JP3996360B2 - リソグラフィ投影に使うための補助形態 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給するための照明システム、
マスクを保持するための第１物体ホルダを備える第１物体テーブル、
基板を保持するための第２物体ホルダを備える第２物体テーブル、および
マスクの被照射部分を基板の目標部分上に結像するための投影システム、を含むリソグラフィ装置を使って、典型的には、
上記第１物体テーブルにパターンを坦持するマスクを設ける工程、
上記第２物体テーブルに放射線感応層を有する基板を設ける工程、および
このマスクの上記被照射部分をこの基板の上記目標部分上に結像する工程、を含むデバイス製造方法に使うための、補助形態（ａｓｓｉｓｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ）を有する、マスクに関する。
【０００２】
簡単のために、上記投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが、この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、反射屈折性光学素子、および荷電粒子光学素子を含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。上記照明システムは、投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの原理の何れかに従って作用する素子も含むかも知れず、そのような素子も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。その上、上記第１および第２物体テーブルを、それぞれ、“マスクテーブル”および“基板テーブル”と呼ぶかも知れない。
【０００３】
本文書で、“放射線”および“ビーム”という用語は、紫外放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長の）および超紫外放射線（ＥＵＢ）を含むが、それらの限定されない、あらゆる種類の電磁放射線を包含するために使用するが、原理的に、これらの用語は、Ｘ線、電子およびイオンも包含する。またここで、この発明を直交Ｘ、ＹおよびＺ方向の基準系を使って説明し、Ｉ方向に平行な軸の周りの回転をＲｉで示す。更に、文脈が別の要求をするのでなければ、ここで使う用語“垂直（Ｚ）”は、この装置の何れかの特定の向きを意味するのではなく、基板若しくはマスク面に垂直な、または光学系の光軸に平行な方向を指すことを意図する。
【０００４】
【従来の技術】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、マスク（レチクル）がこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを含んでもよく、このパターンを、放射線感応性材料（レジスト）の層で被覆した基板（シリコンウエハ）の目標部分または露出領域（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接する目標部分の全ネットワークを含み、それらをこのレチクルを介して、一度に一つずつ、順次照射する。一つ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この目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射し；そのような装置を普通ウエハステッパと呼ぶ。 普通ステップ・アンド・スキャン装置Ｃと呼ぶ、代替装置Ｃでは、このマスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）に順次走査し、一方、一般的に、この投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査することによって各目標部分を照射する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、例えば、国際特許出願ＷＯ９７／３３２０５から収集することができる。
【０００５】
一般的に、リソグラフィ装置は、単一マスクテーブルおよび単一基板テーブルを含んだ。しかし、少なくとも二つの独立に可動の基板テーブルがある機械が利用可能になった；例えば、国際特許出願ＷＯ９８／２８６６５およびＷＯ９８／４０７９１に記載してある多段装置参照。そのような多段装置の背後の基本動作原理は、第１基板テーブルがその上にある第１基板を露出するために投影システムの下にある間に、第２基板テーブルが載荷位置へ移動でき、先に露出した基板を排出し、新しい基板を取上げ、この新しい基板に幾つかの初期測定を行い、および次に第１基板の露出が完了するとすぐ、この新しい基板を投影システムの下の露出位置へ移送するために待機し；そこでこのサイクルを繰返すことであり；この様にして、機械のスループットをかなり向上することが可能であり、それが次にこの機械の所有によるコストを改善する。この同じ原理は、露出位置と載荷位置の間を動くたった一つだけの基板テーブルにも使えることを理解すべきである。
【０００６】
レジスト上に投影した像、および結局は現像したデバイスを改善するために、マスクに所謂“補助形態”を設けることが知られている。補助形態とは、レジストの現像したデバイスに現すことは意図しないが、現像した像が所望の回路パターンにより良く似るように、回折効果を利用するためにマスクに設ける形態である。補助形態は、一般的に“解像度以下”で、それは、それらがウエハ上で実際に解像されるマスクの最小形態より少なくとも１次元で小さいことを意味する。補助形態は、形態の最小幅またはマスクの形態間の最小間隔であり且つ屡々このマスクを使用すべきリソグラフィ投影装置の解像限界である、“限界寸法”の数分の一と定義する寸法を有してもよい。だが、このマスクパターンを一般的に１未満、例えば、１／４または１／５の倍率で投影するので、このマスク上の補助形態は、ウエハ上の最小形態より大きな物理的寸法を有してもよいことに特に言及する。二種類の補助形態が知られている。散乱バーは、パターンをぎっしり詰めた領域に起る近接効果を模するためにの孤立導体の片側または両側に配置した解像度以下の幅の線である。セリフは、線の端または角を、望む通りに、直角または丸により近付けるために、導線の角および端、または矩形形態の角に配置した種々の形状の追加領域である（この文脈で、普通“ハンマーヘッド”と呼ぶ補助形態は、セリフの一つの形と見なすことを注記する）。散乱バーおよびセリフの使用についての更なる情報は、例えば、ＵＳ５，２４２，７７０およびＵＳ５，７０７，７６５に見出すことができ、それらを参考までにここに援用する。
【０００７】
集積回路の接触孔、またはビア孔は、結像で特別の問題を起す。接触孔は、屡々ウエハ上に先に作った多数のまたは比較的厚いプロセス層を通して作らねばならないので、それらをフォトレジストの比較的厚い層にパターン化しなければならず、このマスクパターンの空中像に深い焦点深度を要する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、接触孔のような、規則的に、または不規則に離間した、高密度の形態をより良く結像するための改良したマスク、並びにそのようなマスクを作る方法およびこの改良したマスクを使うデバイス製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、リソグラフィ投影装置に使うためのマスクで、背景と対照的であり且つデバイスの製造でプリントすべき形態を表す複数の孤立領域を含み、上記孤立領域が一般的にアレイに配列してあるマスクであって、
上記孤立領域より小さく且つ上記アレイをより対称的にするように配置してある複数の補助形態に特徴があるマスクを提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
これらの補助形態は、アレイの非対称性を減ずることによって空中像の収差を減らす傾向があり、理想的には３波面およびコマのような奇数収差によって生ずる全ての非対称収差を減少するように位置する。既にある程度の対称性を有するアレイでは、これらの補助形態が付加的な対称度を加えるかも知れず、または単位（単純）セルをそれ自体内でより対称的にするかも知れない。この様にして、この発明は、露出装置および照明または投影設定に大部分独立の、結像対称性に改善をもたらすことができる。多くの場合、これらの孤立形態は、規則的アレイの格子点（これらの孤立形態が理想的格子点から僅かにずれていてもよいが）を占有するが、この単位または単純セルの一つ以上の点が空いているとして見ることができる。この場合、これらの補助形態を空いた格子点の少なくとも幾つかに置く。
