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特開2022-136121単一リソグラフィ露光パスで複数の空間像を形成すること
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022136121
(43)【公開日】2022-09-15
(54)【発明の名称】単一リソグラフィ露光パスで複数の空間像を形成すること
(51)【国際特許分類】
G03F 7/20 20060101AFI20220908BHJP
H01S 3/10 20060101ALI20220908BHJP
【ＦＩ】
G03F7/20 505
G03F7/20 521
H01S3/10 D
【審査請求】有
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022110886
(22)【出願日】2022-07-11
(62)【分割の表示】P 2020521348の分割
【原出願日】2018-09-26
(31)【優先権主張番号】62/574,628
(32)【優先日】2017-10-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】513192029
【氏名又は名称】サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】コンリー，ウィラード，アール
(72)【発明者】
【氏名】ソーンズ，ジョシュア，ジョン
(72)【発明者】
【氏名】レヒトシュタイナー，グレゴリー，アレン
(57)【要約】
【課題】単一リソグラフィ露光パスで複数の空間像を形成する。
【解決手段】光ビームの光パルスの一セットが単一露光パスの間にマスクを通過してウェーハに向けられ、マスクを通過するパルスセット内の光パルスに基づいたウェーハ上の少なくとも第１の空間像及び第２の空間像が単一露光パスの間に生成され、第１の空間像は、ウェーハ上の第１の平面にあり、第２の空間像は、ウェーハ上の第２の平面にあり、第１の平面及び第２の平面は、互いに空間個別的であり、伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れており、３次元半導体コンポーネントが形成される。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】光ビームの光パルスの一セットが単一露光パスの間にマスクを通過してウェーハに向けられ、マスクを通過するパルスセット内の光パルスに基づいたウェーハ上の少なくとも第１の空間像及び第２の空間像が単一露光パスの間に生成され、第１の空間像は、ウェーハ上の第１の平面にあり、第２の空間像は、ウェーハ上の第２の平面にあり、第１の平面及び第２の平面は、互いに空間個別的であり、伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れており、３次元半導体コンポーネントが形成される。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フォトリソグラフィシステムを使用して３次元半導体コンポーネントを形成する方法であって、
複数の光パルスを含むパルス光ビームを伝搬方向に沿ってマスクに向けることと、
単一露光パスの間に前記光ビームの前記光パルスの一セットを、前記マスクを通過させてウェーハに向けることと、
前記単一露光パスの間に、前記マスクを通過する前記パルスセット内の光パルスに基づいて、前記ウェーハ上に少なくとも第１の空間像及び第２の空間像を生成することであって、前記第１の空間像が前記ウェーハ上の第１の平面にあり、前記第２の空間像が前記ウェーハ上の第２の平面にあり、前記第１の平面及び前記第２の平面が前記伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れていることと、
前記第１の空間像の光と前記ウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び前記第２の空間像の光と前記ウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて、フォトレジストに前記３次元半導体コンポーネントをパターニングすることと、を含み、
前記パルスセット内のパルスの少なくとも１つが第１の一次波長を有し、前記パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つが前記第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有することにより、前記第１及び第２のパルスセットのスペクトルがスペクトル的に異なり、
前記分離距離が、前記第１の一次波長と前記第２の一次波長の差に基づく、方法。
複数の光パルスを含むパルス光ビームを伝搬方向に沿ってマスクに向けることと、
単一露光パスの間に前記光ビームの前記光パルスの一セットを、前記マスクを通過させてウェーハに向けることと、
前記単一露光パスの間に、前記マスクを通過する前記パルスセット内の光パルスに基づいて、前記ウェーハ上に少なくとも第１の空間像及び第２の空間像を生成することであって、前記第１の空間像が前記ウェーハ上の第１の平面にあり、前記第２の空間像が前記ウェーハ上の第２の平面にあり、前記第１の平面及び前記第２の平面が前記伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れていることと、
前記第１の空間像の光と前記ウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び前記第２の空間像の光と前記ウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて、フォトレジストに前記３次元半導体コンポーネントをパターニングすることと、を含み、
前記パルスセット内のパルスの少なくとも１つが第１の一次波長を有し、前記パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つが前記第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有することにより、前記第１及び第２のパルスセットのスペクトルがスペクトル的に異なり、
前記分離距離が、前記第１の一次波長と前記第２の一次波長の差に基づく、方法。
【請求項2】
前記単一露光パスの間に前記マスクを通過する前記パルスセット内のパルスの少なくとも１つが、２つ以上の光の一次波長を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
各一次波長が、最も近い別の一次波長から２００フェムトメートル（ｆｍ）から５００ピコメートル（ｐｍ）のスペクトル分離によって分離される、請求項２に記載の方法。
【請求項4】
前記第１の空間像と前記第２の空間像の間の前記分離距離が、前記単一露光パスの間に変化する、請求項１に記載の方法。
【請求項5】
前記単一露光パスが、第１の露光パスであり、
前記方法がさらに、第２の露光パスの間、かつ前記第１の露光パスが完了した後に、前記光ビームの光パルスの第２のセットを前記マスクを通過させて前記ウェーハに向けることを含み、
前記第１の空間像と前記第２の空間像の間の前記分離距離が、前記第１の露光パス及び前記第２の露光パスの間異なる、請求項１に記載の方法。
前記方法がさらに、第２の露光パスの間、かつ前記第１の露光パスが完了した後に、前記光ビームの光パルスの第２のセットを前記マスクを通過させて前記ウェーハに向けることを含み、
前記第１の空間像と前記第２の空間像の間の前記分離距離が、前記第１の露光パス及び前記第２の露光パスの間異なる、請求項１に記載の方法。
【請求項6】
前記第１の空間像と前記第２の空間像の間の前記分離距離が、前記単一露光パスに先立って設定され、
前記分離距離が、前記単一露光パスの間変化しない、請求項１に記載の方法。
前記分離距離が、前記単一露光パスの間変化しない、請求項１に記載の方法。
【請求項7】
前記第１の空間像と前記第２の空間像の間の前記分離距離が、前記フォトリソグラフィシステムの１つ以上のフィーチャに適応するように設定される、請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記パルスセットが、光パルスの第１のグループと光パルスの第２のグループとを含み、
前記光パルスの第１のグループの各パルスが、前記第１の一次波長を有し、
前記光パルスの第２のグループの各パルスが、前記第２の一次波長を有し、
前記方法がさらに、
前記パルスの第１のグループの特性を制御することによって前記第１の空間像の光量を制御することと、
前記パルスの第２のグループの特性を制御することによって前記第２の空間像の光量を制御することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
前記光パルスの第１のグループの各パルスが、前記第１の一次波長を有し、
前記光パルスの第２のグループの各パルスが、前記第２の一次波長を有し、
前記方法がさらに、
前記パルスの第１のグループの特性を制御することによって前記第１の空間像の光量を制御することと、
前記パルスの第２のグループの特性を制御することによって前記第２の空間像の光量を制御することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項9】
前記第１のグループの前記特性が、前記第１のグループのパルス数を含み、
前記第２のグループの前記特性が、前記第２のグループのパルス数を含む、請求項８に記載の方法。
前記第２のグループの前記特性が、前記第２のグループのパルス数を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記第１のグループの前記パルス数を制御することが、前記パルスの第１のグループに含む第１のパルス数を、前記単一露光パスが始まる前に決定することを含み、
前記パルスの第２のグループの前記パルス数を制御することが、前記パルスの第２のグループに含む第２のパルス数を、前記単一露光パスの前に決定することを含む、請求項９に記載の方法。
前記パルスの第２のグループの前記パルス数を制御することが、前記パルスの第２のグループに含む第２のパルス数を、前記単一露光パスの前に決定することを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記第１のパルス数及び前記第２のパルス数を決定することが、（ａ）オペレータからの入力を受け取ることと、（ｂ）前記フォトリソグラフィシステムと関連付けられたあらかじめ規定された設定にアクセスすることと、の１つ以上を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記パルスの第１のグループの前記特性が、前記第１のグループの各パルスの強度を含み、
前記パルスの第２のグループの前記特性が、前記第２のグループの各パルスの強度を含む、請求項８に記載の方法。
前記パルスの第２のグループの前記特性が、前記第２のグループの各パルスの強度を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項13】
前記ウェーハ上の前記第１の平面及び前記ウェーハ上の前記第２の平面が、前記伝搬方向に対して実質的に垂直な平面である、請求項１に記載の方法。
【請求項14】
前記パルスの第１のグループ及び前記パルスの第２のグループが、前記単一露光パスにおいて前記マスクを通過する全てのパルスを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項15】
前記３次元半導体の第１のフィーチャが、前記第１の平面に形成され、
前記３次元半導体の第２のフィーチャが、前記第２の平面に形成され、
前記第１及び第２のフィーチャが、前記伝搬方向に実質的に平行に延在する側壁によって互いから離れている、請求項１に記載の方法。
前記３次元半導体の第２のフィーチャが、前記第２の平面に形成され、
前記第１及び第２のフィーチャが、前記伝搬方向に実質的に平行に延在する側壁によって互いから離れている、請求項１に記載の方法。
【請求項16】
前記３次元半導体コンポーネントが、３次元ＮＡＮＤフラッシュメモリコンポーネントを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項17】
前記第１の平面が、第１の焦点面に対応し、
前記第２の平面が、第２の焦点面に対応し、
前記第１の平面と前記第２の平面の間の前記分離距離が、前記マスクを通過する光パルスの１つ以上の波長の差、又は前記パルスセットの個別のパルス間の波長の差に基づく、請求項１に記載の方法。
前記第２の平面が、第２の焦点面に対応し、
