JP2004343100A - リソグラフィ処理方法およびそれにより製造したデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は複数の露光を使用して放射線感光材料の層の目標部分に望ましいパターンを提供するリソグラフィ処理方法およびそれにより製造したデバイスを提供する。
【解決手段】デバイス層のパターンを提供するリソグラフィ二重露光処理方法は、第一および第二露光ステップの前に、予め選択した膨脹距離で第一マスクパターン（３１）および第二マスクパターン（３２）の各形態を拡張するステップと、前記パターンに対応するレジスト処理済み形態を提供し、それによって各レジスト処理済み形態が名目サイズに対して拡張されるよう、露光した基板の放射線感光層をレジスト処理するステップと、前記レジスト処理済み形態に補足的レジスト処理を加えることにより、予め選択した縮小距離にわたって前記レジスト処理済み形態を縮小させるステップとを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は複数の露光を使用して放射線感光材料の層の目標部分に望ましいパターンを提供するリソグラフィ処理方法に関し、前記パターンは複数の形態を備え、それにより最も密度が高い形態をピッチＰで配置する。方法は、リソグラフィ装置での使用に適切である。

リソグラフィ装置は、基板の目標部分に望ましいパターン（模様）を付加する機械である。装置は通常、放射線ビームを提供する放射線システムと、パターニング（模様付け）デバイスを支持する支持構造とを備え、パターニングデバイスはビームにパターンを形成する働きをし、さらに基板を保持する基板テーブルと、基板の目標部分にパターン形成した放射線ビームを投影する投影システムとを備える。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。この状況で、代替的にマスクまたはレチクルと呼ばれるパターニングデバイスはＩＣの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができ、このパターンを、放射線感光原料（レジスト）の層を有する基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいは幾つかのダイから成る）に描像することができる。一般的に、１つの基板は、順次照射される近接目標部分のネットワークを含んでいる。既知のリソグラフィ装置は、パターン全体を目標部分に１回の作動にて露光することによって各目標部分が照射されるいわゆるステッパと、所定の方向（「走査」方向）にパターンを投影ビームで走査し、これと同時に基板をこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射されるいわゆるスキャナとを含む。

本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、使用する露光放射線、または浸漬液の使用や真空の使用など、他の要素の必要に応じて、屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含む様々なタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において使用する「レンズ」なる用語は、より広義の「投影システム」と同義であると見なすことができる。放射線システムは、放射線ビームの投影の誘導、成形あるいは制御を行うこれらの設計タイプに従い作動する構成要素、およびこのような構成要素も含むことができる。放射線システム、さらに投影システムは一般的に、放射線の投影ビームの誘導、成形あるいは制御を行う構成要素を備える。一般に、投影システムは、投影システムの開口数（通常は「ＮＡ」と呼ばれる）を設定する手段を備える。例えば、調整可能なＮＡダイアフラムは、投影システムのひとみにあってもよい。放射線システムは通常、マスクの上流における輝度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定する調整手段から成る。

リソグラフィ装置は、基板テーブルを２つ（デュアルステージ）またはそれ以上（および／あるいは２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するよう、水などの比較的高い屈折率を有する液体に基板を浸漬するタイプでもよい。浸漬液は、リソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影システムの第一要素との間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるため、当技術分野でよく知られている。

ＩＣデバイスの個々の層に対応する回路パターンは通常、複数のデバイスパターンおよび相互接続線を備える。デバイスパターンは様々な空間的配置の形態を備え、これは例えばラインとスペースのパターン（「バーパターン」）、コンデンサ接点パターン、コンタクトホールのパターンおよびＤＲＡＭ絶縁パターンなどである。形態は、必ずしも閉鎖した輪郭を画定するライン要素を有する形状によって特徴付けられない。例えば、２つの隣接形態の末端、および前記２つの末端間の空間の空間的配置構成も、本明細書および請求の範囲の文脈では形態と呼ぶ。

本明細書および請求の範囲の文脈では、形態のサイズは、形態が通常、基板レベルにて有するサイズを指す。マスクにおいて、形態のサイズは通常のサイズよりＭ倍大きくなり、ここでＭは投影システムの倍率（一般的に、｜Ｍ｜＝１／４または１／５）である。通常、マスクにおける追加のサイズ偏差を導入して、例えばパターンの投影および露光中などに発生するエラーを補償し、このようなサブパターンの形態のサイズ変更を、以下ではバイアス付与および／または光学近接補正（「ＯＰＣ」）と呼ぶ。バイアス付与および／またはＯＰＣの量は一般に、基板レベルにおけるサイズ変更の対応する名目量でも表される。「目標」という名詞は、「目標形態」などの表現で使用する場合、この形態が前記デバイス層で望ましい名目サイズをほぼ有することを示す。

回路パターンの作成は、形態間、相互接続線間、および形態の要素間の空間公差の制御、さらに形態および形態要素のサイズ制御を含む。印刷すべきダイの面積当たりの形態数に対する要求が高まるにつれ、解像度向上技術が開発され、投影リソグラフィ装置を使用するリソグラフィ処理方法で達成可能な解像度限界を改善してきた。デバイス層の製造において可能な２本の線間の最小間隔および／または線または例えばコンタクトホールなどの他の形態の最小幅を、限界寸法（「ＣＤ」）と呼ぶ。ＣＤとほぼ等しい最小サイズを有する形態を、本明細書で「ＣＤサイズの形態」と呼ぶ。

リソグラフィ処理方法の最適性能および究極の解像度におけるリソグラフィ投影装置の使用は、特にＣＤとほぼ等しい距離で隔置されたＣＤサイズの形態（例えばコンタクトホールなど）のアレイを備えるパターンのリソグラフィ処理にとって必要である。このようなアレイ状の形態では、周期性のピッチＰを画定することができ、これはこの場合、ＣＤの２倍にほぼ等しい。Ｐ＝２ＣＤであるピッチは、リソグラフィ処理方法で印刷するようＣＤサイズの形態を配置することができる最小ピッチである。特に、最小ピッチおよびそれより大きいピッチの両方で発生するＣＤサイズのコンタクトホールを備えた層の印刷は、重要であり、最新技術の解像度向上対策が必要である。一般に、「密度の高い形態」は一般に、目標形態寸法の１倍と２倍の間の範囲の距離で隔置されることが知られ、同様に、「分離形態」は一般に、目標形態寸法の２倍未満の距離で隔置されないことが知られている。しかし、「密度の高い形態」について一般的に認められた正確な定義はなく、「分離形態」について一般的に認められた正確な定義もない。本明細書ではこれ以降、２ＣＤという最小ピッチと３ＣＤのピッチとの間のピッチで発生するＣＤサイズの形態を稠密形態と予備、３ＣＤより大きいピッチで発生するＣＤサイズの形態を分離形態と呼ぶ。

さらに、本明細書および請求の範囲におけるピッチの概念は、少なくとも２つの形態のクラスタにも当てはまり、この場合、「ピッチ」とは、２つの等しい隣接形態の対応する２つのポイント間の相互距離を指す。

