JP5313429B2

JP5313429B2 - 光リソグラフィ方法

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Publication number: JP5313429B2
Application number: JP2005209573A
Authority: JP
Inventors: ペーター・レーニッセン; キム・ヨンチャン
Original assignee: Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
Current assignee: Interuniversitair Microelektronica Centrum vzw IMEC
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2025-07-20
Also published as: US7838209B2; JP2006032974A; US20060019179A1

Description

本発明は、例えば集積回路などの半導体デバイスの製造に使用される光リソグラフィの分野に関する。特に、本発明は、光リソグラフィによりこれらのデバイスを製造するときに、デバイスの特徴となる大きさへの迷光の影響を減らす方法、そのようにして得られたデバイス、および迷光の影響を減らすこれらの方法とそのデザインとに使用されるリソグラフィマスクに関する。

例えば基板上の集積回路である半導体デバイスなどの光リソグラフィによるデバイスの製造の間、この基板上で領域が選択されて、集積回路の特性を区画するように基板上での処理の選択実施ができる。そのような処理の例は、露光された基板の電気特性を変更する制限された量の種類のこれらの選択された領域の導入、回路基板内のパターンを区画するドライおよびウェットエッチ処理により選択された領域内の基板から物質の除去などである。リソグラフィ処理が使用されてこれらの選択された領域を製造する。リソグラフィ処理は数ステップを含む。第１に、レジストとしても知られている感光性樹脂の均一層が回路基板上に設けられる。そのようなレジストは、Ａｒｃｈ（アメリカ合衆国）、住友（日本）、Ｃｌａｒｉａｎｔ（スイス）などの会社から市販されている。次に、このレジスト層は、照射形式に選択的に露光され、その露光形式により、その照射された部分の化学特性を変化させる。使用される照射の波長により、２４８ｎｍまたは１５７ｎｍ光リソグラフィおよび極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフィなどの１０ｎｍ以上の波長を使用する光リソグラフィと、電子ビームリソグラフィ、Ｘ線リソグラフィまたはイオンビームリソグラフィなどの技術の属する光を用いないリソグラフィとの区別をすることもある。典型的にフォトマスクとラベルマスクまたは焦点板もレジストをこの照射へ選択的に露光するために使用される。そのようなマスクは、照射に対して透明な材料で形成され、不透明な材料でパターンが形成され、その不透明な材料があると、光の伝搬を止めるキャリアを含む。従って、このマスクパターンは、基板上のどこに照射が当たるかを決定する。典型的に薄いクロム層が遮光材料として使用され、石英ガラスが透明な材料として使用可能であるけれども、他の遮光材料および透明な材料も同様に使用可能である。マスクパターン自体は、集積回路の１つの層の２次元配置の材料による表現である。そのような２次元配置はしばしばデザインと呼ばれる。最初のデザインは補正され、付随的に追加の特性および大きさの調整を含み、それにより、リソグラフィ処理の欠点を補正する。マスクにのせられたデザインが元のデザインということである。レジスト内に理想的に形成されるべきそのデザインを含むマスクが元のマスクであるということである。ポジティブトーンレジスト（ｐｏｓｉｔｉｖｅｔｏｎｅｒｅｓｉｓｔ）の場合、照射された部分は、照射により、より溶解性をもつようになり、これらの露光された部分は、非露光領域に対して選択的に除去可能であり、それにより、マスクパターンのポジティブイメージを形成する。非照射領域が溶けるようになると、すなわちネガティブトーンイメージ（ｎｅｇａｔｉｖｅｔｏｎｅｉｍａｇｅ）の場合、マスクパターンのネガティブイメージが得られる。レジストの溶解度特性を変えるのに必要なエネルギー量は、レジストの特性である。このエネルギー閾値は、適切なレジスト組成を選択することにより調整可能である。露光ステップの後で、レジスト層の溶解性部分は除去され、対応する選択された領域は、下の基板が露光されることによりレジスト層内に形成される。結果としてレジストのパターンが基板上に生成されて、例えば集積回路の特性を区画する処理用のマスクとして提供される。