前記第１の平面と前記第２の平面の間の前記分離距離が、前記マスクを通過する光パルスの１つ以上の波長の差、又は前記パルスセットの個別のパルス間の波長の差に基づく、請求項１に記載の方法。
【請求項18】
光源と、
前記光源からのパルス光ビームと相互作用するように配置されたマスクと、ウェーハホルダと、を有するリソグラフィスキャナ装置と、
前記光源に結合された制御システムと、
を備えたフォトリソグラフィシステムであって、
前記制御システムが、前記光源に、単一露光パスの間に前記パルス光ビームを前記リソグラフィスキャナ装置に向けて放出させるように構成され、前記単一露光パスの間、少なくとも第１の空間像及び第２の空間像が、前記ウェーハホルダで支えられたウェーハ上に、前記マスクを伝搬方向に沿って通過する光パルスの一セットの光パルスに基づいて形成され、前記第１の空間像が前記ウェーハ上の第１の平面にあり、前記第２の空間像が前記ウェーハ上の第２の平面にあり、前記第１の平面及び前記第２の平面が、前記伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れており、３次元半導体コンポーネントが、前記第１の空間像の光と前記ウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び前記第２の空間像の光と前記ウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて形成され、
前記パルスセット内のパルスの少なくとも１つが、第１の一次波長を有し、
前記パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つが、前記パルスの第１及び第２のセットのスペクトルがスペクトル的に異なるように、前記第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有し、
前記分離距離が、前記第１の一次波長と前記第２の一次波長の差に基づく、フォトリソグラフィシステム。
前記光源からのパルス光ビームと相互作用するように配置されたマスクと、ウェーハホルダと、を有するリソグラフィスキャナ装置と、
前記光源に結合された制御システムと、
を備えたフォトリソグラフィシステムであって、
前記制御システムが、前記光源に、単一露光パスの間に前記パルス光ビームを前記リソグラフィスキャナ装置に向けて放出させるように構成され、前記単一露光パスの間、少なくとも第１の空間像及び第２の空間像が、前記ウェーハホルダで支えられたウェーハ上に、前記マスクを伝搬方向に沿って通過する光パルスの一セットの光パルスに基づいて形成され、前記第１の空間像が前記ウェーハ上の第１の平面にあり、前記第２の空間像が前記ウェーハ上の第２の平面にあり、前記第１の平面及び前記第２の平面が、前記伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れており、３次元半導体コンポーネントが、前記第１の空間像の光と前記ウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び前記第２の空間像の光と前記ウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて形成され、
前記パルスセット内のパルスの少なくとも１つが、第１の一次波長を有し、
前記パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つが、前記パルスの第１及び第２のセットのスペクトルがスペクトル的に異なるように、前記第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有し、
前記分離距離が、前記第１の一次波長と前記第２の一次波長の差に基づく、フォトリソグラフィシステム。
【請求項19】
前記制御システムが、コンピュータ可読記憶媒体と、前記コンピュータ可読記憶媒体と結合された１つ以上の電子プロセッサと、入出力インターフェイスと、を備え、
前記フォトリソグラフィシステムに関連するレシピが、前記コンピュータ可読記憶媒体に記憶される、請求項１８に記載のフォトリソグラフィシステム。
前記フォトリソグラフィシステムに関連するレシピが、前記コンピュータ可読記憶媒体に記憶される、請求項１８に記載のフォトリソグラフィシステム。
【請求項20】
前記レシピが、前記分離距離を規定する、請求項１９に記載のフォトリソグラフィシステム。
【請求項21】
前記レシピが、ウェーハごと又はロットごとに前記分離距離を規定する、請求項２０に記載のフォトリソグラフィシステム。
【請求項22】
前記光源が、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）利得媒質又はフッ化アルゴン（ＡｒＦ）利得媒質を含む、請求項１８に記載のフォトリソグラフィシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
[0001] この出願は、２０１７年１０月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／５７４，６２８号の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
[0001] この出願は、２０１７年１０月１９日に出願された米国仮特許出願第６２／５７４，６２８号の優先権を主張し、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
[0002] この開示は、単一リソグラフィ露光パスで複数の空間像を形成することに関する。以下で考察される技術は、例えば３次元半導体コンポーネントを形成するのに用いることができる。
【背景技術】
【0003】
[0003] フォトリソグラフィは、半導体回路をシリコンウェーハなどの基板上にパターニングするプロセスである。フォトリソグラフィ光源は、ウェーハ上のフォトレジストを露光するのに用いられる深紫外線（ＤＵＶ）光を提供する。フォトリソグラフィ用のＤＵＶ光はエキシマ光源によって生成される。多くの場合、光源はレーザ源であり、パルス光ビームはパルスレーザビームである。光ビームはビームデリバリユニット、レチクル又はマスクを通過し、それから用意されたシリコンウェーハ上に投射される。このようにしてチップ設計がフォトレジスト上にパターニングされ、その後エッチング及び洗浄され、そしてこのプロセスは繰り返される。
【発明の概要】
【0004】
[0004] １つの一般的な態様において、フォトリソグラフィシステムを使用して３次元半導体コンポーネントを形成する方法が、複数の光パルスを含むパルス光ビームを伝搬方向に沿ってマスクに向けること、単一露光パスの間に光ビームの光パルスの一セットを、マスクを通過させてウェーハに向けること、単一露光パスの間に、マスクを通過するパルスセット内の光パルスに基づいて、ウェーハ上に少なくとも第１の空間像及び第２の空間像を生成することであって、第１の空間像がウェーハ上の第１の平面にあり、第２の空間像がウェーハ上の第２の平面にあり、第１の平面及び第２の平面が互いに空間個別的であり、伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れていること、及び第１の空間像の光とウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び第２の空間像の光とウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて３次元半導体コンポーネントを形成すること、を含む。パルスセット内のパルスの少なくとも１つが第１の一次波長を有し、パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つが、第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有することにより、分離距離が第１の一次波長と第２の一次波長の差に基づいて単一露光パスの間に形成される。
【0005】
[0005] 実装形態は以下の特徴の１つ以上を備えることができる。単一露光パスの間にマスクを通過するパルスセット内のパルスの少なくとも１つは、２つ以上の光の一次波長を有することができる。
【0006】
[0006] 各一次波長は、最も近い別の一次波長から２００フェムトメートル（ｆｍ）から５００ピコメートル（ｐｍ）のスペクトル分離によって分離される可能性がある。
【0007】
[0007] 第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離は、単一露光パスの間に変化することができる。
【0008】
[0008] 単一露光パスは第１の露光パスであってよく、方法はさらに、第２の露光パスの間、かつ第１の露光パスが完了した後に、光ビームの光パルスの第２のセットをマスクを通過させてウェーハに向けることを含むことができる。第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離は、第１の露光パス及び第２の露光パスの間異なる。
【0009】
[0009] 第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離は、単一露光パスに先立って設定することができ、一部の実装形態では、分離距離は単一露光パスの間変化しない。第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離は、フォトリソグラフィシステムの１つ以上のフィーチャに適応するように設定することができる。
【0010】
[0010] パルスセットは、光パルスの第１のグループと光パルスの第２のグループとを含み、光パルスの第１のグループの各パルスは第１の一次波長を有し、光パルスの第２のグループの各パルスは第２の一次波長を有し、方法はさらに、パルスの第１のグループの特性を制御することによって第１の空間像の光量を制御すること、及びパルスの第２のグループの特性を制御することによって第２の空間像の光量を制御することを含む。第１のグループの特性は第１のグループのパルス数であってよく、第２のグループの特性は第２のグループのパルス数であってよい。第１のグループのパルス数を制御することは、パルスの第１のグループに含む第１のパルス数を、単一露光パスが始まる前に決定することを含むことができ、第２のパルス数を制御することは、パルスの第２のグループに含む第２のパルス数を、単一露光パスの前に決定することを含むことができる。パルスの第１のグループ及びパルスの第２のグループは、単一露光パスにおいてマスクを通過する全てのパルスを含むことができる。第１のパルス数及び第２のパルス数を決定することは、（ａ）オペレータからの入力を受け取ること、及び（ｂ）フォトリソグラフィシステムと関連付けられたあらかじめ規定された設定にアクセスすること、の１つ以上を含むことができる。パルスの第１のグループの特性は第１のグループの各パルスの強度を含むことができ、パルスの第２のグループの特性は第２のグループの各パルスの強度を含むことができる。
【0011】
[0011] ウェーハ上の第１の平面及びウェーハ上の第２の平面は、伝搬方向に対して実質的に垂直な平面であってよい。
【0012】
[0012] 一部の実装形態では、３次元半導体の第１のフィーチャが第１の平面に形成され、３次元半導体の第２のフィーチャが第２の平面に形成され、第１及び第２のフィーチャは、伝搬方向に実質的に平行に延在する側壁によって互いから離れている。
【0013】
[0013] ３次元半導体コンポーネントは３次元ＮＡＮＤフラッシュメモリコンポーネントであってよい。
【0014】
[0014] 第１の平面は第１の焦点面に対応してよく、第２の平面は第２の焦点面に対応し、第１の平面と第２の平面の間の分離距離は、マスクを通過する光パルスの１つ以上の波長の差、又はパルスセットの個別のパルス間の波長の差に基づく。
【0015】
[0015] 別の一般的な態様において、フォトリソグラフィシステムが、光源と、光源からのパルス光ビームと相互作用するように配置されたマスクと、ウェーハホルダと、を備えたリソグラフィスキャナ装置と、光源に結合された制御システムと、を備え、制御システムは、光源に単一露光パスの間にパルス光ビームをリソグラフィスキャナ装置に向けて放出させるように構成され、単一露光パスの間、少なくとも第１の空間像及び第２の空間像が、ウェーハホルダで支えられたウェーハ上に、マスクを伝搬方向に沿って通過する光パルスの一セットの光パルスに基づいて形成され、第１の空間像はウェーハ上の第１の平面にあり、第２の空間像はウェーハ上の第２の平面にあり、第１の平面及び第２の平面は、互いに空間個別的であり、伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れており、３次元半導体コンポーネントが、第１の空間像の光とウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び第２の空間像の光とウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて形成される。パルスセット内のパルスの少なくとも１つは第１の一次波長を有し、パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つは、第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有し、第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離は、第１の一次波長と第２の一次波長の差に基づく。
