JPS63304257A - リソグラフイ方法 - Google Patents
リソグラフイ方法Info
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- JPS63304257A JPS63304257A JP63095824A JP9582488A JPS63304257A JP S63304257 A JPS63304257 A JP S63304257A JP 63095824 A JP63095824 A JP 63095824A JP 9582488 A JP9582488 A JP 9582488A JP S63304257 A JPS63304257 A JP S63304257A
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Classifications
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- G—PHYSICS
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
-
- G—PHYSICS
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- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof
-
- G—PHYSICS
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- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
-
- G—PHYSICS
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70283—Mask effects on the imaging process
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70425—Imaging strategies, e.g. for increasing throughput or resolution, printing product fields larger than the image field or compensating lithography- or non-lithography errors, e.g. proximity correction, mix-and-match, stitching or double patterning
- G03F7/70433—Layout for increasing efficiency or for compensating imaging errors, e.g. layout of exposure fields for reducing focus errors; Use of mask features for increasing efficiency or for compensating imaging errors
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
A、産業上の利用分野
本発明は、イメージ品質の向上したりソグラフィ・プロ
セスに関するものである。具体的に言うと、本発明は、
リソグラフィ・プロセス自体によって生じるイメージの
劣化の少なくとも一部を補償する領域をもたらすリソグ
ラフィ・マスクに関するものである。本発明にもとづく
リソグラフィ・マスクは、化学線露光域の透過率を制御
するための解像度以下のハーフトーンがマスク・パター
ン内部に組み込まれている。
セスに関するものである。具体的に言うと、本発明は、
リソグラフィ・プロセス自体によって生じるイメージの
劣化の少なくとも一部を補償する領域をもたらすリソグ
ラフィ・マスクに関するものである。本発明にもとづく
リソグラフィ・マスクは、化学線露光域の透過率を制御
するための解像度以下のハーフトーンがマスク・パター
ン内部に組み込まれている。
B、従来技術
集積回路チップを含む集積回路の製造において、最も重
要で決定的なステップの1つは、所期の回路パターンを
設けるためのリソグラフィ処理である。
要で決定的なステップの1つは、所期の回路パターンを
設けるためのリソグラフィ処理である。
たとえば、リソグラフィ・プロセスは、結像レンズを用
いてフォトリソグラフィ・マスクからフォトレジスト被
覆にパターンを転写するために、紫外線などの化学線を
用いることを含んでいる。マスクは、所期のまたは所定
のパターンのレジスト被覆の開口の形状と一致するよう
な不透明領域と透明領域を含んでいる。
いてフォトリソグラフィ・マスクからフォトレジスト被
覆にパターンを転写するために、紫外線などの化学線を
用いることを含んでいる。マスクは、所期のまたは所定
のパターンのレジスト被覆の開口の形状と一致するよう
な不透明領域と透明領域を含んでいる。
ポジティブ・レジスト被覆の場合、マスクの透明な部分
が、レジスト被覆に設けるべき所期のパターンまたはイ
メージに対応する。フォトレジスト被覆がネガティブ・
レジストの場合は、マスクの不透明な部分または領域が
フォトレジスト被覆に設けるべき後の開口領域に対応す
る。
が、レジスト被覆に設けるべき所期のパターンまたはイ
メージに対応する。フォトレジスト被覆がネガティブ・
レジストの場合は、マスクの不透明な部分または領域が
フォトレジスト被覆に設けるべき後の開口領域に対応す
る。
C0発明が解決しようとする課題
しかし、所期のパターンの微細形状の寸法が、使用する
フォトリソグラフィ装置の解像度に近づくにつれて、現
