JP2009529802A - リソグラフィシステムおよび投影方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、白黒の書き込み方式、即ち１つの格子セルへの書き込みまたは非書き込みを使用し、複数の前記格子セルを有する格子の上でパターンを分割することによって、ウェハのようなターゲット面上に前記パターンを発生させるためのプローブ形成リソグラフィシステムであって、前記パターンは、１つの前記格子セルのフィーチャよりも大きなサイズの複数のフィーチャを有し、前記格子セルの各々において、前記プローブは、オンまたはオフに切り替えられ、前記ターゲット上のプローブは、１つの前記格子セルよりも十分に大きな表面積を覆っており、また、前記白黒の書き込みの位置依存分布が、１つのフィーチャ内で、このようなシステムに基づく方法と同様に、前記プローブのサイズの範囲内に与えられるシステムに関する。

Description

本発明は、オンおよびオフの書き込み方式を使用し、複数の格子セルを有する格子の上でパターンを分割することによって、格子セルの各々において、プローブがオンまたはオフに切り替えられ、ウェハのようなターゲット面上にイメージパターンを投影するためのプローブ形成リソグラフィシステムに関する。

いわゆる白黒の書き込み方式を有するシステムが、従来技術において広く知られている。このようなシステムは、例えばレーザに基づいており、直接的な書き込み手段、いわゆるマスクレスシステムの使用を特徴とする。プローブをオンまたはオフに切り替えることによって、格子セルの各々は、書き込みが行われたり、行われなかったりする。このようなプローブは、ターゲット面へのプローブの影響によって特徴付けられ、いわゆる点広がり関数によってよく記述される。この点広がり関数（ＰＳＦ）は、一般的にはガウス分布を有する。プローブのサイズは、この分布のサイズであると一般的に見なされ、プローブのエネルギの５０％が在る。

このような特定の種のプローブに基づいたリソグラフィシステムは、本出願人の名前での国際公開２００４／０３８５０９により知られている。これは、ターゲット上にパターンを書き込むために、荷電粒子ビームのコラムで発生された大規模な非常に多くの荷電粒子ビームを含む。上述のような目的のために、書き込みビームは、ターゲット上を走査され、ターゲットは、ビームの走査方向に対して横方向に移動することができる。また、上述のような目的のために、この書き込みビームは、ターゲット上の仮想格子を使用して、また、少なくとも１つの荷電ビームを変調するために書き込み情報を使用して、ターゲットの上に配置されたシステムパターンのフィーチャに基づいて、変調される。

従って、既知のリソグラフィシステムによるパターンの書き込みは、ターゲット面の相対的な移動と、制御ユニットによる信号に基づいたブランカ（ｂｌａｎｋｅｒ）光学系により、書き込みビームの所定の時間に合わせ、オンおよびオフの切り替えとの組合せによって、特に、いわゆるパターンストリーマによって果される。

仮想格子の動作的な使用によって、既知のシステムは、書き込みビームが、オンまたはオフの方式に切り替えられるかどうか、特に、例示されたシステムが、このビームが夫々削除されるかどうかを意味することを、決定することができる。このような使用される格子サイズは、例えば、特に知られた実施の形態では、偶然的に、即ちスポットの好ましくない消え方で、現在のマルチ書き込みビームシステムの可能性が、基板上に書き込まれるパターンに邪魔になるどうかの問題によって決定される。従って、できるだけ小さな格子を選択する傾向にある。この傾向は、線や対象物の幅、位置決めの位置を決定する所で、設計の際に、実際に無限の選択を有するように、設計者の要望によって与えられる。本発明の基本的な洞察に従って、後者は、書き込みの所での近接効果を補正するための付加的な可能性を意味する。一方、特に、大規模な非常に多くのマルチ書き込みビームシステムでは、処理され、リソグラフィシステムの書き込みツール部分に伝送されるデータの量を限定するように、また、迅速な切り替えが可能な、非常に複雑であったり、比較的高価であったりするブランカ構造を必要とせずに、フィーチャの書き込みを補正するための速い切り替えのブランカを可能にするように、できるだけ大きな格子を有することが好ましい。

上述の条件の間のバランスに関して、また、最新の技術の状態を反映して、既知のリソグラフィ装置は、いわゆる微小寸法のセルを弁別する。この微小寸法は、代表的には４５ｎｍであり、３０ｎｍのような対応するオーダのプローブのサイズを有する書き込みビームにより書き込まれ、２０個の格子セルにより２０個の格子セルに分割され、従って、２．２５ｎｍのプローブのサイズに対して小さな寸法である。このようなセットアップでは、１つの格子セルのみの偶然のブランキング、非ブランキングは、例えば０．２５％のみの電子の堆積されたドーズの小さな影響を有するのみであり、実際には、この影響は、無視できると考えられる。

本発明は、上述の欠点なく、リソグラフィシステムに基づいたラスタで、パターン化される基板の表面により正確なパターンのフィーチャを配置する方法の問題を処理する。前述の理由とは別に、特に、マルチビーム書き込みビームシステムで、フィーチャまたはフィーチャの縁の正確な位置決めが、非常に重要である。なぜならば、特に、露光される基板の異なる部分が、複合ビームシステムでのように異なる荷電粒子ビームのような、異なるプローブによりパターン化されることができ、また、フィーチャのサブピクセルの再配置により、ブランキングツール内の近接効果を補正する他の手段を与えるからである。