【0016】
[0016] 実装形態は以下の特徴の１つ以上を備えることができる。制御システムは、コンピュータ可読記憶媒体と、コンピュータ可読記憶媒体と結合された１つ以上の電子プロセッサと、入出力インターフェイスと、を備え、フォトリソグラフィシステムに関連するレシピがコンピュータ可読記憶媒体に記憶される。レシピは分離距離を規定することができる。レシピは、ウェーハごと又はロットごとに分離距離を規定する。光源は、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）利得媒質又はフッ化アルゴン（ＡｒＦ）利得媒質を含むことができる。
【0017】
[0017] 本明細書において上記で説明された技術のうちのいずれかの実装形態は、プロセス、装置、制御システム、非一時的な機械可読コンピュータ媒体上に格納された命令、及び／又は方法を含んでもよい。１つ以上の実装形態の詳細は、添付の図面及び以下の説明において明らかにされる。他の特徴は、説明及び図面から、且つ特許請求の範囲から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1A】[0018] フォトリソグラフィシステムの例示的な実装形態のブロック図である。
【図2A】[0021] フォトリソグラフィシステムの別の例示的な実装形態のブロック図である。
【図2B】[0022] フォトリソグラフィシステムで使用し得るスペクトル特徴選択モジュールの例示的な実装形態のブロック図である。
【図2C】[0023] ライン狭隘化モジュールの例示的な実装形態のブロック図である。
【図3A】[0024] 光源におけるパルス及び／又はパルスのバーストの生成に関連するデータのプロットである。
【図3B】[0024] 光源におけるパルス及び／又はパルスのバーストの生成に関連するデータのプロットである。
【図4】[0025] フォトリソグラフィシステムの別の例示的な実装形態のブロック図である。
【図5】[0026] ３次元半導体コンポーネントを形成するための例示的なプロセスのフローチャートである。
【図6A】[0027] 単一の光パルスの例示的な光学スペクトルを示す。
【図6B】[0027] 単一の光パルスの例示的な光学スペクトルを示す。
【図7】[0028] 単一露光パスの例示的な平均光学スペクトルを示す。
【図8A】[0029] 例示的なウェーハの垂直断面図を示す。
【図8B】[0029] 例示的なウェーハの水平断面図を示す。
【図9A】[0030] 例示的な３次元半導体コンポーネントの垂直断面図を示す。
【図9B】[0030] 例示的な３次元半導体コンポーネントの水平断面図を示す。
【図10A】[0031] 例示的な模擬データを示す。
【図10B】[0031] 例示的な模擬データを示す。
【発明を実施するための形態】
【0019】
[0032] 本明細書では、２つ以上の空間像を単一リソグラフィパスでそれぞれ異なる平面に形成する技術及びこの空間像を使用して３次元半導体コンポーネントを形成する技術が考察される。
【0020】
[0033] 図１Ａを参照すると、フォトリソグラフィシステム１００が、リソグラフィ露光装置１６９に光ビーム１６０を供給する光源１０５を備え、リソグラフィ露光装置１６９は、ウェーハホルダ又はステージ１７１により支えられたウェーハ１７０を処理する。光ビーム１６０は、時間的に互いに分離された光のパルスを含むパルス光ビームである。リソグラフィ露光装置１６９は、光ビーム１６０がウェーハ１７０に到達する前に通過する投影光学システム１７５と、メトロロジシステム１７２とを備える。メトロロジシステム１７２は、例えば、ウェーハ１７０の像及び／又はウェーハ１７０における光ビーム１６０を捕捉することができるカメラもしくは他のデバイス、又は、ｘｙ平面におけるウェーハ１７０での光ビーム１６０の強度などの光ビーム１６０の特性を記述するデータを収集することができる光ディテクタを備えることができる。リソグラフィ露光装置１６９は、液浸システム又はドライシステムとすることができる。フォトリソグラフィシステム１００はまた、光源１０５及び／又はリソグラフィ露光装置１６９を制御する制御システム１５０を備えることができる。
【0021】
[0034] 例えば、ウェーハ１７０上の放射感応性フォトレジスト材料の層を光ビーム１６０で露光することによって、マイクロ電子フィーチャがウェーハ１７０上に形成される。また図１Ｂを参照すると、投影光学システム１７５は、スリット１７６と、マスク１７４と、レンズ１７７を含む投影対物系とを備える。光ビーム１６０は、光学システム１７５に入射し、スリット１７６に衝突し、ビーム１６０の少なくとも一部がスリット１７６を通過する。図１Ａ及び図１Ｂの例において、スリット１７６は矩形であり、細長い矩形状の光ビームへと光ビーム１６０を成形する。パターンがマスク１７４上に形成され、パターンは、成形された光ビームのどの部分が、マスク１７４によって透過されるか、及びどの部分がマスク１７４によってブロックされるかを決定する。パターンの設計は、ウェーハ１７０上に形成されることになる特定のマイクロ電子回路設計によって決定される。
【0022】
[0035] 成形された光ビームはマスク１７４と相互作用する。マスク１７４により透過された成形された光ビームの一部分は、投影レンズ１７７を通過し（そして投影レンズ１７７によって合焦することができ）、ウェーハ１７０を露光する。マスク１７４により透過された成形された光ビームの一部分は、ウェーハ１７０のｘｙ平面に空間像を形成する。空間像は、マスク１７４と相互作用した後にウェーハ１７０に到達する光により形成される強度パターンである。空間像はウェーハ１７０にあり、概ねｘｙ平面に延在する。
【0023】
[0036] システム１００は、単一露光パスの間に、それぞれがウェーハ１７０のｚ軸に沿った空間的に異なる位置にある複数の空間像を形成することができる。また、ウェーハ１７０のｙｚ平面の断面図を示す図１Ｃを参照すると、投影光学システム１７５は、単一露光パスにおいてｚ軸に沿った異なる平面に２つの空間像１７３ａ、１７３ｂを形成する。以下でより詳しく考察されるように、空間像１７３ａ、１７３ｂのそれぞれは、異なる一次波長を有する光から形成される。
【0024】
[0037] ｚ軸に沿った空間像の位置は、（投影レンズ１７７及びマスク１７４を備えた）光学システム１７５の特性及び光ビーム１６０の波長に依存する。レンズ１７７の焦点位置は、レンズ１７７に入射する光の波長に依存する。したがって、光ビーム１６０の波長を変化させるあるいは制御することによって、空間像の位置を制御することができる。単一露光パスの間に異なる光の一次波長を有するパルスを供給することによって、それぞれｚ軸に沿って異なる位置にある複数（２つ以上）の空間像を、光学システム１７５（又は光学システム１７５の任意のコンポーネント）及びウェーハ１７０を互いに対してｚ軸に沿って移動させることなく、単一露光パスで形成することができる。
【0025】
[0038] 図１Ａの例では、マスク１７４を通過した光は、投影レンズ１７７によって焦点面に合焦される。投影レンズ１７７の焦点面は、投影レンズ１７７とウェーハステージ１７１の間にあり、焦点面のｚ軸に沿った位置は、光学システム１７５の特性及び光ビーム１６０の波長に依存する。空間像１７３ａ、１７３ｂは、異なる波長を有する光から形成されるため、ウェーハ１７０の異なる位置にある。空間像１７３ａ、１７３ｂは、ｚ軸に沿って互いに分離距離１７９だけ離れている。分離距離１７９は、空間像１７３ａを形成する光の波長と空間像１７３ｂを形成する光の波長の差に依存する。
【0026】
[0039] ウェーハステージ１７１及びマスク１７４（又は光学システム１７５の他の部品）は、一般に通常の性能補正及び動作のためのスキャン中にｘ、ｙ、及びｚ方向に互いに対して移動し、例えばこの運動を利用して、基本レベリング、レンズ歪みの補正、ステージ位置決め誤差の補正を達成することができる。この相対運動を付随的な動作運動と呼ぶ。しかしながら、図１Ａのシステムでは、ウェーハステージ１７１と光学システム１７５の相対運動は、分離距離１７９を形成することには利用されない。そうではなく、分離距離１７９は、露光パスの間にマスク１７４を通過するパルスの一次波長を制御できることによって形成される。したがって、分離距離１７９は、一部の従来のシステムと異なり、光学システム１７５及びウェーハ１７０をｚ軸に沿って互いに対して移動させるだけでは作られない。また、空間像１７３ａ及び１７３ｂは、同じ露光パスの間、共にウェーハ１７０に存在する。換言すれば、システム１００は、空間像１７３ａが第１の露光パスにおいて形成され、空間像１７３ｂが後続の第２の露光パスにおいて形成されることを要求しない。
【0027】
[0040] 第１の空間像１７３ａ内の光は、部分１７８ａにおいてウェーハと相互作用し、第２の空間像１７３ｂ内の光は、部分１７８ｂにおいてウェーハと相互作用する。これらの相互作用は、電子フィーチャ、又は、開口や孔などのその他の物理的特徴をウェーハ１７０上に形成することができる。空間像１７３ａ、１７３ｂはｚ軸に沿った異なる平面にあるため、空間像１７３ａ、１７３ｂを使用してウェーハ１７０上に３次元フィーチャを形成することができる。例えば、空間像１７３ａを用いて周辺領域を形成することができ、空間像１７３ｂを用いて、ｚ軸に沿って異なる位置にあるチャネル、トレンチ、又は窪みを形成することができる。したがって、本明細書で考察される技術を用いて、３次元ＮＡＮＤフラッシュメモリコンポーネントなどの３次元半導体コンポーネントを形成することができる。
【0028】
[0041] 単一露光パスで複数の空間像を形成することに関するさらなる詳細を考察する前に、光源１０５及びフォトリソグラフィシステム１００の例示的な実装形態について図２Ａから図２Ｃ、図３Ａから図３Ｃ、及び図４を参照して考察する。
【0029】
[0042] 図２Ａを参照すると、フォトリソグラフィシステム２００のブロック図が示されている。システム２００は、システム１００（図１Ａ）の例示的な実装形態である。例えば、フォトリソグラフィシステム２００では、光源２０５が光源１０５（図１Ａ）として使用される。光源２０５は、パルス光ビーム２６０を生成し、パルス光ビーム２６０は、リソグラフィ露光装置１６９に供給される。光源２０５は、例えばパルス光ビーム２６０（レーザビームであってよい）を出力するエキシマ光源であってよい。パルス光ビーム２６０がリソグラフィ露光装置１６９に入ると、パルス光ビーム２６０は、投影光学システム１７５を通って導かれ、ウェーハ１７０上に投影される。このように、１つ以上のマイクロ電子フィーチャがウェーハ１７０上のフォトレジスト上にパターニングされ、次にウェーハ１７０は、後続のプロセスステップに先立って現像及び洗浄され、プロセスは繰り返す。フォトリソグラフィシステム２００はまた、制御システム２５０を備え、制御システム２５０は、図２Ａの例において、システム２００の様々な動作を制御するために、リソグラフィ露光装置１６９と同様に光源２０５のコンポーネントに接続される。制御システム２５０は、図１Ａの制御システム２５０の例示的な実装形態である。
【0030】
[0043] 図２Ａに示されている例において、光源２０５は、電力増幅器（ＰＡ）２３０にシード光ビーム２２４を供給する主発振器（ＭＯ）２１２を備える２段レーザシステムである。ＭＯ２１２及びＰＡ２３０は、光源２０５のサブシステム、又は光源２０５の一部であるシステムと見なされてよい。電力増幅器２３０は、主発振器２１２からシード光ビーム２２４を受け取り、シード光ビーム２２４を増幅してリソグラフィ露光装置１６９で使用する光ビーム２６０を生成する。例えば、主発振器２１２は、パルス当たり約１ミリジュール（ｍＪ）のシードパルスエネルギーを有するパルスシード光ビームを放出することができ、これらのシードパルスは、電力増幅器２３０によって約１０～１５ｍＪに増幅することができる。
【0031】