像される領域の輪郭が所期の理想的パターンの輪郭から
大幅にずれていく。このパターンからの偏差または誤差
は、パターンに依存することが多(、シたがって現像手
順の全体的変更によって矯正することが難しい。こうし
た問題は、たとえばリン(Lfn)の米国特許第445
8371号で考察されている。
フォトリソグラフィ装置の解像度に近づくにつれて、現
像される領域の輪郭が所期の理想的パターンの輪郭から
大幅にずれていく。このパターンからの偏差または誤差
は、パターンに依存することが多(、シたがって現像手
順の全体的変更によって矯正することが難しい。こうし
た問題は、たとえばリン(Lfn)の米国特許第445
8371号で考察されている。
01課題を解決するための手段
本発明は、改良されたフォトリソグラフィおよび改良さ
れたイメージ品質を提供する。具体的に言うと、本発明
は、フォトリソグラフィ・プロセスによって生じるイメ
ージの劣化をほぼ補償する。
れたイメージ品質を提供する。具体的に言うと、本発明
は、フォトリソグラフィ・プロセスによって生じるイメ
ージの劣化をほぼ補償する。
本発明は、フォトリソグラフィφプロセス中のパターン
に依存する誤差の矯正に関するものである。
に依存する誤差の矯正に関するものである。
具体的゛には、本発明によれば、ハーフトーンを含むマ
スクの使用によって改良されたフォトリソグラフィ・プ
ロセスが得られる。フォトリソグラフィ・マスクのハー
フトーン領域により、フォトリソグラフィ・プロセス自
体によって生じるイメージの劣化が補償できる。ハーフ
トーン領域は、不透明なまたは透明な解像度以下の要素
の配列から形成される。
スクの使用によって改良されたフォトリソグラフィ・プ
ロセスが得られる。フォトリソグラフィ・マスクのハー
フトーン領域により、フォトリソグラフィ・プロセス自
体によって生じるイメージの劣化が補償できる。ハーフ
トーン領域は、不透明なまたは透明な解像度以下の要素
の配列から形成される。
具体的には、本発明は、イメージ品質が向上したリソグ
ラフィ・プロセスに関するものである。
ラフィ・プロセスに関するものである。
このプロセスは、化学線を受ける区域を画定するための
フォトリソグラフィ・マスクのイメージを受は取る部材
を位置決めすることを含んでいる。
フォトリソグラフィ・マスクのイメージを受は取る部材
を位置決めすることを含んでいる。
この部材は、マスクに隣接させても、またマスクと部材
の間にレンズを置いてマスクから約500飄履あるいは
それ以上の所定の距離だけ離してもよい。フォトリソグ
ラフィ・マスクは、それぞれ結像に使用するフォトリソ
グラフィの解像度よりも小さな、複数の不透明要素また
は透明要素または半透明要素を含んでいる。こうした不
透明要素または透明要素は、化学線露光域の透過率を制
御する。どのタイプのハーフトーンを用いるか(たとえ
ば透明が不透明か)は、マスクの書込み時間(すなわち
ハーフトーンの数)と最小寸法の製造の難しさくすなわ
ち極性−レシストがネガティブかポジティブか)の間の
実際的なトレードオツによって決まる。
の間にレンズを置いてマスクから約500飄履あるいは
それ以上の所定の距離だけ離してもよい。フォトリソグ
ラフィ・マスクは、それぞれ結像に使用するフォトリソ
グラフィの解像度よりも小さな、複数の不透明要素また
は透明要素または半透明要素を含んでいる。こうした不
透明要素または透明要素は、化学線露光域の透過率を制
御する。どのタイプのハーフトーンを用いるか(たとえ
ば透明が不透明か)は、マスクの書込み時間(すなわち
ハーフトーンの数)と最小寸法の製造の難しさくすなわ
ち極性−レシストがネガティブかポジティブか)の間の
実際的なトレードオツによって決まる。
E、実施例
本発明は、ハーフトーンを含むマスクの使用によって改
良されたフォトリソグラフィを得ることに関するもので
ある。
良されたフォトリソグラフィを得ることに関するもので
ある。
本発明にもとづいて使用するフォトリソグラフィ・マス
ク中に存在するハーフトーン領域は、フォトリソグラフ
ィ・プロセス自体によって生じるイメージの劣化をほぼ
補償する。
ク中に存在するハーフトーン領域は、フォトリソグラフ
ィ・プロセス自体によって生じるイメージの劣化をほぼ
補償する。
ハーフトーン領域は、幾何形状に依存する劣化を含む露
光およびパターンを矯正する手段となる。
光およびパターンを矯正する手段となる。
具体的には、使用するフォトリソグラフィの解像度より
も小さな不透明要素または透明要素がフォトリソグラフ
ィ・マスク中に存在するので、対応するマスク開口また
−はその一部分の透過率を調節することにより、化学線
に対する露光を捕正することができる。具体的には、使
用するフォトリソグラフィの解像度より小さな不透明要
素を使用するとき、これらの不透明要素は個別には再生
されず、単に形状の露光量を減少させるだけとなる。
も小さな不透明要素または透明要素がフォトリソグラフ
ィ・マスク中に存在するので、対応するマスク開口また
−はその一部分の透過率を調節することにより、化学線
に対する露光を捕正することができる。具体的には、使
用するフォトリソグラフィの解像度より小さな不透明要
素を使用するとき、これらの不透明要素は個別には再生
されず、単に形状の露光量を減少させるだけとなる。
これに対応して、使用するフォトリソグラフィの解像度
よりも小さな不透明要素をマスク被覆から選択的に削除
することにより、通常なら不透明なマスク・パターンに
有限の透過率を導入することができる。
よりも小さな不透明要素をマスク被覆から選択的に削除
することにより、通常なら不透明なマスク・パターンに
有限の透過率を導入することができる。
第2図には、2つの対象物を含む従来のフォトリソグラ
