JP2007323091A - マスクパターン形成方法及び装置、並びに、コンピュータ・プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に目標パターンをプリントするのに使用するマスクを生成する方法を提供すること。
【解決手段】方法は、（ａ）マスク内に形成される、位相構造を利用して基板上に像形成されるフィーチャの最大幅を決定するステップと、（ｂ）最大幅以下の幅を有する目標パターンに含まれる全てのフィーチャを識別するステップと、（ｃ）目標パターンから最大幅以下の幅を有する全てのフィーチャを抽出するステップと、（ｄ）ステップ（ｂ）で識別された全てのフィーチャに対応する位相構造をマスク内に形成するステップと、（ｅ）ステップ（ｃ）を行った後に、目標パターン内に残る全てのフィーチャに関して不透明構造をマスク内に形成するステップとを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に、クロムレス位相リソグラフィ技法とともに使用するためのマスク・パターンの生成に関し、より詳細には、目標デザインを、クロム技法と位相シフト技法の両方を利用してフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）をプリントする対応するマスク・パターンに分解することに関する。さらに、本発明は、放射の投影ビームを提供するための放射システムと、投影ビームをパターン形成するように働く、マスクを保持するためのマスク・テーブルと、基板を保持するための基板テーブルと、基板の目標部分に、パターン形成された投影ビームを投影するための投影システムとを備えるリソグラフィ装置を使用するデバイス製造方法に関する。

リソグラフィ投影装置（ツール）は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような場合、マスクは、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを含む。このパターンの像を、放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板（シリコン・ウェハ）上の目標部分（例えば、１つまたは複数のチップで構成される）に形成することができる。一般に、単一のウェハは全体として網の目状の隣接する目標部分を含み、この隣接する目標部分が、投影システムにより、一度に１つ、連続的に照射される。一方の種類のリソグラフィ投影装置では、全マスク・パターンを一括して目標部分に露出させることで、各目標部分が照射される。そのような装置は、通常、ウェハ・ステッパと呼ばれる。走査ステップ式装置と通常呼ばれる他方の装置では、投影ビームの当るマスク・パターンを所与の基準方向（「走査」方向）に漸進的に走査し、同時に、同期して、この方向に対して平行または逆平行に基板テーブルを走査することで、各目標部分が照射される。一般に、投影システムは、拡大率Ｍ（一般に、Ｍ＜１）を持つので、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスク・テーブルが走査される速度の因数Ｍ倍となる。ここで説明したようなリソグラフィ装置に関して、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号から、もっと多くの情報を収集することができる。この特許は、参照により本明細書に組み込む。

リソグラフィ投影装置を使用する製造プロセスでは、放射線感応材料（レジスト）の層で少なくとも部分的に覆われた基板に、マスク・パターンの像が作られる。この像形成ステップの前に、基板は、下塗り、レジスト被覆、およびソフト・ベークのような様々な手順を経ることができる。露出後に、基板は、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、および形成された像のフィーチャ測定／検査のような他の手順を受けることができる。この手順の配列は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン形成する基礎として使用される。次に、そのようなパターン形成層は、エッチング、イオン打込み（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨などのような、全て個々の層を仕上げるために意図された、様々なプロセスを経ることができる。いくつかの層が必要な場合には、この全手順またはその変形を、新しい層ごとに繰り返さなければならない。最終的に、デバイスの配列が基板（ウェハ）上に存在するようになる。次に、ダイシングまたは鋸引きのような方法で、これらのデバイスを互いに分離し、それから、個々のデバイスを、ピンなどに接続されたキャリアに取り付けることができる。そのようなプロセスに関するより多くの情報は、例えば、「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（マイクロチップの製造：半導体処理への実用的入門書）」、Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，ｂｙ Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ，ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，１９９７，ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４の本から得ることができる。この本を参照により本明細書に組み込む。

リソグラフィ・ツールは、２つ以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有する種類のものであってもよい。そのような「マルチ・ステージ」の装置では、追加のテーブルは、並列に使用される、または、１つまたは複数の他のテーブルを露出に使用しながら、１つまたは複数のテーブルで準備ステップが行われる。ツイン・ステージ・リソグラフィ装置は、例えば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開ＷＯ９８／４０７９１に記載されている。これらを参照により本明細書に組み込む。

上述したフォトリソグラフィ・マスクは、シリコン・ウェハ上に集積される回路構成要素に対応する幾何パターンを備える。そのようなマスクを作成するために使用されるパターンは、ＣＡＤ（コンピュータ援用デザイン）プログラムを利用して生成され、このプロセスはしばしばＥＤＡ（電子デザイン自動化）と呼ばれる。ほとんどのＣＡＤプログラムが、機能マスクを作成するために１組の所定のデザイン規則に従う。これらの規則は、処理およびデザイン制限によって設定される。例えば、デザイン規則は、回路デバイス（ゲート、コンデンサなど）または接続線の間の空間公差を定義し、それにより回路デバイスまたは線が望ましくない形で互いに相互作用しないことを保証する。