他の従来技術では、ビームで基板をパターン化するために広く使用される方法は、ラスタ走査である。基板上にパターンを正確に書き込むために、パターンは、ラスタライズ（ｒａｓｔｅｒｉｚｅｄ）される。荷電粒子ビームの各々は、パターン化される基板上で書き込み動作を行い、連続的な方法で移動されるモータ駆動ステージ上に配置される。同時に、ビームは、ステージの動きに対して垂直方向に走査される。適切な時間で、書き込み情報をビームに供給することによって、パターンが格子の上に書き込まれる。この格子は、デカルト格子である必要性はない。この従来技術における主な問題は、フィーチャが、単一の格子セルの寸法内にのみ配置され得ることである。結果として生じるパターンの設計の規則は、この問題を解決しない。なぜならば、このパターン設計は、露光の前に、近接効果と同様に、いくつかの解像度の乱れの現象を補正する必要性があるからである。これら補正は、格子線から離れたフィーチャの縁を移動させることができる。

マルチビームリソグラフィシステムの従来技術で現像される書き込み精度の改良方法が、米国特許第５１０３１０１号により知られている。ここでは、パターンは、複数の複合パスを使用することによって書き込まれる。このパターンは、第１にラスタライズされる。ラスタライズ後、ピクセルは、選択可能な層の数に分割される。夫々の層は、分離したラスタ走査でプリントされる。これは、このフィーチャを構成するためのラスタ走査の選択された数を生じる。ピクセル間のピッチが２方向に広げられるので、各々の走査は、非常に早い速度で行われることができる。従って、この手法で、パターンは、第１の露光の間に部分的に書き込まれる。格子全体は、単一の格子セルの寸法内に移動され、それから、パターンの第２の部分が書き込まれる。このようにして、フィーチャの縁は、従来の２倍の精度で配置され得る。比較的多くのパスの使用により、より正確なパターンの配置が得られることができる。このアプローチの重要な欠点は、特に、精度の増加したレベルの所での、複合パスにより必要とされるスループットの相当の損失である。

ラスタを適用する他の既知の技術は、例えば米国特許第５３９３９８７号に記載のグレーの書き込みとして知られている。この手法では、比較的少ない数の格子セルが使用される。しかし、各々の格子セル内に適用されるドーズは、照度の持続時間を変化させることにより、例えば０％、３０％、７０％および１００％と変化される。３０％および７０％のピクセルは、デカルト走査の線の間で書き込まれるとき、縁を配置するように、このフィーチャの縁に沿って使用される。結果として、この特性の位置は、複合パスに対する必要性なく、正確に変調されることができる。さらに、比較的少ないデータで、同じ結果を与えることが必要とされる。しかし、この既知の技術およびシステムは、いくつかの欠点を有する。例えば、ドーズのレベルが、部分的なブランキングによって、または露光時間を制御することによって行われる。このようなセットアップでは、離散ステップの必要な制御が、かなり正確に走査される必要がある。特に、高いスループットの適用装置に対して、このような必要性は、リソグラフィシステムに対する非常に難しい設計と、対応する高いコストとを生じる。さらに、このようなシステムの製造は、かなり困難である。パターン制御データにおけるシングルビットの誤差は、比較的大きな格子の寸法により、このシステムに適切に露光される比較的大きな影響を有する。結果として、マスクやウェハのような処理される基板の比較的高い程度が、修復される必要の危険性を生じ、さらに悪い場合は、破壊、即ち回復できなくなってしまう。

ラスタまたは格子システムの制限を克服するために設計された他の方法および装置は、米国特許第４４９８０１０号に開示されているように、仮想アドレスという用語によって参照される。このシステムによると、格子セルの寸法は、プローブのサイズの寸法に等しく、このフィーチャの縁は、選択されたフィーチャの前または後に、付加的なピクセルを書き込むことによって、２つの格子線の間に、中間に配置されることができ、従って、プローブの位置を変えるときに、ビームをブランキングする。書き込みのフィーチャの縁の滑らかさを害するこの方法は、システムの位置の誤差を減少させ、好ましくはこのシステムのスループットを維持する。しかし、このシステムは、縁の置換の特定の距離を制限し、即ち格子の寸法を半分にし、このシステムでは、プローブのサイズの半分に対応し、実際には、位置決めする位置の拡張の手段が、ピクセルの半分の単一の位置に制限されるだけでなく、前記文献に示されているように、このような移動された縁が、所定の形状であらわにされる。ピクセルのサイズよりも十分に大きなプローブのサイズにより、最新のシステムに関連せずに、この既知のシステムは、滑らかな縁の実質的に無限のサブピクセルの置換を実現する教示でない。

米国２００２／０１０４９７０に開示されているような、いわゆるベクトル走査の書き込み方式とラスタ走査方式との組合せでは、書き込まれるパターンが、ラスタライズされ、ピクセルのグループが、セルを形成することによって組み合わせられる。このセル内に、有限の可能なパターン形態が、利用可能である。利用可能な形態の各々は、形状コードを与える。このパターンは、所望の位置に各々のセルをフラッシングすることによって連続的に書き込まれ、一方、ラスタ走査の方法で所定の位置から他の位置へと移動される。この縁の位置は、正確な形状のコードを適用することによって、ラスタライズの格子に関して変調されることができる。従って、この特許文献は、パターン化されたセルを使用してグレーの書き込みの形成を開示している。制限されたセルの形態の数が使用されるという事実から離れて、このような概念は、このような考察の下でリソグラフィシステムに処理されるような単一のピクセルの寄与に基づいていないことが明らかである。