フィ用マスクを示す。黒色域(1)はマスクの不透明区
域を表わし、白色域(2)はマスクの透明部分を表わす
。この マスクは、倍率が約10倍である。点を打った
円(3)は、ここに示した特定の例の凡そのリソグラフ
ィ解像度を示す。
フィ用マスクを示す。黒色域(1)はマスクの不透明区
域を表わし、白色域(2)はマスクの透明部分を表わす
。この マスクは、倍率が約10倍である。点を打った
円(3)は、ここに示した特定の例の凡そのリソグラフ
ィ解像度を示す。
第1図は、本発明にもとづくハーフトーン・マスクを表
わしたもので、その黒色部分(1)はマスクの不透明部
分を表わし、白色部分(2)はマスクの透明部分、黒色
部分(4)は使用するフォトリソグラフィの解像度より
も小さな不透明部分を表わす。点を打った円(3)は、
この例の凡そのりソグラフィ解像度を示す。
わしたもので、その黒色部分(1)はマスクの不透明部
分を表わし、白色部分(2)はマスクの透明部分、黒色
部分(4)は使用するフォトリソグラフィの解像度より
も小さな不透明部分を表わす。点を打った円(3)は、
この例の凡そのりソグラフィ解像度を示す。
第3A図ないし第3D図に示した通り、全体的な微細形
状の露光の調節により、フォトリソグラフィ・イメージ
の品質が大幅に改善される。
状の露光の調節により、フォトリソグラフィ・イメージ
の品質が大幅に改善される。
具体的に言うと、図に示した特定のフォトリソグラフィ
では、マスクとウェハの間にウェハをレンズの像側にし
て、回折制限(diffraction1io+1te
d) レンズを使った、3/4ミクロンの光学フォト
リソグラフィが使われている。レンズの開口数(NA
(ウェハ))は約0.28.波長は約43 E3nm、
縮小率は約1/10、ひとみ充填比(pupil fi
lling ratio) σは約0.7である。
では、マスクとウェハの間にウェハをレンズの像側にし
て、回折制限(diffraction1io+1te
d) レンズを使った、3/4ミクロンの光学フォト
リソグラフィが使われている。レンズの開口数(NA
(ウェハ))は約0.28.波長は約43 E3nm、
縮小率は約1/10、ひとみ充填比(pupil fi
lling ratio) σは約0.7である。
この系の大体の解像度はr(マスク)=10Xr(ウェ
ハ)=10X (0,6λ/NA(ウェハ))エフ。8
ミクロンである。第2図に示したような所期のパターン
は、7.5ミクロン平方の開口(フンタクト・ホール)
と7.5X25ミクロンの長方形開口(線)の2つの対
象物からなる。対応するウェハ平面寸法は、約1/lO
に縮小される。
ハ)=10X (0,6λ/NA(ウェハ))エフ。8
ミクロンである。第2図に示したような所期のパターン
は、7.5ミクロン平方の開口(フンタクト・ホール)
と7.5X25ミクロンの長方形開口(線)の2つの対
象物からなる。対応するウェハ平面寸法は、約1/lO
に縮小される。
この例では、レンズの解像度V(マスク)(第1図およ
び第2図に点線の円(3)で示す)は、7.5ミクロン
という微細形状の最小寸法と同程度である。解像度が限
られているため、両方の微細形状に対する露光寛容度の
鮮明さが失われる。
び第2図に点線の円(3)で示す)は、7.5ミクロン
という微細形状の最小寸法と同程度である。解像度が限
られているため、両方の微細形状に対する露光寛容度の
鮮明さが失われる。
また、実際にマスクの下にあるウェハまで透過する露光
強度が低下する。さらに、コンタクト・ホールの形状が
両方の寸法で解像度限界に近づくことに留意されたい。
強度が低下する。さらに、コンタクト・ホールの形状が
両方の寸法で解像度限界に近づくことに留意されたい。
そのため、コンタクト・ホールの露出が、従来のマスク
を使ったときの線の露出よりも低くなる。
を使ったときの線の露出よりも低くなる。
第3A図および第8B図は、従来のマスクを用いて第2
図からプリントしたイメージを示したものである。ロー
ゼンブルート(Rosenbluth)等が”シミュレ
ート投映イメージを使ったサブミクロン級光学リソグラ
フィの臨界検査(^CriticalExaminat
ion of Sub−micron Opti
calLithography using Simu
lated ProjectionImages ″
) s Journal of Vacuum
ScienceTechnology) B 1
(4)、1983年、1190ページで論じているよう
な、部分コヒーレント・レンズ系で投映したイメージの
コンピュータ・シミュレーションを用いて、各プリント
回路の輪郭を計算する。コンタクト・ホールの直径が所
期の0.75ミクロンになるのに充分なだけレジストを
現像すると、臨界の0.75ミクロンの寸法で線が約3
5%現像され過ぎる。一方、従来のマスクを用いて、線
を正しい幅に現像すると、第3B図に示すように、露出
が低いためコンタクト・ホールの露出不足またはプリン
ト不足となる。
図からプリントしたイメージを示したものである。ロー
ゼンブルート(Rosenbluth)等が”シミュレ
ート投映イメージを使ったサブミクロン級光学リソグラ
フィの臨界検査(^CriticalExaminat
ion of Sub−micron Opti
calLithography using Simu
lated ProjectionImages ″
) s Journal of Vacuum
ScienceTechnology) B 1
(4)、1983年、1190ページで論じているよう
な、部分コヒーレント・レンズ系で投映したイメージの
コンピュータ・シミュレーションを用いて、各プリント
回路の輪郭を計算する。コンタクト・ホールの直径が所
期の0.75ミクロンになるのに充分なだけレジストを
