JP4398852B2 - プロセス・ラチチュードを向上させるためにマスク・パターンの透過率調整を行う方法 - Google Patents

Description

本発明は、プロセス全体のラチチュード（寛容度）を最適化し、ターゲット・パターン内の「禁止ピッチ」に関わる問題を最小にするために、基板表面上に形成すべきターゲット・マスク・パターン中の形状の透過率を調整するフォトリソグラフ法に関する。

本発明は、「禁止ピッチのための透過率調整」と題する２００３年１１月５日出願の米国仮出願番号第６０／５１７，０８２号の優先権を主張するものである。

リソグラフ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。そのような場合、マスクはＩＣの個々の層に対応する回路パターンを含むことができ、このパターンは、照射光に感受性のある材料（レジスト）の層で被覆された基板（シリコン・ウェハ）の目標部分（例えば１個又は複数のダイを含んで）に像形成することができる。一般に、単一ウェハは隣接する全体のネットワークを含み、投影システムによって１回に１個ずつ連続的に照射される。１つのタイプのリソグラフ投影装置では、各ターゲット部分はマスク・パターン全体が１回の運転でターゲット部分上に露出され、それらの装置は一般にウェハ・ステッパーと呼ばれる。代替の装置では、通常ステップ・アンド・スキャン装置と呼ばれるが、各ターゲット部分は、投影ビームの下で所与の参照方向（「スキャニング」方向）にマスク・パターンを漸進的にスキャンし、一方基板テーブルをこの方向に平行又は非平行に同期してスキャンすることによって照射される。一般に投影システムは拡大率Ｍ（一般にＭ＜１）を有し、基板テーブルがスキャンされる速度Ｖは、マスク・テーブルがスキャンされる速度のＭ倍である。本明細書に記載されるリソグラフ装置に関するより多くの情報は、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号に明らかにされており、これは参照により本明細書に援用する。

リソグラフ投影装置を使用する製造プロセスにおいて、マスク・パターンは、少なくとも部分的に照射光に感受性のある材料の層（レジスト）で被覆された基板上に像形成される。この像形成段階の前に、基板は下地処理、レジスト・コーティング、ソフト・ベークなどの様々な工程を行うことができる。露出の後、基板は後露光ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、及び像形性された形状の測定／検査など他の工程を行うことができる。この一連の工程は、例えばＩＣなどのデバイスの個々の層をパターン形成する基本として用いられる。次いで、それらのパターン化した層は、エッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学的機械的研磨等の様々なプロセスを行うことができ、すべて個別の１層を完成させるためである。複数の層が必要であれば、すべてのプロセス、又はその変形を各層に繰り返さなければならない。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウェハ）上に存在することになる。次いでこれらのデバイスは、ダイシング又は鋸引きなどの技術で互いに分離され、それによって個々のデバイスはキャリア上への搭載、ピンへの接続等を行うことができる。それらのプロセスに関するさらなる情報は、例えば、「マイクロチップの製造：半導体加工への実践的ガイド（Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）」第３版、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ、ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．、１９９７年、ＩＳＢＮ ０−０７−０６７２５０−４から得ることができ、これは参照により本明細書に援用する。

簡略化のため、投影システムは以降「レンズ」と呼ぶ。しかし、この用語は、例えば、屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系を含んで、様々な種類の投影システムを含むものと広く解釈すべきである。また、照射システムも、照射光の投影ビームを導き、成形し、又は制御するこれらの設計の任意の方式によって運転される構成要素を含み、それらの構成要素は、以降、集団として又は単一のものとして「レンズ」と呼ぶことができる。さらに、フォトリソグラフ装置は、２個又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２個又はそれ以上のマスク・テーブル）を有する種類とすることができる。それらの「多重ステージ」装置では、追加のテーブルを並行して使用することができ、或いは、１個又は複数の他のテーブルを露出に使用しながら、１個又は複数のテーブル上で予備工程を行うことができる。二重ステージのリソグラフ装置は、例えば米国特許第５，９６９，４４１号及び国際公開ＷＯ ９８／４０７９１号に記載されており、参照により本明細書に援用する。

上で参照したフォトリソグラフ・マスクは、シリコン・ウェハ上に集積されるべき回路要素に対応する幾何形状パターンを含む。それらのマスクを作製するのに使用されるパターンは、ＣＡＤ（コンピュータ援用設計）プログラムを用いて作成され、このプロセスは、しばしばＥＤＡ（電子設計自動化）と呼ばれる。大部分のＣＡＤプログラムは、機能的なマスクを作成するために予め定めた１組の設計ルールに従う。これらのルールは、加工と設計の限界によって設定される。例えば、設計ルールは、回路デバイス又は線が望ましくない形で相互作用しないように、回路デバイス（ゲート、キャパシタ等など）又は相互接続線間の空間公差を画定する。設計ルールの限界は一般に「臨界寸法」（ＣＤ）と呼ばれる。回路の臨界寸法は、線の最小幅、又は２つの線の間の最小間隔で定義することができる。したがって、ＣＤは設計される回路の全体のサイズ及び密度を決定する。

無論、集積回路製造の目標の１つは、オリジナルの回路設計をウェハ上に忠実に再現する（マスクを経由して）ことである。他の目標は、半導体ウェハの用地を可能な限り多く使用することである。さらに他の目標は照明を最適化してウェハ上の像のコントラストを高めることである。さらに他の目標は、焦点深度（ＤＯＦ）と露出ラチチュード（ＥＬ）を広げることである。

しかし、低ｋ_１リソグラフでは、対象の形状と隣接する構造との相互作用によって生じる光学的近接効果がさらに厳しくなる。所与のＮＡ設定で、それらの構造的な相互作用は、臨界寸法に影響するだけでなく、形状の露出ラチチュードにも影響を与える。先行研究は、いわゆる「禁止ピッチ」（すなわち、所与のプロセスでは像のコントラストが低い）で露出ラチチュードが非常に小さいことを明らかにした。散乱バーなどの補助形状を挿入するのに十分大きなピッチでは、露出ラチチュードを向上させることができる。しかし、それらの補助形状を挿入するための十分な空間のない、像形成性能の低いピッチでは、全体的なピッチ・プロセス・ラチチュードは、名前の通りに、それらの「禁止ピッチ」によって制限される。

したがって、マスク設計に補助形状を含ませることのできない範囲にある禁止ピッチで、プロセス・ラチチュードを補償し又は向上させる必要がある。

前述の観点から、本発明は、実際のマスク設計において、もはや「禁止ピッチ」の使用を避ける必要のない、目標マスク・パターンを修正するプロセス／方法に関する。本発明は、ピッチ全体にわたってプロセス・ラチチュードが最適化されるように、禁止ピッチでの露出ラチチュードを広げる、マスク設計の修正方法を提供する。

さらに詳細には、本発明は、フォトリソグラフ・プロセスに使用するマスクの作製方法に関する。方法は、像形成すべき複数の形状を有する目標マスク・パターンを決定する段階、及びマスクの像形成に使用する照明システムを含み、目標パターン内の臨界ピッチを識別し、臨界ピッチの像を形成する照明システムの照明設定を最適化すること、目標パターン内の禁止ピッチを識別すること、禁止ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチの露出ラチチュードが広がるように、禁止ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する形状の透過率を修正することとを含む。

本発明は、先行技術よりも大きな利点を提供する。最も重要なことは、本発明は、目標マスク・パターン内に「禁止ピッチ」の使用を避ける必要をなくし、それによって像形成システムの全体的なプロセス・ラチチュードを広げることである。実際に、本発明の方法は、所与の照明システムと設定で禁止ピッチでの像形成性能を最適化する働きをし、それによって像形成方法の全体的なプロセス・ラチチュードを向上させる。

本発明の前述及び他の特徴、態様、及び利点は、付随する図面とともに以下の詳細な本発明の説明からより明らかになろう。

所与のマスクとプロセスのプロセス・ラチチュードを最適化するために、目標パターンに含まれる様々なピッチのマスク形状の透過率を調整する本発明の方法に関して詳細に論じる前に、本発明の方法に関わる様々な技術的原理の概要を論じる。

