JP2007116144A - リソグラフィ基板をオーバーレイするポジ型レジストレイヤをパターニングする方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクエラーファクタを減少するため、およびリソグラフィプロセス分解能を向上させるための単一露光方法および二重露光方法。
【解決手段】ポジ型レジストを用いて、互いにインターフェースされた位置で印刷される半密度スペースの２つのサブパターンＳＤＳ１，ＳＤＳ２において緻密ラインアンドスペースの所望パターンに分解することを備える。各露光は、半密度スペースの２つの対応するマスクパターンのスペースに対して相対的なスペース幅広がりを加えた後に、実行される。スペース幅広がりの代表的なファクタは、１および３の間の値を持ち、それによってマスクエラーファクタおよびラインエッジラフネスが減少する。
【選択図】図３

Description

本発明は、概して、フォトリソグラフィーと、関連する半導体基板露光方法に関するものである。

リソグラフィ露光装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造において使用される。そのような場合、パターニングデバイス（例えば、マスクパターンを備えるマスクまたはレチクル）は、ＩＣの個々のレイヤに対応する回路パターンを生成する場合がある。フォトリトグラフィにおいて、放射のビームは、レチクルを通り抜けてパターニングされ、光活性レジスト（すなわちフォトレジスト）材料のレイヤで覆われている基板（シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、一つ以上のダイが含まれる）に、リソグラフィ装置の投影システムによって投影されて、レジストに所望パターンを結像する。一般に、単一ウェーハは、投影システムによって連続して照射される隣接ターゲット部分の全体のネットワーク(network)を含んでいる。

半導体産業で、ウェーハ基板上により小さなパターンと特徴(feature)を持つより小さな半導体デバイスを求める継続的な要求が、リソグラフィ露光装置で達成可能な光学的解像度の限界を推し進めている。

通常、リソグラフィ露光装置で光学的に分解可能な、ウェーハ基板上に露光されるパターンの繰り返し可能な特徴（例えば「ハーフピッチ」）の最小サイズは、投影システムの特性および（パターン付与された）放射線投影ビームに依存する。特に、ハーフピッチ特徴サイズを得るための光学解像度は、レイリー解像度方程式の単純化された式を使用することにより得られる。
ｐ_0.5＝ｋ_１＊λ／ＮＡ、ここでｋ_１≧０．２５ （１）

ここで、Ｐ_0.5は、繰り返し可能な特徴サイズ（例えば「ハーフピッチ」）ｎｍを表す。

ＮＡは、投影システムの開口数を表す；

λは、投影ビームの波長ｎｍを表す。

ｋ_１は、ハーフピッチ特徴サイズの達成可能な光学解像限界を表す係数である。

上で示されるように、ｋ_１に対する理論上の光学解像度ハーフピッチ下限は０．２５である。ｋ_１＝０．２５障壁への取り組みにて、より短い波長および／またはより高い開口数を使用できる高価な技術開発に多大な努力が向けられ、よってｋ_１≧０．２５制約を臨むより小さい特徴の生産を可能した。

集積回路パターンの製造は、特徴寸法公差の制御はもちろんのこと、特徴間のスペース公差の制御も必要とする。特に、例えばコンタクトのサイズ、またはラインの幅、もしくは集積回路装置の製造において許されるライン間のスペースの幅、といった最小寸法の公差制御が重要である。これら最小寸法のサイズは、最小寸法（「ＣＤ」）と呼ばれる。ＣＤとほぼ等しい最小サイズからなる特徴は、ここでは「ＣＤサイズ特徴」(“CD-sized features”)と呼ばれる。

さらに、例えばライン端収縮、コーナー丸み、ＣＤ対ピッチの変化、マスクエラーファクタ（mask error factor「ＭＥＦ」）、およびラインエッジラフネス（line-edge roughness「ＬＥＲ」）といった、low k1イメージングを伴う様々な現象は、許容範囲を超える特徴忠実性の低下をもたらし得る。特に、ＭＥＦは、ポリシリコンゲートの長さ変化の原因となり、集積回路のパフォーマンスを低下させる。ＭＥＦは、マスク上の対応する特徴の対応するサイズの変化に対する、レジスト中のＣＤサイズ特徴のＣＤ変化の比率として定義され、ここで、後者のサイズは、投影システムの縮小倍率を考慮に入れて基板レベルに正規化される。フォトリトグラフィの分野では、マスクエラーファクタはマスクエラー増大因子（Mask Error Enhancement Factor「ＭＥＥＦ」）とも呼ばれる。２つの概念は同一であり、本明細書ではマスクエラーファクタまたはＭＥＦと呼ぶ。

上述のリソグラフィ装置は、通常は放射システムおよび投影システムを含む。放射システムは、通常、照明システムを含む。照明システムは、レーザのような光源から放射を受け、パターニングデバイス（例えばマスクテーブル上のマスク）のようなオブジェクトを照明する照明ビームを発生する。典型的な照明システム内では、ビームは、照明システムの瞳面にて所望の空間強度分布(spatial intensity distribution)を持つように、成形され、制御される。瞳面におけるそのような空間強度分布は、照明ビームを発生させる仮想的放射光源として実効的に作用する。暗い背景上の（ほぼ均一な）明るい領域からなる、前記の強度分布の様々な形状を、使うことができる。そのような形状のいずれも、ここでは「照明モード」(“illumination mode”)と呼ばれる。既知のイルミネーションモードは、従来のもの（前記瞳でのレイヤtop-hat状強度分布）、環状、双極、四極、および照明瞳孔強度分布の更に複雑なアレンジを含む。前記瞳面の横の位置はパターニングデバイスおける入射角に対応し、そのような入射角のいずれも、投影システムの開口数ＮＡのフラクションシグマ(fraction sigma)（σ）として、一般に表される。したがって、照明システムの瞳孔における強度分布のより完全な特徴付けは、照明モードの指標の他に、たとえばσおよびＮＡのような、照明モードのパラメータの指標を必要とする。照明モードの組合せおよび照明モードの対応するパラメータは、以下、「照明設定」(“illumination setting”)と呼ばれる。既知の照明設定は、「従来の」照明設定（それにより、照明瞳孔における強度分布は、σのパラメータ値（０＜σ＜１）と投影システムの開口数ＮＡのパラメータ値とによって定義される特定の半径まで実質的に均一である）、環状設定、双極設定、四極設定、およびより複雑なアレンジ。環状あるいは多極設定は、通常環のまたは極の内側と外側の半径範囲を示すパラメータσinnerおよびσouterによって特徴付けられる。そのような照明モードは、パターニングデバイスの軸外照明を与える。照明設定は、いろいろな方法でつくられてもよい。従来の照明モードのσ値は、ズームレンズを使用して制御することができ、環状モードのσinnerおよびσouter値は、ズームアキシコンを使用して制御することができる。ＮＡ値は、投影システムで設定可能なアイリス絞りを使用して制御することができる。

より複雑な設定（例えば前記の双極および四極モード）は、瞳面で適当なアパーチャをもつ絞りを使用して、または回析光学素子によって、行われてもよい。通常は、前記の回析学素子は、照明システムの瞳面のあらかじめ選択された角強度分布上流を生成するように配置される。この角強度分布は、照明システムの瞳面で対応する空間強度分布に変換される。

特に、高開口数（ＮＡ＞０．８５）にて、そしてパターニングデバイスを照明するための軸外照明モードを使用すると、ＭＥＦおよびＬＥＲは、それらリソグラフィプロセスにとって、ｋ_１の更なる減少を制限する最も顕著なエラーとなり、そのために、課題は、トレンチまたはラインの規則的に間隔があけられた半密(semi-dense)なレジストパターンに、最小寸法(critical dimension)とされた幅、および最小寸法(critical dimension)の約３倍に間隔があいた特徴をプリントすることである。