投影装置の解像度限界は、リソグラフィ製造プロセスで達成可能なＣＤを決定する特性の１つである。この解像度限界は一般に投影システムのＮＡおよび投影ビームの放射線の波長によって規定される。解像度を向上するための従来の方法は、ＮＡを増加し、波長を縮小することである。この対策は、副作用として焦点深度、および照射された目標部分の露光量における残留エラーに対する不感受性が小さくなる。使用可能な焦点深度と、処理された状態のＣＤサイズの形態のサイズＣＤにおける任意の公差での露光量の許容可能な分散との組合せは通常、プロセス寛容度と呼ばれる。解像度向上対策がプロセス寛容度に影響せず、したがって必要最小限で獲得可能なプロセス寛容度は、現在のところ、リソグラフィ製造プロセスで達成可能な最小ＣＤを決定する別の特性であることが好ましい。

解像度向上は、例えば密度の高い形態を描像する軸外し照明モードを適用することによって獲得することができる。また、軸上照明を位相シフトマスク（「ＰＳＭ」）と組み合わせて、分離および／または密度の高い形態を描像するパターニングデバイスとして使用することが知られている。例えば、１８０°位相シフトまたは０°位相シフトの位相シフトを有する透過性材料の電界位相シフトパターンとしてデバイスパターンを実現する交流ＰＳＭを使用して、波長より小さいピッチの密度の高いライン間隔構造を印刷することができる。現在のところ、解像度向上は、密度の高いＣＤサイズコンタクトホールおよび分離ＣＤサイズコンタクトホールの両方を備えるデバイス層の印刷に、特に重要である。これらの層を印刷（つまり露光およびレジスト処理）するには、通常、投影ビームのパターン形成に減衰位相シフトマスク（以下「ａｔｔＰＳＭ」と呼ぶ）を使用し、さらに投影システムを最大ＮＡに設定して、σ−ｏｕｔｅｒの設定が高い従来の照明を使用する。例えば、最小ピッチおよびこれより大きいピッチで発生する９０ｎｍサイズのコンタクトホールは、原則的に、１９３ｎｍの波長の放射線源およびＮＡ＝０．９の投影システムを装備した投影リソグラフィ装置を使用し、露光１回のリソグラフィ処理方法で印刷することができ、ここで照明モードはσ−ｏｕｔｅｒ＝０．７５で設定され、投影ビームのパターン形成に６％のａｔｔＰＳＭを使用する。しかし、焦点深度に関して、プロセス寛容度は非常に重大である。上述した例では、８％の露光寛容度では約１１０ｎｍの焦点深度しか使用することができない。通常、基板が平坦でなく、焦点エラーが残っているので、製造場所での限界内でＣＤを制御できるには２００から３００ｎｍのオーダーの焦点深度が必要であり、最小ピッチおよびこれより大きいピッチでの９０ｎｍのコンタクトホールでデバイスに１１０ｎｍのオーダーの焦点深度を生成するのは実現可能でない。

解像度の限界を改善するには、いわゆる「二重露光」プロセスも使用する。通常、パターニングデバイスとして交流ＰＳＭを使用するリソグラフィ処理方法は、２段階の露光を使用する。１８０°の位相シフトまたは０°の位相シフトのみがパターン形成のパラメータであるので、交流ＰＳＭは、望ましい位相シフトの遷移以外に、マスクの透明領域に１８０°から０°の位相シフトという望ましくない位相シフトの遷移も必然的に生じる。前記望ましくない位相シフトの遷移は、パターンの空中像に望ましくない輝度の傾斜を生成する。後者の輝度の傾斜は、（輝度の傾斜を同レベルにする）第二露光によって補償することができる。最適に選択した対応する（しかし概ね異なる）照明の設定で、２つの露光を実行することができる。しかし、このプロセスではプロセス寛容度が大幅に間然されない。

別の二重露光のアプローチは、レチクルパターンで回折した放射線の干渉によって、密度の高いコンタクトホールのレチクルパターンの投影像にスプリアス（偽似）形態（「サイドローブ」）が発生するという問題に対処する。この問題を緩和するため、密度の高いコンタクトホールのパターンを、これほど密度の高くに詰め込まれていないコンタクトホールの２つ以上の部分パターンに分割する。このように密度の高さ度が低下したパターンの描像は、サイドローブに関してそれほど重大ではなく、プロセス寛容度の改善につながるが、前記改善はわずかである。しかし、少なくとも解像度を十分に維持しながら、分離形態と密度の高い形態の両方を備えるパターンを印刷するリソグラフィ処理方法のプロセス寛容度を向上させるという問題がある。

上述した問題を軽減するリソグラフィ処理方法を提供することが、本発明の目的である。

この目的は、本発明に従い複数の露光を使用して放射線感光材料の層の目標部分に望ましいパターンを提供するリソグラフィ処理方法によって達成され、前記パターンは、最も密度の高い形態がピッチＰで配置された複数の形態を備え、方法は、
− 前記複数の形態を、第一および第二サブパターンを備える第一および第二サブセットの形態に分離することを含み、各サブパターンは、Ｐより大きいピッチで最も密度の高い形態を有し、
方法は、
− 前記第一および第二サブパターンの各形態を拡大することにより、第一および第二適合サブパターンを提供することと、
− 第一適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線のビームで、前記目標部分の第一露光を実行することと、
− 第二適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線ビームで、前記目標部分の第二露光を実行することとを含み、前記第二露光が、前記第一露光と並置状態で位置合わせした状態で配置され、さらに、
− 組み合わせた適合第一および第二サブパターンに従った形態を備える中間パターンを提供するため、露光した放射線感光層をレジスト処理することと、
− 縮小した形態のサイズを前記望ましいパターンの対応する形態のサイズと一致させるため、中間パターンの形態を縮小する補足的レジスト処理を適用することとを特徴とする。

本明細書および請求の範囲の文脈では、前記望ましいパターンの形態と前記中間パターンの対応する形態（この方がサイズが大きい）との間に区別があることに留意されたい。単純にするため、前者および後者の形態をこれ以降はそれぞれ「目標形態」および「レジスト処理済み形態」と呼ぶ。

望ましいパターンを考慮すれば、任意のリソグラフィ装置で実行する場合、望ましいパターンを、望ましいパターンの形態より密度が低い形態を有する２つのサブパターンに分割することに基づく二重露光プロセスの適用性は、各サブパターンの印刷に最低限必要なプロセス寛容度に関して評価することができる。概して、パターンを印刷することができるプロセス寛容度は、望ましいパターンの特性（ＣＤおよびＣＤサイズの形態が望ましいパターン内で発生するピッチの範囲など）、使用するリソグラフィ装置の特性（照明モード、パターン形成したビームの波長、投影システムの最大開口数など）、およびレチクルに与えたパターンの特性（例えばバイナリパターンまたは減衰位相シフトパターン）を含むパラメータによって決定される。したがって、印刷を可能にする基準としてプロセス寛容度を使用し、様々なリソグラフィプロセスを比較する場合は、これらの特性を考慮に入れなければならない。