知られているように、マスク形状の透過値（すなわち、マスク形状が、像形成される基板に通過させる光のパーセント）は、基板上の空中像強度を決定する主要な回折次数に影響を与える。伝統的には、例えば減衰された位相シフト・マスク（Ａｔｔ−ＰＳＭ）に伴うパーセント値は、減衰層の強度透過率と呼ばれる。コヒーレント照明では、強度透過率の関数Ｔ（ｘ）は、電場の振幅透過関数ｔ（ｘ）に関連し、複素数値として表すことができる。

式中、

はＡｔｔ−ＰＳＭの減衰材料又はＣＰＬの石英エッチング段階によって導入された位相シフトである。

位相シフト材がマスク背景に関して１８０度の位相シフトを導入するとき、振幅透過率関数は強度透過率関数の負の平方根に等しい。

例えば、図１を参照すれば、線幅「ｗ」、ピッチ「ｐ」、振幅透過率「ｔ（ｘ）」、１８０度の位相シフトを有する透明な背景マスク上の無限格子と考えれば、マスクの透過率ｍ（ｘ）は式（２）で表すことができる。

式中、ｐ＝ピッチ、ｓ＝間隔幅、ｗ＝線幅である。

フーリエ光学から、マスクによって透過された電場は、マスクのスペクトルに比例する分布をひとみ面に形成する。点光源の場は式（３）で与えられ、強度は式（４）で与えられる。

式中、ｔ（ｘ）は、振幅透過関数であり、Ｆ（ｔ（ｘ））は電場に直接寄与するマスクのスペクトルである。Ｆはフーリエ変換演算子であり、Ｆ⁻は逆変換演算子であり、Ｐはひとみ関数であり、ｆ_ｘはひとみ周波数座標であり、Ｅは電場であり、Ｉは像面での強度である。式（２）のフーリエ変換を行えば、結果は、

となる。

式（６）は、マスクの強度透過率が増加すると０次振幅は減少することを示唆している。式（７）は、マスクの強度透過率が増加すると、１次振幅は増大することを示唆している。このように、マスク透過率の修正は回折次数の振幅を変化させ、それによって、像品質に大きな影響を与えることは明らかである。１００％の透過率と１：１の間隔対線の比では０次回折成分が存在しないことを特記する。

輝度バイナリ・マスク（ＢＩＭ）、ＣＰＬマスク、６％Ａｔｔ−ＰＳＭマスク、及び交番位相シフト・マスク（Ａｌｔ−ＰＳＭ）についてのマスク・スペクトルの比較を表１に纏める。

表１から明らかなように、マスク形状の透過パーセントを変化させることによって、像形成システムの投影ひとみで捕捉された回折次数の振幅を変化／制御することが可能である。このように、捕捉された回折次数の振幅が像品質に影響するので、マスク形状の透過パーセントを制御することによって像品質を調整／改善することができる。

図２（ａ）〜２（ｊ）は、投影ひとみによって捕捉された回折次数がマスク形状の透過パーセントを変化させることによってどのように変化するかを示しており、特に、ＫｒＦ、０．８ＮＡ露出ツールを用い、σ_０＝０．９２、σ_ｉ＝０．７２、極角度θ＝３０°でのＱＵＡＳＡＲ（登録商標）照明のプロセスのシミュレーション結果を示している。さらに詳細には、図２（ａ）〜２（ｅ）は、回折次数に対する振幅のプロットを示しており、ピッチ２２０ｎｍ、線幅８０ｎｍについて、マスク透過値がそれぞれ０％、６％、２５％、３５％、１００％の例示的マスク形状のフーリエ変換を表している。図２（ｆ）〜２（ｊ）は、同じ線／間隔パターンで、それぞれ０％、６％、２５％、３５％、１００％の透過パーセントについて、投影ひとみによって捕捉された回折次数の２次元的な重なり合いを示している。特記したように、式（６）及び（７）は、マスクの透過率が増加すると、±１次振幅は増加し、０次は減少することを予測している。図２（ａ）〜２（ｊ）に記載したシミュレーション結果は、この結論を確認するものである。

前出の実施例にベクトル偏光のない光が使用されたと仮定すれば、図３は、図２（ａ）〜２（ｊ）に示した各透過値に対応する像面における空中像強度を示している。また、図３は、３５％の透過率を有するマスク形状を使用することによって、最大の正規化対数傾斜（ＮＩＬＳ）が得られ、したがって、最善の像コントラストが得られることを示している。様々な透過率のＮＩＬＳ計算の結果を表２に纏める。示したように、３５％のマスク透過率は最大のＮＩＬＳ値になる。ＮＩＬＳ算出の方法は当業者にはよく知られており、従って本明細書ではさらに論じない。

また、図２（ａ）〜２（ｊ）は、より小さなピッチの解像を試みると、すべての１次回折が投影ひとみで捕捉されず、したがって、すべての１次回折光が像の形成に寄与しないことを示している。明らかに、マスク透過パーセントを変化させることは、０次及び１次回折振幅を変化させ、したがって、２つの回折次数の間の干渉に影響を与える。最大の干渉を生じる±１次回折の部分を適切に説明するには、回折次数によって透過されたエネルギーを計算しなければならない。図４ａは、３５％透過では、投影ひとみ中に捕捉された±１次回折の総計が０次回折の総計に等しいことを示している。さらに、投影ひとみ中に捕捉された±１次回折の総計が０次回折の総計に等しい状況は、投影ひとみ中に最もバランスのとれた強度分布を提供し、所与のピッチと照明設定に最適の透過率と像コントラストをもたらすことが測定された。図４（ａ）に記載した計算は、上述と同じ実施例（すなわち、図３に関して用いた同じ照明設定で、ピッチ２２０ｎｍ、線８０ｎｍ）に基づくものであることを特記する。

３５％の透過率を有するマスク形状を用いることが、特定の照明設定でピッチ２２０ｎｍ、線８０ｎｍの前述の実施例で最善の透過率であることを実証しようとする努力のなかで、ベクトル偏光のないシミュレーション設定を用いるＰｒｏｌｉｔｈ ｖ７．１を使用して追加のシミュレーションを行った。上述したように、ＮＩＬＳは像コントラストに直接関係し、ＮＩＬＳが高いほど像コントラストが良好であり、これは露出ラチチュードが向上することであると直接的に解釈される。図４ｂは、追加のシミュレーション結果を示している。図４ｂを参照すれば、この結果によって、３５％透過率のマスク形状が焦点による最も高いＮＩＬＳを提供することが確認される。示したように、試験中の各デフォーカス条件で最大ＮＩＬＳは３５％透過率のときに起きる。

図５（ａ）は、マスク上の８０ｎｍＣＤ及び２２０ｎｍピッチ線で、ＣＰＬと６％Ａｔｔ−ＰＳＭの間に得られる空中像の比較を示している。示したように、ＣＰＬ（１００％透過率）はより低い最小強度を提供する。図５（ｂ）は、ＣＰＬマスクでは、マスクの線幅を７５ｎｍに負の側にバイアスすることによって像の鮮鋭度をさらに向上させ、より高いＮＩＬＳを生じることを示している。負側のバイアスは高密度ＣＰＬ形状により良好なコントラストを形成する０次回折を増加させるように働く。

マスク形状の透過パーセントを変えることによって、所与の照明条件、所与の線：幅パターンで得られる像コントラストの最適化が可能であることが上で明らかになった。しかし、マスク形状の透過パーセントを制御することによって、プロセス・ラチチュードを最適化することも可能である。この原理を示すために、０％、６％、２５％、３５％、１００％の５種類の透過パーセントについて焦点−露出マトリックス（ＦＥＭ）を計算した。前出の実施例に記載したものと同じＫｒＦ ０．８ＮＡ及びＱＵＡＳＡＲ（登録商標）照明条件を再び用いた。照明を図６（ａ）に示したように２４０ｎｍピッチで最適化し、再び３５％透過率を用いて、図６（ｂ）に示したように、同じ最適化された０次回折に対する±１次回折の比が得られる。

