(57)【要約】  本開示には、半導体基板上の感光性膜（例えば、反射防止コーティング上のフォトレジスト）をパターン化するための感光性化学増幅レジスト（ＰＳ−ＣＡＲ）化学物質のための方法が記載される。一実施形態においては、２段階露光プロセスによって、フォトレジスト層中により高い酸濃度の領域を形成することができる。ＰＳ−ＣＡＲ化学物質は、光酸発生剤（ＰＡＧ）と、ＰＡＧから酸への分解を促進する光増感剤要素とを含むことができる。第１の露光は、初期量の酸および光増感剤を生成するパターン化ＥＵＶまたはＵＶ露光であってよい。第２の露光は、光増感剤を励起し、それによって光増感剤が膜スタック中に位置する箇所での酸発生速度を増加させる非ＥＵＶフラッド露光であってよい。露光中のエネルギー分布は、フォトレジスト層、下層、および／または上層の特定の特性（例えば、厚さ、屈折率、ドーピング）を用いることによって最適化することができる。
2017507372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法であって：
前記基板の表面上の下層と、前記下層上の反射防止コーティング（ＡＲＣ）層と、前記ＡＲＣ層上のフォトレジスト層と、を含む前記基板を受け取るステップであって、前記ＡＲＣ層が：
前記ＡＲＣ層中の酸の生成を第１の酸濃度に制御する第１の光波長活性化閾値と、
前記第１の酸濃度を第２の酸濃度まで増加させる第２の光波長活性化閾値であって、第２の光波長が第１の光波長と異なる、第２の光波長活性化閾値と、
を含む、ステップと；
光の第１の波長を前記基板上に露光するステップであって、前記第１の露光が前記基板のパターニング露光であり、前記第１の露光が前記ＡＲＣ層中に酸の第１の濃度を生成する、ステップと；
光の第２の波長を前記基板に露光するステップであって、前記第２の露光が前記基板のブランケット露光であり、前記第２の露光が前記ＡＲＣ層中に前記酸の第２の濃度を生成し、前記第２の濃度が前記第１の濃度よりも高い、ステップと；
前記ＡＲＣ層において、前記パターニング露光と位置合わせされた１つ以上の開口部を生じさせるため、前記反射防止コーティング層を現像するステップと；
を含む、方法。
【請求項２】
前記フォトレジスト層が、
前記ＡＲＣ層中の酸の生成を第１の酸濃度に制御する第１の光波長活性化閾値と；
前記第１の酸濃度を第２の酸濃度まで増加させる第２の光波長活性化閾値であって、前記第２の光波長が前記第１の光波長と異なる、第２の光波長活性化閾値と；
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光の第２の波長の前記露光が、上部界面波長と、前記ＡＲＣ層と前記下層との間の界面におけるよりも、前記ＡＲＣ層と前記フォトレジスト層との間の界面の近傍で前記酸のより高い濃度を可能にする上部界面線量と、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記上部界面波長が３００ｎｍ〜４００ｎｍの大きさを含み、かつ前記上部界面線量が０．１Ｊ／ｃｍ２〜４Ｊ／ｃｍ２の大きさを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記光の第２の波長の前記露光が、下部界面波長と、前記ＡＲＣ層と前記フォトレジスト層との間の界面におけるよりも、前記ＡＲＣ層と前記下層との間の界面の近傍で前記酸のより高い濃度を可能にする下部界面線量と、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記下部界面波長が３００ｎｍ〜４００ｎｍの大きさを含み、かつ前記下部界面線量が０．１Ｊ／ｃｍ２〜４Ｊ／ｃｍ２の大きさを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ＡＲＣ層が、上部界面屈折率を、または、前記ＡＲＣ層と前記下層との界面におけるよりも、前記ＡＲＣ層と前記フォトレジスト層との界面により近くで、より強い光干渉を発生させる発色団化合物を、含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＡＲＣ層が、下部界面屈折率を、または、前記ＡＲＣ層と前記フォトレジスト層との界面におけるよりも、前記ＡＲＣ層と前記下層との界面により近くで、より強い光干渉を発生させる発色団化合物を、含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ＡＲＣ層が：
アセトフェノン；
トリフェニレン；
ベンゾフェノン；
フルオレノン(flourenone)；
アントラキノン；
フェナントレン；または
それらの誘導体
を含む、光増感剤発生化合物と；
トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウムノナフレート、パーフルオロオクチルスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリアリールスルホニウムトリフレート、トリアリールスルホニウムノナフレート、パーフルオロオクチルスルホン酸トリアリールスルホニウム、トリフェニルスルホニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、ヘキサフルオロアンチモン酸トリアリールスルホニウム塩、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドトリフレート、１，１−ビス［ｐ−クロロフェニル］−２，２，２−トリクロロエタン（ＤＤＴ）、１，１−ビス［ｐ−メトキシフェニル］−２，２，２−トリクロロエタン、１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン、１，１０−ジブロモデカン、１，１−ビス［ｐ−クロロフェニル］２，２−ジクロロエタン、４，４−ジクロロ−２−（トリクロロメチル）ベンズヒドロール、１，１−ビス（クロロフェニル）２，２，２−トリクロロエタノール、ヘキサクロロジメチルスルホン、２−クロロ−６−（トリクロロメチル）ピリジン、またはそれらの誘導体の少なくとも１つを含む、光酸発生化合物と
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
現像液可溶性底部反射防止コーティング（ＤＢＡＲＣ）がメタクリル酸ベンジルまたはメバロン酸ラクトンメタクリレートを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＡＲＣ層が３０ｎｍ〜１２０ｎｍの厚さを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記フォトレジスト層が３０ｎｍ〜６０ｎｍまたは８０ｎｍ〜２５０ｎｍの厚さを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
基板を処理する方法であって：
前記基板上に下層を含む前記基板を受け取るステップと、
前記下層上にフォトレジスト層を堆積するステップであって、フォトレジストが：
前記フォトレジスト層において酸の生成を第１の酸濃度に制御する第１の光波長活性化閾値と；
前記第１の酸濃度を第２の酸濃度まで増加させる第２の光波長活性化閾値であって、第２の光波長が第１の光波長と異なる、第２の光波長活性化閾値と；
を含む、ステップと；
パターン化マスクを通して光の第１の波長を前記基板上に露光するステップであって、前記第１の露光が前記フォトレジスト層において酸の第１の濃度を生成する、ステップと；
光の第２の波長を前記基板に露光するステップであって、前記光の第２の波長が前記第１の光波長と異なる波長を含み、前記第２の露光が前記フォトレジスト層において前記酸の第２の濃度を生成し、前記第２の濃度は前記第１の濃度よりも高い、ステップと；
前記フォトレジスト層において、前記パターン化マスクと位置合わせされた１つ以上の開口部を生じさせるため、前記フォトレジスト層を現像するステップと；
を含む、方法。
【請求項１４】
前記基板上に反射防止コーティング（ＡＲＣ）層を堆積するステップをさらに含み、前記ＡＲＣ層が前記下層と前記フォトレジスト層との間に配置される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記光の第２の波長の前記露光が、上部界面波長と、前記フォトレジストと前記下層との間の界面におけるよりも、前記フォトレジスト層の上部領域の近傍で前記酸のより高い濃度を可能にする上部界面線量と、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記上部界面波長が３００ｎｍ〜４００ｎｍの大きさを含み、かつ前記上部界面線量が０．１Ｊ／ｃｍ２〜４Ｊ／ｃｍ２の大きさを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記光の第２の波長の前記露光が、下部界面波長と、前記フォトレジスト層の上部領域におけるよりも、前記フォトレジスト層と前記下層との間の界面の近傍で前記酸のより高い濃度を可能にする下部界面線量と、を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記下部界面波長が３００ｎｍ〜４００ｎｍの大きさを含み、かつ前記下部界面線量が０．１Ｊ／ｃｍ２〜４Ｊ／ｃｍ２の大きさを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記フォトレジスト層が、上部界面屈折率を、または、前記フォトレジスト層の上部領域におけるよりも、前記下層と前記フォトレジスト層との界面により近くで、より強い光干渉を発生させる発色団化合物を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項２０】