【００１１】
それ自体規則的な、例えば、１以上の回転または反射対称度数を有するマスクでの形態のアレイは、必然的に有限であり、従って並進対称性を欠き；このアレイの縁の単位セルは、中央のものとは、それらが少しの隣接物しかないので、正確に同等ではない。それで、この発明による補助形態は、このアレイの最外形態用に擬似隣接物を作るために、アレイの外部の周りに置いてもよい。勿論、異なる場所の多種多様な補助形態をアレイに使い、例えば、補助形態をこのアレイ内に置いてこのアレイをより回転または反射対称性にし、およびアレイの外部に置いて最外形態の周囲を内部形態により類似するようにしてもよい。
【００１２】
これらの補助形態は、空中像で検出可能であってもよく且つフォト（エネルギー感応）レジストを一部露出してもよいが、レジストの現像したパターンに現れないように少なくとも１次元で十分に小さくあるべきである。従って、これらの補助形態は、一般的にこのマスクパターンの限界寸法およびこのマスクを使用すべきリソグラフィ装置の解像限界より小さい。
【００１３】
これらの孤立領域は、例えば、ＤＲＡＭアレイに作るべき接触孔を意味してもよい。これらの孤立領域および補助形態は、相対的に不透明な背景上の透明領域またはその逆でもよい。反射性マスクでは、これらの孤立領域および補助形態が背景と異なる反射率を有するだろう。位相シフトマスクでは、これらの孤立領域および補助形態が背景と異なる位相シフトおよび／または異なる減衰を導入するかも知れない。これらの補助形態が孤立領域と同じ“色調”を有する必要はない。
【００１４】
この発明のもう一つの態様によれば、リソグラフィ投影装置に使うためのマスクを作る方法で、背景と対照的であり且つデバイスの製造でプリントすべき形態を表す複数の孤立領域を形成し、上記孤立領域が一般的にアレイに配列してある工程を含む方法であって、
上記孤立領域より小さく且つ上記アレイをより対称的にするように配置した複数の補助形態を形成するという更なる工程に特徴がある方法を提供する。
【００１５】
これらの補助形態の位置、形状および大きさは、それら無しにこのパターンが作るであろう波面での収差を計算し、次に予測した収差、特に３波面および１波面（コマ）収差を減少する、これらの補助形態のための位置等を決めることによって決めてもよい。
【００１６】
本発明の更なる態様によれば、リソグラフィ投影装置にして、
放射線の投影ビームを供給するための照明システム、
マスクを保持するための第１物体ホルダを備える第１物体テーブル、
基板を保持するるための第２物体ホルダを備える第２物体テーブル、およびこのマスクの被照射部分をこの基板の目標部分上に結像するための投影システム、を含むリソグラフィ装置を使って、デバイスを製造する方法であって、
上記第１物体テーブルにパターンを坦持するマスクを設ける工程で、上記マスクが背景と対照的であり且つデバイスの製造でプリントすべき形態を表す複数の孤立領域を含み、上記孤立領域が一般的にアレイに配列してある工程、
上記第２物体テーブルに放射線感応層を有する基板を設ける工程、および
このマスクの上記被照射部分をこの基板の上記目標部分上に結像する工程、を含む方法に於いて、
上記マスクが、上記孤立領域より小さく且つ上記アレイをより対称的にするように配置した複数の補助形態を備えることを特徴とする方法を提供する。
【００１７】
この発明によるリソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、マスクの中のパターンを、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、この基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイ（ダイ）が基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続し等できる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用する、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から得ることができる。
【００１８】
この本文では、ＩＣの製造に於けるこの発明による装置の使用を具体的に参照するかも知れないが、そのような装置は、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係では、この本文で使う“レチクル”、“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“マスク”、“基板”および“目標領域”または“露出領域”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。
【００１９】
この明細書は、マスクを使って投影システムに入る放射線ビームをパターン化するリソグラフィ装置および方法に集中するが、ここに提示するこの発明は、上記放射線ビームをパターン化するために一般的な“パターニング手段”を使用するリソグラフィ装置および方法という広い文脈で見るべきであることに注意すべきである。ここで使う“パターニング手段”という用語は、入射放射線ビームに、この基板の目標部分に創成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる手段を指し；“光バルブ”という用語もこの文脈で使ってある。一般的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイスのような、この目標部分に創るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。マスクテーブル上のマスクの外に、そのようなパターニング手段の実施例には次のようなものがある；
− プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面である。そのような装置の背後の基本原理は、（例えば）この反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ；この様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。そのようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、米国特許ＵＳ５，２９６，８９１およびＵＳ５，５２３，１９３から集めることができ、それらを参考までにここに援用する。
− プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、米国特許ＵＳ５，２２９，８７２で与えられ、それを参考までにここに援用する。
この明細書および請求項は、そのような一般的パターニング手段をマスクの代替手段として包含すると解釈すべきである。
【００２０】
本発明を、以下に実施例および添付の概略図を使って説明する。
これらの図面で、類似の参照記号は類似の部品を示す。
【００２１】
リソグラフィ投影装置
図１は、この発明と共に使えるリソグラフィ投影装置を概略的に描く。この装置は：
− 放射線（例えば、ＵＶ線）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬ。この特別の場合、この放射線システムが放射線源ＬＡも含む；
− 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、このマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め手段に結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；
− 基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、この基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め手段に結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
− マスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像するための投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、屈折、反射屈折、または反射システム）を含む。
ここに描くように、この装置は、透過型である（即ち、透過性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、（反射性のマスクを備える）反射型でもよい。その代りに、この装置は、上に言及した種類のプログラム可能ミラーアレイのような、他の種類のパターニング手段を使ってもよい。
【００２２】
この放射線源ＬＡ（例えば、ランプ、レーザまたは放電プラズマ室）が放射線のビームを作る。このビームを直接か、または、例えば、ビーム拡大器Ｅｘのような、状態調節手段を通してから、照明システム（照明器）ＩＬの中へ送る。この照明器ＩＬは、このビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側および／またはσ内側と呼ぶ）を設定するための調整手段ＡＭを含んでもよい。その上、それは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この様にして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。
【００２３】
図１に関して、放射線源ＬＡは、（この放射線源ＬＡが、例えば、水銀灯である場合によくあることだが）このリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、このリソグラフィ投影装置から遠く離れていて、作った放射線ビームをこの装置に（例えば、適当な指向ミラーを使って）導いてもよいことに注意すべきで；この後者のシナリオは、放射線源ＬＡがエキシマレーザである場合によくあることである。本発明および請求項は、これらのシナリオの両方を包含する。
【００２４】
ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上に保持したマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを横断してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め手段（および干渉計測定手段ＩＦ）の助けをかりて、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め手段を使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１にはっきりは示さないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（微細位置決め）の助けをかりて実現する。しかし、ウエハステッパの場合は（ステップアンドスキャン装置と違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。
【００２５】
図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる：
− ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする；
− 走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、ｙ方向）に速度ｖで動き得て、それで投影ビームＰＢがマスク像の上を走査させられ；同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出できる。
【００２６】
【実施例１】
図２は、ＤＲＡＭデバイスで接触孔（ビア）を作るために、上に説明したリソグラフィ投影装置で使える、従来の６％減衰位相シフト・マスクパターンの一部を示す。このマスクパターンは、実質的に不透明なフィールドに、接触孔を作るべき領域でレジストを露出するために露出放射線を通す透明領域１１０のアレイを有する。これらの透明領域は、１１１、１１２、１１３と符号を付けた三つのグループが規則的に繰返すように配列してあることが分るだろう。これらの接触孔は、０．２μｍ平方で、接触子間の間隔が０．２μｍである。０．４×１．６μｍ2の基準領域１２０も示す。
【００２７】
本発明者は、これらの接触孔が正確に結像せず、変形し且つそれらの公称位置から変位することを発見した。
本発明によれば、これらの形態のアレイを更に対称に近くするために、このマスクパターンに補助形態を加える。補助形態の適当な位置および寸法は、このパターンおよび仮定した補助形態から出来るであろう像の波面収差を表すゼルニケ係数を考慮することによって実験的に決める。
【００２８】
波面収差は、それらの角度形式に従って級数として書くことができる：
【００２９】
【数１】
【００３０】
ここで、ｒおよびθは、それぞれ、動径および角度座標（ｒは正規化）並びにｍは、ｍ次収差の寄与を示す指数である。ＲおよびＲ’は、ｒの関数である。
【００３１】
この収差は、ゼルニケ展開の式で表すこともできる。
W=Zifi(r,θ)+Zjfj(r,θ)+Zkfk(r,θ)+…
ここで各Ｚは、ゼルニケ係数であり、各ｆは、対応するゼルニケ多項式である。これらの関数ｆは、ｒの多項式とｍθのsinまたはcosの積の形を採る。例えば、コマ収差（ｍ＝１）は、Ｚ７、Ｚ８、Ｚ１４、Ｚ１５、Ｚ２３、Ｚ２４、Ｚ３４、Ｚ３５等のゼルニケ級数によって表すことができ、および、例えば、Ｚ７係数に関連する関数［上の表記法でf7(r,θ)］は：
(3r3-2r)cos(θ)
【００３２】
低次収差に対するゼルニケ展開を表１に要約する。
特に、本発明者は、奇数収差（ｍ数が奇数）、とりわけＺ１０（３波面）係数を操作するように補助形態を配列することによって実質的改良を達成できると判断した。改良は、空中像のコマ収差（１波面）を減少するように補助形態を配列しても得られる。補助形態の位置、形状および大きさは、光リソグラフィをシミュレートし且つモデリングするために、ドイツのシグマＣ有限責任会社（ＧｍｂＨ）が供給する市販のソフトウエアパッケージ、“ソリッドＣ”として知られるような、既知の計算手法を使って決めることができる。“プロリス”として知られるもののような、他の適当なソフトウエアパッケージをその代りに使ってもよい。
【００３３】
【表１】
【００３４】
ＤＲＡＭの例では、六つの反復する透明領域（図３参照）を２対の三つ組Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ、Ｅ、Ｆと見做し、この三つ組の各要素が正方形（この例で）単位セルの四隅の一つを占めることによって改良を達成する。この発明によれば、補助形態１５１、１５２が第４の隅に置いてあり、小さ過ぎて現像したパターンにプリントされない大きさの透明な正方形を含む。これらの正方形は、例えば、各辺が０．１２μｍでもよい。これらの補助形態は、空中像で目に見え、レジストを一部露出するかも知れないが、このレジストの現像で洗い落されることに注意すべきである。
【００３５】
本発明の効果は、図２および図３のマスクパターンが作る空中像の線１３０に対応する強度のグラフである図４で分る。図４で、実線は、この発明によるマスクパターン（図３）が作る空中像の強度を表し、破線は、従来のマスクパターン（図２）が作る空中像の強度を表す。プリントの非対称性は、図４に示す距離ＬおよびＲによって表すことができ；これらは、図４のグラフの任意単位で０．２５に選択した、レジスト閾値で測定した、接触孔を作るであろうピーク間の距離を表す。距離Ｌがこの発明で減り、それで差Ｌ−Ｒによって表される非対称性も減ることが分る。
【００３６】
【実施例２】
図５は、接触孔１１０の代替配列を示す。この配列では、接触孔２１１、２１２の対が反復して蜂の巣構造を作る。これらの接触孔は、０．２μｍ平方で、隣接する接触子間の間隔が０．２μｍでもよい。０．４×０．９μｍ2の基準領域２２０も示す。この発明によれば、各蜂の巣セルの中央に追加の補助形態２５１を加えることによって、図６に示すように、このマスクパターンの対称性が改善される。これらの補助形態２５１は、例えば、辺が０．１２μｍの正方形でもよい。
【００３７】
この実施例２で本発明がもたらす改善は、図５および図６のマスクパターンが作る空中像の線２３０に沿う強度のグラフである図７で分る。図４同様、実線は、この発明によるマスクパターン（図６）が作る空中像の強度を表し、破線は、従来のマスクパターン（図５）が作る空中像の強度を表す。この発明によるマスクパターンが作る空中像がそれ程非対称的でないことがはっきりと分るだろう。
