JP2009004799A - リソグラフィ処理方法およびそれにより製造したデバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】デバイス層のパターンを提供するリソグラフィ二重露光処理方法は、第一および第二露光ステップの前に、予め選択した膨脹距離で第一マスクパターン31および第二マスクパターン32の各形態を拡張するステップと、前記パターンに対応するレジスト処理済み形態を提供し、それによって各レジスト処理済み形態が名目サイズに対して拡張されるよう、露光した基板の放射線感光層をレジスト処理するステップと、前記レジスト処理済み形態に補足的レジスト処理を加えることにより、予め選択した縮小距離にわたって前記レジスト処理済み形態を縮小させるステップとを含む。
【選択図】図2
Description
− 前記複数の形態を、第一および第二サブパターンを備える第一および第二サブセットの形態に分離することを含み、各サブパターンは、Pより大きいピッチで最も密度の高い形態を有し、
方法は、
− 前記第一および第二サブパターンの各形態を拡大することにより、第一および第二適合サブパターンを提供することと、
− 第一適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線のビームで、前記目標部分の第一露光を実行することと、
− 第二適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線ビームで、前記目標部分の第二露光を実行することとを含み、前記第二露光が、前記第一露光と並置状態で位置合わせした状態で配置され、さらに、
− 組み合わせた適合第一および第二サブパターンに従った形態を備える中間パターンを提供するため、露光した放射線感光層をレジスト処理することと、
− 縮小した形態のサイズを前記望ましいパターンの対応する形態のサイズと一致させるため、中間パターンの形態を縮小する補足的レジスト処理を適用することとを特徴とする。
− 前記CDSサイズの形態を、第一および第二サブパターンを構成し、各パターンが2CD以上のピッチで最も稠密な形態を有するCDSサイズの形態の第一および第二サブセットに分割することと、
− 各サブパターンのCDSサイズの形態を、対応するCDサイズの形態に拡張して、実質的にぎりぎりのプロセス寛容度で印刷可能な適合サブパターンを提供することと、
− 第一適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線ビームで、前記目標部分の第一露光を実行することと、
− 第二適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線ビームで、前記第一露光と並置状態で位置合わせして配置された前記目標部分の第二露光を実行することと、
− 露光した放射線感光材料をレジスト処理して、適合第一および第二サブパターンの組合せに従う形態を備えた中間パターンを提供することと、
− 中間パターンの形態を縮小して、縮小形態のサイズを前記望ましいパターンの対応する形態のサイズと一致させるため、補足的レジスト処理を加えることとによって達成される。
− この特別なケースでは放射線源LAも備えた、放射線の投影ビームPB(例えば波長が248nm、193nm、157nmおよび126nmの放射線など、波長が約270nm未満のUV放射線またはDUV放射線)を供給する放射線ソースEx、BD、ILと、
− マスクMA(例えばレクチル)を保持するマスクホルダを備えた第一オブジェクトテーブル(マスクテーブル)MTと、
− 基板W(例えば、レジスト塗布シリコンウェハ)を保持する基板ホルダを備えた第二オブジェクトテーブル(基板テーブル)WTと、
− マスクMAの照射部分を、基板Wの目標部分C(例えば、1つあるいはそれ以上のダイから成る)に描像する投影システム(「レンズ」)PL(例えば、従来の描像に適切か、または浸漬流体が存在する状態での描像に適切なクォーツおよび/またはCaF2の材料で作成したレンズ要素を備えた、このような材料のレンズシステムまたは反射屈折システム)とにより構成されている。
1.ステップモードにおいては、マスクテーブルMTは基本的に静止状態に保たれている。そして、マスクの像全体が1回の作動(すなわち1回の「フラッシュ」)で目標部分Cに投影される。次に基板テーブルWTがx方向および/あるいはy方向にシフトされ、異なる目標部分CがビームPBにより照射され得る。
2.走査モードにおいては、基本的に同一シナリオが適用されるが、但し、ここでは、所定の目標部分Cは1回の「フラッシュ」では露光されない。代わって、マスクテーブルMTが、速度vにて所定方向(いわゆる「走査方向」、例えばy方向)に運動可能であり、それによってビームPBがマスクの像を走査する。これと同時に、基板テーブルWTが速度V=Mvで、同一方向あるいは反対方向に運動する。ここで、MはレンズPLの倍率(一般的にM=1/4あるいは1/5)である。このように、解像度を妥協することなく、比較的大きな目標部分Cを露光することが可能となる。