本発明の実施形態は、レジストレイヤをパターニングするリソグラフィ露光プロセスを改善する。ここで例示され概括的に記述される本発明の原理に一致する方法は、リソグラフィシステムにおける画像解像度を向上させる。

ターゲット特徴幅を持つターゲット特徴と隣接スペースの周期的配置を備えるターゲットパターンで、リソグラフィ基板を少なくとも部分的にオーバーレイ(overlay)するレジストレイヤをパターニングする方法であって、オブジェクト特徴幅を持つオブジェクト特徴と隣接スペースの周期的配置を備えるマスクパターンを照明すること、基板上にマスクパターンを縮小倍率で投影すること、各オブジェクト特徴がそれぞれの隣接スペースのブライトネスよりも低いブライトネスで描かれるマスクパターンのイメージに、レジストレイヤを露光すること、を含み、この方法はさらに、縮小倍率をかけてターゲット特徴幅で割ったオブジェクト特徴幅として定義される比を０．８より低い値に調整すること、ならびにターゲット特徴を提供するために０．８より低い前記比を補正することを含む方法が提供される。

本発明の一態様によると、ターゲットパターンの周期的配置がターゲットピッチを持ち、ターゲットピッチで割ったターゲット特徴幅として定義されるターゲットデューティサイクルが０．７と０．８の間の任意の値の一つを取る、上述したような第二の方法が提供される。

本発明の一態様によると、所望特徴と隣接所望スペースの周期的配置を備える所望パターンを基板に与える方法であって、所望パターンを第一ターゲットパターンと第二ターゲットパターンの２つの挿入ターゲットパターン(interposed target pattern)に分け、各ターゲットパターンがターゲット特徴に隣接して配置された所望スペースを持つターゲット特徴の周期的配置を備えること、少なくとも部分的に基板をオーバーレイする第一レジストレイヤを与えること、上述した第二の方法に従って第一ターゲットパターンで第一レジストレイヤをパターニングすること、少なくとも部分的に基板をオーバーレイする第二レジストレイヤを与えること、上述した第二の方法に従って第二ターゲットパターンで第二レジストレイヤをパターニングし、前記投影が、第二ターゲットパターンのスペースを第一ターゲットパターンのスペースに対して挿入関係に位置させるように調整されること、を含む方法が提供される。

本発明の別の態様によると、ターゲット特徴幅を持つターゲット特徴と隣接スペースの周期的配置を備えるターゲットパターンで、少なくとも部分的に基板をオーバーレイスルレジストレイヤをパターニングする方法、を実行するようにリソグラフィ装置を制御するプログラムコードを備えたコンピュータプログラムであって、オブジェクト特徴幅を持つオブジェクト特徴と隣接スペースの周期的配置を備えたマスクパターンを照明すること、基板上に縮小倍率でマスクパターンを投影すること、少なくとも部分的に基板をオーバーレイするレジストレイヤを、各ターゲット特徴がそれぞれの隣接スペースのブライトネスより低いブライトネスで描かれるマスクパターンのイメージに、露光すること、０．８より低いバイアス比を補正し、バイアス比が縮小倍率をかけてターゲット特徴幅で割ったターゲット特徴幅として定義されること、を含コンピュータプログラムが提供される。

本発明の更なる態様によると、コンピュータプログラムを実行し上述した補正を達成するように構成されたコントローラを備えたリソグラフィ装置が、提供される。

ここで、本発明の実施形態を、単なる例として、添付した概略図を参照して説明する。図中の対応する参照符号は対応する部分を指す。
上記の如く、例えばラインアンドスペースの緻密(dense)またはサブ緻密(sub dense)パターンのような、特徴および特徴間スペースのパターンを印刷すべく、より高精度な光学解像度を達成させて、理論上のハーフピッチ下限ｋ_１０．２５に近づけることの定常的な必要性が存在する。リソグラフィパターニングプロセスの解像度を向上させる以外に、特徴忠実性を維持する必要がある。マスクパターンは、ターゲットパターン、すなわち所望パターン、と実質的に同様なガラスパターン上のクロムとして具体化されてもよい。しかし、たとえば電子ビーム描画法によってクロミウム特徴パターンを備えた石英基板に具体化されるマスクパターンの製造中、残留パターン−描画エラーが起こる場合がある。そのようなエラーは、リソグラフィプロセスによってターゲットパターンに転写される。そのようなパターンエラーに対するリソグラフィプロセスの感度は、いわゆるマスクエラーファクタで表される。マスクエラーファクタの低減は、重要な利点となる。
上で言及したように、ローｋ_１イメージング(law k₁ imaging)を伴うマスクエラーファクタ（mask error factor ＭＥＦ）の現象は、許容範囲を超える特徴忠実性の損失を招き得る。ＭＥＦは、マスク上の対応する特徴の対応するサイズＰＳの変化ＡＰＳに対する、レジストにおけるＣＤサイズ特徴幅ＲＳの変化ΔＲＳの比として定義され、それによって、後者のサイズＰＳは、投影システムの縮小倍率Ｍを考慮して基板レベルに正規化される（Ｍの大きさはたとえば１／４、１／５または１／８とすることができる）。
ＭＥＦ＝△ＲＳ／（△ＰＳ・Ｍ） （２）

簡単のために、本文と式では、スケールファクタＭは言及されたりされなかったりするが、しかし、マスクレベルでの寸法を議論するときは考慮されると仮定される。マスクエラーファクタが存在すると、投影システムを用いたイメージングプロセスによって与えられる特徴忠実性は、露光レジストのイメージング特性と相俟って、許容範囲を越えてしまうような影響を受け得る。以下、式中の数字Ｍは１に等しく設定される。しかし本発明は、方法及び装置がＭ＝１に限定されないことが理解される。

ＭＥＦの発生を図示するために、レジストパターニングプロセスは、図８に図式的に示される。このプロセスでは、ターゲット特徴８１と隣接スペース８０１の周期的配置（たとえばライン状特徴８１と隣接スペース８０１）を備えるターゲットパターン８００が、基板上にレイヤ８２０として与えられるポジ型レジストに印刷される。周期的配置のピッチは、図８にてＴＰで表され、ターゲットピッチと呼ばれる。マスクパターン８１０が照明され基板に投影されて、レジストレイヤ８２０が露光される。マスクパターン８１０は、ターゲットパターンに従って、オブジェクト特徴８２と隣接スペース８０２の周期的配置を備える。オブジェクト特徴８２はオブジェクト特徴幅ＰＳを有し、隣接スペース８０２は２５ｎｍの最小寸法ＣＤの幅を有する。さらに、オブジェクト特徴と隣接スペースが周期的配置８１０で生じるピッチは、オブジェクトピッチＯＰと呼ばれる（それゆえに、比較的狭いスペース８０２がピッチＯＰに配置される）。本プロセスでは、ピッチＯＰは１００ｎｍである。このように、オブジェクト特徴８２は、最小寸法ＣＤの３倍である７５ｎｍの幅を有する。露光プロセスは、たとえば減衰位相マスク（ａｔｔ−ＰＳＭ）を使用して、実行されてもよい。そのようなマスクでもって、オブジェクト特徴は、位相として実現され、放射は特徴を吸収し（しかし、放射の僅かな割合が通過）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）の例では、最小寸法ＣＤの３倍、すなわち、石英基板上で７５ｎｍの幅をもつ。オブジェクト特徴８２は、基板レベルにおいてマスクパターンのイメージで暗い特徴として像が造られ、未露光のレジスト材料特徴８３ができ、一方、スペース８０２はイメージで明るい領域として像が造られ、光活性化されたレジストの部分８０３ができる。