半導体技術の小型化により、集積回路の特性、例えば、線、開口部、線と開口部の間の間隔の寸法が減少した。これらの寸法が縮小すると、そのような小さな特性を区画するのがより困難になる。照射波長と選択領域の最小寸法との間には相関関係が存在するので、波長が短くなると、得られる最小寸法も小さくなり、光を用いないリソグラフィを使用して、ナノメートルスケールの寸法を得るかもしれない。しかし、これらの光を用いない技術はとても高価であって、生産価値のあるものとなる前に、時間を浪費し、更に多量の研究開発を必要とする。従って、解像度向上技術（ＲＥＴ）を使用するよく知られた光リソグラフィの限界を入れ替える傾向がある。例えば特許文献１では、光リソグラフィによりずっと小さな特性を区画する問題を議論し、２重露光位相シフトリソグラフィ処理の使用を開示している。

しかし、光リソグラフィはいわゆる迷光またはフレア効果に苦しむので、そのような画質向上技術により得られる解像度の改善に制限が課せられる。フレアは、レジスト層の非選択領域に照射する光の効果であり、光がリソグラフィ露光ツールの中で広がるか散乱し、レジスト内に印刷された特性の寸法をそれらの所望の値から変化させる。ＫａｆａｉＬｉなどは、非特許文献１の中で、１９３ｎｍの露光ツールとその先に関する増加する問題、特により短い波長を使用したとき、光リソグラフィシステムの性能を最大化するときに、迷光の発生源および迷光がますます不安定になる事実を議論している。

図１ａから図１ｆは、光リソグラフィの間にレジストの層に形成される種々のパターンの寸法に対する迷光の影響を示す。図１ａは透明キャリア（１０４）上に形成された例えばクロム層などの遮光層（１０２）を含むマスク（１００）の断面図を示す。図１ａの例により示されている遮光層（１０２）は、小さな孤立した開口部（１０６）、格子（１０８）、すなわち、例えば連続した３つの開口部または連続した２本の線、１つの孤立した開口部（１１０）および孤立した線（１１２）のパターンを含む。図１ｂは、マスク（１００）に沿った位置ｘの関数として、各位置に関して１に等しい強さＩで表される照射が透過するか、０に等しい強さＩにより表される照射が遮られるかを示す。そのようなパターンデータは、層の中に存在するパターンのデジタル表現と考えることができる。理想的な場合、遮光層（１０２）の中の各開口部を離れる照射の空間分布は、ボックスプロファイル（ｂｏｘｐｒｏｆｉｌｅ）をもつ点広がり関数により表されるか、クロネッカーのデルタ関数により表される。しかし、現実に、伝達した光は、孤立した開口部に関して図１ｃに示されているように、広がる。箱のような点広がり関数の代わりに、迷光の減衰する強度特性（１２０）が得られ、使用されるリソグラフィシステムにより、数マイクロメートルから数百マイクロメートルまでの距離にわたり広がる。そのような減衰する点広がり関数は減衰定数λにより特徴付けられる。

