JP2003515256A - 変形照明による位相境界マスクを使用する結像方法 - Google Patents

変形照明による位相境界マスクを使用する結像方法

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Abstract

(57)【要約】 投影リソグラフィ・システム（図８）は、境界レリーフ・フィーチャ（６０）を有する半透明基板（６１）と組み合わせた四極間の照明パターン（図５Ｂ）を提供する。フィーチャは互いに近接させて配置することにより、焦点面には結像せず、焦点面のフィーチャ間の空間の暗い像を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願への相互参照） 本願は、１９９９年１１月１５日に出願された、米国仮特許出願第６０／１６
５，４６５号に対する優先権を主張するものである。
【０００２】 （発明の分野） 本発明は、半導体デバイスの製造に使用する、マスク画像を投影する光露光シ
ステムを使用するマイクロリソグラフィの方法に関する。
【０００３】 （発明の背景） 光リソグラフィは、電磁スペクトルのＵＶの可視部分内またはそれに近い放射
線の投射により、レリーフ画像のパターンを作成するものである。光マイクロリ
ソグラフィ技術は、数十年にわたって半導体デバイスのマイクロ回路パターンの
作成に使用されている。初期のコンタクトまたはプロキシミティ・フォトリソグ
ラフィ技術を精密化することにより、約３から５μｍの回路解像度が可能になっ
た。より近代の投射技術は、プロキシミティ・リソグラフィで生じる問題の一部
を最小に抑え、この結果現在０．１５μｍ以下の解像度を可能にしているツール
が開発された。
【０００４】 一般に半導体デバイスのフィーチャは、それをパターニングするのに使用する
紫外線（ＵＶ）の波長の大きさとほぼ同じ大きさである。現在、露光波長はおよ
そ１５０から４５０ｎｍであり、より具体的には１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、２４
８ｎｍ、３６５ｎｍ、および４３６ｎｍである。最も困難なリソグラフィ・フィ
ーチャは、λが露光波長であり、ＮＡが露光ツールの対物レンズの開口数である
場合に０．５λ／ＮＡに相当するサイズに近いか、それ以下のものである。一例
を挙げると、０．６０ＮＡの対物レンズを組み込んだ２４８ｎｍ波長の露光シス
テムでは、０．１８マイクロメータ、あるいはそれ以下のフィーチャの結像が現
在の技術の限界であると考えられる。図１は、投射露光システムの構成を示す。
このような露光システムは、ステップおよびリピート・モード（ステッパ・ツー
ルと称する）、またはステップおよびスキャン・モード（スキャナ・ツールと称
する）で使用することができる。ＵＶまたは真空紫外線（ＶＵＶ）の光源１を使
用して、集光レンズ３およびハエの目マイクロレンズの配列４を用いる照明系２
の中に放射線を通す。開口５は、照明のプロファイルを所定の領域に調整し、放
射線はミラー６から反射され、照明レンズ７を通過してフォトリソグラフィ・マ
スク８を照射する。フォトマスク８に放射線が照射されると、フォトマスク８の
空間周波数のディテールとして分散された回折界１１が対物レンズ９を通じて導
かれ、フォトレジストで被覆した半導体基板１０の上に結像する。このような露
光システムは、対物レンズ９で、フォトマスク８から少なくとも１次以上の回折
界を集めることによって像を形成する。どの光学システムでも結像することので
きる最小フィーチャの絶対的限界は、０．２５λ／ＮＡに相当する。さらに、こ
のような露光ツールの焦点深度（ＤＯＦ）は、＋／−ｋ２λ／ＮＡ２と定義する
ことができ、ｋ２は一般に０．５に近い値をとるプロセス係数である。
【０００５】 ジオメトリ・サイズが０．５λ／ＮＡ以下へと縮小し続けるのに従い、解像度
向上の方法は、十分な忠実度と焦点深度による結像を保証することを求められて
いる。近年開発されている解像度向上法は、露光波長を短くし開口数を大きくす
ることで可能になった解像度の向上に加えて改良を可能にすることができる。オ
フアクシス照明（ＯＡＩ）および位相シフト・マスク（ＰＳＭ）が、現在の解像
度向上技術の例である。
【０００６】 ＯＡＩを投影結像システムで使用する場合、像の細密化は、必ずしも円形では
ない照明開口を考慮することによって実行する。光軸の交互の側に０次および１
次の回折が分散するように、複数の角度で照明を斜めにマスクに入射させるシス
テムでは、結像には２つの回折次数で十分である。照明角度は、所与の波長、Ｎ
Ａ、およびフィーチャ・サイズから特有に配置した２つの円形の極（双極）を使
用して選択することができる。これを例えば図２の従来技術に示すが、この図で
は、正規化した照明の角度分散（ｓｉｎθ／ＮＡ）を表している。２つの開口２
０から得られるこの照明角度は、ｓｉｎθ＝（０．５λ／ｐ）として（ｐはフィ
ーチャの傾斜度）、高密度のフィーチャの場合に選択することができる。この双
極のオフアクシス照明の最も著しい効果は、焦点深度を考察する際に認識される
。この場合、焦点ぼけを考慮に入れると、０次および１次の回折は従来の照明に
比べてより相似性のある経路長を伝播する。
【０００７】 マスク幾何形状の向きに配向された双極子照明を用いたオフアクシス照明は、
結像性能に対して最も著しい向上をもたらすことができる。これは、最適化され
た照明角度における斜めの照明だけが、対物レンズひとみの最も外側の端におけ
るマスク回折エネルギーの投影を可能にするように設計することができるからで
ある。周波数倍増が可能になり（極のサイズが０に近づき点放射源挙動が起こる
極限で）、最大焦点深度を達成することができる（対物レンズひとみの半径方向
の使用が外側の端付近の狭い領域に限定されるので）。双極子照明に伴う問題は
、ＸとＹ（または水平と垂直）の両方の幾何形状の性質を考えたときに生じる。
実際には、照明を限定して１つのナロー・ビームまたは一対のビームを可能にす
ることにより、強度が０になる。また、結像は、Ｘ−Ｙ平面における一方向に沿
って配向されるフィーチャに限定される。これを克服するために、何らかの有限
の強度を可能にするために有限のリング幅で必要な角度で照明を送達する環状ま
たはリング分布が歴史的に採用されてきた（例えばＨ．Ｈ．Ｈｏｐｋｉｎｓ、Ｐ
ｒｏｃ．Ｒｏｙａｌ Ｓｏｃ．Ａ、Ｖｏｌ．２１７、４０８〜４３２（１９５３
）参照）。得られる焦点深度は、理想的な場合の深度よりも小さいが、完全に円
形の開口に勝る改善を達成することができる。
【０００８】 ほとんどの集積回路適用例では、フィーチャはＸとＹの配向だけに限定され、
４つの極すなわち四極子構成の方が適する可能性がある（例えば米国特許５３０
５０５４号参照）。これらの場合、四極子タイプの照明は、直交する２つの配向
のマスク・フィーチャに対応する必要がある。このような四極子照明に対する解
決法は、極がＸとＹのマスク・フィーチャに対して４５度に配向された対角位置
にある場合である。これを図３の従来技術に示す。ここで、各照明極３０は、す
べてのマスク・フィーチャに対してオフアクシスであり、ＸとＹの方向に配向さ
れたフィーチャに対する画像改良が行われる。対角軸上に極が配置されるので、
この四極子照明の場合の最大角度は、双極子照明に比べて限定される。最大照明
角度は、双極子構成の場合よりも２の平方根だけ小さい。分解能または結像ポテ
ンシャルもまた、双極子タイプのオフアクシス照明に比べてこの２の平方根だけ