前記フォトレジスト層が、下部界面屈折率を、または、前記下層と前記フォトレジスト層との界面におけるよりも、前記フォトレジスト層の上部領域により近くで、より強い光干渉を発生させる発色団化合物を含む、請求項１３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、２０１４年２月２５日に出願された“Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｖｅｌｏｐａｂｌｅ  Ｂｏｔｔｏｍ  Ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  ａｎｄ  Ｄｙｅｄ  Ｉｍｐｌａｎｔ  Ｒｅｓｉｓｔｓ”という名称の米国仮特許出願第６１／９４４，３９４号明細書の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
現像液可溶性底部反射防止コーティング（Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ−ｓｏｌｕｂｌｅ  Ｂｏｔｔｏｍ  Ａｎｔｉ−ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇ）（ＤＢＡＲＣ）技術では、ＢＡＲＣオープンエッチングを必要とせずに基板の反射制御を行う独自の性質が得られるため、電子デバイス製造用途において魅力的である。インプラント（ｉｍｐｌａｎｔ）リソグラフィは、特に１９３ｎｍインプラント層の場合に、改善された反射制御が得られるため、ＤＢＡＲＣ技術の利点が得られる。ＤＢＡＲＣ技術では、従来のリソグラフィのＢＡＲＣの代わりに、ＢＡＲＣオープンエッチングステップが不要となるＤＢＡＲＣを使用することによって、全フォトリソグラフィ層の所有コストも削減される。したがって、反射制御を改善し、かつコストを削減する技術が望ましいものであり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、主として電子デバイスの製造に使用されるフォトリソグラフィ、特にインプラント層リソグラフィのためのＤＢＡＲＣプロセスの一体化およびＣＤ／プロファイル制御に有用な材料およびプロセスの改善に関する。感光性材料中の酸の生成を改善する方法(approach)の１つは、露光(exposure)プロセス中に生じ得る化学反応を増幅させる化合物を混入することであってよい。この方法の一例は、感光性材料またはレジスト中の化学反応を増加させることができる化学増幅レジスト（ＣＡＲ）であってよい。これによって、レジスト中の化学物質濃度は、行われる光露光(light  exposure)の量および種類を考慮すると、他の場合よりも大きく増加させることができる。感光性材料としては、フォトレジスト、着色(dyed)フォトレジスト、または反射防止コーティング膜を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【０００４】
現像液可溶性底部反射防止コーティング（ＤＢＡＲＣ）技術は、ＢＡＲＣオープンエッチングプロセスを必要とせずに基板の反射制御を行う独自の性質のために業界で検討されている。ＤＢＡＲＣに関して、ＤＢＡＲＣのための少なくとも３つの実施経路が存在する：
１）ポリアミド酸(polyamic  acid)誘導体などの等方性現像を示す非感光性(non-photosensitive)現像液可溶性系。
２）メタクリル酸ベンジル（ＢＭＡ）およびメバロン酸(mevalonic)ラクトンメタクリレート（ＭＬＭＡ）などの溶解性を得る(develop)ための感光性開裂反応を開始する感光性ＤＢＡＲＣ、またはヒドロキシル含有ポリマーを有するビニロジー（ｖｉｎｙｌｏｚｙ）材料などの可溶性を得る(develop)ための架橋／脱架橋反応を開始する感光性ＤＢＡＲＣ。
３）光酸発生剤なし（ＰＡＧなし）のＤＢＡＲＣにおけるフォトレジスト誘導現像挙動。この第３の方法において、ＤＢＡＲＣは、本来感光性ではなく、現像のための露光したフォトレジストからの光酸の拡散に依存する。あるいは、酸増幅技術をフォトレジストに適用することもでき、特許請求の範囲はＤＢＡＲＣ用途に限定されるものではない。
【０００５】
前記３つの経路の２つにおいて、方法の１つは、フォトレジストの代わりに、またはフォトレジストに加えて感光性化学増幅レジスト（ＰＳ−ＣＡＲ）化学をＤＢＡＲＣ自体に組み込むことによって実施できる。この方法は、ＰＳ−ＣＡＲ化学／ＵＶフラッド露光量からのＤＢＡＲＣ中の酸濃度増幅により残存する有機残渣をなくすのに役立つ場合がある。この技術により、ＵＶフラッド露光量によってより容易な露光ラチチュードの適合／制御を可能にする独立したＤＢＡＲＣ  ＣＤ制御ノブ(knob)も可能になる。ＰＡＧなしのＤＢＡＲＣにおけるフォトレジスト誘導現像挙動を利用できるＤＢＡＲＣ実施経路３に関して。別の１方法は、ＰＳＣＡＲ化学（chemistries）をフォトレジスト中に含むこと(incorporate)、且つ、レジスト／ＢＡＲＣ界面における高い酸濃度を保証するために反射率制御を使用することであってよい。この実施形態は、レジスト／ＤＢＡＲＣ拡散プロセスによるＤＢＡＲＣ中のより高い酸濃度のために残存する有機残渣をなくすのにも役立ち得る。これによって、ＵＶフラッド露光量によってより容易な露光ラチチュードの適合／制御を可能にする独立したＤＢＡＲＣ  ＣＤ制御ノブが可能になる。
【０００６】
ＤＢＡＲＣおよび／またはフォトレジスト層中の酸濃度を選択的に制御するために、いくつかの可能性のある方法が存在し得る。１つの方法は、ＰＳ−ＣＡＲ化学を形成または変化させてＰＡＧまたは別の化合物を誘導し、ある膜界面が別の膜界面よりも高い親和性を有するようにすることである。このようにして、ＰＡＧまたは別の化合物は、表面エネルギーまたは化学ポテンシャルの差に少なくとも部分的に基づいて、膜中の位置に拡散または移動することができる。あるいは、膜スタックは、膜スタック内の特定の位置に光吸収要素（例えば、発色団(chromophores)）を含むことができる。光吸収要素は、光を吸収して、そのエネルギーを隣接する化学物質に伝達することができ、それを利用して光吸収要素の近傍で酸を生成することができる。このようにして、膜中または膜スタックの界面での酸の生成は、膜または膜スタックの所望の領域中で、光吸収材料を含まない場合がある別の領域中よりも高い酸濃度が得られるように制御できる。膜または膜スタック中でより高い酸濃度を得るための別の方法の１つは、膜スタックの選択された領域により高いレベルのエネルギーを選択的に導入することであってよい。例えば、重ね合わせの原理の下で、膜スタック中の入射光と反射光との強め合う干渉によって、光波長、膜の屈折率、および／または膜の厚さに少なくとも部分的に基づいて、膜スタックの局所領域中でより高いレベルのエネルギーを得ることができる。強め合う干渉領域中の光は、より多い量のエネルギーを膜中に伝達することができ、それによって、その領域中では、強め合う干渉が起こらないか、またはより弱く起こり得る膜の別の部分よりも多い量の酸を生成することができる。別の１方法は、前述の方法の１つ以上の組合せを使用することであってよい。
【０００７】
膜スタックは、フォトレジスト層と基板上の下層(under  layer)との間に配置された反射防止コーティング（ＡＲＣ）層を含むことができる。ＡＲＣ層またはフォトレジスト層中にＰＳ−ＣＡＲ化学(chemistry)を含むことができる。膜スタック中の酸の生成は、フォトレジスト層を現像できるときに開口部の形状が最適化されるように、ＡＲＣ層またはフォトレジスト層中で行うことができる。膜スタックの化学および／または物理的構成を光露光プロセスとともに最適化することで、膜スタックの選択された領域中でより高い濃度の酸を選択的に生成することができる。
【０００８】
一実施形態において、ＡＲＣ層またはフォトレジスト層は、露光プロセス中に生じ得る化学反応を増幅させることができる化合物を含むことができる。この方法の一例は、感光性材料またはフォトレジスト中の化学反応または化学的濃度を増加可能なＰＳ−ＣＡＲの使用であってよい。フォトレジスト中の化学的濃度は、２段階露光プロセスを用いて制御することができる。
【０００９】
第１の露光は、レジスト中の化学物質の反応によって光増感剤（ＰＳ）と、光酸発生剤（ＰＡＧ）から生成される酸とを生成するパターニング露光であってよい。第１の露光プロセスは、ＰＳによる吸光度が最大化され、ＰＡＧの吸光度が最大化されるように調整する(tuned)ことができる。これは、一実施形態においては３００ｎｍ未満の光波長を選択することによって実現できる。第２の露光は、ＰＳを励起させることができ、それによって追加のＰＡＧを分解させ、露光パターン領域中の酸を増幅を得ながら、第１の露光の暗い領域、すなわち未露光領域中の酸濃度を最低限にすることができる。一実施形態において、２段階露光プロセスは、２つの異なる波長（例えば、極紫外（ＥＵＶ）、紫外光）を使用することができる。パターニング露光はＥＵＶまたはＵＶスペクトル波長を使用することができ、フラッド露光はＵＶスペクトル波長を使用することができる。ＰＳ−ＣＡＲ化学は、ＡＲＣ層またはフォトレジスト層中の酸の生成を第１の酸濃度に制御する第１の光波長活性化閾値を有するように構成することができる。第２の露光では、第１の酸濃度を第２の酸濃度まで増加させる第２の光波長活性化閾値を有するＰＳ−ＣＡＲ化学に起因して、第１の酸濃度からより高い第２の濃度を生成させることができる。
【００１０】
別の一実施形態において、膜スタックの所望の領域中で強め合う干渉を誘導するために膜スタックの構造を変化させることによって、膜スタック中で酸を選択的に生成することができる。これは、層の厚さ、層の屈折率、および／または光波長および／または線量(dose)を最適化することによって行うことができる。別の一実施形態では、光吸収材料（例えば、発色団）を選択的に含む膜スタックの局所領域中に光を吸収させることができる。
【００１１】
本明細書に含まれ本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を例示するものであり、前述の本発明の概要、および後述の詳細な説明とともに、本発明を説明する機能を果たす。さらに、参照番号の一番左の桁の数字は、その参照番号が最初に現れる図を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】光波長の第１の範囲(a  first  range  of  light  wavelengths)に露光した後のＰＳ−ＣＡＲ反射防止コーティング（ＡＲＣ）層の化学的濃度(concentration)プロファイルと、光の第１の波長のパターニング露光を受ける基板上の膜スタックの断面図とを示す。
