなるグループから選択された１つまたは複数の合金を含む。カルコゲナイド合金は、１つまたは複数の１３族、１４族、または１５族元素および１つまたは複数のカルコゲンとの組合せで、１つまたは複数の遷移金属元素を組み入れることができる。たとえば、相変化材料は、バナジウム（Ｖ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｖ−Ｓｂ−Ｓｅ）、ニオブ（Ｎｂ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｎｂ−Ｓｂ−Ｓｅ）、またはタンタル（Ｔａ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｔａ−Ｓｂ−Ｓｅ）など、１５族元素および５族元素との組合せでセレンまたはテルルを含むことができる。さらに、相変化材料は、クロム（Ｃｒ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｃｒ−Ｓｂ−Ｓｅ）、モリブデン（Ｍｏ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｍｏ−Ｓｂ−Ｓｅ）、またはタングステン（Ｗ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｗ−Ｓｂ−Ｓｅ）など、１５族元素および６族元素との組合せでセレンまたはテルルを含むことができる。
【００３７】
[0042]  本発明の方法で使用することができる２元相変化合金は、Ｇａ−Ｓｂ、Ｓｂ−Ｔｅ  Ｉｎ−Ｓｂ、Ｉｎ−Ｓｅ、Ｓｂ２−Ｔｅ３、またはＧｅ−Ｔｅ合金のうちの１つまたは複数を含む。使用することができる望ましい４元相変化合金は、Ｇｅ−Ｓｂ−（Ｓｅ−Ｔｅ）、（Ｇｅ−Ｓｎ）−Ｓｂ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、またはＴｅ８１−Ｇｅ１５−Ｓｂ２−Ｓ２のうちの１つまたは複数を含む。
【００３８】
[0043]  相変化材料は、１つまたは複数の遷移金属元素（たとえば、Ａｇ）、ならびに／または、周期表の１３族（たとえば、Ｉｎ）、１４族（たとえば、Ｇｅ、Ｓｎ）、１５族（Ａｓ、Ｓｂ）、および／もしくは１６族（たとえば、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）から選択された１つまたは複数の元素を含む化合物とすることができる。
【００３９】
[0044]  他の例では、相変化材料は、ＧＳＴ（Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５）、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＨｆＯ、ＮｉＯ、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、ＣｏＯ、およびＰＣＭＯ（ＰｒｘＣａ１−ｘＭｎＯ３）からなるグループから選択された少なくとも１つの材料を含むことができる。
【００４０】
[0045]  図４は、本発明の特定の実施形態による方法で使用することができるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、
−  放射（たとえば、約１９３ｎｍもしくは約１５７ｎｍの波長で動作するエキシマレーザによって生成されるものなど、紫外（ＵＶ）放射または深紫外、または約１３．６ｎｍで動作するレーザファイアードプラズマ源もしくは放電プラズマ源によって生成されるものなど、極端紫外（ＥＵＶ）放射）のビームＰＢを調節するための照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
−  パターニングデバイス（たとえば、レチクル）ＭＡを支持するための、また、そのパターニングデバイスを投影システムＰＬに対して正確に位置決めするように第１の位置決めデバイスＰＭに接続される支持構造（たとえば、レチクルテーブル）ＭＴと、
−  基板（たとえば、フォトレジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構成され、その基板を投影システムＰＬに対して正確に位置決めするように第２の位置決めデバイスＰＷに接続される基板テーブル（たとえば、ウェーハテーブル）ＷＴと、
−  パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＰＢに与えられたパターンを基板Ｗの（たとえば、１つまたは複数のダイを含む）ターゲット部分Ｃ上に結像するように構成された投影システム（たとえば、屈折投影レンズ）ＰＬとを含む。
【００４１】
[0046]  本明細書では、本装置は、（たとえば、透過レチクルを使用する）透過タイプのものである。別法として、本装置は、（たとえば、上記で参照されているタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する）反射タイプのものとすることができる。
【００４２】
[0047]  イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射のビームを受け取る。放射源とリソグラフィ装置は、たとえば放射源がエキシマレーザであるとき、別体とすることができる。そのような場合には、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成するものとみなされず、放射ビームは、たとえば、好適な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えるビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬに渡される。他の場合には、たとえば放射源が水銀ランプであるとき、放射源は本装置の一体化部分であってもよい。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要に応じてビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと呼ばれることがある。
