JP4171647B2

JP4171647B2 - プロセス・ラチチュードを改善するために利用した補助形態を除去する方法

Info

Publication number: JP4171647B2
Application number: JP2002382723A
Authority: JP
Inventors: フランシスクスアントニウスユールリングスマルクス; ファンチェンジャン; − フスティーブンシューデュアン
Original assignee: エーエスエムエルマスクツールズビー．ブイ．
Priority date: 2001-11-28
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: KR100542831B1; DE60230579D1; CN100380233C; KR20030043772A; JP2003203861A; US20030170565A1; SG103894A1; US6875545B2; TW200304049A; EP1316851A2; EP1316851B1; EP1316851A3; TWI313400B; CN1437072A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトリソグラフィに関し、更に詳しくは、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放射線システム；
− 所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段を支持するための支持構造体；
− 基板を保持するための基板テーブル；および
− このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に投影するための投影システムを含む投影装置で使用するためのフォトリソグラフィ・マスクの現像中に使用する光学的近接補正法に関する。
【０００２】
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すと広く解釈すべきであり；“光バルブ”という用語もこのような関係で使うことができる。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（以下参照）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。そのようなパターニング手段の例には次のようなものがある；
− マスク。マスクの概念は、リソグラフィでよく知られ、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型を含む。そのようなマスクを放射線ビーム中に置くと、このマスク上のパターンに従って、このマスクに入射する放射線の選択透過（透過性マスクの場合）または選択反射（反射性マスクの場合）を生ずる。マスクの場合、この支持構造体は、一般的にマスクテーブルであり、それがこのマスクを入射放射線ビームの中の所望の位置に保持できること、およびもし望むなら、それをこのビームに対して動かせることを保証する。
− プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の一例は、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。プログラム可能ミラーアレイの代替実施例は、極小ミラーのマトリックス配置を使用し、適当な局部電界を印加することにより、または圧電作動手段を使うことにより、それらの各々を軸線周りに個々に傾斜することができる。やはり、これらのミラーは、マトリックスアドレス可能で、アドレス指定したミラーが入射放射線ビームをアドレス指定されないミラーの方へ異なる方向に反射し；この様にして、反射ビームをこれらのマトリックスアドレス可能ミラーのアドレス指定パターンに従ってパターン化する。必要なアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。上に説明した両方の場合に、パターニング手段は、一つ以上のプログラム可能ミラーアレイを含むことができる。ここで言及した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、並びにＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７およびＷＯ９８／３３０９６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。プログラム可能ミラーアレイの場合、上記支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。− 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。上記のように、この場合の支持構造体は、例えば、必要に応じて固定または可動でもよい、フレームまたはテーブルとして具体化してもよい。
【０００３】
簡単のために、この本文の残りは、ある場所で、マスクおよびマスクテーブルを伴う例を具体的に指向するかも知れないが；しかし、そのような場合に議論する一般原理は、上に示すようなパターニング手段の広い文脈で見るべきである。