現像すると、臨界の0.75ミクロンの寸法で線が約3
5%現像され過ぎる。一方、従来のマスクを用いて、線
を正しい幅に現像すると、第3B図に示すように、露出
が低いためコンタクト・ホールの露出不足またはプリン
ト不足となる。
第3C図および第3D図は、第1図に示したような本発
明のハーフトーン・マスクを用いて得られるイメージの
シミュレータ1ンを示したものである。1/10倍マス
クの開口が、o、sxo。
明のハーフトーン・マスクを用いて得られるイメージの
シミュレータ1ンを示したものである。1/10倍マス
クの開口が、o、sxo。
8ミクロンの解像度未溝の画素に分割されている。
線の画素は8個のうち5個が不透明であり、コンタクト
・ホールの場合は4個が不透明である。第3C図および
第3D図は、どちらか一方の微細形状を正しい幅に現像
したとき、もう一方の微細形状にほとんど誤差が生じな
いことを示している。
・ホールの場合は4個が不透明である。第3C図および
第3D図は、どちらか一方の微細形状を正しい幅に現像
したとき、もう一方の微細形状にほとんど誤差が生じな
いことを示している。
たとえば、線用開口のオーブン・ハーフトーンの割合を
小さくすると、線イメージの露出がコンタクト・ホール
の露出と一致するように低下する。
小さくすると、線イメージの露出がコンタクト・ホール
の露出と一致するように低下する。
この露出補正は、請出時間の増加によって得られる。
不透明ハーフトーンは、標準の製造工程を用いてマスク
上に生成でき、使用するフォトリソグラフィの解像度は
、後のフォトリソグラフィでマスクを使って所期のパー
タンを現像するときに使う解像度より大きい。しかし、
通常、現況技術のリソグラフィを用いるとき、マスクを
作成するのに必要な解像度は、必ずしもウェハにプリン
トするときに用いる解像度よりも細かくはない。マスク
がたとえば約175ないし1710倍に縮小されるため
である。たとえば、透明なガラス基板に約500人のた
とえばクロムの層を載せ、次にフォトレジスト材料の層
を載せてハーフトーン・マスクを作成することができる
。次にフォトレジストを現像して所期のハーフトーン・
パターンを得、フォトレジストの下のクロムをエツチン
グで除去する。次いで残ったフォトレジストを除去する
。
上に生成でき、使用するフォトリソグラフィの解像度は
、後のフォトリソグラフィでマスクを使って所期のパー
タンを現像するときに使う解像度より大きい。しかし、
通常、現況技術のリソグラフィを用いるとき、マスクを
作成するのに必要な解像度は、必ずしもウェハにプリン
トするときに用いる解像度よりも細かくはない。マスク
がたとえば約175ないし1710倍に縮小されるため
である。たとえば、透明なガラス基板に約500人のた
とえばクロムの層を載せ、次にフォトレジスト材料の層
を載せてハーフトーン・マスクを作成することができる
。次にフォトレジストを現像して所期のハーフトーン・
パターンを得、フォトレジストの下のクロムをエツチン
グで除去する。次いで残ったフォトレジストを除去する
。
さらに、マスク中にハーフトーン画素を作成することが
でき、後でそれらの画素を縮小ステッパなどのリソグラ
フィ手段で縮小する。2次元マスク・パターンをフーリ
エ変換する場合、こうした縮小光学系はr(マスク)=
0.5Mλ/NA(ウェハ)より細かい周期をもつ空間
周波数を再生しない。ただし、Mは拡大率である。しか
しハーフトーン要素が充分に小さくはない場合、解像可
能な空間周波数で大きなフーリエ成分を生成し、したが
ってイメージ中に容認できないノイズが入る。たとえば
、希望するなら1.ハーフトーンを格子状のパターンに
配列することができる。格子中の空間周波数は、使用す
るフォトリソグラフィ装置のイメージング帯域幅の外側
にくるように選定しなければならない。理想としては、
線形または双線形(bilinear)縮小光学系で投
射したイメージは、グレイ・レベルのDC成分のみから
なる。
でき、後でそれらの画素を縮小ステッパなどのリソグラ
フィ手段で縮小する。2次元マスク・パターンをフーリ
エ変換する場合、こうした縮小光学系はr(マスク)=
0.5Mλ/NA(ウェハ)より細かい周期をもつ空間
周波数を再生しない。ただし、Mは拡大率である。しか
しハーフトーン要素が充分に小さくはない場合、解像可
能な空間周波数で大きなフーリエ成分を生成し、したが
ってイメージ中に容認できないノイズが入る。たとえば
、希望するなら1.ハーフトーンを格子状のパターンに
配列することができる。格子中の空間周波数は、使用す
るフォトリソグラフィ装置のイメージング帯域幅の外側
にくるように選定しなければならない。理想としては、
線形または双線形(bilinear)縮小光学系で投
射したイメージは、グレイ・レベルのDC成分のみから
なる。
しかし、補正されたマスクは、未補正パターンと高周波
数の格子との積から構成される。具体的に言うと、第4
A図に示すように、非線形の積によって生じる低周波数
のハーモニツクスからノイズが生じる。このノイズは、
微細形状の近傍に局在し、実際にイメージの位置の小さ
なずれによって生じる強度変化と同等である。イメージ
のずれによる残留ノイズまたは強度変化は、未補正の光
学的近接効果に比べて小さくすることができ、微細形状
の最小寸法がフォトリソグラフィ・ツールで使用される
レンズの解像度に近づく場合にはとくにそうである。そ
うした場合、ハーフトーン画素はレンズの解像度に比べ
て小さくなる。
数の格子との積から構成される。具体的に言うと、第4
A図に示すように、非線形の積によって生じる低周波数
のハーモニツクスからノイズが生じる。このノイズは、
微細形状の近傍に局在し、実際にイメージの位置の小さ
なずれによって生じる強度変化と同等である。イメージ
のずれによる残留ノイズまたは強度変化は、未補正の光