本明細書に記載のような、ターゲットパターンの周期的配置については、パターン化されたレジストレイヤでの特徴の寸法に関連する値であるターゲット特徴幅ＴＳをターゲットピッチＴＰで割ったものとして定義されたターゲットデューティサイクルＴＤＣ、およびマスクパターンデューティサイクルＰＤＣ、別名オブジェクトデューティサイクルまたはパターンデューティサイクルによってさらに特徴付けすることができるマスクレベルでの特徴寸法に関連する値であるオブジェクト特徴幅ＰＳをオブジェクトピッチＯＰで割ったものとして定義される。本プロセスの場合、デューティサイクルＴＤＣとＰＤＣは等しい。
ＴＤＣ＝ＰＤＣ＝７５［ｎｍ］／１００［ｎｍ］＝０．７５

リソグラフィパターニングプロセスをさらに特徴付けするために、バイアス−比または比としてまたはまたバイアスとしても呼ぶパラメータＢＲは、投影システムの縮小倍率によって縮尺されるオブジェクト特徴幅の比、即ち、ターゲットパターンの特徴のターゲット特徴幅ＴＳに対するＰＳ・Ｍの比、
ＢＲ＝ＰＳ・Ｍ／ＴＳ
として定義される。本プロセスの場合、ＢＲ＝１（Ｍ＝１）となる。図９に比ＢＲの定義を図示する。

通常、マスクパターン特徴の付加的なサイズ偏移は、たとえば、パターンの投影と露光の間に起こるエラーの影響を補償するために導入される。マスクパターン特徴のそのようなバイアスは、公称サイズに関して相対的な最高約１０％までのサイズ偏移を必要とする場合がある。バイアスの適用は、オブジェクトデューティサイクルＰＤＣとなり、それはターゲットデューティサイクルＴＤＣからわずかに外れる。例えば上述のプロセスで、スペースの幅がファクター１．２に増加した場合、スペースのピッチが１００ｎｍに保たれる間、パターンデューティサイクルＰＤＣは０．７で、バイアス比ＢＲは０．９３である。一般に、しかし、バイアス−比ＢＲのユニティーからの偏移は、約±０．１に限られる。

ＭＥＦの大きさの例と、ターゲットパターンとマスクパターンが０．９と１．１の間のバイアス比ＢＲをもつ周期的な線とスペースパターンである場合のプロセスに対する典型的なものが、図１に図示される。図１に、水平軸は、マスクパターンの線の幅ＰＳを表し、垂直軸はレジストでパターン化する線の結果の幅８３を表し、理想的には、ターゲット幅ＴＳに対応する。図１の幅８３対幅ＰＳのプロットのスロープ角度Ａのタンジェントは、本リソグラフィプロセスに対するマスクエラーファクタを表す。０．９３のＮＡに対して調整されたポジ型レジストモデル、５０ｎｍのレジストレイヤの厚さ、およびσinner＝０．８２とσouter＝０．９６の照明モードに偏光された双極ＴＥによって、プロセスはさらに特性付けられる。ＭＥＦの値は、強くマスクパターン特徴の幅によって変化し、１０のオーダーである。

本発明の第一の実施形態によると、このプロセスのＭＥＦは、０．８未満のバイアス−比ＢＲの値を選ぶことによって、かなり低下させることができる。本実施形態において、バイアス−比は、０．６７であるように選ばれる。これは、マスクにおける線とスペース双方が５０ｎｍの幅の線とスペースとして実現されることを意味する。オブジェクトデューティサイクルＰＤＣは０．５であり、必要ターゲットデューティサイクルＴＤＣは０．７５である。
図２は、先に述べたように同じ照明条件のもとでマスクパターンエラーに対する結果の感度を図示する。ＭＥＦは、２．９と３．８の間の範囲の値まで低下する。図９の略図の中で、オブジェクト特徴８２のバイアスは、ターゲット特徴の位置に関して、非対称に加えられる。本発明は非対称のようなバイアスに限られず、また、バイアスは異なって配置されることがありえるし、また、特に、バイアスは、対応するターゲット特徴に関して対称に調整されることができると、理解される。

本実施形態において、必要とするターゲットデューティサイクルＴＤＣ＝０．７５は、適用バイアス０．６７に対するパターニングプロセスを補償することによって得られる。補正には、０．７５の代わりに０．５で設定されるパターンデューティサイクルＰＤＣを補償するために、露光ドーズを調節することが含まれる。そのような露光ドーズの調整は、基板レベルにおける放射のパターン露光領域中の露光ドーズの調整を必要とする。分析目的のためには、このパターンは、投影システムによって与えられるような、大気中のイメージと考えることができる。本実施形態において、大気中のイメージのコントラストは、上で述べた如く、ＴＤＣ＝０．７５と０．９＜ＢＲ＜１．１によって、従来のプロセスにおける大気中のイメージのコントラストよりも非常に大きい。したがって、先行技術プロセスにおける露光ドーズに関する露光ドーズの低減は、大気中のイメージ領域の拡大に利用することができ、そこでは、露光ドーズは限界エネルギー以下にある。ここで、「限界エネルギー」(“energy-to-clear”)の概念は、ポジ型レジストにおける不溶性から可溶性への変化に関連があり（ネガレジストでの可溶性から不溶性）、それは露光ドーズの閾値、いわゆる限界エネルギーにおいて起こる。本発明に従って得られたＭＥＦの低減は、また、ＬＥＲの低減をもたらす、何故なら、処理されたターゲットパターンにおけるエッジ粗さエラーは、マスクパターンが備える線の線エッジ粗さに依存しているからである。

ターゲットデューティサイクルＴＤＣが０．７５と異なることを除いて、第２の実施形態は、第一の実施形態と同様である。本発明に従い且つ第一の実施形態で記述される如く、本方法の長所は、非臨界サイズの線に隣接スペースの半分濃いターゲットパターンと本質的に同様である。この実施形態では、ターゲットパターンの線は、７０ｎｍから８０ｎｍまでの範囲の線幅を有し、線とスペースのターゲットピッチは、１００ｎｍである。このように、ターゲットデューティサイクルＴＤＣの値は、本発明に従って、値０．７〜０．８の範囲から選ばれてもよい。本発明の態様によると、この範囲のターゲットパターン線幅は、１００ｎｍピッチにおいて２０ｎｍから５５ｎｍまでの範囲の組合せでマスクパターン線幅を使用して（スケールファクタＭを無視）露光ドーズの調整によって与えられ、範囲０．２〜０．５５の値を有するパターンデューティサイクルＰＤＣとともに、選択されたターゲットパターンデューティサイクルを維持する。１００ｎｍのピッチにおいて２０ｎｍから５５ｎｍまでの範囲のパターン線幅で、本実施形態で、バイアス比ＢＲは、０．２５の最も低い値と、０．７８の最も高い値、すなわち、０．８以下である。

本発明によると、レジストでの線とスペースのパターンを備えた「スペース」の概念は、レジストの現像の後に得られたスペースに限定されない。発明の長所は、例えばポスト露光焼きとレジストの現像の如く、露光の後のリソグラフィ処理にかかわりなく得られることである。

従って、それは第一と第二の実施形態と同様である第３の実施形態で、ターゲットパターンの線は、未露光のポジ型レジスト材料の線であり、ターゲットパターンのスペースは、光活性化ポジ型レジスト材料の部分として実現され、ここで、これらの部分は、ターゲットパターンのスペースに一致して形成される。