減少する。オフアクシス照明に対するこの対角配向による四極子手法、および弱
いガウス極設計を含めたこの手法の変形は、現在、光学マイクロリソグラフィの
用途で数年間にわたって使用されている。しかし、この手法を用いて０．４λ／
ＮＡ未満の結像（１：１のライン対空間比の幾何形状の場合）はまだ実証されて
いない。
【０００９】 数年間にわたり、リソグラフィック結像を改善するために位相シフト・マスキ
ングが用いられている（例えばＬｅｖｅｎｓｏｎ他、「Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ Ｒ
ｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ ｗｉｔｈ ａ
Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｍａｓｋ」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉ
ｏｎｓ ｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ、ｖｏｌ．ＥＤ−２９、Ｎｏ
．１２、ｐ．１８２８〜、１９８２年１２月参照）。従来のバイナリ・マスキン
グでは、マスク機能の振幅の制御だけが考慮され、位相情報は変更されないと見
なされる。位相情報をマスクにおいて追加で操作することにより、結像性能の改
善を可能にすることができる。コヒーレント照明の場合、マスク中の交番マスク
開口においてπ「位相シフタ」が追加されるとき、対物レンズひとみでは、必要
な回折次数を取り込むのに必要な必要開口数が５０％減少する。あるいは、所与
のレンズ開口数の場合に、このような交番開口位相シフタを利用するマスクは、
従来のバイナリ・マスクを使用した場合に可能なサイズの２分の１のサイズのフ
ィーチャを結像することができる。部分コヒーレンスが考慮されるとき、この位
相シフト技法の影響は、インコヒーレント照明の場合にバイナリ・マスクに勝る
改善が位相シフティングに関して実現されない点まで減少する。マスク上のフィ
ーチャを交番させるこの位相シフティング技法は、正しくは交番位相シフト・マ
スキングと呼ばれる。位相情報は、π位相シフトに対応する厚さでマスク基板か
ら「光学」材料を加えるかまたは差し引くことによって修正される。
【００１０】 位相シフト・マスキングは、投影リソグラフィにおいて分解能および焦点深度
を改善するために使用されてきた。いくつかのタイプの位相シフト・マスクが知
られており、これには図４の従来技術に示すクロムレスまたは位相シフト・マス
クが含まれる（Ｋ．Ｔｏｈ他、「Ｃｈｒｏｍｅｌｅｓｓ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆ
ｔｅｄ Ｍａｓｋｓ：Ａ Ｎｅｗ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ Ｐｈａｓｅ−Ｓｈ
ｉｆｔｉｎｇ Ｍａｓｋｓ」、ＳＰＩＥ、ｖｏｌ．１４９６、ｐ．２７、１９９
０参照）。この場合、結像平面に局所的な破壊強度領域を生み出すことにより、
大きな位相パターンの境界が、単一の暗い結像フィーチャとして利用される。チ
ェッカーボードおよびその他の反復構造を使用して多くの単一位相エッジを近接
させてマスク上に配置することにより、大域的な暗領域が作られてきた。この単
一位相境界手法を使用すると、分離されない幾何形状の結像がそうであるように
、微細なフィーチャ分解能（０．４λ／ＮＡ未満）を実証するのは困難になる。
大きなサイジング・バイアスも必要とされてきた。
【００１１】 （発明の概要） 画像分解能を向上させるための従来技法に伴う前述の問題に鑑みて、０．４λ
／ＮＡ以下のリソグラフィック分解能を可能にする方法が必要とされている。ま
た、オフアクシス照明と位相シフト・マスキングそれぞれに関連する不利な問題
を回避する形でオフアクシス照明と位相シフト・マスキングを組み合わせて０．
４λ／ＮＡ以下の分解能を達成するリソグラフィック結像方法と、この照明とマ
スキングの組合せなしでは得られない結果を生み出す方法も必要とされている。
本発明は、画像形成中に２つのエッジが小さい単一の暗領域を形成するように近
接した２つの位相シフティング境界またはエッジを有する位相シフト・マスクを
提供する。本発明はまた、結像中に２つのエッジが小さい単一の暗領域を形成す
るように近接した２つの位相シフティング境界またはエッジからなる位相シフト
・マスクに対応するために、軸上に４つの極を配置するオフアクシスの照明要件
も提供し、この場合、画像形成に対して十分に高い度合いの画像コントラストが
存在する。
【００１２】 本発明は、直交する２つの方向に沿って配向された微細なリソグラフィック・
フィーチャを生み出すための結像方法を提供する。これは、４つの別々の局所的
エリアを有する照明源を含み、各エリアは、このエリアを囲むこの照明の各部分
よりも高い透過率を有する。これらのエリアは、リソグラフィック・パターンの
２つの配向軸上の位置に、微細なパターン詳細の周波数に対応する分離距離で構
成される。本発明のマスクは、透過性基板と、この基板をエッチングして微細な
位相シフト・フィーチャを形成することによって基板中に形成される位相シフト
とを含む位相シフティング・マスクである。各フィーチャに対する結像平面にお
ける破壊画像強度が個別に分解されるのではなく、画像形成中にこの照明源を使
用して２つの境界からの破壊画像強度の重なりによって単一の暗領域を生み出す
ように、位相シフト・フィーチャ境界は相互の間隔が近接している。マスクは、
透過性であり位相シフトが起こるような厚みのある材料を含む、透過性の位相シ
フト層を含むことができる。位相シフト層は、層をエッチングして位相シフト・
フィーチャを形成することによってパターニングされ、この照明源と組み合わせ
て使用される。
【００１３】 前述の発明では、四極子照明手法が使用される。これは、ＸとＹの向きに配向
されたマスク幾何形状のオフアクシス照明のために軸位置上に配置された４つの
極を生み出すが、これを「クロスクワド（ｃｒｏｓｓ−ｑｕａｄ）」四極子照明
と呼ぶ。この照明方法は、従来のマスキング技法を使用した結像改善には適切で
ない。というのは、所与の軸上にある双極子の対が、対応するフィーチャ配向に
対しては最適なオフアクシス照明を生み出し、直交配向に対しては望ましくない
照明を生み出すからである。この問題は、図５Ａから５Ｃに示すように、マスク
照明および得られる回折効果を考えれば理解することができる。図５Ａにクロス
クワド照明の一例を示すが、この図では、極４０が照明軸上に配置されている。
１つのマスク・フィーチャ配向について図５Ｂの回折フィールドに示すように、
最適化された２つのオフアクシス照明極の対が、意図されるオフアクシス照明と
、対物レンズひとみ５２中の所望の回折エネルギー分布５０を生み出す。しかし
、向かい合う配向にある極が、望ましくない照明および回折エネルギー分布５３
を導入する。この、従来のマスク・フィーチャの望ましくない照明は、微細なフ
ィーチャ幾何形状にうまく合わない要件である低い部分コヒーレンスとして挙動
する。この問題は、最適でない２つの極が照明に対する一因としてあるため、さ
らに悪化する。これらの最適でない極から対物レンズひとみ５２中への回折エネ
ルギー５３の投影を考えたとき、回折振幅は、最適なオフアクシス照明５０から