マスクの開口部により伝達した後で、伝達した光はパターン（１４２）形成層上に設けられたレジストまたは感光層（１４０）を含む基板（１５０）上に当たる（図１ｅに示されている）。基板（１５０）は、半導体基板、ガラス基板、金属基板、プラスティック基板などの任意の適切なキャリアを含んでもよい。代わりに、装置またはキャリア上の回路などのキャリア上の層または層の構造を含んでもよい。パターンが形成される層（１４２）はキャリア材料の一部であってもよい。説明を簡単にするために、基板（１５０）、更に詳細にはパターン形成層（１４２）が既に感光層（１４０）に覆われていると仮定する。ポジティブトーンレジストの場合、マスク（１００）のパターンは、レジストの照射部分が除去されると、理想的な場合、すなわちフレアがない場合、正確にレジスト内に移される。これらの各開口部を通り抜けて、光が複数の平行な光線の形でレジスト（１４０）まで伝達されるので、理想的な場合、レジストのパターンデータ、すなわちどこのレジストが除去されたか残っているかの情報は、マスクパターンのパターンデータ、すなわちどこの遮光層が存在するかしないかと一致すべきである。しかし、伝達される光が広がるので、マスクの開口部と直線上に並んでいない部分も、伝達される光の減衰する光の強さの特性により決定される程度まで照射される。図１ｄは、層（１４２）に沿った位置ｘの関数として、レジスト（１４０）内に吸収されるエネルギーの対数を示し、図１ｅは、層（１４２）の上に広がるポジティブトーンレジスト（１４０）を含む基板（１５０）の断面図を示す。この図は、図１ｄの点線ａにより示されるレジストの閾値を考慮した図１ａのパターンによる露光の後に作成された。レジストの閾値は、レジストの溶解度特性を変えるのに必要なエネルギーの露光量を意味する。小さな孤立した開口部（１０６）に対応する領域（１５６）および孤立した開口部（１１０）に対応する領域（１６０）の場合、照射がレジスト（１４０）のより広い領域に広がり、それにより、照射に露光したレジストの領域を広げることになる。これは孤立した開口部（１１０）に対応する領域（１６０）に関する矢印ｂにより示され、この開口部の中の破線はフレア効果を考慮に入れない上記開口部の寸法を示す。比較的明確に、この効果は最小の孤立した開口部（１０６）に関して顕著である。格子（１０８）または孤立した線（１１２）の場合、吸収されるエネルギーの分布は、対応する各領域（１５８）、（１６２）に重なる。孤立した線（１１２）に対応する露光されていない領域は、マスク（１００）の中の孤立した線（１１２）の両横の両方の大きな開口部から来るフレア照射により過露光されているので、ほとんど消えてしまっている。レジスト（１４０）の中のステップ上のエネルギー特性を得る代わりに、迷光照射が、このエネルギー特性Ｉを広げているので、レジスト（１４０）の中で領域外エネルギー照射を引き起こす。図１ｆは、ポジティブトーンレジストが使用された場合にレジストの中の結果として生じるパターンデータを示す。１レベルは露光されていない位置に対応し、０は、光が吸収されてポジティブトーンレジストが溶解性になった場所に対応する。レジストの中の開口部（１５６）および（１６０）はより広がり、格子（１５８）の開口部は１つの大きな開口部に統合されて、２つの大きな開口部を分ける１本の線（１１２）は、レジストの中に１つの大きな開口部を生成して消えてしまっている。マスク特性（図１参照）の対応する特性に比較されたレジスト特性（図１ｅ参照）の寸法の偏差は、伝達される光が減衰する速度、すなわち伝達された光の広がり、およびレジストの閾値、すなわち照射された領域を溶解性にするのに必要な光エネルギーの量に依存する。数学的には、この効果は、図１ｂに示されているマスクのパターンデータの畳み込みに一致し、図１ｃに示されている伝達された光の点広がり関数に一致する。したがって、フレアは、集積回路の特性の所望の寸法の偏差となり、この迷光は光リソグラフィツールの性能を制限する。

迷光の寸法への影響を減らす１つの方法は、表面の凹凸を減らすことにより、または表面コーティングにより光リソグラフィツール自体の迷光の量を減らすことである。しかしこれはツールの大規模な再設計を必要とする。

フレアにより引き起こされる寸法および特性の大きさの変化を解消するもう１つの方法は、元のデザインを変更することおよび上記引き起こされる変化を考慮に入れてパターンの横方向の寸法を変えることである。図１ａから図１ｆに表された例では、２つの外部の開口部の横方向の寸法、すなわち円形の開口部の場合は直径が、その点広がり関数により与えられる伝達された光の広がりにより決定される程度まで減少することを暗示している。横方向の寸法のこのバイアスは、後者の引き起こされた変化を直接的に補正する。しかし元のデザインを変更すると、時間を浪費し、非常に多くのコンピュータ処理を必要とする計算が膨大になる。元の特性の大きさにおけるそのような小さな変更は、高い製造の精密性を必要とするので、マスクの製造費用は増加する。さらに、１露光ステップのみ使用されるけれども、高解像度のリソグラフィ処理が必要とされて、そのようなわずかに変更した特性の印刷を可能にし、処理費用が増加しうる。

特許文献２が、特性の大きさに関する伝達された光の広がりの影響を減らすもう１つの方法を開示している。この方法の目的は、それらの寸法の正確な区画を要求するそれらの特性、すなわち目標特性を囲む同一のパターンを生成することであるので、各そのような目標特性に関する再現可能かつ同じような露光環境となる。一方理想的な場合には、１露光ステップのみが必要とされ、元のマスクを使用してレジストの中にパターンを形成するけれども、開示された方法は２段露光ステップを含む。各露光ステップは、改造されたマスクの使用を必要とし、これらの改造されたマスクの各々は、元のマスクの異なる変更である。このアプローチは２つのマスクを必要とし、各マスクに関して従来の方法と同じ不利点に苦しむ。
米国特許第６，６８６，１０２号米国出願公開第２００４／００１０７６８号Ｓｃａｔｔｅｒｅｄｌｉｇｈｔ、ＳＰＩＥｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｖｏｌ．４３４６（２００１）