ＭＥＦの更なる低減は、発明の第４の実施形態で与えられ、それは、パターンデューティサイクルＰＤＣはＰＤＣ＝０．２５であり（２５ｎｍのパターン線、７５ｎｍのパターン空間）、ターゲットデューティサイクルＴＤＣ＝０．５（５０ｎｍ幅のターゲットパターン線と５０ｎｍ幅のターゲットパターンスペース）の場合を除いて、第一の実施形態と同様である。バイアス比ＢＲは０．５であり、得られるＭＥＦは２である。

発明の態様によると、ネガ型レジスト（ポジ型レジストの代わりに）が、第１から第４までの実施形態のいずれにも使用されてもよく、その場合、これらの実施形態のスペースの代わりに露光されたネガレジスト材料（および未露光のレジストの現像の後、基板の表面から突き出し）の対応している特徴が与えられなければならない。それからマスクパターンの像を造ることが本質的に第１から第４の実施形態の場合のように同じものであるので、ＭＥＦの同様の低減が得られる。

本発明の別の態様に従うと、第一の４つの実施形態のいずれにも適用されたバイアスに対する補正は、露光されたレジストの現像（分解）と特徴収縮プロセスの適用、または露光ドーズ調整の組合せと現像後の特徴収縮の適用を含む。特徴収縮プロセスは、レジスト現像に得られるパターンのスペース幅を減少させるために使用される。たとえば、スペースを縮小するには、化学処理の適用によって行われ（例えば、ＲＥＬＡＣＳ“（商標）”材料でスペースをオーバーコートし、混合／ベークプロセスを適用し、基板を冷却し、および純水による水洗）、または、特徴を縮小するための熱レジストフロー処理が使用可能であり、制御された方法で最高５０ｎｍの縮小の特徴サイズ訂正が可能であることが示されている。

上記の如く、より高精度の光学解像度を達成する定常的なニーズが存在する。本発明によると、濃い線を印刷するために０．２５の理論上の半分−ピッチ下限ｋ_１を回避することが可能であり、それには二重露出プロセスを使用し、および上述の単一の露光実施形態の長所を利用する。

後で更に詳しく解説されるように、本発明は、半分−ピッチ下限半分ピッチＰ_０．５＝ｋ_１・λ／ＮＡより低い解像度を達成し、ここでｋ_１＝０．２５であり、このようにして、ｋ_１＝０．２５障害を回避するには、２つの露光の間でレジストのポスト露光ベーク（また「ＰＥＢ」と呼ばれる）が適用される二重露光テクニックを実行することによるか、または、代わりとして、レジストの次の現像と組み合わせたポスト露光ベークが適用される。レジストを現像した後に得られるレジストパターンは、レジストレイヤの下に配置されたハードマスクをエッチングするためのエッチングマスクとして用いられてもよい。

本発明の態様によれば、リソグラフィ二重露光パターニングプロセスは、ｋ_１＜０．２５である特徴を印刷するためにポジ型レジストの専用的な使用を必要とする。ポジ型レジストの使用は、たとえば、濃い、半分濃いおよび／または分離した線のような特徴のリソグラフィ印刷に対して、ネガ型レジストよりも好ましい。

本発明の態様によると、最初の３つの実施形態のいずれにも記述されているように、二重露出リソグラフィプロセスではレジストレイヤをパターン化する方法が、二回適用される。本発明は、高密度のＣＤサイズの特徴及びＣＤサイズのスペースの所望パターン（例えば濃い線及びスペース）を、半密度のＣＤサイズのスペース（及び非臨界サイズの特徴または線）の第一および第二ターゲットパターンへの分解することを含む。スペースは、各露光に対してポジ型レジストを使用して、互いに関して挿入されるかインタレースされた位置で印刷される。２つのマスクパターンまたは対象パターンは、２つのそれぞれのターゲットパターンと関係しており、それぞれの対象パターンは、単一のレチクル上にまたは２つの別々のレチクル上に配置すればよい。どんな特徴バイアスもない場合、各対象パターンの特徴は、最小寸法ＣＤのおよそ３倍の幅を有し、一方、そのような非臨界的な特徴に隣接スペースは、ＣＤサイズのままである。このように、ターゲットデューティサイクルＴＤＣは、０．７５に等しいか約０．７５である。一方、本発明に従うと、各露光の前にバイアス比ＢＲを２つの対象パターンのオブジェクト特徴に値０．８未満まで適用し、それで２つの対象パターンのデューティサイクルＰＤＣが０．６未満となる。それは、以下を意味する、即ち、ターゲットパターンのＣＤサイズのスペースは、相対的なスペース幅が広がったスペースをもつ２つの対応するマスクパターンの半密度のスペースに対応し、それによって、スペース−幅広がりに対するファクター代表例は、１及び３の間の値を有し（投影システムの縮小倍率ファクターを無視して）、それによって、マスクエラーファクタ及び線エッジ粗さが低下する。以下に示される実施形態で、更に詳細に本発明のこの態様を説明する。

本発明の第５の実施形態によると、図３で図によって表されるように、リソグラフィ基板を少なくとも部分的にオーバーレイする材料レイヤに、線及びスペースの所望の濃いパターンＤＬによって、パターン化する二重露出方法が提供される。図３は、所望特徴（線）３１及び隣接している所望のスペース３０１の周期的配置を図示する。周期的配置のピッチＤＰは、パターンＤＬの所望のピッチである。所望パターンＤＬは、２つの、介在されたターゲットパターン、それぞれ第一ターゲットパターンＳＤＳ１及び第二ターゲットパターンＳＤＳ２に分けられる。所望パターンを分けるために、ルールベースまたはモデルベースのマスクパターン設計ソフトウェアが、使用されてもよい。ターゲットパターンＳＤＳＩ及びＳＤＳ２の各々は、それぞれのターゲット線特徴３２、３４及びターゲット特徴に隣接するそれぞれのターゲットスペース３０２、３０４の周期的配置を含む。図３で図示されるように、ターゲットスペース（３０２、３０４）の幅は所望のスペース３０１の幅と同一である。この方法は、２つの連続したポジ型レジストレイヤパターニングを備え、そこでは、２つのスペース３０２及び３０４、それぞれのターゲットパターンＳＤＳＩ及びＳＤＳ２が基板の上で互いに関してインタレースされた位置に配置される。パターンＳＤＳ１及びＳＤＳ２は、所望パターンＤＬを与えるために、具体的なレイヤに転写されてもよい。

本実施形態において、及び図４で図示されるように、あらかじめ処理されたＩＣレイヤを乗せる基板Ｗは、ターゲットレイヤＴＬ、ターゲットレイヤＴＬの上部のハードマスクレイヤＨＭ、及びハードマスクレイヤＨＭの上部のポジ型レジストレイヤＲＬ１を備える。

ターゲットデューティサイクルＴＤＣ１有するターゲットパターンＳＤＳ １をもつ第一のパターニングは、ターゲットパターンＳＤＳ１に従って、マスクパターンＭＰ１を備え、及びオブジェクトデューティサイクルＰＤＣ１及びバイアス−比ＢＲ１を有する。低いＭＥＦの長所を利用するために、バイアス−比ＢＲ１は、０．８未満に選ばれる。

