JP2010080964A

JP2010080964A - リソグラフィ処理方法、及びそれによって製造されるデバイス

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Publication number: JP2010080964A
Application number: JP2009216390A
Authority: JP
Inventors: Duan-Fu Stephen Hsu; スウ，デュアン−フ，スティーブン; Joobyoung Kim; キム，ジョービョング
Original assignee: Brion Technologies Inc
Current assignee: Brion Technologies Inc
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2010-04-08
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Abstract

【課題】リソグラフィパターンを２つのサブパターンに分割する方法を提供する。
【解決手段】リソグラフィパターンにおける興味のある構造に対応するテスト構造を生成すること、選択寸法範囲を介してテスト構造を変化させること、テスト構造の画像をシミュレートすること、シミュレートされた画像の画質メトリックを決定すること、決定された画質メトリックを分析して分割が画質メトリックを改善するピット範囲と分割が画質メトリックを改善しない範囲を決定すること、決定されたピッチ範囲に従って２つのサブパターンを生成することを含む。
【選択図】図１３

Description

[0001] 本発明は、概して、リソグラフィ装置に関し、特に、複数回の露光を用いた露光方法に関する。

[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば１つ又は幾つかのダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる互いに近接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行に同期的にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームでスキャンすることにより、各ターゲット部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。

[0003] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意の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「レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。放射システムは、また、放射投影ビームの誘導、整形、又は制御を行うための、これらの任意の設計タイプに従って動作するコンポーネントを含んでいてもよい。放射システム及び投影システムは、一般に、放射投影ビームの誘導、整形、又は制御を行うためのコンポーネントを備える。一般に、投影システムは、投影システムの開口数（普通、「ＮＡ」と呼ばれる）を設定する手段を備える。例えば、投影システムの瞳の内部に調整可能ＮＡ絞りを配置することができる。放射システムは、通常、マスクの上流の（放射システムの瞳の内部に）強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（普通、それぞれσ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を設定する調整手段を備える。

[0004] リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のパターニングデバイステーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。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に、基板が水などの比較的高い屈折率を有する液体に浸漬されたタイプであってもよい。液浸液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用することもできる。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければならないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体が存在するというほどの意味である。

[0005] ＩＣデバイスの個々の層に対応する回路パターンは、一般に、複数のデバイスパターンと、相互接続線とを含む。デバイスパターンは、例えば、ライン−スペースパターン（「バーパターン」）、コンデンサ接触パターン、コンタクトホールのパターン及びＤＲＡＭアイソレーションパターンなどの様々な空間的配置のフィーチャを含むことができる。フィーチャは必ずしも線要素が閉じた輪郭を画定する形状によって特徴付けられている訳ではない。例えば、２つの隣接するフィーチャの先端の空間的配置とその２つの先端の間のスペースは、本明細書と特許請求の範囲に関しては、フィーチャと呼ぶことができる。

[0006] 本明細書と特許請求の範囲に関しては、フィーチャのサイズは、フィーチャが基板レベルで有する公称サイズを指す。マスクの位置で、フィーチャのサイズは公称サイズのＭ倍の大きさで、ここでＭは、投影システム（通常、｜Ｍ｜＝１／４又は１／５）の倍率である。一般に、マスクでのさらなるサイズのずれが導入されて例えばパターンの投影と露光との間に発生するエラーを補償する。そのようなサブパターンのフィーチャのサイズ変更を以下ではバイアシング及び／又は光近接効果補正（Optical Proximity Correction "ＯＰＣ"）と呼ぶ。バイアシング及び／又はＯＰＣの量も一般に基板レベルでのサイズ変更に対応する名目量で表される。「ターゲットフィーチャ」などの表現で使用される時の「ターゲット」という用語は、これらのフィーチャがデバイス層について望まれるほぼ公称サイズを有するということを示している。

[0007] 回路パターンの製作は、フィーチャの間、相互接続線の間、及びフィーチャの要素の間のスペース許容差の制御並びにフィーチャ及びフィーチャ要素のサイズの制御を含む。プリントするダイの領域あたりのフィーチャの数の需要が高まるに連れて、超解像技術(resolution enhancement technique)が開発され、投影リソグラフィ装置を用いたリソグラフィ処理方法で得られる解像度の限界が向上してきた。デバイス層の製作で許される２本のラインの間の最小スペース及び／又はライン又はその他の任意のフィーチャ、例えばコンタクトホールの最小幅はクリティカルディメンション（Critical Dimension "ＣＤ"）と呼ばれる。ＣＤにほぼ等しい最小サイズを含むフィーチャを本明細書では「ＣＤサイズのフィーチャ」と呼ぶ。