得られるひとみの端における回折エネルギーの投影の２倍となる。したがって、
このタイプの四極子オフアクシス照明は回避し、従来のマスキングのための対角
四極子または他の手法を優先する。
【００１４】 しかし、クロスクワド四極子手法につきものの利点がある。すなわち、対角四
極子手法には存在する２つの因子の平方根がないことである。この因子は、双極
子タイプの照明に比べて対角四極子の結像ポテンシャルを制限する。クロスクワ
ド四極子照明は、オフアクシス照明角度を双極子と同じようにして分布させ、同
等の回折エネルギー分布をもたらす。この増大したポテンシャルを実現するため
に、クロスクワド手法を、２つの微細な位相フィーチャ境界が近接して生み出さ
れる位相境界位相シフト・マスキングの固有の要件と組み合わせることができる
ことを発見した。この位相マスキング方法を「二重境界シフティング」と呼ぶ。
クロス四極子および位相シフト・マスクは、有用な照明のための回折エネルギー
を取り込む。
【００１５】 より具体的には、重なり合う、かつ光軸の向かい合う側で同一の半径位置に分
布する回折次数を単一の照明軸に沿った極が配置するように設計されたクロスク
ワド照明を用いて、小さいサブ波長フィーチャを結像する投影結像方法を発明し
た。極は、ｓｉｎθ＝λ／（２ｐ）に対応する位置で、完全な照明ひとみに対し
てセンタリングされ、ｐはマスク中の最も近いフィーチャ間のピッチまたは間隔
である。この照明は、開口フィルタリング・デバイス（米国特許出願第０９／４
２２３９８号参照）、開口平面照明フィルタリングに対する金属マスキング手法
（米国特許第５３０５０５４号参照）、複数ビーム・スプラッタ手法（米国特許
第５６２７６２５号参照）、または回折光学要素手法（米国特許第５９２６２５
７号または米国特許第５６３１７２１号参照）を用いて達成される。この照明方
法を二重境界シフティング位相シフト・マスキングと組み合わせ、位相エッジを
投影結像システムの回折限界よりも短い分離距離に配置することによりクロムレ
ス・マスク・フィーチャを設計する。
【００１６】 （発明の詳細な説明） 本発明の好適な実施形態は、オフアクシス・モードの照明が組み合わされた位
相シフト・マスクである。その結果はいずれか一方の技術のみによって実現され
るか、あるいはマスキングまたは照明のみの性能に基づいて予測される結果を超
える改善である。位相シフトマスクはクロムを用いない方法であり、位相端の特
徴は互いに近接しており、イメージングシステムの回折限界により近い。本発明
のクロムを使用しないマスクは透過性であり、このマスク上の位相端の特徴は、
近接領域の間の透過性基板の厚みの変化を介して位相ソフトを可能にする。
【００１７】 この位相シフトはまた、単層または複数の層から成る透過性の位相シフト膜を
有する基板を用いて製造することもで可能であり、この膜の屈折率および厚みは
近接領域間で位相シフトを可能にする。一例では、位相端の特徴は１９３ｎｍの
波長および０．６０ＮＡのイメージング・システムに対しては７０〜９０ｎｍの
間隔にある。図６Ａ〜６Ｃを用いてマスク構造およびその結果得られるイメージ
を示す。図６Ａは２つの位相端のマスク基板にエッチングされたフィーチャ６０
およびサブ波長の分離距離Ｄにあるフィーチャ６１を示しており、距離Ｄはウエ
ハ上の０．２λ／ＮＡから０．３λ／ＮＡの領域内の距離またはこの倍数に相当
する。ここでこの倍数は光照射ツールの縮小率によって決定され、この場合の現
在の１９３ｎｍのリソグラフィ・システムに関しては、例えばこの値は４である
。マスクの製造は薄膜パターニング技術の石英エッチング法を用いて行われる。
この基板に位相シフトがエッチングされる一例として、０．２５”石英ガラスの
マスク基板が用いられ、クロムマスキング層を用いて被覆される。このクロム・
コーティングの厚さは約１０００Åであり、ＲＦマグネトロン・スパッタリング
技術を用いてスパッタリングされている。電子ビームレジスト（ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎ ｂｅａｍ ｒｅｓｉｓｔ）が約４５００Åの厚さでクロム上に被覆される。
マスク・リソグラフィが普通の方法で実行され、電子ビーム・マスク・ライタを
用いて所望のパターンが電子ビーム・レジストに露出される。この所望のパター
ンは、リソグラフィ・ツールの回析限界と比較した場合に少しの距離だけ離れて
いる位相境界から構成されている。リソグラフィ・イメージング・プロセスの間
、これらの位相境界は１対になっており、暗いフィーチャである。露出後、電子
ビーム・レジスト現像剤（ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ）を用いて露光したレジストを現
像する。クロム・エッチング液を用いてレジスト内に開いている領域のクロムが
除去される。ＳＦ６等のフッ素ベースのプラズ・マエッチング液を用いてレジス
トおよびクロムに開いたパターンが石英ガラス基板に転写される。このエッチン
グ深さはπ位相シフトの結果できた深さである。石英ガラスの屈折率が１．５６
１になるように、このエッチング深さは１８５５Åである。このマスクを用いて
光に露出させている間のフィーチャ境界の電磁作用が、この必要な厚さに偏差を
付与するために考慮されてよいが、この目的は依然としてマスク上のエッチング
された領域とエッチングされていない領域との間に位相シフトを達成することに
ある。基板がエッチングされた後、レジスト・ストリッパ（ｒｅｓｉｓｔ ｓｔ
ｒｉｐｐｅｒ）を用いてこのレジストが除去され、クロム・エッチング液を用い
てクロムが除去される。
【００１８】 図６Ｂはマスクを用いて結像する結果得られる結像面の電界を示している。高
周波数の細部（ｄｅｔａｉｌ）の損により電界変調のコーナーが丸みを帯びたも
のになる。図６Ｃは結果として得られる像平面の強度を示しており、ほとんどゼ
ロ（ｓｍａｌｌ ｚｅｒｏ）の強度領域が生じる。それぞれのゼロの強度領域は
それらが近接しているために独自には分解されず、これらの領域は単一の暗いフ
ィーチャとして転写される。
【００１９】 マスク上の微細なラインサイズおよびピッチ値の範囲を適合させる（ａｃｃｏ
ｍｍｏｄａｔｅ）ために、交差四重極（ｃｒｏｓｓ−ｑｕａｄ）照明が選択され
る。一例として、４極が用いられ、極の中心から照明の中心までの距離が完全な
照明の半径の０．８０になるように、マスク・フィーチャの方向軸と一致する２
つの軸の対向する側に置かれている。極は照明の中心から等しい距離に置かれて
いる。各極の半径は完全な照明の半径の０．２０である。この構成を図７に示し
ている。本発明は既存の照明システムへアクセスすることによって（ｖｉａ ａ
ｃｃｅｓｓ）、その照明光学システムに実行される。一例を図８に示している。
図８では、光源９０はコンデンサ・レンズ・システムを介して導かれるビーム光
線を発生する。このシステム内では、開口マスクがコンデンサ・レンズの瞳面に
設けられている。このマスク９１は交差四重極の強度分布への光線ビームを制御
し、この光線は二重境界位相シフト・マスク（ｄｕａｌ−ｂｏｕｎｄａｒｙ ｐ
ｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ ｍａｓｋ）９２に光を照射する。対物レンズ９３はウエ
ハ面９５に結像を導く。別の例では、照明システム（図９）のビーム成形光学シ
ステムは、所望の交差四重極照明を発生するために修正される。この照明光学シ