【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、パターニング手段がこのＩＣの個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、放射線感応性材料（レジスト）の層で塗被した基板（シリコンウエハ）の目標部分（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、それらをこの投影システムを介して、一度に一つずつ、順次照射する。マスクテーブル上のマスクによるパターニングを使う現在の装置では、機械の二つの異なる種類を区別することができる。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。代替装置― 普通ステップ・アンド・スキャン装置と呼ぶ ― 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、ＵＳ６，０４６，７９２から収集することができ、それを参考までにここに援用する。
【０００５】
リソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、パターン（例えば、マスクの中の）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、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、それを参考までにここに援用する。
【０００６】
簡単のために、この投影システムを、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、および反射屈折性光学素子を含む、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。この放射線システムも放射線のこの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設計形式の何れかに従って作用する部品を含んでもよく、そのような部品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。更に、このリソグラフィ装置は、二つ以上の基板テーブル（および／または二つ以上のマスクテーブル）を有する型式でもよい。そのような“多段”装置では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、または準備工程を一つ以上のテーブルで行い、一方他の一つ以上のテーブルを露出に使ってもよい。二段階リソグラフィ装置は、例えば、ＵＳ５，９６９，４４１およびＷＯ９８／４０７９１に記載してあり、それらを参考までにここに援用する。
【０００７】
半導体製造技術が急速に光学的リソグラフィの限界へ突進んでいるので、これまでの技術水準のプロセスは、通例、露出波長（“λ”）以下である限界寸法（“ＣＤ”）を示す形態でＩＣを生産していた。回路の“限界寸法”とは、形態の最小幅または二つの形態間の最小間隔と定義する。λより小さく設計した形態パターンについては、光学的近接効果（ＯＰＥ）が遥かに厳しくなり、実際立上がりλ以下の生産プロセスに対しては堪えられなくなることが分っている。
【０００８】
光学的近接効果は、光学的投影露出装置のよく知られている特性である。更に具体的に言うと、近接効果は、非常に接近している回路パターンをリソグラフィ的にウエハのレジスト層へ転写するときに起る。これらの近接した回路形態の光波が相互に作用し、それによって最終的に転写されたパターン形態を歪める。言換えれば、回折が隣接する形態を互いに影響させてパターン依存性の変形を作る。与えられた形態へのこのＯＰＥの大きさは、他の形態に関するこの形態のマスク上の配置に依る。
【０００９】
そのような近接効果によって生ずる主要問題の一つは、形態ＣＤの望ましくない変動である。立上がり半導体プロセスに対して、形態（即ち、回路要素および相互接続）のＣＤに関して厳しい管理を行うことは、これがウエハ類の歩留りおよび最終製品の高速箱詰に直接影響するので、典型的な主要製造目標である。
【００１０】
ＯＰＥによって生ずる回路形態のＣＤの変動は、幾つかの方法で減少できることが知られている。そのような技術の一つは、露出装置の照明特性を調整することを伴う。更に具体的に言うと、結像対物レンズの開口数（ＮＡｏ）に対する証明コンデンサの開口数（ＮＡｃ）の比（この比を部分コヒーレンス比σと呼んでいる）を注意深く選択することによって、ＯＰＥの程度をある程度操作できる。
【００１１】
上述のように、比較的非コヒーレント照明を使うことに加えて、ＯＰＥは、マスク形態を予め補正することによっても補償できる。この系統の技法は、一般的に光学的近接補正（ＯＰＣ）法として知られている。
【００１２】