一般に、ぎりぎりで許容可能なプロセス寛容度とは、密度の高いＣＤサイズおよび分離ＣＤサイズの形態を同時に印刷するため、８％の露光寛容度および少なくとも３００ｎｍの焦点深度を可能にするプロセス寛容度と見なされる。このプロセス寛容度をこれ以降「ぎりぎりのプロセス寛容度」と呼ぶが、生産環境に応じて異なるプロセス寛容度に「ぎりぎり」というラベルを与えることができる。逆に、ぎりぎりのプロセス寛容度を演繹的に指定し、上述した特性を考慮に入れた場合、印刷可能な形態の最小寸法（したがって限界寸法ＣＤ）は帰納的に分かる。リソグラフィプロセスが、形態を縮小する処理ステップを含む場合、ＣＤは一般的に、その処理ステップの特性を考慮しない限り、上述した意味では帰納的に分からない。本発明の説明では、縮小プロセスを適用せずに印刷可能な（および上述した意味で帰納的に画定可能な）限界寸法ＣＤと、ＣＤより小さい望ましい（例えば縮小プロセスを適用することにより印刷可能な）限界寸法とを区別すると都合がよい。必要に応じて、後者の限界寸法（ＣＤより小さい）を「縮小ＣＤ」と呼び、ＣＤＳとする。

第一および第二サブパターンで投影ビームにパターンを形成し、それによって第一および第二サブパターンの各形態を拡張し、その後に露光し、露光した放射線感光層をレジスト処理して、対応する目標形態より大きいレジスト処理済み形態を提供することによって、名目サイズ（つまり標的形態のサイズ）のレジスト処理済み形態を提供すべき場合に有効なパラメータの要件と比較して、最大ＮＡおよびσ−ｏｕｔｅｒの設定に対する要件を緩和することができる。このようなＮＡおよびσ−ｏｕｔｅｒの設定の緩和は、プロセス寛容度の大幅な増大をもたらす。本発明の一態様によると、前記要件の緩和の適用と、前記補足的レジスト処理の適用との組合せを活用して、同様の二重露光プロセスで達成可能なぎりぎりのプロセス寛容度を改善し、それによって前記形態の拡張および縮小を省略する。あるいは、ＮＡがこれより小さい低コストのリソグラフィ投影装置を、望ましい同じ目標パターンを印刷するために使用することができる。別の代替方法として、投影ビーム放射線の波長に対する要件を緩和することができる。波長の要件を緩和すると、プロセス寛容度も改善される。

（複数のレジスト処理済み形態を提供するために）露光した放射線感光材料をレジスト処理するステップは一般に、例えば露光後ベーク、レジスト現像、およびハードベークなどのプロセスを含む。本明細書および請求の範囲の文脈では、レジスト処理のステップは、上述したようなバイアス付与およびＯＰＣ技術の適用を含むことができる。例えば、形態にバイアス付与し、目標部分での像のサイドローブ輝度分布を抑制することが往々にして適用され、これは露光する前に予め選択した膨脹距離でサブパターンの形態を拡張することを含む。このような拡張ステップは、本発明の一部ではなく、実際にはこのステップは、レジスト処理後に、その結果生じたレジスト処理済み形態が対応する目標形態に対して拡張しないよう、露光量を減少させるステップと組み合わせる。このようなバイアス付与の欠点は、露光量を減少支えた結果、獲得可能なプロセス寛容度が低下することである。逆に、本発明によると、レジスト処理済み形態が対応する目標形態に対して拡張する。つまりオーバーサイズにする。第一および第二拡張の前に予め選択した膨脹距離で前記第一および第二サブパターンの各形態を拡張することは、例えばバイアス付与に関する拡張に加えた拡張でもよい。

（名目サイズの）目標形態を提供するため、前記レジスト処理済み形態（本発明によるとオーバーサイズである）を、予め選択した縮小距離だけ縮小させ、前記オーバーサイズを補償する。縮小は、前記レジスト処理済み形態に補足的レジスト処理を加えることによって提供する。前記補足的レジスト処理には、既知のレジストプロセス縮小技術を使用することができる。例えば、形態を縮小させる化学および熱レジスト処理は、それぞれJ. Shihの「Low-pitch dependence of RELACS process of ArF lithography for 65-nm generation」(SPIE Proceedings 5039, 2003)およびP.K. Montgomeryその他の「Photoresist reflow for 193-nm low k1 lithography contacts」(SPIE Proceedings 5039, 2003)で見ることができる。これらの技術は、形態のサイズを最大５０ｎｍの縮小まで制御された方法で補正できることが判明した。

本発明の態様によると、サブパターンを印刷するためにぎりぎりのプロセス寛容度を維持しながら、２ＣＤより小さい最小ピッチで配置されたＣＤサイズの形態を含む密度の高いＣＤＳサイズの形態を備える望ましいパターンを印刷できるよう、前記補足的レジスト処理の適用と組み合わせて、前記適合サブパターンを設けることを活用する。これは、
− 前記ＣＤＳサイズの形態を、第一および第二サブパターンを構成し、各パターンが２ＣＤ以上のピッチで最も稠密な形態を有するＣＤＳサイズの形態の第一および第二サブセットに分割することと、
− 各サブパターンのＣＤＳサイズの形態を、対応するＣＤサイズの形態に拡張して、実質的にぎりぎりのプロセス寛容度で印刷可能な適合サブパターンを提供することと、
− 第一適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線ビームで、前記目標部分の第一露光を実行することと、
− 第二適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線ビームで、前記第一露光と並置状態で位置合わせして配置された前記目標部分の第二露光を実行することと、
− 露光した放射線感光材料をレジスト処理して、適合第一および第二サブパターンの組合せに従う形態を備えた中間パターンを提供することと、
− 中間パターンの形態を縮小して、縮小形態のサイズを前記望ましいパターンの対応する形態のサイズと一致させるため、補足的レジスト処理を加えることとによって達成される。

このケースでは、プロセス寛容度の向上は、獲得可能な限界寸法ＣＤＳおよびこの限界寸法を有する形態で獲得可能な最大密度との向上と交換される。これで、２ＣＤＳの最小ピッチでＣＤＳサイズの形態を有するパターンを印刷することができるが、これは、ぎりぎりのプロセス寛容度より低くなることを許容しない限り、単一露光描像または従来の二重露光描像では不可能である。しかし、後者の選択肢は、生産環境では現実的でない。上述した交換は、修正したサブパターンの描像を伴う第一および第二露光が、ぎりぎりのプロセス寛容度でちょうど可能である場合に、その限界まで追求される。本発明の態様によると、プロセス寛容度の向上と、獲得可能な限界寸法ＣＤＳおよびこの限界寸法の形態の獲得可能な最大密度の向上との部分的交換も可能である。