当然、集積回路製造での目標の１つは、（マスクを介して）ウェハに元の回路デザインを忠実に複写することである。別の目標は、できるだけ大きな半導体ウェハ表面積を使用することである。しかし、集積回路のサイズが低減し、その密度が増大するにつれて、対応するマスク・パターンのＣＤ（限界寸法）が露光ツールの分解能限界に近付く。露光ツールに関する分解能は、ウェハに露光ツールが繰り返し露光することができる最小フィーチャと定義される。この露光機器の分解能値はしばしば、多くの先進ＩＣ回路デザインに関するＣＤを制限している。

さらに、マイクロ電子構成要素に関するマイクロプロセッサ速度、メモリ記憶密度、および低電力消費の絶え間ない改善が、半導体デバイスの様々な層にパターンを転写して形成するリソグラフィ技法の能力に直接関係する。現況技術は、利用可能な光源の波長を十分に下回るＣＤのパターン形成を必要とする。例えば、２４８ｎｍの電流発生波長が、１００ｎｍよりも小さいＣＤのパターン形成に向けられる。Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｏａｄｍａｐ ｆｏｒ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（ＩＴＲＳ ２０００）で述べられているように、この産業上の傾向は、今後５〜１０年間は続き、加速する可能性もある。

フォトリソグラフィ機器の分解能／プリント能力をさらに改善するための、フォトリソグラフィ業界で現在さらに注目されている１つの技法は、クロムレス位相リソグラフィ「ＣＰＬ」と呼ばれているものである。知られているように、ＣＰＬ技法を利用するとき、得られるマスク・パターンは通常、クロムの使用を必要としない（すなわち、フィーチャが位相シフト技法によってプリントされる）構造（ウェハ上にプリントされたフィーチャに対応する）と、クロムを利用する構造とを含む。その結果、マスクデザイン者は、様々な技法を利用して、所望のパターンがウェハ上にプリントされるような受入れ可能な形でマスク構造全てが相互作用することを検証する必要がある。しかし、マスクの複雑さにより、これは、長く、冗長で、複雑なプロセスになる場合がある。

したがって、所望のパターンの正確なプリントを可能にする、ＣＰＬ技法を利用するマスク・パターンを定義するための単純で体系的な手法を提供する方法が必要とされている。

前述の必要性を解決するために、本発明の１つの目的は、所望の目標パターンまたはデザインからＣＰＬ技法を利用してマスク・パターンを生成するための方法を提供することである。重要なことに、目的は、マスクデザインに必要な時間を短縮し、それと同時に、ウェハ上にプリントされるデザインの精度を改善する、所望の目標パターンをマスク・パターンに変換する単純で体系的な方法を提供することである。

より具体的には、１つの例示実施形態では、本発明は、基板上に目標パターンをプリントするのに使用するマスクを生成する方法に関する。この方法は、（ａ）マスク内に形成される、位相構造を利用して基板上に像形成されるフィーチャの最大幅を決定するステップと、（ｂ）最大幅以下の幅を有する目標パターンに含まれる全てのフィーチャを識別するステップと、（ｃ）目標パターンから最大幅以下の幅を有する全てのフィーチャを抽出するステップと、（ｄ）ステップ（ｂ）で識別された全てのフィーチャに対応する位相構造をマスク内に形成するステップと、（ｅ）ステップ（ｃ）を行った後に、目標パターン内に残る全てのフィーチャに関して不透明構造をマスク内に形成するステップとを含む。

この明細書では、ＩＣの製造で本発明を使用することを特に言及するかもしれないが、本発明は他の多くの可能な用途を有することは明確に理解すべきである。例えば、集積光システム、磁気ドメイン・メモリの誘導および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造で使用することができる。当業者は理解するであろうが、そのような他の用途の環境では、この明細書での用語「レチクル」、「ウェハ」または「チップ」の使用は、より一般的な用語「マスク」、「基板」および「目標部分」でそれぞれ置き換えられるものとして考えるべきである。

本文献において、用語「放射」および「ビーム」は、紫外線放射（波長が、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍである）およびＥＵＶ（極端紫外線放射、例えば、波長が５〜２０ｎｍの範囲にある）を含んだ、全ての種類の電磁放射を包含するように使用される。

ここで使用されるような「マスク」という用語は、基板の目標部分に作成すべきパターンに対応するパターン形成された断面を、入射放射ビームに与えるために使用することができるパターン形成手段を称するものとして、広く解釈すべきである。また、用語「光弁」は、この文脈で使用することができる。従来のマスク（透過型または反射型、バイナリ、位相シフト、ハイブリッドなど）に加えて、他のそのようなパターン形成手段の例は、次のものを含む。ａ）プログラム可能ミラー・アレイ。そのようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射表面を有するマトリック・アドレス指定可能表面である。そのような装置の基本原理は、（例えば）反射表面のアドレス指定された領域は入射光を回折光として反射するが、アドレス指定されていない領域は入射光を非回折光として反射する。適切なフィルタを使用して、前記の非回折光を、反射ビームからフィルタ除去して、後に回折光だけを残すことができる。このようにして、マトリックス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに従って、ビームはパターン形成される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適当な電子的な手段を使用して行うことができる。そのようなミラー・アレイについて、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および米国特許第５，５２３，１９３号からより多くの情報を収集することができる。これらの特許は、参照により本明細書に組み込む。ｂ）プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構造の一例は、米国特許第５，２２９，８７２号に与えられている。この特許は、参照により本明細書に組み込む。