[0008] リソグラフィ処理方法の最適な性能及びリソグラフィ投影装置を究極の解像度で使用することが、ほぼＣＤに等しい距離だけ離れたＣＤサイズのフィーチャ（例えばコンタクトホールなど）のアレイを含むパターンのリソグラフィ処理に一般に必要である。このようなフィーチャのアレイでは、この例ではＣＤのほぼ２倍に等しい周期性のピッチＰを定義することができる。Ｐ＝２ＣＤのピッチは、ＣＤサイズのフィーチャがリソグラフィ処理方法でのプリントのために構成することができる最小ピッチである。この層は、２ＣＤより大きいピッチで１つ又は複数のアレイに位置するＣＤサイズのフィーチャを含むこともできる。特に、最小ピッチとそれより大きいピッチの両方で配置されたＣＤサイズのコンタクトホールを含む層のプリントは重要であり、当技術分野の最新の超解像手段を含むことができる。一般に、１：１から１：４までのライン−スペース比で分離されたフィーチャは「密なフィーチャ」(dense feature)と考えられるが、結像波長の約１０倍より大きい距離だけ離れたフィーチャは「疎なフィーチャ」(isolated feature)と考えられる。しかし、「密なフィーチャ」の一般に承認された正確な定義はなく、また「疎なフィーチャ」の一般に承認された正確な定義もない。

[0009] さらに、本明細書と特許請求の範囲でのピッチの概念は、また、少なくとも２つのフィーチャのクラスタに適用され、この場合、「ピッチ」は２つのほぼ同様の隣接するフィーチャの２つの対応するポイント間の相互距離を指す。

[0010] 投影装置の解像度の限界は、リソグラフィ製造工程で得られるＣＤを決定する特徴の１つである。この解像度の限界は、一般に投影システムのＮＡと投影ビームの放射の波長、並びに使用する具体的な工程によって変化する工程定数ｋ_１によって示される。解像度を向上させる従来の手法はＮＡを増やして波長を短くすることである。これらの手段は、焦点深度と放射ターゲット部分の露光ドーズ量の残余エラーに対する不感受性が小さくなるという副作用を有する。ターゲット設計フィーチャのＣＤサイズの所与の許容差での使用可能な焦点深度と露光ドーズ量の許容される変動との組み合わせを、通常、プロセス寛容度と呼ぶ。好ましくは、超解像手段はプロセス寛容度に影響すべきではなく、従って、最低限の必要な入手可能なプロセス寛容度は現在、リソグラフィ製造工程で得られる最小ＣＤを決定するもう１つの特徴である。

[0011] この問題の１つの解決策はダブルパターニング技術（ＤＰＴ）の使用である。この手法で、密なパターンはより密に並んでいないフィーチャの１つ又は複数の部分パターンに分割される。

[0012] 本発明の実施形態の１つの態様は、リソグラフィパターンを複数のサブパターンに分割する方法であって、リソグラフィパターンにおける興味のある１つ又は複数の構造に対応する少なくとも１つのテスト構造を生成すること、選択寸法範囲を介して少なくとも１つのテスト構造を変化させて複数の変化したテスト構造を生成すること、複数の変化したテスト構造の画像の画質メトリックについて複数の値を決定すること、それらの値を分析してパターン分割が画質メトリックを向上させる寸法範囲を決定すること、決定された範囲に従ってリソグラフィパターンの複数のサブパターンを生成することを含むリソグラフィパターンを複数のサブパターンに分割する方法を提供する。

[0013] 所望のパターンが与えられると、所与のリソグラフィ装置上で実行された、所望のパターンのフィーチャよりも密でないフィーチャを備えた２つのサブパターンへの所望のパターンの分割に基づく２回露光工程の適用可能性を、各サブパターンのプリントに最小限必要なプロセス寛容度の尺度で評価することができる。一般に、パターンのプリントを可能にするプロセス寛容度は、所望のパターンの特徴（ＣＤ及びＣＤサイズのフィーチャが所望のパターン内に出現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、パターン付ビームの波長、投影システムの最大開口数など）、及びレチクルに提供されるパターンの特性（例えば、バイナリパターン又は減衰位相シフトパターン）を含むパラメータに依存する。従って、プロセス寛容度がプリントを可能にする判定基準として使用され、様々なリソグラフィ工程が比較される時には、これらの特性を説明しなければならない。

[0014] 本発明の実施形態の態様は、上記の方法を実行する、又は上記の方法に従ってリソグラフィシステムを制御するコンピュータ実行可能な命令でコード化されたコンピュータ可読媒体を含むことができる。

[0015] 本発明の実施形態の態様は、上記の方法に従って動作するように構成され配置されたリソグラフィ又はリソセルシステムを含むことができる。このようなシステムは、例えば、ユーザがこの方法又は別の方法に従って装置を制御できるようにプログラミングされたコンピュータを組み込むことができる。

[0016] 本発明の実施形態の態様は、上記の方法に従って動作するように構成され配置されたシミュレーションシステムを含むことができる。

[0017] 本発明の実施形態の態様は、上記の方法に従ってマスクを製造し、上記の分割方法に従ってマスクのパターンを設計し、決定された分割ルールに従って少なくとも１つのマスクのパターンを記述する方法を含むことができる。