本発明は、従来技術のような、基板上にフィーチャを配置するラスタ方式によって課される制限を克服することを意図し、代わって、このようなラスタ即ちグリッドから実質的に独立して、このフィーチャの縁を所望の位置に配置することを目的とする。特に、比較的微細な格子構造の維持し、このようなリソグラフィシステムのスループットの少なくとも実質的な損失をなくし、一方、このフィーチャの縁の滑らかさを実質的に減少させることなく、慣例的な白黒の書き込み方式を使用することを意図している。このようなプローブ形成リソグラフィシステムに関して、実際、このフィーチャの位置は、このフィーチャの半分のサイズの格子セルの有限サイズに少なくとも限定されることなく、非常に優れた微小寸法の制御が得られることができ、特に、比較的経済的な方法で、微小寸法の制御が、適用される格子から実質的に独立して、ターゲットの縁の実質的に制約のない配置を行う可能性を与える。

本発明は、最新のリソグラフィシステムの可能性を高める。このシステムは、フィーチャとこのフィーチャの縁との少なくとも一方の無限のサブピクセルの配置によって、縁の滑らかさの損失なく、ピクセルのサイズをさらに減少させることによって、プローブのサイズよりも十分に小さな格子サイズを示している。格子サイズのさらなる現象に関連する欠点なく、即ちこのシステム内に処理され伝送されるデータの増加なく、マスクレスの、大規模なマルチビームシステムのように、また、技術的な複雑さを必要とせず、少なくとも格子サイズに関連する迅速な切り替えに必要であるような比較的高価なブランキングシステムを必要とすることなく、適用可能である。

上述の効果は、ウェハのようなターゲット面上にイメージパターンを投影するためのシステムによって果される。リソグラフィシステムのパターンのフィーチャは、仮想格子を使用してターゲット上に配置され、このシステムでは、ターゲット面上の書き込みビームのプローブの点広がり関数は、少なくとも複数の格子セルを覆っている１つの格子セルのサイズよりも十分に大きい。また、このシステムでは、書き込まれるフィーチャの縁は、このフィーチャ内に、少なくとも１組の格子セルを変調する方法により配置される。本発明に関して、このような縁の精度および滑らかさの新規のレベルにより、このフィーチャとこのフィーチャの縁との少なくとも一方を配置することが可能である。本発明の範囲は、ラスタに基づいたリソグラフィシステムの様々な種に拡大できることが明らかである。さらに、本発明は、格子セルのサイズよりも大きなサイズのフィーチャを書き込むために直接使用できることも明らかである。

最新の特性のこのようなリソグラフィシステムに関して、明細書の以下の記載に従って、このフィーチャの精度の高いパターニングが、複合パスを必要とすることなく、即ちスループットの維持を使用して、比較的小さな格子の方法を使用して、また、慣例的な白黒の書き込みツールを変化させる必要なく、果される。本発明に係る方法の効果は、サイズと位置との両方において、リソグラフィシステムのフィーチャを制御する新規の可能性を有することである。本発明の特別な効果は、点広がり関数の適用の下で、このような精度の高い位置を可能にすることであり、これは、適用された格子サイズよりも十分に大きい。本発明に基づくさらなる洞察に従えば、後者は、線幅と線幅の粗さとの不正確さに対する感度を増加させるために少なくとも好ましく望まれる。

さらに、本発明に関して、システムのブランキング部分のコストと技術的な複雑さとが、過度の制限を課される必要がない。例えば、代表的な最新のリソグラフィシステムでは、機械的、即ち走査の方向Ｓｄよりもステージの機械的な方向Ｍｍに向けられた完全な線を取り除くことは、１ピクセルの周波数を使用してオンおよびオフを切り替えられることができるブランカを必要とし、従って、このような必要性に従うブランカの関連するコストおよび構造的な複雑さのために、実際には実現されることができない。従って、ブランカの周波数を経済的に動作することによって、このような制限を避けて、コストおよび構造的な複雑さを減少させることを目的とすることが望まれ、投影されるパターンは、このような制限周波数よりも速く切り替える必要がないシステムの夫々のブランカのようにして、本発明に係る２つの方法の組合せにより、好ましくは調節されることができる。個々に適用されることができるこれらの測定は、投影されたパターンの縁を超えて書き込まれたピクセルの付加を含み、削除し、即ち、パターンの投影された境界内にこのような境界の近くのピクセルの非書き込みによる。

しかし、本発明のさらなる態様に従って、局所的なドーズの修正が、近接効果を克服するように、完全なパターンの大部分に達するいくつかのフィーチャの範囲内に果されることができる。

パターン内でこのフィーチャの密度で大きな違いを有するパターンに対して、このパターンの異なる部分が、共通の現像レベルを共有しないことが可能であり、これは、現像後、露光されたパターンの部分が、フィーチャに現れないことを意味している。異なるパターン密度を有する領域の間のドーズの調節を適用することによって、即ち、パターンの濃い部分に対して少なく照射することによって、共通の現像レベルが、本発明によって果される。このフィーチャの縁の正確な位置に対して、このドーズの調節は、書き込み、または縁の所とでのピクセルの削除、または前記縁に平行な完全な線を削除することを組み合わせられる。

