JP2009529802A5 - - Google Patents

Description

リソグラフィシステムおよび投影方法

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、複数の格子セルに、例えば、２０×２０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、格子の線から離れたフィーチャの縁をシフト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シフトされ、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、複数の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、複数の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、さらなるピクセルを書き込むことによって、２つの格子の線の間に、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、このようなシフトされた縁が、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。

米国特許出願公開第２００２／０１０４９７０号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格子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減少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さまざま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、複数のパスを必要とすることなく、即ちスループットを維持して、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、適用される格子サイズよりも十分に大きい点広がり関数の適用の下で、このような精度の高い位置決めを可能にすることである。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減少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、走査方向Ｓｄよりも機械的、即ちステージの移動方向Ｍｍに向けられた線全体を除外するには、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、システムの夫々のブランカが、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方法は、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追加、及び、除外、即ち、パターンの投影された境界内でのこのような境界の近くのピクセルの非書き込みを含む。

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の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決めに対して、このドーズの変調は、書き込み、または縁でのピクセルの除外、または縁に平行な完全な線の除外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、フィーチャおよびフィーチャの縁の位置をシフトさせる目的のために、一連の方法の少なくとも１つを使用し、
オン／オフの切り替えの間、複数の連続的なオン／オフのピクセルを有するようにして、フィーチャの外側で、フィーチャの縁の近くにさらなる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ピクセルまたは線全体を除外する、即ち書き込まないことと、
このフィーチャの投影された縁に隣接するセルを含む、フィーチャによって囲まれたピクセルの部分を書き込まないことにより、書き込まれる少なくとも１つのフィーチャ全体に対して、パターン内のエネルギ照射を低くすることと、
前述の３つの方法の２つまたは全ての組合せを適用することとを含む。

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では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、任意の距離だけフィーチャの縁をシフトさせることができる。このように、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、例えば、さらなるセルの各対の間の複数のブランクの格子セルの間断があるような選択に従って、このフィーチャの縁のすぐ近くに追加されたとき、形成される縁の凸凹は、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。このフィーチャの縁は、最終的なパターンにおいて、ピクセルが追加された所での係数（modulus）で割ら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シフトされる。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で維持され、適用された格子によって規定され、関連するフィーチャの実際の縁が、実際にはｎ＋２／３の格子の位置に位置されるようになる。さらなるピクセルは、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格子の距離の所に、容易に位置されることができる。しかし、このようにして、格子セルの寸法内で、重要なサブ分割パターンの位置が、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、さらなる書き込みセルなしで書き込まれる９本の線で、０．２２ｎｍの縁の明確なサブ分割が得られ、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、代わりの適用装置および本方法の効果が、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を用いるいわゆる大規模なマルチビームリソグラフィシステムで、例えば特に興味深い。

本発明に係る、第２の、上述の解決策、およびその一部は、フィーチャ、即ち書き込み構造の内側の格子の点を除外すること、即ち、書き込まないことに関する。本発明の基本的なさらなる洞察によれば、プローブの点広がり関数は、アドレス格子よりもかなり大きく、そのポジティブな使用がこの条件でなされることができる。しかしながら、特に、本発明の概念は、縁に近い格子の点の影響が、フィーチャ内で、このような縁から出て広がっているので、フィーチャの縁の位置をシフトさせる目的のために、構造の内側の点を除外するという概念および方法に基づいている。このようなシフトの距離は、格子の点が関連するフィーチャの縁からどのくらい離れたところで削除されるか、即ち書き込まれないかに依存している。格子の点の削除の効果は、縁のところでドーズを局所的かつ効果的に低下させ、かくして、フィーチャの縁の位置をシフトさせることである。

照射を除外する方法、即ち、構造を規定する代わりにフィーチャの内側の格子の点に書き込まない方法は、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の特別の補正として使用される。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、露光量を効果的に取り除くからである。例えば２０×２０の格子では、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、格子の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２つの方法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追加す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、フィーチャと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、プローブのサイズの制限された範囲によりのみならず、ブランカの制約、即ち技術的に制限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ことに制限される。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、書き込まれるターゲット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、さまざま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側の同じ方向でのこのフィーチャの単一の線またはその一部のみの非書き込みは、実際には、ブランカの制約により可能でない。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、電気的な走査方向に支配的に向けられた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、チップ用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）への寄与およびオーバーレイが、この影響のために割り当てられる。上述の凸凹の縁の方法を用いて、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、フィーチャ全体が、配置され、位置を移動され、正確なサイズで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の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。