[0018] 本発明の実施形態の態様は、上記の分割方法に従って導出されたパターンを用いてマイクロ電子デバイスを製造する方法を含むことができる。

[0019] 本発明の実施形態の態様は、上記の方法に従って製造されたデバイスを含むことができる。

[0020] 本発明の実施形態の態様は、上記の方法に従って分割されたパターンを結像するステップを含む方法を含むことができる。

[0021] 複数のフィーチャを含むデバイスパターンは、設計ルール検査(design rule check)又はグラフ理論アルゴリズム(graph theory algorithm)を用いて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、設計の評価及び変更、例えば光近接効果補正(Optical Proximity Correction)に用いる電子設計自動化ソフトウェアで入手可能である。このような分解アルゴリズムは、デバイスパターンに任意の２つの隣接するフィーチャの間の相互距離が少なくともクリティカルディメンションＣＤで、分解後に得た第１及び第２のサブパターンの任意の２つの隣接するフィーチャの間の相互距離が少なくともクリティカルディメンションＣＤの２倍である時に、本発明に使用できる。相互距離が増大すると、２つの透過サブパターンフィーチャの間の最小アブソーバ幅の制限を超えることなくバイアシング及び／又はＯＰＣに関してリサイズだけでなくサブパターンフィーチャの拡張が可能になる。この最小幅はマスク製作技術によって決定される。現在、（マスクレベルで）８０〜１００ｎｍ程度の幅が実現可能である。別の方法としては、相互距離の増加を活用してアシストフィーチャ（すなわち散乱バーなどをプリントしないフィーチャ）を配置し、さらに光近接効果補正を押し進めることができる。これに対し、隣接するフィーチャの間隔が足りない場合は、所望のパターンで上記配置は不可能であったろう。

[0022] 複数のフィーチャを含むデバイスパターンの場合、分解後に得られた第１及び第２のサブパターンの任意の２つの隣接するフィーチャの間の相互距離が少なくともクリティカルディメンションＣＤの２倍であるという条件を両サブパターンが満たす２つのサブパターンへの分解を適用することはできないが、その条件を満たす少なくとも１つのサブパターンを得ることは可能である。その場合、条件を満たさない１つのサブパターンをさらに分割でき、必要であれば、得られた各々のサブパターンが条件を満たすまで分割を繰り返すことができる。その場合、本発明のある実施形態は、２回露光工程に限定されず、露光回数を得られるサブパターンの数に合わせたマルチ露光工程を含む。

[0023] 本明細書ではＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について特に言及しているが、本明細書に記載するリソグラフィ装置は、集積光システム、磁気ドメインメモリの案内及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造を含むその他の用途を有することができることを理解されたい。当業者には明らかなように、そのような別の用途においては、本明細書で使用する「ウェーハ」又は「ダイ」という用語はいずれも、それぞれ、より一般的な「基板」又は「ターゲット部分」という用語と同義であると考えてよい。本明細書に記載する基板は、露光の前又は後に、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、露光したレジストを成長させるツール）、又はメトロロジーツール、又はインスペクションツール内で処理されてもよい。本明細書中の開示内容を、適宜、上記の基板処理ツール及びその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を作成するために、複数回処理できるので、本明細書で使用する基板という用語は、すでに多重処理層を含む基板を指すこともできる。

[0024] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７、又は１２６ｎｍの波長を有する）、及び極端紫外線（ＥＵＶ）放射（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むすべてのタイプの電磁放射を包含する。

[0025] 本明細書で使用する「パターニングデバイス」という用語は、例えば、基板のターゲット部分にパターンを形成するために、投影ビームの断面にパターンを付与するために使用できるデバイスを指すものとして広く解釈すべきである。投影ビームに付与されたパターンは基板のターゲット部分の所望のパターンに正確に対応しないこともあることに留意されたい。一般に、投影ビームに付与されたパターンは、ターゲット部分に作成される集積回路などのデバイスの特定の機能層に対応する。

[0026] パターニングデバイスは透過型又は反射型である。パターニングデバイスの例は、マスク、プログラマブルミラーアレイ、及びプログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクはリソグラフィ分野で周知であり、バイナリ、レベンソン型(alternating)位相シフト、及びハーフトーン型(attenuated)位相シフト並びに様々なハイブリッド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一例は、各々が入射する放射ビームを様々な方向に反射するように個別に傾けることができる小型ミラーのマトリクス配置を採用している。こうして、反射したビームがパターニングされる。

[0027] 支持構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわちパターニングデバイスの重量を担持する。支持構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、及び例えばパターニングデバイスが真空環境に保持されているか否かなどの他の条件に従った方法でパターニングデバイスを保持する。支持体は機械的固締、真空、又は例えば、真空環境での静電気による固締などのその他の固締技術を使用することができる。支持構造は、パターニングデバイスを保持する機械、真空、静電気又は他の締め付け技術であってよい。支持構造は、例えば、適宜固定又は移動可能であり、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して確実に所望の位置に置くフレーム又はテーブルでよい。本明細書での「レチクル」又は「マスク」という用語のいかなる使用も、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てよい。

[0028] 対応する参照符号が対応する部分を示す添付の略図を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、これは単に例示としてのものに過ぎない。