【図１Ｂ】光波長の第２の範囲に露光した後の図１Ａ中のＰＳ−ＣＡＲ  ＡＲＣ層の化学的濃度(concentration)プロファイルと、光波長の第２の範囲のフラッド露光を受けるその基板上の膜スタックの断面図とを示す。
【図１Ｃ】光波長の第２の範囲に露光した後のＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト層の化学的濃度プロファイルと、光波長の第２の範囲へのフラッド露光が行われているその基板上の膜スタックの断面図とを示す。
【図１Ｄ】光波長の第２の範囲に露光した後のＰＳ−ＣＡＲフォトレジスト層の化学的濃度プロファイルと、光波長の第２の範囲へのフラッド露光が行われているその基板上の膜スタックの断面図とを示す。
【図２】膜スタック（例えば、フォトレジスト層）の２段階露光プロセスのための方法のフローチャートと、その方法の一実施形態の添付の断面図とを含む。
【図３Ａ】別の膜スタック（例えば、フォトレジスト層およびＡＲＣ層）の２段階露光プロセスのための方法のフローチャートと、その方法の一実施形態の添付の断面図とを含む。
【図３Ｂ】別の膜スタック（例えば、フォトレジスト層およびＡＲＣ層）の２段階露光プロセスのための方法のフローチャートと、その方法の一実施形態の添付の断面図とを含む。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以上の説明は単に本発明の例であることを理解すべきである。本発明から逸脱することなく当業者が種々の代替形態および修正形態を考案することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲内のそのようなすべての代替形態、修正形態、および変形形態を含むことが意図される。
【００１４】
半導体の製造において、基板上へのフィルムの堆積、パターン化、およびエッチングによって電子デバイスを製造するためにフォトレジストまたは感光性材料が使用されている。デバイスの性能および歩留まりを改善するため、電子デバイスの寸法を縮小し、および画像品質（例えば、解像度、ライン幅ラフネス、および感度）を維持する。極紫外（ＥＵＶ）フォトリソグラフィは、既存のフォトレジスト化学に影響を与え得る固有の制限を有する寸法を縮小するための１方法である。例えば、ＥＵＶフォトレジストでは、ＥＵＶ光源のより低い出力を補償しながら、レジストの感度および画像解像度を維持する必要が生じ得る。このより低い出力の制限に対処する１方法は、Ｓｅｉｉｃｈｉ  Ｔａｇａｗａらによる“Ｓｕｐｅｒ  Ｈｉｇｈ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｂｙ  Ｐｈｏｔｏ−Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔ（ＰＳ−ＣＡＲ）  Ｐｒｏｃｅｓｓ”という名称の論文、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｏｌ．２６（２０１３）Ｎｏ．６，ｐｇ．８２５−８３０に記載されるような感光性化学増幅レジスト（photosensitive  chemically  amplified  resist,  ＰＳ−ＣＡＲ）を使用するステップを含むことができる。ＰＳ−ＣＡＲの使用によってＥＵＶ処理が可能になる可能性が生じているが、さらなる技術を使用して、フォトレジスト層またはＡＲＣ層の吸着および反射率の制御を改善して、ＥＵＶ処理の画像品質を改善することができる。しかし、これらの技術はＥＵＶ処理に限定されない場合があり、ＵＶフォトリソグラフィ処理に使用することもできる。
【００１５】
ＰＳ−ＣＡＲ化学は、フォトレジストがコーティングされた基板に露光される光の種類に少なくとも部分的に基づいて異なる濃度の酸および／または光増感剤（ＰＳ）を生成することができる２段階露光プロセスによって可能となり得る。酸は、光がフォトレジスト中のＰＡＧと相互作用するときに生成され得、ＰＳは、フォトレジスト中に混入され得るＰＳ発生剤と光とが相互作用するときに生成され得る。
【００１６】
ＰＳ−ＣＡＲフォトレジストは、光増感剤発生化合物および光酸発生（ＰＡＧ）化合物を含むことができる。光増感剤分子は、光エネルギーを吸収して、その光エネルギーを別の分子（例えば、ＰＡＧ）に伝達することができる。あるＰＳ化合物は基底状態でエネルギーを伝達することができ、別のものは励起状態で伝達を行うことができる。ＰＳ発生化合物としては、限定するものではないが、アセトフェノン、トリフェニレン、ベンゾフェノン、フルオレノン（ｆｌｏｕｒｅｎｏｎｅ）、アントラキノン、フェナントレン，またはそれらの誘導体を挙げることができる。光酸発生剤（ＰＡＧ）は、吸収した光エネルギーを化学エネルギー（例えば、酸性反応）に変換可能なカチオン光開始剤であってよい。酸発生化合物としては、限定するものではないが、以下のものの少なくとも１つを挙げることができる：トリフェニルスルホニウムトリフレート、トリフェニルスルホニウムノナフレート、パーフルオロオクチルスルホン酸トリフェニルスルホニウム、トリアリールスルホニウムトリフレート、トリアリールスルホニウムノナフレート、パーフルオロオクチルスルホン酸トリアリールスルホニウム、トリフェニルスルホニウム塩、トリアリールスルホニウム塩、ヘキサフルオロアンチモン酸トリアリールスルホニウム塩、Ｎ−ヒドロキシナフタルイミドトリフレート、１，１−ビス［ｐ−クロロフェニル］−２，２，２−トリクロロエタン（ＤＤＴ）、１，１−ビス［ｐ−メトキシフェニル］−２，２，２−トリクロロエタン、１，２，５，６，９，１０−ヘキサブロモシクロドデカン、１，１０−ジブロモデカン、１，１−ビス［ｐ−クロロフェニル］２，２−ジクロロエタン、４，４−ジクロロ−２−（トリクロロメチル）ベンズヒドロール、１，１−ビス（クロロフェニル）２，２，２−トリクロロエタノール、ヘキサクロロジメチルスルホン、２−クロロ−６−（トリクロロメチル）ピリジン、またはそれらの誘導体。
【００１７】
図１Ａおよび１Ｂを参照すると、図１Ａは、第１の露光後の酸１０６およびＰＳ１０８の濃度のグラフ１００と、基板１０４上の膜スタックの断面図１０２とを含む。図１Ｂは、第２の露光後の酸１２０およびＰＳ１２２の濃度のグラフ１１８と、基板１０４上の膜スタックの断面図１２６とを含む。一実施形態において、第１の露光は、３００ｎｍ未満であってよい大部分の光１１４の波長を有することができ、第２の露光の一部は、３００ｎｍより大きくてよい光波長の大部分を有すことができる。
【００１８】
図１Ａ中のグラフ１００は、第１の露光の結果を示しており、ＰＳ−ＣＡＲは、第１の露光中に比較的より低い濃度の酸１０６およびＰＳ１０８を生成するように構成することができる。第１の露光光波長の光は、初期量の酸１０６および初期量のＰＳ１０８を生成する比較的より低いエネルギーを有することができる。グラフ１００は、説明の目的で使用され、２段階プロセス中の濃度差を示すことを意図しており、第１または第２の露光中の濃度の規模および範囲の限定を意図したものではない。ＰＡＧは第１の露光中に完全に分解したり完全に酸に変換されたりしない場合があり、第２の露光によってＡＲＣ層１２８中の酸濃度が増加し得ることを強調することを意図している。
【００１９】
一実施形態において、膜スタックは、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層１２８と、基板１０４上に形成または堆積された下層１１２上に堆積されたフォトレジスト層１１０とを含むことができる。ＡＲＣ層１２８は、ＰＳ−ＣＡＲ化学を含むことができるが、それに限定されるものではなく、光の反射率または吸光度を制御するために使用できるさらなる要素を有することができる。第１の露光中、第１の波長の光１１４がパターンマスク１１６を通して露光されるときに、初期量の酸１０６および初期量のＰＳ１０８を生成することができる。ＰＳ−ＣＡＲ化学反応は、光１１４がＡＲＣ層１２８の露光領域と相互作用するときに開始する。光１１４がＡＲＣ層１２８と相互作用しない未露光領域では、ＰＳ−ＣＡＲ化学反応が起こらない場合があり、または露光領域と比較して最小限または無視できる量で起こる場合がある。断面図１０２に示されるように、酸／ＰＳの濃度は、ＡＲＣ層１２８の露光領域でより高くなり得る。この特定の実施形態において、酸／ＰＳの濃度は、ＡＲＣ層１２８と下層１１２との界面、またはＡＲＣ層１２８とフォトレジスト層１１０との界面でより高くなり得る。ピーク酸／ＰＳ濃度の位置は、膜スタックおよび露光の特性により変動することがある。
【００２０】
図１Ｂ中、第２のグラフ１１８は、ＡＲＣ層１２８の第２の露光後に酸１２０濃度および／またはＰＳ濃度１２２がより高いレベルにあることを示している。第２の露光は、第２の範囲の光１２４の波長のフラッド露光またはブランケット露光であってよい。しかし、ＰＳ１２２は、酸濃度またはＰＡＧの分解速度を増加させる。ＰＳ１２２は、第１の露光中に第１の波長１１４に露光したフォトレジスト層１１０の部分に位置することができる。したがって、第２の露光の断面図１２６に示されるように、酸濃度１２０は、第１の露光の未露光領域よりもそれらの位置で高くなり得る。
【００２１】
Ｓｅｉｉｃｈｉ  Ｔａｇａｗａらによる“Ｓｕｐｅｒ  Ｈｉｇｈ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ  ｂｙ  Ｐｈｏｔｏ−Ｓｅｎｓｉｔｉｚｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２６，Ｎｕｍｂｅｒ  ６（２０１３），ｐｇｓ．８２５−８３０に記載の技術に加えて、ＡＲＣ層１２８中の酸濃度１２２の量または酸濃度の位置を制御するためにフォトレジスト層１１０、ＡＲＣ層１２８、および／または下層１１２の種々の性質を使用して、酸の濃度１２２および位置を最適化することができる。これらの技術によって、露光ステップ中にＰＡＧ／ＰＳに伝達可能なエネルギー量を増加させて、フォトレジスト層１１０の現像後のプロファイルまたは形状を調整することができる。