例えば、ここに参考までに援用する、米国特許第５，２４２，７７０号（’７７０号特許）には、ＯＰＣ用に散乱バー（ＳＢ）を使う方法が記述してある。この’７７０号特許は、このＳＢ法が孤立した形態を高密度の形態であるかのように機能するように修正するために非常に有効であることを示す。そうする際に、孤立した形態に対する焦点深度（ＤＯＦ）も改善され、それによってプロセス・ラチチュードをかなり増す。散乱バー（強度平均化バーまたは補助バーとしても知られる）は、孤立したエッジのエッジ強度勾配を調整するためにマスク上で孤立した形態エッジの隣に置く補正形態（典型的には露出装置によって解像不能な）である。これらの孤立したエッジの調整したエッジ強度勾配は、高密度形態のエッジのエッジ強度勾配と整合し、それによってこれらのＳＢ補助した孤立形態を高密度に重ね合さった形態とほぼ同じ幅を有するようにする。
【００１３】
一般的に、大きいサイズの形態用の従来の照明の下では高密度構造体に関連するプロセス・ラチチュードが孤立構造体に関連するものより良いと理解されている。しかし、最近は、環状照明および多極照明のような、より積極的な照明方式が、解像度およびそのような照明方式では必ずしも所望の効果が得られなかった既知のＯＰＣ手法を改善する手段として実施されている。
【００１４】
更に、半高密度ピッチを有する形態をプリントするとき、屡々焦点深度が“禁制ピッチ”の結果として低下する。この問題は、双極照明のような強い軸外照明を利用するとき特に存在する。この禁制ピッチ問題は、２００１年４月２４日提出の米国特許出願第０９／８４０，３０５号に記載してあり、それを参考までにここに援用する。この’３０５号出願に開示してあるように、禁制ピッチ問題の影響を否定し、マスクの設計に補助形態（ＡＦ）を挿入することによってＤＯＦを改善することが可能である。しかし、そのようなレジスト形態を使用することは、屡々ウエハ上に不要な残留物をプリントする結果となる。その結果、ＡＦの使用は、必ずしも禁制ピッチ問題への実行可能な解決にはならない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、ＡＦの使用を可能にし、全体のプロセス・ラチチュードを低下することなく、ウエハからＡＦの不要な残留物を効果的に除去する方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
更に具体的には、本発明は、リソグラフィ装置を使ってリソグラフィ・パターンを基板上に転写する方法に関する。この方法は：（１）基板上にプリントすべき形態を形成する工程；（２）これらの形態を所定の解像限界内にプリントするためにこれらの形態のどれがそれに隣接して配置すべき補助形態を要するかを決める工程；（３）これらのプリントすべき形態およびこれらの補助形態を含むマスクを創成する工程；（４）これらの形態を基板上にプリントするように第１照明プロセスを行い、この第１照明プロセスが補助形態を基板上へ部分的にプリントする結果になる工程；並びに（５）基板上にプリントするこれらの補助形態の量を減らすように第２照明プロセスを行い；この第２照明プロセスが専用レチクル（またはレチクル部分）を利用する四極照明を行うことを含む工程を含む。
【００１７】
【発明の実施の形態】
好適実施例で、本発明は、補助形態を除去するために第２照明プロセスでQUASAR^TM照明を利用する。既知で、参考までにここに援用する、１９９９年４月６日提出の米国特許出願第０９／２８７，０１４号に記載してあるように、QUASAR^TM照明は、四極照明と環状照明の間の混合によって生ずる照明モードである。
【００１８】
以下に更に詳しく説明するように、本発明は、従来技術に優るかなりの利点をもたらす。最も重要なことは、本発明が、例えば、禁制ピッチ問題を解決するために利用した補助形態（ＡＦ）を除去するための単純且つ有効なプロセスを提供する。それで、本発明は、もし基板から除去しなかったら、その除去しなかったＡＦと関連するであろうＤＯＦおよびプロセス・ラチチュードの低下を防ぐ。その上、“洗浄”工程で四極照明を利用することによって、垂直補助形態と水平補助形態の両方を単一露出で除去できる。
【００１９】
更に、本発明の方法の結果として、ＡＦを全焦点範囲について除去することができ、主形態が補助形態除去プロセス中に劣化しない（即ち、主形態プロセスウインドが減少しない）。これは、洗浄工程が主形態の場所で光を殆どまたは全く有しない（ピンぼけ値に対してすら）という事実による。
【００２０】
本発明では、“マスクパターン”をマスクで具現してもよいが、例を上に示す別の種類のパターニング手段を使って適用してもよいことが分るだろう。ここでは“マスクパターン”という用語を便宜上使ったが、文脈が別の要求をするのでなければ、マスクの存在を要すると解釈すべきでない。
【００２１】
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してもよいが、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“目標部分”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。
【００２２】
本文書では、“放射線”および“ビーム”という用語を紫外放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長の）およびＥＵＶ（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する超紫外放射線）、並びにイオンビームまたは電子ビームのような、粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射線を包含するために使用する。