本発明による方法は、印刷されるデバイスのパターンが、限界寸法ＣＤの複数の透過性高密度形態を備え、これがＣＤのオーダーの距離で相互に隔置されている（つまり形態がＣＤの２倍のオーダーのピッチで配置されている）場合に、特に有利である。単一六プロセスでは、サイドローブの印刷を抑制するバイアス付与を適用することができるが、その結果、プロセス寛容度が低下してしまう。さらに、許容可能な最大膨脹に制限がある。つまり、バイアスより大きい拡張を適用することはできない。その結果として生じる２つの形態間の不透明区域が、ＣＤより小さくなり、したがって制御された方法で印刷できなくなるからである。デバイスパターンを２つのサブパターンに分割することにより、この限界を回避することができる。例えば、１９３ｎｍの波長の投影装置では、１８０ｎｍから８００ｎｍの範囲のピッチにある９０ｎｍのコンタクトホールは、焦点深度が（１１０ｎｍのオーダーに）宣言されているので、８％の露光寛容度という典型的な単一露光プロセス寛容度では容易に印刷することができない。本発明による方法では、各サブパターンのコンタクトホールの最小ピッチは、この例では３６０ｎｍであり、３０ｎｍのオーダーの拡張および縮小を適用することができる。その結果、４６０ｎｍの焦点深度で８％の露光寛容度というプロセス寛容度が獲得される。

複数の形態を備えるデバイスパターンは、設計規則チェックアルゴリズムを使用して２つのサブパターンに分解することができる。このようなアルゴリズムは、例えば光学近接補正など、設計の評価および修正に使用する電子設計自動化ソフトウェアで使用可能である。このような分解アルゴリズムは、デバイスパターンの隣り合う２つの形態間の相互距離が少なくとも限界寸法ＣＤであり、分解後に獲得あれる第一および第二サブパターンの隣り合う任意の２つの形態間の相互距離が、少なくとも前記限界寸法ＣＤの２倍である場合に、本発明で有用である。このような相互距離の増加により、２つの透過性サブパターン形態間の最小吸収材幅に対する限界を侵害せずに、バイアス付与および／またはＯＰＣに関してサイズ変更に加えてサブパターン形態の拡張も可能になる。この最小幅は、マスク製造技術によって決定される。現在のところ、（基板レベルで）１００ｎｍのオーダーの幅が実現可能である。あるいは、さらなる光学近接補正を提供するよう補助形態（つまり散乱バーなどを印刷しない形態）を配置するため、前記相互距離の増加を活用することができるが、このような配置は、隣り合う形態間にスペースがないので、望ましいパターンでは可能でなかった。

複数の形態を備えるデバイスパターンは、２つのサブパターンへの分解を適用することが不可能であり、これにより両方のサブパターンは、分解後に達成可能な第一および第二サブパターンの隣り合う２つの形態間の相互距離が、少なくとも前記限界寸法ＣＤの２倍になるという条件を満足し、前記条件を満足する少なくとも１つのサブパターンを獲得することが可能であるようなパターンである。このような状況で、前記条件を満足しない１つのサブパターンをさらに分割し、必要に応じて各獲得サブパターンが前記条件を満足するまで、分割を繰り返すことができる。その場合、本発明は、二重露光プロセスに制限されず、複数露光プロセスを含み、ここで露光数は獲得されるサブパターンの数に従う。

リソグラフィ装置の使用法に関して、本文ではＩＣの製造において詳細なる参照説明を行うものであるが、本明細書で説明するリソグラフィ装置は、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造など、他の多くの用途においても使用可能であることは理解されるべきである。こうした代替的な用途においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることは当業者にとって明らかである。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、トラック（通常はレジストの層を基板に適用し、露光したレジストを現像するツール）または計測または検査ツールなどで処理してよい。適宜、本明細書の開示は、このようなツールまたは他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ＩＣを作成するため、複数回処理してよく、したがって本明細書で使用する基板という用語は、複数の処理された層を既に含む基板も指す。

本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。

本明細書において使用する「パターニング（模様付け）デバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するためなど、投影ビームの断面にパターン与えるために使用できる手段を指すものとして広義に解釈されるべきである。投影ビームに与えられるパターンは、基板の目標部分にある望ましいパターンに正確に対応しなくてもよいことに留意されたい。一般に、投影ビームに与えられるパターンは、集積回路など、目標部分に作成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィでよく知られ、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスク、さらに様々な混合マスクタイプなどのマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの例は、小型ミラーのマトリクス構成を使用し、これはそれぞれ、入射放射線ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができ、この方法で反射ビームにパターンが形成される。

支持構造がパターニングデバイスを支持する。つまりその重量を担持する。これは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、およびパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かなどの他の状態に応じた方法でパターニングデバイスを保持する。支持は、機械的締め付け、真空、または真空状態での静電締め付けなどの他の締め付け技術を使用することができる。支持構造は例えばフレームまたはテーブルでよく、これは必要に応じて固定または可動式であり、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して望ましい位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義と考えられる。

次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照に説明する。図面では、対応する参照記号が対応する部品を示すものとする。

図１は、本発明の方法で使用することができるリソグラフィ投影装置を概略的に示したものである。この装置は、
− この特別なケースでは放射線源ＬＡも備えた、放射線の投影ビームＰＢ（例えば波長が２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍおよび１２６ｎｍの放射線など、波長が約２７０ｎｍ未満のＵＶ放射線またはＤＵＶ放射線）を供給する放射線ソースＥｘ、ＢＤ、ＩＬと、
− マスクＭＡ（例えばレクチル）を保持するマスクホルダを備えた第一オブジェクトテーブル（マスクテーブル）ＭＴと、
− 基板Ｗ（例えば、レジスト塗布シリコンウェハ）を保持する基板ホルダを備えた第二オブジェクトテーブル（基板テーブル）ＷＴと、
− マスクＭＡの照射部分を、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に描像する投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、従来の描像に適切か、または浸漬流体が存在する状態での描像に適切なクォーツおよび／またはＣａＦ₂の材料で作成したレンズ要素を備えた、このような材料のレンズシステムまたは反射屈折システム）とにより構成されている。

ここで示しているように、本装置は透過タイプである（すなわち透過マスクを有する）。しかし、一般的には、例えば（反射マスクを有する）反射タイプのものも可能である。あるいは、本装置は、上記に関連するタイプであるプログラマブルミラーアレイといったような、他の種類のパターニング手段も使用可能である。

ソースＬＡ（例えばＵＶ水銀ランプまたはＤＵＶエキシマレーザ）は放射線のビームを作り出す。このビームは、直接的に、あるいは、例えばビームエキスパンダＥｘといったようなコンディショニング手段を横断した後に、照明システム（照明装置）ＩＬに供給される。照明装置ＩＬは、ビームにおける強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定する調整手段ＡＭから成る。また、これは一般的に積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯといったような、他のさまざまな構成要素を備える。このようにして、マスクＭＡに照射するビームＰＢは、その断面に亘り望ましい均一性と強度分布とを有する。