本発明による方法を、図5に概略的に示す。例えばコンピュータで使用するデータキャリア上のデータセットに関して、パターンを第一および第二サブパターン61に分離するため、ピットPで最も密度の高い形態を有する望ましいパターンを画定するデータを、入力情報60として使用する。パターンを前記サブパターンに分割するには、市販のマスクパターン設計チェック規則ツールを使用することができ、ここでサブパターンにて発生する最小ピッチはPより大きい。次に、データ61が適合され、サブパターンの形態のサイズが拡張されている対応する適合サブパターンデータ62を提供する。通常、拡張は、形態の縁の予め選択された膨脹距離に対応し、形態の名目サイズとはほぼ無関係である。したがって一般的に、拡張は、全形態が形状的に一致していない限り、形態に適用される1つの倍率として表すことができない。膨脹は一般的には方向が均一でない。補足的レジスト処理66の詳細な特性、および適合サブパターンの形態の空間的分布に応じて、縮小の方向的不均一性を多少もたらす近接効果を考慮しなければならない。適合サブパターンを表すデータ62を使用して、放射線ビームのパターン形成用レチクルとしてパターニングデバイスとともに使用するための対応するパターンを作成する。その後、第一および第二露光を実行する63。これは言うまでもなく、この露光の実行にはぎりぎりのプロセス寛容度が使用可能であることを示唆する。レジスト処理64後、レジストに中間パターン65が獲得され、前記中間パターンは、第一および第二適合サブパターンの組合せに対応する(例えば投影システムの倍率を考慮に入れる)。形態は、サブパターンの適合時に適用した拡張から鑑みて、望ましいパターンの目標形態より大きい。最後に、例えば熱リフロ処理などの補足的レジスト処理66を適用して、形態を縮小する。この方法の利点は、CDサイズの形態を印刷するぎりぎりのプロセス寛容度より、このような形態を印刷するプロセス寛容度を向上させること67と、処理できる最小限界寸法CDSおよびこのようなCDサイズの対応する最小ピッチを縮小すること68とを混合できることである。
(図5の要素68で図示するような)限界寸法の減少を獲得するために方法を十分に活用し、このような限界寸法サイズの形態の配置構成の最小ピッチ(つまりコンタクトホールのこのような配置構成をレジスト層でパターン形成できる最小ピッチ)の減少と組み合わせて処理することができる本発明による実施形態を、図6および図7に示す。望ましいデバイスパターンは、ハニカムパターンで配置された密度の高いコンタクトホール74を備え、そのうち2個のユニットセル70のセットを図6に示す。デバイスパターンはさらに、図6で図示されていない分離コンタクトホールを備えることができる。望ましいコンタクトホール74は、図6の矢印75で表された最小ピッチPで発生し、これは1つのコンタクトホール74の直径の2倍である。
本発明による実施形態は、実施形態1または2と同じであり、サブパターンの形態間にある減衰位相シフト吸収材での減衰PSMを使用して、プロセスウィンドウを向上させる。通常、減衰PSMは、減衰した吸収材区域の追加クロム遮蔽を特徴とし、空中の像のコントラストを向上させる。本発明の方法では、各サブパターンの減衰吸収材区域のこのような追加クロム遮蔽は必要ない。本発明による二重露光プロセスでは、2つの明るいコンタクトホール間またはサブパターンにあるような短い溝間の減衰吸収材を通過する背景放射線は、空中像のコントラストを大幅に低下させないことが証明されている。
本発明の一実施形態によると、デバイスパターンの複数の目標形態は、図9で示すような複数の短い溝である。短い溝は、1:4の縦横比で細長くしたコンタクトホールである。短い溝の最小寸法は、概ね限界寸法CDと等しく、したがってこのような形態の処理はプロセス寛容度に影響されやすい。図5に概略的に図示された本発明による方法は、実施形態1から3のいずれかと同様の方法で短い溝のこのような望ましいパターンに適用することができる。図9の望ましいパターン100の短い溝の端点は、図9で図示されたようにハニカム格子101と一致する。このようなパターンの1回露光での投影は、使用しているリソグラフィ装置の投影システムの奇数光学収差に影響されやすい描像プロセスを伴う。このような奇数収差の例はコマおよび三波収差(three-wave aberration)であり、これが存在するのは、投影システムの光学的設計の本質的限界、または製造の残留エラーまたは投影システムへの環境からの残留影響のせいである。サブパターンの短い溝が端点が長方形格子103と一致するよう、望ましいパターンをサブパターン102に分割することにより、奇数収差の感度が低下し、これによってサブパターンの描像のプロセス寛容度がさらに向上する。
Claims (22)
- 複数の露光を使用して放射線感光材料の層の目標部分に望ましいパターンを提供するリソグラフィ処理方法で、前記パターンは、最も密度の高い形態がピッチPで配置された複数の形態を備え、方法は、
− 前記複数の形態を、第一および第二サブパターンを備える第一および第二サブセットの形態に分離することを含み、各サブパターンは、Pより大きいピッチで最も密度の高い形態を有し、
方法は、
− 前記第一および第二サブパターンの各形態を拡大することにより、第一および第二適合サブパターンを提供することと、
− 第一適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線のビームで、前記目標部分の第一露光を実行することと、
− 第二適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線ビームで、前記目標部分の第二露光を実行することとを含み、前記第二露光が、前記第一露光と並置状態で位置合わせした状態で配置され、さらに、
− 組み合わせた適合第一および第二サブパターンに従った形態を備える中間パターンを提供するため、露光した放射線感光層をレジスト処理することと、