[0044] 主発振器２１２は、２つの細長い電極２１７を有する放電チャンバ２４０と、ガス混合物である利得媒質２１９と、電極２１７間でガスを循環させるためのファンとを備える。共振器が、放電チャンバ２４０の一方の側のライン狭隘化モジュール２１６と、放電チャンバ２４０の第２の側の出力カプラ２１８との間に形成される。ライン狭隘化モジュール２１６は、放電チャンバ２４０のスペクトル出力を細かく調整する格子などの回折光学部品を備えることができる。図２Ｂ及び図２Ｃは、ライン狭隘化モジュール２１６についてのさらなる詳細を提供する。
【0032】
[0045] 図２Ｂは、ライン狭隘化モジュール２１６の１つ以上の例を含むスペクトル特徴選択モジュール２５８の例示的な実装形態のブロック図である。スペクトル特徴選択モジュール２５８は、光源２０５を伝搬する光に結合する。（例えば図２Ｂに示す）一部の実装形態では、スペクトル特徴選択モジュール２５８は、主発振器２１２のチャンバ２１４から光を受け取って、主発振器２１２内での波長や帯域幅などのスペクトル特徴の微調整を可能にする。
【0033】
[0046] スペクトル特徴選択モジュール２５８は、ファームウェア及びソフトウェアの任意の組み合わせの形の電子部品を含むスペクトル特徴制御モジュール２５４などの制御モジュールを含むことができる。制御モジュール２５４は、スペクトル特徴作動システム２５５＿１～２５５＿ｎなどの１つ以上の作動システムに接続される。作動システム２５５＿１～２５５＿ｎのそれぞれは、光学系２５７のそれぞれの光学的特徴２５６＿１～２５６＿ｎに接続される１つ以上のアクチュエータを備えることができる。光学的特徴２５６＿１～２５６＿ｎは、生成された光ビーム２６０の特定の特性を調整することによって、光ビーム２６０のスペクトル特徴を調整するように構成される。制御モジュール２５４は、制御システム２５０から、作動システム２５５＿１～２５５＿ｎの１つ以上を動作させる又は制御するための特定コマンドを含む制御信号を受け取る。作動システム２５５＿１～２５５＿ｎは、共に、すなわち協力して働くように選択及び設計することができる、又は作動システム２５５＿１～２５５＿ｎは、個別に働くように構成することができる。また、作動システム２５５＿１～２５５＿ｎは、それぞれ特定クラスの妨害に対処するように最適化することができる。
【0034】
[0047] 各光学的特徴２５６＿１～２５６＿ｎは、光源１０５により生成される光ビーム２６０に光学的に結合される。光学系２５７は、図２Ｃに示されるようなライン狭隘化モジュール２１６Ｃとして実装することができる。ライン狭隘化モジュールは、光学的特徴２５６＿１～２５６＿ｎとして反射格子２９１などの分散光学素子と、プリズム２９２、２９３、２９４、２９５などの屈折光学素子とを備える。プリズム２９２、２９３、２９４、２９５の１つ以上は回転可能である可能性がある。このライン狭隘化モジュールの例は、２００９年１０月２３日出願のSYSTEM METHOD AN APPARATUS FOR SELECTING AND CONTROLLING LIGHT SOURCE BANDWIDTHという名称の米国出願第１２／６０５，３０６号（第‘３０６号出願）に見ることができる。第‘３０６号出願には、ビームエクスパンダ（１つ以上のプリズム２９２、２９３、２９４、２９５を含む）及び格子２９１などの分散素子を備えたライン狭隘化モジュールが記載されている。図２Ｃには、格子２９１及びプリズム２９２、２９３、２９４、２９５の１つ以上などの作動可能な光学的特徴の各作動システムは示されていない。
【0035】
[0048] 作動システム２５５＿１～２５５＿ｎのアクチュエータのそれぞれは、光学系２５７の各光学的特徴２５６＿１～２５６＿ｎを移動させる又は制御するための機械デバイスである。アクチュエータは、モジュール２５４からエネルギーを受け取り、そのエネルギーを光学系２５７の光学的特徴２５６＿１～２５６＿ｎに与えられる何らかの種類の動きに変換する。例えば、第‘３０６号出願には、（格子の領域に力を印加するための）フォースデバイス、及びビームエクスパンダのプリズムの１つ以上を回転させるための回転ステージなどの作動システムが記載されている。作動システム２５５＿１～２５５＿ｎは、例えば、ステッパモータなどのモータ、バルブ、圧力制御デバイス、ピエゾデバイス、リニアモータ、油圧アクチュエータ、及び／又はボイスコイルなどを備えることができる。
【0036】
[0049] 先に見た図２Ａでは、主発振器２１２はまた、出力カプラ２１８からの出力光ビームを受ける線中心分析モジュール２２０と、必要に応じて出力光ビームの大きさ又は形を変更してシード光ビーム２２４を形成するビーム結合光学システム２２２とを備える。線中心分析モジュール２２０は、シード光ビーム２２４の波長を測定又は監視するのに用い得る測定システムである。線中心分析モジュール２２０は、光源２０５内の他の位置に配置することができる、又は光源２０５の出力に配置することができる。
【0037】
[0050] 放電チャンバ２４０内で用いられる混合ガスは、この適用例に必要な波長及び帯域幅で光ビームを生成するのに適した任意のガスであってよい。エキシマ源の場合、混合ガスは、緩衝ガスであるヘリウム及び／又はネオン以外の、例えばアルゴンやクリプトンなどの貴ガス（希ガス）、例えばフッ素又は塩素及び微量のキセノンなどのハロゲンを含むことができる。混合ガスの具体的な例は、約１９３ｎｍの波長で光を放出するフッ化アルゴン（ＡｒＦ）、約２４８ｎｍの波長で光を放出するフッ化クリプトン（ＫｒＦ）、又は約３５１ｎｍの波長で光を放出する塩化キセノン（ＸｅＣｌ）を含む。エキシマ利得媒質（混合ガス）は、細長い電極２１７に電圧を印加することによって高圧放電時の短い（例えばナノ秒の）電流パルスで励起される。
【0038】
[0051] 電力増幅器２３０は、主発振器２１２からシード光ビーム２２４を受け、光ビームを放電チャンバ２４０を通してビームターニング光学素子２４８に誘導するビーム結合光学システム２３２を備え、ビーム結合光学システム２３２は、シード光ビーム２２４が放電チャンバ２４０内に送り返されるようにその方向を変更する又は変化させる。放電チャンバ２４０は、一対の細長い電極２４１と、混合ガスである利得媒質２１９と、電極２４１間で混合ガスを循環させるためのファンとを備える。
【0039】
[0052] 出力光ビーム２６０は、ビーム２６０の種々のパラメータ（帯域幅や波長など）を測定可能な帯域幅分析モジュール２６２を通って誘導される。出力光ビーム２６０はまた、ビーム生成システム２６３を通して誘導することができる。ビーム生成システム２６３は、例えば、出力光ビーム２６０の各パルスが、例えば光学遅延ユニットにおいて時間的に引き伸ばされて、リソグラフィ露光装置１６９に衝突する光ビームの性能特性を調整するパルスストレッチャを備えることができる。ビーム生成システム２６３はまた、ビーム２６０に作用することができる他のコンポーネント、例えば、反射及び／又は屈折光学素子（例えばレンズ及びミラーなど）、フィルタ、及び光学的開口（自動シャッタを含む）などを備えることができる。
【0040】
[0053] フォトリソグラフィシステム２００はまた、制御システム２５０を備える。図２Ａに示された実装形態では、制御システム２５０は、光源２０５の種々のコンポーネントに接続される。例えば、制御システム２５０は、光源２０５が光のパルス又は１つ以上の光のパルスを含む光パルスのバーストを放出するとき、光源２０５に１つ以上の信号を送信することによって制御を行うことができる。制御システム２５０はまた、リソグラフィ露光装置１６９に接続される。したがって、制御システム２５０はまた、リソグラフィ露光装置１６９の様々な態様を制御することができる。例えば、制御システム２５０は、ウェーハ１７０の露光を制御することができ、したがって、ウェーハ１７０上に電子フィーチャがどのようにプリントされるかを制御するのに使用することができる。一部の実装形態では、制御システム２５０は、スリット１７６のｘｙ平面における動き（図１Ｂ）を制御することによって、ウェーハ１７０のスキャンを制御することができる。また、制御システム２５０は、メトロロジシステム１７２及び／又は光学システム１７５とデータをやりとりすることができる。
【0041】
[0054] リソグラフィ露光装置１６９はまた、例えば、温度制御デバイス（空調デバイス及び／又は加熱デバイスなど）、及び／又は様々な電気コンポーネント用の電源を備えることができる。制御システム２５０はまた、これらのコンポーネントを制御することができる。一部の実装形態では、制御システム２５０は、２つ以上の副制御システムを備えるように実装され、少なくとも１つの副制御システム（リソグラフィコントローラ）は、リソグラフィ露光装置１６９の態様を制御することに特化している。これらの実装形態では、制御システム２５０は、リソグラフィコントローラを使用する代わりに、又は使用することに加えて、リソグラフィ露光装置１６９の態様を制御するのに使用することができる。
【0042】
[0055] 制御システム２５０は、電子プロセッサ２５１と、電子ストレージ２５２と、Ｉ／Ｏインターフェイス２５３とを備える。電子プロセッサ２５１は、汎用又は専用マイクロプロセッサなどの、コンピュータプログラムの実行に適した１つ以上のプロセッサ、及び何れかの種類のデジタルコンピュータの何れか１つ以上のプロセッサを含む。一般に、電子プロセッサは、読み出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、又はその両方から命令及びデータを受け取る。電子プロセッサ２５１は、何れのタイプの電子プロセッサでもよい。
【0043】
[0056] 電子ストレージ２５２は、ＲＡＭなどの揮発性メモリ、又は不揮発性メモリであってよい。一部の実装形態では、電子ストレージ２５２は、不揮発性及び揮発性の部分又はコンポーネントを備える。電子ストレージ２５２は、制御システム２５０、制御システム２５０のコンポーネント、及び／又は制御システム２５０により制御されるシステムの動作で使用されるデータ及び情報を記憶することができる。情報は、例えばルックアップテーブル又はデータベースに記憶することができる。例えば、電子ストレージ２５２は、異なる動作条件及び性能シナリオの下で、ビーム２６０の様々な特性の値を示すデータを記憶することができる。
【0044】
[0057] また、電子ストレージ２５２は、使用中に光ビーム２６０のパラメータを決定する様々なレシピ又は処理プログラム２５９を記憶することができる。例えば、電子ストレージ２５２は、特定の露光パスについての光ビーム２６０中の各パルスの波長を示すレシピを記憶することができる。レシピは、異なる露光パスについて異なる波長を示すことができる。以下で考察される波長制御技術は、パルスごとの基準で適用することができる。換言すれば、波長成分は、露光パスにおいて個々のパルスごとに制御して、ｚ軸に沿った所望の位置への空間像の形成を促進することができる。
【0045】
[0058] 電子ストレージ２５２はまた、実行されると、プロセッサ２５１を制御システム２５０、光学システム２０５、及び／又はリソグラフィ露光装置１６９内のコンポーネントと通信させる命令、恐らくはコンピュータプログラムを記憶することができる。
【0046】
[0059] Ｉ／Ｏインターフェイス２５３は、制御システム２５０がオペレータ、光学システム２０５、リソグラフィ露光装置１６９、光学システム２０５及び／又はリソグラフィ露光装置１６９内の任意のコンポーネント又はシステム、並びに／又は別の電子デバイスで動作する自動化プロセスとの間でデータ及び信号の受信及び／又は提供を行うことを可能にする任意の種類の電子インターフェイスである。例えば、Ｉ／Ｏインターフェイス２５３は、画像表示装置、キーボード、及び通信インターフェイスのうちの１つ以上を含むことができる。
【0047】
[0060] 光ビーム２６０（及び光ビーム１６０）は、パルス光ビームであり、時間的に互いに分離された１つ以上のパルスのバーストを含むことができる。各バーストは１つ以上の光のパルスを含むことができる。一部の実装形態では、バーストは数百個のパルス、例えば１００～４００個のパルスを含む。図３Ａから図３Ｃは、光源２０５におけるパルス及びバーストの生成の概観を提供する。図３Ａは、時間の関数としてウェーハ露光信号３００の振幅を示し、図３Ｂは、時間の関数としてゲート信号３１５の振幅を示し、図３Ｃは、時間の関数としてトリガ信号の振幅を示す。
【0048】
[0061] 制御システム２５０は、光ビーム２６０を生成するように光源２０５を制御するために、ウェーハ露光信号３００を光源２０５に送信するように構成することができる。図３Ａに示されている例において、ウェーハ露光信号３００は、光源２０５が光パルスのバーストを生成する期間である期間３０７用の高値３０５（例えば１）を有する。別の状況で、ウェーハ１７０が露光されていない場合に、ウェーハ露光信号３００は低値３１０（例えば０）を有する。
【0049】