【００３８】
【実施例３】
図８は、従来の千鳥アレイにした矩形の“煉瓦壁”パターンを示す。これらの矩形は、０．２×０．５μｍ2で、隣接する接触子間の間隔が０．２μｍである。基準領域３２０は、０．６×０．６μｍ2である。図９に示すように、この発明によれば、補助形態３５１を矩形３１０の間に置く。これらの補助形態も、例えば、各辺が０．１２μｍでもよい。
【００３９】
図１０は、単位セル３２０が作る空中像の０．２５（任意単位）強度閾値での輪郭プロットである。微細破線は、本発明（図９）によって作った像を表し、一方一点鎖線は、従来のマスクパターン（図８）によって作ったものを表す。二点鎖線は、３波面収差のない、マスクパターンの理想的空中像を表す。本発明がもたらす像が理想に近いことがはっきりと分るだろう。
【００４０】
【実施例４】
図１１は、この発明の実施例４によるマスクパターンを示す。このアレイは、形態、例えば、接触孔４１０の規則的矩形アレイを含む。このアレイは、本質的に非常に規則的で、高度の内部対称性を有する。しかし、セル４２０内の形態をセル４２１内のものと比較することによって、差があることが分るだろう。セル４２０内の形態４１０は、全ての側に隣接物があるが、セル４２１内の形態４１０は、それらの外部に隣接物がない。それで、この発明によれば、補助形態４５０を形態４１０のアレイの外部に設けて、規則的アレイの縁でこれらの形態のために擬似隣接物を用意する。それで、セル４２１がセル４２０により類似する。従って、これらの補助形態は、このアレイの縁のプリント形態４１０からの視点をこのアレイの中央のプリント形態４１０からの視点により類似にするので、このアレイの並進対称性を改善する。
【００４１】
プリント形態４１０および補助形態４５０の大きさは、実施例１ないし実施例３のものと類似でよく、この発明の特定の用途が望む通りに修正してもよい。これらのプリント形態によって作られるアレイが正方形でない場合、これらの補助形態も非正方形でよいが、やはりプリントしないように十分小さくなければならない。アレイの外部の周りの補助形態を、勿論このアレイそれ自体内の補助形態に関連して使ってもよい。更に、与えられた補助形態の像がその最近隣接物より遠く離れた形態に影響される場合、必要に応じて追加の補助形態列を設けてもよい。一般的に、プリント形態のアレイの全ての側の周りに補助形態を設けることは好ましいだろうが、このアレイの近くに存在する他の形態がこのアレイの全周辺に補助形態の準備を不必要および／または非実用的にするかも知れない。図１１には、補助形態をアレイからこのアレイのピッチに等しい距離だけ空けて示すが、この距離は、勿論、補助形態の効果を望む通りに変えるために変更してもよい。
【００４２】
以上において、この発明の特定の実施例を説明したが、この発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが判るだろう。この説明は、本発明を制限することを意図しない。本発明を形態の（非対称的）アレイまたはグループを有するあらゆるマスクパターンに適用できることにはっきりと注目されるべきである。この発明は、このアレイがマスクパターンの一部しか含まない場合に、例えば、単一デバイス上にメモリおよびロジックまたはプロセッサを含むシステム・オンチップ・デバイスの製造に適用できることにもはっきりと注目されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例が使えるリソグラフィ投影装置を示す。
【図２】ＤＲＡＭの製造で接触孔をプリントするためのマスクパターンの一部を示す。
【図３】ＤＲＡＭで接触孔をプリントするための、本発明の実施例１によるマスクパターンの一部を示す。
【図４】図２および図３のマスクパターンが作る空中像の一部の強度のグラフである。
【図５】接触孔をプリントするための代替マスクパターンの一部を示す。
【図６】この発明の実施例２によるマスクパターンの一部を示す。
【図７】図５および図６のマスクパターンが作る空中像の一部の強度のグラフである。
【図８】矩形形態をプリントするためのマスクパターンの一部を示す。
【図９】矩形形態をプリントするための、この発明の実施例３によるマスクパターンの一部を示す。
【図１０】図８および図９のマスクパターンが作る空中像の一部の強度の輪郭プロットである。
【図１１】この発明の実施例４によるマスクパターンの一部を示す。
【符号の説明】
Ｃ 目標部分
ＩＬ 照明システム
ＭＡ マスク
ＭＴ 第１物体テーブル
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
Ｗ 基板
ＷＴ 第２物体テーブル
１１０ 孤立領域
１５１ 補助形態
１５２ 補助形態
２５１ 補助形態
３１０ 孤立領域
３５０ 補助形態
４１０ 孤立領域
４５０ 補助形態
【発明の属する技術分野】
本発明は、リソグラフィ投影装置であって、
放射線の投影ビームを供給するための照明システム、
マスクを保持するための第１物体ホルダを備える第１物体テーブル、
基板を保持するための第２物体ホルダを備える第２物体テーブル、および
マスクの被照射部分を基板の目標部分上に結像するための投影システム、を含むリソグラフィ装置を使って、典型的には、
上記第１物体テーブルにパターンを坦持するマスクを設ける工程、
上記第２物体テーブルに放射線感応層を有する基板を設ける工程、および
このマスクの上記被照射部分をこの基板の上記目標部分上に結像する工程、を含むデバイス製造方法に使うための、補助形態（ａｓｓｉｓｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ）を有する、マスクに関する。
【０００２】
簡単のために、上記投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが、この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、反射屈折性光学素子、および荷電粒子光学素子を含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。上記照明システムは、投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの原理の何れかに従って作用する素子も含むかも知れず、そのような素子も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。その上、上記第１および第２物体テーブルを、それぞれ、“マスクテーブル”および“基板テーブル”と呼ぶかも知れない。
【０００３】
本文書で、“放射線”および“ビーム”という用語は、紫外放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍの波長の）および超紫外放射線（ＥＵＢ）を含むが、それらの限定されない、あらゆる種類の電磁放射線を包含するために使用するが、原理的に、これらの用語は、Ｘ線、電子およびイオンも包含する。またここで、この発明を直交Ｘ、ＹおよびＺ方向の基準系を使って説明し、Ｉ方向に平行な軸の周りの回転をＲｉで示す。更に、文脈が別の要求をするのでなければ、ここで使う用語“垂直（Ｚ）”は、この装置の何れかの特定の向きを意味するのではなく、基板若しくはマスク面に垂直な、または光学系の光軸に平行な方向を指すことを意図する。
【０００４】
【従来の技術】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、マスク（レチクル）がこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを含んでもよく、このパターンを、放射線感応性材料（レジスト）の層で被覆した基板（シリコンウエハ）の目標部分または露出領域（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接する目標部分の全ネットワークを含み、それらをこのレチクルを介して、一度に一つずつ、順次照射する。一つ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この目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射し；そのような装置を普通ウエハステッパと呼ぶ。 普通ステップ・アンド・スキャン装置Ｃと呼ぶ、代替装置Ｃでは、このマスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）に順次走査し、一方、一般的に、この投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査することによって各目標部分を照射する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、例えば、国際特許出願ＷＯ９７／３３２０５から収集することができる。