図７（ａ）と７（ｂ）は、マスク形状の透過パーセントの変化が露出ラチチュード（ＥＬ）対焦点深度（ＤＯＦ）に及ぼす影響を示している。詳細には、図７（ａ）は０％、６％、２５％、３５％、１００％の透過パーセントについてのＦＥＭマトリックスを示し、図７（ｂ）は対応するプロセス窓を示している。図７（ａ）及び７（ｂ）を検討すれば、３５％透過率が最適の露出−線量ラチチュードを提供することは明らかである。さらに詳細には、図７（ａ）を参照すれば、ウェハ上に印刷された９０ｎｍＣＤの３５％透過率は１６％露出−ラチチュードで０．６ミクロンのＤＯＦをもたらす。図７（ｂ）は、透過パーセントが増加すると、最小強度はより低くなる（図３も参照されたい）ことを示している。このように、同じ目標ＣＤで線量の増加が必要である。透過率の増加に伴う線量の増加傾向は、図７（ｂ）に明らかに示されている。０％透過率（すなわち、Ｃｒ）で最小強度レベルが最高になることを特記する。このように、同じ印刷されたＣＤを達成するには、０％透過率の場合、最高の印刷閾値と最低の露出エネルギーを用いることが必要である。

次に、マスク・エラー係数（ＭＥＦ）に効果を与えるために、どのようにマスク形状の透過率調整を用いることができるかについて説明する。マスク・エラー係数又はマスク・エラー増加係数（ＭＥＥＦ）は、マスク形状サイズに対するレジスト形状サイズの変化を、露出ツールの倍率尺度で表した比として定義され、

で与えられる、式中、Ｍは露出ツール縮小係数である。リソグラフ・プロセスの変数、なかでも焦点、レンズ収差、線幅、マスク諧調、光学的近接修正（ＯＰＣ）、レジストのコントラスト、レジスト厚さなどはすべてＭＥＥＦ係数に影響を与える。

上で説明したように、所与のＣＤ（すなわち線幅）とピッチで、マスクの透過率の変化又はバイアスは像品質に影響を与える。像コントラストが変化すると、印刷された外形も変化する。すなわちこれはＭＥＥＦに影響を与える。図８は、上で論じた実施例と同じ照明設定を用いて（すなわち、ＫｒＦ ＮＡ＝０．８、σ_ｏｕｔ＝０．９２、σ_ｉｎ＝０．７２、角度＝３０°のＱＵＡＳＡＲ（登録商標）を用いて）、２２０ｎｍピッチ、目標ＣＤ９０ｎｍについて、１ＸレチクルＣＤの関数としてシミュレーションした像のＭＥＥＦを示している。典型的に、像コントラストがより高いと、ＭＥＥＦはより低い。図８を参照すれば、８０ｎｍのＣＰＬ（１００％透過率、π位相）形状は、対応する６％Ａｔｔ−ＰＳＭ形状よりも良好な像コントラストを有することが示されている。同じ条件下で、ＣＰＬ（１００％透過率）のＭＥＥＦは、８０ｎｍの印刷されたレジストＣＤで２であるが、６％ではＭＥＥＦは１０よりも大きい。マスク透過率が２５％を超えて増加すると、より低いＭＥＥＦを達成するためには負側のバイアスが必要である。最小ＭＥＥＦに対応するＣＤ形状は透過率が増加すると減少する。ウェハ上に印刷された９０ｎｍのＣＤ目標では、ＣＰＬは最小のＭＥＥＦを提供するために１５ｎｍ負側のバイアスを必要とする。このように、ＭＥＥＦは形状のバイアスとマスク透過率に強い相関があり、これは、形状バイアスとマスク透過率の両方が、０次回折と±１次回折振幅の比、及びひとみによって捕捉されたエネルギーを変化させるので、理解できることである。

また、透過率の調整は、マスクのＣＤ（臨界寸法）の線形性に影響を与える。図９は、上に記載した実施例と同じ設定を用いて、サイズによるマスク強度の透過率の関数としてミュレーションしたＣＤの挙動を示しており、ウェハ上の目標ＣＤは９０ｎｍ、ピッチは２２０ｎｍである。図９は、７０ｎｍよりも小さなＣＤでは、ＣＰＬ（１００％透過率、π位相）を用いてマスク形状を形成することは、ＣＰＬが最善の解像度と線形挙動を示すので、最善の手法であることを示している。目標ＣＤが８０ｎｍ又はそれ以上に近づくと、光は２つの位相端を通って漏洩を始めてゾーン１中に目標線を形成し、その結果、与えられた実施例においてＣＰＬは８０ｎｍよりも大きなＣＤには適していない。再び図９を参照すれば、７５ｎｍと９５ｎｍの間の目標ＣＤでは、３５％から４０％の透過率が最善の線形挙動を提供する。所与の形状の透過パーセントは形状を中間調にすることによって制御することができる。これは、例えば、互いに離れた複数のクロム・パッチを加えるが、像形成されると目標線を形成することによって線形状を形成することを含む。透過パーセントはクロム・パッチのサイズとクロム・パッチ間の間隔を制御することによって変化させることができる。前述の「中間調」技術は、２００３年９月１１日に出願された米国特許出願第１０／６５９，７１５号に詳細が記載されており、これは参照により本明細書に援用する。図９に戻って、９５ｎｍよりも大きなＣＤでは、０％透過の形状が（すなわち全体がクロム形状）最善の線形挙動を提供する。１００％透過率を使用することの可能な目標ＣＤを含む領域はゾーン１と呼ばれ、中間調を使用することの可能な目標ＣＤを含む領域はゾーン２と呼ばれ、０％透過率を使用することの可能な目標ＣＤを含む領域はゾーン３と呼ばれることを特記する。

ｋ_１がより低くなると、対象の形状と、隣接する構造の間の相互作用によって生じる光学的近接効果はより厳しくなることが良く知られている。所与のＮＡ設定で、それらの光学相互作用は臨界寸法に影響を及ぼすだけでなく、形状の露出ラチチュードにも影響を及ぼす。プロセス及び設計において、露出ラチチュードが非常に狭い「禁止ピッチ」領域が存在することが示された（米国特許第６，７９２，５９１号参照）。補助形状を挿入するのに十分大きな禁止ピッチでは、露出ラチチュードは改善することができる。しかし、補助形状を挿入するには不十分な空間の禁止ピッチにおいて、本発明以前には、マスク設計者が、形状が禁止ピッチ領域内に入らないように単純にマスクを設計するであろう故に、ピッチによるプロセス・ラチチュードは、名前が示唆するように「禁止ピッチ」によって制限される。言い換えれば、マスク設計に禁止ピッチが用いられず、これはプロセス・ラチチュード全体を大きく低下させた。本発明では、プロセス・ラチチュード全体を向上させるために、上で詳述した透過率調整技術を用いて、禁止ピッチ領域内の形状の像形成性能が最適化される。実際に、以下で示すように、禁止ピッチ領域内の形状の像形成性能を向上させるために、本発明の透過率調整を用いることによって禁止ピッチ領域内の形状を「調製」し、それによって、マスク設計における禁止ピッチを回避する必要性と、関連するプロセス・ラチチュードの低下が除かれる。本明細書で参照する「禁止ピッチ」は、特定のピッチに制限されず、禁止ピッチとして認められる特定のピッチ周辺の範囲も含むことを特記する。このように、禁止ピッチ範囲内のすべての形状に、本発明の透過率調整を適用することができよう。禁止ピッチの範囲は、使用される所与のプロセスと照明設定に依存し、以下でさらに詳細に説明するように、設計者が、ピッチによるＮＩＬＳのプロットを検討することによって、プロセスを調整する間に定めることができ、又は他の実施例のように、所与のピッチ周辺の予め定めた範囲に設定することができよう。

図１０は本発明を実施する例示的方法を記載したフロー図である。プロセスの第１段階（ステップ１００）は、目標マスク・パターン及び所与のプロセスを実施するのに用いる照明システムを決定し／得ることである。プロセスの次の段階（ステップ１１０）は、目標パターン中の臨界ピッチを識別し、目標パターンを印刷するための照明条件を最適化することである。一般に、臨界ピッチは目標パターンに含まれる最も高密度のピッチ（すなわち最小ピッチ）に一致する。しかし、他のピッチを臨界ピッチとして使用することも可能であり、例えば、目標パターン中の大部分の形状が最高密度のピッチ以外のピッチであれば、設計者は大部分のピッチで照明条件を最適化するよう決定することができる。