本実施形態において、連続した露光条件は、第一の実施形態の場合と同じものである。たとえば、それぞれのターゲットパターンＳＤＳ１及びＳＤＳ２のターゲットデューティサイクルＴＤＣＩ及びＴＤＣ２は、両方とも０．７５であり、それぞれのマスクパターンＭＰ１及びＭＰ２のオブジェクトデューティサイクルＰＤＣ１及びＰＤＣ２は、両方０．５であり、及び、特徴の両方マスクに対するそれぞれのバイアス−比ＢＲ１及びＢＲ２は、０．６７である。

レジストレイヤＲＬ１は、マスクパターンＭＰ１及びレジストレイヤへマスクパターンの像を造るために調整された投影システムを使用して、放射のパターンに露光される。露光ドーズは、パターンＳＤＳ１に対して指定されたように、ターゲットデューティサイクルＴＤＣ１に到達するよう調節される。第一のパターニングは、図５Ａで図示されるようにレジスト材料のエッチングマスクＲＭ１を作るために、レジストレイヤＲＬ１の現像が続く。次に、ハードマスクレイヤＨＭが、ドライエッチングされて、図５Ｂで図示されるようにターゲットパターンがハードマスクレイヤに転写される。レジストマスクＲＭ１が剥離され、及び、図５Ｃで図示されるように、補助ポジ型レジストレイヤＲＬ２がハードマスクレイヤＨＭに加えられる。

ついで、第２の露光が、上に述べたような同じ方法で実行され、それによってターゲットパターンＳＤＳ２のスペース３０４は、パターンＳＤＳ１のスペースに関して、インタレースされた位置に配置されるように、マスクＭＰ２が配置される。これは、図５Ｄで図示されるように、あらかじめエッチングされたハードマスクＨＭのスペース５０４に関して、インタレースされた位置にマスクＭＰ２のスペース５０２を配置することによって実現することができる。

第一の露光で、低ＭＥＦの利点がバイアス比ＢＲ２ ０．８未満の選択によって得られ、及び選択されたバイアス−比ＢＲ２に従って露光ドーズを調整することによって得られ、パターンＳＤＳ２に対して指定されたターゲットデューティサイクルＴＤＣ２を得る。

図６Ａで図示されるように、露光されたレジストレイヤＲＬ２の次の現像によってレジスト材料のエッチングマスクＲＭ２が得られる。次に、ハードマスクレイヤＨＭは、再びドライエッチングされて、図６Ｂで図示されるようにターゲットパターンＳＤＳ２がハードマスクレイヤに転写される。それからレジストマスクＲＭ２が剥離され、及びその結果として、図６Ｃで図示されるように、所望パターンＤＬに対応するハードマスクＨＭのパターニングを与えるために、ターゲットパターンＳＤＳＩ及び補助ターゲットパターンＳＤＳ２の転写が行われる。

完全なエッチングチャンバーにおける前のパターン転写の一部である最終パターン転写は、ターゲットレイヤＴＬの第３のエッチングを行うことによって得られる。

本実施形態において、レジスト−マスクＲＭ１及びＲＭ２を与えることは、レジストレイヤの露光の前か後でいろいろなプロセスを更に含む場合がある。たとえば、プレ露光プロセスは、クリーニング、プライミング及びソフトベイクプロセスを含む場合がある。露光の後、ウェーハ基板は、別のポスト露光プロセス（例えばポスト露光ベイク（ＰＥＢ）及びハードベイク）を行ってもよい。さらに、どんなフォトレジストレイヤでも、露光放射の後方反射を減らすために底部アンチ反射コーティングまたは露光可能底部アンチ反射コーティングを含む場合がある。

本発明の第６の実施形態は、最初の露光の後でレジストレイヤＲＬ１の現像及びハードマスクレイヤＨＭの次のエッチング及びレジストマスクＲＭＬの除去を除いて、第５の実施形態と同様である。そのかわりに、第一の露光の後及び第２の露光の前に、レジストレイヤＲＬ１は、ポスト露光ベイクを行い、次に（本質的に）未露光のレジストレイヤＲＬ１の部分が、追加の、前の実施形態の第２の露光プロセスに従う第２の露光を受ける。ポスト露光ベイクはレジストレイヤＲＬ１の第一ターゲットパターンＳＤＳ１を固定する効果を有し、そのため、第２の露光の間、レジストは第一の露光の「メモリ」を有しない。レジストの非線形化学的性質は、パターンを前記に固定するために利用される。通常は、ＫｒＦエキシマレーザとＡｒＦエキシマレーザ用としてのポジ型レジストは、化学的に増幅されたレジストである。化学的に増幅されたレジスト材料の臨界成分はフォト酸性の発生器であり（ＰＡＧと呼ぶ）、それは光活性成分である。レジストは、ブロックされた基材構成でベースＢ化合物を更に含む。この構成で、露光の後、フォト−酸発生器ＰＡＧは、フォト−酸ＰＡ＋に変換され、その一部が、ベースＢ化合物によって中和される。

ベイキングプロセスの間、反応は、フォト酸性のＰＡ＋と重合体の間で起こり、それで、ベーキングの後、重合体は非ブロック化され、それを通常の現像液で可溶にし、フォト酸性のＰＡ＋は、ほとんど消散する。たとえば、光の作用に感応した重合体デブロッキング反応は終わる、すなわち、約ベーキング時間４０秒以後に最初の露光の記憶を失う。それから、フォト酸ＰＡ＋と重合体の間で起こっている化学反応は減少し、そのようなその重合体デブロッキングの範囲は、長いベーキングで時間で増加しない。このように、このケースに対して、４０秒のベーキング時間の後、フォト酸性のＰＡ＋は、実質的に消えて、フォトレジスト上でパターンＳＤＳ１に対応する比較的高いコントラストと安定した潜像を与え、それは、さらに第一（または先行の他のものも）の露光のメモリはほとんど残らない。

現像か露光へのフォトレジストレイヤの反応の非線形性によって、パターンＳＤＳ１に対応するレジスト−マスクＲＭ１の特徴の空間フーリエ変換は、リソグラフィ装置の投影システムによって与えられるとき、マスクパターンＭＰ１のイメージの強度パターンの空間フーリエ変換より高い空間周波数を含む。同様に、マスクパターンＭＰ２のイメージの強度パターンが、マスクパターンＭＰ１の特徴の空間フーリエ変換より低い空間周波数を含む。さらに、上記の記述された二重露光実施形態で、パターンＳＤＳ１とＳＤＳ２に対応する２つのサブパターンイメージのクロストークまたは混合は、ハードマスクＨＭに対するパターンＳＤＳ１の転写によって、またはレジストレイヤ内にパターンＳＤＳ１を固定することによって、防止される。また、ハードマスクＨＭに転写されるような合成パターンＤＬの空間フーリエ変換は、ハーフピッチｐ０．５＝ｋ１・λ／ＮＡの逆数に対応してより高い空間周波数を含み、それによって制限ｋ１≧０．２５は有効である。前記のより高い周波数の存在は、原則としてｋ１＝０．２５障害の回避を可能にする。

本発明の一態様では、第５と第６の実施形態は、ターゲットデューティサイクルとマスクパターンまたはターゲットデューティサイクルに対して選択される特定の値に限定されない。たとえば、本発明にしたがって単一の露光プロセスとの類似において、ターゲットデューティサイクルは、０．７と０．８の間の値を有してもよく、パターンデューティサイクルは、０．２と０．５５の間で値を有有してもよい。

発明の更なる態様によると、上述の実施形態のいずれも、線およびスペースを備えているパターンに限定されない。発明は、通常、例えば半密度パターンでアレンジした溝のような特徴の印刷に適用でき（本発明による単一の露光プロセスを使用して）、および溝の濃いパターン（本発明よる二重露光プロセスを使用して）の印刷に適用できる。

