特許 7587502 ブロードバンド光源に基づく大面積のセルフイメージングリソグラフィ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-12

(45)【発行日】2024-11-20

(54)【発明の名称】ブロードバンド光源に基づく大面積のセルフイメージングリソグラフィ

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20241113BHJP

【ＦＩ】

G03F7/20 501

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021534816

(86)(22)【出願日】2019-12-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-07

(86)【国際出願番号】 US2019065053

(87)【国際公開番号】W WO2020131437

(87)【国際公開日】2020-06-25

【審査請求日】2022-12-05

(31)【優先権主張番号】16/230,667

(32)【優先日】2018-12-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

【住所又は居所原語表記】３０５０ Ｂｏｗｅｒｓ Ａｖｅｎｕｅ Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ ＣＡ ９５０５４ Ｕ．Ｓ．Ａ．

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】チャーダ， アービンダー

(72)【発明者】

【氏名】カニンガム， ケヴィン ロートン

【審査官】田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００２／００１５９１９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６１－２８９６８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５０７６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１４７３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０７５８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０９１５２０４０（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２０１４－５１５５０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の光源の第１の光源が、複数の光ビームの第１の光ビームを、前記複数の光ビームの伝搬方向にあるマスクに投射することであって、前記第１の光ビームは：
横方向電気（ＴＥ）偏光、
横方向磁気（ＴＭ）偏光、および
部分偏光、
のうちの１つである第１の偏光を有する、前記第１の光ビームを投射することと、
前記複数の光源の第２の光源が、前記複数の光ビームの第２の光ビームを前記マスクに投射することであって、前記第２の光ビームは、前記第１の偏光とは異なる第２の偏光を有し、前記第２の偏光は：
ＴＥ偏光、
ＴＭ偏光、および
部分偏光、
のうちの１つである前記第２の光ビームを投射することと、
前記複数の光源の追加の光源が、前記複数の光ビームの追加の光ビームを、前記マスクに投射することであって、前記追加の光ビームは、前記第１の偏光および前記第２の偏光とは異なる第３の偏光を有し、前記第３の偏光は：
ＴＥ偏光、
ＴＭ偏光、および
部分偏光、
のうちの１つである前記追加の光ビームを投射することとを含み、
前記マスクの複数の分散要素は、前記複数の光ビームを次数モードビームに回折して、前記マスクと、その上に配置されたフォトレジスト層を有する基板との間の媒体に強度パターンを生成し、
前記強度パターンは、前記分散要素の周波数よりも高い空間周波数で繰り返されるサブ期間のパターンによって定義された複数の強度ピークを含み、前記サブ期間のパターンは、少なくとも１つの前記分散要素のピッチに比例した間隔で繰り返され、
前記サブ期間のパターンの前記強度ピークは、前記フォトレジスト層に複数の部分を書き込む、方法。

【請求項2】

前記複数の光ビームのそれぞれが、異なる入射角を有する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記複数の光源のそれぞれが、位相遅延ドライバに結合される、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記複数の光源が、異なる入射角で取り付けられる、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記複数の光源のそれぞれが、
ＴＥ偏光、
ＴＭ偏光、および
部分偏光、
のうちの１つを有する光ビームを投射するための偏光デバイスを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記次数モードビームが、０次モードビームと、
一次モードビーム、および
負の一次モードビーム
のうちの１つとからなる、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記基板が、
前記マスクのｘ軸、
前記マスクのｙ軸、および
前記マスクのｘ軸とｙ軸の両方、
のうちの少なくとも１つに対してある角度で傾斜され、前記マスクのｘ軸およびｙ軸は、前記マスクの主平面に対して平行な座標軸である、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

背景
分野
［０００１］本開示の実施形態は、一般に、リソグラフィに関する。より詳細には、本開示の実施形態は、大面積リソグラフィの方法に関する。

【背景技術】

【0002】

関連技術の説明
［０００２］リソグラフィは、フラットパネルディスプレイなどのディスプレイデバイスで使用される光学部品や導波路構造の製造に広く使用されている。大面積基板は、フラットパネルディスプレイの製造にしばしば利用されている。一例では、フラットパネルディスプレイは、コンピュータ、タッチパネルデバイス、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯電話、テレビモニターなどのアクティブマトリックスディスプレイに一般的に使用されている。