臨界ピッチ用に最適の照明設定を決定すれば、次の段階（ステップ１２０）は、上述したものと同じようにして、ステップ１１０で定めた照明設定を用いて、ピッチによるＮＩＬＳを求めることである。上述のように、ピッチによるＮＩＬＳを求めることによって、所与の照明プロセスについて「禁止ピッチ」を決定することが可能であり、これはプロセスの次の段階（ステップ１３０）である。図１１を参照すれば、さらに以下で論じるように、ピッチによるＮＩＬＳプロットを検討することによって、より低い像形成品質（すなわち禁止ピッチ）を呈するピッチは、これらのピッチが最低のＮＩＬＳ値を有するので、容易に識別することができる。図１１では、所与の実施例において、３９０ｎｍは禁止ピッチに相当し、３９０ｎｍ周辺の領域（例えば、＋／−１０μｍ）は、図１１に見ることができるように、これらのピッチが低下した像形成性能も示すので、禁止ピッチ領域に相当するであろう。上述のように、ピッチによるＮＩＬＳのプロット解析を行った上で、設計者は、例えば、禁止ピッチ周りのＮＩＬＳの谷の幅を識別することによって、禁止ピッチ領域がどのくらい大きくなければならないかを決定することができ、それによって透過率の調整を行うマスク設計内のピッチを決定することができる。別法として、禁止ピッチ領域に含まれると思われる各禁止ピッチ周りの範囲を予め定めることが可能である。さらに、本発明の透過率調整プロセスを用いて、禁止ピッチ領域外のピッチを有する形状の像形成性能を最適化することも可能であることをさらに特記する。

禁止ピッチが識別されると、２つ以上の禁止ピッチがステップ１３０で識別された場合、プロセスの次の段階（ステップ１４０）は、臨界ピッチ及び各禁止ピッチの透過率（すなわち透過％）によるＮＩＬＳを決定／計算することである。また、設計者が目標設計内の追加のピッチを最適化することを望む場合、禁止ピッチと識別されなかった追加のピッチの透過率によるＮＩＬＳを計算することも可能であることを特記する。ステップ１１０で決定したのと同じ照明条件が、ステップ１２０とステップ１４０のＮＩＬＳプロットの計算に用いられることをさらに特記する。

臨界ピッチと禁止ピッチ（複数のピッチ）の透過率によるＮＩＬＳを計算することによって、最善の像形成結果を得るためには臨界ピッチ及び禁止ピッチ（複数のピッチ）にとって最適透過率（すなわち透過％）が何であるかを容易に見分けることが可能である（ステップ１５０）。実際に、上述のように、最大のＮＩＬＳ値は最適の透過率に相当する。臨界ピッチ及び禁止ピッチ（複数のピッチ）の最適透過率は互いに異なることができることを特記する。

臨界ピッチと禁止ピッチの両方について最適透過パーセントが識別されると、プロセスの最終段階（ステップ１６０）は、臨界ピッチ及び禁止ピッチ（複数のピッチ）の目標設計の形状を、ステップ１５０で識別した透過パーセントに調製することである。以下でより詳細に説明するように、所与の形状の透過パーセントを調整するための異なる技術、例えば、形状の中間調化がある。また、前出のプロセスに記載した様々なＮＩＬＳ計算は、例えば、ＡＳＭＬ Ｍａｓｋ Ｔｏｏｌｓ、Ｌｉｔｈｏｃｒｕｉｓｅｒソフトウェア・パッケージなどのシミュレーターによって行うことが好ましい。

ここで、前出の方法の実施例を説明する。実施例に用いた照明設定は、０．８ＮＡ、ＱＵＡＳＡＲ（登録商標）照明、σ_ｏｕｔ＝０．９２、σ_ｉｎ＝０．６８、θ＝３０°のＫｒＦシステムである。目標マスクはピッチ２４０ｎｍで８０ｎｍの線を含む。この実施例では、臨界ピッチは２４０ｎｍである。次の段階は、前出の照明設定と目標マスクを用いて、ピッチによるＮＩＬＳのプロットを作成することである。図１１は、ＮＩＬＳプロットの結果を示している。所与の実施例において、ＮＩＬＳは４つの異なる透過率、０％、６％、３５％、１００％で、ピッチによりプロットされていることを特記する。しかし、単一透過率を選択し、単一透過率でのピッチによるＮＩＬＳのプロットを行って禁止ピッチを識別することも可能である。図１１を参照すれば、３９０ｎｍで各透過率のＮＩＬＳ値に鋭い降下があるので、約３９０ｎｍに禁止ピッチがあることを見ることができる。このように、３９０ｎｍは、露出ラチチュードに関して最も弱いピッチ（すなわち禁止ピッチ）である。

図１２（ａ）と１２（ｂ）は、プロセス中の次の段階を示しており、これは臨界ピッチ（すなわち２４０ｎｍ）及び禁止ピッチ（すなわち３９０ｎｍ）の透過率によるＮＩＬＳを計算することである。様々な焦点設定で透過率によるＮＩＬＳを計算することが好ましい。図１２（ａ）を参照すれば、各デフォーカス設定での２４０ｎｍの最善の透過率は、約３５％透過率である（すなわち最高のＮＩＬＳ値は最善の像コントラストに相当する）ことが示されている。図１２（ｂ）を参照すれば、各デフォーカス設定での３９０ｎｍ禁止ピッチの最善の透過率は１００％透過率であることが示されている。透過率による禁止ピッチのＮＩＬＳを計算するとき、単一デフォーカス設定を用いることが可能であることを特記する。しかし、複数のデフォーカス設定を用いることによって、所与の透過率が所与のデフォーカス範囲にわたって最適であることを確認することが可能である。

プロセスの最終段階において、ピッチ２４０ｎｍで目標パターンに含まれる形状は、透過率が３５％に修正され、一方、ピッチ３９０ｎｍで目標パターンに含まれる形状は、透過率が１００％に修正される。次いで、修正されたマスクは、実際のウェハを像形成するのに使用される。

図１３（ａ）と１３（ｂ）は、露出ラチチュードのプロットであり、これは前述の本発明のプロセスがプロセスの露出ラチチュード全体を向上させるように働く。図１３（ａ）は、露出ラチチュード対焦点プロットであり、１００％透過率が３９０ｎｍ形状に最善のＥＤラチチュードを提供することが確認される。図１３（ｂ）は、３５％透過率で２４０ｎｍピッチ、１００％透過率で３９０ｎｍピッチの重なり合うプロセス窓を示している。３９０ｎｍ禁止ピッチの透過率を適切に最適化することによって、１０％露出ラチチュードで０．４μｍのＤＯＦが達成可能であることが実証されている。このＫｒＦの実施例は、禁止ピッチの問題を克服するのに透過調整が使用できることを示している。

上記のように、禁止ピッチの位置はＮＡの強い関数である。高いＮＡ ＡｒＦシステムでは、禁止ピッチは、散乱バーなどの補助形状を加える間隔のない、より小さなピッチへ移動する。図１４は、ｘ二極照明、σ_ｏｕｔ＝０．９２、σ_ｉｎ＝０．６８、θ＝３０°で０．８５ＮＡ ＡｒＦを用い、また、臨界ピッチ１３０ｎｍのバイナリー強度マスクを用いてシミュレーションしたピッチによるＮＩＬＳを示している。図１４に示したように、ＫｒＦの実施例と比較すると、禁止ピッチの範囲は２００ｎｍ〜２５０ｎｍのピッチ範囲へ移動する。今のところ、それらのピッチ範囲は、像品質を向上させるために、補助形状を挿入してエネルギーをより高い回折光へ移動するには小さすぎる。しかし、本発明をこの実施例に適用すれば、禁止ピッチの悪い影響を最小化することが可能である。

詳細には、上述のように、図１４は前出の照明条件でのピッチによるＮＩＬＳを示しており、示したように、禁止ピッチは２００〜２５０ｎｍの範囲である。図１５（ａ）と１５（ｂ）は、様々なデフォーカス設定で、それぞれ１３０ｎｍピッチ（所与の実施例では臨界ピッチである）及び２００ｎｍピッチの透過率によるＮＩＬＳプロットを示している。図１５（ａ）を参照すれば、１３０ｎｍピッチの最適透過率は１０％である（すなわち最高のＮＩＬＳ値）ことが示されている。図１５（ｂ）を参照すれば、２００ｎｍピッチの最適透過率は２０％である（すなわち最高のＮＩＬＳ値）ことが示されている。