ステムはビーム成形光学システム１０２と光学積分器１１０とを備えている。エ
キシマ・レーザ１０１等の光源が照明として用いられている。ビーム成形光学シ
ステム１０２はソース１０１から来る光ビームを交差四重極形に成形し、この成
形されたビームを光学積分器１１０の表面に導く。この光学積分器は、例えば、
蝿の目アレイ（ｆｌｙ’ｓ ｅｙｅ ａｒｒａｙ）あるいは１つまたは複数の回
折光学要素から構成されている。コンデンサ・レンズ・システム１０３はＫｏｈ
ｌｅｒ照明を用いて光を照射する。平面１０４内の強度分布は、照明の交差四重
極成形の結果として得られたものであり、光が照射された形状のフーリエ変換で
ある。Ｋｏｈｌｅｒ照明システムはリソグラフィ用途に広範囲に用いられ、一般
的な照明システム設計業者にはよく知られているので、ビーム成形光学システム
については本明細書では詳細に記載しない。このビーム成形光学システムは１つ
または複数の光学要素を含んでよく、この要素にはプリズム、レンズ、錐体およ
び他の同様の構成要素を含むことができる。
【００２０】 このマスクの照明は結果的に、互いに共に機能する２つの増強効果をもたらす
。この交差四重極照明は回折エネルギを適切な周波数位置に置く。交差四重極照
明の２つの非選択的（ｎｏｎ−ｏｐｔｉｏｎａｌ）な極から生じるオフアクシス
（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）照明の「減衰（ｗｅａｋｅｎｉｎｇ）」は、位相シフト・
マスクを偏移させる二重境界の位相端強調によって補償される。本発明の像形成
の結果を実証するために、完全なスカラ・リソグラフィ・イメージ・モデルを用
いた。図１０Ａ〜１０Ｄはこれらの結果を示している。この４つのグラフは、デ
ューティ比が１：１．５，１：２，１：２．５および１：３の７０ｎｍのフィー
チャである。これらのデューティ比は本発明によって結像されるフィーチャのラ
イン対空間のフィーチャ比に相当する。この照明の波長は１９３ｎｍであり、レ
ンズの開口数（ＮＡ）は各場合について０．６０である。図１０Ａでは空中画像
の強度が、交差四重極で照射された１：１．５の位相境界シフティング位相シフ
ト・マスク関して水平位置に対してグラフ化されており、この位相境界間の領域
の透過は０％から１００％まで増大する。透過が０％の場合、このマスクは従来
のバイナリ・マスクに相当し、透過が１００％の場合、このマスクは本発明の位
相境界シフティング位相マスクに相当している。図８Ｂ〜８Ｄは残りのデューテ
ィ比に関する同様のグラフである。各図は位相シフトされたフィーチャの透過を
０％から１００％まで増大することで、以下に示す比率で定められるように、画
像変調はどれだけ向上するかを示している。 変調＝（Ｉｍｉｎ−Ｉｍａｘ）（Ｉｍｉｎ＋Ｉｍａｘ） これは最小強度の値の減少のほかに、強度像の側壁角度の傾斜の上昇によって達
成される。
【００２１】 間隔値１２０ｎｍ〜５２０ｎｍ（結像時）の８０ｎｍのフィーチャ（結像時）
、に関して図１１Ａ〜１１Ｃに示すように、これらの結果は照明法またはマスキ
ング法を単独で行うよりも良好なものであり、１：１．５〜１：６．５のデュー
ティ比に相当する。これらの図は、ＮＩＬＳ測定を用いて空中画像を比較したも
のであり、クロム・マスキング法と同一の照明（図１１Ｂ）および位相境界シフ
ティング位相シフト・マスクと従来の照明（図１１Ｃ）と比較した場合に、シフ
ティング位相シフト・マスク（図１１Ａ）と組み合わされた交差四重極法を用い
て焦点を通して８０ｎｍの結像をどの程度可能にするかを示している。すべての
場合において、ＮＩＬＳ＝ｄ Ｉｎ Ｉ（ｘ）／ｄｘとして定義されたマスク端
の正規の結像ログ・スロープ（ＮＩＬＳ＝ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ ｉｍａｇｅ
ｌｏｇ ｓｌｏｐｅ）は図１１Ａに示した結像に対してより広範囲の焦点位置を
通して大きくなっている。
【００２２】 図１２は種々のデューティ比のフィーチャの結像性能を調節するためにマスク
・バイアスを用いて、交差四重極法および本発明の位相境界シフティング位相シ
フト・マスクを用いた、８０ｎｍの形状について種々のデューティ比（１：１．
５，１：２および１：３）による複合ＮＩＬＳプロットを示している。１：１．
５のデューティ比フィーチャを６０ｎｍに増大されたサイジング・バイアス（ｓ
ｉｚｉｎｇ ｂｉａｓ）に与えることによって、ＮＩＬＳ性能は改善されている
。
【００２３】 図１３は種々のデューティ比のフィーチャのイメージング性能を調節するため
にマスク・バイアスを用いて、交差四重極法および本発明の位相境界シフティン
グ位相シフトマスクを用いた、７０ｎｍの形状についての種々のデューティ比（
１：１．５，１：２および１：３）による複合ＮＩＬＳプロットを示している。
１：１．５のデューティ比フィーチャを６５ｎｍに増大されたサイジング・バイ
アス（ｓｉｚｉｎｇ ｂｉａｓ）に与えることによって、ＮＩＬＳ性能は改善さ
れている。
【００２４】 種々のデューティ比のフィーチャのイメージング性能を調節するためにマスク
・バイアスを用い、交差四重極法および本発明の位相境界シフティング位相シフ
トマスクを用いて、８０ｎｍの形状について種々のデューティ比（１：１．５，
１：２、１：２．５，１：３．５および１：４．５）による完全なレジスト・シ
ミュレーションを実施した。１９３ｎｍの像形成について、市販のリソグラフィ
・シミュレータ（Ｐｒｏｌｉｔｈ／５）およびレジスト・モデルを用いてシミュ
レーションを行った。各８０ｎｍのＣＤデューティ比に関し、一般には焦点−照
射マトリクス（ｆｏｃｕｓ−ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｍａｔｒｉｘ）と呼ばれる焦点
値対照射線量値のマトリクスをシミュレートした。このマトリクス法を用いて操
作可能なプロセス・ウィンドを測定することができ、ここでは使用可能な焦点深
度（ＤＯＦ＝ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｆｏｃｕｓ）以内の標的サイズ（Ｅサイズ）で
フィーチャを転写するために必要な照射線量を測定することが可能である。表１
はこれらの結果をまとめたものである。各８０ｎｍのデューティ比に関し、デュ
ーティ比間のＥサイズの共通点を最大にするために、フィーチャ・バイアスを選
択して最大のＤＯＦを発生した。ベスト・フォーカスと共に各デューティ比に関
して最高の照射線量値が示されている。この表から分かるように、１：１．５，
１：２、１：２．５，１：３．５および１：４．５のデューティー比内の８０ｎ
ｍのフィーチャは、照射線量値が５９．５５〜７９．５５ｍＪ／ｃｍ２および焦
点値が−０．０１〜０．１１μｍの所定のサイズに結像されている。これは＋／
−１４％変動しかつ＋／−０．０５μｍ焦点変動する７０ｍＪ／ｃｍ２の平均照
射線量値に相当している。この結果はＸ軸およびＹ軸方向のフィーチャについて
同じである。
【表１】 波長１９３ｎｍおよびＮＡ０．６の８０ｎｍフィーチャを分解する能力を示す本
発明のプロセス・ウィンドの結果
【００２５】 本発明の別の実施形態では、図１４Ａ〜１４Ｄの空中画像のプロットに示され
ているように、位相境界間の透過（ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）が１００％未満
の値である位相−境界シフティング位相シフトと組み合わされた修正された交差