【０００５】
一般的に、リソグラフィ装置は、単一マスクテーブルおよび単一基板テーブルを含んだ。しかし、少なくとも二つの独立に可動の基板テーブルがある機械が利用可能になった；例えば、国際特許出願ＷＯ９８／２８６６５およびＷＯ９８／４０７９１に記載してある多段装置参照。そのような多段装置の背後の基本動作原理は、第１基板テーブルがその上にある第１基板を露出するために投影システムの下にある間に、第２基板テーブルが載荷位置へ移動でき、先に露出した基板を排出し、新しい基板を取上げ、この新しい基板に幾つかの初期測定を行い、および次に第１基板の露出が完了するとすぐ、この新しい基板を投影システムの下の露出位置へ移送するために待機し；そこでこのサイクルを繰返すことであり；この様にして、機械のスループットをかなり向上することが可能であり、それが次にこの機械の所有によるコストを改善する。この同じ原理は、露出位置と載荷位置の間を動くたった一つだけの基板テーブルにも使えることを理解すべきである。
【０００６】
レジスト上に投影した像、および結局は現像したデバイスを改善するために、マスクに所謂“補助形態”を設けることが知られている。補助形態とは、レジストの現像したデバイスに現すことは意図しないが、現像した像が所望の回路パターンにより良く似るように、回折効果を利用するためにマスクに設ける形態である。補助形態は、一般的に“解像度以下”で、それは、それらがウエハ上で実際に解像されるマスクの最小形態より少なくとも１次元で小さいことを意味する。補助形態は、形態の最小幅またはマスクの形態間の最小間隔であり且つ屡々このマスクを使用すべきリソグラフィ投影装置の解像限界である、“限界寸法”の数分の一と定義する寸法を有してもよい。だが、このマスクパターンを一般的に１未満、例えば、１／４または１／５の倍率で投影するので、このマスク上の補助形態は、ウエハ上の最小形態より大きな物理的寸法を有してもよいことに特に言及する。二種類の補助形態が知られている。散乱バーは、パターンをぎっしり詰めた領域に起る近接効果を模するためにの孤立導体の片側または両側に配置した解像度以下の幅の線である。セリフは、線の端または角を、望む通りに、直角または丸により近付けるために、導線の角および端、または矩形形態の角に配置した種々の形状の追加領域である（この文脈で、普通“ハンマーヘッド”と呼ぶ補助形態は、セリフの一つの形と見なすことを注記する）。散乱バーおよびセリフの使用についての更なる情報は、例えば、ＵＳ５，２４２，７７０およびＵＳ５，７０７，７６５に見出すことができ、それらを参考までにここに援用する。
【０００７】
集積回路の接触孔、またはビア孔は、結像で特別の問題を起す。接触孔は、屡々ウエハ上に先に作った多数のまたは比較的厚いプロセス層を通して作らねばならないので、それらをフォトレジストの比較的厚い層にパターン化しなければならず、このマスクパターンの空中像に深い焦点深度を要する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、接触孔のような、規則的に、または不規則に離間した、高密度の形態をより良く結像するための改良したマスク、並びにそのようなマスクを作る方法およびこの改良したマスクを使うデバイス製造方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、リソグラフィ投影装置に使うためのマスクで、背景と対照的であり且つデバイスの製造でプリントすべき形態を表す複数の孤立領域を含み、上記孤立領域が一般的にアレイに配列してあるマスクであって、
上記孤立領域より小さく且つ上記アレイをより対称的にするように配置してある複数の補助形態に特徴があるマスクを提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
これらの補助形態は、アレイの非対称性を減ずることによって空中像の収差を減らす傾向があり、理想的には３波面およびコマのような奇数収差によって生ずる全ての非対称収差を減少するように位置する。既にある程度の対称性を有するアレイでは、これらの補助形態が付加的な対称度を加えるかも知れず、または単位（単純）セルをそれ自体内でより対称的にするかも知れない。この様にして、この発明は、露出装置および照明または投影設定に大部分独立の、結像対称性に改善をもたらすことができる。多くの場合、これらの孤立形態は、規則的アレイの格子点（これらの孤立形態が理想的格子点から僅かにずれていてもよいが）を占有するが、この単位または単純セルの一つ以上の点が空いているとして見ることができる。この場合、これらの補助形態を空いた格子点の少なくとも幾つかに置く。
【００１１】
それ自体規則的な、例えば、１以上の回転または反射対称度数を有するマスクでの形態のアレイは、必然的に有限であり、従って並進対称性を欠き；このアレイの縁の単位セルは、中央のものとは、それらが少しの隣接物しかないので、正確に同等ではない。それで、この発明による補助形態は、このアレイの最外形態用に擬似隣接物を作るために、アレイの外部の周りに置いてもよい。勿論、異なる場所の多種多様な補助形態をアレイに使い、例えば、補助形態をこのアレイ内に置いてこのアレイをより回転または反射対称性にし、およびアレイの外部に置いて最外形態の周囲を内部形態により類似するようにしてもよい。
【００１２】
これらの補助形態は、空中像で検出可能であってもよく且つフォト（エネルギー感応）レジストを一部露出してもよいが、レジストの現像したパターンに現れないように少なくとも１次元で十分に小さくあるべきである。従って、これらの補助形態は、一般的にこのマスクパターンの限界寸法およびこのマスクを使用すべきリソグラフィ装置の解像限界より小さい。
【００１３】
これらの孤立領域は、例えば、ＤＲＡＭアレイに作るべき接触孔を意味してもよい。これらの孤立領域および補助形態は、相対的に不透明な背景上の透明領域またはその逆でもよい。反射性マスクでは、これらの孤立領域および補助形態が背景と異なる反射率を有するだろう。位相シフトマスクでは、これらの孤立領域および補助形態が背景と異なる位相シフトおよび／または異なる減衰を導入するかも知れない。これらの補助形態が孤立領域と同じ“色調”を有する必要はない。
【００１４】
この発明のもう一つの態様によれば、リソグラフィ投影装置に使うためのマスクを作る方法で、背景と対照的であり且つデバイスの製造でプリントすべき形態を表す複数の孤立領域を形成し、上記孤立領域が一般的にアレイに配列してある工程を含む方法であって、
上記孤立領域より小さく且つ上記アレイをより対称的にするように配置した複数の補助形態を形成するという更なる工程に特徴がある方法を提供する。
【００１５】
これらの補助形態の位置、形状および大きさは、それら無しにこのパターンが作るであろう波面での収差を計算し、次に予測した収差、特に３波面および１波面（コマ）収差を減少する、これらの補助形態のための位置等を決めることによって決めてもよい。
【００１６】
本発明の更なる態様によれば、リソグラフィ投影装置にして、
放射線の投影ビームを供給するための照明システム、
マスクを保持するための第１物体ホルダを備える第１物体テーブル、
基板を保持するるための第２物体ホルダを備える第２物体テーブル、およびこのマスクの被照射部分をこの基板の目標部分上に結像するための投影システム、を含むリソグラフィ装置を使って、デバイスを製造する方法であって、
上記第１物体テーブルにパターンを坦持するマスクを設ける工程で、上記マスクが背景と対照的であり且つデバイスの製造でプリントすべき形態を表す複数の孤立領域を含み、上記孤立領域が一般的にアレイに配列してある工程、
上記第２物体テーブルに放射線感応層を有する基板を設ける工程、および
このマスクの上記被照射部分をこの基板の上記目標部分上に結像する工程、を含む方法に於いて、
上記マスクが、上記孤立領域より小さく且つ上記アレイをより対称的にするように配置した複数の補助形態を備えることを特徴とする方法を提供する。