実際には、本発明は、記載された最新の特性のリソグラフィシステムとして構成されることができる。このシステムは、フィーチャとこのフィーチャの縁の位置を移動させる目的のための少なくとも１組の方法を使用し、オン／オフの切り替えの間の連続的なオン／オフのピクセル以上を有するようにして、フィーチャの外側の所で、フィーチャの縁の近くの付加的なピクセルを書き込むことと、このフィーチャの境界内で、このフィーチャの縁の近くの非書き込みピクセルまたは全体の線を取り除くことと、このフィーチャの投影された縁に隣接するセルを含む、このフィーチャによって囲まれたピクセルの非書き込み部分により書き込まれる少なくとも１つの全体のフィーチャに対して、パターン内のエネルギ照射を低くすることと、３つの前述の方法の２つまたは全ての組合せを適用することを含む。

本発明は、特に、高度な解決策で、格子サイズの大きさ内で設計されるフィーチャを設計者に教示することによってのみ解決されることができない問題に、解決策を与えるという点において特徴付けられることができる。従来技術で知られている一般的な近接効果のために、書き込まれる構造の近くでのフィーチャは、任意の距離によってフィーチャの縁に移動されることができる。従って、高い必要性が、前もって見える位置のところで、即ち少なくとも実質的に実際に適用される格子から独立したこのフィーチャの縁が、経済的に、好ましく位置するように存在する。

前述のことに関連して、本発明の基本的な洞察は、ビーム、特に電子ビームのプローブのサイズが、最新のリソグラフィシステムに一般的に適用される格子サイズよりもかなり大きいことを提供する。従って、ピクセルが、このフィーチャの縁の近くですぐに加えられたとき、例えば、加えられたセルの各々のペアの間の複数のブランク格子セルの妨害による選択に従って形成される凸凹は、最終的なフィーチャでは少なくとも実質的に目立たないであろう。このフィーチャの縁は、最終的なパターンにおいて、ピクセルが加えられた所での比率によって分割された書き込みピクセルの値によって、このフィーチャの外側に向かって移動させる。例えば、線１が、ｎ＋１のピクセルに幅を延ばされたならば、線２も線３も幅ｎの所で維持され、適用された格子によって規定され、関連するとフィーチャの実際の縁よりも、実際には格子の位置のｎ＋２／３の所に位置するであろう。付加的なピクセルは、最終的に果されるフィーチャの形状の凸凹の大きな影響なく、適用されたプローブのサイズの半分程度に対応する距離の所に、容易に位置することができる。しかし、格子セルの寸法内で、重要な区割りパターン位置を使用して、例えば、１０のファクタによって達成されることができる。これに関して、２．２５ｎｍの格子サイズで、付加的な書き込みセルなしで書き込まれる９本の線で、０．２２ｎｍの縁の明確さが得られ、一方、微小寸法の制御は、０．１１ｎｍにより与えられる。さらに、本発明に従って、代わりの適用装置と現在の方法の効果が、パターンストリーマサブシステムに一般的に含まれるような電子メモリの必要な量を減少させるように、適用されるラスタのセル幅を増加させることが注目される。本発明のこの効果は、例えば１００００以上の書き込みビームで、いわゆる大規模なマルチビームのリソグラフィシステムで、例えば特に興味深い。

照射を取り除く方法、即ち、構造を規定する代わりにフィーチャの内部の格子点への非書き込みは、本発明のさらなる態様に従い、ドーズの補正による近接効果を特別に補正することを必要とする。この計算をすることは比較的容易である。なぜならば、隣接する構造が、ドーズを既に堆積されている所で、露光量を効果的に追い出すからである。例えば２０個の格子により２０箇所で、半分の微小寸法の正方形が、１００個の格子を有するので、１００個のグレーレベルが、格子点が書き込まれずに残るように選択される自由が加えられる。

本発明のさらなる態様に従えば、縁の位置決めは、縁を位置決めする上述の方法の２つを組み合わせることによって、即ち特定の方法でピクセルを加えるか取り除くことによって、好ましくは果される。

本発明の基本的なさらなる洞察に従って、このフィーチャとこのフィーチャの縁との少なくとも一方のサブピクセルの配置では、可能なステップの最大数は、プローブの限定された範囲によりのみならず、ブランカの制約、即ち技術的にセ右舷された複雑さの経済的に果され得るブランキングシステムを維持する目的を制限する。この制約は、マスクレスの、大規模なマルチビームシステムでの偏向走査のようなラスタ走査の場合、最速の走査方向にのみ設定される。これは、書き込まれる前記ターゲット面を有するステージの機械的な移動の方向に置かれたフィーチャの縁に対して、様々な形式の凸凹の縁が書き込まれることができるが、関連するフィーチャの境界の内部の同じ方向にこのフィーチャの単一の線もしくは部分的な線のみへの非書き込みは、前記ブランカの制約により実際には可能でないであろう。それ故、縁のサブピクセルの位置に対するわずかに異なる方式が、電気的な走査の方向に向けられた大部分の縁のためよりも機械的な移動の方向に置かれた縁の位置に適用される。

リソグラフィ装置の実際の使用では、チップのための設計格子を設定する必要性が好ましくないことが、この分野では自明である。従って、微小寸法制御（ＣＤＣ）への寄与とオーバーレイとが、この影響のために予算を組まれる。上述の凸凹の縁の方法で、これは、格子サイズの１／１０以内にすることが容易に可能である。