【００２３】
本発明の付加的利点は、当業者には以下の本発明の実施例の詳細な説明から明白となろう。
【００２４】
この発明それ自体は、更なる目的および利点と共に、以下の詳細な説明および添付の図面を参照すればより良く理解できる。
【００２５】
図面の簡単な説明
図１は、本発明のＡＦ除去プロセスと共に使うのに適した、例示的リソグラフィ投影装置を概略的に描く。この装置は：
− 放射線の投影ビームＰＢを供給するための、この特別の場合放射線源ＬＡも含む、放射線システムＥｘ、ＩＬ；
− マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するための、およびこのマスクを部材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、およびこの基板を部材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、屈折性、反射性、または反射屈折性光学システム）を含む。
【００２６】
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、マスク使用の代案として、他の種類のパターニング手段；例えば、プログラム可能ミラーアレイまたはＬＣＤマトリックスを使ってもよい。
【００２７】
この線源ＬＡ（例えば、水銀灯、エキシマレーザ）は、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、外側σおよび／または内側σ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。
【００２８】
図１に関して、線源ＬＡは、（この線源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、それが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、線源ＬＡがエキシマレーザ（例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦまたはＦ₂レージングに基づく）である場合によくあることである。本発明は、これらのシナリオの両方を包含する。
【００２９】
ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上にマスクホルダで保持されたマスク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Ｐ１、Ｐ２（および干渉計測定手段ＩＦ）を使って、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Ｍ１、Ｍ２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）を使って実現する。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。
【００３０】
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ν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＝Ｍν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。
【００３１】
図２Ａ〜図２Ｃは、禁制ピッチ現象によってＤＯＦがどの様に低下するかを示す。更に具体的には、図２Ａは、ＮＡ＝０．８５；露出波長＝１９３ｎｍ；双極３５ｘ；外側σ＝０．８２および内側σ＝０．５２の照明設定を使った、ライン幅７０ｎｍおよびピッチ１７０ｎｍのライン：スペースパターンの結像結果に対応する。双極３５ｘとは、極をＸ軸に沿って配置し、それで各極の外縁が極間の中間点に位置する原点と３５°の角度を成す双極照明に対応することを注記する。その上、外側σとは、コヒーレンシイ係数□の外側（最大）値に対応し、内側σとは、コヒーレンシイ係数□の内側（最小）値に対応する。図２Ａに示すように、このライン：スペースパターンによって得られる許容可能ＤＯＦは、像が劣化し始める前、Ｚ方向に約＋／−３５０ｎｍである（図２ＣのＥＤ（露出ラチチュード−ＤＯＦ）線図は、ＤＯＦが７００ｎｍ以上でさえあることを示す）。
【００３２】
図２Ｂは、禁制ピッチで生ずる許容可能ＤＯＦでの問題／低下を示す。更に具体的には、図２Ｂは、図２Ａに関して上記したのと同じ照明設定を使った、ライン幅７０ｎｍおよびピッチ３４０ｎｍのライン：スペースパターンの結像結果に対応する。図示するように、３４０ｎｍのこの“禁制ピッチ”で、許容可能ＤＯＦがＺ方向に約＋／−１００ｎｍとかなり減少する。“禁制ピッチ”問題は、双極照明のような、強い軸外法を使うとき、特に関係することを注記する。
【００３３】
図２Ｃは、禁制ピッチで起るＤＯＦの低下を示す比較グラフである。図示するように、７０／１７０のライン：スペース比は、２００ｎｍのＤＯＦで約２４％の露出ラチチュード（ＥＬ）を示すが、禁制ピッチ（即ち、７０／３４０のライン：スペース比）は、約８％の露出ラチチュードしか示さない。