【００１７】
この発明によるリソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、マスクの中のパターンを、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、この基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイ（ダイ）が基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続し等できる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用する、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から得ることができる。
【００１８】
この本文では、ＩＣの製造に於けるこの発明による装置の使用を具体的に参照するかも知れないが、そのような装置は、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係では、この本文で使う“レチクル”、“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“マスク”、“基板”および“目標領域”または“露出領域”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。
【００１９】
この明細書は、マスクを使って投影システムに入る放射線ビームをパターン化するリソグラフィ装置および方法に集中するが、ここに提示するこの発明は、上記放射線ビームをパターン化するために一般的な“パターニング手段”を使用するリソグラフィ装置および方法という広い文脈で見るべきであることに注意すべきである。ここで使う“パターニング手段”という用語は、入射放射線ビームに、この基板の目標部分に創成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる手段を指し；“光バルブ”という用語もこの文脈で使ってある。一般的に、上記パターンは、集積回路またはその他のデバイスのような、この目標部分に創るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。マスクテーブル上のマスクの外に、そのようなパターニング手段の実施例には次のようなものがある；
− プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面である。そのような装置の背後の基本原理は、（例えば）この反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ；この様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。そのようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、米国特許ＵＳ５，２９６，８９１およびＵＳ５，５２３，１９３から集めることができ、それらを参考までにここに援用する。
− プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、米国特許ＵＳ５，２２９，８７２で与えられ、それを参考までにここに援用する。
この明細書および請求項は、そのような一般的パターニング手段をマスクの代替手段として包含すると解釈すべきである。
【００２０】
本発明を、以下に実施例および添付の概略図を使って説明する。
これらの図面で、類似の参照記号は類似の部品を示す。
【００２１】
リソグラフィ投影装置
図１は、この発明と共に使えるリソグラフィ投影装置を概略的に描く。この装置は：
− 放射線（例えば、ＵＶ線）の投影ビームＰＢを供給するための放射線システムＥｘ、ＩＬ。この特別の場合、この放射線システムが放射線源ＬＡも含む；
− 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、このマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め手段に結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；
− 基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、この基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め手段に結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
− マスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像するための投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、屈折、反射屈折、または反射システム）を含む。
ここに描くように、この装置は、透過型である（即ち、透過性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、（反射性のマスクを備える）反射型でもよい。その代りに、この装置は、上に言及した種類のプログラム可能ミラーアレイのような、他の種類のパターニング手段を使ってもよい。
【００２２】
この放射線源ＬＡ（例えば、ランプ、レーザまたは放電プラズマ室）が放射線のビームを作る。このビームを直接か、または、例えば、ビーム拡大器Ｅｘのような、状態調節手段を通してから、照明システム（照明器）ＩＬの中へ送る。この照明器ＩＬは、このビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側および／またはσ内側と呼ぶ）を設定するための調整手段ＡＭを含んでもよい。その上、それは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この様にして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。
【００２３】
図１に関して、放射線源ＬＡは、（この放射線源ＬＡが、例えば、水銀灯である場合によくあることだが）このリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、このリソグラフィ投影装置から遠く離れていて、作った放射線ビームをこの装置に（例えば、適当な指向ミラーを使って）導いてもよいことに注意すべきで；この後者のシナリオは、放射線源ＬＡがエキシマレーザである場合によくあることである。本発明および請求項は、これらのシナリオの両方を包含する。
【００２４】
ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上に保持したマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを横断してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め手段（および干渉計測定手段ＩＦ）の助けをかりて、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め手段を使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図１にはっきりは示さないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（微細位置決め）の助けをかりて実現する。しかし、ウエハステッパの場合は（ステップアンドスキャン装置と違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。
【００２５】
図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる：
− ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする；
− 走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、ｙ方向）に速度ｖで動き得て、それで投影ビームＰＢがマスク像の上を走査させられ；同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出できる。
【００２６】
【実施例１】