図１に関して、ソースＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内にある（これは例えばソースＬＡが水銀ランプである場合に多い）が、リソグラフィ投影装置から離して配置することも可能であることを注記する。この場合、これが作り出す放射線ビームは（例えば適切な配向ミラーの助けで）装置内に導かれる。この後者のシナリオでは、ソースＬＡがエキシマレーザである場合が多い。本発明および請求の範囲はこれら両方のシナリオを網羅するものである。

続いてビームＰＢはマスクテーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。ビームＰＢはマスクＭＡを横断して、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢの焦点を合わせるレンズＰＬを通過する。図１には明示的に図示されていない位置決め手段（および干渉計測手段ＩＦ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路における異なる目標部分Ｃに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、追加の位置決め手段（図１には明示的に図示せず）は、例えばマスクライブラリからマスクＭＡを機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めするように使用可能である。一般的に、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの運動はロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）にて行われる。これについては図１に明示を行っていない。しかし、ウェハステッパの場合（走査ステップ式装置とは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置を合わせることができる。

ここに表した装置は２つの異なるモードにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれている。そして、マスクの像全体が１回の作動（すなわち１回の「フラッシュ」）で目標部分Ｃに投影される。次に基板テーブルＷＴがｘ方向および／あるいはｙ方向にシフトされ、異なる目標部分ＣがビームＰＢにより照射され得る。
２．走査モードにおいては、基本的に同一シナリオが適用されるが、但し、ここでは、所定の目標部分Ｃは１回の「フラッシュ」では露光されない。代わって、マスクテーブルＭＴが、速度ｖにて所定方向（いわゆる「走査方向」、例えばｙ方向）に運動可能であり、それによってビームＰＢがマスクの像を走査する。これと同時に、基板テーブルＷＴが速度Ｖ＝Ｍｖで、同一方向あるいは反対方向に運動する。ここで、ＭはレンズＰＬの倍率（一般的にＭ＝１／４あるいは１／５）である。このように、解像度を妥協することなく、比較的大きな目標部分Ｃを露光することが可能となる。

実施形態１
本発明による方法を、図５に概略的に示す。例えばコンピュータで使用するデータキャリア上のデータセットに関して、パターンを第一および第二サブパターン６１に分離するため、ピットＰで最も密度の高い形態を有する望ましいパターンを画定するデータを、入力情報６０として使用する。パターンを前記サブパターンに分割するには、市販のマスクパターン設計チェック規則ツールを使用することができ、ここでサブパターンにて発生する最小ピッチはＰより大きい。次に、対応する適合サブパターンデータ６２を提供し、それによりサブパターンの形態のサイズを拡張するよう、データ６１を適合する。通常、拡張は、形態の縁の予め選択された膨脹距離に対応し、形態の名目サイズとはほぼ無関係である。したがって一般的に、拡張は、全形態が形状的に一致していない限り、形態に適用される１つの倍率として表すことができない。膨脹は一般的には方向が均一でない。補足的レジスト処理６６の詳細な特性、および適合サブパターンの形態の空間的分布に応じて、縮小の方向的不均一性を多少もたらす近接効果を考慮しなければならない。適合サブパターンを表すデータ６２を使用して、放射線ビームのパターン形成用レチクルとしてパターニングデバイスとともに使用するための対応するパターンを作成する。その後、第一および第二露光を実行する６３。これは言うまでもなく、この露光の実行にはぎりぎりのプロセス寛容度が使用可能であることを示唆する。レジスト処理６４後、レジストに中間パターン６５が獲得荒れ、前記中間パターンは、第一および第二適合サブパターンの組合せに対応する（例えば投影システムの倍率を考慮に入れる）。形態は、サブパターンの適合時に適用した拡張から鑑みて、望ましいパターンの目標形態より大きい。最後に、例えば熱リフロ処理などの補足的レジスト処理６６を適用して、形態を縮小する。この方法の利点は、ＣＤサイズの形態を印刷するぎりぎりのプロセス寛容度より、このような形態を印刷するプロセス寛容度を向上させること６７と、処理できる最小限界寸法ＣＤＳおよびこのようなＣＤサイズの対応する最小ピッチを縮小すること６８とを混合できることである。

本発明の第一の実施形態では、複数のコンタクトホールを備えた望ましいパターンを有するデバイス層を、０．９ＮＡのリソグラフィ投影装置を使用して、６％のａｔｔＰＳＭで印刷し、投影ビームにパターンを形成して、１９３ｎｍの波長の投影ビーム放射線で使用するのに適切なプラスのトーンのレジストを使用する。この実施形態では、デバイスパターンは、図２に示すように、辺２７を有する正方形コンタクトホール２０の線形アレイ１０を備える。各コンタクトホールの最小寸法は辺２７の長さであり、この長さは９０ｎｍで、限界寸法ＣＤに対応する。パターン１０では、コンタクトホールは矢印２１で示すように少なくとも距離ＣＤだけ隔置されている。パターン１０にある最小ピッチをＰとし、図２の矢印２４で示す。ここでＰ＝２ＣＤである。パターンはさらに、パターン１０に存在するどのコンタクトホールからも、相互からＰより大きいピッチで隔置されたコンタクトホール２０を備える。単純にするため、このようなコンタクトホールは図示されていない。

パターン１０は、市販されている設計チェック規則ツールを使用して、それぞれ第一および第二サブパターン３１および３２に分割する。パターン３１および３２の隣り合うコンタクトホール間の相互距離を、矢印２２および２３で示し、ここでこの距離は３ＣＤである。パターン３１および３２は、それぞれ矢印２５および２６で示すピッチＰ１およびＰ２を有する。ここでＰ１＝Ｐ２＝２Ｐ＝４ＣＤである。したがって、サブパターンのピッチは１／２に緩和される。

本発明による拡張および縮小のステップを適用しない場合、前記設計チェック規則ツールが、９０ｎｍのサイズに加えて１５ｎｍのバイアス規定を提供し、その結果、コンタクトホールの辺は１２０ｎｍの長さになる。前記場椅子付与は、サブパターンの露光中にサイドローブの印刷を抑制するために適用される。９０ｎｍの辺長さという目標サイズに到達するため、六両を低下させる。バイアス付与の量は、投影装置のＮＡ設定およびσ−ｏｕｔｅｒ設定によって決定される。この場合も、本発明による拡張および縮小のステップを適用しない場合、この実施形態の露光の最適設定は、ＮＡ＝０．８５およびシグマ＝０．６になる。対応するプロセス寛容度は、図３のグラフ４０の実線４１で図示されている。実線４１は、（名目ＣＤから１０％の）印刷されたＣＤからの任意の最大許容偏差について、露光寛度のパーセンテージとナノメートル単位の焦点深度との関係を示す。Ｘ１およびＹ１は、それぞれ１４０ｎｍの焦点深度および８％の露光寛容度を表す。