【００４３】
[0048]  イルミネータＩＬは、ビームの角度強度分布を調整するように構成された調整手段ＡＭを備えることができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれσ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調整することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなど、様々な他のコンポーネントを備える。イルミネータは、その断面において所望の均一性および強度分布を有する、調節された放射のビームＰＢをもたらす。
【００４４】
[0049]  放射ビームＰＢは、支持構造ＭＴ上で保持されているパターニングデバイス（たとえば、レチクル）ＭＡ上に入射する。ビームＰＢは、パターニングデバイスＭＡを横切って、レンズＰＬを通過し、レンズＰＬは、そのビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に集束する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（たとえば、干渉計デバイス）の助けにより、たとえば、様々なターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内で位置決めするように、正確に移動することができる。同様に、第１の位置決めデバイスＰＭと（図４には明示的に図示されない）別の位置センサを使用し、パターニングデバイスＭＡを、たとえばレチクルライブラリから機械的に取り出した後で、またはスキャン中に、ビームＰＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、物体テーブルＭＴおよびＷＴの移動は、位置決めデバイスＰＭおよびＰＷの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けにより実現されることになる。しかし、（スキャナではなく）ステッパの場合には、支持構造ＭＴは、ショートストロークアクチュエータだけに接続されることも、固定されることもある。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２、および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用してアライメントすることができる。
【００４５】
[0050]  図の装置は、以下のモードで使用することができる。
【００４６】
[0051]  １．ステップモードでは、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴが本質的に静止したままであり、一方、ビームＰＢに与えられたパターン全体がターゲット部分Ｃ上に１回で投影される（すなわち、１回の静止露光）。次いで、異なるターゲット部分Ｃを露光することができるように、基板テーブルＷＴがＸおよび／またはＹ方向でシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズにより、１回の静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
【００４７】
[0052]  ２．スキャンモードでは、ビームＰＢに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されている間に、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期してスキャンされる（すなわち、１回の動的露光）。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＬの（縮小）倍率と像反転特性によって決定される。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズにより、１回の動的露光におけるターゲット部分の（非スキャン方向での）幅が制限され、一方、スキャン運動の長さにより、ターゲット部分の（スキャン方向での）高さが決定される。
【００４８】
[0053]  ３．別のモードでは、支持構造ＭＴが、プログラマブルパターニングデバイスを保持して本質的に静止したままであり、ビームＰＢに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影されている間に、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされる。このモードでは、一般に、パルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴが移動するたびに、またはスキャン中、連続する放射パルスの間で、必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この動作モードは、上記で参照されているタイプのプログラマブルミラーアレイなど、プログラマブルパターニングデバイスを使用するマスク不要のリソグラフィに容易に適用することができる。
【００４９】