図２は、ＤＲＡＭデバイスで接触孔（ビア）を作るために、上に説明したリソグラフィ投影装置で使える、従来の６％減衰位相シフト・マスクパターンの一部を示す。このマスクパターンは、実質的に不透明なフィールドに、接触孔を作るべき領域でレジストを露出するために露出放射線を通す透明領域１１０のアレイを有する。これらの透明領域は、１１１、１１２、１１３と符号を付けた三つのグループが規則的に繰返すように配列してあることが分るだろう。これらの接触孔は、０．２μｍ平方で、接触子間の間隔が０．２μｍである。０．４×１．６μｍ2の基準領域１２０も示す。
【００２７】
本発明者は、これらの接触孔が正確に結像せず、変形し且つそれらの公称位置から変位することを発見した。
本発明によれば、これらの形態のアレイを更に対称に近くするために、このマスクパターンに補助形態を加える。補助形態の適当な位置および寸法は、このパターンおよび仮定した補助形態から出来るであろう像の波面収差を表すゼルニケ係数を考慮することによって実験的に決める。
【００２８】
波面収差は、それらの角度形式に従って級数として書くことができる：
【００２９】
【数１】
ここで、ｒおよびθは、それぞれ、動径および角度座標（ｒは正規化）並びにｍは、ｍ次収差の寄与を示す指数である。ＲおよびＲ’は、ｒの関数である。
【００３１】
この収差は、ゼルニケ展開の式で表すこともできる。
W=Zifi(r,θ)+Zjfj(r,θ)+Zkfk(r,θ)+…
ここで各Ｚは、ゼルニケ係数であり、各ｆは、対応するゼルニケ多項式である。これらの関数ｆは、ｒの多項式とｍθのsinまたはcosの積の形を採る。例えば、コマ収差（ｍ＝１）は、Ｚ７、Ｚ８、Ｚ１４、Ｚ１５、Ｚ２３、Ｚ２４、Ｚ３４、Ｚ３５等のゼルニケ級数によって表すことができ、および、例えば、Ｚ７係数に関連する関数［上の表記法でf7(r,θ)］は：
(3r3-2r)cos(θ)
【００３２】
低次収差に対するゼルニケ展開を表１に要約する。
特に、本発明者は、奇数収差（ｍ数が奇数）、とりわけＺ１０（３波面）係数を操作するように補助形態を配列することによって実質的改良を達成できると判断した。改良は、空中像のコマ収差（１波面）を減少するように補助形態を配列しても得られる。補助形態の位置、形状および大きさは、光リソグラフィをシミュレートし且つモデリングするために、ドイツのシグマＣ有限責任会社（ＧｍｂＨ）が供給する市販のソフトウエアパッケージ、“ソリッドＣ”として知られるような、既知の計算手法を使って決めることができる。“プロリス”として知られるもののような、他の適当なソフトウエアパッケージをその代りに使ってもよい。
【００３３】
【表１】
ＤＲＡＭの例では、六つの反復する透明領域（図３参照）を２対の三つ組Ａ、Ｂ、ＣおよびＤ、Ｅ、Ｆと見做し、この三つ組の各要素が正方形（この例で）単位セルの四隅の一つを占めることによって改良を達成する。この発明によれば、補助形態１５１、１５２が第４の隅に置いてあり、小さ過ぎて現像したパターンにプリントされない大きさの透明な正方形を含む。これらの正方形は、例えば、各辺が０．１２μｍでもよい。これらの補助形態は、空中像で目に見え、レジストを一部露出するかも知れないが、このレジストの現像で洗い落されることに注意すべきである。
【００３５】
本発明の効果は、図２および図３のマスクパターンが作る空中像の線１３０に対応する強度のグラフである図４で分る。図４で、実線は、この発明によるマスクパターン（図３）が作る空中像の強度を表し、破線は、従来のマスクパターン（図２）が作る空中像の強度を表す。プリントの非対称性は、図４に示す距離ＬおよびＲによって表すことができ；これらは、図４のグラフの任意単位で０．２５に選択した、レジスト閾値で測定した、接触孔を作るであろうピーク間の距離を表す。距離Ｌがこの発明で減り、それで差Ｌ−Ｒによって表される非対称性も減ることが分る。
【００３６】
【実施例２】
図５は、接触孔１１０の代替配列を示す。この配列では、接触孔２１１、２１２の対が反復して蜂の巣構造を作る。これらの接触孔は、０．２μｍ平方で、隣接する接触子間の間隔が０．２μｍでもよい。０．４×０．９μｍ2の基準領域２２０も示す。この発明によれば、各蜂の巣セルの中央に追加の補助形態２５１を加えることによって、図６に示すように、このマスクパターンの対称性が改善される。これらの補助形態２５１は、例えば、辺が０．１２μｍの正方形でもよい。
【００３７】
この実施例２で本発明がもたらす改善は、図５および図６のマスクパターンが作る空中像の線２３０に沿う強度のグラフである図７で分る。図４同様、実線は、この発明によるマスクパターン（図６）が作る空中像の強度を表し、破線は、従来のマスクパターン（図５）が作る空中像の強度を表す。この発明によるマスクパターンが作る空中像がそれ程非対称的でないことがはっきりと分るだろう。
【００３８】
【実施例３】
図８は、従来の千鳥アレイにした矩形の“煉瓦壁”パターンを示す。これらの矩形は、０．２×０．５μｍ2で、隣接する接触子間の間隔が０．２μｍである。基準領域３２０は、０．６×０．６μｍ2である。図９に示すように、この発明によれば、補助形態３５１を矩形３１０の間に置く。これらの補助形態も、例えば、各辺が０．１２μｍでもよい。
【００３９】
図１０は、単位セル３２０が作る空中像の０．２５（任意単位）強度閾値での輪郭プロットである。微細破線は、本発明（図９）によって作った像を表し、一方一点鎖線は、従来のマスクパターン（図８）によって作ったものを表す。二点鎖線は、３波面収差のない、マスクパターンの理想的空中像を表す。本発明がもたらす像が理想に近いことがはっきりと分るだろう。
【００４０】
【実施例４】
図１１は、この発明の実施例４によるマスクパターンを示す。このアレイは、形態、例えば、接触孔４１０の規則的矩形アレイを含む。このアレイは、本質的に非常に規則的で、高度の内部対称性を有する。しかし、セル４２０内の形態をセル４２１内のものと比較することによって、差があることが分るだろう。セル４２０内の形態４１０は、全ての側に隣接物があるが、セル４２１内の形態４１０は、それらの外部に隣接物がない。それで、この発明によれば、補助形態４５０を形態４１０のアレイの外部に設けて、規則的アレイの縁でこれらの形態のために擬似隣接物を用意する。それで、セル４２１がセル４２０により類似する。従って、これらの補助形態は、このアレイの縁のプリント形態４１０からの視点をこのアレイの中央のプリント形態４１０からの視点により類似にするので、このアレイの並進対称性を改善する。
【００４１】
プリント形態４１０および補助形態４５０の大きさは、実施例１ないし実施例３のものと類似でよく、この発明の特定の用途が望む通りに修正してもよい。これらのプリント形態によって作られるアレイが正方形でない場合、これらの補助形態も非正方形でよいが、やはりプリントしないように十分小さくなければならない。アレイの外部の周りの補助形態を、勿論このアレイそれ自体内の補助形態に関連して使ってもよい。更に、与えられた補助形態の像がその最近隣接物より遠く離れた形態に影響される場合、必要に応じて追加の補助形態列を設けてもよい。一般的に、プリント形態のアレイの全ての側の周りに補助形態を設けることは好ましいだろうが、このアレイの近くに存在する他の形態がこのアレイの全周辺に補助形態の準備を不必要および／または非実用的にするかも知れない。図１１には、補助形態をアレイからこのアレイのピッチに等しい距離だけ空けて示すが、この距離は、勿論、補助形態の効果を望む通りに変えるために変更してもよい。
【００４２】
以上において、この発明の特定の実施例を説明したが、この発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが判るだろう。この説明は、本発明を制限することを意図しない。本発明を形態の（非対称的）アレイまたはグループを有するあらゆるマスクパターンに適用できることにはっきりと注目されるべきである。この発明は、このアレイがマスクパターンの一部しか含まない場合に、例えば、単一デバイス上にメモリおよびロジックまたはプロセッサを含むシステム・オンチップ・デバイスの製造に適用できることにもはっきりと注目されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例が使えるリソグラフィ投影装置を示す。
【図２】ＤＲＡＭの製造で接触孔をプリントするためのマスクパターンの一部を示す。
【図３】ＤＲＡＭで接触孔をプリントするための、本発明の実施例１によるマスクパターンの一部を示す。