[0029]本発明のある実施形態によるリソグラフィ投影装置を示す図である。 [0030]正方形のコンタクトホールのアレイと２つのサブパターンとを含むデバイスパターンを示す図である。 [0031]様々なフィーチャピッチについての１回の露光と全ピッチの分割（ＤＰＴ）を対比したＩＬＳのシミュレーション結果を示す図である。 [0032]非分割（９０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）及び分割パターン（１８０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）の場合の露光寛容度（焦点対ドーズ量）を示す図である。 [0032]非分割（９０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）及び分割パターン（１８０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）の場合の露光寛容度（焦点対ＣＤ）を示す図である [0032]非分割（９０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）及び分割パターン（１８０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）の場合の露光寛容度（焦点対ドーズ量）を示す図である [0032]非分割（９０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）及び分割パターン（１８０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）の場合の露光寛容度（焦点対ＣＤ）を示す図である [0033]分割（９０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）と非分割結像の露光寛容度（焦点深度対寛容度％）を示す図である。 [0034]非分割（１３０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）及び分割パターン（２６０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）の場合の露光寛容度（焦点対ドーズ量）を示す図である。 [0034]非分割（１３０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）及び分割パターン（２６０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）の場合の露光寛容度（焦点対ＣＤ）を示す図である。 [0034]非分割（１３０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）及び分割パターン（２６０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）の場合の露光寛容度（焦点対ドーズ量）を示す図である。 [0034]非分割（１３０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）及び分割パターン（２６０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）の場合の露光寛容度（焦点対ＣＤ）を示す図である。 [0035]非分割（１３０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）と分割（２６０ｎｍピッチ、３５ｎｍＣＤターゲット）結像の露光寛容度（焦点深度対寛容度％）を示す図である。 [0036]（ａ）〜（ｅ）はテスト構造及びその構造に関連するメトリクスの例を示す図である。 [0037]（ａ）（ｂ）は本発明のある実施形態に従って使用するテストパターンの例を示す図である。 [0038]本発明のある実施形態従って使用するいくつかのメトロロジーサイトを示す図である。 [0039]様々なピッチのＭ４メトロロジーサイトのＩＬＳシミュレーションデータを示す図である。 [0040]本発明のある実施形態による方法を示すフローチャートである。 [0041]本発明のある実施形態による方法に従って分析された論理標準セルの一例である。 [0042]８５ｎｍのピッチパターンのシミュレートされた密なフィーチャの潜在的な分割結像工程の比較を示す図である。 [0042]８５ｎｍのピッチパターンのシミュレートされた密なフィーチャの結像工程のプロセスウィンドウ情報を示す図である。 [0042]８５ｎｍのピッチパターンのシミュレートされた密なフィーチャの潜在的な分割結像工程の比較を示す図である。 [0042]８５ｎｍのピッチパターンのシミュレートされた密なフィーチャの結像工程のプロセスウィンドウ情報を示す図である。 [0042]８５ｎｍのピッチパターンのシミュレートされた密なフィーチャの潜在的な分割結像工程の比較を示す図である。 [0042]８５ｎｍのピッチパターンのシミュレートされた密なフィーチャの結像工程のプロセスウィンドウ情報を示す図である。 [0043]（ａ）〜（ｃ）は図１４ａ〜図１４ｆに関してシミュレートしたパターンを示す図である。

[0044] 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の概略図である。この装置は、
[0045] 放射（例えば、波長が約２７０ｎｍ未満、例えば、波長が２４８、１９３、１５７、及び１２６ｎｍの放射などのＵＶ放射又はＤＵＶ放射）の投影ビームＰＢを供給する放射システムＥｘ、ＩＬを備え、この特定の場合には、放射システムは、また、放射源ＬＡを含み、さらに、
[0046] マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するマスクホルダを備えた第１のオブジェクトテーブル（マスクテーブル）ＭＴと、
[0047] 基板Ｗ（例えば、レジストコートシリコンウェーハ）を保持する基板ホルダを備えた第２のオブジェクトテーブル（基板テーブル）ＷＴと、
[0048] マスクＭＡの照射部分を基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ又は複数のダイを含む）に結像する投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、従来の結像又は液浸流体を用いた結像のいずれかに適した石英、ＣａＦ_２などの材料から作成したレンズ要素を含む石英及び／又はＣａＦ_２レンズ系又は反射屈折システムと、
を備える。

[0049] 本明細書に示すように、この装置は透過型（すなわち、透過型マスクを有する）である。しかし、一般に、この装置は反射型、例えば（反射型マスクを備えた）であってもよい。別の方法としては、この装置は、上記のプログラマブルミラーアレイなどの別の種類のパターニングデバイスを使用してもよい。

[0050] 放射源ＬＡ（例えば、ＵＶ水銀アークランプ又はＤＵＶエキシマレーザ）は、放射ビームを生成する。このビームは、直接又は例えば、ビームエキスパンダＥｘなどの調節光学装置を越えた後で照明システム（イルミネータ）ＩＬ内に入射する。イルミネータＩＬは、ビーム内の強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（普通、それぞれσ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を設定する調整可能な要素ＡＭを含む。さらに、イルミネータＩＬは、一般に、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを含む。こうして、マスクＭＡに当たるビームＰＢは、その断面に所望の均一性及び強度分布を有する。

