JP6270882B2 - 大きなメッシュの部分一括露光方式電子線リソグラフィ方法 - Google Patents

Description

本発明は電子線リソグラフィの分野に適用される。

限界寸法が５０ｎｍ未満であるパターンをエッチング可能にするためには、複雑化する光学歪みを補正するための方法を、マスク設計および製造の段階、ならびに露光段階の両方で、光学フォトリソグラフィ方法の中に組み込まねばならない。それに応じて、新技術生成のための装置コストおよび開発コストは、非常に高い割合で増加する。最近では、フォトリソグラフィで利用可能な限界寸法は６５ｎｍ以上である。３２〜４５ｎｍの生成は現在開発中であり、２２ｎｍ未満の技術的ノードに向けて予測される実行可能な解決策はない。一方で、電子線リソグラフィは、現在２２ｎｍパターンのエッチングを可能にしている。電子線リソグラフィは、いかなるマスクも必要とせず、現像時間がかなり短いために、技術および設計の向上を生み出す際においてより良好な対応および自由度を保証する。他方では、（「ステッパー」を用いて）複数のステップで露光を行わねばならないため、製造時間はフォトリソグラフィの場合よりも構造上実質的に長い。それに対して、フォトリソグラフィは階層露光しか必要としない。記憶回路およびゲートアレイのような繰り返しパターンを関する設計については、完全なパターン（またはセル）が単一のショットでエッチングされる部分一括露光方式技術が開発されている。この種の方法は米国特許第５，８０８，３１０号明細書に述べられている。

この部分一括露光方式技術では、技術専門家は、構成要素の製造時間および製造コストを削減するために、描画時間、そしてしたがってショットの回数および持続時間を削減する問題に繰り返し直面している。

本発明は、セルのメッシュを拡大することにより、かつ、照射線量を相関的に減少させることによりこの問題への対応を提供しており、描画時間を削減可能にする。また、このようにして、エッチングすべきブロックの全表面にわたって、端部近傍以外において均一な線量を提供することができる。有利には、２２ｎｍ限界寸法の技術において、２．４μｍ２のセルでは、４に近いファクターによりショット数、そしてしたがって製造時間が削減される。

この目的のために、本発明は、樹脂被覆基板上への少なくとも１つのブロックの投影に基づいた照射リソグラフィ方法であって、前記ブロックを、前記基板上に投影すべき個々のセルに分割するステップと、照射源により前記セルを形成するステップとを含み、前記個々のセルの寸法を前記工程の最大アパーチャにより特定の寸法に合わせることを特徴とする方法を提供する。

有利には、照射エネルギーの線量は、前記少なくとも１つのブロックのすべての個々のセルについて、前記ブロックの端部近傍以外において均一である。

有利には、個々のセルの少なくとも１つの列は、エッチングすべき前記ブロックの端部の外側に位置する。

有利には、エッチングすべきブロックの端部近傍に位置していない個々のセルは、隣接していない。

有利には、個々のセルのメッシュは、工程におけるセルの標準メッシュより約１２５％大きい。

有利には、工程におけるセルの標準メッシュは、約１．６μｍ×１．６μｍである。

有利には、本発明の方法はまた、ブロック端部の外側に位置付けすべきショットの幅を計算するステップと、前記ブロックの端部上の線量調整を計算するステップと、前記ショットを前記ブロックの外側に位置付けするステップとを含み、前記幅の計算および前記線量の計算が工程エネルギー自由度に関する関数関係によって関連している。

有利には、前記ブロックの端部上の線量調整を計算するステップは、照射線量と端部のパターンとの畳み込みによって前記線量を計算するサブステップを含む。

有利には、前記ブロックの端部上の線量調整を計算するステップは、パラメータの表を呼び出すことにより前記線量を計算するサブステップを含む。

有利には、本発明の方法はまた、ブロックの端部と前記ブロックの外側に位置付けすべきショットとの間の少なくとも１つの間隔を計算するステップを含む。

有利には、エッチングすべきブロックの寸法は、５００ｎｍと等しい。

本方法を実現するために、本発明はまた、コンピュータプログラムをコンピュータ上で実行する時、樹脂被覆基板上への少なくとも１つのブロックの投影に基づいた照射リソグラフィ方法を実行するように構成されたプログラムコード命令を含むコンピュータプログラムであって、前記プログラムが、前記ブロックを、前記基板上へ投影すべき個々のセルに分割するモジュールと、照射源による前記セルの形成を制御することができるモジュールとを含み、前記制御することができるモジュールが、前記工程の最大アパーチャによって決定される寸法への前記個々のセルの形成を制御することができることを特徴とするコンピュータプログラムを提供する。