四重技術を使用している。これらのプロットは、０％を超えて最大で１００％の
透過値が０％の透過の値よりも優れた結果をどのように生み出すかを示しており
、これはバイナリ・マスクの場合である。このシフタの透過はバイアスを加えら
れるか、または加えられないかのいずれかであってよい。このマスクはＳｍｉｔ
ｈにより米国特許第５，９３９，２７７号に記載されているような、ハーフトー
ン型位相シフト・マスク法を用いて製造されている。このハーフトーン型位相境
界シフティング位相シフト・マスクは、π位相シフトおよび０％を超え最大で１
００％までの所定の透過値発生する厚さで基板とこの基板上にデポジットされた
単層または複数の層とを含んでいる。
【００２６】 上記には本発明が記載されているが、本発明は上記の実施形態に限定されるも
のではないことを理解すべきである。高度の集積回路パターンの解像度を達成す
るの必要とされるようなイメージング・マスキング、フィーチャの方向、デュー
ティ比の必要条件等の特定の条件を適応させるために、数値、極、形状および位
相マスクのパラメータが変更されてよい。本明細書に記載した実施形態は本発明
の応用例を制限するものではなく、当業者は本発明が他の波長と共にかつイメー
ジング状態を変えて使用されかつそれらに適用されてもよいことを理解している
。
【００２７】 本発明は図８に示すような、光学構成要素の焦点板として製造され、マスク面
９２に投影された光分布を制御できるようにパターニングされかつディザ（ｄｉ
ｔｈｅｒ）され、かつコンデンサ・レンズの瞳面に挿入されたマスキング・パタ
ーン９１を利用する照明システムに使用されてよい。このマスキング開口９１は
半透明の基板とマスキング膜とから構成されている。このマスキング開口を通る
強度の分布は、交差四重構成、あるいは輪状または環状構成でオフアクシス照明
を提供するように決定される。この極の強度は変化してよく、マスキング膜のハ
ーフトーン・パターン・バイア・ピクセレーション（ｈａｌｆ−ｔｏｎｅ ｐａ
ｔｔｅｒｎ ｖｉａ ｐｉｘｅｌａｔｉｏｎ）を作成することによって達成され
、これによって単純なバイナリ（透明または不透明）の選択を超えて照明を最大
に変化させることが可能となる。
【００２８】 より特定的には、制御された交差四重照明を提供するために、本発明は照明シ
ステム用のマスクを備えてよい。マスクは回折要素として働く。ピクセルのパタ
ーンおよびこのパターンの強度がフォトマスクに光を照射する照明パターンを決
定する。この照明マスクは照明の４つの交差四重極領域を定める照明制御パター
ンを有する半透明の基板である。各領域は選択された波長の入射光線に従ってパ
ターンニングされたピクセルを含んでおり、フォトマスクに光を照射する照明パ
ターンにこの入射光線を回折する。ピクセルの各々はサブピクセルのマトリクス
を用いて作られている。この好適な実施形態では、サブピクセルのアレイは８×
８である。
【００２９】 この強度はピクセル数によって変調される。最高の強度のピクセルにはサブピ
クセルがない。適切な波長の光は減衰するこなく通過する。６４のサブピクセル
を有するピクセルは減衰するか、またはすべての光を遮断する。強度が無し（０
％）〜すべて（１００％）のピクセルは、所定のピクセル内のサブピクセルの数
によって作られる。無作為なパターンまたは他のパターンがモアレ・パターンに
類似するアーチファクトを生成することもある。このようなアーチファクトは好
ましくない。本発明者は位置依存性の閾値を用いてディザされたパターンがアー
チファクトをほとんど持たないか、またはまったく持たない照明パターンを生み
出したことを発見した。
【００３０】 このマスキング開口は、照明器の所望の強度分布の２層（ｂｉ−ｌｅｖｅｌ）
を写像したものである。強度の移り変わりは開放（ｏｐｅｎ）から不透明に変化
することが望ましい。この結果を達成するために、照明パターンはピクセルに分
割され、各ピクセルはサブピクセルのマトリクスとなっている。この連続的な強
度の分布のディザリングまたはピクセレーションはバイナリまたは２層のマスキ
ング開口に変えられるように用いられる。各マスキングのサブピクセルは１０〜
１００μｍと小さく、半透明か不透明かのいずれかである。この照明強度の特徴
である連続的色調の性質は、マスキング開口上の２層の表示状態の空間密度を制
御することによって変えられる。マスキング開口上に出力分布を発生するように
いくつかの決定ルールが実行されてよい。形式的には固定した閾値を用いる方法
が最も簡単であるが、連続的な色調強度の特徴を２層のマスク開口の写像に最も
効果的に変えるために、順番にディザリングする方法を使用してよい。強度の値
はｎ×ｎのディザ・マトリクスに含まれた位置依存性の閾値のセットと比較され
る。一連の選択ルールは照明領域の格子縞模様のアレンジメント内でディザ・マ
トリクスを繰り返す。この方法の重要な点は、低い空間周波数ノイズが最小であ
る連続的な色調のイメージの２層の写像を発生することである。換言すれば、テ
クスチャ、粒度または他のアーチファクトの発生は最小まで低減されて、投影照
射ツールで要求される照明の制御が実質的に可能となる。
【００３１】 続いて、結果として得られた連続的な色調の交差四重極照明の特徴を２層で写
像したものは、マスク・パターン・ジェネレータを用いて、感光性のあるまたは
電子ビーム感受性のあるレジスト材料に記録するのに適したものとなる。半透明
の基板上で不透明膜上に被覆された場合、このようなレジスト材料はマスキング
開口のパターン描写および作成を可能にする。
【００３２】 投影照射ツール用の照明システムの瞳面に存在する強度分布は、交差四重極の
強度分布のマスキング・セルの写像を含む２層のマスキング開口を用いて修正さ
れる。図１５および１６はこのような分布を示しており、４つに分布した強度領
域は水平および垂直方向に向いた形状を含むフォトマスクの四重極照明を可能に
している。この照明システムの瞳面に存在している照明強度の分布が均一でない
場合、瞳面の不均一さは本発明に従ってデコンボルブ（ｄｅｃｏｎｖｏｌｖｅ）
され、その結果不均一性の補償も組み込むマスキング開口を得ることができる。
例えば、多数の縮小投影型露出装置は、完全な開口の８０％のみに均一（＋／−
１％）が保証された瞳孔を提供する。８５％の開口では、照明の均一性は最大で
＋／−２０％以上まで変動することができる。本発明を用いれば、不均一性が除
去されるか、または容認可能なレベルまで低減される。
【００３３】 マスク形状の条件または特定のレンズの動きに適合させるための回折情報の所
望の分布に応じて、領域は円形、楕円形、４５度傾いた楕円形（すなわち、楕円
形であるが角度が４５度および１３５度の軸方向）、四角形、または他の形状で
あってよい。これらの領域または環内のエネルギー分布は、ガウス曲線、ローレ
ンツ曲線または他の同様の形状にステップ（ｓｔｅｐ）される。ガウス分布の尖
度は正規形（ｍｅｓｏｋｕｒｔｉｃ）、幅狭形（ｌｅｐｔｏｋｕｒｔｉｃ）また
は上部平坦形（ｐｌａｔｙｋｕｒｔｉｃ）あるいは領域内でこれらの形状が組み
合わさったものであってよい。非対称度、またはこの分布の対称からの逸脱が、
あるフィーチャ・サイズの差の重みづけに利用されてよい。円形の対称は最も一
般的な場合には最も適していると思われ、楕円形の分布がフォトマスクのｘ−ｙ
の不均一を適合させるために用いることができるか、または投影レンズ（例えば
、非点収差またはコマ収差の結果である）によって与え（ｉｍｐａｒｔ）られる