[0062] 図３Ｂを参照すると、光ビーム２６０は、パルス光ビームであり、光ビーム２６０は、パルスバーストを含む。制御システム２５０はまた、ゲート信号３１５を光源２０５に送信することによって、パルスバーストの持続期間及び周波数を制御する。ゲート信号３１５は、パルスバーストの間に高値３２０（例えば１）を、そして連続バースト間の時間中に低値３２５（例えば０）を有する。示されている例において、ゲート信号３１５が高値を有する期間はまた、バースト３１６の持続期間である。バーストは、バースト間の時間間隔によって時間的に分離される。バースト間の時間間隔中に、リソグラフィ露光装置１６９は、露光のためにウェーハ１７０上に次のダイを配置することができる。
【0050】
[0063] 図３Ｃを参照すると、制御システム２５０はまた、トリガ信号３３０を用いて、各バースト内のパルスの繰り返し率を制御する。トリガ信号３３０は、トリガ３４０を含み、その１つは、光源２０５に光パルスを生成させるために、光源２０５に供給される。制御システム２５０は、パルスが生成されることになるたびに、光源２０５にトリガ３４０を送信することができる。したがって、光源２０５により生成されたパルスの繰り返し率（２つの連続パルス間の時間）は、トリガ信号３３０によって設定することができる。
【0051】
[0064] 上述したように、利得媒質２１９が電極２１７に電圧を印加することによって励起される場合に、利得媒質２１９は光を放出する。電圧がパルスで電極２１７に印加される場合に、媒質２１９から放出される光もまたパルス化される。したがって、パルス光ビーム２６０の繰り返し率は、電圧が電極２１７に印加される割合によって決定され、電圧が印加されるたびに光パルスが生成される。光パルスは、利得媒質２１９を通って伝搬し、出力カプラ２１８を通ってチャンバ２１４を出る。したがって、パルス列が、電圧が電極２１７へ周期的に繰り返し印加されることによって生成される。トリガ信号３３０は、例えば、電極２１７への電圧の印加及びパルスの繰り返し率を制御するのに使用することができ、パルスの繰り返し率は、ほとんどの適用例で約５００～６，０００Ｈｚの間である可能性がある。一部の実装形態では、繰り返し率は、６，０００Ｈｚより大きくてよく、例えば１２，０００Ｈｚ以上であってよい。
【0052】
[0065] 制御システム２５０からの信号はまた、主発振器２１２及び電力増幅器２３０のそれぞれのパルスエネルギー、ひいては光ビーム２６０のエネルギーを制御するために、主発振器２１２及び電力増幅器２３０内の電極２１７、２４１をそれぞれ制御するのに使用することができる。電極２１７に供給される信号と電極２４１に供給される信号との間には遅延が存在する可能性がある。遅延量は、パルス光ビーム２６０におけるコヒーレンス量などのビーム２６０の特性に影響を及ぼす可能性がある。
【0053】
[0066] パルス光ビーム２６０は、数十ワットの範囲、例えば約５０Ｗ～約１３０Ｗにおける平均出力電力を有することができる。出力部における光ビーム２６０の放射照度（すなわち、単位面積当たりの平均電力）は、６０Ｗ／ｃｍ２～８０Ｗ／ｃｍ２に及ぶ可能性がある。
【0054】
[0067] また、図４を参照すると、ウェーハ１７０は光ビーム２６０を照射される。リソグラフィ露光装置１６９は光学システム１７５（図１Ａ及び図１Ｂ）を備える。図４の例では、光学システム１７５（図示せず）は、対物構成４３２を備えたイルミネータシステム４２９を備える。対物構成４３２は、投影レンズ１７７（図１Ｂ）を備え、マスク１７４からウェーハ１７０上のフォトレジストへの像転写を可能にする。イルミネータシステム４２９は、マスク１７４に当たる光ビーム２６０の角度範囲を調整する。イルミネータシステム４２９はまた、マスク１７４にわたってｘｙ平面における光ビーム２６０の強度分布を均等化する（均一にする）ことができる。
【0055】
[0068] 一部の実装形態では、液浸媒質を供給してウェーハ１７０を覆うことがある。液浸媒質は、液浸リソグラフィ用の液体（水など）であってよい。リソグラフィが乾式である他の実装形態では、液浸媒質は、乾燥窒素、乾燥空気、又は清浄空気などのガスであってよい。他の実装形態では、ウェーハ１７０は、圧力制御環境（真空又は部分真空など）の内部で露光することができる。
【0056】
[0069] 露光パスの間、光ビーム２６０の複数のＮ個のパルスはウェーハ１７０の同じエリアを照明する。Ｎは１より大きい任意の整数である。同じエリアを照明する光ビーム１１０のパルス数Ｎは、露光ウィンドウ又は露光パス４００と呼ばれることがある。ウィンドウ４００のサイズはスリット１７６によって制御することができる。例えば、スリット１７６は、複数のブレードを備えることができ、複数のブレードは、一方の形状においてアパーチャを形成し、他方の形状においてアパーチャを閉じるように移動可能である。特定のサイズのアパーチャを形成するようにスリット１７６のブレードを配置することによって、ウィンドウ４００のサイズを制御することもできる。
【0057】
[0070] Ｎ個のパルスはまた、露光パスの照明量を決定する。照明量は、露光パスの間にウェーハに供給される光エネルギーの量である。したがって、各パルスの光エネルギーなどのＮ個のパルスの特性が照明量を決定する。また、以下でより詳細に考察されるように、Ｎ個のパルスはまた、各空間像１７３ａ、１７３ｂの光の量を決定するのに使用することができる。具体的には、レシピが、Ｎ個のパルスのうち、ある一定数のパルスが空間像１７３ａを形成する第１の一次波長を有し、ある一定数のパルスが空間像１７３ｂを形成する第２の一次波長を有することを規定することができる。
【0058】
[0071] また、スリット１７６及び／又はマスク１７４は、ウェーハ１７０の一部のみが所定の時間に又は特定の露光スキャン（もしくは露光パス）の間に露光されるようにｘｙ平面をスキャン方向に移動することができる。ウェーハ１７０上の光ビーム１６０により露光されるエリアのサイズは、ブレード間の非スキャン方向の距離によって、また、スキャンのスキャン方向の長さ（距離）によって決定される。一部の実装形態では、Ｎの値は数十であり、例えば１０～１００パルスである。他の実装形態では、Ｎの値は１００パルスより大きく、例えば１００～５００パルスである。ウェーハ１７０の露光フィールド４７９は、リソグラフィ露光装置１６９内で露光スリット又はウィンドウの１回のスキャンで露光されるウェーハ１７０の物理領域である。
【0059】
[0072] ウェーハステージ１７１、マスク１７４、及び対物構成４３２は、関連する作動システムに取り付けられてスキャン構成を形成する。スキャン構成では、マスク１７４、対物構成４３２、及びウェーハ１７０（ステージ１７１を介する）の１つ以上は、ｘｙ平面を互いに対して移動することができる。ただし、ウェーハステージ１７１、マスク１７４、及び対物構成４３２間の付随的な相対動作運動を別として、これらの要素は、露光パス又は露光パスの間にｚ軸に沿って互いに対して移動しない。
【0060】
[0073] 図５を参照すると、プロセス５００のフローチャートが示されている。プロセス５００は、３次元半導体コンポーネント又はこのようなコンポーネントの一部分を形成するためのプロセスの例である。プロセス５００は、フォトリソグラフィシステム１００又は２００を使用して実行することができる。プロセス５００は、図２Ａに示したシステム２００に関して考察される。プロセス５００はまた、図６Ａから図１０Ｂに関して考察される。
【0061】
[0074] 光ビーム２６０をマスク１７４に向ける（５１０）。光ビーム２６０は、それぞれが図３Ｃに示したように時間的に互いに分離された複数のパルスを含むパルス光ビームである。図６Ａ及び図６Ｂは、光ビーム２６０の一部である単一パルスの光学スペクトルの例を示している。光ビーム２６０の他のパルスは異なる光学スペクトルを有することができる。
【0062】
[0075] 図６Ａを参照すると、光パルス６００Ａの光学スペクトル６０１Ａが示されている。パルス６００Ａは、波長帯域内に非ゼロ強度を有する。波長帯域は、パルス６００Ａの帯域幅と呼ばれることもある。
【0063】
[0076] 図６Ａに示された情報は、パルス６００Ａの瞬間光学スペクトル６０１Ａ（又は発光スペクトル）である。光学スペクトル６０１Ａは、光ビーム２６０のパルスの光エネルギー又はパワーが異なる波長（又は周波数）にどのように分布しているかについての情報を含む。光学スペクトル６０１Ａは、図式的に描かれており、スペクトル強度（必ずしも絶対較正を伴わない）が波長又は光周波数の関数としてプロットされている。光学スペクトル６０１Ａは、光ビーム２６０のパルスのスペクトル形状又は強度スペクトルと呼ばれることがある。パルス６００Ａは、図６Ａの例ではピーク強度である一次波長６０２Ａを有する。光ビーム２６０のパルス及び光ビーム２６０のパルスにより形成される空間像の考察はパルスの一次波長について言及しているが、パルスは一次波長以外の波長を含み、メトリックにより特徴付け可能な有限帯域幅を有する。例えば、スペクトル形状の最大ピーク強度の分数（Ｘ）のスペクトル６０１Ａの全体幅（ＦＷＸＭと呼ぶ）を使用して、光ビーム帯域幅を特徴付けることができる。別の例として、積分スペクトル強度の分数（Ｙ）を含むスペクトルの幅（ＥＹと呼ぶ）を使用して、光ビーム帯域幅を特徴付けることができる。
【0064】
[0077] パルス６００Ａは、光ビーム２６０に存在し得るパルスの一例として示されている。パルス６００Ａを使用してウェーハ１２０の一部分を露光する場合、パルスの光は空間像を形成する。空間像のｚ方向の位置（図１Ｃ及び図４）は、一次波長６０２Ａの値によって決定される。光ビーム２６０の様々なパルスは、異なる一次波長を有することができる。例えば、単一露光パスの間に２つの空間像を生成するために、光ビーム２６０の一部のパルスは１つの一次波長（第１の一次波長）を有し、光ビーム２６０の他のパルスは別の一次波長（第２の一次波長）を有する。第１及び第２の一次波長は異なる波長である。第１及び第２の一次波長間の波長差は、スペクトル分離と呼ばれることがある。スペクトル分離は、例えば２００フェムトメートル（ｆｍ）～５ピコメートル（ｐｍ）であってよい。光ビーム２６０の様々なパルスの波長は異なる可能性があるが、パルスの光学スペクトルの形状は同じである可能性がある。
【0065】
[0078] 光源２０５は、あらゆるパルスが時間的にそのパルスの直前又は直後のパルスと異なる一次波長を有するように、パルスごとに一次波長をディザリングする、すなわち第１及び第２の一次波長間で切り替えることができる。これらの実装形態では、光ビーム２６０の全てのパルスが同じ強度を有すると仮定して、このように第１及び第２の一次波長を分布させることで、ｚ方向の異なる位置に同じ強度を有する２つの空間像を生じさせる。
【0066】
[0079] 一部の実装形態では、パルスの一部分（例えば３３％）が第１の一次波長を有し、残りの部分（この例では６７％）が第２の一次波長を有する。これらの実装形態では、光ビーム２６０の全てのパルスが同じ強度を有すると仮定して、異なる強度を有する２つの空間像が形成される。第１の一次波長を有するパルスにより形成された空間像は、第２の一次波長を有するパルスにより形成された空間像の約半分の強度を有する。このようにして、ウェーハ１７０のｚ軸に沿った特定の位置に供給される線量は、第１及び第２の一次波長のそれぞれを有するＮ個のパルスの一部分を制御することによって制御することができる。
【0067】
[0080] 露光パスのための特定の一次波長を有することになるパルスの一部分は、電子ストレージ２５２に記憶されているレシピファイル２５９に規定することができる。レシピ２５９は、露光パスのための様々な一次波長の割合を規定する。レシピ２５９はまた、他の露光パスのための割合を規定することができ、その結果、他の露光パスに異なる割合を使用することができ、空間像をフィールドごとに調整又は制御することができる。
【0068】
[0081] 図６Ｂを参照すると、パルス６００Ｂの光学スペクトル６０１Ｂが示されている。パルス６００Ｂは、光ビーム２６０のパルスの別の例である。パルス６００Ｂの光学スペクトル６０１Ｂは、光学スペクトル６０１Ａと異なる形状を有する。具体的には、光学スペクトル６０１Ｂは、パルス６００Ｂの２つの一次波長６０２Ｂ＿１及び６０２Ｂ＿２に対応する２つのピークを有する。パルス６００Ｂは光ビーム２６０の一部である。パルス６００Ｂを使用してウェーハ１２０の一部分を露光するとき、パルスの光は、ウェーハ上のｚ軸に沿った異なる位置に２つの空間像を形成する。空間像の位置は、一次波長６０２Ｂ＿１及び６０２Ｂ＿２の波長によって決定される。
【0069】