本発明の方法は、従来技術に勝る重要な利点を提供する。例えば、目標パターンをプリントするために利用されるマスクを画定／生成するために目標パターンを位相構造と不透明構造に分解する前述の方法は、マスクデザインに必要な時間を短縮し、それと同時に、ウェハ上にプリントされるデザインの精度を改善する、目標パターンをマスク・パターンに変換する単純で体系的な方法を提供する。

本発明の追加の利点は、本発明の例示実施形態の以下の詳細な説明から当業者に明らかになろう。

本発明自体、およびさらなる目的および利点は、以下の詳細な説明および添付図面を参照すればより良く理解できよう。

以下により詳細に説明するように、本発明の好ましい実施形態は、ウェハ／基板に像形成し、ウェハ／基板上に目標パターンを生成するために利用することができるマスク・パターン（すなわちレチクル）を生成するように、（ウェハ上にプリントされる）所望の目標パターンを分解するための方法に関する。本発明によれば、生成されるマスク・パターンは、ＣＰＬ技法を利用する。したがって、マスク・パターンは、約１００％の透過およびゼロ位相シフトの領域と、約１００％の透過および１８０°位相シフトの領域と、約０％の透過の領域とを含む。典型的なマスクの複雑さとともに、ＣＰＬ技法を使用するときにフィーチャをプリントするために利用されるこれら様々な異なる種類の領域により、マスクデザインは、複雑で時間のかかる作業となる場合がある。以下に詳細に説明するように、本発明は、目標パターンからマスク・パターンを直接生成するために利用することができる単純な分解方法を提供することによって、マスク生成に必要な時間を短縮する。さらに、以下の説明に従って動作するようにプログラムされた標準のＣＡＤシステム（上述のものなど）を利用して本発明の方法を実施することができることに留意されたい。

図１は、本発明のマスク生成プロセスを一般的に示す流れ図である。上述したように、ＣＰＬ技法を利用するとき、得られるマスクは、例えば、マスク・レチクルに形成される位相シフトまたは位相エッジ（すなわちクロムなし（ｎｏ−ｃｈｒｏｍｅ））を利用してフィーチャをプリントすることができ、かつマスクに含まれる、少なくとも一部がクロムの構造を利用してフィーチャをプリントすることができる。図１を参照すると、プロセスでの第１のステップ（ステップ１１）は、位相構造（すなわちクロムなし）を利用してプリントすることができるフィーチャの最大幅を決定することである。すなわち、ウェハ上にフィーチャを正確に複写するためにクロムの使用を取り入れることが必要となるフィーチャ幅を定義する必要がある。限定はしないが波長、開口数、照明およびウェハ・ステッパ条件などのイメージング・システム・パラメータに基いて決定することができるこの最大幅は、空間イメージ・シミュレータの使用など知られている方法によって容易に決定することができる。具体的には、空間イメージ・シミュレータを利用することによって、位相構造のどの幅で像が劣化し始めるかを求めることができる。最大幅は、この劣化点よりも小さく設定される。最大幅はまた、最小フィーチャ・サイズ、最小ピッチ、および最大デューティ・サイクルなど所望のパターン内の臨界フィーチャの定義に基いて決定することもできる。臨界フィーチャに基いて最大幅を決定するために、最大位相サイズは、全ての臨界最小フィーチャが位相領域内に入るように設定される。次いで、この幅を利用して、この位相サイズ幅に関して受入れ可能な像形成結果を提供する照明設定が決定される。これはまた、空間イメージ・シミュレータによっても行われる。すなわち、照明が固定されて、最大幅が決定される、または臨界幾何形状から最大幅が固定され、次いで必要な照明が決定される。したがって、ステップ１１で、位相シフト技法を利用してプリントすることができるフィーチャの最大幅が決定される。この幅を超えるフィーチャは、ウェハ上に適切に像形成するためにクロムを利用しなければならない。

次に、ステップ１２で、目標パターンが検査され、最大幅以下の全ての縦構成要素／フィーチャが元のデザインから識別され、抽出される。図２ａ〜図２ｃは、３つの例示パターン、およびパターンからその後抽出される縦フィーチャの識別を例示する。図２ａ〜図２ｃそれぞれに示されるように、縦フィーチャ２１は、ステップ１１で決定された最大幅以下の縦フィーチャに対応し、したがって、元のデザイン（すなわち目標パターン）から抽出され、パターンＡと呼ばれる個別パターンになる。図２ｂに示されるように、最大幅を超える縦フィーチャ（例えば縦フィーチャ２３を参照）は抽出されない。抽出され、パターンＡとして配置されたフィーチャは位相構造を利用してプリントすることが可能であることに留意されたい。さらに、識別後、縦フィーチャ２１を、一般的に知られているブール演算を利用して目標パターンから抽出することができることに留意されたい。