プロセス・ラチチュードの向上を実証するために、透過率がそれぞれ１０％、２０％、４０％のバイナリ・マスクを用いる３種のＦＥＭを、解像度１３０ｎｍピッチに最適化した線量でシミュレーターにかけた。シミュレーションの結果は図１６（ａ）及び１６（ｂ）に記載されている。図１６（ａ）及び１６（ｂ）から明らかなように、２００ｎｍピッチを有する形状の２０％透過率は最善の露出−デフォーカス（ＥＤ）ラチチュードを形成する。さらに詳細には、２００ｎｍのピッチを有する目標パターンの形状の透過率を２０％に設定することによって、１０％露出ラチチュードで０．２１μｍのＤＯＦを達成することが可能である。バイナリ・マスクでは、１０％露出で０．１８μｍしか得ることができない。このように、本発明の透過率調整方法を用いることによって、２００ｎｍピッチでＤＯＦを１６％向上することができる。

形状の透過率調整は多くの異なる方法で実施することができる。以下の各実施例における主要な原理は、オリジナルの目標形状、例えば線を、前記マスクの実際の線が目標パターン中のオリジナルの線に比べて透過率が高くなるように修正することである。言い換えれば、オリジナルの線は０％の透過率（例えばすべてクロム）を有し、一方、透過率を高められた修正線はそこをより多くの光が通過可能なように修正される。図１７（ａ）は、「ストライプ」法と呼ばれる第１の透過率調整法を示している。この方法は、図１７（ａ）に示すように、線の中央部分のクロムを除去することを含む。図１７（ｂ）は、クロム線の端をエッチングしてメサ構造の頂部に中央のクロム・パッチを形成する、第２の方法を示している。「中間調」法と呼ばれる第３の方法は、図１７（ｃ）に示されており、クロムと位相領域が「ゼブラ」パターンのように交番するように、クロム線をエッチングすることを含む。「中間調」法は書き込みの位置ズレ公差が最大であることを特記する。

多くの実験を行って、本発明の実施によって得られるプロセス・ラチチュードの向上を確認した。その結果を以下に記載する。実施例において、すべての露出は、０．７５ＮＡ、二極（３５°開口角度、σ_ｉｎ＝０．６５、σ_ｏｕｔ＝０．８９）のＡＳＭＬ ＰＡＳ ５５００／１１００ ＡｒＦスキャナー、及びＱＵＡＳＡＲ（登録商標）照明（３０°開口角度、σ_ｉｎ＝０．６５、σ_ｏｕｔ＝０．８９）で行った。目標の印刷ＣＤは７０ｎｍであった。すべての実験で、ウェハはＡＲＣ２９上でＡＲＸ１０９１を１５０ｎｍコーティングし、ＯＰＤ２６２で現像した。ウェハはＴＥＬ ＡＣＴトラックでコーティングした。ＣＤの計測はＫＬＡ−８４５０Ｒ ＳＥＭで行った。

特記したように、Ｘ−二極照明を透過率調整実験に使用し、目標ＣＤはピッチ１６０ｎｍで７０ｎｍであった。純粋な位相線、ゼブラ線、純粋なクロム線の３種の構造を使用し、透過率はそれぞれ１００％、４０％、０％に相当した。図１８（ｂ）は、実験に使用した様々な照明の露出−線量比較を示しており、最大の露出ラチチュードはゼブラ線で達成されることを示している。図１８（ａ）は、ＮＩＬＳ対形状透過率をデフォーカスの関数としてシミュレーションした結果を描いている。図１８（ａ）を参照すれば、最大透過率は３０％〜４０％であることが予測される。図１８（ｂ）の実験結果によって、二極照明で、ゼブラ線（中間調線）が最善の露出ラチチュードを生み、純粋な位相線がこれに続くことが確認される。純粋なクロム線は最低の性能を有した。したがって、実験結果はＮＩＬＳシミュレーションと一致する。

さらに、複数のピッチによる理論とシミュレーション結果を実証するために、ＱＵＡＳＡＲ（登録商標）照明（３５°開口角度、σ_ｉｎ＝０．６５、σ_ｏｕｔ＝０．８９）を用いて、複数のピッチについて同じ透過率調整実験を行った。目標ＣＤは２２０ｎｍピッチで７０ｎｍであった。ピッチによる透過率調整を実証するために、ピッチ３３０ｎｍ、３６０ｎｍ、４５０ｎｍを確認用に選択した。図１９（ａ）、１９（ｃ）、１９（ｅ）は、それぞれピッチ２２０ｎｍ、３３０ｎｍ、３６０ｎｍの様々な焦点設定について、透過率によるＮＩＬＳを示すシミュレーション結果に相当する。図１９（ｂ）、１９（ｄ）、１９（ｆ）は、それぞれピッチ２２０ｎｍ、３３０ｎｍ、３６０ｎｍの実験結果に相当する。より詳細には、図１９（ｂ）は、ピッチ密度２２０ｎｍで目標ＣＤ７０ｎｍの透過率調整結果である。クロムなし（すなわち１００％透過率、π−位相）、ゼブラ、及びクロムのレチクル上の４ＸＣＤは、それぞれ２８０ｎｍ、２８０ｎｍ、３２０ｎｍであった。ゼブラ線は〜４０％の透過率に等しく、最善の露出ラチチュードを生んだ。クロムなしは次に良く、クロムは最低であった。図１９（ａ）は焦点によるシミュレーションしたＮＩＬＳを示している。示したように、最適の透過率は約５０％であり、これは実験結果と良く一致した。図１９（ｄ）は補助形状のない３３０ｎｍピッチの透過率調整を示している。図１９（ｃ）のシミュレーションしたＮＩＬＳから、１００％のクロムなしが３３０ｎｍで最善の露出ラチチュードを与えることが予測される。図１９（ｄ）における実験結果から、クロムなしが最高の露出ラチチュードを有し、次にゼブラ（４０％透過率）が続くことが確認される。クロムは最低の露出ラチチュードを有する。図１９（ｆ）は、３６０ｎｍピッチの透過率調整結果であり、これは散乱バーのない禁止ピッチであって、４ＸのレチクルＣＤは、クロムなし、ゼブラ、クロム形状で３２０ｎｍである。クロムなし線は最善の露出ラチチュードを有し、次にゼブラが続き、最後がクロムである。この実験結果も図１９（ｅ）のシミュレーションしたＮＩＬＳ結果と一致する。

透過率調整は、上で論じたように形状自体のクロム量を変化させることによって内部的に、又は補助形状を用いて外部的に達成することができることを特記する。図２０（ａ）及び２０（ｂ）は、４５０ｎｍピッチについて、ＡｒＦ、ＱＵＡＳＡＲ（登録商標）照明での透過率調整の実験結果を示している。詳細には、図２０（ａ）は、散乱バーを使用しない４５０ｎｍピッチの露出−線量ラチチュードを示しており、図２０（ｂ）は、５０ｎｍの中央散乱バーを含ませて修正したマスクでの、同じプロセスの露出−線量ラチチュードを示している。図２０（ａ）を参照すれば、クロムなし線が最善の露出ラチチュードを提供し、次にゼブラ（４０％透過率）であり、クロムは最低であることが示されている。図２０（ｂ）において、露出ラチチュードの傾向は同じであるがＤＯＦはより良好である。

前に述べたように、ＭＥＦ（又はＭＥＥＦ）はレチクルＣＤの公差とウェハ上のＣＤ制御に直接影響を与える。図２１は、図１８（ａ）及び１８（ｂ）に関して使用した同じ条件を用いる実験結果を示している。図２１を参照すれば、クロムなし線は２２０ｎｍ〜３６０ｎｍの範囲のピッチで最低のＭＥＦを有することが示されている。ゼブラはわずかに高いＭＥＦを有し、クロムが最高である。知られているように、より高い像コントラストはより良好な像品質を提供し、これはより低いＭＥＦとともにより高いＮＩＬＳを生み出すであろう。５０ｎｍのクロム散乱バーを有する３６０ｎｍピッチでは、非常に密度の高いピッチ領域に散乱バーを挿入することにより、対応するＭＥＦは顕著に増加する。より大きなピッチでは、散乱バーはさらに主要形状端から離れて配置され、したがって効果は少ない。