【0003】

従来の大面積基板のリソグラフィは、光ビームをマスクに投射することを含む。マスクは光ビームを受け取り、光ビームを回折して強度パターンを生成する。強度パターンのピークは、サブマイクロ幅を有する複数の部分を、マスクの下または後に配置された基板上に配置されたフォトレジストに書き込む。露光されたフォトレジストは、標準的な半導体プロセスを使用してエッチングされ、剛性または可撓性の基板、薄膜、または導波路上にパターンを転写することができる。部分の幅は、フラットパネルディスプレイに重要な機能を可能にするフェイーチャの重要な寸法に対応する。しかしながら、従来のリソグラフィプロセスでは得られない幅を有するフィーチャに対する要求およびデバイスのトレンドが存在する。したがって、当技術分野で必要とされるのは、低コストで高スループットかつ高効率で限界寸法の大面積サブミクロンパターニングを可能にするリソグラフィの改善された方法である。

【発明の概要】

【0004】

［０００４］一実施形態では、方法が提供される。方法は、複数の光ビームの第１の光ビームを複数の光ビームの伝搬方向にあるマスクに投射することを含む。マスクは、複数の分散要素を有し、第１の光ビームは、横方向電気（ＴＥ）偏光、横方向磁気（ＴＭ）偏光、および部分偏光のうちの１つである第１の偏光を有する。複数の光ビームの第２の光ビームがマスクに投射される。第２の光ビームは、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光、および部分偏光のうちの１つである第２の偏光を有し、第２の偏光は、第１の偏光とは異なる。マスクの複数の分散要素は、複数の光ビームを次数モードビームに回折して、マスクと、その上に配置されたフォトレジスト層を有する基板との間の媒体に強度パターンを生成する。複数の強度ピークを有する強度パターンは、フォトレジスト層に複数の部分を書き込む。

【0005】

［０００５］一実施形態では、方法が提供される。方法は、最小波長の複数の光ビームの初期光ビームを複数の光ビームの伝搬方向にあるマスクに投射することを含む。マスクは、複数の分散要素を有する。複数の光ビームの各光ビームの波長は、複数の光ビームの最終光ビームが最大波長で投射されるまで増加する。マスクの複数の分散要素は、複数の光ビームを次数モードビームに回折して、マスクと、その上に配置されたフォトレジスト層を有する基板との間の媒体に強度パターンを生成する。複数の強度ピークを有する強度パターンは、フォトレジスト層に複数の部分を書き込む。

【0006】

［０００６］さらに別の実施形態では、方法が提供される。方法は、複数の光ビームを同時に、複数の光ビームの伝搬方向にあるマスクに投射することを含む。複数の光ビームの各光ビームは、複数の波長の最小波長以上かつ最大波長以下の異なる波長を有する。マスクの複数の分散要素は、複数の光ビームを次数モードビームに回折して、マスクと、その上に配置されたフォトレジスト層を有する基板との間の媒体に強度パターンを生成する。複数の強度ピークを有する強度パターンは、フォトレジスト層に複数の部分を書き込む。

【0007】

［０００７］本開示の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約された本開示のより詳細な説明は、実施形態を参照することによって得ることができ、そのうちのいくつかは、添付の図面に示されている。しかしながら、添付の図面は例示的な実施形態のみを示しており、したがってその範囲を限定すると見なされるべきではなく、他の同等に有効な実施形態を認めることができることに留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】［０００８］一実施形態によるシステムの概略図である。

【図2】［０００９］一実施形態による大面積リソグラフィの方法のフロー図である。

【図3A】［００１０］一実施形態による、媒体における強度パターンの期間を示している。

【図3B】［００１１］一実施形態による強度パターンの横方向パターンの平面の正規化された線強度を示している。

【図4A】［００１２］一実施形態による、媒体中の強度パターンの周期に対応する部分を示す。

【図4B】［００１３］一実施形態による、媒体中の強度パターンの周期に対応する部分を示す。

【図4C】［００１４］一実施形態による、媒体中の強度パターンの横方向パターンに対応する部分を示す。

【図4D】［００１５］実施形態による、伝搬距離内の部分の複数の強度ピークの正規化された強度パターンを示している。

【図4E】［００１６］一実施形態による、伝搬距離内の部分の複数の強度ピークの正規化された強度パターンを示している。

【図4F】［００１７］実施形態による、伝搬距離内の部分の複数の強度ピークの正規化された強度パターンを示している。

【図5A】［００１８］一実施形態による、マスクのｘ軸に対してある角度で傾斜されたステージの概略図である。

【図5B】［００１９］一実施形態による、マスクのｘ軸に対してある角度で傾斜されたステージの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［００２０］理解を容易にするために、可能な場合は、図に共通する同一の要素を示すために同一の参照番号が使用されている。一実施形態の要素および特徴は、さらに挙げることなく、他の実施形態に有益に組み込まれ得ることが企図される。