[0051] 図１に関して、放射源ＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内部にあってもよい（例えば、放射源ＬＡが水銀ランプの場合には多くの場合そうであるように）ことに留意されたい。しかし、放射源ＬＡはリソグラフィ投影装置から離れていて、それが生成する放射ビームが装置内に導かれる（例えば、適切な誘導ミラーの助けを借りて）構成であってもよい。後者のシナリオは、放射源ＬＡがエキシマレーザの時にしばしば用いられる。本発明及び特許請求の範囲はこれらのシナリオを両方共含む。

[0052] その後、ビームＰＢは、マスクテーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡと交差する。マスクＭＡを越えたビームＰＢはレンズＰＬを通過し、レンズＰＬは、ビームＰＢを基板Ｗのターゲット部分Ｃに合焦させる。図１には明示していないポジショナ（及び干渉計又はリニアエンコーダ）の助けを借りて、様々なターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に配置するために、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、追加のポジショナ（図１には明示していない）を用いて、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、又はスキャン中に、ビームＰＢの経路に対してマスクＭＡを正確に配置できる。一般に、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの移動は図１には明示していないロングストロークモジュール（粗動位置決め）及びショートストロークモジュール（微動位置決め）の助けを借りて実現できる。しかし、ウェーハステッパの場合（ステップアンドスキャン装置とは対照的に）、マスクテーブルＭＴをショートストロークアクチュエータに接続するだけでよく、又は固定することもできる。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を用いて位置合わせすることができる。

[0053] 図示の装置は、以下の異なる２つのモードで使用することができる。
[0054] １．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴは基本的に静止しており、マスク画像全体が１回で（すなわち、１回の「フラッシュ」で）ターゲット部分Ｃに投影される。次に、別のターゲット部分ＣをビームＰＢによって照射できるように、基板テーブルＷＴは、ｘ及び／又はｙ方向に移動する。
[0055] ２．スキャンモードでは、基本的に同じシナリオであるが、所与のターゲット部分Ｃは、１回の「フラッシュ」で露光されない。代わりに、マスクテーブルＭＴは所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えば、ｙ方向）に速度ｖで移動できる。これによって、投影ビームＰＢはマスク画像をスキャンする。同時に、基板テーブルＷＴは、速度Ｖ＝Ｍｖで同じ又は逆の方向に移動する（通常、Ｍ＝１／４又は１／５である）。Ｍは、レンズＰＬの倍率である。こうして、解像度を犠牲にすることなく、比較的大きいターゲット部分Ｃを露光することができる。

[0056] 上記のように、結像するパターンの有効密度を低減する１つの手法は、設計ルール検査アルゴリズムを用いてパターンを各々が比較的低い密度を有する２つのサブパターンに分割して、各パターンのピッチが使用するリソグラフィシステムの能力より大きくなるようにする方法である。一般に、このような分割は、各々のフィーチャについて、そのフィーチャがどのサブパターンに属するかを決定するルール又はルールのセットに基づいて実行される。これをパターンの「カラーリング」(coloring)と呼ぶ。何故なら、いくつかの実施態様で、どのサブパターンに割り当てられるかに応じてフィーチャが赤又は青に着色されるからである。１つの例は、スペースベースルール(space-based rule)である。２つのフィーチャが互いに特定の距離の範囲内にある場合、一方のフィーチャに赤を塗り、他方に青を塗って、赤のフィーチャすべてを第１のサブパターンに割り当て、青のフィーチャすべてを第２のサブパターンに割り当てる。

[0057] 図２に示す従来技術のルールベースのパターン分割に従って、複数のコンタクトホールを含む所望のパターンを備えたデバイス層が、投影ビームをパターニングする０．９ＮＡリソグラフィ投影装置と６％のハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクを用いて、また投影ビーム放射の波長が１９３ｎｍで使用するのに適したポジティブトーンレジストを用いてプリントされる。この手法で、図２に示すように、デバイスパターンは、各辺２７を備えた正方形のコンタクトホール２０の直線のアレイを含む。各コンタクトホールの最小寸法は辺２７の長さである。この例で、この長さは、クリティカルディメンションＣＤに対応する９０ｎｍである。パターン１０内で、矢印２１で示すように、コンタクトホールは少なくとも距離ＣＤだけ離間している。図２で、パターン１０内に存在する最小ピッチがＰと表記され、矢印２４で示されている。ここで、Ｐ＝２ＣＤである。パターンは、さらに、Ｐより大きいピッチで、パターン１０内に存在するいずれのコンタクトホールからも離間し、また互いに離間しているコンタクトホール２０をさらに含む。

[0058] パターン１０は、市販の設計検査ルールツールを用いて、第１及び第２のサブパターン３１及び３２にそれぞれ分割される。パターン３１及び３２の隣接するコンタクトホールの間の相互距離が矢印２２と２３とで示されている。この距離は３ＣＤである。パターン３１及び３２は矢印２５及び２６によってそれぞれ示すピッチＰ１及びＰ２を有する。ここでＰ１＝Ｐ２＝２Ｐ＝４ＣＤである。従って、サブパターンのピッチは２倍に広げられる。