【００２２】
別の実施形態では、パターニング露光を使用して、膜スタックの異なる領域中に選択的に酸を生成することができる。１方法では、酸発生剤または促進剤の位置は、膜スタック中の局所領域に向かわせることができる。広義には(broadly)、これは、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０の化学組成または特性を変化させることを含むことができる。この方法は、ＰＳ−ＣＡＲ化学を形成または変化させてＰＡＧまたは別の化合物を誘導し、ある膜界面が別の膜界面よりも高い親和性を有するようにすることを含んでよいが、これに限定されるものではない。これによって、ＰＡＧまたは別の化合物は、表面エネルギーまたは化学ポテンシャルの差に基づいて拡散または移動することができる。
【００２３】
別の１方法では、より高いレベルのエネルギーをＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０に選択的に伝達して、それらの選択位置でより高い濃度の酸を生成することができる。一実施形態において、膜スタックは、膜スタック中の特定の位置に光吸収要素（例えば、発色団）を含むことができる。光吸収要素は、光を吸収して、そのエネルギーを隣接する発生剤化学物質に伝達することができ、それを利用して光吸収要素の近傍で酸を生成することができる。このようにして、膜中または膜スタックの界面での酸の生成は、膜または膜スタックの所望の領域中で、光吸収材料を含まない場合がある別の領域中よりも高い酸濃度が得られるように制御できる。
【００２４】
一実施形態において、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０は、ＰＳＣＡＲ化学の不均一な組み込みを含むことができる。これは、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中でのＰＳＣＡＲ化学の分離能力(segregation  capabilities)の導入を含むことができる。これは、通常、個別のＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０の化学成分を調整して(tailoring)、膜スタック中の界面に対して異なる親和性を有するようにすることを含む。分離能力は、コーティングおよびベークの装置を調整して、化学成分の分離(separation)のための推進力を付与することによって増加させることができる。一実施形態は、より高い濃度のＰＳＣＡＲ化学／光増感剤を基板１０４（Ｓｉ、酸化物、窒化物など）まで移動させて、基板表面付近のＡＲＣ層１２８の脱保護に十分な酸の存在を確保しやすくし、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０／基板１０４界面において有機残渣を確実に残存させないことであってよい。別の一実施形態は、より高い濃度のＰＳＣＡＲ化学／光増感剤をＡＲＣ層１２８／フォトレジスト層１１０界面まで移動させて、ＡＲＣ層１２８／フォトレジスト層１１０界面付近のＡＲＣ層１２８の脱保護に十分な酸の存在を確保すること、および／またはＡＲＣ層１２８の壁の最上部から底部までのテーパーを保証することであってよい。これらの実施形態は、シャドーイング効果を防止するためにテーパーレジスト／ＡＲＣ側壁が好ましい場合の角度付きインプラント（implants）に使用することができる。さらに、これらの実施形態では、ＵＶフラッド露光量の選択によってより容易な露光ラチチュードの適合／制御を可能にする独立したＡＲＣ  ＣＤ制御ノブも可能になる。この実施形態は、光増感剤／ＵＶフラッド励起および後のＡＲＣ  ＰＡＧ分解プロセスによるＡＲＣ中のより高い酸濃度のために残存する有機残渣をなくすのに役立つ可能性もあり得る。最後に、この実施形態では、さらなる側壁角度（ＳＷＡ）制御も可能となり、このことはシャドーイング効果を防止する角度付きインプラントのためのプロファイル（テーパー）の調整に有用となり得る。
【００２５】
別の一実施形態において、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０は、ＵＶフラッド波長に特異的な１種類以上の発色団／染料を含むことができ、これは、画像露光波長におけるフォトレジストの反射防止制御に悪影響を生じさせることなく、感光性ＡＲＣ中のＰＳ−ＣＡＲおよび光増感剤の活性化／濃度を操作することを目的としている。これは、フォトレジスト層１１０中で依然として反射防止制御を可能にするＡＲＣ層１２８用発色団を選択するステップを含むことができる。これによって、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中の異なる領域で調整されるＵＶフラッド吸収効果のために最高強度も可能となり得る。ＵＶフラッド特異的発色団を選択することによって、より高い濃度のＰＳＣＡＲ化学／光増感剤をＡＲＣ／レジスト界面まで移動させて、ＡＲＣ／レジスト界面付近のＡＲＣ層１２８の脱保護に十分な酸の存在を確保しやすくして、ＡＲＣの壁の上部から底部までのテーパーを保証することができる。これは、シャドーイング効果を防止するためにテーパーレジスト／ＡＲＣ側壁が好ましい場合の後の角度付きインプラント処理に有用となり得る。この実施形態では、ＵＶフラッド露光量の選択によって、ＡＲＣおよびフォトレジストのより容易な露光ラチチュードの適合／制御を可能にする独立したＡＲＣ  ＣＤ制御ノブも可能になる。
【００２６】
発色団は、光の特定の波長を吸収するように選択することができ、それによってＡＲＣ層１２８および／またはフォトレジスト層１１０中に反射し得る量または光波長を最適化することができる。典型的には、発色団は、一般に、炭素元素と、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｂｌ、Ｂｒ、Ｓ、またはＩの元素の少なくとも１種類以上とを含む有機化合物である。発色団化合物の最大吸光度波長は１３５ｎｍ〜４００ｎｍで変動し得る。下層１１２が反射することができる、またはフォトレジスト層１１０の上層（図示せず）が吸収することができる望ましくない光１２４の波長が除去されるように、１つ以上の発色団を選択することができる。発色団化合物としては、ＣＨ３−ＣＨ３、ＣＨ４、ＣＨ３ＯＨ、またはＣＨ３−ＳＨを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。種類および濃度に加えて、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中での発色団の位置も反射率に影響を与える場合がある。発色団の最高濃度がＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中のいずれに存在するかに少なくとも部分的に基づいて、反射率は影響を受け得る。最高濃度は、フォトレジスト層１１０または下層１１２中の任意の箇所に位置することができる。一般に、高濃度領域と低濃度領域との間の濃度差は体積、質量、またはモルを基準として少なくとも５％を超え得る。
【００２７】
膜または膜スタック中でより高い酸濃度を選択的に得るための別の１方法は、膜スタックの性質、入射光、および／または下層１１２からの反射光を利用して、膜スタックの選択された領域でより高いレベルのエネルギーを誘導することであってよい。例えば、重ね合わせの原理の下で、膜スタック中の入射光と反射光との強め合う干渉によって、光波長、膜の屈折率、および／または膜の厚さに少なくとも部分的に基づいて、膜スタックの局所領域中でより高いレベルのエネルギーを得ることができる。強め合う干渉領域中の光は、より多い量のエネルギーを膜中に伝達することができ、それによって、その領域中では、強め合う干渉が起こらない場合がある膜の別の部分よりも多い量の酸を生成することができる。別の１方法は、前述の方法の組合せを使用することであってよい。
【００２８】
一実施形態において、光増感剤が活性化されるようにＵＶフラッド波長、膜スタック厚さ、および膜スタック屈折率を調整しながら、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中で優先的に生じるように入射および反射ＵＶフラッド光の干渉による最強強度を調整することができる。より高い濃度のＰＳＣＡＲ化学／光増感剤が膜スタックの少なくとも１つの界面に移動するように、上記変量（例えば、波長など）を調整することができる。一実施形態においては、より高い酸濃度によって、下層１１２付近のＡＲＣ層１２８の脱保護に十分な酸の存在を確保しやすくして、ＡＲＣ／下層界面に有機残渣を確実に残存させないことができる。別の一実施形態においては、上記変量を調整して、より高い濃度のＰＳＣＡＲ化学／光増感剤をＡＲＣ／フォトレジスト界面まで移動させて、ＡＲＣ／フォトレジスト界面付近のＡＲＣ層１２８の脱保護に十分な酸の存在を確保しやすくすることで、ＡＲＣの壁の上部から底部までのテーパーを保証することができる。これらの実施形態は、シャドーイング効果を防止するためにテーパーフォトレジスト／ＡＲＣ側壁が好ましい場合の角度付きインプラント中に使用することができる。この実施形態によって、ＵＶフラッド露光量の選択によってより容易な露光ラチチュードの適合／制御を可能にする独立したＡＲＣ  ＣＤ制御ノブが可能になる。この実施形態は、光増感剤／ＵＶフラッド励起および後のＡＲＣ  ＰＡＧ分解プロセスによるＡＲＣ層１２８中のより高い酸濃度のために残存する有機残渣をなくすのに役立つ可能性もあり得る。最後に、この実施形態では、さらなるＳＷＡ制御が可能となり、このことはシャドーイング効果を防止する角度付きインプラントのためのプロファイル（テーパー）の調整に有用となり得る。
【００２９】