本発明の範囲および目的に従って、フィーチャの縁が、サブピクセルレベルの精度で配置されるだけでなく、全体のフィーチャが、正確なサイズで、配置され、位置を移動され、適用されることができる。実際には、これは、好ましいパターニングの所でより柔軟に果され、特に、イメージが、ターゲット上に配置されるフィーチャの間に近接効果による線幅の誤差を防ぐ新しい方法を含むことを意味している。

さらに、本発明は、上述のフィーチャおよびこのフィーチャの縁を配置する目的が与えられるように、投影されるイメージに対する全体のエネルギドーズを制限する概念および方法を含む。これは、本発明に従って、書き込まれるフィーチャの境界内に落ちているセルの部分の非書き込みによって実現され、隣接するこのフィーチャの縁に直接的にセルの配列を含む。必ずしもではないが、好ましくは、このようなセルの非書き込みは、フィーチャの境界内に、主に規則的なパターンで果される。このようにして、このフィーチャとこのフィーチャの縁は、配置または移動されるだけでなく、たとえば本発明に従ってフィーチャの幅が巧みに処理されることができる寸法であることができる。

本発明に従う上述の３つの全ての方法が、組み合わせて適用されるが、個々に適用されても良い。よく適用される１つの組合せは、隣接する縁の書き込みセルを付加する方法と、このフィーチャの外側に、このフィーチャの外側の縁に隣接する非書き込みセルの方法である。上述のような位置決めまたは巧みな操作のフィーチャに対して使用されるコンピュータプログラムで、３つの方法の可能な組合せの全範囲が、利用されることができる。

本発明は、本発明に従うマスクレスリソグラフィシステムの以下の実施の形態の例によって説明されるであろう。図には、少なくとも機能的に対応する構造的な特徴部分が、同一の参照符号によって示されている。

図１は、本発明により改良され得る、従来技術のリソグラフィシステムの全体の側面図である。この場合には光ファイバＦｂによって具体的に示された光エミッタ、即ち光キャリアＦｂの変調手段の端部２に本発明が適用され得る一例としてここに記載されているこのシステムでは、光ビーム８が、レンズ５４で示された光学系を使用して変調器アレイ２４に投影される。光ファイバの端部の各々からの変調された前記光ビーム８は、感光性素子、即ち前記変調器アレイ２４の変調器の感光性部分に投影される。特に、前記ファイバＦｂの端部は、この変調器アレイに投影される。前記光ビーム８の各々は、少なくとも１つの変調器を制御するためにパターンデータの一部を保持し、この光ビーム８の各々の変調は、ターゲット面に所望のイメージを実現するための変調器アレイの指示に基づいたパターンデータを転送するための信号システムを形成している。図１は、ここでは電子ビームのような、発散する荷電粒子ビーム５１を発生させるビーム発生器５０も示している。電子光学系の場合には、光学系５２を使用して、このビーム５１は、平行なビームに形成される。この平行なビーム５１は、開口プレート５３に衝突して、前記変調器アレイ２４と交互に規定されたブランカアレイに、実質的に平行な複数の書き込みビーム２２を生じる。静電偏向素子を有する前記変調器アレイ２４の変調器を使用して、書き込みビーム２７が、リソグラフィシステムの光軸から離れるように偏向され、また、書き込みビーム２８が、偏向されずに前記変調器を通過する。偏向された前記書き込みビーム２７は、ビーム停止アレイ２５を使用して停止される。この停止アレイ２５を通過した前記書き込みビーム２８は、偏向板のアレイ５６の所で第１の書き込み方向に偏向される。また、各々のビームレットの断面積が、投影レンズ５５を使用して減少される。書き込みの間、前記ターゲット面４９は、このシステムの静止位置に対して第２の書き込み方向に移動される。

このリソグラフィシステムは、さらに、データ記憶部６１と、読み込みユニット６２と、データ変換部６３とを備えた制御ユニット６０を有し、いわゆるパターンストリーマを含む。この制御ユニット６０は、例えばクリーンルーム内部の外側に、このシステムの他の部分から離れて位置している。前記光ファイバＦｂを使用して、パターンデータを保持している変調された前記光ビーム８は、前記変調器アレイ２４にこれらファイバの端部を投影するプロジェクタ５４に伝送される。

上記の形式のリソグラフィシステムが改良される本発明の主題が、全体的な概略で最初に説明され、それから、本発明の詳細が説明される。図２の２Ａ並びに２Ｂは、このシステムのユーザにより望まれており、また、本発明になされることが可能であるような、格子の制約に従って設計されたフィーチャおよび格子による制約なく設計されたフィーチャを示している。図２の２Ａは、適用された格子に完全にアライメントされたパターンを示している。格子セルの各々は、完全に露光されているか、全く露光されていないかである。図２の２Ｂは、同じパターンを示しているが、適用された格子に誤ったアライメントがなされている。このパターンの縁は、露光装置の書き込み格子に対応する格子線上にないが、なおも実質的に同一の滑らかさを示している。これは、本発明によって得られることが望ましい効果であり、慣例的な白黒の書き込み方式では得られることができず、格子線に対して内側に縁のあるフィーチャの実現に制限がかかってしまう。