有利には、前記セルの形成を制御するためのモジュールは、前記少なくとも１つのブロックのすべての個々のセルについて、前記ブロックの端部近傍以外において均一である照射エネルギーの線量を生成する。

有利には、本発明のコンピュータプログラムはまた、ブロック端部の外側に位置付けすべきショットの幅の計算および前記ブロックの端部上の線量調整の計算を行うことができるモジュールと、前記ブロックの外側に前記ショットを位置付けすることができるモジュールとを含み、前記幅の計算および前記線量調整の計算が工程エネルギー自由度に関する関数関係によって関連している。

有利には、本発明のコンピュータプログラムはまた、ブロックの端部と前記ブロックの外側に位置付けすべきショットとの間の少なくとも１つの間隔の計算を行うことができるモジュールを含む。

本発明はまた、高い線量の回数（そしてしたがって長い持続時間のショット数）を減らすことができる。したがって本発明により、全体として製造時間が累積的に削減される。本発明はまた、幅が５μｍを超えるすべてのブロック、すべての不透明なブロック、および入力／出力ブロックに関する設計に適用される場合、特に有利である。

本発明はより深く理解され、その様々な特徴および利点は、多くの例示的実施形態およびその添付図についての以下の記述から明白になるだろう。

それぞれ、電子線リソグラフィ装置の２つのレベル、それらの重ね合せの例および前記重ね合せの様々な結果を示す。 エッチングすべき４つのタイプのパターンについての設計の限界寸法による、電子線リソグラフィ装置で照射された線量をグラフで示す。 本発明の一実施形態において、セルをどのようにエッチングするかを示す。 それぞれ、従来技術の方法によってエッチングすべき１セットのブロック、およびエッチングしたこのセットを示す。 それぞれ、本発明の一実施形態による方法によってエッチングすべきダミーセルのレベルの図、およびエッチングしたこのセットを示す。 それぞれ、本発明の変形例による方法によってエッチングすべきセルのレベルの図、およびエッチングしたこのセットを示す。 本発明の変形例による、エッチングすべきブロックの端部を寸法変更する方法を示す。 エッチングすべきセルが隣接していない本発明の実施形態を示す。

図１ａ、１ｂおよび１ｃは、それぞれ電子線リソグラフィ装置の２つのレベル、それらの重ね合せの例および前記重ね合せの様々な結果を示す。

従来の電子線リソグラフィ装置では、エッチングすべきパターンはまず個々の機能セル１４０ａに分割し、樹脂被覆基板上でエッチングすることができる。前記樹脂被覆基板は、シリコンウェハ、電子回路の機能が直接照射描画によってエッチングされるように意図された、別の材料ＩＩＩ−Ｖまたはガラスから作られたウェハであってもよく、前記照射は電子線照射またはイオン線照射がありうる。前記基板はまた、次いで上記と同じ材料からなるウェハをエッチングするために使用されるマスクであってもよく、前記エッチングは、電子線もしくはイオン線のエッチング方法、または光リソグラフィ方法を用いる。以下の記述において、本発明の方法について、任意の種類のウェハ上への直接描画に基づいた電子線リソグラフィ方法による例示的実施形態によって示すが、これらの実施形態は本発明の範囲全体を限定しない。

本発明の方法は、ゲートアレイタイプの回路と同様に、動的、静的、ランダムアクセスもしくは読み出し専用、書き換え可能または書き換え不可能なメモリなどの繰り返しパターンを備えた機能ブロックの再生に特に適する。

駆動ソフトウェアおよび／または以下の記述で説明する少なくとも１つのステンシル支持体へ適合させた後、本発明の方法を行うことができる機械は、例えば、ＶＩＳＴＥＣ（商標）またはＡＤＶＡＮＴＥＳＴ（商標）のブランド機械である。

例示的実施形態として用いた方法では、電子源１１０ａが２つのレベルのステンシル１２０ａおよび１３０ａを介して基板上に照射し、ステンシルは図１ｃに示した正方形、長方形または三角形のような個々の図形を含む。