第７の実施形態は、以下に記述される詳細を除いて、第５の実施形態と同様である。発明の第７の実施形態によると、第４の実施形態で記述されるような、二重露光印刷方式が２つの露光に使用され、それによって２の値まで低下するＭＥＦが、各露光で得られる。このように、２つの露光に対して、それぞれのターゲットデューティサイクルＰＤＣ１およびＰＤＣ２は、ＰＤＣ１＝ＰＤＣ２＝０．２５によって与えられ（２５ｎｍのパターン線および７５ｎｍのパターンスペース）、および、それぞれのターゲットデューティサイクルＴＤＣ１およびＴＤＣ２は、ＴＤＣ１＝ＴＤＣ２＝０．５によって与えられ（５０ｎｍ幅のターゲットパターン線および５０ｎｍ幅のターゲットパターンスペース）、それで、ＢＲ１＝ＢＲ２＝０．５である。

第７の実施形態は、さらに第５の実施形態とは以下の点で異なる、即ち、第２の露光の後の２つの露光およびエッチングステップの間のエッチングステップが各特徴収縮プロセスを適用することによって補われる。特徴収縮ステップは、たとえばパターンＳＤＳ１およびＳＤＳ２のスペースの幅を３０ｎｍまで減少するよう調整して、第５の実施形態で記述されたようにスペースをインタレースした配置を可能にする。たとえば、特徴収縮は、ハードマスクレイヤＨＭのドライエッチングプロセスにエッチバイアスを加えて調整して得ることができる。これに対して、縮小は、レジストマスクＲＭ１およびＲＭ２の特徴を縮小することをレジスト−処理に適用することによって行われる。例えば特徴を縮小するための化学的および熱的レジスト処理のような、レジストプロセス縮小技術が、使用され開示されていて、制御された方法で最高５０ｎｍの縮小特徴サイズ訂正が可能である。

本発明によると、２つの露光間のハードマスクレイヤのデポジションは必要とされない。そのかわりに、本露光およびライン印刷方法は、原則として従来の水現像ステップ(aqueous development step)およびドライエッチステップを使用するだけである。従って、本方法は、リソグラフィ装置と、通常リソグラフィ装置に関連したコート／現像トラックとを備えるリソグラフィシステムで簡単に実行することができる。

本発明の実施形態によるリソグラフィ露光装置は、図７で図によって表される。装置は以下を備える。

放射ビームＢの条件に設定された照明システム（イルミネータ）ＩＬ（例えば、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍの波長で動作するエキシマレーザによって発生されるような、紫外線照射またはＤＵＶ放射、または、１３，６ｎｍで動作するレーザ点火されたプラズマ光源によって発生するＥＵＶ放射）。

支持構造体（例えばマスクテーブル）ＭＴ。それは、パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するために構成され、および、特定のパラメータに従って正確にパターニングデバイスを配置するために構成された第一のポジショナーＰＭに連結される。

基板テーブル（例えばウェーハテーブル）ＷＴ。基板（例えばレジストコートのウェーハ）Ｗを保持するために構成され、および特定のパラメータに従って正確に基板を配置するために構成された第２のポジショナーＰＷに連結される。

投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳ。基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば一つ以上のダイからなる）上にパターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを投影するように構成される。

照明システムは、放射線を誘導、成形、制御するための、屈折型、反射型、磁気型、電磁気型、静電気型もしくは他の種類の光学コンポーネント、またはそれらのあらゆる組合せといった、様々なタイプの光学部品を含んでもよい。

支持構造体は、たとえば、フレームまたはテーブルとすることができ、それは必要に応じて固定または移動させることができる。支持構造体は、たとえば投影システムに関して、パターニングデバイスが所望の位置にあることを確実にする。用語「レチクル」または「マスク」の使用は、ここでは、もっと一般的な用語「パターニングデバイス」と同義である。

ここで使用される用語「パターニングデバイス」は、たとえば基板のターゲット部分にパターンを生成するために放射ビームの断面にパターンを付与することに使用できるいかなるデバイスをも指すものと、講義に解釈されるべきである。たとえば、パターンが位相シフト特徴またはいわゆるアシスト特徴を含む場合、放射ビームに与えられるパターンは、基板のターゲット部分で、所望パターンに正確に対応しない場合があることに留意すべきである。通常、放射ビームに与えられたパターンは、ターゲット部分、例えば集積回路、で作成されるデバイスでの特定の機能層に対応する。パターニングデバイスは透過型または反射型とすることができる。

本明細書で使用される用語「投影システム」は、使用する露光放射、あるいは液浸液の使用または真空の使用のような他の因子に適した、屈折型、反射型および反射屈折型光学システム、またはその任意の組合せを含む任意の種類の投影システムも含むものとして、広範に解釈されるべきである。用語「投影レンズ」のどのような使用も、ここでは、もっと一般的な用語「投影システム」と同義であると考えてよい。

ここで述べられるように、装置は透過タイプ（例えば透過マスクを使用）である。あるいは、装置は反射タイプ（例えば、反射マスクを使用）としてもよい。

リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）またはさらに多くの基板テーブル（または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプからなってもよい。そのような「マルチステージ」機械では、追加テーブルを同時に使用することができ、また、一つ以上の他のテーブルを露光のために使用しながら、予備ステップを一つ以上のテーブルで実行することができる

リソグラフィ装置は、また、投影システムおよび基板の間のスペースをふさぐために、少なくとも基板の一部が比較的高い屈折率の液体、例えば水によってカバーされうるタイプであってもよく、それで、液浸液は、また、たとえばマスクと投影システムの間といったリソグラフィ装置の他のスペースに適用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させる技術でよく知られている。ここで使用する用語「液浸」は、基板といった構造体が液体に浸されなければならないことを意味するのではなっく、むしろ液体が、露光中、投影システムと基板の間に置かれることだけを意味する。

図７を参照して、イルミネータＩＬは、放射光源ＳＯから放射ビームを受ける。光源がエキシマレーザである例に対して、光源とリソグラフィ装置は別々の実体であってもよい。そのような場合、光源は、リソグラフィ装置の部分を構成するとは考えられず、放射ビームは、たとえば、適当な誘導ミラーおよび／またはビームエクスパンダーを備えるビームデリバリシステムＢＤを用いて、光源ＳＯからイルミネータＩＬまで通過する。その他の場合、たとえば光源が水銀灯であるとき、光源はリソグラフィ装置の一体化された部分としてもよい。必要な場合、光源ＳＯとイルミネータＩＬはビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼んでもよい。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するために、アジャスタＡＤを備えてもよい。通常、少なくとも、イルミネータの瞳面の強度分布のパラメータσ-outerとσ-innerは、それぞれ調節可能である。それに加えて、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮやコンデンサＣＯといった様々なな他のコンポーネントを備えることができる。イルミネータは、放射ビームをその断面で所望の均一性と強度分布を有するように調整することに、使用することができる。