学的近接効果に比べて小さくすることができ、微細形状
の最小寸法がフォトリソグラフィ・ツールで使用される
レンズの解像度に近づく場合にはとくにそうである。そ
うした場合、ハーフトーン画素はレンズの解像度に比べ
て小さくなる。
第4A図は、ハーフトーンの格子状配列に含まれる空間
周波数のスペクトルを示したものである。
周波数のスペクトルを示したものである。
帯域が制限された光学系は、中央のDCハーモニツクス
のみを捕捉し、次いで所期の均一なイメージの露光を生
じる。第4B図は、2進リングラフイ・パターンの帯域
が制限できない、未補正のマスク・パターンのスペクト
ルを示したものである。一方、第4C図は、第4A図と
第4B図のたたみ込みからなる補正マスクのスペクトル
を示している。第4C図を第4B図と比較すると、解像
可能な周波数でパターン中に誤差成分が含まれているこ
とがわかる。
のみを捕捉し、次いで所期の均一なイメージの露光を生
じる。第4B図は、2進リングラフイ・パターンの帯域
が制限できない、未補正のマスク・パターンのスペクト
ルを示したものである。一方、第4C図は、第4A図と
第4B図のたたみ込みからなる補正マスクのスペクトル
を示している。第4C図を第4B図と比較すると、解像
可能な周波数でパターン中に誤差成分が含まれているこ
とがわかる。
本発明およびハーフトーンを用いて、相異なるパターン
の露出を等しくすることもできるだけでなく、本発明に
もとづくマスク構造を設けて、パターン自体の内部で均
一な補正を行なうことができる。たとえば、有効グレイ
・レベルを個々のマスク開口内部で変化させて、個々の
マスクの隅部および縁部で有効透過率を高めることがで
きる。
の露出を等しくすることもできるだけでなく、本発明に
もとづくマスク構造を設けて、パターン自体の内部で均
一な補正を行なうことができる。たとえば、有効グレイ
・レベルを個々のマスク開口内部で変化させて、個々の
マスクの隅部および縁部で有効透過率を高めることがで
きる。
こうすると、イメージの品質をさらに全体的に向上させ
ることが可能になる。一 本発明の技術は、上記に詳しく説明したハーフトーン・
マスクの作成に使われる2進マスク作成工程で使用でき
るだけでなく、より一般的なマスクのクラス(たとえば
、負または虚数の透過率をもつマスク)を作成するため
のレーベンソン位相層法などのより精巧なマスク作成工
程と一緒に使用することもできる。この位相層性は、レ
ーベンソン(Levenson )等の論文”位相シフ
ト・マスクを用いた改良された解像度とフォトリソグラ
フィ(I鳳proved Re5olation
and Photolithographywith
a Phase−Shifting Mask) ”
、IEEETransaction on Elec
tron DeviceslE D −29N1982
年、1828ページに開示されている。
ることが可能になる。一 本発明の技術は、上記に詳しく説明したハーフトーン・
マスクの作成に使われる2進マスク作成工程で使用でき
るだけでなく、より一般的なマスクのクラス(たとえば
、負または虚数の透過率をもつマスク)を作成するため
のレーベンソン位相層法などのより精巧なマスク作成工
程と一緒に使用することもできる。この位相層性は、レ
ーベンソン(Levenson )等の論文”位相シフ
ト・マスクを用いた改良された解像度とフォトリソグラ
フィ(I鳳proved Re5olation
and Photolithographywith
a Phase−Shifting Mask) ”
、IEEETransaction on Elec
tron DeviceslE D −29N1982
年、1828ページに開示されている。
たとえば、その第5図を参照のこと。この技法は、4つ
の基本振幅を重ね合わせて、複素平面内で任意の振幅を
合成することができる。たとえば、マスク中の各解像度
要素に対して任意の正味複素透過率を定義するのに、4
種の異なるハーフトーン要素があれば充分である。たと
えば、この4つの要素は、光学的厚さが173波長の透
明な被覆をもつ画素(11) 、厚さが2/3波長の被
覆をもつ画素(12)、未被覆画素(13)および未被
覆の基板上の不透明な画素(14)を含むことができる
。第5図で、番号13は未被覆の基板を表わす。その領
域が1画素を表わす。未被覆の領域は白で示しである。
の基本振幅を重ね合わせて、複素平面内で任意の振幅を
合成することができる。たとえば、マスク中の各解像度
要素に対して任意の正味複素透過率を定義するのに、4
種の異なるハーフトーン要素があれば充分である。たと
えば、この4つの要素は、光学的厚さが173波長の透
明な被覆をもつ画素(11) 、厚さが2/3波長の被
覆をもつ画素(12)、未被覆画素(13)および未被
覆の基板上の不透明な画素(14)を含むことができる
。第5図で、番号13は未被覆の基板を表わす。その領
域が1画素を表わす。未被覆の領域は白で示しである。
得られるマスクの位相透過率と振幅透過率は、レンズの
解像度の範囲内で任意に空間的に変化させることができ
る。こうしたマスクは、2次元の光学的物体の最も一般
的なりラスを形成する。したがって、リソグラフィ工程
での品質低下を最も完全に補正するようなマスク・パタ
ーンを選ぶことができる。
解像度の範囲内で任意に空間的に変化させることができ
る。こうしたマスクは、2次元の光学的物体の最も一般
的なりラスを形成する。したがって、リソグラフィ工程
での品質低下を最も完全に補正するようなマスク・パタ
ーンを選ぶことができる。
第5図は、有効マスク透過率がy方向では変化するがX
方向では変化しないハーフトーンを含むマスクの概略図
である。X方向の各ストリップの正味振幅透過率T (