【0010】

［００２１］ここに記載の実施形態は、フォトレジストに書き込まれる部分の幅を減少させるための大面積リソグラフィの方法を提供する。方法の一実施形態は、最小波長の複数の光ビームの初期光ビームを、複数の光ビームの伝搬方向にあるマスクに投射することを含む。マスクは、複数の分散要素を有する。複数の光ビームの各光ビームの波長は、複数の光ビームの最終光ビームが最大波長で投射されるまで増加する。マスクの複数の分散要素は、複数の光ビームを次数モードビームに回折して、マスクと、その上に配置されたフォトレジスト層を有する基板との間の媒体に強度パターンを生成する。複数の強度ピークを有する強度パターンは、フォトレジスト層に複数の部分を書き込む。

【0011】

［００２２］図１は、ここに記載の実施形態から利益を得ることができる、リソグラフィシステムなどのシステム１００の概略図である。システム１００は、ステージ１２２、１つまたは複数の光源１２０、およびマスク１０８を含む。基板１０２は、ステージ１２２によって支持されている。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つまたは複数の光源１２０は、マスク１０８の表面積よりも小さい投影面積を有する。マスク１０８は、１つまたは複数の光源１２０および基板１０２に対してマスク１０８を配置するために、マスク１０８をＸ方向および／またはＹ方向に移動させるように構成されたアクチュエータ１６２に結合される。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、１つまたは複数の光源１２０は、基板１０２の表面積よりも小さい投影面積を有する。ステージ１２２は、Ｘ方向および／またはＹ方向に移動して、１つまたは複数の光源１２０およびマスク１０８に対して基板１０２を配置するように構成される。しかしながら、１つまたは複数の光源１２０の投影面積が、基板１０２の表面積およびマスク１０８の表面積以上である場合、ここに記載の方法の実施形態は、ステージ１２２またはマスク１０８の移動を必要としない。

【0012】

［００２３］ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、ステージ１２２は、基板１０２は、マスク１０８のｘ軸、ｙ軸、またが、ｘ軸とｙ軸の両方に対してある角度で配置されるように、傾斜するようにさらに構成される。一実施形態では、エンコーダ１２８は、ステージ１２２の位置の情報をコントローラ１２６に提供するために、ステージ１２２に結合される。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、エンコーダ１２８は、マスク１０８から送信された光の強度を測定することができる光検出器アレイを含む。コントローラ１２６は、ステージ１２２および１つまたは複数の光源１２０に結合されるか、またはそれらと通信することができる。コントローラ１２６は、一般に、ここに記載の方法の制御および自動化を容易にするように設計されている。コントローラ１２６は、ステージ１２２および１つまたは複数の光源１２０に結合されるか、またはそれらと通信することができる。１つまたは複数の光源１２０およびエンコーダ１２８は、基板処理および基板位置合わせに関する情報をコントローラ１２６に提供することができる。例えば、１つまたは複数の光源１２０は、基板処理が完了したことをコントローラ１２６に警告するために、コントローラ１２６に情報を提供することができる。

【0013】

［００２４］基板１０２は、フラットパネルディスプレイの一部として使用される任意の適切な材料、例えばガラスを含む。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる他の実施形態では、基板１０２は、フラットパネルディスプレイの一部として使用することができる他の材料でできている。例えば、材料は、プラスチックまたは無色のポリイミドを含む。基板１０２は、そのパターンエッチングなどにより、その上にパターン形成されるフィルム層と、パターン化されるフィルム層上に形成されるフォトレジスト層１０４とを有し、該層は電磁放射、例えば、ＵＶまたは深紫外線「光」に感応性である。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、フォトレジスト層１０４は、ポジ型フォトレジストである。ポジ型フォトレジストは、放射線に曝されたとき、電磁放射を使用してパターンがフォトレジストに書き込まれた後、フォトレジストに塗布されたフォトレジスト現像液にそれぞれ可溶性であるフォトレジストの部分を含む。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、フォトレジスト層１０４は、ネガ型フォトレジストである。ネガ型フォトレジストは、放射線に曝されたとき、電磁放射を使用してパターンがフォトレジストに書き込まれた後、フォトレジストに塗布されたフォトレジスト現像液に対してそれぞれ不溶性になるフォトレジストの部分を含む。フォトレジスト層１０４の化学組成は、フォトレジストがポジ型フォトレジストであるかネガ型フォトレジストであるかを決定する。フォトレジストの例には、ジアゾナフトキノン、フェノールホルムアルデヒド樹脂、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（メチルグルタルイミド）、およびＳＵ－８のうちの少なくとも１つが含まれるが、これらに限定されない。フォトレジスト層１０４を電磁放射に曝した後、フォトレジストが現像されて、下にあるフィルム層上にパターン化されたフォトレジストが残る。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、フォトレジスト層１０４は、デュアルトーンフォトレジストである。デュアルトーンレジストは、２つのしきい値強度を有する。２つのしきい値強度の上下で、デュアルトーンレジストは、ポジ型フォトレジストおよびネガ型フォトレジストそれぞれとして機能し、その逆も同様である。次に、パターン化されたフォトレジストを使用して、下にある薄膜がフォトレジストの開口部を通してパターンエッチングされる。一実施形態では、エッチングされた下にある薄膜パターンは、ワイヤグリッド偏光子または周波数選択面などの光学部品、またはディスプレイパネルの電子回路の一部を形成する。