本発明の目的は、光リソグラフィの間に特性の大きさの上に伝達される光の広がりの影響を減らす方法を提供することであり、従来技術の欠点に苦しまない方法ならびにその方法で製造された製品および使用されるマスクである。

本発明の別の目的は、光リソグラフィに使用されるマスクの限定されたマスクの複雑さで、光リソグラフィの迷光の効果を減少させる方法ならびにその方法で製造された製品および使用されるマスクを提供することである。

本発明はマスク製造の精密性を提供でき、それは、元のマスクを製造するのに必要な精密性と同じかそれ以下である。

上記の課題は、本発明にかかる方法、１組のマスクおよび装置により達成される。本発明の１つの実施の形態では、２つのマスクの組が開示されている。第１のマスクは所望のパターンを含むけれども、第２のマスクはこの所望のパターンの逆の少なくともサブセットを含むかまたはその逆である。

本発明は、第１のパターンすなわちデザインを基板上に設けるリソグラフィ方法に関し、上記方法は、上記感光層が上記基板を覆い、少なくとも１回の露光を使用する上記第１のパターン、例えば上記デザインに実質的にしたがって照射するステップを含み、上記第１のパターン例えば上記デザインのネガティブイメージを少なくとも部分的にもつ第２のパターン、例えば補正マスクにしたがって、上記感光層を照射することにより上記照射を補正する。感光層は２つの照射ステップの間で現像されないかもしれない。デザインのネガティブイメージに対応するパターンのネガティブイメージで、第１のパターンまたはデザインにしたがって照射された特定の領域が、第１のパターンのネガティブなイメージまたはデザインのネガティブなイメージにしたがって照射する間に特定されて照射されないことを意味するだけでなく、第１のパターンまたはデザインにしたがって照射されない特定の領域が、第１のパターンのネガティブなイメージまたはデザインのネガティブイメージにしたがって照射される間に特定して照射されることを意味する。上記第１のパターンすなわち上記デザインに実質的にしたがって照射するステップは、上記第１のパターンすなわち上記デザインにしたがって照射するステップを含んでもよく、解像度向上技術を適用するための特性を備えた上記第１のパターンすなわちデザインにしたがって照射するステップを含んでもよい。上記第１のパターンすなわち上記デザインの上記少なくとも部分的にネガティブなイメージは、選択された閾値以上の寸法を持つ上記第１のパターンすなわち上記デザインの少なくとも全ての特性のネガティブイメージを含んでもよい。上記第１のパターンすなわちデザインに実質的にしたがって照射するステップは、焦点距離Ｆ₁で実施可能であり、上記第２のパターンすなわち上記補正マスクにしたがって照射するステップにより上記照射するステップを補正する上記ステップは、異なる焦点距離Ｆ₂で実施可能である。上記閾値は０マイクロメートルより大きくてもよい。上記選択された閾値は、デフォーカス距離Ｆ₂−Ｆ₁に比例してもよい。上記デフォーカス距離は０．５から２０マイクロメートルの間であってもよく、好ましくは１から５マイクロメートルの間である。上記第２のパターンすなわち上記補正マスクにしたがって照射するステップにより照射する上記ステップを補正する上記ステップは露光量Ｅ₂で実施可能である。上記焦点距離Ｆ₂および上記露光量Ｅ₂は、焦点−露光−マトリックス（Ｆｏｃｕｓ−Ｅｘｐｏｓｕｒｅ−Ｍａｔｒｉｘ）ウェハー実験を使用して決定できる。上記第１のパターンすなわちデザインに実質的にしたがって照射するステップは、第１の照射源を使用して実施可能であり、上記第２のパターンすなわち上記補正マスクにしたがって照射するステップにより照射する上記ステップを補正する上記ステップは、第２の照射源を使用して実施可能であり、それによって、上記第１の照射源は上記第２の照射源よりも短い波長をもつ。上記第２のパターンすなわち上記補正マスクにしたがって照射するステップにより照射する上記ステップを補正する上記ステップは、複数の露光ステップを含んでもよい。上記複数の露光ステップの各々は、上記第１のパターンすなわちデザインに実質的にしたがって照射する上記ステップの間に使用される焦点距離とは異なる焦点距離で実施可能である。