。
【００３４】 本発明は米国特許第５９２６２５７号に示され、かつ記載されている照明シス
テムなどの他のオフアクシス照明システムに使用されてよい。そこに記載の照明
光学システムは第１の回折光学要素と、第２の回折光学要素と、コンデンサ・レ
ンズとを備えている。第１の回折光学要素は複数個のマイクロ回折光学要素を備
えており、これらは第１の方向に第１の光学出力を有し、この第１の方向に対し
て垂直である第２の方向に、第１の光学出力とは異なる光学出力を有している。
第２の回折光学要素は、第２の方向に第２の光学パワーを有しかつ第１の方向に
第２の光学パワーとは異なる光学パワーを有する複数のマイクロ回折光学要素を
有する。第１の光学出力と第２の光学出力は異なるものである。光源から供給さ
れる光は、第１および第２の回折光学要素を通過することにより複数の二次的な
光源を形成する。コンデンサ・レンズを通過して来るこの二次光源からの光は、
光が照射されるＫｏｈｌｅｒ照明を生成する。交差四重極の強度分布として設計
されたこのような照明に、記載したような位相シフト境界を有するクロムを用い
ないマスクが付けられている場合、同じような有利な結果を得ることができる。
【００３５】 また、修正された回折光学を使用する別の照明システムは、本発明のクロムを
用いないマスクと共に機能する。米国特許第５６３１７２１号には、フォトリソ
グラフィに用いるハイブリッド照明システムが示されている。その照明システム
は所望の照明領域の形成の付近にアレイ光学要素を備えている。光源からの光線
または電磁放射線は拡張され、平面内で複数の二次的照明を形成するマルチイメ
ージ光学要素によって受け取られる。コンデンサはこの複数の光源からの光線を
受け取る。アレイまたは回折光学要素はこのコンデンサの焦点上または焦点近傍
に設けられている。コンデンサの焦点に形成された照射面は、アレイまたは回折
光学要素の近視野回折パターンの内側にある。アレイまたは回折光学要素の後に
はコンデンサがない。アレイまたは回折光学要素を用いることにより、マルチイ
メージ光学要素とアレイまたは回折光学要素の非常に多い（ｅｍｅｒｇｅｎｔ）
開口数に比して開口数の少ない回折光学要素との間でコンデンサを使用すること
が可能となり、光源の特性にほとんど依存しない所望の交差四重極の角分布を生
成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 投影リソグラフィ・システムの概略図である。
【図２】 双極子照明の照明分布を示す図である。
【図３】 照明極がマスク幾何形状の配向に対して対角位置にある、四極子照明の照明分
布を示す図である。
【図４】 位相−エッジの位相シフト・マスキングを概略的に記述した図である。
【図５Ａ】 照明極が照明軸上にある、クロスクワド四極子照明の概略図である。
【図５Ｂ】 対物レンズひとみ中のクロスクワド照明からの回折エネルギーの分布を示す図
である。
【図６Ａ】 マスク基板をπ位相シフト厚さ、１９３ｎｍ波長の場合で約２０００オングス
トロームまでエッチングすることによって境界が規定される、二重境界シフティ
ング位相シフト・マスクの概略図である。
【図６Ｂ】 二重境界シフティング位相シフト・マスクの結像から得られる正規化された画
像電界を示す図である。
【図６Ｃ】 二重境界シフティング位相シフト・マスクの結像から得られる正規化された画
像強度を示す図である。
【図７】 クロスクワド照明器中の極の分布を示す図である。
【図８】 本発明をリソグラフィ・ツール中で実施した場合を示す図である。
【図９】 クロスクワド照明を形成するビーム成形方法を示す図である。
【図１０】 クロスクワド照明された二重境界シフティング位相シフト・マスクの空中画像
強度プロットのシミュレーションを示す図である。衝撃係数１：１．５、１：２
、１：２．５、１：３の、７０ｎｍフィーチャのプロットが４つある。照明波長
は１９３ｎｍであり、レンズ開口数は０．６０である。このプロットは、位相シ
フトされたフィーチャの０％（バイナリかつ非位相シフト状況に対応する）から
１００％までの透過率がどのようにだんだん増えて劇的に画像変調を改善するか
を示す。
【図１１Ａ】 二重境界シフティング位相シフト・マスクを使用したクロスクワド手法がどの
ように８０ｎｍのフィーチャの結像を可能にするかを示す、ＮＩＬＳ測定を通し
た空中画像を示す図である。
【図１１Ｂ】 二重境界シフティング位相シフト・マスクを使用したクロスクワド手法がどの
ようにクロム・マスキングおよび同じクロスクワド照明と比較されるかを示す、
ＮＩＬＳ測定を通した空中画像を示す図である。
【図１１Ｃ】 二重境界シフティング位相シフト・マスクを使用したクロスクワド手法がどの
ように従来の照明による二重境界シフティングと比較されるかを示す、ＮＩＬＳ
測定を通した空中画像を示す図である。
【図１２】 クロスクワド手法と、マスク・バイアスを用いて様々な衝撃係数のフィーチャ
の性能を調節した二重境界シフティング位相シフト・マスクとを使用した、８０
ｎｍ幾何形状に対する複合ＮＩＬＳプロットを示す図である。
【図１３】 クロスクワド手法と、マスク・バイアスを用いて様々な衝撃係数のフィーチャ
の性能を調節した二重境界シフティング位相シフト・マスクとを使用した、７０
ｎｍ幾何形状に対する複合ＮＩＬＳプロットを示す図である。
【図１４】 クロスクワド照明された二重境界シフティング位相シフト・マスクの空中画像
強度のシミュレーションを、０％から１００％まで増加する境界間の透過率と共
に示す図である。衝撃係数１：１．５、１：２、１：２．５、１：３の、７０ｎ
ｍフィーチャのプロットが４つある。照明波長は１９３ｎｍであり、レンズ開口
数は０．６０である。このプロットは、位相シフトされたフィーチャの０％（バ
イナリかつ非位相シフト状況に対応する）から１００％までの透過率がどのよう
にだんだん増えて劇的に画像変調を改善するかを示す。
【図１５】 水平および垂直の向きに配向された幾何形状に対するオフアクシス照明に対応
する対角位置に配置された４つの円形正規分布強度ゾーンからなる照明開口のた
めのディザリング済み二重構造マスキング・セルの、ｘ−ｙ分布のプロットであ
る。
【図１６】 図１５に示したｘ−ｙ分布の３次元プロットである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５０２Ｐ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (51)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半透明のフォトマスクのレリーフ・パターンから、半導体ウ
    エハの感光表面に像を生成する方法であって、前記像は、フォトマスク内または
    フォトマスク上の近接して向かい合う位相シフト境界領域間の空間に相当する幅
    を有する線を含み、前記位相シフト境界領域は、直交する第１および第２の方向
    に延び、 前記方法は、 結像したフィーチャの直交方向の向きに対応する第１および第２の直交軸上に
    強度を増大した部分を有する光源を提供し、第１および第２の強度増大部分が、
    各軸と、軸の交差部分の両側とに位置することと、 光源からの光で、基板内または基板上にレリーフ・パターンを照射することと
    を含む方法。
  2. 【請求項２】 伝播性が可変の１つまたは複数の領域を形成するように配置