【００３４】
図３Ａ〜図３Ｂは、上記の’３０５号出願で開示するように、ＡＦを使うと禁制ピッチでどの様にＤＯＦを改善できるかを示す。図３Ａは、図２Ａに関して上記したのと同じ照明設定を使い、与えられたパターンに含まれるラインに近接して配置した４０ｎｍＡＦを加えた、ライン幅７０ｎｍおよびピッチ３４０ｎｍのライン：スペースパターンの結像結果に対応する。図３Ｂに示すように、マスクパターンに補助形態を加えると、出来た像が図２ａの高密度形態によく似た方法で写し出されるので、ＤＯＦをかなり改善する結果となる。しかし、ＤＯＦは改善されるが、プリントしたウエハ上にＡＦの幾らかの不要な残留物もある。言換えると、ＡＦの望ましくない一部がプリントされる。
【００３５】
図３Ｂは、７０：３４０のライン：スペース比に対応する禁制ピッチでＤＯＦを改善するために種々のサイズのＡＦを利用することの結果を示すグラフである。図示するように、ＡＦのサイズ（即ち、幅）が増すと、禁制ピッチでのＤＯＦが図２Ａの高密度形態に相当するＤＯＦの方へ増加する。しかし、各ＡＦに対し、ＡＦの不要なプリント（即ち、残留物）もある。
【００３６】
典型的に、双極照明を利用するときは、垂直形態をプリントするためにｘ双極照明を最初に行い、次にｙ双極照明を行って水平形態をプリントする。しかし、後にｙ双極照明を利用するときでも、垂直補助形態がウエハからまだ完全には除去してないことを注記する。更に、ｙ双極照明がＡＦを除去する機会を得るためには、この露出をＡＦ残留物のあるところが局部的に開いているマスクを使って行わねばならないことを注記する。前記のことを図４Ａ〜図４Ｄに示す。図４Ａ〜図４Ｄに示す像を創成するために利用した照明条件は、図２Ａ〜図２Ｃに関して上に示したものと同じであり、利用した補助形態の幅は、４０ｎｍであることを注記する。図４Ａは、図３Ａに示すものと同じである、ｘ双極照明から生ずる像を示す。図４Ｂは、対応するマスクを利用する、ｙ双極照明から生ずる像を示し、図４Ｃは、両照明の組合せから生ずる像を示す。図４Ｄは、図４Ｃの像に対応する結果プロセスウインドを示す。図示するように、ｘ双極照明およびｙ双極照明だけを利用するとき、ＡＦ残留物がまだウエハ上に写し出され、従ってＤＯＦを制限する。
【００３７】
図４Ｄを参照して、ｘ軸は焦点を表し、ｙ軸はＡＦ残留物を除去するために必要な最小エネルギー線量を表す。白色領域１２は、ＡＦ残留物がプリントされると予測される焦点と線量の組合せを表す。細い白の境界線で示す領域１４は、目標値として十分に良いサイズの主形態を生ずる線量と焦点の組合せである。それで、ＤＯＦが約＋／−１５０ｎｍに制限されることが分る。図４Ｄの円錐形部分が利用できるプロセス・ラチチュードを表すことを注記する。
【００３８】
更に具体的には、線１４によって囲まれる中央領域がこのプロセスウインドに対応する。それは、このプロセスウインド内にある焦点と露出線量の全ての組合せが主形態の許容可能ＣＤをもたらすことを示す（典型的に、許容可能ＣＤ範囲は、目標の＋／−１０％の範囲内にある）。理想的には、プロセスウインドが出来るだけ大きいことが望ましく、それはそのプロセスが線量または焦点誤差に非常に鈍感であることを意味するからである。図４Ｄの下部の領域１２は、ＡＦのプリントを生ずる焦点と線量の組合せを示す。図４Ｄは、空中像計算に基づいたことを注記する。しかし、そのような空中像計算は、照明方式の変更による挙動並びに変動の予測に有用である。
【００３９】
再び図４Ｄを参照すると、ＤＯＦを制限する二つの主な要因がある。最初は、プロセスウインドが極めて狭いことである。これは、双極ｙ露出（図４Ｂに示すような）が、ピンぼけ状態のこの主形態の位置（即ち、図でｘ＝０）に幾らかの明るい領域が存在するという事実による。これらの明るい領域は、ピンぼけ主形態像を劣化し、それによってＤＯＦを減少する。第２は、それ程重要でないＤＯＦ制限要素であるが、幾つかのＡＦが主形態プロセスウインド内に幾つかの組合せに対して写し出されることである。これは、これらの焦点／線量組合せを“失敗”にし、従ってプロセス・ラチチュード、この場合ＤＯＦを制限する。
【００４０】
本発明の出願人は、反対双極線量を利用する第２露出がＡＦを効果的に除去しない理由には、洗浄露出の不満足なＤＯＦおよびピンぼけのための主形態位置の不満足な暗さがあると判断したことを注記する。
【００４１】
従って、前記の観点から、最適洗浄条件は、主形態で最高の暗状態および目標としたＤＯＦ主形態に匹敵するＤＯＦを生ずるものである。言換えれば、最適洗浄条件は：（Ａ）主形態が存在する全焦点範囲に対して、主形態で最高の暗状態を生じ（これは主形態像を劣化しないために必要である）、および（Ｂ）ＡＦ残留物が存在する全焦点値に対してこのＡＦ残留物像を除去するために十分な洗浄“明るさ”を有するものである。この基準は、それぞれ、ｘ双極およびｙ双極照明を利用する、ウエハの第１および第２露出を行ってから、洗浄工程として四極照明を利用して達成できる。本発明の好適実施例では、利用する四極照明がQUASAR^TM照明である。
【００４２】