この実施形態において、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０の屈折率（ＲＩ）の選択の調整／共最適化を利用して反射率を制御することができ、感光性ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中でのＰＳＣＡＲ光増感剤の活性化／濃度の操作を行うことができる。これは、フォトレジスト層１１０中での反射防止制御が依然として可能なＡＲＣ  ＲＩであって、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中に優先的に位置するように入射および反射ＵＶフラッド光の干渉による最強強度を調整することもできるＡＲＣ  ＲＩを選択することを含むことができる。例えば、ＡＲＣ層１２８の屈折率Ａを選択することによって、より高い濃度のＰＳＣＡＲ化学／光増感剤をＡＲＣ／下層界面まで移動させ、下層１１２付近のＡＲＣ層１２８の脱保護に十分な酸の存在を確保しやすくして、ＡＲＣ／下層界面に有機残渣を確実に残存させないことができる。別の場合では、ＡＲＣ層１２８の屈折率Ｂを選択することによって、より高い濃度のＰＳＣＡＲ化学／光増感剤がフォトレジスト／ＡＲＣ界面で可能となり、ＡＲＣ／フォトレジスト界面付近のＡＲＣ層１２８の脱保護に十分な酸の存在を確保しやすくなり、ＡＲＣの壁の上部から底部までのテーパーを保証できる。一実施形態において、二次露光（例えば、＞２００ｎｍ）の場合の屈折率は、膜スタックの組成および特性によって０．９５〜１．７で変動し得る。別の実施形態において、二次露光（例えば、約１９３ｎｍ）の場合の屈折率は、膜スタックの組成および特性によって１．７を超え得る。
【００３０】
ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中の酸濃度を選択的に制御するために、前述の技術を単独または組み合わせて使用することができる。例えば、一実施形態において、膜スタックは、膜スタックの少なくとも１つの界面に発色団／染料(dyes)を混入し、膜スタックの１つ以上の界面が異なる親和性を有するように少なくとも１つの膜スタック層の化学成分を調整することを含むことができる。これらの技術は、フォトレジスト層１１０にＰＳ−ＣＡＲ化学が含まれる実施形態にも使用することができ、ＡＲＣ層１２８は膜スタック中に存在してもしなくてもよい。
【００３１】
図１Ｃは、図１Ａおよび１Ｂの実施形態と同様の膜スタックの断面図１３０を示しているが、この実施形態は、ＡＲＣ層１２８の代わりにフォトレジスト層１１０中にＰＳ−ＣＡＲ化学を組み込んでいる。この断面図は、図１Ａの説明と同様のパターニング露光の後の膜スタックの後フラッド露光の条件を反映している。したがって、化学的濃度プロファイル（例えば、酸１２０、ＰＳ１２２）は、ＡＲＣ層１２８の代わりにフォトレジスト層１１０中で生じる。ＡＲＣ層１２８中の酸の位置および／または濃度を制御するための前述の技術は、フォトレジスト層１１０中の酸の位置および／または濃度を制御するために使用することもできる。
【００３２】
図１Ｄは、図１Ａおよび１Ｂの実施形態と同様の膜スタックの断面図１３２を示しているが、この実施形態では、ＰＳ−ＣＡＲ化学がフォトレジスト層１１０中に含まれ、ＡＲＣ層１２８が膜スタックから除外されている。この断面図は、図１Ａの説明と同様のパターニング露光の後の膜スタックの後フラッド露光の条件を反映している。したがって、化学的濃度プロファイル（例えば、酸１２０、ＰＳ１２２）はフォトレジスト層１１０中で生じる。ＡＲＣ層１２８中の酸の位置および／または濃度を制御するための前述の技術は、フォトレジスト層１１０中の酸の位置および／または濃度を制御するために使用することもできる。フォトレジスト層１１０は、基板１０４のパターン化に使用可能なあらゆる種類の感光性材料を含むことができる。フォトレジスト層１１０としては、ポジ型フォトレジスト、ネガ型フォトレジスト、ドープフォトレジスト、または着色フォトレジストを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
図１Ａ〜１Ｄに示される膜スタックの実施形態の間の違いのため、種々の組成（例えば、ＰＡＧ）または特性（例えば、厚さ、ＲＩなど）を有し得る膜スタックのパターン化のためにはプロセス条件が異なる場合がある。説明を容易にするため、フォトレジスト層１１０およびＡＲＣ層１２８の現像に使用した方法の説明は、３つの主要な実施形態を含んでいる。図１Ａ／１Ｂの実施形態は、フォトレジスト層１１０と下層１１２との間に配置されるＡＲＣ層１２８中に酸発生化合物を含む。図１Ｃの実施形態は、ＡＲＣ層１２８上に配置されるフォトレジスト層１１０中に酸発生化合物を含む。最後に、図１Ｄの実施形態は、ＡＲＣ層１２８を含まない膜スタックの場合のフォトレジスト層１１０中に酸発生化合物を含む。
【００３４】
図２は、膜スタック（例えば、フォトレジスト層１１０あり、ＡＲＣ層１２８なし）の２段階露光プロセスのための方法のフローチャート２００および付随する断面図２０２を含む。この実施形態において、ＰＳ−ＣＡＲ化学はフォトレジスト層１１０中に組み込むことができる。フォトレジスト層１１０は、基板１０４のパターン化に使用可能なあらゆる種類の感光性材料を含むことができる。フォトレジスト層１１０としては、ポジ型フォトレジスト、ネガ型フォトレジスト、ドープドフォトレジスト、または着色(dyed)フォトレジストを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。２段階露光プロセスは、フォトレジスト層１１０中のＰＳ−ＣＡＲ要素からの異なる応答を可能にするために使用することができる。ＰＳ−ＣＡＲ要素は、フォトレジスト層１１０中の感光特性を変化させ得る酸を発生するために使用できる、ＰＳ−ＣＡＲ化学、酸発生剤、またはＰＡＧを含むことができる。フローチャート２００の方法は、フォトレジスト層１１０の堆積、パターン化、露光、および／または現像が可能な１つ以上のプロセスチャンバーまたはツールによって行うことができる。
【００３５】
ブロック２０４において、基板１０４は、基板１０４上にフォトレジスト層１１０を供給できるコーティングツールによって受け取られることができる。基板１０４は、フォトレジスト層１１０を用いてパターン化可能な１つ以上の下層１１２を含むことができる。基板１０４の表面から光がどのように反射し得るかを制御するために、下層１１２の厚さおよび組成を最適化することができる。一実施形態において、下層１１２の種類は、下層１１２の屈折率および厚さに基づいて選択することができる。フォトレジスト層１１０の性質（例えば、屈折率、厚さなど）を用いて、これらの特徴を最適化して、２段階露光プロセス中にエネルギーがどのようにフォトレジスト層１１０に伝達し得るかを制御することができる。
【００３６】
ブロック２０６において、下層１１２上にフォトレジスト層１１０を堆積または供給することができる。フォトレジスト層１１０は、選択位置および異なる濃度で酸を生成するためにフォトレジスト層１１０中で化学反応を制御された順序で可能にし得る２つ以上の光波長活性化閾値を含むことができる。フォトレジスト層１１０は、光１１４の波長および／または線量によって異なる濃度または量の酸を生成できるＰＳ−ＣＡＲ化学を含むことができる。例えば、第１の範囲内の波長の光１１４をフォトレジスト層１１０に露光するとＰＳ−ＣＡＲ化学によってフォトレジスト層１１０中に第１の量の酸１０６が生成され得る。しかし、ＰＳ−ＣＡＲ化学は、部分的に分解することがあり、ＰＳ−ＣＡＲ化学が波長の第２の範囲内の光に露光すると、依然としてさらに酸を生成することができる。
【００３７】
一実施形態において、第１および第２の範囲の光１１４／１２４の波長は、互いに排他的であってよく、波長の重なり合いを全く含まなくてよい。例えば、第１の範囲は２００ｎｍ未満であってよく、第２の範囲は２００ｎｍ以上であってよい。別の実施形態においては、第１の範囲が１００ｎｍ未満となることができ、第２の範囲が５ｎｍを超えることができるように、波長が重なり合ってよい。特定の一実施形態において、光１１４波長の第１の範囲は、３０ｎｍ未満（例えば、１３．５ｎｍ）であってよく、光１１４波長の第２の範囲は２００ｎｍを超えてよい。別の特定の一実施形態においては、光１１４波長の第１の範囲は１９３ｎｍ以下であってよく、光１１４波長の第２の範囲は２００ｎｍを超えてよい。別の特定の一実施形態においては、第１の範囲の波長は２４８ｎｍ以下であり、第２の範囲の波長は２００ｎｍを超える。フォトレジスト層１１０は、乾式リソグラフィまたは液浸リソグラフィ処理またはＫｒＦレーザーリソグラフィ処理またはＥＵＶリソグラフィ処理に使用することができる。
【００３８】
発色団に加えて、反射率は、フォトレジスト層１１０および／または下層１１２の屈折率および／または厚さの影響を受ける場合がある。屈折率は、媒体中に伝播するときに光１２４がどの程度曲がるか、すなわち屈折するかの定量的な表現になり得る。屈折率は、真空中の光速と媒体中の光速との間の比となることができる。光１２４の方向を変えることによって、より多くのエネルギーをフォトレジスト層１１０および／または下層１１２中に伝達することが可能となり得る。例えば、光は、膜スタックのより長い部分に沿って反射させることができ、または下層１１２および／または基板１０４から反射させてフォトレジスト層１１０中に戻すことができる。入射光１２４と反射光（図示せず）との間の干渉のために、入射光および反射光によってより多くのエネルギーを膜スタック中に発生させることができる。膜スタック成分（例えば、フォトレジスト層１１０、下層１１２、および／または基板１０４）の屈折率および／または厚さを最適化することによって、膜スタック中の所望の位置で発生するように干渉位置を最適化することができる。一実施形態において、フォトレジスト層１１０中の入射光と反射光との間でより強い程度で強め合う干渉を生じさせるために、フォトレジスト層１１０は、フォトレジスト層厚さ、光波長、および／または下層の反射率とともに調整可能な上部(upper)界面屈折率を含むように選択することができる。この場合、最大量の干渉は、フォトレジスト層１１０と下層１１２との界面よりも、フォトレジスト層１１０の上面により近くなる。別の一実施形態においては、フォトレジスト層１１０中の入射光と反射光との間でより強い程度で強め合う干渉を生じさせるために、フォトレジスト層１１０は、フォトレジスト層厚さ、光波長、および／または下層の反射率とともに調整可能な下部(lower)界面屈折率を含むように選択することができる。この場合、最大量の干渉は、フォトレジスト層１１０の上面よりも、フォトレジスト層１１０と下層１１２との界面により近くなる。