    した複数の画素を含む開口マスクを通じて、光源をフィルタリングすることをさ
    らに含む請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 １つまたは複数の開口を有する開口マスクを通じて光源をフ
    ィルタリングすることをさらに含む請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 光を２つ以上のビームに形成する、光路に配置された１つま
    たは複数のビーム・スプリッタをさらに含む請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 光を２つ以上のビームに形成する、１つまたは複数の回折光
    学素子の手法をさらに含む請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 レリーフ・パターンが、基板よりも厚い材料領域を含む請求
    項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 基板の一部を除去して、レリーフ・パターンを形成する請求
    項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 レリーフ・パターン間の距離が、露光ツールの解像限界と、
    露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 レリーフ・パターン間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡからＭ
    ×０．３λ／ＮＡの範囲にある距離であり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入
    射光の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 直交する第１および第２の方向に延びる線形フィーチャを
    結像する方法であって、 その中心部の強度を低下し、かつ第１および第２の直交方向の間に約４５度で
    配置された直交軸に沿って強度を低下した光源を提供することと、 近接した位相シフト境界領域の間の空間に対応する暗領域を作るために、相互
    に近接して配置された位相シフトの境界パターンを有するフォトマスクを提供す
    ることと を含む方法。
  11. 【請求項１１】 伝播性が可変の１つまたは複数の領域を形成するように配
    置した複数の画素を含む開口マスクを通じて、光源をフィルタリングすることを
    さらに含む請求項９に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 １つまたは複数の開口を有する開口マスクを通じて光源を
    フィルタリグすることをさらに含む請求項９に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 光を２つ以上のビームに形成する、光路中に配置した１つ
    または複数のビーム・スプリッタをさらに含む請求項９に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 光を２つ以上のビームに形成する、１つまたは複数の回折
    光学素子の手法をさらに含む請求項９に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 レリーフ・パターンが、基板よりも厚い材料領域を含む請
    求項９に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 基板の一部を除去してレリーフ・パターンを形成する請求
    項９に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 レリーフ・パターン間の距離が、露光ツールの解像限界と
    、露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項１に記載の方法。
  18. 【請求項１８】 レリーフ・パターン間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡから
    Ｍ×０．３λ／ＮＡの範囲内の距離であり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入
    射光の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項１７に記載の方法。
  19. 【請求項１９】 ２つの直交方向に指向する微細なリソグラフィ・フィーチ
    ャを生成する結像システムであって、 その領域を包囲する照明部分よりも高い透過率を有し、かつ、微細パターンの
    ディテールの周波数に対応する分離距離で、リソグラフィ・フィーチャの２つの
    指向軸に対応する位置に配置された局所化された４つの個別の領域を有する照明
    源と、 透明な基板上に相互に近接して置かれた複数のレリーフ境界を有する透明基板
    を含む位相シフト・マスクであって、個々のレリーフ境界が結像せず、近接した
    レリーフ境界間の空間に対応する暗領域が結像するように、前記レリーフ境界間
    の間隔を十分に短くする位相シフトマスクと を含むシステム。
  20. 【請求項２０】 伝播性が可変の１つまたは複数の領域を形成するように配
    置した複数の画素を含む開口マスクを通じて、光源をフィルタリングすることを
    さらに含む請求項１７に記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 １つまたは複数の開口を有する開口マスクを通じて光源を
    フィルタリングすることをさらに含む請求項１７に記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 光を２つ以上のビームに形成する、光路中に配置された１
    つまたは複数のビーム・スプリッタをさらに含む請求項１７に記載のシステム。
  23. 【請求項２３】 光を２つ以上のビームに形成する、１つまたは複数の回折
    光学素子の手法をさらに含む請求項１７に記載のシステム。
  24. 【請求項２４】 レリーフ・パターンが、基板よりも厚い材料領域を含む請
    求項１７に記載のシステム。
  25. 【請求項２５】 基板の一部を除去してレリーフ・パターンを形成する請求
    項１７に記載のシステム。
  26. 【請求項２６】 レリーフ・パターン間の距離が、露光ツールの解像限界と
    、露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項１に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 レリーフ・パターン間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡから
    Ｍ×０．３λ／ＮＡの範囲内の距離であり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入
    射光の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項２６に記載のシステム。