本発明のこの実施形態によると、コンタクトホールのサイズは１０ｎｍのバイアスに加えて１５ｎｍの膨脹距離によって拡張し、その結果、正方形２７の辺の長さが、Ｍにマスクレベルでの１４０ｎｍを掛けた値に対応することになる。したがって、ウェハレベルでは、標準的レジスト処理ステップを適用した後、拡張したコンタクトホールの辺の長さは、１２０ｎｍを目標とする。このサイズの増加により、露光量および焦点深度に対する印刷の感受性が非常に低下する。この実施形態の適合サブパターンは両方とも、６％のａｔｔｎＰＳＭパターンとして実現される。これで、露光毎に最適のＮＡおよびσ−ｏｕｔｅｒの設定はＮＡ＝０．７５およびσ-ｏｕｔｅｒ＝０．４であることが判明した。図３のグラフ４０のプロット４２は、適合サブパターンの拡張したコンタクトホール（第一および第二サブパターン３１および３２のピッチ４ＣＤにおいて分離されたＣＤサイズのコンタクトホールに対応する）のプロセス寛容度を示す。８％という一定の露光寛容度で、焦点深度は４４０ｎｍまで増加する。図３のグラフ４３は、同様に４ＣＤよりはるかに大きいピッチで、任意の分離拡張コンタクトホール（図２に図示していないＣＤサイズのコンタクトホールに対応する）のプロセス寛容度を示す。

第一および第二露光を実行後、露光した放射線感光層にはレジスト処理を実行して、レジスト処理した正方形のコンタクトホールの対応するアレイを提供し、これはここでは１２０ｎｍというオーバーサイズの辺長で、１８０ｎｍのピッチで隔置されている。次に、例えば化学処理などの既知のレジスト処理技術を使用して、コンタクトホールを９０ｎｍという最終目標サイズまで縮小する。その結果、４４０ｎｍの焦点深度で８％のプロセス寛容度にて、１８０ｎｍのピッチで９０ｎｍのコンタクトホールのアレイが獲得される。３０ｎｍのピッチ（サブパターンの最小ピッチ）で配置されたコンタクトホールのアレイを印刷するプロセスに関連するグラフ４０のプロット４２およびプロット４３から、本発明のこのプロセスは、図２に図示されず、パターン１０に存在する任意のコンタクトホールから、および相互から３６０ｎｍより大きいピッチで隔置されたコンタクトホールとほぼ同じ露光寛容度を特徴とすることが分かる。本発明により、ＣＤサイズの形態を備えたデバイス層の製造が可能になり、ここでＣＤは最小で９０ｎｍのオーダーであり、最小ピッチより大きく、これによりＮＡ＝０．９のリソグラフィ投影システムのＮＡおよびσ−ｏｕｔｅｒの設定が、ＮＡ＝０．７５、σ−ｏｕｔｅｒ＝０．４に緩和できるか、より低いコストのＮＡ＝０．７５のリソグラフィ投影システムを使用することができる。

本発明の態様によると、適合サブパターンに補助形態（つまり散乱バーなどを印刷しない形態）を配置し、最適近接補正を提供するため、望ましいパターンの形態間で使用可能な最小空間に対して、適合サブパターンの形態間で使用可能な最小空間を増加させることを活用するが、このような配置は、形態間の空間がなかったため、望ましいパターンでは可能ではなかった。

本発明の以上の説明では、プロット４１で表すようなプロセス寛容度は、焦点深度が３００ｎｍ未満であってもぎりぎりのプロセス寛容度になると仮定する（これは、例えば研究環境では許容可能である）。したがって、ＣＤとＣＤより小さい限界寸法ＣＤＳとの間には区別がなかった。実施形態をこのように考察すると、これは、本発明による方法が、図５の結果６７で示唆されるように、専らプロセス寛容度の向上のために活用される例を表している。しかし、（生産環境の場合のように）プロット４１がぎりぎりのプロセス寛容度を表すと考えられない場合、９０ｎｍのＣＤサイズのコンタクトホールの処理は、補足的レジスト処理６６を適用しないと不可能であると考えられ、上記では目標形態サイズの９０ｎｍという限界寸法をＣＤＳと呼び、ＣＤは９０ｎｍより大きいサイズであった。しかし、これについては別の実施形態に関して以下でさらに詳細に説明する。

図４では、（露光の最適設定、つまりＮＡ＝０．８６およびシグマ＝０．６を使用して）３６０ｎｍのピッチで配置された９０ｎｍのコンタクトホールについて、従来の単一露光描像（つまり拡張および縮小プロセスを適用しない）のプロセス寛容度がプロット４１で与えられ、１８０ｎｍ（プロット５３）、３６０ｎｍ（プロット５２）および８００ｎｍ（プロット５１）のピッチで配置された９０ｎｍのコンタクトホールを同時に処理するために最適化された従来の単一露光プロセスのプロセス寛容度を表すプロセス寛容度のプロット５１、５２および５３と比較され、このような露光の最適設定はＮＡ＝０．９０およびシグマ＝０．７５である。したがって、図４では、図２のパターン３１などのサブパターンの描像を、図２のパターン１０で概略的に図示したような完全な望ましいパターンの描像と比較する。図４は、適合サブパターンを提供せず、その後の縮小を適用しないで、本発明により望ましいパターンを分割するだけでは（つまり望ましいパターンより形態の稠密度が低いサブパターンを提供しただけでは）、プロセス寛容度のわずかな改善しか生じないことを示し、プロット４１で囲まれた区域および図４の軸線は、図４のプロット５１、５２および５３および軸線で囲まれた区域それぞれよりわずかに大きいだけである。８％の露光寛容度の線と対応する焦点深度の線（図４のｘ１およびｙ１での線など）で囲まれた区域を、露光寛容度の尺度とする場合は、同じ結論が当てはまる。

実施形態２
（図５の要素６８で図示するような）限界寸法の減少を獲得するために方法を十分に活用し、このような限界寸法サイズの形態の配置構成の最小ピッチ（つまりコンタクトホールのこのような配置構成をレジスト層でパターン形成できる最小ピッチ）の減少と組み合わせて処理することができる本発明による侍史Ｓ形態を、図６および図７に示す。望ましいデバイスパターンは、ハニカムパターンで配置された密度の高いコンタクトホール７４を備え、そのうち２個のユニットセル７０のセットを図６に示す。デバイスパターンはさらに、図６で図示されていない分離コンタクトホールを備えることができる。望ましいコンタクトホール７４は、図６の矢印７５で表された最小ピッチＰで発生し、これは１つのコンタクトホール７４の直径の２倍である。

この実施形態では、位相シフトマスクを設けたリソグラフィ装置でこの方法を使用するが、最適な状態でも、ツール類の特性は、十分なプロセス寛容度がないので、望ましいパターン７０が１回の露光で処理できないような特性である。ぎりぎりのプロセス寛容度における１回の露光操作で、最小ピッチ２ＣＤでサイズＣＤのコンタクトホールを処理することができ、現在望ましいパターンのコンタクトホールの直径はＣＤＳで指定され、ここでＣＤＳはＣＤより小さく、Ｐは２ＣＤより小さい。形態を縮小するために補足的レジスト処理を適用しても、最小ピッチ（２ＣＤのピッチより小さい）が減少しないことに留意されたい。コンタクトホールのサイズは、（サイズＣＤＳまで）小さくなるが、最小ピッチは２ＣＤで一定である。本明細書の文脈でデューティサイクルＤＣの概念をＤＣ＝（コンタクトホールのサイズ）／（コンタクトホールパターンのピッチ）と定義すると、形態を縮小する補足的レジスト処理の効果は、処理後のパターンの最小デューティサイクルが０．５より低下することになるが、望ましいパターン７０は、０．５（つまりＣＤＳ／（２ＣＤ）と等しい）の最小デューティサイクルを特徴とする。