[0054]  上述の使用モードに対する組合せおよび／もしくは変形形態、または全く異なる使用モードをも、使用することができる。たとえば、図の装置は、スキャンモードまたはステップモードを使用し、極端紫外（ＥＵＶ）、約１２６ｎｍ、約１５７ｎｍ、約１９３ｎｍ、約２４８ｎｍ、または紫外（ＵＶ）ランプ波長で動作する干渉露光ツールと共に使用することができる。
【００５０】
[0055]  本発明の一実施形態は、決してそれだけには限らないがトレンチおよびラインなど、任意の望ましいパターン構造を形成するために使用することができる。
【００５１】
[0056]  上述のリソグラフィ装置はＩＣの製造時に使用することができるが、本明細書で述べられている方法および装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイドおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造に適用することができることを理解されたい。そのような代替の応用分野の文脈においては、本明細書における「ウェーハ」または「ダイ」という用語を使用することがあればそれは、それぞれより一般的な用語である「基板」または「ターゲット部分」と同義とみなすことができることを、当業者なら理解するであろう。
【００５２】
[0057]  本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、（たとえば、３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの波長を有する）紫外（ＵＶ）放射、および（たとえば、１〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）極端紫外（ＥＵＶ）放射、ならびに、イオンビームまたは電子ビームなど粒子ビームを含めて、あらゆるタイプの電磁放射を包含する。
【００５３】
[0058]  本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内でパターンを生み出すように、放射ビームにその断面でパターンを与えるために使用することができるデバイスを指すものとして広く解釈するべきである。放射ビームに与えられるパターンは、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に対応しない可能性があることに留意されたい。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路など、ターゲット部分内で作成されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
【００５４】
[0059]  パターニングデバイスは、透過型または反射型とすることができる。パターニングデバイスの例には、レチクル、プログラマブルミラーアレイ、プログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。レチクルはリソグラフィで周知であり、バイナリ、レベンソン型（alternating）位相シフト、ハーフトーン型（attenuated）位相シフトなどのレチクルタイプ、ならびに様々なハイブリッドレチクルタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの一例は、小さなミラーの行列構成を使用し、ミラーのそれぞれは、入来放射ビームを様々な方向で反射するように個別に傾けることができ、このようにして、反射ビームがパターニングされる。
【００５５】
[0060]  支持構造ＭＴは、パターニングデバイスを保持する。支持構造ＭＴは、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、たとえばパターニングデバイスが真空環境内で保持されるか否かなどによって決まるやり方で、パターニングデバイスを保持する。支持構造は、機械式クランプ、真空、または他のクランプ技法、たとえば真空条件下での静電クランプを使用することができる。支持構造は、たとえば、必要に応じて固定または可動とすることができる、またパターニングデバイスが、たとえば投影システムに対して確実に所望の位置にあるようにすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。本明細書において「レチクル」という用語を使用することがあればそれは、「パターニングデバイス」という、より一般的な用語と同義、または露光用のパターンを備えるマスクと同義とみなすことができる。
【００５６】
[0061]  本明細書で使用される「投影システム」という用語は、たとえば使用される露光放射にとって、あるいは、液浸液の使用または真空の使用など他の要因にとって適切なように、屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、ならびに１Ｄおよび２Ｄグレーティング用の干渉システムを含めて、様々なタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈するべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用することがあればそれは、「投影システム」という、より一般的な用語と同義とみなすことができる。
【００５７】
[0062]  照明システムはまた、放射のビームを誘導する、形作る、または制御するために、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、反射屈折光学コンポーネントを含めて、様々なタイプの光学コンポーネントを包含することができ、そのようなコンポーネントもまた、まとめて、または単独で「レンズ」と呼ばれることがある。