【００３９】
広義には（broadly）、フォトレジスト層１１０の屈折率は０．９５〜１．７５で変動させることができ、および３０ｎｍ〜２５０ｎｍで変動させることができる厚さを有する。例えば、約２４８ｎｍの光波長を対象とするフォトレジスト層１１０の屈折率は、１．３〜１．７５の屈折率を有することができ、８０ｎｍ〜２５０ｎｍ、特に１００ｎｍ〜１２０ｎｍの厚さを有することができる。約１９３ｎｍの光波長を対象とするフォトレジスト層１１０は、１．６５〜１．７５の範囲、および８０ｎｍ〜２５０ｎｍ、特に１００ｎｍ〜１２０ｎｍの範囲の厚さであってよい。１５ｎｍ未満の波長を対象とするＥＵＶフォトレジスト層１１０は、０．９５〜１．０５の屈折率および３０ｎｍ〜６０ｎｍの厚さを有することができる。
【００４０】
一実施形態において、フォトレジスト層１１０と下層１１２との間の界面における入射光１１４と反射光（図示せず）との間の光の干渉をより大きくするために、膜スタックの性質を最適化することができる。より大きい光干渉が、膜スタックの水平面内で生じるように調整することができる。一実施形態において、干渉面は、フォトレジスト層１１０と下層１１２との間の界面またはその近傍に存在することができる。しかし、干渉面は、界面に限定されない場合があり、本明細書に記載の技術または当業者によって理解されている技術を用いて調節することができる。干渉面に沿って分布するより高いエネルギーによって、フォトレジスト層１１０の別の領域よりも高い濃度で、酸１０６を面に沿って生成することができる。界面におけるより高い濃度の酸１０６は、下層１１２の表面上の有機物質の除去もしくは分解、または現像されるときのフォトレジスト層１１０のプロファイル角度もしくは形状の調整に使用することができる。
【００４１】
別の一実施形態においては、干渉面は、フォトレジスト層１１０と下層１１２との間の界面と反対側のフォトレジスト層１１０の表面に位置することができる。より強い光の干渉によって、フォトレジスト層１１０にわたってより高い酸濃度を得ることができる。より高い酸濃度によって、現像したフォトレジスト層１１０のプロファイル角度もしくは形状を変化させることができる。例えば、現像されたフォトレジスト層１１０中の開口部(openings)は、フォトレジスト層１１０と下層１１２との間の界面よりも開口部の上部でより広くすることができる。酸１０６の位置および濃度を制御することによって、フォトレジスト層１１０中の開口部のプロファイル角度または形状の調節が可能になる。これらの最適化された開口部の形状を使用することで、ライン／スペースのパターン化におけるマイクロブリッジングおよび／またはコンタクトホールのパターン化のスカミングを最小限にすることができる。
【００４２】
ブロック２０８において、２段階プロセスは、パターンマスク１１６を通して基板１０４上の膜スタック上に第１の光１１４の波長を露光するステップを含むことができる。一実施形態において、フォトレジスト層１１０は、３００ｎｍ未満の波長の光に露光すると少ない量の酸１０６を生成できるＰＳ−ＣＡＲ化学を含むことができる。酸の生成は、フォトレジスト層１１０の露光部分の近傍で生じ得る。パターンマスク１１６からの光１１４によって、フォトレジスト層１１０の露光部分よりも低い酸濃度を有することができるフォトレジスト層１１０の未露光部分が残り得る。
【００４３】
別の実施形態において、フォトレジスト層１１０の露光部分中の酸濃度量を調節するために、光１２４の線量および波長を変化させることができる。例えば、ＥＵＶの一実施形態において、光１１４の波長は１５ｎｍ未満または約１３．５ｎｍであってよい。この場合、露光プロセスは、光１１４をＥＵＶスペクトルに限定することができ、そのため区域外の放射線（例えば、ＵＶ光、＞約３０ｎｍ）はフォトレジスト層１１０に露光することができない。しかし、別の実施形態においては、光１１４は、ＥＵＶの実施形態よりも広い範囲の波長を含むことができる。例えば、光１１４は、ＥＵＶおよびＵＶスペクトル内の波長を含むことができるが、ＥＵＶまたはＵＶスペクトル全体の波長は含まなくてよい。
【００４４】
特定の一実施形態において、光１１４は、ＥＵＶスペクトルと、最大２００ｎｍのＵＶスペクトルの一部とを含むことができるが、２００ｎｍを超える波長の光１１４は含むことができない。例えば、露光プロセスは、１９３ｎｍ以下の波長の光１１４を含むことができる。しかし、別の一実施形態においては、露光プロセスは、２４８ｎｍ以下の波長の光１１４を含むことができ、１３．５ｎｍおよび１９３ｎｍの波長を含むことができる。
【００４５】
別の特定の一実施形態においては、光１１４はＵＶスペクトルを含むことができ、ＥＵＶスペクトルは排除することができる。したがって、露光プロセスは１９３ｎｍプロセスまたは２４８ｎｍプロセスを含むことができるが、３０ｎｍ未満の波長の光１１４は含まなくてよい。
【００４６】
フォトレジスト層１１０の露光領域中に生成され得る酸１０６およびＰＳ１０８の初期量は、酸１０６およびＰＳ１０８をさらなるエネルギー（例えば、光１２４）に曝露することでより多い量に増加させて、酸の量を増加させ、および／またはフォトレジスト層１１０中に酸を拡散させることができる。
【００４７】
ブロック２１０において、フォトレジスト層１１０は、第１の露光の波長と異なっていてよい第２の範囲の波長の光１２４に露光することができる。さらに、第２の露光は、フォトレジスト層１１０の全体を光１２４に露光するブランケット露光またはフラッド露光であってよい。しかし、ブランケット露光は必要でない場合があり、代替としてパターニング露光を行うことができる。
【００４８】
一実施形態において、フォトレジスト層１１０の上部または表面に近いフォトレジスト層１１０の上部領域の近傍でより高い濃度の酸を可能にするために、ブランケット露光を使用することができる。広義には、フォトレジスト層１１０と下層１１２との界面よりも、フォトレジスト層１１０の上面付近で酸濃度が高くなる。ブランケット露光からのエネルギーを膜スタックの特性（例えば、ＲＩ、厚さ、組成）とともに使用することで、この酸プロファイルが可能となり得る。フォトレジスト層１１０の上部領域または部分で入射光と反射光との間でより多い量の強め合う干渉を生じさせるために、入射波長を最適化することができる。ブランケット露光は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長および／または０．１Ｊ／ｃｍ２〜４Ｊ／ｃｍ２の線量を含むことができる。個別のプロセス条件は膜スタックの組成を考慮して決定することができ、それらのプロセス条件は提供される範囲から得ることができる。
【００４９】
一実施形態において、フォトレジスト層１１０と下層１１２との界面の近傍でより高い濃度の酸を可能にするためにブランケット露光を使用することができる。一般的に、フォトレジスト層１１０の上面よりも、フォトレジスト層１１０と下層１１２との界面付近で酸濃度が高くなる。ブランケット露光からのエネルギーを膜スタックの特性（例えば、ＲＩ、厚さ、組成）とともに使用することで、この酸プロファイルが可能となり得る。フォトレジスト層１１０の上部領域または部分で入射光と反射光との間でより多い量の強め合う干渉を生じさせるために、入射波長を最適化することができる。ブランケット露光は、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長および／または０．１Ｊ／ｃｍ２〜４Ｊ／ｃｍ２の線量を含むことができる。個別のプロセス条件は膜スタックの組成を考慮して決定することができ、それらのプロセス条件は提供される範囲から得ることができる。
【００５０】
一実施形態において、第１の露光が３００ｎｍ未満の波長を有する場合、第２の露光は３００ｎｍを超える波長の光を含むことができる。特に、第１の露光がＥＵＶスペクトル中の波長を有した場合。特定の一実施形態において、第１の露光が約２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、または１３．５ｎｍ以下の波長を有する場合、第２の露光波長は約３６５ｎｍであってよい。特定の一実施形態において、光１２４の波長は約３６５ｎｍであってよい。
【００５１】
別の一実施形態において、反射率に影響を与えるために、フォトレジスト層１１０または下層１１２の組成を変更することができる。例えば、光１２４を吸収することによって、または特定の光１２４の光波長を選択的に吸収し別の光１２４の波長を反射することによって、反射率を制限することができる発色団（図示せず）をフォトレジスト層１１０または下層１１２にドープすることができる。このようにして、反射してフォトレジスト層１１０に戻ることができる量および光波長を最適化するために特定の波長の光を吸収するように、発色団を選択することができる。典型的には、発色団は、一般に、炭素元素と、Ｈ、Ｏ、Ｎ、Ｂｌ、Ｂｒ、Ｓ、またはＩの少なくとも１つの元素以上とを含む有機化合物である。発色団化合物の最大吸光度波長は２５０ｎｍ〜４００ｎｍで変動し得る。下層１１２が反射することができる、またはフォトレジスト層１１０の上層（図示せず）が吸収することができる望ましくない光１２４の波長が除去されるように、１つ以上の発色団を選択することができる。発色団化合物としては、ＣＨ３−ＣＨ３、ＣＨ４、ＣＨ３ＯＨ、またはＣＨ３−ＳＨを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。種類および濃度に加えて、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中の発色団の位置も反射率に影響を与える場合がある。発色団の最高濃度がＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中のいずれの箇所に存在するかに少なくとも部分的に基づいて、反射率は影響を受け得る。最高濃度は、フォトレジスト層１１０または下層１１２中の任意の箇所に位置することができる。一般に、高濃度領域と低濃度領域との間の濃度差は、体積、質量、またはモルを基準として少なくとも５％より大であり得る。