y)をグラフにXで示す。図に示した負の透過率は、不
透明ハーフトーンだけでは得ることができない。位相ハ
ーフトーンを使うと、一般的複素透過率が可能になる。
方向では変化しないハーフトーンを含むマスクの概略図
である。X方向の各ストリップの正味振幅透過率T (
y)をグラフにXで示す。図に示した負の透過率は、不
透明ハーフトーンだけでは得ることができない。位相ハ
ーフトーンを使うと、一般的複素透過率が可能になる。
さらに、本発明によれば、最大許容要素寸法とその判定
基準を決定する方法が提供される。
基準を決定する方法が提供される。
マスク開口内にハーフトーン要素を配置するための単純
な方式は、ハーフトーンの存在可能部位を確率pでラン
ダムに充填するものである(pは減衰率)。その場合、
有限の画素寸法ではイメージがランダムなシロット・ノ
イズを含むことになる。信号対雑音比は、大体レンズの
1解像度要素内のハーフトーン微細形状の数の平方根と
なる。
な方式は、ハーフトーンの存在可能部位を確率pでラン
ダムに充填するものである(pは減衰率)。その場合、
有限の画素寸法ではイメージがランダムなシロット・ノ
イズを含むことになる。信号対雑音比は、大体レンズの
1解像度要素内のハーフトーン微細形状の数の平方根と
なる。
各チップに多数の解像度要素が含まれる場合、まれに起
こる異常な大きさのノイズの揺らぎを排除するように、
名目上ランダムな配置手順を修正すべきである。
こる異常な大きさのノイズの揺らぎを排除するように、
名目上ランダムな配置手順を修正すべきである。
もう一つのより好ましい手法は、ハーフトーン要素を2
次元格子中で系統的に配列するものである。
次元格子中で系統的に配列するものである。
パターンの縁部付近での強度誤差は、下記の程度のピー
クをもつ。
クをもつ。
ただし、a(マスク) =Ma (ウェハ)は1個のハ
ーフトーン要素の寸法、Mは拡大率、r(マスク)=M
r(ウェハ)は解像度(この場合0.5λ/NAと定義
)、Ioは大きな物体のイメージ内部の強度として定義
される基本露光レベルである。
ーフトーン要素の寸法、Mは拡大率、r(マスク)=M
r(ウェハ)は解像度(この場合0.5λ/NAと定義
)、Ioは大きな物体のイメージ内部の強度として定義
される基本露光レベルである。
補正を加えない場合、臨界寸法がdの微細形状相互間の
相互作用の程度は、下記の程度となる。
相互作用の程度は、下記の程度となる。
式2は、ある微細形状の幾何的境界の外dの距離での残
留レンズ応答と考えることができる。一方、式1は基本
的に幅がaの解像度未満の微細形状に対するピーク・レ
ンズ応答である。したがって、(dとr(ウェハ)が同
程度の場合)a(マスク)がr(マスク)に比べて小さ
いとき、式1は式2よりもかなり小さくなる。
留レンズ応答と考えることができる。一方、式1は基本
的に幅がaの解像度未満の微細形状に対するピーク・レ
ンズ応答である。したがって、(dとr(ウェハ)が同
程度の場合)a(マスク)がr(マスク)に比べて小さ
いとき、式1は式2よりもかなり小さくなる。
式1で表わされる増分は、ランダムに分散されたハーフ
トーン微細形状の場合のような揺らぎを示さない。さら
に、式1はハーフトーン格子によって導入される誤差の
上限を表わしている。
トーン微細形状の場合のような揺らぎを示さない。さら
に、式1はハーフトーン格子によって導入される誤差の
上限を表わしている。
真のグレイ・レベルを含むマスクの代わりにハーフトー
ン・マスクを使ったときに導入される誤差を推定するた
め、半年面を非コヒーレント照明で結像させる単純な1
次元の場合を考える。領域XくOは不透明とみなされ、
領域x>Oは透過率が50%の連続膜またはピッチが2
aの等線間隔格子とみなされる。
ン・マスクを使ったときに導入される誤差を推定するた
め、半年面を非コヒーレント照明で結像させる単純な1
次元の場合を考える。領域XくOは不透明とみなされ、
領域x>Oは透過率が50%の連続膜またはピッチが2
aの等線間隔格子とみなされる。
こうした条件のもとでは、グツドマン
(Goodman )が”フーリエ光学入門(Intr
oduction to Fourier 0ptic
s)″1マグローヒル社、1988年、第8章で論じて
いるように、イメージ強度は次式で与えられる。
oduction to Fourier 0ptic
s)″1マグローヒル社、1988年、第8章で論じて
いるように、イメージ強度は次式で与えられる。
[3] I (x+)= Io f″dxo h (X
+ −Xo) g (Xo)ただし、g(X。)はマス
クの透過率であり、非コヒーレントな1次元結像である
と仮定して、強度応答関数は次式で与えられるものとす
る。
+ −Xo) g (Xo)ただし、g(X。)はマス
クの透過率であり、非コヒーレントな1次元結像である
と仮定して、強度応答関数は次式で与えられるものとす
る。
真のグレイ・レベルのイメージとハーフトーンを用いて
得られるイメージの強度の差は次のようになる。
得られるイメージの強度の差は次のようになる。
これから上記の式1が得られる。弐〇では、各画素内で
2項のティラー展開でhが近似できるほど、ハーフトー
ン画素が小さいものと仮定している。
2項のティラー展開でhが近似できるほど、ハーフトー
ン画素が小さいものと仮定している。
上記の手法が、照明が部分的にコヒーレントでありうる
一般の2次元の計算の基礎となる。任意の形のマスク開
口を充填する一般の2次元ハーフトーン格子が解析でき
る。
一般の2次元の計算の基礎となる。任意の形のマスク開
口を充填する一般の2次元ハーフトーン格子が解析でき
る。
単一の点光源からハーフトーン物体を通って投射される
イメージの振幅は、ホルン(Born )等が”光学の
原理(Principles of 0ptics)