放射ビームＢは、支持構造体（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されるパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン化される。マスクＭＡを通り抜けると、放射ビームＢは、基板Ｗのターゲット部分Ｃの上へビームの焦点を合わせる投影システムＰＳを通る。第２のポジショナーＰＷと位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダーまたは容量センサ）を用いて、基板テーブルＷＴは、放射ビームＢの経路に異なるターゲット部分Ｃを位置づけるために正確に動かすことができる。同様に、第一の位置決め装置ＰＭともう一つの位置センサ（図７で明示的に描かれてない）は、例えば、マスクライブラリからの機械検索の後、またはスキャンの間で、放射ビームＢの経路に正確にマスクＭＡの位置を定めるために使用できる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第一の位置決め装置ＰＭの一部分を構成する、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）とショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて、実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナーＰＷの一部分を構成するロングストロークモジュールとショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパーの場合（スキャナとの対比で）、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だけに連結されるか、あるいは、固定されてもよい。マスクＭＡと基板Ｗは、マスクアライメントマークＭｌ、Ｍ２と基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置を調整するとよい。図示されるように、基板アラインメントマークが専用のターゲット部分を占めているが、これらのマークは、ターゲット部分の間のスペースに配置されてもよい（これらは、けがき線アライメントマーク(scribe-lane alignment mark)として知られている）。同様に、複数のダイをマスクＭＡに設ける場合では、マスクアライメントマークは、ダイ間に配置されてもよい。

図示された装置は、少なくとも次のモードのうちの１つで使用される。

１．ステップモードで、マスクテーブルＭＴと基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に保持され、一方、放射ビームに与えられる全パターンは、一度にターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一静的露光）。それから、異なるターゲット部分Ｃを露光するために、基板テーブルＷＴはＸおよび／またはＹ方向に移動される。ステップモードでは、露光領域の最大サイズによって、単一静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。

２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴと基板テーブルＷＴが同期してスキャンされて、放射ビームに与えられるパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速さと方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大倍率と画像反転特性によって決定される。スキャンモードで、露光領域の最大サイズは、単一動的露光においてターゲット部分の幅（非スキャン方向）を限定し、一方、スキャン運動の長さは、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）を決定する。

３．その他のモードでは、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、マスクテーブルＭＴは基本的に静止状態に保たれ、基板テーブルＷＴが移動されスキャンされ、その間に、放射ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴの各運動の後で、またはスキャンの間の連続した放射パルス間で、必要に応じて更新される。この動作モードは、上述で参照されるタイプのプログラマブルミラー配列のようなプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに、容易に適用することができる。

上記の説明の使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードがまた、使用されてもよい。

本発明の態様によると、リソグラフィ露光装置として、リソグラフィシステムは、リソグラフィ干渉計装置を備える。そのような装置で、レジストレイヤは、マルチビーム干渉装置で得られるフリンジパターンに露光される。例えば、ＵＶまたはＤＵＶ放射線の２つの平行ビームは、線形干渉縞を発生するために、ある角度で互いに交差する。感光レイヤを有するウェーハは、移動可能なテーブルで位置設定される。テーブルは回転するように配置され、それぞれ二次元で調整される。適切な既知の光源または光源群よって与えられた２つのほぼ平行なコヒーレント光学ビームは、基板と関連した法線ベクトルから様々な角度で、互いに向かって、また感光レイヤに向かって誘導され、感光レイヤ上に干渉パターンを形成させる。コヒーレント放射線の干渉放射ビームは、たとえば、ＡｒＦエキシマレーザによりビームスプリット素子を使って生成されてもよく、また適当な周知方法で与えられてもよく、これにより、それらが同じ光源からのものであり、高コントラスト露光を保証するウェーハでの本質的に等しい強度を持つものとすることができる。

フォトレジストレイヤまたはレイヤ上で発生された干渉パターンは、たとえばウェーハの回転および／またはウェーハの並進により変化させることができる。

本発明による制御装置には、サブパターンＳＤＳ１とＳＤＳ２に関するデータおよび合成パターンＤＬを発生させるのに必要な２つの露光のそれぞれの間にリソグラフィ露光装置を制御するために使われるデータ（例えば、ステージＭＴとＷＴの位置決めに関する設定および／または照明モードに関する設定）、を格納することができるメモリを備えていても良い。設定バイアス比ＢＲ１とＢＲ２に関するデータを格納するために同じメモリを使用することもできる。制御装置の一部とすることもできるコンピュータは、メモリに記録されたデータに基づいて、本発明による方法ステップのいずれかを実行するようにプログラムされアレンジされる。

本発明に従うコンピュータプログラムは、ターゲット特徴幅を有するターゲット特徴および隣接スペースの周期的配置を備えるターゲットパターンによってレジストレイヤをパターニングし、少なくとも部分的に基板をオーバーレイする方法を実行するようにリソグラフィ装置を制御するためのプログラムコードを備えてもよい。この方法は、オブジェクト特徴幅を持つオブジェクト特徴および隣接スペースの周期的配置を備えるマスクパターンを照射することを含み、基板上にある縮小倍率でマスクパターンを投影すること、レジストレイヤを露光すること、各ターゲット特徴がそれぞれの隣接スペースより低いブライトネスで描かれるマスクパターンのイメージに少なくとも部分的に基板をオーバーレイすること、および０．８より低いバイアス比を補正することを含む。このバイアス比は、ターゲット特徴幅に縮小倍率をかけてターゲット特徴幅で割ったものとして定義される。発明の実施形態において、リソグラフィ装置は、コンピュータプログラムを実行して補正を達成するために構成されたコントローラを具備する。本発明の態様によると、リソグラフィ装置は、例えば第５実施形態で説明したような二重露光プロセスを実行するように構成される。このときリソグラフィ装置の上記コントローラは、上記コンピュータプログラムを実行し、２つの異なるレジストパターニングプロセスに対して補正を達成するように構成される。この場合、第一レジストレイヤは、ターゲット特徴および隣接スペースの周期的配置を含む第一ターゲットパターンでパターン化され、第二レジストレイヤは、ターゲット特徴および隣接スペースの周期的配置を含む第二ターゲットパターンでパターン化され、そこでは、第一および第二ターゲットパターンのスペースが挿入(interpose)される。

ここでは、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用に対する具体的な説明がなされるかもしれないが、ここで説明されるリソグラフィ装置は、他の応用例、例えば集積光的システム、磁気ドメインメモリのためのガイダンスと検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造といった他のアプリケーションが可能であることが理解されるべきである。そのような他のアプリケーションの文脈では、それぞれ、用語「ウェーハ」または「ダイ」のどんな使用もより一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」と同意語であると考えられ得ることが、専門家によって理解されるであろう。ここで言及された基板は、たとえばトラック（通常基板にレジストレイヤを塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツールおよび／またはインスペクションツールで、露光前または露光後に処理されてもよい。該当する場合、これは、同様のおよび他の基板処理ツールに適用される。さらに，基板は、例えば、多レイヤＩＣを作成するために、一度ならず処理される場合があり、それで、ここで使用された用語「基板」は、また、すでに多重処理されたレイヤを含む基板を指す場合がある。

ここで使用された用語「放射」、「ビーム」は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、１２６ｎｍの波長を有する）、極紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５−２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含む、電磁放射の全タイプを含む。

用語「レンズ」は、屈折、反射、磁気、電磁、静電光学コンポーネントを含む、光学コンポーネントのいろいろなタイプの組合せを指す。

発明の特定の実施形態が上で説明された一方、本発明が説明以外で実施される場合があることはいうまでもない。

上の説明は、説明のためであって限定のためではない。したがって、修正が、本請求範囲から逸脱することなく本発明の変更を行え得ることは、専門家にとって明らかである。

リソグラフィパターニングプロセスのマスクエラーファクタの大きさを示した図である。横軸はマスクパターンのライン幅を表し、縦軸はレジストにパターニングされたライン幅を表す。 本発明によるリソグラフィパターニングプロセスのマスクエラーファクタの大きさを示した図である。 半密度スペースの２つのパターンへの緻密ラインアンドスペースの所望パターンの分解を示した図である。 ハードマスクとレジストレイヤを持つリソグラフィ基板を示した図である。 ハードマスクの第一露光と第一エッチングの効果を含む本発明による二重露光パターニング方法の連続的な結果を示した図である。 ハードマスクの第二露光と第二エッチングの効果を含む本発明による二重露光パターニング方法の結果を示した図である。 本発明によるリソグラフィ装置を示した図である。 互いに関係するターゲットパターン、マスクパターンおよびレジストレイヤの特徴のサイズを示した図である。 本発明の実施形態による互いに関係するターゲットパターン、マスクパターンおよびレジストレイヤの、ターゲットパターンの特徴のサイズを示した図である。