同様に、ステップ１３で、最大幅以下の全ての横構成要素／フィーチャが、目標パターンから識別され、抽出される。図３ａ〜図３ｃは、それぞれ図２ａ〜２ｃに例示されるパターンに対応する。図３ｂ〜図３ｃそれぞれに示されるように、横フィーチャ３１は、ステップ１１で決定された最大幅以下の横フィーチャに対応し、したがって、元のデザインから抽出され、パターンＢと呼ばれる個別パターンになる。図３ａ〜図３ｃに示されるように、最大幅を超える横フィーチャ（例えば横フィーチャ３３を参照）は抽出されない。抽出され、パターンＢとして配置されたフィーチャは位相構造を利用してプリントすることが可能であることに留意されたい。さらに、識別後、横フィーチャ３１を、一般に知られているブール演算を利用して元のパターンから抽出することができることに留意されたい。

プロセスでの次のステップ（ステップ１４）は、位相構造を利用してプリントされた縦フィーチャ２１と横フィーチャ３１の共通部分を識別することに関わる。以下にさらに説明するように、共通部分に適用されるクロムのサイズを、他のパターンへのクロムの適用とは独立して制御することができるように、そのような共通部分を識別することが時として必要である。プロセスでの任意のステップであるステップ１４は、時として、共通部分が基板上に正確にプリントされる（すなわち線に破断がない）ことを保証するのに必要である。共通部分の識別は以下のように行われる。第１に、パターンＡに含まれる縦フィーチャが、各フィーチャの両端で縦方向に沿って長さを増大される。第２に、パターンＢに含まれる横フィーチャが、各フィーチャの両端で横方向に沿って長さを増大される。パターンＡおよびＢに含まれる縦および横フィーチャのサイズの増大は、共通部分が適切に識別されることを保証するために必要である。例えば、「Ｌ」形フィーチャを仮定すると、このフィーチャの縦部分（または横部分）を抽出するとき、共通部分の一部も形成する縦フィーチャの部分が失われる（すなわち抽出されない）。縦フィーチャの長さをある所定の量だけ延ばすことによって、共通部分に位置する縦フィーチャの部分が再捕捉される。前述したことは、横フィーチャに関しても同じである。縦フィーチャと横フィーチャの両方が、好ましくは同じ量だけ延ばされることに留意されたい。さらに、増大の量に関する通則は最大位相幅の２倍であることに留意されたい。

続いて、パターンＡでの縦フィーチャおよびパターンＢでの横フィーチャが延ばされた後、パターンＡおよびパターンＢを利用してブール「ＡＮＤ」演算が行われ、その結果（パターンＣと呼ばれる）が、位相構造を利用してプリントされた縦フィーチャと横フィーチャとの共通部分を識別する。図２ａ〜図２ｃおよび図３ａ〜図３ｃに記載した例示パターンに関するこの演算の結果が、それぞれ図４ａ〜図４ｃに示されている。より具体的には、図４ａを参照すると、図３ａに記載した対応する横パターンは、位相構造を利用してプリントされる横フィーチャを有さなかったので、識別される共通部分はない。図４ｂおよび図４ｃの参照番号４１は、それぞれ図２ｂおよび図３ｂ、ならびに図２ｃおよび図３ｃで識別された縦フィーチャと横フィーチャの共通部分を示す。目標パターンの残りから共通部分を分離した後に、サイジングなど追加の処理をクロム共通部分パターンに適用することができることに留意されたい。

次に、前述のプロセスが行われた後、次のステップ（ステップ１５）は、パターンを位相領域（例えば１００％透過率および１８０°位相シフト）と不透明領域（例えばゼロ透過）に分解することに関わる。位相領域に関する前述の要件は単なる例であり、位相構造をプリントするのに適した他の条件を利用することもできることに留意されたい。例えば、この方法は、２５％透過率または５０％透過率を利用することができ、あるいはフォトマスク上に複数の透過率を提供することができる。分解に関して、まず、パターンＡおよびパターンＢのブール「ＯＲ」演算を行うことによって、位相パターンが定義される。この「ＯＲ」演算の結果（パターンＤと呼ばれる）は、位相構造（すなわちクロムなし）のみを利用してプリントされた縦フィーチャと横フィーチャの両方を含むパターンである。第２に、位相構造を利用してプリントされておらず、かつ縦位相構造と横位相構造の共通部分でない元のパターンの部分が、元のパターンからパターンＤおよびパターンＣを差し引くことによって識別される。得られる、パターンＥと呼ばれるパターンは、ブール演算：パターンＥ＝「元のパターン」−（パターンＣ「ＯＲ」パターンＤ）を行うことによって得ることができる。したがって、パターンＥは、マスク上の、ゼロ透過フィーチャ（すなわちクロム・フィーチャ）を利用してプリントされるパターンの部分を表す。