本発明は、さらに、フィーチャおよびフィーチャの縁を配置する上述の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、フィーチャの縁に直接隣接しているセルのアレイを含む、書き込まれるフィーチャの境界内のセルの部分の非書き込みによって実現される。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で、主に規則的なパターンで果される。このようにして、フィーチャおよびフィーチャの縁は、配置または移動されるだけでなく、例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。

本発明による上述の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、フィーチャの外側の縁に隣接している書き込まれるセルを追加する方法と、フィーチャの内側の縁に隣接しているセルに書き込まない方法との組合せである。上述のような、フィーチャの位置決めまたは巧みな操作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。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光ビーム８は、感光性素子、即ち変調器アレイ２４の変調器の感光性部分に投影される。特に、ファイバＦｂの端部は、この変調器アレイに投影される。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、この例では電子ビームである、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、平行なビームに成形される。この平行なビーム５１は、開口プレート５３に衝突して、変調器アレイ２４、あるいは代わって規定されるブランカアレイに向かって、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、偏向されずに変調器を通過する。偏向された書き込みビーム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を通過した書き込みビーム２８は、偏向板アレイ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、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されている。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光ビーム８は、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。

例えば、上記の形式のリソグラフィシステムが改良されることによる本発明の主題が、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の線上にないが、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るが、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、格子の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されているとき、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され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シルクハット形状のように、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３のＢ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）パターンの格子の線にアライメントされていない。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の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、効果的にシフトさせる。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。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には、このような不可能な変調が、円で囲んだＮｐによって示される。これは、例えば、図６の６Ａのように、このフィーチャの内側のピクセルを除外することによって克服されることができる。

図５は、走査される（ｒａｓｔｅｒｅｄ）縁の近くのピクセルを除外すること、即ち、書き込まないことに基づいた、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の方法及びその効果を示している。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、このフィーチャの正確な配置を果すための、適用される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、このフィーチャ内の格子セルの中身（内容）が変更される。内側の格子セル、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フィーチャの縁を隣接させ、図に示されているように、このフィーチャの内側の縁を効果的にシフトさせる。サブピクセルの解像度を有するフィーチャの縁をシフトさせるための他の方法は、フィーチャの内側に、このような縁の近くに完全な線を除外する、即ち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、アドレス格子よりもかなり大きいので、構造の内側の線またはその一部を削除する影響は、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、リソグラフィの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、縁の位置をシフトさせる。この縁がシフトされる距離は、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の方向に線全体を除外することによって、このリソグラフィシステムのブランカは、１つのピクセルの周波数で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。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、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によって、シフトされることができる。

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、各格子セルの露光が、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、フィーチャの縁の位置をシフトさせる目的のために、凸凹の縁に対して内側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でのラスタ走査である。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。ピクセルレート、即ちピクセルの情報がこのシステムに与えられるレートも、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、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レートに依存しており、果されることができない。影が付けられた領域Ｄｌは、このレイアウト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、即ちイメージのレイアウトを示しており、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シフトされる。このようなシフトは、シフト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、レイアウト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、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特許請求の範囲により記載されるような全ての特徴部分にも関連する。特許請求の範囲の記載において、上述の用語の意味、図での特徴部分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特許請求の範囲をサポートする。

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、縁をシフトさせる目的のために、このフィーチャ内でセルの線全体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、さらなる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 (15)