【0014】

［００２５］マスク１０８が円錐状に照明されるように、各１つまたは複数の光源アセンブリは、異なる入射角で取り付けられ得る。１つまたは複数の光源１２０のそれぞれは、１つまたは複数の光ビーム１５２を放出するように動作可能である。図１に示されるように、１つまたは複数の光源１２０は、第１の光源１５８および第２の光源１６０を含む。第１の光源１５８および第２の光源１６０が図１に示されているが、システム１００は、追加の光源１２０を含み得る。各光ビーム１５２は、中心波長λを有する。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、中心波長λは、約１０ナノメートル（ｎｍ）～約６３２ｎｍである。光源１２０の発光スペクトルは、部分的な帯域幅を有する。分数帯域幅は、中心波長λの波長広がりの比率であり、パーセンテージで表される。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、部分帯域幅は、約０．０１％～約２０％である。中心波長λは、空間強度プロファイルでの波長依存強度を含む。一実施形態では、光ビーム１５２はコヒーレントである。別の実施形態では、光ビーム１５２はインコヒーレントである。別の実施形態では、空間強度プロファイルは、三角形プロファイル、台形プロファイル、指数関数的、均一、またはガウスプロファイルである。本明細書に記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つまたは複数の光ビーム１５２は、偏光子などの偏光装置を含む１つまたは複数の光源１２０から投射され、１つまたは複数の光ビーム１５２を、横方向電気（ＴＥ）偏光、横方向磁気（ＴＭ） 偏光、および／または部分偏光などの非偏光として投射する。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つまたは複数の光源１２０の各光源は、ランダム位相遅延ドライバおよび一定位相遅延ドライバなどの位相遅延ドライバに結合されている。

【0015】

［００２６］ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つまたは複数の光源１２０は、広幅ダイオード、レーザーダイオード、リン光物質、多分散量子ドット（ＱＤ）からの光輝度または電気輝度、および／または広帯域発光量子井戸である。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つまたは複数の光源は、高調波、和、および／または差周波数の生成を可能にする非線形材料、ストークスおよびアンチストークスシフトを可能にする材料、および／またはパルサーを含む。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つまたは複数の光源は、プラズマ放電分布および光学素子を使用して成形される所望のスペクトルを生成する。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つまたは複数の光源１２０は、１つまたは複数のビーム成形光学系１１８を含み得る。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つまたは複数の光源１２０の各光源は、１つまたは複数の光ビーム１５２の光ビームに対応する。例えば、第１の光源１５８は、第１の光ビームを放出するように動作可能であり、第２の光源１６０は、１つまたは複数の光ビーム１５２の第２の光ビームを放出するように動作可能である。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、各光ビーム１５２は、中心波長λの約０．０１％～約２０％の部分帯域幅を有する。発光スペクトルは、波長に依存する強度で約１ｎｍ～約２０ｎｍ変化する可能性がある。広帯域光源は、レーザーダイオードであり得る。１つまたは複数のビーム成形光学系１１８の各ビーム成形光学系は、少なくとも１つのスペクトルモジュールおよび少なくとも１つの空間モジュールを含む。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、スペクトルおよび空間モジュールを光源１２０に統合することができる。スペクトルモジュールは、発光スペクトルで広帯域光をスペクトル発光プロファイルにフィルタリングする。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、スペクトル発光プロファイルは、約０．０１ナノメートル（ｎｍ）～約２０ｎｍである。空間モジュールは、スペクトル放射プロファイルでの光の強度スペクトルを空間強度プロファイルにフィルタリングする。