図２１に示したように、散乱バーの挿入は４５０ｎｍピッチのＭＥＦを増加させない。しかし、本発明の方法によって透過率を調製することにより、ＣＰＬレチクルのＭＥＦを制御することが可能である。言い換えれば、本発明は、挿入散乱バーを収容するには密度の高すぎるピッチ範囲のプロセス・ラチチュードを最適化する手段を提供する。

図２２は、本発明のプロセスを実際の設計プロセス・フローに一体化するための例示的プロセスを記載するフロー図である。プロセスの第１段階（ステップ２１０）は、目標パターンに関する設計データを読み取り／確保することであり、例えば、それらのデータはＧＤＳＩＩデータ・フォーマットとすることができる。プロセスの次の段階（ステップ２２０）は、設計に散乱バーのＯＰＣ処理を加えることである。この段階は、透過率調製を必要とするゾーンと形状を識別しながら、散乱バーの光学的作用を考慮に入れるように行われる。プロセスの次の段階（ステップ２３０）は、形状を識別して２つのクラスに分離することであり、第１のクラスはクロムで実施されるであろう大きな幾何形状に相当し（図９、ゾーン３を参照）、第２のクラスは、位相端又はクロム中間調のいずれかで実施することのできる形状を含む（図９、ゾーン１又は２を参照）。クロムで実施されるであろうゾーン３の形状は、一般に臨界形状ではなく、かつ、それらはプロセス・ラチチュードも制限せず、したがって、それらの形状は本発明の透過率調整プロセスを行う必要はない。

ゾーン１とゾーン２の形状が識別されると、これらの形状に、図１０のフロー図の形で描かれた上述の透過率調整プロセス（ステップ２４０）を加える。本発明の透過率調整プロセスによれば、禁止ピッチが識別され、マスク形状は必要に応じて調整され、プロセス・ラチチュードが改善される。このプロセスが完了すれば、次の段階（ステップ２５０）は、修正されたマスク設計にＯＰＣモデル又は任意の他のＯＰＣ技術を加える。その後、製造ルール・チェック・ステップ（ステップ２６０）を行い、マスクの製造可能性を実証する。チェックがエラーを識別しなければ、マスク設計は完了する（ステップ２７０）。

図２３（ａ）は、ＳＲＡＭレイアウトの例を示しており、本発明の透過率調整がどのように設計の異なる部分に働くかを示している。ＳＲＡＭの実施例における露出ツールの設定は、ＫｒＦ、０．７ＮＡ、σ_ｉｎ＝０．５５、σ_ｏｕｔ＝０．８５の環状照明である。図２４（ａ）は図２３（ａ）に示したオリジナルの目標レイアウトから変換したＣＰＬレイアウトである。設計から、ビット・セル・トランジスタ間のピッチは４８０ｎｍである。１００％透過率を用いて、４８０ｎｍピッチは最高のＮＩＬＳを有し（図２３（ｃ）参照）、したがって、１００％透過率がビット・セル中のトランジスタ・ゲートに割り当てられる。位相線では印刷できない（図２３（ｂ）参照）、１１５ｎｍのより大きなＣＤ目標を有する５５５ｎｍピッチは、３５％透過率を用いて最高のＮＩＬＳを有する（図２３（ｃ）参照）。したがって、透過率調整が必要である。言い換えれば、シミュレーションしたピッチによるＮＩＬＳは５５０ｎｍ周辺に第２の弱い領域を示し、本発明のプロセスは、プロセス・ラチチュードを向上させるために、このピッチ範囲内の形状に約３５％の透過率を有する中間調パターンを利用する。

図２４（ａ）は、リソグラフ性能を実証するために選択された３つの切断線を示している。図２４（ａ）において、臨界の水平ビット・セル・トランジスタ・ゲート（左の切断線と右の切断線で表示してある）は、臨界寸法（ＣＤ）に基づいてπ−位相に変換される。より大きな目標ＣＤを有するワード線（すなわち縦）はゾーン２にクラス分けされ、これらの形状に中間調のゼブラ・パターンを利用した。図２４（ａ）のレイアウトの３つの切断線から、ＦＥＭの実験的データを、２つの水平ビット・セルπ−位相ゲートと縦のゼブラ・ワード線について測定した。図２４（ｂ）に示したように、これらの３つの切断線の重なり合うプロセス窓は、１０％露出ラチチュードで０．７５μｍであり、１００ｎｍ技術にとって余裕がある。

図２５は、本発明を援用して設計されるマスクで使用するのに適したリソグラフ投影装置の概略図を描いている。装置は、
照射光の投影ビームＰＢを供給するための照射システムＥｘ、ＩＬ（この特別の例では照射システムは照射光源ＬＡも含む）と、
マスクＭＡ（例えばレチクル）を保持するためのマスク・ホルダーを備え、マスクを部材ＰＬに関して正確に位置合わせするための第１の位置合わせ手段に接続された、第１の対物テーブル（マスク・テーブル）と、
基板Ｗ（例えばレジストをコーティングしたシリコン・ウェハ）を保持するための基板ホルダーを備え、基板を部材ＰＬに関して正確に位置合わせするための第２の位置合わせ手段に接続された、第２の対物テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
マスクＭＡの照射された部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１個又は複数のダイを含む）上に像形成するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、屈折、反射、又は反射屈折光学系）とを含む。

本明細書に描いたように、装置は透過型（すなわち透過性マスクを有する）である。しかし、一般に、例えば反射型（反射式マスク）とすることもできる。代りに、装置はマスク使用の代替として、他の種類のパターン形成手段を使用することができる。例には、プログラム可能なミラー・アレイ又はＬＣＤマトリックスが含まれる。

光源ＬＡ（例えば水銀ランプ又はエキシマ・レーザ）は照射光のビームを形成する。このビームは、直接又は例えばビーム拡大器Ｅｘなどの処理手段を横切った後に、照明システム（照明機）ＩＬ中に送られる。照明機ＩＬは、ビーム中の強度分布の外方向及び／又は内方向のラジアル方向広がり（通常σ−外方向及びσ−内方向と呼ばれる）を設定するための調節手段ＡＭを含むことができる。さらに、照明機は、積分器ＩＮ及びコンデンサＣＯなどの様々な他の構成要素を含むことができる。このようにして、マスクＭＡに入射されるビームＰＢは、その断面に望ましい均一性と強度分布を有する。

図２５に関して、光源ＬＡはリソグラフ投影装置の筐体内部にある（例えば光源ＬＡが水銀ランプのときにしばしばそうであるように）ことができるが、リソグラフ投影装置から離れることもでき、それが生成する照射ビームは、装置中に導かれる（例えば、適切な案内ミラーを援用して）ことを特記する。この後者の構成は、しばしば光源ＬＡがエキシマ・レーザ（例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦ又はＦ_２レーザ発振）のときの例である。本発明は少なくともこれらの構成の両方を含む。

ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡで遮断される。マスクＭＡを横切ると、ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、レンズは基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームＰＢを集束させる。第２の位置合わせ手段（及び干渉計の測定手段ＩＦ）の助けを受けて、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの通路中に位置合わせするために、基板テーブルＷＴは正確に動くことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスク・ライブラリーから機械的に検索した後、又はスキャン中に、第１の位置合わせ手段を使用して、マスクＭＡをビームＰＢの通路に関して正確に位置合わせすることができる。一般に、対物テーブルＭＴ及びＷＴの動きは、図２５には明瞭に描かれていない長行程モジュール（粗い位置合わせ）及び短行程モジュール（精密位置合わせ）の助けを受けて実現される。しかし、ウェハ・ステッパーの場合、（ステップ・アンド・スキャン・ツールとは逆に）マスク・テーブルＭＴは短行程のアクチュエータにだけ接続することができ、又は固定することができる。