[0082] 図６Ａ及び図６Ｂに示されているパルスは、このようなパルスを形成可能な任意のハードウェアによって形成することができる。例えば、パルス６００Ａなどのパルスのパルス列は、図２Ｃのライン狭隘化モジュール２１６Ｃと同様のライン狭隘化モジュールを使用して形成することができる。格子２９１により回折された光の波長は、格子に入射する光の角度に依存する。格子２９１と相互作用する光の入射角度を変化させるメカニズムが、このようなライン狭隘化モジュールと共に使用されて、露光パスのためのＮ個のパルスを含むパルス列を作成することができ、Ｎ個のパルスの少なくとも１つは、Ｎ個のパルスの別のパルスの一次波長と異なる一次波長を有する。例えば、プリズム２９２、２９３、２９４、２９５の１つを回転させて、格子２９１に入射する光の角度をパルスごとに変化させることができる。一部の実装形態では、ライン狭隘化モジュールは、ビーム２６０の経路にあり、格子２９１に入射する光の角度を変化させるために移動可能なミラーを備える。このような実装形態の例は、例えば２００１年２月２０日発行の、NARROW BAND LASER WITH FINE WAVELENGTH CONTROLという名称の米国特許第６，１９２，０６４号において考察されている。
【0070】
[0083] パルス６００Ｂ（図６Ｂ）などのパルスもまた、図２Ｃのライン狭隘化モジュール２１６Ｃと同様のライン狭隘化モジュールを使用して形成することができる。例えば、音響光学モジュレータなどの刺激された光学素子を、ビーム２６０の経路上のライン狭隘化モジュール２１６Ｃに配置することができる。音響光学モジュレータは、モジュレータを励起するのに使用される音波の周波数に依存する角度で入射光を偏向させる。音響モジュレータは、音波の伝搬を可能にするガラスやクォーツなどの材料と、材料と結合したトランスデューサとを備える。トランスデューサは励起信号に応答して振動し、振動は材料中に音波を生成する。音波は、材料の屈折率を変化させる移動膨張面及び移動圧縮面を形成する。結果として、音波は、入射光を回折させる回折格子の機能を果たし、いくつかの異なる角度で同時に材料から出る。２つ以上の次数からの光を格子２９１に到達させることができ、様々な回折次数のそれぞれの光は、格子２９１に対して異なる入射角を有する。このようにして、２つ以上の一次波長を含む単一パルスを形成することができる。音響光学モジュレータを備えたライン狭隘化モジュールの例は、例えば２００６年１２月２６日発行のLASER OUTPUT BEAM WAVEFRONT SPLITTER FOR BANDWIDTH SPECTRUM CONTROLという名称の米国特許第７，１５４，９２８号において考察されている。
【0071】
[0084] 単一露光パスの間、光パルスの一セットをウェーハ１７０に向けてマスク１７４を通過させる（５２０）。以上で考察したように、Ｎ個の光パルスを露光パスの間にウェーハ１７０に供給することができる。Ｎ個の光パルスは、ビーム２６０の連続光パルスであってよい。ウェーハ１７０の露光部分は、露光パスの間のＮ個のパルスのそれぞれの光学スペクトルの平均値となる。したがって、Ｎ個のパルスの一部分が第１の一次波長を有し、Ｎ個のパルスの残りが第２の一次波長を有する場合、ウェーハ１７０における平均光学スペクトルは、第１の一次波長におけるピークと第２の一次波長におけるピークとを含む光学スペクトルとなる。同様に、Ｎ個のパルスの個々のパルスの全て又は一部が２つ以上の一次波長を有する場合、それらの一次波長は平均光学スペクトルにピークを形成することができる。図７は、ウェーハ１７０における平均光学スペクトル７０１の例を示している。平均光学スペクトル７０１は、第１の一次波長７０２＿１と第２の一次波長７０２＿２とを含む。図７の例では、第１の一次波長７０２＿１及び第２の一次波長７０２＿２は、約５００ｆｍのスペクトル分離７０３によって分離されているが、他の組み合わせも考えられる。スペクトル分離７０３は、第１の一次波長７０２＿１及び第２の一次波長７０２＿２が異なり、平均光学スペクトル７０１が波長７０２＿１及び７０２＿２間に強度がほとんど又は全くないスペクトル領域７０４を含むものである。
【0072】
[0085] ２つ以上の空間像、例えば、第１の一次波長に基づいた第１の空間像及び第２の一次波長に基づいた第２の空間像が、平均光学スペクトルに基づいてウェーハ１７０に形成される（５３０）。平均光学スペクトル７０１の例を続け、さらに図８Ａを参照すると、２つの空間像８７３ａ及び８７３ｂが、Ｎ個のパルスに基づいて単一露光パスで形成される。Ｎ個のパルスは、第１の一次波長７０２＿１を有するパルスと、第２の一次波長７０２＿２を有するパルスとを含む。第１の一次波長７０２＿１を有するパルスは第１の空間像８７３ａを形成し、第２の一次波長７０２＿２を有するパルスは第２の空間像８７３ｂを形成する。空間像８７３ａは第１の平面８７８ａに形成され、空間像８７３ｂは第２の平面８７８ｂに形成される。平面８７８ａ及び８７８ｂは、ウェーハ１７０における光ビーム２６０の伝搬方向に対して垂直である。平面８７８ａ及び８７８ｂは、ｚ方向に沿って分離距離８７９だけ離れている。
【0073】
[0086] 分離距離８７９は、単一の一次波長を有する平均光学スペクトルのリソグラフィ装置１６９の焦点深度より大きい。焦点深度は、線量値（ウェーハに供給される光エネルギーの量）に対して、その線量がウェーハ１７０に適用されているプロセスにフィーチャサイズの許容範囲内にあるフィーチャサイズを提供する、ｚ方向に沿った焦点範囲として定めることができる。プロセス５００は、単一露光パスの間に２つ以上の異なる空間像をウェーハ１７０に提供することによって、リソグラフィ露光装置１６９の焦点深度を増大させることができる。これは、複数の空間像がそれぞれ、フィーチャサイズの許容範囲内にあるフィーチャを用いてｚ方向の異なる位置にあるウェーハを露光することができるためである。換言すれば、プロセス５００は、単一露光パスの間にリソグラフィ露光装置１６９により広範な焦点深度を提供することができる。以上で考察したように、リソグラフィ露光装置１６９のオペレータは、レシピファイル２５９を使って露光プロセスの種々のパラメータを制御することができる。一部の実装形態では、リソグラフィ露光装置１６９のオペレータは、ＡＳＭＬ社の傘下にあるＢｒｉｏｎから市販されているＴａｃｈｙｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ－Ｍａｓｋ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＳＭＯ）などのシミュレーションプログラムから情報を入手することができ、この情報を利用して、レシピファイル２５９のパラメータをプログラムしたり、あるいは指定したりすることができる。例えば、リソグラフィ露光装置１６９のオペレータは、次回のロットが前回露光したロットほどの焦点深度を必要としないであろうことを知っていることがある。この例では、オペレータは、焦点深度及び線量変動をシミュレーションプログラムに指定し、シミュレーションプログラムは、スペクトル分離７０３の値を返して所望のパラメータを得る。次に、オペレータは、Ｉ／Ｏインターフェイス２５３を使ってレシピファイル２５９をプログラムすることによって、次回のロットのためのスペクトル分離７０３の値を規定することができる。一部の実装形態では、オペレータはシミュレーションを使用して、特定の露光パスに（例えば異なる平面にある複数の空間像を用いてウェーハ１７０を露光することにより可能な）より大きい焦点深度が必要か否かを決定することができる。半導体コンポーネントの特定の部分を形成するためにより大きい焦点深度が要求されない場合、レシピファイル２５９は、例えば、半導体コンポーネントのその特定の部分を形成するのに使用される露光パスが単一の一次波長を含む平均光学スペクトルを有するように構成することができる。
【0074】
[0087] また、オペレータ及び／又はシミュレータは、メトロロジシステム１７２により、又は別のセンサにより測定される、形成された３次元コンポーネントについての情報を入手することができる。例えば、メトロロジシステム１７２は、形成された３Ｄ半導体コンポーネントの側壁角度に関するデータを提供することができ、このデータを使用して、後続の露光パスのためにレシピファイル２５９内のパラメータをプログラムすることができる。
【0075】
[0088] 図８Ｂは、平面８７８ａにおける（図８Ａの紙面をのぞき込む）ｘｙ平面の空間像８７３ａを示している。空間像８７３ａ及び８７３ｂは一般に、ｘｙ平面に形成された２次元強度パターンである。この強度パターンの性質は、マスク１７４の特性に依存する。第１及び第２の平面８７８ａ、８７８ｂはウェーハ１７０の一部分である。図８Ｂに示すように、第１の平面８７８ａは、ウェーハ１７０全体のほんの小さな一部分である可能性がある。
【0076】
[0089] 分離距離８７９の値は、スペクトル分離７０３と光学システム２７５の特性とに依存する。例えば、分離距離８７９の値は、光学システム２７５内のレンズ及びその他の光学素子の焦点距離、収差、及びその他の特性に依存する可能性がある。色収差Ｃを有するスキャナレンズの場合、分離距離８７９は、式１から決定することができる：
ΔＤ＝Ｃ＊Δλ 式（１）
式中、ΔＤは分離距離８７９（単位：ナノメートル（ｎｍ））であり、Ｃは色収差（焦点面が波長変化のために伝搬方向に移動する距離として定義される）であり、Δλはスペクトル分離８７３（単位：ピコメートル）である。分離距離８７５は、例えば５０００ｎｍ（５μｍ）であってよく、スペクトル分離８７３は約２００～３００ｆｍであってよい。
ΔＤ＝Ｃ＊Δλ 式（１）
式中、ΔＤは分離距離８７９（単位：ナノメートル（ｎｍ））であり、Ｃは色収差（焦点面が波長変化のために伝搬方向に移動する距離として定義される）であり、Δλはスペクトル分離８７３（単位：ピコメートル）である。分離距離８７５は、例えば５０００ｎｍ（５μｍ）であってよく、スペクトル分離８７３は約２００～３００ｆｍであってよい。
【0077】
[0090] また、製造及び設置プロセスの変化及び／又はエンドユーザによる変更に起因して、あるタイプのリソグラフィ露光装置１６９の特定の例に望ましい分離距離８７９を実現するのに、異なる一次波長が必要になる可能性がある。以上で考察したように、レシピ又はプロセス制御プログラム２５９を、制御システム２５０の電子ストレージ２５２に記憶することができる。レシピ２５９を変更又はプログラムして、特定の露光装置又はあるタイプの露光装置に合わせてカスタマイズすることができる。レシピ２５９は、リソグラフィシステム２００が製造されるときにプログラムすることができる、及び／又は、レシピ２５９は、例えばＩ／Ｏインターフェイス２５３を介して、エンドユーザ又はシステム２００の動作に精通した他のオペレータによってプログラムすることができる。
【0078】
[0091] レシピ２５９はまた、ウェーハ１７０の異なるエリアを露光するのに使用される異なる露光パスのための異なる分離距離８７９を規定することができる。付加的又は代替的に、レシピ２５９は、ロットごともしくはレイヤごと、又はウェーハごとに分離距離８７９を規定することができる。ロット又はレイヤは、同じ公称条件下で同じ露光装置により処理される一群のウェーハである。レシピ２５９はまた、各像により提供される線量などの空間像８７３ａ、８７３ｂに関連する他のパラメータを規定することを可能にする。例えば、レシピ２５９は、Ｎ個のパルスのうち、第１の一次波長７０２＿１を有するパルスの数と第２の一次波長７０２＿２を有するパルスの数の割合を規定することができる。これらの他のパラメータはまた、フィールドごと、ロットごと（もしくはレイヤごと）、及び／又はウェーハごとに規定することができる。
【0079】
[0092] また、レシピ２５９は、一部のレイヤが第１の一次波長７０２＿１及び第２の一次波長７０２＿２で露光されず、その代わりに単一の一次波長を含む光学スペクトルを有するパルスで露光されることを規定することができる。このような光学スペクトルは、例えば、３次元半導体コンポーネントではなく、平面半導体コンポーネントを形成しようとする場合に使用することができる。Ｉ／Ｏインターフェイス２５３は、エンドユーザ及び／又は製造者が、単一の一次波長が、例えば特定のレイヤ又はロットのために使用されるシナリオを含む、一次波長の数を規定するレシピをプログラム又は作成することを可能にする。
【0080】
[0093] また、上記の例は２つの一次波長を有する平均光学スペクトル７０１について考察しているが、他の例では、平均光学スペクトル７０１は、３つ以上の一次波長（例えば、３つ、４つ、又は５つの一次波長）を有することができ、一次波長はそれぞれ最も近い他の一次波長からスペクトル分離及び領域７０４などの領域で分離される。Ｉ／Ｏインターフェイス２５３は、エンドユーザ及び／又は製造者がこれらのパラメータを規定するレシピをプログラム又は作成することを可能にする。
【0081】