【0016】

［００２７］ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、マスク１０８は基板１０２の上にある。マスク１０８は、マスク１０８とフォトレジスト層１０４との間に媒体１０６を備えた基板１０２のフォトレジスト層１０４上に配置される。マスク１０８は、複数の分散要素１３４がその上に配置された第１の表面１３０および第２の表面１３２を有する本体１１０を含む。本体１０８は、第１の表面１３０から第２の表面１３２までの第１の厚さ１３６を有する。各分散要素１３４は、高さ１３８および幅１４０を有する。高さ１３８は、分散要素１３４の第２の表面１３２から上面１４２までである。幅１４０は、分散要素１３４の第１の側壁１４４から第２の側壁１４６までである。ピッチ１４８は、隣接する分散要素１３４の第１の側壁１４４間の距離である。第１のデューティサイクルは、幅１４０をピッチ１４８で割ることによって決定される。図１に示されるように、本明細書に記載される他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態において、各分散要素１３４の上面１４２は、上面１４２とフォトレジスト層１０４との間の距離１５０でフォトレジスト層１０４に向かって配向されている。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、本体１１０の第１の表面１３０は、第１の表面１３０とフォトレジスト層１０４との間の距離１５０で、フォトレジスト層１０４に向かって配向されている。

【0017】

［００２８］本体１１０およびマスク１０８の複数の分散要素１３４は、ガラス、シリコンオキシカーバイド（ＳｉＯＣ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、バナジウム（ＩＶ）酸化物（ＶＯｘ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化チタン（ＴｉＮ）、および二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）を含有する材料のうちの少なくとも１つの透明材料からなる。本体１１０は第１の屈折率を有し、複数の分散要素１３４は第２の屈折率を有する。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、第１の屈折率および第２の屈折率は異なる。例えば、第２の屈折率は、本体１１０の透明材料の第１の組成物よりも大きな屈折率を有する透明材料の第２の組成物を含む複数の分散要素１３４によって第１の屈折率よりも大きくてもよい。媒体１０６は、１．０の屈折率を有する空気、または空気よりも大きい屈折率を有する油などの他の材料であり得る。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、分散要素１３４のそれぞれは、１次元、２次元、または３次元の周期的、準周期的、または非周期的であり得る。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、分散要素１３４のそれぞれは、回折光学要素、例えば、ワイヤグリッド偏光子、フォトニック結晶、光バッファ、および／または周波数選択性フィルタを表すことができる。

【0018】

［００２９］図２は、大面積リソグラフィの方法２００のフロー図である。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、システム１００は、方法２００に利用される。システム１００は例示的なシステムであり、他の製造業者からのシステムを含む他のシステムは、本開示の態様を達成するために使用または変更され得ることは理解されるべきである。動作２０１で、１つまたは複数の光ビーム１５２がマスク１０８に投射される。各光ビーム１５２は、中心波長λを有する。動作２０２において、マスク１０８は、１つまたは複数の光ビーム１５２を受け取り、入射光ビーム１５２を１つまたは複数の次数モードビーム１５４に回折する。複数の分散要素１３４のそれぞれは、入射光ビーム１５２を受け取り、入射光ビーム１５２を１つまたは複数の次数モードビーム１５４に回折する。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つまたは複数の次数モードビーム１５４は、ゼロ次モード（Ｔ０）ビーム、一次モード（Ｔ１）ビーム、および負の一次モード（Ｔ－１）ビームを含む。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、１つまたは複数の次数モードビーム１５４は、Ｔ０ビーム、Ｔ１ビーム、Ｔ－１ビーム、二次モード（Ｔ２）ビーム、および負の二次モード（Ｔ－２）ビームを含む。

【0019】

［００３０］動作２０３において、１つまたは複数の次数モードビーム１５４は、媒体１０６内に強度パターン１０１を生成する。強度パターン１０１は、平面によって媒体１０６の伝搬距離１１７内で周期的に繰り返される複数の強度ピーク１０３を含み、ここでさらに詳細に説明される。強度パターン１０１の周期１２１は、フォトレジスト層１０４を横切るトラバース距離１１９で媒体１０６内で周期的に繰り返される。動作２０４において、媒体１０６において、フォトレジスト層１０４と接触する複数の強度ピーク１０３の各強度ピークは、複数の部分１０５の一部をフォトレジスト層１０４に書き込む。レジストを露光する前に、光検出器を使用して強度をマッピングできる。複数の部分１０５の各部分は、高さ１０７、幅１０９、およびサブ期間１１１を有する。高さ１０７は、フォトレジスト層１０４の厚さ１５６に対応する。幅１０９は、その部分の第１のエッジ１１３と第２のエッジ１１５との間の距離である。サブ期間１１１は、隣接する第１のエッジ１１３との間の距離である。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、複数の部分１０５のうちの少なくとも１つの部分の幅１０９は、１つの期間１２１内で異なる。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、フォトレジスト層１０４は、ＺＥＰ、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ＰＩ、およびＡＺレジスト材料のうちの少なくとも１つを含む。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、底部反射防止コーティング（ＢＡＲＣ）が基板１０２の上に配置されている。ハードマスク層を基板１０２上に配置することができる。ハードマスク層は、Ｃｒ材料、ＳｉＯＣ材料、ＴｉＯ２材料、ＳｉＯ２材料、ＶＯｘ材料、Ａｌ２Ｏ３材料、ＩＴＯ材料、ＺｎＯ材料、Ｔａ２Ｏ５材料、Ｓｉ３Ｎ４材料、ＴｉＮ材料、およびＺｒＯ２材料の少なくとも１つを含む。図３Ａは、媒体１０６内の強度パターン１０１の横方向パターン３１０を示している。