更に具体的には、本発明のプロセスに従って、Ｖレチクルでｘ双極照明およびＨレチクルでｙ双極照明を行ってから、更にもう一つのレチクルでQUASAR^TM照明を利用して第３の照明を行う。（もし、チップが十分小さくて三つの別々の像が一つのマスクに収れば、これら三つのレチクルを一つのレチクルに一体化することが時々可能であることを注記する。そのような場合、このマスクのもう一つの部分を別のレチクルと対立するものとして露出する）。以下に説明するように、QUASAR^TM照明は、前記双極照明の後に残る実質的に全てのＡＦ残留物を効果的に除去する“洗浄”露出である。その結果、QUASAR^TM照明を行うことによって、与えられた照明設定で得られる最小ＤＯＦおよびプロセス・ラチチュードにかなりの改善をもたらすことが可能である。
【００４３】
図５Ａ〜図５Ｄを参照して、図５Ａは、上に図４Ａに関して説明したのと同じ照明設定および補助形態でｘ双極照明を利用することによって得た結果像を表す。図５Ａ〜図５Ｄには示さないが、与えられた実施例で、上に図４Ｂに関連して説明したのと同じｙ双極照明を行うことを注記する。
【００４４】
両プリント照明（即ち、ｘ双極およびｙ双極）が必要かどうかは与えられた用途に依ることを注記する。ある場合には、一つだけのプリント照明を、洗浄照明と共に利用してもよい。それで、もし、その設計の主形態が二重の双極照明を要するならば、ｙ双極照明も利用するだろう。しかし、この第２双極照明は、洗浄用には利用しない。言換えると、たとえ幾つかの水平主形態を露出するためにｙ双極照明を使っても、その露出で使ったレチクルは、他の双極露出のＡＦの位置で暗いだろう。
【００４５】
更に、露出順序は全く何の影響もなく、従って変えてもよい。従って、可能な照明方式には：双極ｘ＋双極ｙ＋quasar；双極ｘ＋quasar＋双極ｙ；quasar＋双極ｙ＋双極ｘ；quasar＋双極ｘ＋双極ｙ；双極ｙ＋双極ｘ＋quasar；および双極ｙ＋quasar＋双極ｘがある。
【００４６】
図５Ｂは、ＡＦ残留物を除去するため意利用した例示的QUASAR^TM照明設定および対応する結果像を示す。図示するように、このQUASAR^TM照明のＮＡは、０．６０に等しい。図５Ｃは、三つの照明（即ち、ｘ双極、ｙ双極およびQUASAR^TM）の組合せから生じた像を示し、図５Ｄは、図５Ｃの像に対応する結果プロセスウインドを示す。この洗浄工程に対する最適照明設定は、このレチクルおよびこの設計に利用した補助形態の正確なレイアウトによることを注記する。
【００４７】
例えば、この例の０．６０のＮＡは、このＡＦをこの双極モードに最適のピッチで設定したという仮定に基づいて選択した。これは、このＡＦ距離（主形態を含まない）は、この双極に使用する最小ピッチの２倍のピッチを有することを意味する。その二重ピッチ洗浄露出を高コントラストおよびＤＯＦでプリントするためには、ｘ軸に関する照明極の物理的位置がこの双極のそれの半分であるべきである。同じＮＡで双極の代りにQUASAR^TMを利用するとき、これらの極は、ｘ方向に２の平方根倍だけ動く。従って、これらの極をｙ軸からの距離の正確に半分に置くためには、ＮＡも２の平方根倍縮まねばならない。
【００４８】
勿論、同じ結果をもたらす他のＮＡ、σの組合せもある。実際、ＮＡ＊σの積が一定である限り、光がレチクルに当る物理的角度は同じままである。言換えれば、ＮＡ＝０．６０、外側σ＝０．８２、内側σ＝０．５２は、ＮＡ＝０．６２および外側σ＝０．８２＊０．６／０．６２＝０．７９、内側σ＝０．５２＊０．６／０．６２＝０．５と同じである。
【００４９】
図４Ｄと比べて図５Ｄを参照すると、四極、QUASAR^TM照明を利用する“洗浄”照明を行うことによって、ＡＦ残留物のプリントをかなり減少することが示してある。本発明の前記プロセスの結果として、図５Ｄと図４Ｄの比較から判るように、出来たプロセスウインドがかなり広い（これは、図５Ｂの像では、図４Ｂの像にあるように、幾つかの焦点ぼけに対してｘ＝０に“光斑”がないという事実から生ずる）。
【００５０】
この“洗浄”工程に利用すべき四極照明設定を選択するとき、この“洗浄スペース”のサイズを最初に、プロセスウインドからＡＦ残留物を除去する最低値に調整することを注記する。この洗浄スペース（洗浄スリットとも呼ぶ）とは、洗浄露出に使うレチクルの開放部分である。この洗浄スリットは、プリント露出でＡＦがあったのと同じ位置にある。図５Ａおよび図５Ｂ並びにこれらの図の双極に隣接する部分を参照して、領域１６は、開放（即ち、光が通過）を意味し、領域１８は、マスク上のクロム、暗黒を意味する。
【００５１】
この洗浄スペースは、ＡＦ残留物を首尾よく除去するに十分大きくあるべきであるが、有り得るマイナス効果（例えば、主形態への影響またはフレア）を避けるようにそれより大きくてはならない。これを図８に示すグラフによって説明する。図８を参照して、洗浄スペースが７０または８０ｎｍしかないとき、ＡＦ残留物はまだ写し出され、それによってプロセスウインドを制限する。しかし、９０ｎｍの洗浄スペースでは、ＡＦ残留物が実質的に除去され、その結果、最大プロセスウインドがかなり改善される。洗浄スペースを９０ｎｍを超えて増しても、プロセスウインドの更なる改善にはならない。
【００５２】