[0059] 上記のルールベースの手法の結果、いわゆる禁制ピッチ(forbidden pitch)を組み込んだサブパターンの一方又は両方が得られる。所与の照明設定で、禁制ピッチは、隣接するフィーチャによって生まれるフィールドが主要なフィーチャのフィールドに破壊的に干渉する場所に存在する。その結果、パターン分割を適用するとＩＬＳ（イメージログスロープ）の低下が発生することがある。

[0060] 図３は、上記の問題を示すＩＬＳ対ピッチのシミュレーションデータの図である。シミュレートされた照明は、σ_ｏｕｔ＝０．９８及びσ_ｉｎ＝０．８３のＮＡ１．３５のクロス四重極（C-quad）である。適用されるルールでは、１００ｎｍ以下のピッチを有するフィーチャペアは分割され、１００ｎｍを超えるピッチを有するフィーチャは分割されない。

[0061] 図を参照すると、ＩＬＳはピッチに対してプロットされ、スキャンの結果、あるピッチ（例えば、８０〜９０ｎｍ）では分割パターンのＩＬＳ（２Ｐ又は１６０〜１８０ｎｍの結像）に対してＩＬＳが減少する（すなわち、画質が低下する）ことがわかる。さらに、スキャンの結果、適用されるルールでは分割されないあるピッチ（例えば、１３０〜１４０ｎｍ）では、分割を適用したならばＩＬＳが向上したはずである。その結果、特定のパターン及び画像装置では、このルールでは最良の可能な画質を達成できない。

[0062] 図４ａ及び図４ｂは、露光寛容度についての類似の結果を示す。９０ｎｍのピッチでは、３５ｎｍのＣＤを有するフィーチャは、同じ１００ｎｍ分割ルールを適用すると、９０ｎｍのフィーチャを分割しなければならない。図４ａ（非分割）を図４ｂ（分割）と比較すると、この分割は行うべきではなく、分割によって露光寛容度が低減するということが分かる。

[0063] 図５は、９０ｎｍピッチ、３５ｎｍのＣＤのプロセスウィンドウを示す。このピッチでの分割と比べて分割によって露光寛容度がはるかに増えることはないが、１００ｎｍルールでは、このパターンを分割すべきだとしている。これは図４ａ及び図４ｂ並びに図３から得られる結論と矛盾しない。

[0064] 逆の例を、図６ａ（非分割）及び図６ｂ（分割）及び図７に示す。これらの図では、露光寛容度は、３５ｎｍのターゲットＣＤを有する１３０ｎｍのピッチパターンの場合に、非分割パターンよりも分割パターンの方が露光寛容度が大きいことが示されている。分割ルールにないピッチを有するパターンを分割することで画質が改善され、同様に図３と矛盾しない。

[0065] 本発明のある実施形態によれば、いくつかのテスト構造が生成される。テスト構造はさまざまであり、様々なテスト構造からシミュレートされた空間像データが生成される。シミュレートされた画像データから、分割ルールが公式化され、設計に適用されて各サブパターンのフィーチャが選択される。

[0066] 図８ａ〜図８ｅは、本発明のある実施形態で使用することができるいくつかのテスト構造と、これらの構造で変動する寸法とを示す。可変寸法の例は、ピッチ（図８ａ）、線間（図８ｂ）、端部間（図８ｅ）、端部と線の間（図８ｄ）、及び隅間（図８ｅ）の寸法を含む。

[0067] 図９ａは、モデリングで変動したフィーチャの生成されたセットの例を示し、図９ｂは、図９ａの右側フィーチャセットの拡大図である。図９ａでは、軸上で図の上から下に向かってピッチが増加する。最も上にあるフィーチャセットのピッチは６２ｎｍであるが、最も下にあるフィーチャセットのピッチは６６ｎｍである。

[0068] シミュレーションを実行した後で、図１０に示すように、構造に基づいてレポートが生成される。図１０から分かるように、シミュレートされた画像の品質を判定するためのいくつかのメトロロジーサイトＭ１〜Ｍ６が存在する。図示の例では、Ｍ１は端部と線の間の領域、Ｍ２はスペース、Ｍ３は端部間の領域、Ｍ４はピッチに関連し、Ｍ５及びＭ６は隅間の領域である。例えば、レポートは各メトロロジーサイトの位置に関する情報（例えば、ＸＹ座標）、１回露光、２回露光、その両方、及び最適な近接効果補正を適用する前と後のＩＬＳを含むことができる。最後に、１回露光でＩＬＳが高い値の場合、２回露光技術を用いずにＯＰＣの前後でさらにＩＬＳ測定を実行してもよい。

[0069] Ｍ４テスト構造のＩＬＳシミュレーションの一例を図１１に示す。この図から分かるように、約８０ｎｍより下では、ＤＰＴはＩＬＳの改善を行う。他方、約８０ｎｍ〜約１００ｎｍの間（すなわち、ピッチ１とピッチ２の間）では、ＤＰＴの示すＩＬＳは１回露光よりも低い。さらに、約１００ｎｍ〜１５０ｎｍの間では、ＤＰＴでＩＬＳは改善される。これは、最初に提案されていた１００ｎｍルールの前提とは逆に、この領域を分割すべきであることを示している。１００で示す領域はＩＬＳが最も低い領域であり、これは「分割が必要な」範囲と考えられる。