【００５２】
一実施形態において、発色団は、フォトレジスト層１１０と下層１１２との界面において、下層１１２またはフォトレジスト層１１０の残りの部分よりも高い濃度となる。別の一実施形態においては、発色団は、フォトレジスト層１１０と下層１１２との界面と反対側のフォトレジスト層１１０の表面の近傍でより高い濃度となる。フォトレジスト層１１０は、下層１１２よりも高い濃度の発色団を有することができる。この場合、フォトレジスト層１１０の表面または上部は、この膜スタックの実施形態において最高発色団濃度を有することができる。光１２４は、フォトレジスト層１１０の上面が反射または吸収することができ、それによって酸１０６またはＰＳ１０８の生成に使用できるエネルギー（例えば、光１２４）の量を最小限にすることができる。
【００５３】
ブロック２１２において、化学処理を用いてフォトレジスト層１１０を現像することで、２段階露光プロセスによって可溶性となったフォトレジスト層１１０の部分２１４を除去することができる。フォトレジスト層１１０はポジ型レジストまたはネガ型レジストを含むことができる。ポジ型レジストの露光部分は、光に露光すると可溶性となることができ、一方、ネガ型レジストの露光部分は不溶性となる。２段階露光プロセスは、限定するものではないがあらゆる種類のレジストを使用することができる。
【００５４】
２段階プロセスの別の一実施形態においては、第１の露光（例えば、ＥＵＶ）の後で、第２の露光（例えば、ＵＶフラッド）の前、または第２の露光自体の最中のいずれかにベークステップを含むことができる。ＥＵＶ露光線量はその最小限度に近づくため、フォトン／二次電子のショット統計問題がＥＵＶショットノイズとして知られている。ＰＳ１２２は、変換されたいずれかのＰＡＧの近傍で形成されるため、ＰＳ１２２によってこの問題が大きく繰り返される。ＰＳ１０８濃度ショットノイズ効果によって、ＵＶフラッド励起、ＰＳ１０８濃度ショットノイズの前またはその場でのＰＳ１０８濃度ショットノイズ効果の平滑化が行われない特徴に依存して、最適化されないライン幅ラフネス（ＬＷＲ）、ＬＥＲ、およびＣＥＲが生じる可能性がある。この問題は、ＵＶフラッドステップの前または最中にベークステップを組み込むことで、サブ１０ｎｍのオーダーでＰＳ１０８の拡散を誘導して、ＰＳ１０８濃度ショットノイズを平滑化し、特徴の種類によってより良好なＬＷＲ、ＬＥＲ、およびＣＥＲを得ることによって克服可能である。理想的には、ＰＳ１０８の拡散の活性化エネルギーは、酸拡散および増幅の活性化エネルギーよりもはるかに低くなるように設計可能であり、そのためプレフラッド（ｐｒｅ−ｆｌｏｏｄ）またはインサイチューフラッド（ｉｎ−ｓｉｔｕ  ｆｌｏｏｄ）ベークによってＰＳ１０８の拡散のみを効率的に引き起こすことが可能となる。このようにならない場合は、あるレベルのフラッドベークおよび従来の露光後ベーク（ＰＳ１２２によってさらなるＰＡＧが酸に変換された後）の共最適化が必要となり得る。
【００５５】
一実施形態において、ベークステップは、第１の露光の後に１２０秒以下にわたり基板を３０℃〜６０℃に加熱するステップを含むことができる。あるいは、加熱は、１２０秒以下にわたり３０℃〜９０℃で行うこともできる。ある場合では、特徴の種類によってＬＷＲ、ＬＥＲ、およびＣＥＲを改善するために第２の露光後にベークステップを行うことができる。第２の加熱プロセスは１２０秒以下にわたり８０℃〜１３０℃であってよい。
【００５６】
２段階プロセスの別の実施形態は、膜スタック中で光１２４をどのように反射し得るかを変化させるさらなる技術を含むことができる。これは、フォトレジスト層１１０と下層１１２との間に中間層を配置することを含むことができる。中間層（図示せず）は、露光中に反射率を制御するために使用することができる。さらに、ＰＳ−ＣＡＲ化学を含まない場合があるフォトレジスト層１１０中よりも高い濃度の酸を生成するために、中間層にＰＳ−ＣＡＲ化学を組み込むこともできる。あるいは、別の実施形態において、新しい膜スタックは、中間層中よりもフォトレジスト層中でより高い濃度の酸を生成するように設計することができる。例えば、フォトレジスト層１１０は中間層の代わりにＰＳ−ＣＡＲ化学を含むことができる。
【００５７】
図３Ａ〜３Ｂは、別の膜スタック（例えば、フォトレジスト層および反射防止層）の２段階露光プロセスのための方法のフローチャート３００と、その方法の一実施形態の付随する断面図３０２とを含む。フォトレジスト層１１０および下層１１２を変更することに加えて、膜スタックの構成要素を加えるおよび／または除去することによって、膜スタック中の光の反射率および吸収を変化させることもできる。方法の１つでは、膜スタックは、フォトレジスト層１１０と下層１１２との間に配置されたＡＲＣ層１２８を含むことができる。ＡＲＣ層１２８は干渉面の位置に影響を与えることができ、図２の実施形態に記載のようにフォトレジスト層１１０中の酸濃度に影響を与え得る。しかし、別の実施形態において、フォトレジスト層１１０の代わりにＡＲＣ層１２８中にＰＳ−ＣＡＲ化学を組み込むことができる。このように、図２の実施形態に記載の技術と類似の技術を用いて、ＡＲＣ層１２８を介して酸濃度を変化させることができる。したがって、膜スタックの特性および露光条件は、膜スタック中のＰＳ−ＣＡＲ化学の位置によって変動し得る。
【００５８】
ブロック３０４では、下層１１２と、下層１１２上に配置されたＡＲＣ層１２８と、ＡＲＣ層１２８上に配置されたフォトレジスト層１１０とを含む基板を受け取るステップである。種々の露光条件および膜スタック特性（例えば、ＲＩ、厚さなど）において膜スタック中の異なる位置でより高い酸濃度を得るために、膜スタックは、ＰＳ−ＣＡＲ化学がＡＲＣ層１２８および／またはフォトレジスト層１１０中に含まれるように構成することができる。この自由度
【００５９】
ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１００は、選択位置および異なる濃度で酸を生成するためにＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１００中で化学反応を制御された順序で可能にし得る２つ以上の光波長活性化閾値を含むことができる。ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１００は、光の波長および／または線量、ならびに膜スタックの特性（例えば、ＲＩ、厚さ、組成など）によって異なる濃度または量の酸を生成できるＰＳ−ＣＡＲ化学を含むことができる。ＡＲＣ層１２８、フォトレジスト層１１０、および下層１１２は、図１Ａ〜１Ｄおよび図２の説明に記載のような反射率または吸光度を最適化するための技術または方法を用いて構成することもできる。
【００６０】
ブロック３０６において、パターン化マスク１１６を通して光１１４波長の第１の範囲を基板１０４に露光することができる。図１Ａ〜１Ｂおよび２の説明に記載したように、露光領域は、未露光領域よりも高い濃度の酸１０６およびＰＳ１０８を有することができる。例えば、第１の範囲内の波長の光１１４をＡＲＣ層１２８およびフォトレジスト層１１０に露光すると、ＰＳ−ＣＡＲ化学によって、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中で第１の量の酸１０６を生成することができる。初期の酸１０６は、ＰＳ−ＣＡＲ化学がＡＲＣ層１２８中に含まれた(incorporated)場合はＡＲＣ層１２８中に生成され得、またはＰＳ−ＣＡＲ化学がフォトレジスト層１１０中に含まれた場合はフォトレジスト層１１０中に生成され得る。しかし、ＰＳ−ＣＡＲ化学は、部分的に分解することができ、ＰＳ−ＣＡＲ化学が第２の範囲内の波長の光に露光すると、さらなる酸を依然として生成可能である。
【００６１】
ブロック３０８において、ＰＡＧを分解し、および／またはＰＳ１２２を励起してＰＡＧを分解して、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中でより高い濃度の酸１２０を生成できる第２の範囲の光１２６の波長（例えば、＞３００ｎｍ）に基板１０４を露光することができる。第２の露光は、全体のＡＲＣ層１２８およびフォトレジスト層１１０にわたって光１２４を分散させるブランケット露光であってよい。ブランケット露光の結果、ＰＳ１２２を含むＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０の部分は、ＰＳ１２２を含まないか、または少なくともＰＳ１２２の濃度がより低いＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０の部分よりも高い酸１２０の生成速度または濃度を有する。
【００６２】
ＰＡＧまたはＰＳ１２２に伝達されるエネルギー量は、露光プロセス条件（例えば、波長、線量など）および膜スタックの特性（例えば、ＲＩ、厚さ、組成など）を変化させることによって最適化することができる。図１Ａ〜１Ｄおよび図２の説明で前述したように、プロセス条件および特性を最適化して、干渉面の位置を制御することができ、それによって干渉面に沿った、またはその近傍のＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中のＰＡＧまたはＰＳ１２２により多量のエネルギーを伝達することができる。
【００６３】