したがって、前述のステップが完了した後、以下の３つの異なるマスク部分が定義されている。（１）パターンＤ−位相構造を利用してプリントされる縦および横フィーチャ。（２）パターンＣ−不透明構造（すなわちゼロ透過構造）を利用してプリントされる縦フィーチャと横フィーチャの共通部分。（３）パターンＥ−パターンＣまたはＤに含まれない元のデザインパターン内に含まれる他の全てのフィーチャ。パターンＣとパターンＥは、各パターンに含まれる全てのフィーチャが不透明フィーチャ（すなわちゼロ透過）を用いてプリントされるので、単一パターンに組み合わせることができることに留意されたい。パターンＣとＥの組合せをパターンＦと呼ぶ。

最終ステップで、前述のパターンを利用して、基板上に所望のパターンを像形成するために利用されるマスクを生成する。より具体的には、パターンＤとパターンＦを組み合わせて単一のマスクを形成し、これは、ブール「ＡＤＤ」演算を利用して達成することができる。それぞれ図２ａ、図３ａ、および図４ａ；図２ｂ、図３ｂ、および図４ｂ；図２ｃ、図３ｃ、および図４ｃに記載した対応するパターンに関する対応する最終マスクデザインを表す図５ａ〜図５ｃを参照すると、最終マスクは、位相構造を用いてプリントするのに適した幅を有する縦および横構成要素をプリントするための位相構造５１と、位相構造を用いてプリントするのに適さない構成要素をプリントするための不透明構造５３と、不透明構造を用いてプリントされる横構成要素と縦構成要素の共通部分とを含む。例示実施形態では、図５のマスクに含まれる背景領域５５は、１００％透過率および０°位相シフトと定義され、位相構造５１は、１００％透過率および１８０°位相シフトと定義され、不透明構造５３は、０％透過率と定義される。パターンＤとして記載した縦および横構成要素をプリントするためには、位相構造５１に関連してマスクの背景部分が作用することに留意されたい。さらに、本発明の前述の方法は、上述した特定の透過および位相シフト特性に限定されるものとは意図されていないことに留意されたい。前述したことからの変形形態も可能であることは明らかである。

また、本発明の方法に関連して、光近接補正技法またはエッジ・バイアスを利用することができる。例えば、得られるマスクデザインへのスキャッタ・バーの使用を組み込むことができる。さらに、スキャッタ・バーを、プロセスの様々なステップでマスクデザインに導入することができる。知られているように、スキャッタ・バーは、不透明スキャッタ・バーまたは位相エッジ・スキャッタ・バーとして構成することができる。重要な要件の１つは、スキャッタ・バーが分解能以下を保つことである。図５ａ〜図５ｃに、最終マスクデザインに組み込まれた例示スキャッタ・バー５７を示す。

上述したように、目標パターンをプリントするために利用されるマスクを定義／生成するために目標パターンを位相構造と不透明構造に分解する前述の方法は、マスクデザインに必要な時間を短縮し、それと同時に、ウェハ上にプリントされるデザインの精度を改善する、目標パターンをマスク・パターンに変換する単純で体系的な方法を提供する。

本発明の別の態様は、像形成された基板での「フレア」の効果を低減するためのマスク・パターンのさらなる修正に関する。知られているように、「フレア」は、イメージ面（すなわち、通常はウェハの表面）で空間イメージを劣化する望ましくない背景光に対応する。しかし、フレア効果は長範囲であり（すなわち、所与の点でのフレアの量が、その所与の点の周りの大きな領域に依存する）、したがって、従来のＯＰＣ方法を利用することによって補正することができない。フレアの原因に関するいくつかの現在の理論としては、光学システム内部での光の散乱、および空間イメージと取り消されていないゼロ次光とのコントラストがある。特定の幾何形状に当る背景光またはフレアは、その幾何形状自体ではなく、幾何形状の周りの大きな領域から来ることに留意されたい。したがって、パターンの大きな明領域でのエネルギー強度の３０％の低減が、望ましくないフレア成分の低減に非常に大きなプラスの効果を有することが出来る。

以下に、空間イメージからフレア成分を低減するための様々な方法を記載する。方法を論じる前に、以下の技法は、プリントされるフィーチャまたは構成要素を含まないマスクの大きな部分で実施されることに留意されたい。例えば、図６ａ〜図６ｃを参照すると、以下の修正は、これらの図に示される部分の外側のマスク部分で実施される。