２つのレベルのステンシル１２０ａおよび１３０ａの個々の図形はそれらステンシル間で構成され、その結果、基板にエッチングされる個々のセルの寸法１４０ａが所望の設計に一致する。２つのステンシルの構成は当業者に公知の方法で行う。この目的のために構成したソフトウェアは、電子源１１０ａによってショットが放出される時に、２つのステンシルの個々の図形が正確に整列するように、ステンシル支持体の回転を駆動する。

本発明によれば、基板にエッチングされる個々のセル１４０ａのメッシュは、パターンの最適解像度についてメーカーが保証しているような、使用する機械のパラメータに応じて、できるだけ最大になるように選択される。このように、リソグラフィ機の解像度が、４５および３２ｎｍの限界寸法の技術に相当する１．６μｍ×１．６μｍのメッシュについてメーカーにより保証されている場合、高解像度ラインを含まないエッチングすべきパターンについて、約２．４μｍ×２．４μｍのメッシュを使用することが可能である。これは機械の最大アパーチャであり、これらの用途の場合、解像度を損失することなく使用することができる。このように、パターンの真ん中におけるセルの平均メッシュの表面積が１２５％、すなわちショット数のうちの約二つによる割り算、したがって露光時間の増加が得られる。その利点があるにもかかわらず、セルの寸法の増加は、解像度を高めることを優先事項とする当業者の心に自然に浮かぶ考えではない。顕著には高解像度で、すべてのタイプのパターンについて機械の設定の補正をすることなく使用できる最大アパーチャ設定を通常課す機械メーカーによって、当業者はセルの寸法の増加を断念さえしている。このように、Ｖｉｓｔｅｃは最大で１．６×１．６μｍのメッシュについて性能レベルを保証しているが、はるかにより大きい寸法（２．４μｍ×２．４μｍ）のショットを有利に使用することが可能である。他の機械を用いてさらに発展させることは構想可能である。このように、これらの寸法パラメータは単に例として挙げており、非限定的である。本発明の原理は、最大表面積を有する個々のセルを生成可能にする方法の最大アパーチャを使用することでもある。

第１のステンシル上のアパーチャの修正は複雑な設定手順を課すため、そのような修正を断念させることに留意されたい。他方では、本発明を実行するのに勧めているように、機械パラメータを設定せずに、第２のステンシル上のアパーチャを修正することができる。

図２は、エッチングすべき４つのタイプの設計寸法による、電子線リソグラフィ装置で照射された線量をグラフで示す。

４つの曲線、２１０、２２０、２３０および２４０は、それぞれ４つの場合のパターン寸法による、パターンをエッチングするために必要な線量の傾向を示す。
− ラインと間隔が等しい幅（１：１）を有する密集したネットワークに挿入された第１のライン；
− 間隔の幅がラインの幅の２倍に等しい（１：２）半密集したネットワークに挿入された第２のライン；
− 孤立ライン；
− １セットの接触ポイント。
垂直な直線２５０は、方法の限界寸法を示す。

図３は、本発明の一実施形態においてセルをエッチングする方法を示す。

２つのステンシルレベル１２０ａおよび１３０ａは、電子源１１０ａがこれらのステンシルの２つのアパーチャを組み合わせて、平均メッシュ２．４μｍ×２．４μｍまたは使用するリソグラフィ機の最大アパーチャに対応する別のメッシュのセル１４０ａを基板にエッチングできるように、互いに対して動的に位置付けしければならない。

図４ａおよび４ｂは、それぞれ従来技術の方法によってエッチングすべき１セットのブロック、およびエッチングしたこのセットを示す。

図４ａは、分割後にエッチングすべきブロックを示す。図４ｂは、エッチングしたブロックを示す。

図５ａおよび５ｂは、それぞれ本発明の一実施形態による方法によってエッチングすべきセルのレベルの図、およびエッチングしたセットを示す。

図５ａは、分割後にエッチングすべきブロックを示す。ストリップ５１０ａが端部上にあるのに気づくだろう。ストリップ５１０ａは、エッチングすべきパターンの外側に付け加えられた照射線量を示す。このストリップは変形例として示す。

この有利な実施形態では、エッチングすべきパターンと付け加えられたストリップとの間に間隔を取る。あるいは、少なくとも１つの第２の外部ストリップを付け加え、またある間隔を取って第１の外部ストリップから離す。すべての構造において、この間隔により、方法のエネルギー自由度が高くなる。出願番号１０５２８６２で本願の出願人が出願した特許出願で開示された方法によれば、実験によってストリップ幅の０．２倍からストリップ幅の３倍の間の間隔が効果的であることが分かっている。