図６Ａ〜図６Ｄは、洗浄スペースのサイズを１１０ｎｍに設定したときの“洗浄”露出の結果を示す。他の照明設定は全て図５Ａ〜図５Ｄに関連して図示し且つ利用したものと同じままである。図６Ｄを参照して、与えられた例に対し、洗浄スペースのサイズを１１０ｎｍに調整することによって、ＡＦ残留物のプリントをかなり減少し、その結果として、与えられた照明条件の組みに対するＤＯＦ（このＤＯＦゲインは、サイズが主形態と等しい大きなＡＦによって達成する）およびプロセス・ラチチュードを更に改善することを示す。上記の事項は、図５Ｄと図６Ｄの比較から明白である。この基本概念は、残留物は除去すべきものであるから、残留物は大きくてもよいということである。これは、大きなＡＦ（例えば、散乱バー）の使用を可能にする。実際、これらのＡＦは、主形態ほど大きくてもよい。しかし、大きいＡＦを使用するとき、洗浄露出は、増やす（即ち、残留物を一掃するために洗浄スペースを拡大する）必要があり、それがこの場合に１１０ｎｍの洗浄スペースにすることを注記する。
【００５３】
QUASAR^TM照明を利用する“洗浄”露出を行うときに利用するマスク（即ち、レチクル）は、単純に、それぞれ、ｘ双極露出およびｙ双極露出中に利用するＶレチクルおよびＨレチクルに含まれる全てのＡＦのバイアスを掛けたネガであることを注記する。知られているように、Ｖレチクルとは、主として垂直形態を含むレチクルであり、Ｈレチクルとは、主として水平形態を含むレチクルであることを注記する。
【００５４】
図７および図８に示す図表は、本発明の方法を利用して得られるＤＯＦおよび全体的プロセス・ラチチュードの改善を要約する。更に具体的には、図７は、ｙ双極照明をＡＦ“洗浄”露出として利用するときに得られるＤＯＦを示す。図７は、７０：３４０のライン対スペース比を有するパターンに対応し、それは４０ｎｍのＡＦを利用し、図２Ａに関して上に説明したのと同じ照明条件を利用して照明することを注記する。更に、図７に示すように、洗浄層のスリット（即ち、洗浄スペース）は、５０、７０および９０ｎｍの間で変動する。
【００５５】
図８は、本発明に従ってQUASAR^TM照明を利用して第３“洗浄”露出を行うときに出来たＤＯＦを示す。これらの結果は、７０、８０、９０、１１０および１３０ｎｍの“洗浄スペース”に対してもたらされる。図示するように、QUASAR^TM照明を第３“洗浄”露出として利用して得た結果の各々は、図７に示すようにｙ双極照明を洗浄工程として利用して得た結果に比べてかなりの改善を生ずる。
【００５６】
上に説明したように、本発明の方法は、従来技術を超えるかなりの利点をもたらす。最も重要なことは、本発明が、例えば、禁制ピッチ問題を解決するために、利用したＡＦを除去するための単純にして有効なプロセスを提供し、それによって、もしそのようなＡＦを除去しなかったらこれらのＡＦと関連したであろうＤＯＦおよびプロセス・ラチチュードの低下を防ぐ。更に、QUASAR^TM照明を利用することによって、垂直ＡＦと水平ＡＦの両方を単一“洗浄”露出を利用して除去できる。
【００５７】
本発明のある特定の実施例を開示したが、本発明は、その精神または本質的特性から逸脱することなく他の形で具体化してもよいことを注記する。従って、本実施例は、全ての点で例示と考えるべきであって、限定と考えるべきでなく、この発明の範囲は、前記請求項によって示し、従って、これらの請求項の意味および均等物の範囲内に入る全ての変更は、その中に包含する意図である。
【図面の簡単な説明】
【図１】例示的リソグラフィ投影装置を示す。
【図２Ａ】ライン／ピッチ比７０／１７０の形態の結像結果を示す。
【図２Ｂ】図２Ａと同じ照明条件でのライン／ピッチ比７０／３４０形態の結像結果を示す。
【図２Ｃ】禁制ピッチで起るＤＯＦの低下を示す比較グラフである。
【図３Ａ】図２Ａと同じ照明条件でＡＦを加えたライン／ピッチ比７０／３４０の形態の結像結果を示す。
【図３Ｂ】ＡＦを加えるとどの様に禁制ピッチ現象を打消せるかを示す。
【図４Ａ】図３Ａに示すものと同じである、ｘ双極照明から生ずる像を示す。
【図４Ｂ】対応するマスクを利用する、ｙ双極照明から生ずる像を示す。
【図４Ｃ】ｘ双極およびｙ双極両照明の組合せから生ずる像を示す。
【図４Ｄ】図４Ｃの像に対応する結果プロセスウインドを示す。
【図５Ａ】図４Ａに関して説明したのと同じ照明設定および補助形態でｘ双極照明を利用することによって得た結果像を表す。
【図５Ｂ】 QUASAR^TM照明設定および対応する結果像を示す。
【図５Ｃ】ｘ双極、ｙ双極およびQUASAR^TM照明の組合せから生じた像を示す。
【図５Ｄ】図５Ｃの像に対応する結果プロセスウインドを示す。
【図６Ａ】洗浄スペースのサイズを１１０ｎｍに設定したときの図５Ａと同じ条件の露出結果を示す。
【図６Ｂ】洗浄スペースのサイズを１１０ｎｍに設定したときの図５Ｂと同じ条件の露出結果を示す。
【図６Ｃ】洗浄スペースのサイズを１１０ｎｍに設定したときの図５Ｃと同じ条件の露出結果を示す。
【図６Ｄ】図５Ｃの像に対応する結果プロセスウインドを示す。
【図７】ＡＦ残留物を除去するために“洗浄”工程としてｙ双極照明を利用することによって得た結果を示す。
【図８】ＡＦ残留物を除去するために本発明の方法を利用することによってＤＯＦおよび全体のプロセス・ラチチュードで得た改善を示す。
【符号の説明】
Ｃ目標部分
Ｅｘビーム拡大器
ＩＬ照明システム
ＬＡ放射線源
ＭＡマスク
ＰＢ投影ビーム
Ｗ基板

Claims