− 縮小した形態のサイズを前記望ましいパターンの対応する形態のサイズと一致させるため、中間パターンの形態を縮小する補足的レジスト処理を適用することとを含むことを特徴とするリソグラフィ処理方法。 - 前記第一および第二サブパターンの各形態を前記拡張することが、予め選択した膨脹距離にわたる拡張に従い配置される、請求項1に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記予め選択した膨脹距離が、中間パターンの形態の前記縮小の方向的不均一性を補償するよう配置された方向的に不均一な膨脹である、請求項2に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記最も密度の高い形態の前記ピッチPが、限界寸法CDの2倍にほぼ等しい、請求項1、2または3に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記限界寸法CDがぎりぎりのプロセス寛容度に関連する、請求項4に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記ぎりぎりのプロセス寛容度が、8%の露光寛容度および300nmの焦点深度によって画定される、請求項5に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記ぎりぎりのプロセス寛容度が、8%の露光寛容度および110nmの焦点深度によって画定される、請求項5に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記最も密度の高い形態の前記ピッチPが、形態を縮小する補足的レジスト処理を含まないリソグラフィ処理方法のぎりぎりのプロセス寛容度に関連する限界寸法CDの2倍より小さい、請求項1、2または3に記載のリソグラフィ処理方法。
- 複数の露光を使用して放射線感光材料の層の目標部分に望ましいパターンを提供するリソグラフィ処理方法で、前記パターンは、形態を縮小する補足的レジスト処理を含まないリソグラフィ処理方法のぎりぎりのプロセス寛容度に関連する限界寸法CDより小さい限界寸法CDSの複数の形態を備え、これによって最も密度の高い形態が、2CDより小さいピッチで配置され、方法は、
− 前記複数の形態を、第一および第二サブパターンを備える第一および第二サブセットの形態に分離することを含み、各サブパターンは、2CDより大きいピッチで最も密度の高い形態を有し、
方法は、
− 寸法CDSが寸法CDまで拡張されて、前記ぎりぎりのプロセス寛容度で印刷可能な第一および第二適合サブパターンを提供するよう、前記第一および第二サブパターンの各形態を拡張することと、
− 第一適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線のビームで、前記目標部分の第一露光を実行することと、
− 第二適合サブパターンに従ってパターン形成された放射線ビームで、前記目標部分の第二露光を実行することとを含み、前記第二露光が、前記第一露光と並置状態で位置合わせした状態で配置され、さらに、
− 組み合わせた適合第一および第二サブパターンに従った形態を備える中間パターンを提供するため、露光した放射線感光層をレジスト処理することと、
− 縮小した形態のサイズを前記望ましいパターンの対応する形態のサイズと一致させるため、中間パターンの形態を縮小する補足的レジスト処理を適用することとを含むことを特徴とするリソグラフィ処理方法。 - 前記複数の目標形態を分離することが、前記第一および第二サブパターンを表すデータを提供するため、規則をベースにしたパターン設計処理およびパターン分割のコンピュータプログラムを使用することを含む、請求項1、2、3または9に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記複数の形態が複数のコンタクトホールである、請求項1、2、3または9に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記複数の形態が複数の短い溝である、請求項1、2、3または9に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記複数の短い溝の端点が第一格子と一致し、第一および第二サブパターンの対応するサブセットの短い溝の端点が第二格子と一致し、それによって第二格子への形態の描像が、第一格子の形態の描像ほど奇数光学収差から影響を受けない、請求項12に記載のリソグラフィ処理方法。
- 第一格子がハニカム格子であり、第一および第二サブパターンの短い溝の端点が長方形格子と一致する、請求項12に記載のリソグラフィ処理方法。
- 第一露光にて、第一適合サブパターンに従いパターン形成された前記放射線ビームが、対応してパターン形成された減衰位相シフトマスクを使用して獲得される、請求項1、2、3または9に記載のリソグラフィ処理方法。
- 第二露光にて、第二適合サブパターンに従いパターン形成された前記放射線ビームが、対応してパターン形成された減衰位相シフトマスクを使用して獲得される、請求項1、2、3または9に記載のリソグラフィ処理方法。
- 第二露光にて、第二適合サブパターンに従いパターン形成された前記放射線ビームが、対応してパターン形成された減衰位相シフトマスクを使用して獲得される、請求項15に記載のリソグラフィ処理方法。
- 中間パターンの形態を縮小する前記補足的レジスト処理が、化学的処理または熱処理である、請求項1、2、3または9に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記熱処理が、レジスト熱リフロー(reflow)プロセスの適用を含む、請求項18に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記化学処理ステップが、オーバーコートプロセスおよびベーキングプロセスの適用を含む、請求項18に記載のリソグラフィ処理方法。
- 前記第一適合サブパターンまたは前記第二適合サブパターンが、光学近接補正を提供する補助形態を備える、請求項1、2、3または9に記載のリソグラフィ処理方法。
- 請求項1、2、3または9に記載の方法により製造したデバイス。
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