５０ｎｍ未満の幾何学構造向けのリソグラフィ方法に固有の近接効果の補正をターゲットとするこの特許出願によって記述された方法では、パターンの外側に適用すべき線量を、照射線量とエッチングすべきパターンとの畳み込みによって、またはパラメータの表を用いることによって計算する。適用すべき線量調整と、新しいパターンの寸法とを組み合わせた計算は、図７の説明として例を以下に挙げた計算に従って、工程エネルギー自由度を保存するような方法で行う。

図５ｂはエッチングしたブロックを示す。図４ｂおよび５ｂの目視比較では、セルの数、そしてしたがって本発明の方法を使用することで生ずる露光時間が非常に著しく減少することを示す。

照射エネルギーの線量が、形成されたすべての個々のセルにわたり、端部（エッチングすべきブロックの内側または外側）の近傍以外において均一である本発明の重要な特徴も観察することができる。

本発明の方法の使用に関連する問題の１つは、第１のステンシル上のアパーチャの制御である。実際には、概して、この手順は完全なセットアップを前提としている。他方では、第２のステンシル上のパターンの寸法変更により、このセットアップを行わずにアパーチャの増加が可能になる。したがって、この変形例の実施形態は特に有利である。

図６ａおよび６ｂは、それぞれ本発明の別の変形例による方法によってエッチングすべきセルのレベルの図、およびエッチングしたこのセットを示す。

図６ａでは、図５ａのパターンの外側に付け加えられたストリップ５１０ａと、エッチングすべきパターンとの間に間隔６２０ａを観察することができる。構造によっては、この間隔により工程エネルギー自由度の最適化が可能になる。別の有利な実施形態は、エッチングすべきパターンと付け加えられたストリップとの間に間隔を取ること、あるいは、第１の外部ストリップからある間隔を取って離間した少なくとも１つの第２の外部ストリップを付け加えることにある。すべての構造において、この間隔は工程エネルギー自由度を高める。実験によって、ストリップ幅の０．２倍からストリップ幅の３倍の間の間隔が効果的であることが分かっている。

付加ストリップ５１０ａの位置付けの計算は、照射線量とエッチングすべきパターンとの畳み込みから線量調整を計算する実施形態の図７によって図示する。

次いで、工程エネルギー自由度を最適化するために、追加パターンの幾何学構造を少なくとも１つの寸法において補正する。さらに具体的には、その寸法で行うべき変位７５０は、受けた線量が樹脂の感度しきい値０．５と等しいポイントで、受けた線量の曲線７２０に接する直線７４０と、前記感度しきい値を示す直線７３０との交点を求めることによって、次いで、後者の直線と照射線量のプロフィール７１０との交点のポイントへの変位を行うことによって計算する。

組み合わせた線量／パターンの計算は、二回または三回繰り返すことができる。パターン上に適用すべき線量の調整もまた、顕著には調整がパターンの外側のショットのみに適用され、他のショットが方法の標準化された値、または標準化された値より約３０％低い値に適用される場合、畳み込み計算をすることなくパラメータの表から計算することができる。

図８は、エッチングすべきセルが隣接していない本発明の実施形態を示す。

この例示的実施形態では、隣接しないように個々のセルを配置する。実際には、セルを必ずしも並置しない。有利には、セルを互いに離すことができる。描画時間は製品（孤立すべき表面積×線量）に関連しているため、特定の構造において、セルを並置しないことにより良好なトレードオフを見つけることが可能である。

図８で示した例は全く限定的でなく、露光領域間の間隔は、それらの寸法と必ずしも等しくないことに留意されたい。

本発明の方法は、直接描画に基づいた電子線リソグラフィ方法への応用例で述べている。本発明の方法はまた、イオンもしくは光子のような他の粒子を用いた別の直接描画方法、または電子線リソグラフィ方法、またはマスクを用いる光描画方法に適用することができる。

したがって、上記例は本発明の特定の実施形態を示すために挙げている。上記例は、以下の請求項によって定義される本発明の範囲を全く限定しない。

Claims (14)