1. ターゲット面上に所望のパターンを書き込むための書き込み電子ビーム形成マスクレスリソグラフィシステムを動作させる方法であって、この方法は、前記ターゲット面の相対的な移動と、前記書き込みビームの所定の時間に合わせたオンおよびオフの切り替えとの組合せを使用したオンおよびオフの書き込み方式を使用し、
   この方法は、
   前記所望のパターンを複数の格子セルを有する仮想格子に分割することであって、前記所望のパターンは、前記複数の格子セルのサイズよりも大きなサイズを有する複数のフィーチャを有し、１つのフィーチャが１つの縁を有する、前記所望のパターンを複数の格子セルを有する仮想格子に分割することと、
   適用されるラスタライズパターンを得るために、複数の格子セルの内容を変更することであって、前記フィーチャの内側の前記縁の近くの格子セルの部分が書き込まれないか、前記フィーチャの外側の前記縁の近くのさらなる格子セルが書き込まれるかの少なくとも一方である、複数の格子セルの内容を変更することと、を具備し、
   前記ターゲット上の前記書き込みビームは、格子セルのサイズよりもかなり大きく、前記書き込みビームが複数の格子セルを覆っている表面積を覆うように設定され
   前記ターゲット面上に前記適用されるラスタライズパターンを書き込むために、前記書き込みビームのサイズの範囲内でオンおよびオフの切り替えの位置依存分布が与えられ、
   前記複数の格子セルの各々において、前記書き込みビームは、前記適用されるラスタライズパターンに従ってオンまたはオフに切り替えられ、
   前記フィーチャのパターニングは、前記パターンを書き込むための複数のパスなしで得られる方法。
2. 前記フィーチャの縁のすぐ近くの複数のさらなる格子セルが、これらさらなる格子セルの各対の間に、複数の非書き込み格子セルの間断があるようにして追加される請求項１の方法。
3. 前記複数の格子セルの内容を変更することは、前記ターゲット上に１つのフィーチャの縁のサブ格子セルの配置を与えるようになされる請求項１の方法。
4. 前記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位置された複数の格子セルの線の少なくとも１つの部分を書き込まないことによって与えられる請求項１の方法。
5. ラスタライズパターンを与えるとき、前記さらなる格子セルが、前記フィーチャの外側の前記フィーチャの縁に隣接している前記格子の少なくとも１つの線で書き込まれ、これにより、前記格子セルの線が、前記縁に平行に配置される請求項１の方法。
6. ラスタライズパターンを与えるとき、少なくとも１組の格子セルが、前記線でさらに書き込まれる請求項５の方法。
7. 規則的なパターンで前記書き込みビームのオンとオフとを切り替えることによって、前記フィーチャに対してドーズ全体の変調が与えられる請求項１の方法。
8. 前記フィーチャの縁は、前記格子に対してシフトされる請求項７の方法。
9. 前記書き込みビームの所定の時間に合わせたオンおよびオフの切り替えは、ピクセルレートよりも遅い請求項１の方法。
10. 前記パターンの前記フィーチャの有効な縁の位置が、前記縁から前記書き込みビームのサイズの範囲内で、１つまたは１組の格子セルを書き込まないことによって制御される請求項１の方法。
11. 前記書き込みビームのサイズは、前記格子セルのサイズの５ないし２０倍の範囲内の値である請求項１の方法。
12. 前記ターゲット上の前記書き込みビームの直径は、少なくとも、前記格子の約１０の格子セルの長さである請求項１の方法。
13. ターゲット面上にパターンを発生させるための書き込みビーム形成リソグラフィシステムであって、
    電子ビームを発生させるためのビーム発生器と、
    前記電子ビームを複数のほぼ平行な書き込みビームに分割するためのアパーチャアレイと、
    前記書き込みビームを変調するための変調アレイと、
    請求項１の方法の前記書き込みビームを変調するために前記変調アレイを制御するように構成された制御ユニットとを具備するシステム。
14. 前記書き込みビームのサイズは、前記格子セルのサイズの５ないし２０倍の範囲内の値である請求項１３のシステム。
15. 前記書き込みビームは、ガウス書き込みビームを含み、
    所定の格子セルの全体の露光が、この露光される格子セルに隣接している複数の格子セルに部分的な露光を与え、
    前記ターゲット上の前記書き込みビームの直径は、少なくとも、前記格子の約１０の格子セルの長さである請求項１３のシステム。