Claims (20)

1. ターゲット特徴幅を持つターゲット特徴および隣接スペースの周期的配置を備えるターゲットパターンで、少なくとも部分的にリソグラフィ基板をオーバーレイするレジストレイヤをパターニングする方法であって、
   − オブジェクト特徴幅を持つオブジェクト特徴と隣接スペースの周期的配置を備えるマスクパターンを照射すること、
   − 基板上に縮小倍率でマスクパターンを投影すること、
   − 各オブジェクト特徴がそれぞれの隣接スペースのブライトネスより低いブライトネスで描かれるマスクパターンのイメージに、レジストレイヤを露光すること、
   − 縮小倍率をかけてターゲット特徴幅で割ったオブジェクト特徴幅として定義される比を、０．８より低い値に調整すること、および
   − ターゲットパターンを提供するように０．８より低い前記比を補正すること、
   を含むことを特徴とする方法。
2. ターゲットパターンの周期的配置はターゲットピッチを有し、ターゲット特徴幅をターゲットピッチで割ったものとして定義されるターゲットデューティサイクルが０．７と０．８の間の任意の値のいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. マスクパターンの周期的配置はオブジェクトピッチを有し、オブジェクト特徴幅をオブジェクトピッチで割ったものとして定義されるオブジェクトデューティサイクルが０．２と０．５の間の任意の値いずれかであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. ターゲットデューティサイクルが０．５±０．０５であり、前記オブジェクトデューティサイクルが０．２５±０．０５であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
5. レジストがポジ型レジストであることを特徴とする、請求項１−４のいずれかに記載の方法。
6. ターゲット特徴がライン状特徴であることを特徴とする、請求項１−５のいずれかに記載の方法。
7. 前記補正が、ターゲットデューティサイクルを提供するために前記比に従って露光ドーズを調整することを含むことを特徴とする、請求項１−６のいずれかに記載の方法。
8. 前記補正が、露光されたレジストを現像すること、および特徴収縮プロセス特徴収縮プロセスを適用することを含む、請求項５に記載の方法。
9. ターゲット特徴がレジスト材料特徴であり、隣接スペースがレジスト材料の光活性化部分であることを特徴とする、請求項１−８のいずれかに記載の方法。
10. 所望特徴および隣接所望スペースの周期的配置を備える所望パターンを基板に与える方法であって、
    − 所望パターンを第一ターゲットパターンと第二ターゲットパターンの２つの挿入ターゲットパターンに分け、各ターゲットパターンがターゲット特徴に隣接して配置された所望スペースをもつターゲット特徴の周期的配置を備えること、
    − 少なくとも部分的に基板をオーバーレイする第一レジストレイヤを基板に与えること、
    − 請求項２の方法に従って第一ターゲットパターンで第一レジストレイヤをパターニングすること、
    − 第一レジストレイヤを現像すること、
    − 少なくとも部分的に基板をオーバーレイする第二レジストレイヤを基板に与えること、
    − 請求項２の方法に従って前記第二ターゲットパターンで前記第二レジストレイヤをパターニングし、
    前記投影が、第二ターゲットパターンのスペースを第一ターゲットパターンのスペースに対して挿入関係に位置させるように調整されること、
    を含むことを特徴とする方法。
11. 所望特徴および隣接所望スペースの周期的配置を備える所望パターンを基板に与える方法であって、
    − 所望パターンを第一ターゲットパターンと第二ターゲットパターンの２つの挿入ターゲットパターンに分け、各ターゲットパターンがターゲット特徴に隣接して配置された所望スペースをもつターゲット特徴の周期的配置を備えること、
    − 少なくとも部分的に基板をオーバーレイする第一レジストレイヤを基板に与えること、
    − 請求項３の方法に従って第一ターゲットパターンで第一レジストレイヤをパターニングすること、
    − 第一レジストレイヤを現像すること、
    − 少なくとも部分的に基板をオーバーレイする第二レジストレイヤを基板に与えること、
    − 請求項３の方法に従って第二ターゲットパターンで第二レジストレイヤをパターニングし、
    前記投影が、第二ターゲットパターンのスペースを第一ターゲットパターンのスペースに対して挿入関係に位置させるように調整されること、
    を含むことを特徴とする方法。
12. 第一および第二ターゲットパターンのターゲット特徴がレジスト材料特徴であり、隣接スペースがレジスト材料の光活性化部分であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
13. 第一および第二レジストがポジ型レジストであることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の方法。
14. 第一レジストレイヤを現像した後に、第一ターゲットサブパターンをハードマスクレイヤに転写するように第一レジストレイヤの下のハードマスクレイヤをエッチングすること、および
    第二レジストレイヤをパターニングした後に、第二ターゲットサブパターンをハードマスクレイヤに転写するように前記第二レジストレイヤを現像しハードマスクレイヤをエッチングすること、
    をさらに含む請求項１３に記載の方法。
15. 所望特徴がライン状特徴であることを特徴とする請求項１０−１４のいずれかに記載の方法。
16. 前記補正が、ターゲットデューティサイクルを提供するために前記比に従って露光ドーズを調整することを含むことを特徴とする、請求１０−１５のいずれかに記載の方法。
17. 第一レジストレイヤ、または第二レジストレイヤ、または第一および第二レジストレイヤの前記パターニングに対する前記補正が、露光されたレジストを現像すること、および特徴収縮プロセスを適用することを含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
18. ターゲット特徴幅を持つターゲット特徴および隣接スペースの周期的配置を備えるターゲットパターンで、少なくとも部分的に基板をオーバーレイするレジストレイヤをパターニングする方法を実行するようにリソグラフィ装置を制御するプログラムコードを備えるコンピュータプログラムであって、
    − オブジェクト特徴幅を持つオブジェクト特徴および隣接スペースの周期的配置を備えるマスクパターンを照射すること、
    − 基板上に縮小倍率でマスクパターンを投影すること、
    − 少なくとも部分的に基板をオーバーレイするレジストレイヤを、各ターゲット特徴がそれぞれの隣接スペースのブライトネスより低いブライトネスで描かれるマスクパターンのイメージに、露光すること、
    − ０．８より低いバイアス比を補正し、バイアス比が縮小倍率をかけてターゲット特徴幅で割ったターゲット特徴幅として定義されること、
    を含むことを特徴とするコンピュータプログラム。
19. 前記請求項１８に記載のコンピュータプログラムを実行し、請求項１８に従って前記補正を達成するように構成されたコントローラを備えるリソグラフィ装置。
20. コントローラが、２つの異なるレジストパターニングプロセスに対して、請求項１８に記載のコンピュータプログラムを実行し、請求項１８に従って補正を達成するように構成され、
    第一レジストレイヤが、ターゲット特徴および隣接スペースの周期的配置を含む第一ターゲットパターンでパターン化され、
    第二レジストレイヤが、ターゲット特徴および隣接スペースの周期的配置を含む第二ターゲットパターンでパターン化され、
    第一および第二ターゲットパターンのスペースが介在していることを特徴とする、請求項１９に記載のリソグラフィ装置。

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