[0094] ３次元（３Ｄ）半導体コンポーネントが形成される（５４０）。図９Ａは、例示的な３Ｄ半導体コンポーネント９９５の断面図を示している。図９Ｂは、ウェーハ１７０、及び第１の平面８７８ａにおけるｘｙ平面のコンポーネント９９５を示している。３Ｄ半導体コンポーネント９９５は、完全なコンポーネント、又はより大きいコンポーネントの一部分であってよい。３Ｄ半導体コンポーネント９９５は、全てがウェーハ１７０内の１つのｚ位置に形成されるわけではないフィーチャを有する任意のタイプの半導体コンポーネントであってよい。例えば、３Ｄ半導体コンポーネントは、ｚ軸に沿って延在する窪み又は開口を備えるデバイスであってよい。例えば、３Ｄ半導体コンポーネントは、３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリコンポーネントの全部又は一部であってよい。３Ｄ ＮＡＮＤフラッシュメモリは、メモリセルがｚ軸に沿って積層されたメモリである。
【0082】
[0095] 図９Ａの例では、３Ｄ半導体コンポーネント９９５は、外面９９９に形成された窪み９９６を備える。窪み９９６は、フロア９９７と、外面９９９及びフロア９９７間に概ねｚ軸に沿って延在する側壁９９８とを備える。フロア９９７は、第２の空間像８７３ｂ（図８Ａ）内にある光で平面８７８ｂにあるフォトレジストを露光することによって形成される。外面９９９上のフィーチャは、第１の空間像８７３ａ（図８Ａ）内にある光を使用して形成される。
【0083】
[0096] プロセス５００を用いることはまた、９０°に等しい、又は他のプロセスを用いて可能であるよりも９０°に近い側壁角９９２を生じさせることができる。側壁角９９２は、フロア９９７と側壁９９８との間の角である。側壁９９８がｘｚ平面に延在し、フロアがｘｙ平面に延在する場合、側壁角９９２は９０°であり、この例では垂直と見なすことができる。垂直な側壁角は望ましい。なぜなら、例えばこのような側壁は、３Ｄ半導体コンポーネントのより良好に画定されたフィーチャを可能にするためである。プロセス５００は、９０°に等しい又は近い側壁角９９２を実現する。なぜなら、第１の空間像８７３ａ及び第２の空間像８７３ｂの位置（それぞれ第１の平面８７８ａ及び第２の平面８７８ｂ）は、ウェーハ１７０の異なる部分にある離れた像であるためである。単一の露光パスにおいて離れた空間像を形成することは、各像の品質を向上させることができ、低品質の単一の空間像により形成されたフィーチャと比較してより垂直に配向されたより明確なフィーチャをもたらす。
【0084】
[0097] 図１０Ａ及び図１０Ｂは、プロセス５００に関連する模擬データの例である。図１０Ａは、空間像強度対ｙ軸に沿ったマスク位置（図９Ａ）の３つのプロット１００１、１００２、１００３を示している。各プロット１００１、１００２、１００３は１つの空間像の強度対マスク位置を表す。図１０Ａでは、プロット１００１は、図５について上述したような単一露光パスの間に２つの空間像を形成する平均光学スペクトルのシミュレーションを表す。プロット１００２は、焦点深度を増大させて３次元フィーチャ（ビア及び孔など）のウェーハへのプリントを促進する手順であるＡＳＭＬのＥＦＥＳＥ技術に従ってウェーハステージを傾ける状況のシミュレーションを表す。ＥＦＥＳＥ技術では、ウェーハステージをある角度に傾けて、ウェーハを露光しながら焦点を通して空間像をスキャンする。ＥＦＥＳＥ技術は一般に、より大きな焦点深度をもたらす。図１０Ａでは、プロット１００２のみがＥＦＥＳＥ技術を用いてシミュレートされたデータを表す。図１０Ａに示す残りのデータはＥＦＥＳＥ技術を採用しなかった。プロット１００３は、線量に基づいた最良焦点のシミュレーションからのデータを表す。
【0085】
[0098] 図１０Ａに示すマスク位置の関数としての空間像強度は、単一露光パスで２つ以上の空間像を形成することがウェーハステージを傾けるのと同様のコントラストを生成する可能性があることを示す。コントラストが大きくなるということは、ｚ軸に沿った異なる位置にある３次元フィーチャ（図８Ａ）が適切に形成される可能性が高くなることを示す。
【0086】
[0099] 図１０Ｂは、それぞれが露光パスの間に平均化された３つの異なる空間像についての焦点位置の関数としてのクリティカルディメンジョンの３つのプロット１００４、１００５、１００６を示している。図１０Ｂのプロット１００４は、ＥＦＥＳＥ技術を適用せず、単一の空間像を形成したシミュレーションからのデータを表す。プロット１００５は、ＥＦＥＳＥ技術を適用したシミュレーションからのデータを表す。図のように、クリティカルディメンジョン値がゼロ焦点からさらに離れたところで変わらないため、ＥＦＥＳＥ技術は、ＥＦＥＳＥの適用のないシミュレーションと比べて焦点深度を増大させる。プロット１００５は、２つの空間像を単一露光パスで生成し、ＥＦＥＳＥ技術を適用しなかったシミュレーションからのデータを表す。複数の空間像を使用してＥＦＥＳＥ技術を用いないシミュレーションの焦点深度は同等か又はＥＦＥＳＥ技術より良好である。したがって、ＥＦＥＳＥなどの技術に頼ることなく、プロセス５００を用いて、単一露光パスにおいてより大きな焦点深度を実現することができる。
【0087】
[0100] 実施形態を以下の条項を用いてさらに説明することができる。
１．フォトリソグラフィシステムを使用して３次元半導体コンポーネントを形成する方法であって、方法が、
複数の光パルスを含むパルス光ビームを伝搬方向に沿ってマスクに向けること、
単一露光パスの間に光ビームの光パルスの一セットを、マスクを通過させてウェーハに向けること、
単一露光パスの間に、マスクを通過するパルスセット内の光パルスに基づいて、ウェーハ上に少なくとも第１の空間像及び第２の空間像を生成することであって、第１の空間像がウェーハ上の第１の平面にあり、第２の空間像がウェーハ上の第２の平面にあり、第１の平面及び第２の平面が伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れていること、及び
第１の空間像の光とウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び第２の空間像の光とウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて、フォトレジストに３次元半導体コンポーネントをパターニングすること、を含み、
パルスセット内のパルスの少なくとも１つが第１の一次波長を有し、パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つが、第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有することにより、第１及び第２のパルスセットのスペクトルがスペクトル的に異なり、分離距離が第１の一次波長と第２の一次波長の差に基づく、方法。
２．単一露光パスの間にマスクを通過するパルスセット内のパルスの少なくとも１つが２つ以上の光の一次波長を含む、条項１に記載の方法。
３．各一次波長が、最も近い別の一次波長から２００フェムトメートル（ｆｍ）から５００ピコメートル（ｐｍ）のスペクトル分離によって分離される、条項２に記載の方法。
４．第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離が単一露光パスの間に変化する、条項１に記載の方法。
５．単一露光パスが第１の露光パスであり、方法がさらに、第２の露光パスの間、かつ第１の露光パスが完了した後に、光ビームの光パルスの第２のセットをマスクを通過させてウェーハに向けることを含み、第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離が、第１の露光パス及び第２の露光パスの間異なる、条項１に記載の方法。
６．第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離が単一露光パスに先立って設定され、分離距離が単一露光パスの間変化しない、条項１に記載の方法。
７．第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離が、フォトリソグラフィシステムの１つ以上のフィーチャに適応するように設定される、条項６に記載の方法。
８．パルスセットが、光パルスの第１のグループと光パルスの第２のグループとを含み、光パルスの第１のグループの各パルスが第１の一次波長を有し、光パルスの第２のグループの各パルスが第２の一次波長を有し、方法がさらに、
パルスの第１のグループの特性を制御することによって第１の空間像の光量を制御すること、及び
パルスの第２のグループの特性を制御することによって第２の空間像の光量を制御することを含む、条項１に記載の方法。
９．第１のグループの特性が第１のグループのパルス数を含み、第２のグループの特性が第２のグループのパルス数を含む、条項８に記載の方法。
１０．第１のグループのパルス数を制御することが、パルスの第１のグループに含む第１のパルス数を、単一露光パスが始まる前に決定することを含み、パルスの第２のグループのパルス数を制御することが、パルスの第２のグループに含む第２のパルス数を、単一露光パスの前に決定することを含む、条項９に記載の方法。
１１．第１のパルス数及び第２のパルス数を決定することが、（ａ）オペレータからの入力を受け取ること、及び（ｂ）フォトリソグラフィシステムと関連付けられたあらかじめ規定された設定にアクセスすること、の１つ以上を含む、条項１０に記載の方法。
１２．パルスの第１のグループの特性が第１のグループの各パルスの強度を含み、パルスの第２のグループの特性が第２のグループの各パルスの強度を含む、条項８に記載の方法。
１３．ウェーハ上の第１の平面及びウェーハ上の第２の平面が、伝搬方向に対して実質的に垂直な平面である、条項１に記載の方法。
１４．パルスの第１のグループ及びパルスの第２のグループが、単一露光パスにおいてマスクを通過する全てのパルスを含む、条項９に記載の方法。
１５．３次元半導体の第１のフィーチャが第１の平面に形成され、
３次元半導体の第２のフィーチャが第２の平面に形成され、
第１及び第２のフィーチャが、伝搬方向に実質的に平行に延在する側壁によって互いから離れている、条項１に記載の方法。
１６．３次元半導体コンポーネントが、３次元ＮＡＮＤフラッシュメモリコンポーネントを含む、条項１に記載の方法。
１７．第１の平面が第１の焦点面に対応し、第２の平面が第２の焦点面に対応し、第１の平面と第２の平面の間の分離距離が、マスクを通過する光パルスの１つ以上の波長の差、又はパルスセットの個別のパルス間の波長の差に基づく、条項１に記載の方法。
１８．光源と、
光源からのパルス光ビームと相互作用するように配置されたマスクと、
ウェーハホルダと、を備えたリソグラフィスキャナ装置と、
光源に結合された制御システムと、を備えたフォトリソグラフィシステムであって、
制御システムが、光源に、単一露光パスの間にパルス光ビームをリソグラフィスキャナ装置に向けて放出させるように構成され、単一露光パスの間、少なくとも第１の空間像及び第２の空間像が、ウェーハホルダで支えられたウェーハ上に、マスクを伝搬方向に沿って通過する光パルスの一セットの光パルスに基づいて形成され、第１の空間像がウェーハ上の第１の平面にあり、第２の空間像がウェーハ上の第２の平面にあり、第１の平面及び第２の平面が、伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れており、３次元半導体コンポーネントが、第１の空間像の光とウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び第２の空間像の光とウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて形成され、
パルスセット内のパルスの少なくとも１つが第１の一次波長を有し、
パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つが、パルスの第１及び第２のセットのスペクトルがスペクトル的に異なるように、第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有し、
分離距離が第１の一次波長と第２の一次波長の差に基づく、フォトリソグラフィシステム。
１９．制御システムが、コンピュータ可読記憶媒体と、コンピュータ可読記憶媒体と結合された１つ以上の電子プロセッサと、入出力インターフェイスと、を備え、フォトリソグラフィシステムに関連するレシピがコンピュータ可読記憶媒体に記憶される、条項１８に記載のフォトリソグラフィシステム。
２０．レシピが分離距離を規定する、条項１９に記載のフォトリソグラフィシステム。
２１．レシピが、ウェーハごと又はロットごとに分離距離を規定する、条項２０に記載のフォトリソグラフィシステム。
２２．光源が、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）利得媒質又はフッ化アルゴン（ＡｒＦ）利得媒質を含む、条項１８に記載のフォトリソグラフィシステム。