【0020】

［００３１］ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、強度パターン１０１は、約１９０ｎｍの中心波長λおよび約０．５％の分数帯域幅を有する１つまたは複数の光ビーム１５２によって生成される。横方向パターン３０２は、フォトレジスト層１０４の長さにわたってトラバース距離３０２で媒体１０６で周期的に繰り返される。横方向パターン３０１は、幅１０９を含む２つ以上のサブ期間１１１を含むことができる。複数の強度ピーク１０３は、マスク１０８から媒体１０６を横切って平面３０４によって伝搬距離３０３で周期的に繰り返される。平面３０４は、透過光の伝搬方向に沿った単色光について、λ／√（１－（１－（λ２／ｄ２））の間隔で繰り返される。平面３０４は、タルボット平面としても知られている。強度ピーク１０３は、タルボット平面の奇数倍および偶数倍で、互いに対して半周期だけ変位されている。多色光の場合、平面３０４は、光の伝搬方向に依存しない画像がＺｍで観察される個々の波長の干渉の結果である。光の伝搬方向に依存しない画像は、マスク１０８よりも高い空間周波数を有する傾向があり、約（ｄ２Δλ）／λ２の間隔で繰り返され、λは光ビーム１５２の中心波長λであり、Δλは光ビーム１５２の最小値と最大値との差であり、ｄはマスク１０８の分散要素１３４のピッチ１４８である。図３Ｂは、強度パターン１０１の横方向パターン３０２の平面３０４の正規化された線強度を示している。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、平面３０４の１つは、約１００マイクロメートル（μｍ）に位置している。平面３０４は、１つまたは複数の強度ピーク１０３、例えば、１０３ａ、１０３ｂ、および１０３ｃを含む。強度ピーク１０３の幅３０６は、複数の部分１０５の一部の幅１０９に対応する。強度最小３１０の幅３０８および幅３０６は、複数の部分１０５の部分のサブ期間１１１に対応する。幅１０９を減少させ、サブ期間１１１を制御するために、強度ピーク１０３の数は、平面３０４において増加しなければならない。幅１０９を減らし、サブ期間１１１を制御するために、強度ピーク最大値（１０３ａ、１０３ｂおよび／または１０３ｃ）と強度最小値３１０との間のコントラスト比を最大にする必要がある。コントラスト比は、最大強度（１０３ａ、１０３ｂまたは１０３ｂ）および最小強度３１０の差の、最大強度および最小強度の合計に対する比として定義される。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができるここに記載の実施形態は、インコヒーレントまたは部分的にコヒーレントである複数の光ビーム１５２を利用する。

【0021】

［００３２］ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、顕著な強度ピーク１０３の数を増加させる、および／または平面３０４内のコントラスト比を増加させるために、複数の光ビーム１５２が、異なる偏光を有する少なくとも１つの光ビーム１５２でマスク１０８に投射される。図４Ａは、媒体１０６内の強度パターン１０１の横方向パターン３１０に対応する部分４００を示している。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、部分４００は、ＴＭ偏光ビーム１５２の強度パターン４０２である。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、部分４００は、ＴＥ偏光ビーム１５２の強度パターン４０４である。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができるさらに別の実施形態では、部分４００は、非偏光ビーム１５２、すなわち部分的に偏光された光ビームの強度パターン４０２である。横方向パターン３０２は、トラバース距離３０２において媒体１０６内で周期的に繰り返される。複数の強度ピーク１０３は、平面３０４によって伝搬距離３０３で周期的に繰り返される。図４Ａに示すように、ＴＭ偏光ビーム１５２、ＴＥ偏光ビーム１５２、および非偏光ビーム１５２は、伝搬距離３０３において長手方向に複数の強度ピーク１０３を変位させる。幅１０９を減少させ、サブ期間１１１を制御するために、複数の光ビーム１５２が、異なる偏光を有する少なくとも１つの光ビーム１５２でマスク１０８に投射されて、顕著な強度ピーク１０３の数を増加させ、および／または平面３０４のコントラスト比を増加させる。