図３により、特に、書き込みビームレットの中心が、セルの中心の上部に位置しているとき、格子セルが、ターゲット上に露光されることが示されている。所望のリソグラフィターゲット上に入射により発生するプローブの直径は、セルの寸法よりもかなり大きい。明確化のために図３のＡに示されたようなガウスプローブの幅は、実際に比べてかなり小さい。実際には、このプローブは、少なくとも約１０の格子セルの長さに亘ってほぼ広がっている。従って、所定のセルの完全な露光は、露光されたセルに隣接するセルで、部分的な露光や強度の低い露光をも引き起こす。それ故、隣接する格子セルが完全に露光されたとき、個々の格子セル内に堆積された電子の数、ドーズは、セル自身の露光から直接的に、並びに隣接するセルの露光によって間接的に受けたドーズの合計からなる。従って、全ドーズが格子セル当たりのドーズを超えた結果、格子が単独で露光されると、図３のＡのグラフの線のような帽子形の上部（ｔｏｐ ｈａｔ）のように、全体的に広くかつ大きな構造を形成すると考えられ得る。しかし、図３のＡに破線で示されているように、適切なカットオフドーズレベルを選択することによって、所望のフィーチャの寸法が、再構成されることができる。このような再構成の結果が、図３Ｂに示されている。

図４は、本発明の一実施の形態の第１の効果を示している。図４の４Ｂでは、引かれるべき所望のパターンが、太線（Ｅｅ線）で示されている。このフィーチャの上部の縁は、ラスタライズ（ｒａｓｔｅｒｉｚｅｄ）パターンの格子線に配置されていない。セルの変調された上部アレイを通って引かれた前記太線Ｅｅは、ラスタライズパターンを示し、このパターンの縁は、本発明の方法に係る前記ビームレットによって、効果的に書き込まれる。所望の縁は、書き込みの所で格子線にアライメントされておらず、凸凹形状を有する。図４の４Ａには、書き込みビームにより果されたプローブＳｓが、４５ｎｍの微小寸法ＣＤに対して代表的な幅に一致するサイズの正方形のラスタ部分内に表されている。書き込みビームレットのプローブのサイズＳｓは、単一の格子セルのサイズＰｓ、代わって規定されたピクセルのサイズよりもかなり大きいので、縁の形状は、露光されたパターンを現像した後には目に見えない。影を付けて示された、即ちラスタライズパターンの凸凹の縁が、結果として生じるこのフィーチャの縁を、所望の位置に対して外側に、効果的に移動させる。このような配置技術の可能な精度は、ビームレットのプローブのサイズＳｓと比較した凸凹の縁のピクセルの長さのサイズに依存している。慎重に選択することによって、格子セルの寸法の１／１０以下の精度が得られる。サブピクセルの変調のための１つの解決策は、凸凹の縁を使用することである。このフィーチャの縁のサブピクセルの配置は、複数のピクセルを、このフィーチャのピクセルの外側の線の内側に載せる（オン）か外す（オフ）かによって果される。例えば、外側の線をレジスト内の縁に２つオン、３つオフ、２つオン、３つオフとして、即ちこの線上にパターンを書き込むためのターゲットは、ピクセルの２／５の所にあるだろう。オン／オフの正確な比率を選択することによって、このフィーチャの縁は、例えば２．２５ｎｍの適用されたピクセルのサイズＰｓよりもかなり微細に、効果的に配置される。なぜならば、電子ビームのプローブのサイズＳｓは、格子サイズよりもかなり大きく、線の凸凹は最終的なパターンでは実質的に目に見えないからである。このフィーチャの縁のサブピクセルの配置に可能なステップの最大数は、プローブのサイズのみならず、ブランカの制約によって、即ち、技術的に制限された複雑さのブランキングシステムを経済的に維持する目的により、基本的な発明の洞察に従って制限される。しかし、この制約は、偏向の走査の方向にのみ設定される。図６の６Ｂでは、図６の６Ａのように。このフィーチャの内部のピクセルを取り除くことによって克服されることができる。

図５は、取り除くこと、即ち走査される（ｒａｓｔｅｒｅｄ）縁の近くの書き込みピクセルではでないものに基づいた、本発明に係るさらなる方法に従うリソグラフィシステムの第２の方法と効果とを示している。図５の５Ｂは、書き込まれるべき所望のパターンを示しており、一方、図５の５Ａは、この形態の正確な配置を果すように調節された、ラスタライズパターンを示している。このパターンの縁の調節に代わって、この実施の形態では、この形態内の格子セルの中身が変更される。内部の格子セル、即ち最後の偏向の線の先にある偏向の線を取り除くことにより、フィーチャの縁を配置する目的のために、ラスタライズパターンに隣接する形態の縁が形成され、図に示されているように、この形態の内部の縁を効果的に移動させる。サブピクセルの解像度を有するフィーチャの縁を移動させるための他の方法は、取り除く、即ち、このフィーチャの内側に、このような縁の近くに完全な線を書き込まないことである。この方法が、図７に示されている。