リソグラフィ装置を使ってリソグラフィ・パターンを基板上に転写する方法であって、
前記基板上にプリントすべき形態を形成する工程と、
前記形態を所定の解像限界内にプリントするために前記形態のどれがそれに隣接して配置すべき補助形態を要するかを決める工程と、
前記プリントすべき形態および前記補助形態を含むマスクを創成する工程と、
前記形態を前記基板上にプリントするように第１照明プロセスを行い、前記第１照明プロセスが前記補助形態を上記基板上へ部分的にプリントする結果になる工程であって、前記第１照明プロセスが前記基板に双極照明を行うことを含む工程と、
前記基板上にプリントされた前記補助形態の量を減らすように第２照明プロセスを行う工程であって、前記第２照明プロセスが四極照明を行うことを含む工程と、
を含む方法。
リソグラフィ・パターンを請求項１に記載された方法により基板上に転写する方法に於いて、前記第２照明プロセスが、四極照明と輪帯照明との組み合わせによって生ずる照明モードを含む方法。
リソグラフィ・パターンを請求項１又は２に記載された方法により基板上に転写する方法に於いて、前記四極照明に含まれる４つの照明領域の各々は、前記双極照明のｘ軸及びｙ軸から４５度シフトするように配置されている、方法。
リソグラフィ・パターンを請求項１に記載された方法により基板上に転写する方法に於いて、前記第１照明プロセスおよび上記第２照明プロセスを行う順序が交換可能である方法。
リソグラフィ・パターンを請求項１に記載された方法により基板上に転写する方法に於いて、前記第１照明プロセスがｘ双極照明を利用する前記基板の第１露出、およびｙ双極照明を利用する前記基板の第２露出を行う工程を含む方法。
リソグラフィ・パターンを請求項１に記載された方法により基板上に転写する方法に於いて、前記第２照明プロセスがパターンの作ってあるマスクを利用し、それは前記マスクに含まれる補助形態が形成するパターンのバイアスを掛けたネガである方法。
リソグラフィ・パターンを請求項１に記載された方法により基板上に転写する方法に於いて、前記第１照明プロセスの結果として前記基板上にプリントする前記補助形態の実質的に全てを前記第２照明プロセスによって上記基板から除去する方法。
リソグラフィ・パターンを請求項１に記載された方法により基板上に転写する方法に於いて、前記補助形態が第１方向に整列した補助形態および第２方向に整列した補助形態を含み、前記第１方向および上記第２方向が互いに直交する方法。
リソグラフィ・パターンを請求項８に記載された方法により基板上に転写する方法に於いて、前記第２照明プロセスが前記第１方向に整列した前記補助形態および前記第２方向に整列した前記補助形態の両方を実質的に除去する方法。
デバイス製造方法であって、
少なくとも部分的に放射線感応性材料の層で覆われた基板を準備する工程と、
放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程と、
該投影ビームの断面にパターンを付けるためにパターニング手段（ＭＡ）を使い、前記パターニング手段が前記基板上にプリントすべき形態および前記プリントすべき形態の少なくとも一つに隣接して配置する補助形態を含み、前記補助形態が光学的近接補正を行う工程と、
放射線のパターン化したビームを前記放射線感応性材料の層の目標部分上に投影し、前記形態を前記基板上にプリントするような第１照明プロセスを含み、前記第１照明プロセスが前記補助形態を前記基板上へ部分的にプリントする結果になる工程であって、前記第１照明プロセスが前記基板に双極照明を行うことを含む工程と、
前記基板上にプリントされた前記補助形態の量を減らすような第２照明プロセスを行う工程であって、前記第２照明プロセスが四極照明を行うことを含む工程と、
を含む方法。
請求項１０に記載されたデバイス製造方法に於いて、前記第２照明プロセスが、四極照明と輪帯照明との組み合わせによって生ずる照明モードを含む方法。
請求項１０又は１１に記載されたデバイス製造方法に於いて、前記四極照明に含まれる４つの照明領域の各々は、前記双極照明のｘ軸及びｙ軸から４５度シフトするように配置されている、方法。
請求項１０に記載されたデバイス製造方法に於いて、前記第１照明プロセスおよび前記第２照明プロセスを行う順序が交換可能である方法。
請求項１０に記載されたデバイス製造方法に於いて、前記第１照明プロセスがｘ双極照明を利用する前記基板の第１露出、およびｙ双極照明を利用する前記基板の第２露出を行う工程を含む方法。
請求項１０に記載されたデバイス製造方法に於いて、前記第２照明プロセスがパターンの作ってあるマスクを利用し、それは前記マスクに含まれる補助形態が形成するパターンのバイアスを掛けたネガである方法。
請求項１０に記載されたデバイス製造方法に於いて、前記第１照明プロセスの結果として前記基板上にプリントする前記補助形態の実質的に全てを前記第２照明プロセスによって前記基板から除去する方法。
請求項１０に記載されたデバイス製造方法に於いて、前記補助形態が第１方向に整列した補助形態および第２方向に整列した補助形態を含み、前記第１方向および上記第２方向が互いに直交する方法。
請求項１７に記載されたデバイス製造方法に於いて、前記第２照明プロセスが前記第１方向に整列した前記補助形態および上記第２方向に整列した前記補助形態の両方を実質的に除去する方法。