【００５８】
[0063]  リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のパターニングデバイステーブル）を有するタイプのものとすることができる。そのような「マルチステージ」機では、追加のテーブルを同時に使用することができ、あるいは、１つまたは複数の他のテーブルが露光用に使用されている間に、１つまたは複数のテーブルに対して準備ステップを実施することができる。
【００５９】
[0064]  リソグラフィ装置はまた、投影システムの最終エレメントと基板の間の空間を満たすように、比較的高い屈折率を有する液体、たとえば水に基板が浸漬されるタイプのものとすることができる。液浸技法は、投影システムの開口数を増大することで、当技術分野において周知である。
【００６０】
[0065]  所与のパターニング済みの放射ビーム（たとえば、レチクルを通過するビーム）に関して基板上でプリント可能なフィーチャピッチに対応するピッチＤは、特定のリソグラフィツールから可能である最小フィーチャピッチであることを必要としない。例にすぎないが、所与の２４８ｎｍリソグラフィツールは、１回の露光で１２０ｎｍの最小フィーチャピッチをプリントすることが可能であることがある。基板内で１００ｎｍの最小フィーチャピッチが望ましいならば、リソグラフィツール用のパターニングデバイス（たとえば、レチクル）は、２００ｎｍ最小フィーチャピッチ用に構成し、所望の１００ｎｍフィーチャピッチを基板上で作り出すことができる上述の二重露光プロセスにかけることができであろう。これは、公称の１回の露光の最小ピッチがツールの能力内に十分ある構造のプリントを可能にし、一方、依然として、その１回の露光の最小フィーチャピッチより小さいフィーチャピッチの構造を作製することを可能にする。この例は、リソグラフィ装置の好適な構成によって、Ｄ／２の最終フィーチャピッチを提供したが、Ｄに対する任意の望ましい最終フィーチャピッチ、たとえばＤ／３を得ることができることは理解されるであろう。
【００６１】
[0066]  本発明の一実施形態では、相変化材料を第３の露光、また任意選択でさらなる露光にかけ、最終パターンを画定するためにアモルファス部分の必要とされるパターンを形成することができる。上記で指摘したように、本明細書で述べられている方法は、２つ以上の露光を適用する際に使用することができる。したがって、本明細書において二重パターニングまたは二重露光と呼ぶときは、多重パターニングまたは多重露光と同義とみなすべきである。
【００６２】
[0067]  本明細書でＤと呼ばれるフィーチャ間隔は、フィーチャ「ピッチ」に限定されず、ピッチという用語は、複数回繰り返されるフィーチャ間の一定の間隔を示す。Ｄという用語は、複数回繰り返されるフィーチャ間の一定の間隔ではなく、１対だけのフィーチャ、またはいくつかのフィーチャの特徴的なものであるフィーチャ間隔または最小フィーチャ間隔を指すことができる。
【００６３】
[0068]  さらに、上記で開示されているいくつかの実施形態は、一般に、露光のたびに実質的に同じパターンを有することができるパターニング済みのビームまたは放射を使用する多重露光を対象としているが、パターニング済みの放射のビームのパターンが露光間で異なる本発明の一実施形態が可能である。たとえば、パターニング済みの放射のビームでの第１の露光は、フィーチャ間の間隔Ｄを有する細長いゲートフィーチャをパターニングするために使用することができ、一方、第２の露光は、方形など異なるフィーチャをパターニングするために使用される。また、第２の露光の方形フィーチャは、ゲートフィーチャからＤ／２だけシフトされるＤの間隔を有することができる。この、ハードマスクの「異種の」二重露光パターニングは、たとえば、プログラマブルマイクロミラーアレイを使用して行うことができるであろう。したがって、フィーチャ３０８は、フィーチャ３１２に対してサイズおよび／または形状が異なる可能性がある。
【００６４】
[0069]  次に、図５を参照すると、本発明による二重パターニングリソグラフィ技法の一実施形態を共に規定する一連のステップ５００が示されている。相変化材料の層（たとえば、図３ａから図３ｄにおける薄膜層３００）は、まず、図３ａから図３ｄに関連して上記でより詳細に述べた技法のうちの任意の１つまたは複数など、任意の従来の技法を使用して、好適な基板層（たとえば、図３ａから図３ｄにおけるＳｉＯ２層３０２）上に堆積される（５１０）。次いで、位相変化材料のこの層は、この位相変化材料層の露光済みの領域内でアモルファス部分を形成するように、任意の好適な波長の第１の線量の放射（たとえば、図３ａから図３ｄにおける第１の線量の放射３０６）によって、適切な時間の間、第１のパターンの第１の像で露光される（５２０）。次いで、この層は、層を急冷し、アモルファス部分を層内に「閉じ込める」ように、露光後冷却にかけられる（５３０）。次いで、この層は、やはり任意の適切な波長の第２の線量の放射（たとえば、図３ａから図３ｄにおける第２の線量の放射３１０）を使用して、任意の好適な時間の間、第２のパターンの第２の像で露光され（５４０）、それにより、第２の線量の放射で露光された層の領域に対応する他のアモルファス部分を形成する。次いで、相変化材料は、層を急冷するように、第２の露光後冷却ステップにかけられる（５５０）。第１および第２のパターンは、互いに挟み、それによって相変化材料層内に最終的な高解像度パターンを画定するように設計される。次いで、二重露光された相変化材料層は、層の未露光の結晶部分を選択的に除去し、露光済みのアモルファス領域を残すように、現像される（５６０）。その後で、最終パターンを、任意の好適なエッチングプロセスを使用して、下にある基板層内にエッチングすることができる（５７０）。