[0070] これらの修正ルールが決定すると、パターンに光近接効果補正技術を適用し、導かれた分割ルールが正しいことを検証することで工程が進捗する。他のメトロロジーサイトの各々について同じ作業フローを適用でき、残りの分割判定基準について分割ルールを導出することができる。必要に応じて、ユーザは、例えば、端部間の性能が隅間のそれよりも重要であるようにメトロロジーの優先順位を割り当てることができる。優先するメトロロジーサイトは、工程設計に従って結像される実際の構造と、製造する最終デバイスの機能にとってのそれらの構造の重要性によって変わることが理解されよう。

[0071] 図１２は、本発明のある実施形態による方法の典型的な作業フローを示す流れ図である。ターゲット設計１１５から始まる工程は、例えば、ユーザ指定の分割判定基準パラメータに基づいてテスト設計１２０の作成へ移行する。例えば、パラメータは複数のメトロロジー位置Ｍ_１．．．Ｍ_ｎに基づいていてよい。選択されたメトロロジー位置を用いて、この方法はＩＬＳ又はＮＩＬＳ（例えば）１２５へ進む。次に、この方法はピッチ及びスペースによる評価結果の分析１３０へ進む。分析に基づいて、この方法は各メトロロジーサイトの最小及び最大ＩＬＳ（又はＮＩＬＳ）の識別１３５へ進む。

[0072] サイトが識別されたら、パターン全体を、分割ルールの適用から除外される判定基準に合致するサイトと、分割ルールに従って確実に分割されるようにする判定基準に合致しないサイトに分割できる。ある実施形態では、これはより良好なＩＬＳを有するサイトにカラーリングブロック層を配置するステップ１４０と、比較的劣悪なＩＬＳを有するサイトにマーカ層を配置するステップ１４５とを含んでいてもよい。サイトがそのように分割されると、ＩＬＳを考慮したカラーリングルールの適用を実行することができる１５０。次に、分割パターンについてＩＬＳを評価でき１５５、分割前及び分割後のすべてのメトロロジーサイトのＩＬＳを実行することができる１６０。一定のサイトのＩＬＳが改善されない場合、又は劣化した場合、手順はカラーリングルールを導くステップに戻り、それらのサイトは分割動作から除外される。この反復工程に従って各サイトが最適化されると、スティッチングと光近接効果補正要素がで適宜パターンに適用される１６５。ＯＰＣフィーチャが含まれた後、ＩＬＳは分割パターン上で再度検証することができる１７０。

[0073] 図１３は、本発明のある実施形態に従ったＩＬＳベースルールによって分割された標準論理セル(standard logic cell)のＩＬＳ図の一例である。この図で、破線１７５は、パターン分割のカラーリングブロック層を表し、実線１８０は、２パターン分割の他方の色を表す。

[0074] 図１４ａ〜図１４ｆは、図４ａ及び図４ｂ及び図５に示す状況と同様、分割がプロセスウィンドウを縮小させる一例の図である。この例で、図１４ａは、８５ｎｍのピッチの一連の密なフィーチャの結像（すなわち、図１５ａに示すパターン）のＢｏｓｓｕｎｇ曲線を示す。図１４ａの例で、密なピッチの結像について照明が最適化される。計算された曲線から、８％の露光寛容度で、焦点深度３４０ｎｍを達成できることが分かる。同じデータから、図１４ｂに示す露光寛容度ウィンドウを向上させることができる。図を見れば分かるように、図示の例の露光寛容度ウィンドウは比較的対称であり、楕円形のプロセスウィンドウは比較的大きい。

[0075] これとは対照的に、アシストフィーチャを含む分割パターンのＢｏｓｓｕｎｇ曲線（図１５ｂに示すアシストフィーチャを含む１７０ｎｍピッチ）は、実際にプロセスウィンドウの劣化を引き起こす。図１４ｃから、８％の露光寛容度での焦点深度は約９０ｎｍまで大幅に短くなる。同様に、図１４ｄに示すプロセスウィンドウは、図１４ｂのプロセスウィンドウと比べてやや対称性で劣り、楕円形のプロセスウィンドウは、ドーズ量は似ていても焦点深度がはるかに短い。

[0076] 図１４ｅ及び図１４ｆは図１４ｃ及び図１４ｄに似ているが、図１５ｃに示すアシストフィーチャがない分割パターンのプロセスウィンドウを示す。図を見れば分かるように、このプロセスウィンドウは、アシストフィーチャを備えた分割パターンのプロセスウィンドウよりもさらに対称性で劣る。さらに、８％の露光寛容度で達成可能な焦点深度は６０ｎｍまで低下する一方、ドーズ量寛容度は残りの２つの例と大差ない。さらに興味を引くことに、図１４ｅ〜図１４ｆの例で必要なドーズ量は幾分多い（それぞれ５３．２５及び５３．８８付近に集中する他の２つの例とは異なり、約５６付近に集中している）。３つの工程のすべてに関して、約−０．１の焦点はずれでプロセスウィンドウは最大になる。