【図４】図２および図３のマスクパターンが作る空中像の一部の強度のグラフである。
【図５】接触孔をプリントするための代替マスクパターンの一部を示す。
【図６】この発明の実施例２によるマスクパターンの一部を示す。
【図７】図５および図６のマスクパターンが作る空中像の一部の強度のグラフである。
【図８】矩形形態をプリントするためのマスクパターンの一部を示す。
【図９】矩形形態をプリントするための、この発明の実施例３によるマスクパターンの一部を示す。
【図１０】図８および図９のマスクパターンが作る空中像の一部の強度の輪郭プロットである。
【図１１】この発明の実施例４によるマスクパターンの一部を示す。
【符号の説明】
Ｃ 目標部分
ＩＬ 照明システム
ＭＡ マスク
ＭＴ 第１物体テーブル
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
Ｗ 基板
ＷＴ 第２物体テーブル
１１０ 孤立領域
１５１ 補助形態
１５２ 補助形態
２５１ 補助形態
３１０ 孤立領域
３５０ 補助形態
４１０ 孤立領域
４５０ 補助形態
Claims (19)
- リソグラフィ投影装置に使うためのマスクにして、背景と対照的でありかつデバイスの製造におけるプリントすべき形態を表す複数の孤立領域を含み、前記孤立領域が全体的にアレイに配列してあるマスクであって、
前記孤立領域より小さい複数のプリントされない補助形態にして、該複数のプリントされない補助形態の少なくとも１つが、前記複数のプリントすべき孤立領域のうちの一つの孤立領域の空中像と、前記複数のプリントすべき孤立領域のうちの他の孤立領域の空中像とがより類似するように位置決めされており、
前記複数のプリントされない補助形態の前記位置決めが、前記リソグラフィ投影装置において前記アレイにより作られるべき空中像における少なくとも一つの波面収差を決定すること、ならびに、前記空中像において前記少なくとも一つの波面収差が減少するように前記複数のプリントされない補助形態の少なくとも一つの位置、形状および大きさを決定することを含み、
前記複数のプリントされない補助形態の少なくとも一つの中心軸と、前記複数のプリントすべき孤立領域の少なくとも一つの中心軸とが実質的に一致している、
ことを特徴とするマスク。 - 請求項１に記載されたマスクにおいて、前記孤立領域が単位セルを形成するグループに配列してあり、かつ、前記プリントされない補助形態が前記単位セルの並進対称性をより高めるように位置決めされたマスク。
- 請求項２に記載されたマスクにおいて、前記孤立領域が一つ以上の規則的単位セルの幾つかの点またはその近くに位置決めされており、かつ、前記プリントされない補助形態が前記孤立領域によって占められていない前記規則的単位セルの点に位置決めされているマスク。
- 請求項３に記載されたマスクにおいて、前記孤立領域が矩形単位セルの三つの隅に位置決めされており、かつ、前記プリントされない補助形態が第４の隅に位置決めされているマスク。
- 請求項１から４のいずれか１項に記載されたマスクにおいて、前記プリントされない補助形態は、前記リソグラフィ投影装置で露出放射線によって照明されたとき、前記マスクパターンが作る波面の少なくとも一つの奇数収差の影響が減少するように位置決めされているマスク。
- 請求項１から５のいずれか１項に記載されたマスクにおいて、前記プリントされない補助形態が、前記アレイの縁またはその近くでの形態の周囲を前記アレイの内部での形態の周囲とより類似にするように、前記アレイの縁の少なくとも一部に沿って位置決めされているマスク。
- 請求項１から６のいずれか１項に記載されたマスクにおいて、前記プリントされない補助形態は、前記リソグラフィ投影装置で露出放射線によって照明されたとき、前記マスクパターンが作る波面の３波面および／またはコマ（１波面）収差の影響が減少するように位置決めされているマスク。
- 請求項１から７のいずれか１項に記載されたマスクにおいて、前記プリントされない補助形態が前記マスクの背景に対して前記孤立領域と同じコントラストを有するマスク。
- 請求項１から８のいずれか１項に記載されたマスクにおいて、前記孤立領域が前記リソグラフィ投影装置の露出放射線に対して前記背景より更に透明であるマスク。
- 請求項１から８のいずれか１項に記載されたマスクにおいて、前記孤立領域が前記リソグラフィ投影装置の露出放射線に対して前記背景より更に反射的であるマスク。
- 請求項１から８のいずれか１項に記載されたマスクにおいて、前記孤立領域が前記背景と異なる位相シフトを与えるマスク。
- 請求項１から１１のいずれか１項に記載されたマスクにおいて、前記プリントされない補助形態が前記マスクの限界寸法より小さいマスク。
- 請求項１２に記載されたマスクにおいて、前記プリントされない補助形態が前記リソグラフィ投影装置の解像限界より小さいマスク。
- リソグラフィ投影装置に使うためのマスクを作る方法であって、該方法が、
背景と対照的でありかつデバイスの製造でプリントすべき形態を表す複数の孤立領域を形成し、前記孤立領域が一般的にアレイに配列してある工程と、
前記孤立領域より小さい複数のプリントされない補助形態を形成し、該複数のプリントされない補助形態の少なくとも１つが、前記複数のプリントすべき孤立領域のうちの一つの孤立領域の空中像と、前記複数のプリントすべき孤立領域のうちの他の孤立領域の空中像とがより類似するように位置決めする工程と、
を含み、
前記複数のプリントされない補助形態の前記位置決めが、前記リソグラフィ投影装置において前記アレイにより作られるべき空中像における少なくとも一つの波面収差を決定すること、ならびに、前記空中像において前記少なくとも一つの波面収差が減少するように前記複数のプリントされない補助形態の少なくとも一つの位置、形状および大きさを決定することを含み、
前記複数のプリントされない補助形態の少なくとも一つの中心軸と、前記複数のプリントすべき孤立領域の少なくとも一つの中心軸とが実質的に一致している、
方法。 - 請求項１４に記載された方法であって、さらに、
前記複数のプリントされない補助形態の各々の位置、形状および大きさを、前記空中像の収差が減少するように決定する工程を含む方法。 - 請求項１５に記載された方法において、前記複数のプリントされない補助形態の前記位置を、３波面および／または１波面（コマ）収差の少なくとも一つが減少するように決定する方法。
- 放射線の投影ビームを供給するための照明システム、
マスクを保持するための第１物体ホルダを備える第１物体テーブル、
基板を保持するための第２物体ホルダを備える第２物体テーブル、および、
このマスクの被照射部分をこの基板の目標部分上に結像するための投影システムを含むリソグラフィ投影装置を使ってデバイスを製造する方法であって、
前記第１物体テーブルにパターンを坦持するマスクを設ける工程であって、前記マスクが、背景と対照的であり且つデバイスの製造でプリントすべき孤立領域を含み、前記孤立領域が一般的にアレイに配列してある工程、
前記第２物体テーブルに放射線感応層を有する基板を設ける工程、および、
前記マスクの前記被照射部分を前記基板の前記目標部分上に結像する工程を含み、
前記マスクが、前記孤立領域より小さく、かつ、前記アレイの並進対称性をより高めるように位置決めされた複数のプリントされない補助形態を備え、
前記複数のプリントされない補助形態の少なくとも一つが、前記複数のプリントすべき孤立領域のうちの一つの孤立領域の空中像と、前記複数のプリントすべき孤立領域のうちの他の孤立領域の空中像とがより類似するように位置決めされ、
前記複数のプリントされない補助形態の前記位置決めが、前記リソグラフィ投影装置において前記アレイにより作られるべき空中像における少なくとも一つの波面収差を決定すること、ならびに、前記空中像において前記少なくとも一つの波面収差が減少するように前記複数のプリントされない補助形態の少なくとも一つの位置、形状および大きさを決定することを含み、
前記複数のプリントされない補助形態の少なくとも一つの中心軸と、前記複数のプリントすべき孤立領域の少なくとも一つの中心軸とが実質的に一致している、
ことを特徴とする方法。 - 請求項１６に記載された方法において、前記デバイスがメモリアレイ、特にＤＲＡＭアレイを含む方法。
- 請求項１７または１８に記載された方法において、
前記プリントされない補助形態の最大寸法が前記投影ビームの波長の５０％未満、好ましくは上記投影ビームの波長の３０ないし４０％の範囲内にある方法。
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