【００６５】
[0070]  上記の方法およびシステムは、パターニング済みの放射のビームを使用して基板をパターニングする際に使用される任意のパターニングレベルと共に使用することができる。たとえば、パターニングレベルは、メタルレベル、あるいはゲートレベルとすることができるであろう。さらに、各異なるパターニングレベルを、異なる最小基板ピッチＤと関連付けることができることは理解されるであろう。閾値レジストタイプの相変化材料の使用は、光学リソグラフィの解像度能力を拡張する二重パターニング技法の使用を可能にする。本発明の一実施形態は、サブ３２ｎｍノード（ハーフピッチ）解像度を容易にし、たとえば、１６ｎｍハーフピッチが、優れたパターン間位置合わせで達成可能となる可能性がある。二重チャネル光学系を用いた相変化材料の使用により、スキャナスループットの損失なしに、解像度を高める二重パターニングが可能になり、それにより、著しい生産性の改善がもたらされる。２チャネル光学系システム上では、第１および第２のパターンのアライメントは、パターニングデバイスステージ部で、４×倍率で実施することができ、それにより、著しいオーバーレイの改善をもたらし、２つのパターンを共に効果的に「固定」する。２つの露光チャネルを可能にすることにより、使用可能な露光線量が倍加される（２つのレーザおよびイルミネータ）。
【００６６】
[0071]  本発明の特定の実施形態について上述したが、本発明は、述べられているもの以外の方法で実施することができることは理解されるであろう。この説明は本発明を限定しないものとする。
【００６７】
[0072]  本発明の態様について、下記の条項で述べる。
１．パターン転写のための方法であって、
基板上に設けられた相変化材料層の第１の部分を、前記第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するステップと、
前記第１の部分とは別々の前記相変化材料層の第２の部分を、前記第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するステップと、
前記第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつパターンを画定するように、前記第１および第２の部分以外の前記相変化材料層の一部分を除去するステップとを含む方法。
２．前記相変化材料層が、前記放射で露光される前に、結晶状態または多結晶状態にある、条項１に記載の方法。
３．前記相変化材料層がカルコゲナイド合金を含む、条項１に記載の方法。
４．前記相変化材料層が、Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ２−Ｓｂ２−Ｔｅ５、Ｇｅ−Ｓｂ２−Ｔｅ４、およびＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅからなるグループから選択された合金を含む、条項１に記載の方法。
５．前記相変化材料層が、化学気相堆積、プラズマ化学気相堆積、物理気相堆積、スパッタ堆積、真空堆積、およびスピンコーティングからなるグループから選択されたプロセスによって設けられる、条項１に記載の方法。
６．前記第１および第２の線量の放射のそれぞれが、前記相変化材料層の、前記それぞれの第１および第２の部分を、それらのそれぞれの融解温度の上方で加熱するのに十分なものである、条項１に記載の方法。
７．前記第１の部分、または前記第２の部分、または前記第１および第２の部分両方が、最大約１０秒の時間の間、露光される、条項１に記載の方法。
８．前記第１の部分、または前記第２の部分、または前記第１および第２の部分両方が、約１００ナノ秒の時間の間、露光される、条項１に記載の方法。
９．前記第１の線量の放射、または前記第２の線量の放射、または前記第１および第２の線量の放射両方が、極端紫外（ＥＵＶ）放射、Ｘ線放射、または１２６ｎｍ、１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、および２４８ｎｍからなるグループから選択された波長を有する放射を含む、条項１に記載の方法。
１０．前記第１の線量もしくは放射、または前記第２の線量の放射、または前記第１および第２の線量の放射両方が、エキシマレーザ、連続波レーザ、プラズマ放電、およびパルス伸長エキシマレーザからなるグループから選択されたソースから生成される、条項１に記載の方法。
１１．前記第１および第２の線量の放射が実質的に同じである、条項１に記載の方法。
１２．前記相変化材料層の前記第１の部分のフィーチャが、前記相変化材料層の前記第２の部分のフィーチャと異なる、条項１に記載の方法。
１３．前記第１および第２の部分以外の前記相変化材料層の前記一部分の除去が、エッチングプロセスを使用する、条項１に記載の方法。
１４．エッチングプロセスが、アルカリ金属水酸化物溶液またはプラズマを使用する、条項１３に記載の方法。
１５．前記パターンを前記基板内にエッチングするステップをさらに含む、条項１に記載の方法。
１６．レジストの層が、前記相変化材料層と前記基板の間に設けられる、条項１に記載の方法。
１７．前記パターンを前記レジストの層内で形成するステップをさらに含む、条項１６に記載の方法。
１８．前記パターンを前記基板内でエッチングするステップをさらに含む、条項１７に記載の方法。
１９．前記第１および第２の線量が、単一のパターニングデバイスからの、それぞれの第１および第２の露光を使用する二重露光リソグラフィプロセスによってもたらされる、条項１に記載の方法。