書き込みプローブＳｓの点広がり関数ＰＳＦが、アドレスの格子よりもかなり大きいので、削除する線、即ち構造の内側部分の影響は、縁全体に渡って広がっている。この点広がり関数ＰＳＦは、ここでは、リソグラフィターゲットへの書き込みビームの衝突を表すガウス曲線の傾斜の角度として規定される。このような削除は、フィーチャの縁の所で、ドーズを効果的に減らし、従って、縁の位置を移動させる。この縁が移動される全体の距離は、削除されたピクセルの縁からの位置と、削除されたピクセルの数とに依存している。しかし、走査方向Ｓｄよりも機械的な移動Ｍｍの方向に全体の線を取り除くことによって、このリソグラフィシステムのブランカは、１つのピクセルの頻度を有するオンとオフとの切り替えをされ得ることが必要である。従って、代表的にはナノ秒の１／１０以内の非常に早い上昇または降下時間が必要であり、このような必要性に従うブランカの関連するコストと構造的な複雑さとによって、実際には実現されることができないであろう。しかし、原理的には、機械的な移動の方向に向けられた縁も、例えば削除することによって、移動される、即ち図７に示されているように、１つもしくは２つのセルの幅に亘ってピクセルを書き込まないようにすることができる。

実際には、本発明に従って、露光されるパターンは、各々の方法を別個に使用して調節されるのではなく、図６の６Ａに示されているように、２つの前記方法を組み合わせて使用されることが好ましい。多くのリソグラフィツールで使用されるようなブランキング方式では、格子セルの各々の露光が、ブランカを使用して、所定の時間、適切な瞬間に、書き込みビームレットを遮蔽することによって制御される。ブランカのコストおよび構造的な複雑さを減少させる目的により望まれるように、ブランカの動作周波数が制限されたとき、ブランカの各々は、制限周波数よりも速く切り替える必要がないようにして、２つの前記方法の適切な組合せに従って調節される。さらなる実施の形態では、前記フィーチャの縁の位置を移動させる目的のために、凸凹の縁に対して内部にある偏向線全体が、削除される。

図６並びに図７によって示されている例では、ウェハ上にパターンを書き込むための書き込み方式は、２．２５ｎｍのピクセルのサイズを有するラスタ走査である。格子サイズ２．２５ｎｍの格子を選択するための制約が、格子の設計に課される。選択されたピクセルのサイズが２．２５ｎｍのサイズであることにより影響を与え得る２つの理由は、第１に、所望の設計の自由度のために、チップの製造者にとって現実的でないことであり、第２に、近接効果の所での補正が、配置の偏りと共に必要であり、サブピクセルの配置に対する必要性が生じ、解決策が、本発明によって支持される必要があることである。格子サイズを増加させることの効果は、比較的少ないメモリが、マスクレスのリソグラフィ装置のいわゆるパターンスチーマサブシステム（ＰＳＳ）により必要とされるであろうからであり、このような装置は、コストを著しく減少させることができる。ピクセルの比率、即ちピクセルの情報がこのシステムに与えられる所の比率も、相対的に低く留めることができる。それ故、本発明の効果は、格子サイズを増加させ、一方、上述の凸凹の縁の調節によって設計の自由度を維持することである。図６は、経済的な理由による現在のブランカの制約のために、ウェハ、即ち処理されるターゲットを運搬するステージの機械的な移動の方向Ｍｍに対するプローブの変調が、前記偏向走査の方向Ｓｄに適用された変調の形式とはわずかに異なっていることを示している。丸で囲まれた位置Ｎｐは、オフの変調を示し、これは、特定のシステムのレイアウト、特にブランカの切り替えの利用可能な速度に依存しており、果されることができない。影が付けられた領域Ｄｌは、この配置のデータに従うような領域を示しており、一方、Ｆｒは、所望のフィーチャの領域を規定している。

図７は、影が付けられた領域ＬＯによって、所定のフィーチャ、即ちイメージの配置を示しており、一方、グレーの領域ＲＥＱは、露光後の必要とされるフィーチャを示している。本発明に係る方法で書き込まれたフィーチャの縁の位置は、内側の線を取り除くように内側に移動される。このような移動は、移動される平行な縁から左の外側の線の距離に関連している。本発明によって、配置の偏りに対する近接効果補正（ＰＥＣ）、即ち局所的な裏側のドーズレベルに基づいてこのフィーチャのサイズを調整するために、経済的な理由により望ましくない比較的微細な格子が必要とされることが理解される。本発明に係る凸凹の縁の方法に関して、格子サイズの１／１０の半分に満たない格子が、ＣＤの最大誤差、即ち同じオーダでの公称値の線幅の粗さにより得られることができる。この結果の光には、上記の例で与えられる格子サイズを増加させる根拠がある。この効果は、ピクセル数、従って、リソグラフィ装置のパターンスチーマサブシステム（ＰＳＳ）での非圧縮記憶量を減らすことである。図８には、凸凹の縁を変調した単一の線に対するオン／オフの組合せに対する計算の結果が、このシステムに適用される微小寸法（ＣＤ）に適合するピクセルの数として表現されるとして、いくつかの格子サイズが与えられている。このような格子サイズの範囲に対する結果として、大きな調節ステップサイズを示す。１５ピクセルから、上記の例では２０であるＣＤに達するまで、上記の凸凹の縁の方法により位置された縁の一部の位置の誤差は、０．１ｎｍ以下であり、即ち実質的に誤差がなく、最新のリソグラフィのフィーチャで投影された非常に制度の高い寸法に関しても、少なくとも完全に許容できる。

上述のような概念および関連する詳細から離れて、本発明は、本発明に関連する上述の図から当業者が直接的かつ明確に想到し得るような全ての詳細と同様の請求項により記載されるような全てのフィーチャにも関連する。請求項の記載において、上述の用語の意味、図でのフィーチャに対応する参照符号が、上述の用語の意味を例示的に含む請求項をサポートする。