  28. 【請求項２８】 感光性の表面に、微細な間隔を空けたフィーチャを形成す
    る投影リソグラフィ・システムであって、 照明領域のペアを生成する手段であって、第１のペアのそれぞれが第１の軸の
    向かい合う側に配置され、第２のペアのそれぞれが、第１の軸に直交する第２の
    軸の向かい合う側に配置される手段と、 前記照明領域から一定の短距離を空けて半透明基板の照明経路中に配置され、
    位相シフト手段間の空間に対応する比較的暗い線を定義する位相シフト手段と を含む投影リソグラフィ。
  29. 【請求項２９】 照明領域のペアを生成する手段が、伝播性が可変の１つま
    たは複数の領域を形成するように配置された複数の画素を含む開口マスクを通じ
    て光源をフィルタリングする手段をさらに備える請求項２５に記載の投影リソグ
    ラフィ。
  30. 【請求項３０】 照明領域のペアを生成する手段が、１つまたは複数の開口
    を有する開口マスクを通じて光源をフィルタリングする手段をさらに含む請求項
    ２５に記載の投影リソグラフィ。
  31. 【請求項３１】 照明領域のペアを生成する手段が、光を２つ以上のビーム
    に形成する、光路中に配置された１つまたは複数のビーム・スプリッタをさらに
    含む請求項２５に記載の投影リソグラフィ。
  32. 【請求項３２】 照明領域のペアを生成する手段が、光を２つ以上のビーム
    に形成する、１つまたは複数の回折光学素子の手法をさらに含む請求項２５に記
    載の投影リソグラフィ。
  33. 【請求項３３】 レリーフ・パターンが、基板よりも厚い材料領域を含む請
    求項２５に記載の投影リソグラフィ。
  34. 【請求項３４】 基板の一部を除去してレリーフ・パターンを形成する請求
    項２５に記載の投影リソグラフィ。
  35. 【請求項３５】 レリーフ・パターン間の距離が、露光ツールの解像限界と
    、露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項１に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 レリーフ・パターン間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡから
    Ｍ×０．３λ／ＮＡの範囲内の距離であり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入
    射光の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項３５に記載の投影リソグ
    ラフィ。
  37. 【請求項３７】 投影リソグラフィ・システムであって、 四極の照明系であって、ＸおよびＹ方向のマスク・ジオメトリの軸外し照明の
    ために軸位置に４つの極を配置し、双極およびそれに同等の回折エネルギー分散
    結果と同様の方式で軸外しの照明角度を提供する四極の照明系と、 位相シフト境界マスクであって、感光性のウエハ表面に暗い空間を結像するた
    めに、相互に近接して配置した２つの微細な位相シフト・フィーチャ境界を含み
    、前記暗い空間が、位相シフト・マスク境界間の領域に対応する位相シフト境界
    マスクと を含む投影リソグラフィ。
  38. 【請求項３８】 四重極の照明系が、伝播性が可変の１つまたは複数の領域
    を形成するように配置された複数の画素を含む開口マスクを通じて光源をフィル
    タリングする手段をさらに含む請求項３３に記載の投影リソグラフィ。
  39. 【請求項３９】 四重極の照明系が、１つまたは複数の開口を有する開口マ
    スクを通じて光源をフィルタリングする手段をさらに含む請求項３３に記載の投
    影リソグラフィ。
  40. 【請求項４０】 四極の照明系が、光を２つ以上のビームに形成する、光路
    中に配置した１つまたは複数のビーム・スプリッタをさらに含む請求項３３に記
    載の投影リソグラフィ。
  41. 【請求項４１】 四極の照明系が、光を２つ以上のビームに形成する、１つ
    または複数の回折光学素子の手法をさらに含む請求項３３に記載の投影リソグラ
    フィ。
  42. 【請求項４２】 位相シフトの境界領域が、基板よりも厚い材料領域を含む
    請求項３３に記載の投影リソグラフィ。
  43. 【請求項４３】 基板の一部を除去して位相シフトの境界領域を形成する請
    求項３３に記載の投影リソグラフィ。
  44. 【請求項４４】 レリーフ・パターン間の距離が、露光ツールの解像限界と
    露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項１に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 位相シフトの境界領域間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡか
    らＭ×０．３λ／ＮＡの範囲内にあり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入射光
    の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項４４に記載の投影リソグラフ
    ィ。
  46. 【請求項４６】 境界位相シフトのフォトマスクであって、 選択した波長の放射線を受ける透明基板と、 近接して配置した位相シフト境界の１つまたは複数のペアを含む、透明基板上
    に定義されたレリーフ・パターンであって、境界は相互に平行であり、境界は、
    選択された放射線の波長に応じて相互に隣接して狭い間隔を空けて配置され、近
    接した位相シフト境界領域間の空間に対応する比較的暗領域が焦点面に形成され
    るレリーフ・パターンと を含むフォトマスク。
  47. 【請求項４７】 透明な位相シフト層が透明基板の上または中に配置され、
    位相シフト層と基板の相対的な厚みの差が、入射線を破壊的に干渉するのに十分
    な大きさである請求項４１に記載のフォトマスク。
  48. 【請求項４８】 位相シフトの境界領域が、基板よりも厚い材料領域を含む
    請求項４１に記載のフォトマスク。
  49. 【請求項４９】 基板の一部を除去して位相シフトの境界領域を形成する請
    求項４１に記載のフォトマスク。
  50. 【請求項５０】 レリーフ・パターン間の距離が、露光ツールの解像限界と
    露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項１に記載の方法。
  51. 【請求項５１】 位相シフトの境界領域間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡか
    らＭ×０．３λ／ＮＡの範囲内にあり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入射光
    の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項４１に記載のフォトマスク。
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