[0077] 計算されたプロセスウィンドウを考えると、密なピッチが最適な放射源を用いて１回の露光でプリントされる図１４ａ〜図１４ｆの例の特定の密なフィーチャの結像について、本明細書に記載するＩＬＳベース分割ルールは、プロセスウィンドウを向上させるよりもむしろ劣化させるパターン分割はないと決定すべきであることは明らかである。

[0078] 本発明のある実施形態によれば、この方法は本明細書に記載する分割アルゴリズムを実行するように構成されたソフトウェアモジュールによって実行することができる。ソフトウェアモジュールは、マシン可読媒体に記憶されたマシン実行可能な命令の形で実施することができる。モジュールは、分割アルゴリズムを実行するように構成することができ、共通のコンピュータシステム内に実施されたか又はリソグラフィ装置自体に実施された追加のモジュールを、リソグラフィ装置を運用して、本明細書に記載する方法に従って設計されたマスクを用いて基板上でデバイスの結像を実行させるように構成することができる。

[0079] 本発明のある態様によれば、所望のパターン内のフィーチャ間の利用可能な最小スペースに対する適合サブパターンのフィーチャ間の利用可能な最小スペースの増大は、適合サブパターン内へのアシストフィーチャ（すなわち散乱バーなどをプリントしないフィーチャ）の配置のために利用されて、光近接効果補正を提供することができるかもしれないが、一方でフィーチャ間のスペースが不足しているために所望のパターン内にそのような配置をすることが不可能であったかもしれない。

[0080] 本発明のある実施形態によるチップ製造工程では、露光された放射感応層がレジスト処理を受けてレジスト処理されたフィーチャの対応するアレイを提供する。その結果、所望のピッチのフィーチャのアレイが得られる。特定の用途では、フィーチャは、例えばコンタクトホールであってもよい。

[0081] 本発明の特定の実施形態について説明してきたが、上記とは別の形で本発明を実施することができることを理解されたい。本明細書は本発明を限定することを意図していない。例えば、上記例は画質測定としてＩＬＳ及びＮＩＬＳに着目しているが、ＭＥＦやその他の画質メトリクスを同様に用いて適用する適当な分割ルールを決定することができる。さらに、この方法は一般にライン／スペースタイプのパターンの例を超えて適用可能であり、例えばコンタクト／バイアパターンなどに適用可能である。

Claims

リソグラフィパターンを複数のサブパターンに分割する方法であって、前記リソグラフィパターンにおいて関心のある１つ又は複数の構造に対応する少なくとも１つのテスト構造を生成すること、選択寸法範囲を介して前記少なくとも１つのテスト構造を変化させて複数の変化テスト構造を生成すること、前記複数の変化テスト構造の画像の画質メトリックについて複数の値を決定すること、前記複数の値を分析してパターン分割が前記画質メトリックの値を向上させる寸法範囲を決定すること、決定された範囲に従って前記リソグラフィパターンの前記複数のサブパターンに前記リソグラフィパターンを分割することを含む、方法。
前記画像が、シミュレートされた画像を含む、請求項１に記載の方法。
前記サブパターンの各々の画像のサブパターン画質メトリックの値を決定すること、
前記サブパターンの前記サブパターン画質メトリックの値を前記画像の前記画質メトリックの値と比較すること、
前記比較に基づいて、前記サブパターンの結果として前記画質メトリックの値が改善されるか否かを決定すること、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記寸法範囲が、ピッチ、線間、端部間、端部と線の間及び隅間からなるグループから選択された寸法範囲を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
前記画質メトリックの値の前記決定が、前記画像内の複数の場所で前記画質メトリックの値を決定する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
前記複数の場所が、複数の様々なタイプの寸法を含む場所を含み、前記方法が、選択されたタイプ間優先順位を割り当てることをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
前記生成されたサブパターンが、前記リソグラフィパターン内にない追加のアシストフィーチャをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
前記アシストフィーチャが、サブパターン解像フィーチャを含む、請求項７に記載の方法。
前記複数のサブパターンの第１のサブパターンに対応するマスクを製造することをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
請求項９に記載の方法で製造されるマスク。
各々のマスクが前記複数のサブパターンのうちの１つのサブパターンに対応するマスクのセットを製造することをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
請求項１１に記載の方法で製造されるマスクのセット。
請求項９に記載の方法で製造されるマスクのサブパターンをフォトリソグラフィ装置を用いて基板上の感光層上に結像することを含む方法。
各々の追加マスクが前記複数のサブパターンの残りのサブパターンに対応する少なくとも１つの追加マスクのサブパターンを結像すること、
前記リソグラフィパターンが前記基板上の前記感光層内に再現されるように、前記基板を処理して前記結像されたサブパターンを改善すること、
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
前記処理された基板と前記再現されたリソグラフィパターンとを用いてマイクロ電子デバイスを製造することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。