’″、第5版、バーガモン社、オックスフォード、19
85年第10章で論じているように、下記のようになる
。
イメージの振幅は、ホルン(Born )等が”光学の
原理(Principles of 0ptics)
’″、第5版、バーガモン社、オックスフォード、19
85年第10章で論じているように、下記のようになる
。
[8コ
開口領域
ただし、S (X、)はXsでの点光源の強さ、h(x
+)は振幅パルス応答、P (Xo; Xjは1個の点
光源による対象平面を照射する振幅、g(XO)は上記
と同様に周期的ハーフトーン透過率関数である。ハーフ
トーン格子の第j周期の透過率関数を下記のように置く
。
+)は振幅パルス応答、P (Xo; Xjは1個の点
光源による対象平面を照射する振幅、g(XO)は上記
と同様に周期的ハーフトーン透過率関数である。ハーフ
トーン格子の第j周期の透過率関数を下記のように置く
。
[9コ g (xo)”6g (△xo)+gただし
、 [10コ△X0EiXOXOJ かつ /dAo g (マ0) 周期 かつ、式10のXOJは次式で暗示的に定義される。
、 [10コ△X0EiXOXOJ かつ /dAo g (マ0) 周期 かつ、式10のXOJは次式で暗示的に定義される。
[12] fdAoΔマ。=0周期
(すなわち、xoはj番目のハーフトーン周期の幾何学
的中心である。) ハーフトーン周期は、各周期内の像側および光源側で2
項のティラー展開が可能なほど小さいと仮定する。次に
式8の積分変数をXOからX。jに変えると、 [h (X +−譬。J)p(x。j;x−)+Δxo
・(h(x+−xoj)p(i−にM−))] これから、(式9と12を使って、ハーフトーン項全体
について積分し、得られるh項とp項の和を積分で近似
すると)、次式が得られる。
的中心である。) ハーフトーン周期は、各周期内の像側および光源側で2
項のティラー展開が可能なほど小さいと仮定する。次に
式8の積分変数をXOからX。jに変えると、 [h (X +−譬。J)p(x。j;x−)+Δxo
・(h(x+−xoj)p(i−にM−))] これから、(式9と12を使って、ハーフトーン項全体
について積分し、得られるh項とp項の和を積分で近似
すると)、次式が得られる。
[14]
v(x+ ;;s)=gS(x’s) [f dAoh
(x+−xo)p(:;o+xs)・開口領域 fdAoΔ%Og(曹 d、が開口の縁部に沿った方向の微分ベクトルであり、
2が対象平面に垂直な向きである場合、グラッドシュト
リン(Gradshtlyn )他が”積分表(Tab
les of Integrals) s 5er
ies 1 andProducts and Je
ffrey1アカデミツク・プレス11980年、#1
0.723.1091ページで論じているような、スト
ークスの定理の一変形を使うと、式14は下記のように
なる。
(x+−xo)p(:;o+xs)・開口領域 fdAoΔ%Og(曹 d、が開口の縁部に沿った方向の微分ベクトルであり、
2が対象平面に垂直な向きである場合、グラッドシュト
リン(Gradshtlyn )他が”積分表(Tab
les of Integrals) s 5er
ies 1 andProducts and Je
ffrey1アカデミツク・プレス11980年、#1
0.723.1091ページで論じているような、スト
ークスの定理の一変形を使うと、式14は下記のように
なる。
開口縁
ただし、
[17コ dm=dsXz
すなわち、dmは開口縁部に垂直な向きの無限小ベクト
ルである。
ルである。
最後に、積vv1を形成し、光源の点X、のすべてにわ
たって積分する。相互コヒーレンスの定義[18] 光源領域 を使い、透過率がgg*の真の連続トーン膜に対応する
イメージ強度を差し引くと、次式が得られる。
たって積分する。相互コヒーレンスの定義[18] 光源領域 を使い、透過率がgg*の真の連続トーン膜に対応する
イメージ強度を差し引くと、次式が得られる。
[19コ
h” (x+−;o)μ(xo−x6)μ(ムーれ)]
式19は、真の連続トーン膜イメージからの外れが、連
続トーン膜イメージ自体と微細形状の境界をたどるスリ
ット様開口によって漂過される振幅と等価な振幅という
2つの光源間の干渉と考えることができることを示して
いる。このスリットの幅は基本的に<r>で、1ハーフ
トーンの幅程度である。上記の側のように、これは、残
留誤差が未補正の近接効果に比べて小さいことを示唆す
るものである。
続トーン膜イメージ自体と微細形状の境界をたどるスリ
ット様開口によって漂過される振幅と等価な振幅という
2つの光源間の干渉と考えることができることを示して
いる。このスリットの幅は基本的に<r>で、1ハーフ
トーンの幅程度である。上記の側のように、これは、残
留誤差が未補正の近接効果に比べて小さいことを示唆す
るものである。
同じことであるが、このハーフトーン開口を、位置が距
離<r>だけずれた連続トーン膜開口とみなすこともで
きる。というのは、こうしたずれによって、式16の場
合と同じ縁部様の寄与分だけ透過振幅が変化するからで
ある。開口が周期の整数倍でないときも同様の寄与が生
じる。
離<r>だけずれた連続トーン膜開口とみなすこともで
きる。というのは、こうしたずれによって、式16の場
合と同じ縁部様の寄与分だけ透過振幅が変化するからで
ある。開口が周期の整数倍でないときも同様の寄与が生
じる。
より一般的な非周期的ハーフトーン物体も同様に、小さ
な内部変形を受けた可変透過率の物体とみなすことがで
きる。非周期的な場合、変形は不均一である。
な内部変形を受けた可変透過率の物体とみなすことがで
きる。非周期的な場合、変形は不均一である。
同様に、イメージを受ける部材が間にレンズを置かずに