図６ａを参照する第１の方法によれば、分解能以下不透明パターンが、デザインのオープン領域（例えば、パターン幾何形状から２００ｎｍ以上離れた領域）に対応する部分でマスク・パターンに追加される。図に示されるように、オープン空間を２５％だけ埋めるクロム・フィーチャ６１のチェッカーボード・パターンは、電場領域の強度を入射強度の約８２％に低減する働きをする。第２の方法では、図６ｂに示されるように、オープン空間を２５％だけ埋める１８０°位相シフトフィーチャ６３のチェッカーボード・パターンが、オープン領域に追加される。このパターンは、電場領域の強度を入射強度の約３５％に低減する働きをする。第３の方法では、図６ｃに示されるように、オープン空間を２５％だけ埋める１２０°位相シフトフィーチャ６５のチェッカーボード・パターンが、オープン領域に追加される。このパターンは、電場領域の強度を入射強度の約７５％に低減する働きをする。大きな電場領域でのエネルギーの強度は、フレア低減パターン内の充填のパーセンテージに直接依存することに留意されたい。

図７は、クロム分解能以下パターンと、１８０°位相構造からなる同じパターンとの透過率の関係を例示する。図示されるように、クロム・パターンが入射光の５０％を透過するとき、１８０°位相シフト、１００％透過率フィーチャの同じパターンはゼロ強度を有する。

さらに、前述のチェッカーボード・パターンおよび位相シフトの量、またはクロムの使用は単なる例にすぎないことに留意されたい。所望の量のフレア低減が得られるまで、前述のことの変形形態を行うこともできる。例えば、取り得るパターンは、線／空間パターン、長方形チェッカーボード、交互横および縦線、適合する線／空間パターンなどを含むことができ、しかしこれらに限定されない。重要な局面は、フレア低減パターンに含まれるフィーチャが分解能以下に保たれることである。

図８は、本発明によりデザインされたマスクと共に使用するのに適したリソグラフィ投影装置を概略的に示す。この装置は、放射の投影ビームＰＢを供給するための、この特定の場合には放射源ＬＡも備える、放射システムＥｘ、ＩＬと、マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備え、かつ要素ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決め手段に接続された第１の物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、基板Ｗ（例えば、レジスト被覆シリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダを備え、かつ要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続された第２の物体テーブル（基板テーブル）ＷＴと、マスクＭＡの照射部分の像を、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のチップで構成される）に形成するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、屈折、反射、または反射屈折光学システム）とを備える。

ここに示すように、本装置は、透過型（すなわち、透過マスクを有する）である。しかし、一般に、本装置は、例えば、反射型（反射マスクを有する）であってもよい。もしくは、本装置は、マスクの使用に対する代替として他の種類のパターン形成手段を使用することもでき、その例として、プログラム可能ミラー・アレイやＬＣＤマトリックスが挙げられる。

放射源ＬＡ（例えば、水銀ランプ、エキシマ・レーザ、またはプラズマ放電源）は、放射のビームを生成する。このビームは、直接か、または、例えばビーム拡大器Ｅｘなどのコンディショニング手段を通り抜けた後かいずれかで、照明システム（照明装置）ＩＬに送られる。照明装置ＩＬは、ビーム内の強度分布の外側半径範囲および／または内側半径範囲（通常、それぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ、σ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定するための調整手段ＡＭを備えることができる。さらに、照明装置は、一般に、積分器ＩＮ、集光器ＣＯなどの様々な他の部品を備える。このようにして、マスクＭＡに当っているビームＰＢは、その断面内に所望の一様強度分布を持つ。

図８に関して留意すべきことであるが、放射源ＬＡは、リソグラフィ投影装置のハウジング内にあることがあるが（例えば、放射源ＬＡが水銀ランプの場合、そうであることが多い）、また、放射源ＬＡがリソグラフィ投影装置から遠く離れており、それの生成する放射ビームが装置の中に導かれることがある（例えば、適当な方向付けミラーを使用して）。この後者のシナリオは、放射源ＬＡが（例えばＫｒＦ、ＡｒＦ、またはＦ_２レージングに基づく）エキシマ・レーザである場合に多い。本発明および特許請求の範囲は、これらのシナリオの両方を含む。

ビームＰＢは、その後、マスク・テーブルＭＴに保持されているマスクＭＡと交差する。マスクＭＡを通り抜けたビームＰＢは、レンズＰＬを通り抜ける。このレンズＰＬは、基板Ｗの目標部分ＣにビームＰＢを収束させる。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）を使って、基板テーブルＷＴは、例えば、ビームＰＢの経路内に異なった目標部分Ｃを位置決めするように、正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め手段を使用して、例えば、マスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後で、または走査中に、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ことができる。一般に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、長行程モジュール（粗い位置決め）と短行程モジュール（精密位置決め）を使って行われる。これらのモジュールは、図８に明示的に示さない。しかし、ウェハ・ステッパ（走査ステップ式装置に対して）の場合は、マスク・テーブルＭＴは、短行程用アクチュエータに接続されるだけでよく、または、固定されてもよい。