描かれたツールは２種の異なるモードで使用することができる。
ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは本質的に静止状態に保たれ、マスク像全体が１回の動作（すなわち、単一の「閃光」）で目標部分Ｃ上に投影される。次いで、基板テーブルＷＴをｘ及び／又はｙ方向に移動させ、異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射することができる。
スキャン・モードでは、所与の目標部分Ｃが単一の「閃光」で露出されないことを除いて、本質的に同じ構成が用いられる。代りに、投影ビームＰＢがマスク像上をスキャンするように、マスク・テーブルＭＴは所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えば、ｙ方向）に速度ｖで動くことが可能である。同時に、基板テーブルＷＴは、同じ又は反対方向に速度Ｖ＝Ｍｖで同時に動く（ＭはレンズＰＬの拡大率である（一般にＭ＝１／４又は１／５））。このようにして、解像度を妥協することなく、比較的大きな目標部分Ｃを露出することができる。

本明細書に開示した概念は、波長以下の形状を像形成するための任意の包括的な像形成システムをシミュレーションし、又は数学的にモデル化することができ、ますます小さくなるサイズの波長を生成することの可能な、現れてくる像形成技術で特に有用であろう。既に使用されている出現した技術は、ＡｒＦレーザを使用する１９３ｎｍの波長、又はフッ素レーザを使用する１５７ｎｍの波長を生成することの可能なＥＵＶ（極超紫外線）リソグラフを含む。さらに、ＥＵＶリソグラフは、シンクロトロンを用いて、又は材料（固体又はプラズマ）を高エネルギーの電子で叩いて２０〜５０ｎｍの範囲内の光子を生成することによって、この範囲の波長を生成することが可能である。大部分の材料はこの範囲内で吸収性があるので、照明は、モリブデン及びシリコンの多重スタックの反射ミラーによって形成することができる。多重スタック・ミラーは、モリブデンとシリコンの４０対の層を有し、各層の厚さは波長の１／４である。より短い波長さえも、Ｘ線リソグラフで生成することができる。一般に、Ｘ線波長を生成するにはシンクロトロンが使用される。大部分の材料はｘ線波長に吸収性があるので、吸収性材料の薄片は、形状を印刷する（ポジティブ・レジスト）場所、又は印刷しない（ネガティブ・レジスト）場所を定める。

本明細書に開示した概念は、シリコン・ウェハなどの基板上に像形成するために使用することができるが、開示した概念は、任意の種類のフォトリソグラフ像形成システム、例えば、シリコン・ウェハ以外の基板に像形成するのに使用されるシステムで使用できることを理解すべきである。

コンピュータ・システムのソフトウェア機能は、実行可能なコードを含んで、プログラミングを含み、上述の像形成モデルを実施するのに使用することができる。ソフトウェア・コードは、汎用コンピュータで実行可能である。運転中、コード及び可能であれば関連するデータ記録は汎用コンピュータ・プラットフォーム内に保存される。しかし、他の時間に、ソフトウェアは他の場所に保存することができ、及び／又は適切な汎用コンピュータ・システム中にロードするために移動することができる。このため、上で論じた実施例は、少なくとも１種の機械読み取り可能な媒体によって保持された、１種又は複数のコード・モジュールの形の１個又は複数のソフトウェア製品を含む。コンピュータ・システムのプロセッサによるそれらのコードの実行は、本質的に本明細書に論じた実施例中で実行される方法で、プラットフォームがカタログ及び／又はソフトウェアのダウンロード機能を実施することを可能にする。

本明細書で使用される、コンピュータ又は機械「読み取り可能な媒体」などの用語は、プロセッサへの実行命令を与えることに関与する任意の媒体を指す。それらの媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、伝送媒体を含んで、多くの形を取ることができるが、制限されない。不揮発性媒体は、例えば、上で論じたサーバー・プラットフォームとして動作する、任意のコンピュータの任意の記憶装置など、光又は磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、それらのコンピュータ・プラットフォームのメイン・メモリなど、ダイナミック・メモリを含む。物理的伝送媒体は、コンピュータ・システム内のバスを具備するワイヤを含む同軸ケーブル（銅ワイアと光ファイバ）を含む。キャリア・ウェーブ伝送媒体は、電気的又は電磁気的信号、又は無線周波数（ＲＦ）及び赤外（ＩＲ）データ通信中に生成される音響波若しくは光波の形を取ることができる。したがって、コンピュータで読み取り可能な媒体の通常の形には、例えば、フロッピー（登録商標）・ディスク、フレキシブル・ディスク、ハード・ディスク、磁気テープ、任意の他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、任意の他の光媒体、パンチ・カードなど通常使用されない媒体、紙テープ、孔パターンを有する任意の他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、任意の他のメモリ・チップ又はカートリッジ、キャリア・ウェーブ伝送データ若しくは命令、それらのキャリア・ウェーブを運ぶケーブル若しくは接続路、又はコンピュータがプログラミング・コード及び／又はデータを読み取ることのできる任意の他の媒体が含まれる。コンピュータで読み取り可能な媒体のこれらの形の多くは、１個又は複数の命令の１個又は複数のシーケンスをコンピュータに運んで実行させるのに関与することができる。

本発明を詳細に説明し図示したが、これは図示及び実施例のみであり、制限の意味に解釈すべきではなく、本発明の範囲は付属の請求項によってのみ制限されることを明確に理解すべきである。

例示的な線：間隔パターン及び対応する振幅応答を示す図である。 投影ひとみによって捕捉された回折次数が、マスク形状の透過パーセントを変化させることによってどのように変化するかを示す図である。 ピッチ２２０ｎｍの８０ｎｍ線について、０．８ＮＡ ＫｒＦ、ＱＵＡＳＡＲ（登録商標）、σ_ｏｕｔ＝０．９２、σ_ｉｎ＝０．７２、θ＝３０°で得られる空中像強度を示すグラフである。 与えられたサンプルについて、ひとみによって捕捉された０次及び＋／−１次回折次数の正規化した出力を示す図である。 与えられたサンプルについて、様々なデフォーカス条件でのマスク透過率に対するＮＩＬＳプロットを示すグラフである。 目標ＣＤが８０ｎｍのマスク設計について、ＣＰＬと６％Ａｔｔ−ＰＳＭの空中像比較を示すグラフである。 図４（ａ）の実施例の形状に負のバイアスを加えることによって、いかに像形成を向上できるかを示す図である。 線９０ｎｍ、ピッチ２４０ｎｍ、透過率３５％を有するマスク形状に対応する投影ひとみを示す図である。 図６（ａ）の実施例について、捕捉された０次及び＋／−１次回折次数の全エネルギーを示すグラフである。 マスク形状の透過パーセントを変化させることによる、露出ラチチュード（ＥＬ）対焦点深度（ＤＯＦ）に及ぼす影響を示すグラフである。 マスク形状の透過パーセントを変化させることによる、露出ラチチュード（ＥＬ）対焦点深度（ＤＯＦ）に及ぼす影響を示すグラフである。 与えられた実施例について、ピッチ２２０ｎｍ、目標ＣＤ９０ｎｍの１ＸレチクルＣＤを関数とするシミュレーションした像ＭＥＥＦを示すグラフである。 与えられた実施例について、マスク強度透過率の関数としてのサイズによるシミュレーションＣＤの挙動を示すグラフである。 本発明を実施する例示的方法を記載したフロー図である。 与えられた実施例について、ピッチによるＮＩＬＳを示すプロットを示すグラフである。 臨界ピッチ２４０ｎｍの透過率によるＮＩＬＳのプロットを示すグラフである。 禁止ピッチ３９０ｎｍの透過率によるＮＩＬＳのプロットを示すグラフである。 与えられた実施例について、デフォーカス・プロットに対する露出ラチチュードを示すグラフである。 与えられた例について、重なり合うプロセス窓に対する露出ラチチュードを示すグラフである。 例示的な高ＮＡ、ＡｒＦ系についてピッチによるＮＩＬＳのプロットを示すグラフである。 臨界ピッチ１３０ｎｍの透過率によるＮＩＬＳのプロットを示すグラフである。 禁止ピッチ２００ｎｍの透過率によるＮＩＬＳのプロットを示すグラフである。 与えられた実施例について、デフォーカスに対する露出ラチチュードを示すグラフである。 与えられた例について、重なり合うプロセス窓に対する露出ラチチュードを示すグラフである。 マスク形状の透過率を調整する例示的方法を示す図である。 マスク形状の透過率を調整する例示的方法を示す図である。 マスク形状の透過率を調整する例示的方法を示す図である。 与えられた実施例についてピッチによるＮＩＬＳのプロットを示すグラフである。 図１８（ａ）の実施例について、デフォーカス・プロットに対する露出ラチチュードを示すグラフである。 本発明によって得られたプロセス・ラチチュードの向上を確認する実験結果を示す図である。 本発明によって得られたプロセス・ラチチュードの向上を確認する実験結果を示す図である。 本発明によって得られたプロセス・ラチチュードの向上を確認する実験結果を示す図である。 本発明によって得られたプロセス・ラチチュードの向上を確認する実験結果を示す図である。 本発明によって得られたプロセス・ラチチュードの向上を確認する実験結果を示す図である。 本発明によって得られたプロセス・ラチチュードの向上を確認する実験結果を示す図である。 散乱バーを使用しない、４５０ｎｍピッチの露出線量ラチチュードを示すグラフである。 中央に５０ｎｍ散乱バーを含むように修正した同じプロセスの露出線量ラチチュードを示すグラフである。 様々なマスク透過率について、ピッチによるＭＥＥＦのプロットを示すグラフである。 本発明のプロセスを実際の設計プロセス・フローに一体化する例示的プロセスを記載したフロー図である。 本発明の透過率調整法がＳＲＡＭレイアウトの異なる部分にど のように働くかの例を示す図である。 本発明の透過率調整法がＳＲＡＭレイアウトの異なる部分にど のように働くかの例を示す図である。 本発明の透過率調整法がＳＲＡＭレイアウトの異なる部分にど のように働くかの例を示す図である。 リソグラフ性能を検証するために用いられる、図２３（ａ）の 目標レイアウトから得られたＣＰＬレイアウトの３つの例示切断線を示す図である。 図２４（ａ）の３つの切断線の結果のプロセス窓を示す図であ る。 本発明を援用して設計したマスクで使用するのに適したリソグラフ投影装置の概略図である。