この実施形態では、リソグラフィ装置は１９３ｎｍで作動する０．９ＮＡの装置である。このような機械では、２４０ｎｍの最小ピッチで密度の高い１２０ｎｍのコンタクトホールを備えた望ましいパターンを印刷するためにぎりぎりのプロセス寛容度が使用可能である。コンタクトホール７４のサイズは９０ｎｍであり、最小ピッチＰ７５は１８０ｎｍである。図６で示すように、望ましいパターン７０を２つのサブパターン７１および７２に分割する。対応するコンタクトホールを点線７３で示す。元のハニカム構造は９０°の角度７７を特徴とし、したがって各サブパターンの最小ピッチは１．４×Ｐであり、ピッチ７６は１．４×１８０＝２５２ｎｍである。２つのサブパターンはその後、ＣＤサイズのコンタクトホール７４を拡大コンタクトホール７８まで拡大することによって適合し、したがって中間パターン（図５の結果６５参照）は直径１２０ｎｍのコンタクトホールを特徴とする。この結果は、各サブパターンの各形態を、図７で示すように予め選択した膨脹距離で拡張することによって獲得される。図７は、対応するＣＤＳサイズのコンタクトホール７４に均一に適用した膨脹８１から生じた拡張コンタクトホール７８を示す。この実施形態では、膨脹８１は１５ｎｍである。これは、１２０ｎｍ直径のコンタクトホールを印刷するために基板レベルでスケーリングした必要な膨脹である。サブパターン７１および７２のレイアウトが与えられると、その結果生じる２つのコンタクトホール間の最小距離８０は１３２ｎｍであり、２４０ｎｍの最小ピッチでの１２０ｎｍのコンタクトホールはぎりぎりに印刷可能であるので、ここで適合したサブパターンは、ぎりぎりのプロセス寛容度（よりわずかに大きい寛容度）で印刷することができる。レチクルまたは他の任意のパターニングデバイスのレベルで、例えば図７の左上および左下のコンタクトホール、さらにパターン７０にもパターン７１および７２にも図示されていないさらに分離したコンタクトホールなど、２ＣＤとは異なるピッチでサブパターンに存在するコンタクトホールなどを鑑みて、必要なバイアス付与および／または光学近接補正を考慮しなければならない。レチクルレベルでは、最大許容膨脹はマスクの解像度（つまりマスクでパターン形成できる最小形態サイズ）によって制限される。通常、マスク解像度は８０ｎｍのオーダーであり、これはこの実施形態では制限を与えない。投影システムの倍率０．２５で、マスクレベルでのピッチ７６は１００８ｎｍであり、コンタクトホールの名目サイズはマスクレベルで３６０ｎｍであって、したがって原則的に、マスクレベルでは、３２４ｎｍ−８０ｎｍ＝２４４ｎｍの均一な膨脹が可能になる。バイアス付与および／または光学近接補正を鑑みて、名目コンタクトホールサイズの２０％のオーダーの余分な膨脹に対応できねばならない。このような余分な拡張は、このケースではマスクレベルにおいて７２ｎｍであり、したがって２４４ｎｍという限界よりはるかに低い。その結果、第一露光に並置状態で位置合わせして第一露光を配置しながら、露光のために適合したサブパターンを使用し、二重露光したレジスト層をレジスト処理すると、稠密なレジスト処理したコンタクトホール９１を備え、図８で示したような中間パターン９０が獲得される。中間パターンの最小ピッチは、１８０ｎｍのピッチ７５である。次に、補足的レジスト処理ステップ（図５のプロセス６６）の適用を使用して、レジスト処理した形態９０を目標形態７４のサイズまで縮小し、これは望ましいパターン７０のＣＤＳサイズのコンタクトホールである。その結果、せいぜいピッチ２４０ｎｍ、１２０ｎｍのコンタクトホールのハニカムパターンを印刷するのに適切な装置を使用してピッチ１８０ｎｍ、９０ｎｍのコンタクトホールのハニカムパターンが獲得される。同様の方法で、１５７ｎｍの波長で作動するリソグラフィ装置および適切なマスクタイプを使用し、ピッチ２００ｎｍ、１００ｎｍのコンタクトホールパターンを印刷するのに十分なプロセス寛容度を特徴とする方法を適用して、ピッチ１４０ｎｍ、７０ｎｍのコンタクトホールのハニカムパターンを獲得することができる。

実施形態３
本発明による実施形態は、実施形態１または２と同じであり、サブパターンの形態間にある減衰位相シフト吸収材での減衰ＰＳＭを使用して、プロセスウィンドウを向上させる。通常、減衰ＰＳＭは、減衰した吸収材区域の追加クロム遮蔽を特徴とし、空中の像のコントラストを向上させる。本発明の方法では、各サブパターンの減衰吸収材区域のこのような追加クロム遮蔽は必要ない。本発明による二重露光プロセスでは、２つの明るいコンタクトホール間またはサブパターンにあるような短い溝間の減衰吸収材を通過する背景放射線は、空中像のコントラストを大幅に低下させないことが証明されている。

実施形態４
本発明の一実施形態によると、デバイスパターンの複数の目標形態は、図９で示すような複数の短い溝である。短い溝は、１：４の縦横比で細長くしたコンタクトホールである。短い溝の最小寸法は、概ね限界寸法ＣＤと等しく、したがってこのような形態の処理はプロセス寛容度に影響されやすい。図５に概略的に図示された本発明による方法は、実施形態１から３のいずれかと同様の方法で短い溝のこのような望ましいパターンに適用することができる。図９の望ましいパターン１００の短い溝の端点は、図９で図示されたようにハニカム格子１０１と一致する。このようなパターンの１回露光での投影は、使用しているリソグラフィ装置の投影システムの奇数光学収差に影響されやすい描像プロセスを伴う。このような奇数収差の例はコマおよび三波収差であり、これが存在するのは、投影システムの光学的設計の本質的限界、または製造の残留エラーまたは投影システムへの環境からの残留影響のせいである。サブパターンの短い溝が端点が長方形格子１０３と一致するよう、望ましいパターンをサブパターン１０２に分割することにより、奇数収差の感度が低下し、これによってサブパターンの描像のプロセス寛容度がさらに向上する。