図示の装置は、２つの異なるモードで使用することができる。ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止したままであり、全マスク像が一括して（すなわち、単一「フラッシュ」で）目標部分Ｃに投影される。次に、異なる目標部分ＣがビームＰＢで照射されるように、基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向に移動される。走査モードでは、基本的に同じシナリオが当てはまるが、ただ、特定の目標部分Ｃが単一「フラッシュ」で露出されないことが異なる。代わりに、マスク・テーブルＭＴが、特定の方向（いわゆる「走査方向」、例えば、ｙ方向）に速度ｖで移動可能であり、その結果、投影ビームＰＢはマスク像全体を走査することができるようになる。これと並行して、基板テーブルＷＴが、速度Ｖ＝ｍｖで、同じ方向または反対方向に同時に移動する。ここで、ＭはレンズＰＬの拡大率である（一般に、Ｍ＝１／４または１／５）。このようにして、分解能で妥協する必要なく、比較的大きな目標部分Ｃを露出させることができる。

本発明のいくつかの特定の実施形態を開示してきたが、本発明を、その精神または本質的な特徴を逸脱することなく他の形で実施することができることに留意されたい。したがって、本実施形態は、全ての点で例示とみなされ、限定を加えるものではなく、本発明の範囲は、頭記の特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と等価な意味および範囲の全ての変更が、本発明に包含されるものと意図されている。

本発明の一実施形態を示す例示流れ図である。 ２ａ〜２ｃは、３つの例示パターンと、パターンからその後抽出される縦フィーチャの識別とを例示する図である。 ３ａ〜３ｃは、それぞれ図２ａ〜図２ｃに例示されるパターンに対応し、パターンから抽出される横フィーチャを例示する図である。 ４ａ〜４ｃは、それぞれ図２ａ〜図２ｃと図３ａ〜図３ｃで抽出された縦パターンと横パターンとの共通領域を例示する図である。 ５ａ〜５ｃは、それぞれ図２ａ、図３ａ、および図４ａ；図２ｂ、図３ｂ、および図４ｂ；ならびに図２ｃ、図３ｃ、および図４ｃに記載された対応するパターンに関する対応する最終マスクデザインを表す図である。 ６ａ〜６ｃはフレアを低減することができる様々な分解能以下パターンを例示する図である。 クロム分解能以下パターンと、１８０°位相構造からなる同じパターンとの透過率の関係を例示する図である。 本発明を使ってデザインされるマスクとともに使用するのに適したリソグラフィ投影装置を概略的に示す図である。

符号の説明

ＬＡ 放射源
Ｅｘ ビーム拡大器
ＩＬ 照明装置
Ｅｘ、ＩＬ 放射システム
ＡＭ 調整手段
ＩＮ 積分器
ＣＯ 集光器
ＰＬ 投影システム
ＭＡ マスク（レチクル）
ＭＴ 第１の物体テーブル（マスク・テーブル）
Ｃ 目標部分
ＰＢ 投影ビーム
Ｗ 基板（ウェハ）
ＷＴ 第２の物体テーブル（基板テーブル）
２１、２３ 縦フィーチャ
３１、３３ 横フィーチャ
４１ 共通部分
５１ 位相構造
５３ 不透明構造
５５ 背景領域
５７ スキャッタ・バー
６１ クロム・フィーチャ
６３ １８０°位相シフトフィーチャ
６５ １２０°位相シフトフィーチャ

Claims (18)