符号の説明

ＰＢ 投影ビーム
Ｅｘ 照射システム
ＬＡ 照射光源
ＭＡ マスク
ＷＴ 対物テーブル（基板テーブル）
Ｗ 基板
ＰＬ レンズ
ＩＬ 照明機
ＡＭ 調節手段
ＩＮ 積分器
ＣＯ コンデンサ
ＭＴ マスク・テーブル

Claims (18)

1. フォトリソグラフ・プロセスに使用するためのマスクを作製する方法であって、前記方法が、
   像形成される複数の形状を有する目標マスク・パターン、及び前記マスクの像形成に使用する照明システムを決定する段階と、
   前記目標パターン内の臨界ピッチを識別し、前記臨界ピッチを像形成する前記照明システムの照明設定を最適化する段階と、
   前記目標パターン内の禁止ピッチを識別する段階と、
   前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しい前記形状の露出ラチチュードが広がるように、前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階とを含む方法。
2. 前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しい形状の露出ラチチュードが広がるように、前記臨界ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記目標パターン内の形状の透過率を修正する段階をさらに含む請求項１に記載のマスクを作製する方法。
3. 前記禁止ピッチを識別する前記段階が、前記最適化した照明設定を用いて、ピッチによる正規化した像の対数傾斜（ＮＩＬＳ）を求め、最小のＮＩＬＳ値を有するピッチを識別することを含む請求項１に記載のマスクを作製する方法。
4. 前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階が、禁止ピッチでの透過率による正規化した像の対数傾斜（ＮＩＬＳ）を求め、最大のＮＩＬＳ値を有する透過率値を選択することを含む請求項３に記載のマスクを作製する方法。
5. 前記臨界ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階が、臨界ピッチでの透過率による正規化した像の対数傾斜（ＮＩＬＳ）を求め、最大のＮＩＬＳ値を有する透過率値を選択することを含む請求項２に記載のマスクを作製する方法。
6. 前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階が、前記形状を中間調にすることによって目標パターンを修正することをさらに含む請求項４に記載のマスクを作製する方法。
7. 少なくとも１種の機械読み取り可能な媒体によって移動可能な実行可能コードを含むプログラム製品であって、少なくとも１種のプログラム可能なコンピュータによるコードの実行によって、少なくとも１種のプログラム可能なコンピュータにフォトリソグラフ・プロセスに使用するためのマスクを作製する段階のシーケンスを実行させ、前記段階が、
   像形成される複数の形状を有する目標マスク・パターン及び前記マスクの像形成に使用する照明システムを決定する段階と、
   前記目標パターン内の臨界ピッチを識別し、前記臨界ピッチを像形成する前記照明システムの照明設定を最適化する段階と、
   前記目標パターン内の禁止ピッチを識別する段階と、
   前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しい前記形状の露出ラチチュードが広がるように、前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階とを含むプログラム製品。
8. 前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しい形状の露出ラチチュードが広がるように、前記臨界ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記目標パターン内の形状の透過率を修正する段階をさらに含む請求項７に記載のマスクを作製するためのプログラム製品。
9. 前記禁止ピッチを識別する段階が、前記最適化した照明設定を用いて、ピッチによる正規化した像の対数傾斜（ＮＩＬＳ）を求め、最小のＮＩＬＳ値を有するピッチを識別することを含む請求項７に記載のマスクを作製するためのプログラム製品。
10. 前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階が、禁止ピッチでの透過率による正規化した像の対数傾斜（ＮＩＬＳ）を求め、最大のＮＩＬＳ値を有する透過率値を選択することを含む請求項９に記載のマスクを作製するためのプログラム製品。
11. 前記臨界ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階が、臨界ピッチでの透過率による正規化した像の対数傾斜（ＮＩＬＳ）を求め、最大のＮＩＬＳ値を有する透過率値を選択することを含む請求項８に記載のマスクを作製するためのプログラム製品。
12. 前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階が、前記形状を中間調にすることによって目標パターンを修正することをさらに含む請求項１０に記載のマスクを作製するためのプログラム製品。
13. （ａ）照射光に感受性のある層によって少なくとも部分的に被覆された基板を提供する段階と、
    （ｂ）像形成システムを使用して照射光の投影ビームを提供する段階と、
    （ｃ）マスク上の目標パターンを使用して投影ビームの断面にパターンを与える段階と、
    （ｄ）パターン化した照射光のビームを、照射光に感受性のある材料の層の目標部分に投影する段階とを含むデバイスの製造方法であって、
    段階（ｃ）において、前記マスクが、
    像形成される複数の形状を有する目標マスク・パターン、及び前記マスクの像形成に使用される照明システムを決定する段階と、
    前記目標パターン内の臨界ピッチを識別し、前記臨界ピッチを像形成する前記照明システムの照明設定を最適化する段階と、
    前記目標パターン内の禁止ピッチを識別する段階と、
    前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しい前記形状の露出ラチチュードが広がるように、前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階とを含む方法によって形成される方法。
14. 前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しい形状の露出ラチチュードが広がるように、前記臨界ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記目標パターン内の形状の透過率を修正する段階をさらに含む請求項１３に記載のデバイスの製造方法。
15. 前記禁止ピッチを識別する段階が、前記最適化した照明設定を用いて、ピッチによる正規化した像の対数傾斜（ＮＩＬＳ）を求め、最小のＮＩＬＳ値を有するピッチを識別することを含む請求項１３に記載のデバイスの製造方法。
16. 前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階が、禁止ピッチでの透過率による正規化した像の対数傾斜（ＮＩＬＳ）を求め、最大のＮＩＬＳ値を有する透過率値を選択することを含む請求項１５に記載のデバイスの製造方法。
17. 前記臨界ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階が、臨界ピッチでの透過率による正規化した像の対数傾斜（ＮＩＬＳ）を求め、最大のＮＩＬＳ値を有する透過率値を選択することを含む請求項１４に記載のデバイスの製造方法。
18. 前記禁止ピッチに等しい、又は実質上等しいピッチを有する前記形状の透過率を修正する段階が、前記形状を中間調にすることによって目標パターンを修正することをさらに含む請求項１６に記載のデバイスの製造方法。