以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。本説明は本発明を制限する意図ではない。

本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置を示したものである。 アレイ状の正方形コンタクトホールおよび２つのサブパターンを備えるデバイスパターンを示したものである。 本発明による単一露光プロセスの六および二重露光プロセスの露光のプロセス寛容度を示すグラフを示したものである。 先行技術による単一露光プロセスの露光および二重露光プロセスの露光のプロセス寛容度を示したものである。 本発明による方法の略図である。 ハニカムグリッドと一致するコンタクトホールの望ましいパターン、および２つのサブパターンを示したものである。 図６のサブパターンの１つによる適合サブパターンを示したものである。 図６に示した望ましいパターンによる中間パターンを示したものである。 短い溝のパターンおよび２つの対応するサブパターンを示したものである。

Claims (22)

1. 複数の露光を使用して放射線感光材料の層の目標部分に望ましいパターンを提供するリソグラフィ処理方法で、前記パターンは、最も密度の高い形態がピッチＰで配置された複数の形態を備え、方法は、
   − 前記複数の形態を、第一および第二サブパターンを備える第一および第二サブセットの形態に分離することを含み、各サブパターンは、Ｐより大きいピッチで最も密度の高い形態を有し、
   方法は、
   − 前記第一および第二サブパターンの各形態を拡大することにより、第一および第二適合サブパターンを提供することと、
   − 第一適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線のビームで、前記目標部分の第一露光を実行することと、
   − 第二適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線ビームで、前記目標部分の第二露光を実行することとを含み、前記第二露光が、前記第一露光と並置状態で位置合わせした状態で配置され、さらに、
   − 組み合わせた適合第一および第二サブパターンに従った形態を備える中間パターンを提供するため、露光した放射線感光層をレジスト処理することと、
   − 縮小した形態のサイズを前記望ましいパターンの対応する形態のサイズと一致させるため、中間パターンの形態を縮小する補足的レジスト処理を適用することとを含むことを特徴とする。
2. 前記第一および第二サブパターンの各形態を前記拡張することが、予め選択した膨脹距離にわたる拡張に従い配置される、請求項１に記載のリソグラフィ処理方法。
3. 前記予め選択した膨脹距離が、中間パターンの形態の前記縮小の方向的不均一性を補償するよう配置された方向的に不均一な膨脹である、請求項２に記載のリソグラフィ処理方法。
4. 前記最も密度の高い形態の前記ピッチＰが、限界寸法ＣＤの２倍にほぼ等しい、請求項１、２または３に記載のリソグラフィ処理方法。
5. 前記限界寸法ＣＤがぎりぎりのプロセス寛容度に関連する、請求項４に記載のリソグラフィ処理方法。
6. 前記ぎりぎりのプロセス寛容度が、８％の露光寛容度および３００ｎｍの焦点深度によって画定される、請求項５に記載のリソグラフィ処理方法。
7. 前記ぎりぎりのプロセス寛容度が、８％の露光寛容度および１１０ｎｍの焦点深度によって画定される、請求項５に記載のリソグラフィ処理方法。
8. 前記最も密度の高い形態の前記ピッチＰが、形態を縮小する補足的レジスト処理を含まないリソグラフィ処理方法のぎりぎりのプロセス寛容度に関連する限界寸法ＣＤの２倍より小さい、請求項１、２または３に記載のリソグラフィ処理方法。
9. 複数の露光を使用して放射線感光材料の層の目標部分に望ましいパターンを提供するリソグラフィ処理方法で、前記パターンは、形態を縮小する補足的レジスト処理を含まないリソグラフィ処理方法のぎりぎりのプロセス寛容度に関連する限界寸法ＣＤより小さい限界寸法ＣＤＳの複数の形態を備え、これによって最も密度の高い形態が、２ＣＤより小さいピッチで配置され、方法は、
   − 前記複数の形態を、第一および第二サブパターンを備える第一および第二サブセットの形態に分離することを含み、各サブパターンは、２ＣＤより大きいピッチで最も密度の高い形態を有し、
   方法は、
   − 寸法ＣＤＳが寸法ＣＤまで拡張されて、前記ぎりぎりのプロセス寛容度で印刷可能な第一および第二適合サブパターンを提供するよう、前記第一および第二サブパターンの各形態を拡張することと、
   − 第一適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線のビームで、前記目標部分の第一露光を実行することと、
   − 第二適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線ビームで、前記目標部分の第二露光を実行することとを含み、前記第二露光が、前記第一露光と並置状態で位置合わせした状態で配置され、さらに、
   − 組み合わせた適合第一および第二サブパターンに従った形態を備える中間パターンを提供するため、露光した放射線感光層をレジスト処理することと、
   − 縮小した形態のサイズを前記望ましいパターンの対応する形態のサイズと一致させるため、中間パターンの形態を縮小する補足的レジスト処理を適用することとを含むことを特徴とするリソグラフィ処理方法。
10. 前記複数の目標形態を分離することが、前記第一および第二サブパターンを表すデータを提供するため、規則をベースにしたパターン設計処理およびパターン分割のコンピュータプログラムを使用することを含む、請求項１、２、３または９に記載のリソグラフィ処理方法。
11. 前記複数の形態が複数のコンタクトホールである、請求項１、２、３または９に記載のリソグラフィ処理方法。
12. 前記複数の形態が複数の短い溝である、請求項１、２、３または９に記載のリソグラフィ処理方法。
13. 前記複数の短い溝の端点が第一格子と一致し、第一および第二サブパターンの対応するサブセットの短い溝の端点が第二格子と一致し、それによって第二格子への形態の描像が、第一格子の形態の描像ほど奇数光学収差から影響を受けない、請求項１２に記載のリソグラフィ処理方法。
14. 第一格子がハニカム格子であり、第一および第二サブパターンの短い溝の端点が長方形格子と一致する、請求項１２に記載のリソグラフィ処理方法。
15. 第一露光にて、第一適合サブパターンに従いパターン形成された前記放射線ビームが、対応してパターン形成された減衰位相シフトマスクを使用して獲得される、請求項１、２、３または９に記載のリソグラフィ処理方法。
16. 第二露光にて、第二適合サブパターンに従いパターン形成された前記放射線ビームが、対応してパターン形成された減衰位相シフトマスクを使用して獲得される、請求項１、２、３または９に記載のリソグラフィ処理方法。
17. 第二露光にて、第二適合サブパターンに従いパターン形成された前記放射線ビームが、対応してパターン形成された減衰位相シフトマスクを使用して獲得される、請求項１５に記載のリソグラフィ処理方法。
18. 中間パターンの形態を縮小する前記補足的レジスト処理が、化学的処理または熱処理である、請求項１、２、３または９に記載のリソグラフィ処理方法。
19. 前記熱処理が、レジスト熱リフロー（ｒｅｆｌｏｗ）プロセスの適用を含む、請求項１８に記載のリソグラフィ処理方法。
20. 前記化学処理ステップが、オーバーコートプロセスおよびベーキングプロセスの適用を含む、請求項１８に記載のリソグラフィ処理方法。
21. 前記第一適合サブパターンまたは前記第二適合サブパターンが、光学近接補正を提供する補助形態を備える、請求項１、２、３または９に記載のリソグラフィ処理方法。
22. 請求項１、２、３または９に記載の方法により製造したデバイス。

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