第１の実施形態において、ＡＲＣ層１２８と下層１１２との間の界面よりも、ＡＲＣ層１２８とフォトレジスト層１００との間の界面の近傍で酸１２０のより高い濃度が可能となるように、露光プロセス条件（例えば、波長、線量など）および膜スタックの特性を最適化することができる。第２の露光プロセス条件としては、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長および０．１Ｊ／ｃｍ２〜１Ｊ／ｃｍ２の線量を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。個別のプロセス条件は膜スタックの組成を考慮して決定することができ、それらのプロセス条件は提供される範囲から得ることができる。
【００６４】
第２の実施形態において、ＡＲＣ層１２８とフォトレジスト層１１０との間の界面よりも、ＡＲＣ層１２８と下層１１２との間の界面の近傍で酸１２０のより高い濃度が可能となるように、露光プロセス条件（例えば、波長、線量など）および膜スタックの特性を最適化することができる。第２の露光プロセス条件としては、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長および０．１Ｊ／ｃｍ２〜４Ｊ／ｃｍ２の線量を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。個別のプロセス条件は膜スタックの組成を考慮して決定することができ、それらのプロセス条件は提供される範囲から得ることができる。
【００６５】
ＡＲＣ層１２８を含まなくてもよい第３の実施形態において、フォトレジスト層１１０と下層１１２との間の界面よりも、フォトレジスト層１１０の上部領域の近傍で酸１２０のより高い濃度が可能となるように、露光プロセス条件（例えば、波長、線量など）および膜スタックの特性を最適化することができる。第２の露光プロセス条件としては、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長および０．１Ｊ／ｃｍ２〜４Ｊ／ｃｍ２の線量を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。個別のプロセス条件は膜スタックの組成を考慮して決定することができ、それらのプロセス条件は提供される範囲から得ることができる。
【００６６】
ＡＲＣ層１２８を含まなくてもよい第４の実施形態において、フォトレジスト層１１０の上部領域よりも、フォトレジスト層１１０と下層１１２との間の界面の近傍で酸１２０のより高い濃度が可能となるように、露光プロセス条件（例えば、波長、線量など）および膜スタックの特性を最適化することができる。第２の露光プロセス条件としては、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長および０．１Ｊ／ｃｍ２〜４Ｊ／ｃｍ２の線量を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。個別のプロセス条件は膜スタックの組成を考慮して決定することができ、それらのプロセス条件は提供される範囲から得ることができる。
【００６７】
上記４つの実施形態のいずれかと併用できる第５の実施形態において、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中で干渉面の位置を制御するために、膜スタックを最適化することができる。この場合、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０は、ＡＲＣ層１２８と下層１１０との界面よりも、ＡＲＣ層１２８とフォトレジスト層１１０との界面の近くでより強い光干渉を発生させる上部(upper)界面屈折率または発色団化合物を含む。屈折率を図１Ａ〜１Ｄおよび図２の説明で前述した範囲の間で変動させて、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中で干渉面の位置を調節することができる。この実施形態の一変形形態は、ＡＲＣ層１２８が省かれる場合の膜スタックを含むことができる。フォトレジスト層１１０と下層１１０との界面よりも、フォトレジスト層１１０の上部領域の近くでより強い光干渉を発生させる上部界面屈折率または発色団化合物である。
【００６８】
第１〜第４の実施形態のいずれかと併用できる第６の実施形態において、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中の干渉面の位置を制御するために、膜スタックを最適化することができる。この場合、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０は、ＡＲＣ層１２８とフォトレジスト層１１０との界面よりも、ＡＲＣ層１２８と下層１１２との界面の近くでより強い光干渉を発生させる下部（lower)界面屈折率または発色団化合物を含む。屈折率を図１Ａ〜１Ｄおよび図２の説明で前述した範囲の間で変動させて、ＡＲＣ層１２８またはフォトレジスト層１１０中で干渉面の位置を調節することができる。この実施形態の一変形形態は、ＡＲＣ層１２８が省かれる場合の膜スタックを含むことができる。フォトレジスト層１１０の上部領域よりも、フォトレジスト層１１０と下層１１０との界面の近くでより強い光干渉を発生させる下部界面屈折率または発色団化合物である。
【００６９】
その他の実施形態において、第２の露光は、フォトレジスト層１１０中に露光領域および未露光領域を形成するためのマスクを使用できるパターニング露光であってよい。このマスクは、第１の露光中に使用したものと同じマスク１１６であってもよく、または同じでなくてもよい。これによって、フォトレジスト層１１０は、種々の量の酸を有する３つ以上の異なる領域を含むことができる。したがって、現像したフォトレジスト層１１０は、少なくとも２つの異なるプロファイル角度または形状を有する開口部を有することができる。
【００７０】
ブロック３１０において、フォトレジスト層１１０は、化学処理を用いて現像して、２段階露光プロセスによって可溶性となったフォトレジスト層１１０の部分２１４を除去することができる。フォトレジスト層１１０はポジ型レジストまたはネガ型レジストを含むことができる。光に露光するとポジ型レジストの露光部分は可溶性となることができ、一方、ネガ型レジストの露光部分は不溶性となる。２段階露光では、限定されずにあらゆる種類のレジストを使用することができる。
【００７１】
２段階プロセスの別の一実施形態において、第１の露光（例えば、ＥＵＶ）の後で、第２の露光（例えば、ＵＶフラッド）の前または第２の露光自体の最中のいずれかにベークステップを含むことができる。ＥＵＶ露光線量がその最小限度に近づくと、ＥＵＶショットノイズとして知られるフォトン／二次電子のショット統計問題が存在し得る。ＰＳ１２２は、変換された任意のＰＡＧの近傍で形成されるため、ＰＳ１２２によってこの問題が大きく繰り返される。ＵＶフラッド励起の前またはその場でのＰＳ１０８濃度ショットノイズ効果の平滑化が行われないＰＳ１０８濃度ショットノイズ効果、ＰＳ１０８濃度ショットノイズによって、特徴の種類に依存して最適化されないライン幅ラフネス（ＬＷＲ）、ＬＥＲ、およびＣＥＲが生じる可能性がある。この問題は、ＵＶフラッドステップの前または最中にベークステップを組み込むことで、サブ１０ｎｍのオーダーでＰＳ１０８の拡散を誘導して、ＰＳ１０８濃度ショットノイズを平滑化し、特徴の種類によってより良好なＬＷＲ、ＬＥＲ、およびＣＥＲを得ることによって克服可能である。理想的には、ＰＳ１０８の拡散の活性化エネルギーは、酸拡散および増幅の活性化エネルギーよりもはるかに低くなるように設計可能であり、そのためプレフラッド（ｐｒｅ−ｆｌｏｏｄ）またはインサイチューフラッド（ｉｎ−ｓｉｔｕ  ｆｌｏｏｄ）ベークによってＰＳ１０８の拡散のみを効率的に引き起こすことが可能となる。このようにならない場合は、あるレベルのフラッドベークおよび従来の露光後ベーク（ＰＳ１２２によってさらなるＰＡＧが酸に変換された後）の共最適化が必要となり得る。
【００７２】
一実施形態において、ベークステップは、第１の露光後、１２０秒以下をわたり基板を３０℃〜６０℃に加熱するステップを含むことができる。あるいは、加熱は、１２０秒以下にわたり３０℃〜９０℃で行うこともできる。ある場合では、特徴の種類によってＬＷＲ、ＬＥＲ、およびＣＥＲを改善するために第２の露光後にベークステップを行うことができる。第２の加熱プロセスは、１２０秒以下にわたり８０℃〜１３０℃であってよい。
【００７３】
以上の説明は単に本発明の例であることを理解すべきである。本発明から逸脱することなく当業者が種々の代替形態および修正形態を考案することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲内のそのようなすべての代替形態、修正形態、および変形形態を含むことが意図される。
【符号の説明】
【００７４】
２０４  下層(underlying  layer)を含む基板を受け取るステップ
２０６  前記下層上にフォトレジスト層を堆積するステップであって、フォトレジストが、第１の光波長活性化閾値と第１の光波長活性化閾値とを含む、ステップ
２０８  パターン化マスクを通して第１の光波長を前記基板上に露光するステップ
２１０  第２の光波長を前記基板上に露光するステップ
２１２  前記基板上の前記フォトレジスト層を現像するステップ
３０４  下層(underlying  layer)と、反射防止コーティング（ＡＲＣ）層と、フォトレジスト層と、を含む基板を受け取るステップ
３０６  パターン化マスクを通して第１の光波長を前記基板上に露光するステップ（ＦＩＧ．３Ｂのブロック３０８に続く）
３０８  （ＦＩＧ．３Ａのブロック３０６からの続き）第２の光波長を前記基板上に露光するステップ
３１０  前記フォトレジスト層と前記ＡＲＣ層とを現像するステップ
【図１Ａ】
2017507372.tif 000003
【図１Ｂ】
2017507372.tif 000004
【図１Ｃ】
2017507372.tif 000005
【図１Ｄ】
2017507372.tif 000006
【図２】
2017507372.tif 000007
【図３Ａ】
2017507372.tif 000008
【図３Ｂ】
2017507372.tif 000009
【国際調査報告】
2017507372.tif 000010
2017507372.tif 000011