【0022】

［００３３］ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つまたは複数の光源１２０の第１の光源は、複数の光ビーム１５２の第１の光ビームを投射する。第１の光ビームは、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光、および非偏光偏光のうちの１つである第１の偏光を有する。１つまたは複数の光源１２０の第２の光源は、複数の光ビーム１５２の第２の光ビームを投射する。第２の光ビームは、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光、および第１の偏光とは異なる非偏光の偏光のうちの１つである第２の偏光を有する。１つまたは複数の光源１２０の追加の光源は、複数の光ビーム１５２の光ビームを投射することができる。各光ビームは、第１の偏光および第２の偏光のうちの少なくとも１つとは異なる、ＴＥ偏光、ＴＭ偏光、および非偏光のうちの１つである偏光を有する。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、第１の光源、第２の光源、および１つまたは複数の光源１２０の追加の光源は、実質的に同時に投射する。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、第１の光源、第２の光源、および１つまたは複数の光源１２０の追加の光源は、異なる時間に投射する。

【0023】

［００３４］図４Ｂは、媒体１０６内の強度パターン１０１の横方向パターン３０２に対応する部分４０１を示している。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、各部分４０１は、ＴＭ偏光ビーム１５２の強度パターン４０２である。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、各部分４０１は、ＴＥ偏光ビーム１５２の強度パターン４０４である。図４Ｂに示されるように、入射角Θは、伝搬距離３０３において長手方向に複数の強度ピーク１０３を変位させる。幅１０９を減らし、サブ期間１１１を制御するために、複数の光ビーム１５２は、平面３０４内の強度ピーク１０３の数を増加させるために、入射角Θを有する少なくとも１つの光ビーム１５２を用いてマスク１０８に投射される。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、１つまたは複数の光源１２０は、マスク１０８が異なる入射角Θを有する光ビーム１５２で照射されるように、異なる入射角で取り付けられ得る。例えば、１つまたは複数の光源１２０は、円錐形に配置されている。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる別の実施形態では、１つまたは複数の光源１２０のそれぞれは、ランダム位相遅延ドライバに結合されて、伝搬距離３０３内の複数の強度ピーク１０３を長手方向に変位させる。

【0024】

［００３５］ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、強度ピーク１０３の数を増加させるため、および／または平面３０４内のコントラスト比を増加させるために、インコヒーレントな複数の光ビーム１５２がマスク１０８に投射される。図４Ｃは、媒体１０６の強度パターン４０８の横方向パターン３１０に対応する部分４０３を示している。図４Ｄは、伝播距離３０３における部分４０３の複数の強度ピーク１０３の正規化された強度を示している。複数の光ビーム１５２の最終光ビームが最大波長λｍａｘで投射されるまで、部分４０３の強度パターン４０８は、最小波長λｍｉｎで複数の光ビーム１５２の初期光ビームを投射し、複数の光ビーム１５２の各光ビームの波長λを増加させることから形成される。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、第１の光源１５８は、最小波長λｍｉｎを有する第１の光ビームを放出するように動作可能であり、第２の光源１６０は、最大波長λｍａｘを有する第２の光を放出するように動作可能である。１つまたは複数の光源１２０の追加の光源は、最小波長λｍｉｎ以上最大波長λｍａｘ以下の異なる波長λを有する光ビーム１５２を投射する。分数帯域幅、すなわち、最大波長λｍａｘと最小波長λｍｉｎとの差Δλを中心波長λで割ったものは、約０．０１％～約２０％である。図４Ｄに示されるように、強度ピーク１０３の数および／またはコントラスト比は、平面３０４において増加する。

【0025】

［００３６］図４Ｅは、媒体１０６内の強度パターン１０１の横方向パターン３０２に対応する部分４０５を示している。図４Ｆは、伝播距離３０３における部分４０５の複数の強度ピーク１０３の正規化された強度を示している。部分４０５の強度パターン４１０は、複数の光ビーム１５２の各光ビームと同時に、複数の波長の最小波長λｍｉｎ以上最大波長λｍａｘ以下の異なる中心波長λを有する複数の光ビーム１５２を投射することから形成される。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる一実施形態では、第１の光源１５８は、最小波長λｍｉｎを有する第１の光ビームを放出するように動作可能であり、第２の光源１６０は、最大波長λｍａｘを有する第２の光を放出するように動作可能である。１つまたは複数の光源１２０の追加の光源は、最小波長λｍｉｎ以上最大波長λｍａｘ以下の異なる波長λを有する光ビーム１５２を投射する。最大波長λｍａｘと最小波長λｍｉｎを中心波長λで割った差Δλは、約０．０１％～約２０％である。図４Ｆに示されるように、強度ピーク１０３の数は、平面３０４において増加している。ここに記載の実施形態では、１００ｎｍと同じ程度の有限のレジストの厚さは、コントラスト比を増加させる傾向がある。