1. 樹脂被覆基板への少なくとも１つのブロックの投影のプロセスに基づいた照射リソグラフィ方法であって、前記ブロックを前記基板に投影すべき個々のセルに分割するステップと、照射源によって前記セルを形成するステップとを含み、前記個々のセルのメッシュを前記プロセスの最大アパーチャにより特定の寸法に合わせる方法であり、
   エッチングすべき前記少なくとも一つのブロックの内側の領域内の個別のセルに、第１の照射エネルギー線量が付与され、
   前記領域の端部の外側で、当該領域とストリップとの間に所定の間隔を取り、当該ストリップは、所定の幅を有し、当該所定の幅のストリップに第２の照射エネルギー線量が付与され、
   前記照射エネルギーの線量は、
   前記領域内で均一であること
   を特徴とする方法。
2. 照射エネルギーの線量が、前記少なくとも１つのブロックのすべての個々のセルについて、前記ブロックの端部近傍以外において均一である、請求項１に記載のリソグラフィ方法。
3. 個々のセルの少なくとも１つの列が、エッチングすべき前記ブロックの端部の外側に位置する、請求項１に記載のリソグラフィ方法。
4. エッチングすべき前記ブロックの端部近傍に位置していない個々のセルが隣接していない、請求項１に記載のリソグラフィ方法。
5. 前記個々のセルの前記メッシュが、約１．６μｍ×１．６μｍより約１２５％大きい、請求項１に記載のリソグラフィ方法。
6. 請求項１に記載のリソグラフィ方法が、ブロック端部の外側に位置付けすべきショットの幅を計算するステップと、前記ブロックの前記端部上の線量調整を計算するステップと、前記ショットを前記ブロックの外側に位置付けするステップとをさらに含み、前記幅の計算と前記線量調整の計算が、工程エネルギー自由度に関する関数関係によって関連している、リソグラフィ方法。
7. 前記ブロックの前記端部上の前記線量調整を計算する前記ステップが、前記照射エネルギーの線量と前記端部のパターンとの畳み込みによって前記線量を計算するサブステップを含む、請求項６に記載のリソグラフィ方法。
8. 前記ブロックの前記端部上の前記線量調整を計算する前記ステップが、パラメータの表を呼び出すことにより前記線量を計算するサブステップを含む、請求項６に記載のリソグラフィ方法。
9. 請求項７に記載のリソグラフィ方法が、前記ブロックの前記端部と、前記ブロックの外側に位置付けすべきショットとの間の少なくとも１つの間隔を計算するステップをさらに含む、リソグラフィ方法。
10. ブロックの寸法が５００μｍと実質的に等しいことを特徴とする、請求項１に記載のリソグラフィ方法。
11. 樹脂被覆基板への少なくとも１つのブロックの投影のプロセスに基づいた照射リソグラフィ方法を実行するように構成されたプログラムコード命令を含むコンピュータプログラムであって、前記プログラムをコンピュータ上で実行する場合、前記プログラムが、前記基板へ投影すべき個々のセルに前記ブロックを分割するモジュールと、照射源によって前記セルの形成を制御することができるモジュールとを含み、前記モジュールが前記プロセスの最大アパーチャによって決定した寸法への前記個々のセルの形成を制御することができる、コンピュータプログラムであり、
    エッチングすべき前記少なくとも一つのブロックの内側の領域内の個別のセルに、第１の照射エネルギー線量が付与され、
    前記領域の端部の外側で、当該領域とストリップとの間に所定の間隔を取り、当該ストリップは、所定の幅を有し、当該所定の幅のストリップに第２の照射エネルギー線量が付与され、
    前記照射エネルギーの線量は、
    前記領域内で均一であるようにコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラム。
12. 前記セルの前記形成を制御するための前記モジュールが、前記少なくとも１つのブロックのすべての前記個々のセルについて、前記ブロックの端部近傍以外において均一な前記照射エネルギーの線量を生成する、請求項１１に記載のコンピュータプログラム。
13. 請求項１１に記載のコンピュータプログラムが、ブロック端部の外側に位置付けすべきショットの幅の計算および、前記ブロックの前記端部上の線量調整の計算を行うことができるモジュールと、前記ブロックの外側に前記ショットを位置付けすることができるモジュールとをさらに含み、前記幅の計算と前記線量調整の計算とが工程エネルギー自由度に関する関数関係によって関連している、コンピュータプログラム。
14. 請求項１１に記載のコンピュータプログラムが、前記ブロックの前記端部と前記ブロックの外側に位置付けすべきショットとの間の少なくとも１つの間隔の計算を行うことができるモジュールをさらに含む、コンピュータプログラム。