図１は、本発明の出発点となる、従来技術のフォトリソグラフィシステムの概略図である。 図２は、デカルト格子を用いた、既知のフォトグラフィシステムのアライメントの問題を示している。 図３は、ガウスビームを使用したパターン堆積の概略を示している。 図４は、縁に位置しているパターンの第３の例と共に、ガウスビームの原理を示した正面図である。 図５は、本発明に係るフォトリソグラフィの実施の形態の結果を示している。 図６は、凸凹の縁の方法を利用した、本発明に係るサブピクセルの線幅の変調方法を示している。 図７は、縁を移動する目的のために、このフィーチャ内でセルの全体の線を書き込まない方法の原理を示している。 図８は、凸凹の縁の単一の線の、即ち微小寸法に対するセルの数で示されたいくつかの格子サイズに対する、セルの縁の近くに書き込まれたセルの最後のアレイを超えて、付加的なセルを書き込むことによってこのフィーチャの縁を置き換えることに対する、可能な最大の変調ステップサイズを示している。

Claims (13)

1. 白黒の書き込み方式、即ち１つの格子セルへの書き込みまたは非書き込みを使用し、複数の格子セルを有する格子の上でパターンを分割することによって、ウェハのようなターゲット面上に前記パターンを発生させるためのプローブ形成リソグラフィシステムであって、前記パターンは、１つの前記格子セルのフィーチャよりも大きなサイズの複数のフィーチャを有し、前記格子セルの各々において、前記プローブは、オンまたはオフに切り替えられ、
   前記ターゲット上のプローブは、１つの前記格子セルよりも十分に大きな表面積を覆っており、また、前記白黒の書き込みの位置依存分布が、１つのフィーチャ内で、前記プローブのサイズの範囲内に与えられるシステム。
2. 前記位置依存分布は、前記ターゲット上に書き込まれる１つのフィーチャの縁の近くに与えられる請求項１のシステム。
3. 位置依存配置が、前記ターゲット上の１つのフィーチャの縁のサブピクセルの配置を果すように与えられる請求項１のシステム。
4. １つのフィーチャの縁の位置決めが、この縁に平行に配置され、かつこの縁から所定の距離の所に配置された複数の前記格子セルの線の非書き込み部分によって果される請求項１のシステム。
5. 複数の前記格子セルの前記線が、前記縁に平行に配置されることによって、付加的な複数のピクセルが、１つのフィーチャの外側で、このフィーチャの縁に隣接し、複数のピクセルのアレイの少なくとも１つの線に書き込まれる請求項１のシステム。
6. 少なくとも１組のセルが、前記線に付加的に書き込まれる請求項１ないし５のシステム。
7. 全体のドーズの調節が、規則的なパターンで前記プローブの書き込みのオンとオフとを切り替えることによって、前記フィーチャに果される請求項１のシステム。
8. 前記フィーチャの複数の前記縁は、特に近接効果を回避するために移動される請求項１ないし７のいずれか１のシステム。
9. 書き込みビームのオン／オフの切り替えが、前記ピクセルの速度よりも遅い請求項１のシステム。
10. １つのフィーチャの有効な縁の位置が、前記縁から前記プローブのサイズの範囲内で、１つまたは１組のピクセルの非書き込みによって制御される請求項１のシステム。
11. 前記プローブのサイズが、前記アドレスの格子サイズの５ないし２０倍の範囲内の値である請求項１のシステム。
12. オンおよびオフの書き込み方式、即ち１つの格子セルへの書き込みまたは非書き込みを使用し、複数の前記格子セルを有する格子の上でパターンを分割することによって、ウェハのようなターゲット面上に前記パターンを投影するためのプローブ形成リソグラフィシステムを動作させる方法であって、前記格子セルの各々において、前記プローブは、オンまたはオフに切り替えられ、
    前記ターゲット上のプローブは、１つの前記格子セルよりも十分に大きな表面積を覆っており、また、黒白の書き込みの位置依存分布が、１つのフィーチャ内で、前記プローブのサイズの範囲内に与えられる方法。
13. パターンがウェハのようなターゲット面上に投影されるリソグラフィシステムを動作させる方法であって、プローブ形成ビームの形態で、大規模な非常に多くの書き込みビームの使用に関連し、前記システムの荷電粒子ビームのコラム部分に発生され、また、前記パターンを書き込むための前記ターゲット面上で走査され、
    前記ビームは、前記コラム内に、書き込みビームの各々をブランキングすることによって、前記コラム内で変調され、
    前記パターンの書き込みは、前記コラムに対する前記ターゲットの機械的な移動に対して横方向に、書き込みビームの各々を走査することによって果され、
    システムのパターンの複数のフィーチャは、前記プローブのサイズよりもかなり小さな寸法のセルに分割された仮想格子を使用して、前記ターゲット上に配置され、
    １つのフィーチャの縁が、このフィーチャを書き込むための少なくとも最後の走査の線に、少なくとも１組の格子セルの非書き込みによって、前記格子サイズから実質的に独立して配置されており、
    セットが、複数の前記格子セルの数よりも多く、かつ前記プローブの寸法の書き込みのために、特に、前記プローブの半分のサイズの書き込みのために必要な複数の前記格子セルの数よりも少ない方法。

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