【0026】

［００３７］複数の波長の干渉に起因して、光伝搬方向に沿ったいくつかの平面では、結果として生じる強度パターン４０８は、マスク１０８よりも大きい空間周波数を有する個々の波長の応答の平均である。複数の部分１０５のサブ期間１１１および幅１０９は、入力光源１２０の空間的およびスペクトル的特性に依存するであろう。特定の位置、例えば、有限フォトレジストを有する基板１０２の４０μｍおよび８０μｍでは、コントラスト比は、強度ピークＺｍをもたらすラインダブリングを可能にするのに十分である。フォトレジスト層１０４に転写されたラインおよび空間パターンは、マスクベアリングフィーチャのラインおよび空間パターンの周期の半分の周期を有する。基板１０２およびフォトレジストの厚さの他の位置では、セルフイメージングを実行することが可能であり、すなわち、フォトレジスト層１０４のパターンは、マスクベアリングフィーチャのパターンと同じであるか、またはマスク１０８とは異なるラインおよび空間を有するフォトレジスト層１０４のパターンを有することが可能である。

【0027】

［００３８］図５Ａは、マスク１０８のｘ軸に対してある角度で傾斜したステージ１２２の概略図である。ここに記載の他の実施形態と組み合わせることができる他の実施形態では、ステージ１２２は、マスク１０８のｙ軸、またはｘ軸とｙ軸の両方に対してある角度で傾斜されている。ステージ１２２を傾けることで、フォトレジスト層１０４と接触する複数の強度ピーク１０３の各強度ピークが、複数の部分５０５の一部をフォトレジスト層１４に書き込むように、マスク１０８のｘ軸、ｙ軸、またはｘ軸とｙ軸の両方に対してある角度で基板１０２が配置される。複数の部分１０５の各部分は、高さ１０７、幅１０９、およびサブ期間１１１を有する。複数の部分５０５の部分の第１のエッジ５１３および第２のエッジ５１５は、マスク１０８のｘ軸に対してある角度で基板１０２を配置した結果として角度が設けられている。

【0028】

［００３９］図５Ｂは、マスクのｘ軸に平行なステージ１２２の概略図である。強度パターン１０１の複数の強度ピーク１０３は、結果として、２つの連続する次数モードからなる次数モードビーム１５４が傾斜したパターンで配置される。たとえば、ゼロ次モード（Ｔ０）ビームと、一次モード（Ｔ１）ビームおよび負の１次モード（Ｔ－１）ビームのいずれかである。媒体１０６内のゼロ次モード（Ｔ０）ビームおよび一次モード（Ｔ１）ビームの１つおよび負の一次モード（Ｔ－１）ビームは、少なくとも角度が設けられた分散要素１３４によって、または相望遠鏡、ベルトランレンズ、またはダイアフラムを組み込むことによって回折される。。フォトレジスト層１０４と接触する複数の強度ピーク１０３の各強度ピークは、複数の部分５０５の一部をフォトレジスト層１０４に書き込む。複数の部分５０５の各部分は、高さ１０７、幅１０９、およびサブ期間１１１を有する。複数の部分５０５の部分の第１のエッジ５１３および第２のエッジ５１５は、ゼロ次モード（Ｔ０）ビームおよび一次モード（Ｔ１）ビームの１つおよび負の一次モード（Ｔ－１）ビームの結果として角度が設けられる。

【0029】

［００４０］要約すると、フォトレジストに書き込まれる複数の部分の幅を減少させるための大面積リソグラフィの方法がここに記載されている。リソグラフィの方法は、低コストで高スループットおよび高効率で限界寸法の大面積サブミクロンパターニングを可能にする。マスクとフォトレジストとの間の媒体内の伝搬距離における平面内のパターンの強度ピークの数を増加させることの利用は、幅を減少させ、複数の部分のピッチを制御する。

【0030】

［００４１］上記は本開示の実施形態に向けられているが、本開示の他のおよびさらなる実施形態は、その基本的な範囲から逸脱することなく考案することができ、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図5A】

【図5B】