1. 基板上に目標パターンをプリントするのに使用するマスクを生成する方法であって、
   （ａ）前記マスク内に形成される位相構造を利用して前記基板上に像形成されるフィーチャの最大幅を決定するステップと、
   （ｂ）前記最大幅以下の幅を有する前記目標パターンに含まれる全てのフィーチャを識別するステップと、
   （ｃ）前記目標パターンから前記最大幅以下の幅を有する全てのフィーチャを抽出するステップと、
   （ｄ）ステップ（ｂ）で識別された全てのフィーチャに対応する位相構造を前記マスク内に形成するステップと、
   （ｅ）ステップ（ｃ）を行った後に、目標パターン内に残る全てのフィーチャに関して不透明構造を前記マスク内に形成するステップと、
   を含む方法。
2. ステップ（ｂ）が、
   （ｆ）前記最大幅以下の幅を有する全ての縦フィーチャを識別するステップと、
   （ｇ）ステップ（ｆ）で識別された全ての縦フィーチャを抽出するステップと、
   （ｈ）前記最大幅以下の幅を有する全ての横フィーチャを識別するステップと、
   （ｉ）ステップ（ｈ）で識別された全ての横フィーチャを抽出するステップと、
   を含む請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｆ）で識別された前記縦フィーチャとステップ（ｈ）で識別された前記横フィーチャとの全ての共通部分を識別するステップと、全ての前記共通部分に対応する不透明構造を前記マスク内に形成するステップとをさらに含む請求項２に記載の方法。
4. 前記共通部分が、ステップ（ｇ）で抽出された縦フィーチャと、ステップ（ｈ）で抽出された横フィーチャとの間でブール「ＡＮＤ」演算を行うことによって識別される請求項３に記載の方法。
5. 前記位相構造が、実質的に１００％の透過および１８０°位相シフトを示す領域によって前記マスク内に形成され、前記不透明構造が、０％透過率を示す領域によって前記マスク内に形成される請求項１に記載の方法。
6. 前記マスク内に光近接補正フィーチャまたはエッジ・バイアスを含むステップを含む請求項１に記載の方法。
7. 基板上に目標パターンをプリントするのに使用するマスクを生成するための装置であって、
   前記マスク内に形成される位相構造を利用して前記基板上に像形成されるフィーチャの最大幅を決定するための手段と、
   前記最大幅以下の幅を有する前記目標パターンに含まれる全てのフィーチャを識別するための手段と、
   前記目標パターンから前記最大幅以下の幅を有する全てのフィーチャを抽出するための手段と、
   前記最大幅以下の幅を有する全てのフィーチャに対応する位相構造を前記マスク内に形成するための手段と、
   前記最大幅よりも大きい幅を有する全てのフィーチャに関して不透明構造を前記マスク内に形成するための手段と、
   を備える装置。
8. 前記最大幅以下の幅を有する前記目標パターンに含まれる全てのフィーチャを識別するための前記手段が、
   前記最大幅以下の幅を有する全ての縦フィーチャを識別するための手段と、
   前記最大幅以下の幅を有する全ての縦フィーチャを抽出するための手段と、
   前記最大幅以下の幅を有する全ての横フィーチャを識別するための手段と、
   前記最大幅以下の幅を有する全ての横フィーチャを抽出するための手段と、
   を備える請求項７に記載の装置。
9. 前記最大幅以下の幅を有する前記縦フィーチャと、前記最大幅以下の幅を有する前記横フィーチャとの全ての共通部分が識別され、不透明構造が、全ての前記共通部分に対応して前記マスク内に形成される請求項８に記載の装置。
10. 前記共通部分が、ステップ（ｇ）で抽出された縦フィーチャと、ステップ（ｈ）で抽出された横フィーチャとの間でブール「ＡＮＤ」演算を行うことによって識別される請求項９に記載の装置。
11. 前記位相構造が、実質的に１００％の透過および１８０°位相シフトを示す領域によって前記マスク内に形成され、前記不透明構造が、０％透過率を示す領域によって前記マスク内に形成される請求項７に記載の装置。
12. 前記マスク内に光補正フィーチャまたはエッジ・バイアスを含むステップを含む請求項７に記載の装置。
13. コンピュータによって可読な記録媒体と、リソグラフィ・イメージング・プロセスで使用するためのマスクに対応する少なくとも１つのファイルを生成するようにコンピュータに命令するための記録媒体に記録された手段とを備えるコンピュータを制御するためのコンピュータ・プログラム製品であって、
    前記ファイルの前記生成が、
    （ａ）前記マスク内に形成される位相構造を利用して前記基板上に像形成されるフィーチャの最大幅を決定するステップと、
    （ｂ）前記最大幅以下の幅を有する前記目標パターンに含まれる全てのフィーチャを識別するステップと、
    （ｃ）前記目標パターンから前記最大幅以下の幅を有する全てのフィーチャを抽出するステップと、
    （ｄ）ステップ（ｂ）で識別された全てのフィーチャに対応する位相構造を前記マスク内に形成するステップと、
    （ｅ）ステップ（ｃ）を行った後に、目標パターン内に残る全てのフィーチャに関して不透明構造を前記マスク内に形成するステップと、
    を含むコンピュータ・プログラム製品。
14. ステップ（ｂ）が、
    （ｆ）前記最大幅以下の幅を有する全ての縦フィーチャを識別するステップと、
    （ｇ）ステップ（ｆ）で識別された全ての縦フィーチャを抽出するステップと、
    （ｈ）前記最大幅以下の幅を有する全ての横フィーチャを識別するステップと、
    （ｉ）ステップ（ｈ）で識別された全ての横フィーチャを抽出するステップと、
    を含む請求項１３に記載のコンピュータ・プログラム製品。
15. ファイルの生成がさらに、
    ステップ（ｆ）で識別された前記縦フィーチャとステップ（ｈ）で識別された前記横フィーチャとの全ての共通部分を識別するステップと、
    全ての前記共通部分に対応する不透明構造を前記マスク内に形成するステップと、
    を含む請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム製品。
16. 前記共通部分が、ステップ（ｇ）で抽出された縦フィーチャと、ステップ（ｈ）で抽出された横フィーチャとの間でブール「ＡＮＤ」演算を行うことによって識別される請求項１５に記載のコンピュータ・プログラム製品。
17. 前記位相構造が、実質的に１００％の透過および１８０°位相シフトを示す領域によって前記マスク内に形成され、前記不透明構造が、０％透過率を示す領域によって前記マスク内に形成される請求項１３に記載のコンピュータ・プログラム製品。
18. ファイルの生成がさらに、前記マスク内に光近接補正フィーチャまたはエッジ・バイアスを含むステップを含む請求項１４に記載のコンピュータ・プログラム製品。

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