１．フォトリソグラフィシステムを使用して３次元半導体コンポーネントを形成する方法であって、方法が、
複数の光パルスを含むパルス光ビームを伝搬方向に沿ってマスクに向けること、
単一露光パスの間に光ビームの光パルスの一セットを、マスクを通過させてウェーハに向けること、
単一露光パスの間に、マスクを通過するパルスセット内の光パルスに基づいて、ウェーハ上に少なくとも第１の空間像及び第２の空間像を生成することであって、第１の空間像がウェーハ上の第１の平面にあり、第２の空間像がウェーハ上の第２の平面にあり、第１の平面及び第２の平面が伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れていること、及び
第１の空間像の光とウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び第２の空間像の光とウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて、フォトレジストに３次元半導体コンポーネントをパターニングすること、を含み、
パルスセット内のパルスの少なくとも１つが第１の一次波長を有し、パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つが、第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有することにより、第１及び第２のパルスセットのスペクトルがスペクトル的に異なり、分離距離が第１の一次波長と第２の一次波長の差に基づく、方法。
２．単一露光パスの間にマスクを通過するパルスセット内のパルスの少なくとも１つが２つ以上の光の一次波長を含む、条項１に記載の方法。
３．各一次波長が、最も近い別の一次波長から２００フェムトメートル（ｆｍ）から５００ピコメートル（ｐｍ）のスペクトル分離によって分離される、条項２に記載の方法。
４．第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離が単一露光パスの間に変化する、条項１に記載の方法。
５．単一露光パスが第１の露光パスであり、方法がさらに、第２の露光パスの間、かつ第１の露光パスが完了した後に、光ビームの光パルスの第２のセットをマスクを通過させてウェーハに向けることを含み、第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離が、第１の露光パス及び第２の露光パスの間異なる、条項１に記載の方法。
６．第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離が単一露光パスに先立って設定され、分離距離が単一露光パスの間変化しない、条項１に記載の方法。
７．第１の空間像と第２の空間像の間の分離距離が、フォトリソグラフィシステムの１つ以上のフィーチャに適応するように設定される、条項６に記載の方法。
８．パルスセットが、光パルスの第１のグループと光パルスの第２のグループとを含み、光パルスの第１のグループの各パルスが第１の一次波長を有し、光パルスの第２のグループの各パルスが第２の一次波長を有し、方法がさらに、
パルスの第１のグループの特性を制御することによって第１の空間像の光量を制御すること、及び
パルスの第２のグループの特性を制御することによって第２の空間像の光量を制御することを含む、条項１に記載の方法。
９．第１のグループの特性が第１のグループのパルス数を含み、第２のグループの特性が第２のグループのパルス数を含む、条項８に記載の方法。
１０．第１のグループのパルス数を制御することが、パルスの第１のグループに含む第１のパルス数を、単一露光パスが始まる前に決定することを含み、パルスの第２のグループのパルス数を制御することが、パルスの第２のグループに含む第２のパルス数を、単一露光パスの前に決定することを含む、条項９に記載の方法。
１１．第１のパルス数及び第２のパルス数を決定することが、（ａ）オペレータからの入力を受け取ること、及び（ｂ）フォトリソグラフィシステムと関連付けられたあらかじめ規定された設定にアクセスすること、の１つ以上を含む、条項１０に記載の方法。
１２．パルスの第１のグループの特性が第１のグループの各パルスの強度を含み、パルスの第２のグループの特性が第２のグループの各パルスの強度を含む、条項８に記載の方法。
１３．ウェーハ上の第１の平面及びウェーハ上の第２の平面が、伝搬方向に対して実質的に垂直な平面である、条項１に記載の方法。
１４．パルスの第１のグループ及びパルスの第２のグループが、単一露光パスにおいてマスクを通過する全てのパルスを含む、条項９に記載の方法。
１５．３次元半導体の第１のフィーチャが第１の平面に形成され、
３次元半導体の第２のフィーチャが第２の平面に形成され、
第１及び第２のフィーチャが、伝搬方向に実質的に平行に延在する側壁によって互いから離れている、条項１に記載の方法。
１６．３次元半導体コンポーネントが、３次元ＮＡＮＤフラッシュメモリコンポーネントを含む、条項１に記載の方法。
１７．第１の平面が第１の焦点面に対応し、第２の平面が第２の焦点面に対応し、第１の平面と第２の平面の間の分離距離が、マスクを通過する光パルスの１つ以上の波長の差、又はパルスセットの個別のパルス間の波長の差に基づく、条項１に記載の方法。
１８．光源と、
光源からのパルス光ビームと相互作用するように配置されたマスクと、
ウェーハホルダと、を備えたリソグラフィスキャナ装置と、
光源に結合された制御システムと、を備えたフォトリソグラフィシステムであって、
制御システムが、光源に、単一露光パスの間にパルス光ビームをリソグラフィスキャナ装置に向けて放出させるように構成され、単一露光パスの間、少なくとも第１の空間像及び第２の空間像が、ウェーハホルダで支えられたウェーハ上に、マスクを伝搬方向に沿って通過する光パルスの一セットの光パルスに基づいて形成され、第１の空間像がウェーハ上の第１の平面にあり、第２の空間像がウェーハ上の第２の平面にあり、第１の平面及び第２の平面が、伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れており、３次元半導体コンポーネントが、第１の空間像の光とウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び第２の空間像の光とウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて形成され、
パルスセット内のパルスの少なくとも１つが第１の一次波長を有し、
パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つが、パルスの第１及び第２のセットのスペクトルがスペクトル的に異なるように、第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有し、
分離距離が第１の一次波長と第２の一次波長の差に基づく、フォトリソグラフィシステム。
１９．制御システムが、コンピュータ可読記憶媒体と、コンピュータ可読記憶媒体と結合された１つ以上の電子プロセッサと、入出力インターフェイスと、を備え、フォトリソグラフィシステムに関連するレシピがコンピュータ可読記憶媒体に記憶される、条項１８に記載のフォトリソグラフィシステム。
２０．レシピが分離距離を規定する、条項１９に記載のフォトリソグラフィシステム。
２１．レシピが、ウェーハごと又はロットごとに分離距離を規定する、条項２０に記載のフォトリソグラフィシステム。
２２．光源が、フッ化クリプトン（ＫｒＦ）利得媒質又はフッ化アルゴン（ＡｒＦ）利得媒質を含む、条項１８に記載のフォトリソグラフィシステム。
【0088】
[0101] 他の実装形態は特許請求の範囲の範囲内にある。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【手続補正書】
【提出日】2022-07-19
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0018】
【図1A】[0018] フォトリソグラフィシステムの例示的な実装形態のブロック図である。
【図2A】[0021] フォトリソグラフィシステムの別の例示的な実装形態のブロック図である。
【図2B】[0022] フォトリソグラフィシステムで使用し得るスペクトル特徴選択モジュールの例示的な実装形態のブロック図である。
【図2C】[0023] ライン狭隘化モジュールの例示的な実装形態のブロック図である。
【図3A】[0024] 光源におけるパルス及び／又はパルスのバーストの生成に関連するデータのプロットである。
【図3B】[0024] 光源におけるパルス及び／又はパルスのバーストの生成に関連するデータのプロットである。
【図3C】
光源におけるパルス及び／又はパルスのバーストの生成に関連するデータのプ
ロットである。
【図4】[0025] フォトリソグラフィシステムの別の例示的な実装形態のブロック図である。
【図5】[0026] ３次元半導体コンポーネントを形成するための例示的なプロセスのフローチャートである。
【図6A】[0027] 単一の光パルスの例示的な光学スペクトルを示す。
【図6B】[0027] 単一の光パルスの例示的な光学スペクトルを示す。
【図7】[0028] 単一露光パスの例示的な平均光学スペクトルを示す。
【図8A】[0029] 例示的なウェーハの垂直断面図を示す。
【図8B】[0029] 例示的なウェーハの水平断面図を示す。
【図9A】[0030] 例示的な３次元半導体コンポーネントの垂直断面図を示す。
【図9B】[0030] 例示的な３次元半導体コンポーネントの水平断面図を示す。
【図10A】[0031] 例示的な模擬データを示す。
【図10B】[0031] 例示的な模擬データを示す。
【手続補正書】
【提出日】2022-08-04
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
フォトリソグラフィシステムを使用して３次元半導体コンポーネントを形成する方法であって、
複数の光パルスを含むパルス光ビームを伝搬方向に沿ってマスクに向けることと、
単一露光パスの間に前記光ビームの前記光パルスの一セットを、前記マスクを通過させてウェーハに向けることと、
前記単一露光パスの間に、前記マスクを通過する前記パルスセット内の光パルスに基づいて、前記ウェーハ上に少なくとも第１の空間像及び第２の空間像を生成することであって、前記第１の空間像が前記ウェーハ上の第１の平面にあり、前記第２の空間像が前記ウェーハ上の第２の平面にあり、前記第１の平面及び前記第２の平面が前記伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れていることと、
前記第１の空間像の光と前記ウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び前記第２の空間像の光と前記ウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて、フォトレジストに前記３次元半導体コンポーネントをパターニングすることと、を含み、
前記パルスセット内のパルスの少なくとも１つが第１の一次波長を有し、前記パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つが前記第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有することにより、前記第１及び第２のパルスセットのスペクトルがスペクトル的に異なり、
前記分離距離が、前記第１の一次波長と前記第２の一次波長の差に基づく、方法。
複数の光パルスを含むパルス光ビームを伝搬方向に沿ってマスクに向けることと、
単一露光パスの間に前記光ビームの前記光パルスの一セットを、前記マスクを通過させてウェーハに向けることと、
前記単一露光パスの間に、前記マスクを通過する前記パルスセット内の光パルスに基づいて、前記ウェーハ上に少なくとも第１の空間像及び第２の空間像を生成することであって、前記第１の空間像が前記ウェーハ上の第１の平面にあり、前記第２の空間像が前記ウェーハ上の第２の平面にあり、前記第１の平面及び前記第２の平面が前記伝搬方向に沿って分離距離だけ互いに離れていることと、
前記第１の空間像の光と前記ウェーハの第１の部分の材料との相互作用及び前記第２の空間像の光と前記ウェーハの第２の部分の材料との相互作用に基づいて、フォトレジストに前記３次元半導体コンポーネントをパターニングすることと、を含み、
前記パルスセット内のパルスの少なくとも１つが第１の一次波長を有し、前記パルスセット内の他のパルスの少なくとも１つが前記第１の一次波長と異なる第２の一次波長を有することにより、前記第１及び第２のパルスセットのスペクトルがスペクトル的に異なり、
前記分離距離が、前記第１の一次波長と前記第２の一次波長の差に基づく、方法。
【外国語明細書】