２０．前記第１および第２の線量が、離隔された第１および第２の露光スリットからの、それぞれの第１および第２の露光を使用する二重露光スキャニングリソグラフィプロセスによって、単一の基板パスでもたらされる、条項１に記載の方法。
２１．前記第１および第２の露光スリットが、単一の照明システムによって画定される、条項２０に記載の方法。
２２．前記第１の露光スリットが第１の照明システムによって画定され、前記第２の露光スリットが、別個の第２の照明システムによって画定される、条項２０に記載の方法。
２３．相変化材料の層を備える基板を保持するように構成された基板ホルダと、
前記相変化材料層の第１の部分を、前記第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するように構成され、かつ前記第１の部分とは別々の前記相変化材料層の第２の部分を、前記第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するように構成された露光装置と、
前記第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつパターンを画定するように、前記第１および第２の部分以外の前記相変化材料層の一部分を除去するように構成されたエッチング装置と
を備えるリソグラフィ装置。
２４．前記相変化材料層が、前記放射で露光される前に、結晶状態または多結晶状態にある、条項２３に記載のリソグラフィ装置。
２５．前記相変化材料層がカルコゲナイド合金を含む、条項２３に記載のリソグラフィ装置。
２６．前記第１の部分、または前記第２の部分、または前記第１および第２の部分両方を、最大約１０秒の時間の間、露光するように構成された、条項２３に記載のリソグラフィ装置。
２７．前記エッチング装置が、アルカリ金属水酸化物溶液またはプラズマを使用して、前記第１および第２の部分以外の前記相変化材料層の前記一部分を除去するように構成される、条項２３に記載のリソグラフィ装置。
２８．前記第１および第２の線量を、単一のパターニングデバイスからの、それぞれの第１および第２の露光からもたらすように構成された、条項２３に記載のリソグラフィ装置。
２９．前記第１および第２の線量を、離隔された第１および第２の露光スリットからの、それぞれの第１および第２の露光から、単一の基板パスでもたらすように構成された、条項２３に記載のリソグラフィ装置。
３０．前記第１および第２の露光スリットが、単一の照明システムによって画定される、条項２９に記載のリソグラフィ装置。
３１．前記第１の露光スリットが第１の照明システムによって画定され、前記第２の露光スリットが、別個の第２の照明システムによって画定される、条項２９に記載のリソグラフィ装置。
３２．基板上に設けられた相変化材料層の第１の部分を、前記第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するステップと、
前記第１の部分とは別々の前記相変化材料層の第２の部分を、前記第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するステップと、
前記第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつ前記パターンを画定するように、前記第１および第２の部分以外の前記相変化材料層の一部分を除去するステップと、
前記パターンを前記基板内に転写するステップと
を含むデバイス製造方法。
３３．前記相変化材料層が、前記放射で露光される前に、結晶状態または多結晶状態にある、条項３２に記載の方法。
３４．前記相変化材料層がカルコゲナイド合金を含む、条項３３に記載の方法。
３５．基板上に設けられた相変化材料層の第１の部分を、前記第１の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第１の線量の放射で露光するステップと、
前記第１の部分とは別々の前記相変化材料層の第２の部分を、前記第２の部分をアモルファス状態に転化するのに十分な第２の線量の放射で露光するステップと、
前記第１および第２の部分が実質的に損なわれないままであり、かつ前記パターンを画定するように、前記第１および第２の部分以外の前記相変化材料層の一部分を除去するステップと
を含む方法をリソグラフィ装置に実施させるように構成されたコンピュータ可読命令を担持する担持媒体。
３６．前記装置に前記基板内で前記パターンをエッチングさせるためのコンピュータ可読命令をさらに担持する、条項３５に記載の担持媒体。
３７．単一のパターニングデバイスからの、それぞれの第１および第２の露光を使用する二重露光リソグラフィプロセスによって、前記第１および第２の線量がもたらされるようにするためのコンピュータ可読命令をさらに担持する、条項３５に記載の担持媒体。
３８．離隔された第１および第２の露光スリットからの、それぞれの第１および第２の露光を使用する二重露光スキャニングリソグラフィプロセスによって、単一の基板パスで、前記第１および第２の線量がもたらされるようにするためのコンピュータ可読命令をさらに担持する、条項３５に記載の担持媒体。
【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３ｄ】
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【図４】
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【図５】
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