マスクの近傍に置かれている場合に、解像度未満の要素
の分布を決定することができる。
マスクの近傍に置かれている場合に、解像度未満の要素
の分布を決定することができる。
この場合、h (x+ −xo) ゛を次式で置き換え
る。
る。
ただし、λは化学線の波長、2はマスクと部材の間の距
離である。この関数h (x+−xo)の詳細およびそ
れより優れた関数の詳細については、L i n )P
olymer Engineering and 5c
ience1Vo1.14.1975年、1317ペー
ジ、およびJ、opt、Soc、Am、 、Vol、6
2.1971−1977ページに出ている。したがって
、近接プリントの場合の解像度未満の要素の寸法は1、
昌Zl/2より小さくなる。
離である。この関数h (x+−xo)の詳細およびそ
れより優れた関数の詳細については、L i n )P
olymer Engineering and 5c
ience1Vo1.14.1975年、1317ペー
ジ、およびJ、opt、Soc、Am、 、Vol、6
2.1971−1977ページに出ている。したがって
、近接プリントの場合の解像度未満の要素の寸法は1、
昌Zl/2より小さくなる。
第1図は、本発明にもとづくハーフトーン・マスクの概
略図である。 第2図は、2個の物体を含む従来のマスクの約10倍の
概略図である。 第3A図および第3B図は、第2図の従来のマスクで作
成されるイメージを示す。 第3C図および第3D図は、第1図に示した本発明によ
るハーフトーン・マスクで作成されるイメージを示す。 第4A図は、ハーフトーンの格子状配列に含まれる空間
周波数のスペクトルを示す。 ll4B図は、未補正のマスク・パターンのスペクトル
を示す。 第4C図は、補正マスクのスペクトルを示す。 第5図は、本発明にもとづく位相ハーフトーンを含むマ
スクの概略図である。 −25−20−15−40−50510+5 20 2
5X(Pm) 第4図 −25−20−15−10−50510+52025X
(/”m) 第2図 X(Pm ) −2,5−2,−1,5−1,−,50,5+、 1
.52.2.5−2.5−2.−1.5−1.−.5
0.5 +、 1.52.2.5X(Pm) 2.5 2.1.5 +、 、5 0.5 +、 1
.52. 2.5X(Pm) NA NA 第4C図
略図である。 第2図は、2個の物体を含む従来のマスクの約10倍の
概略図である。 第3A図および第3B図は、第2図の従来のマスクで作
成されるイメージを示す。 第3C図および第3D図は、第1図に示した本発明によ
るハーフトーン・マスクで作成されるイメージを示す。 第4A図は、ハーフトーンの格子状配列に含まれる空間
周波数のスペクトルを示す。 ll4B図は、未補正のマスク・パターンのスペクトル
を示す。 第4C図は、補正マスクのスペクトルを示す。 第5図は、本発明にもとづく位相ハーフトーンを含むマ
スクの概略図である。 −25−20−15−40−50510+5 20 2
5X(Pm) 第4図 −25−20−15−10−50510+52025X
(/”m) 第2図 X(Pm ) −2,5−2,−1,5−1,−,50,5+、 1
.52.2.5−2.5−2.−1.5−1.−.5
0.5 +、 1.52.2.5X(Pm) 2.5 2.1.5 +、 、5 0.5 +、 1
.52. 2.5X(Pm) NA NA 第4C図
Claims (1)
- (1)リソグラフィ・マスクを部材に対して位置付け、
上記リソグラフィ・マスクに光を照射することにより、
上記部材に露光領域を形成するリソグラフィ方法におい
て、 上記露光領域を形成するための上記リソグラフィ・マス
クのパターンが、リソグラフィの分解能よりも小さな複
数の透明要素および不透明要素を含むことを特徴とする
リソグラフィ方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US56161 | 1979-07-10 | ||
US07/056,161 US4902899A (en) | 1987-06-01 | 1987-06-01 | Lithographic process having improved image quality |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63304257A true JPS63304257A (ja) | 1988-12-12 |
JPH0151825B2 JPH0151825B2 (ja) | 1989-11-06 |
Family
ID=22002573
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63095824A Granted JPS63304257A (ja) | 1987-06-01 | 1988-04-20 | リソグラフイ方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4902899A (ja) |
EP (1) | EP0293643B1 (ja) |
JP (1) | JPS63304257A (ja) |
CA (1) | CA1285664C (ja) |
DE (1) | DE3854211T2 (ja) |
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JP2007010845A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Toppan Printing Co Ltd | 画素形成方法及びカラーフィルタ |
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