さらに、本発明は少なくとも１つのパターン層を含むデバイスに関し、上記パターン層は、上に説明した方法のいずれかで形成される。

本発明は、基板上に第１のパターンすなわちデザインを設けるリソグラフィステップに使用される１組のリソグラフィ用マスクにも関し、上記１組のリソグラフィ用マスクは、第１のマスクおよび少なくとも１つの第２のマスクを含み、それによって、上記第１のパターンすなわちデザインに実質的にしたがって感光レジスト層を照射するのに上記第１のマスクが適応し、上記少なくとも１つの第２のマスク、例えば少なくとも１つの補正マスクが、上記第２のパターン、例えば補正パターンにしたがって上記レジスト層を照射するのに適応し、上記第２のパターン、例えば補正パターンが、上記第１のパターン、例えばデザインのネガティブなイメージを少なくとも部分的に持つ。上記第１のパターンすなわちデザインに実質的にしたがって照射するステップは、上記第１のパターンすなわちデザインに正確にしたがって照射するステップを含んでもよい。上記第１のパターンすなわちデザインの少なくとも部分的にネガティブなイメージは、選択された閾値以上の寸法を持つ上記第１のパターンすなわちデザインの少なくとも全ての特性のネガティブまたは逆のパターンを含んでもよい。上記閾値は０マイクロメートルより大きくてもよい。上記閾値は、上記第１および上記第２の照射ステップの間の使用された焦点距離の違いに比例してもよい。

リソグラフィツールに関して上で説明したように、本発明は１組のリソグラフィマスクの使用にも関する。

さらに本発明は、基板上にデザインを設ける１組のリソグラフィマスクをデザインする方法に関し、上記方法は、上記デザインから成る第１のマスクをデザインするステップ、および上記デザインの少なくとも部分的にネガティブイメージを含む第２のマスク、例えば補正マスクをデザインするステップを含む。少なくとも部分的に上記デザインのネガティブイメージを第２のマスク、例えば補正マスクをデザインするステップは、閾値未満の寸法をもつ上記デザインおよび付随的に省く特性を完全に逆にするステップを含んでもよい。それによって、上記デザインの上記少なくとも部分的にネガティブなイメージは、選択された閾値以上の寸法を持つ上記デザインの少なくとも全ての特性の逆のパターンを含んでもよい。上記閾値は０より大きくてもよい。

本発明は、上に説明されているようにデザインする方法を実行するコンピュータプログラム製品にも関する。さらに本発明は、上に説明されているように、１組のリソグラフィマスクをデザインする方法を実行するコンピュータプログラム製品を記録する機械読み取り可能なデータ保存装置にも関する。

本発明の実施の形態の利点は、元のマスクを製造するのに必要な精密性と同じかそれより低い精密性をマスク製造ステップが必要とすることである。

本発明の実施の形態の利点は、層の上に設けられるべき特性のパターンをもつすなわち元のパターンに実質的な変更を加えない第１のマスクを技術が使用することである。

本発明の実施の形態の利点は、補正マスクまたは第２のマスクを交換する必要なしに複数の第１のマスクまたは異なる光リソグラフィシステムに関して補正マスクが使用可能であることである。

この分野で、技術の一定の改良、変更および発展があったけれども、本概念は実質的に新しい改良を表すものであり、従来技術から出発して、この手のより効率的で、安定していて、信頼できるデバイスを提供できる。

本発明の教示により、光リソグラフィ処理を実施する改良された方法および装置の設計が可能になる。

本発明のこれらのおよび他の特徴、特性および利点は、本発明の原理を例により示す添付の図とともに、以下の詳細な記述から明らかになる。この説明は例のみのために与えられ、本発明の範囲を制限するものではない。以下に引用されている参照数字は添付の図を参照する。

以下、添付の図を参照して発明の実施の形態を説明する。

全ての図は、本発明のいくつかの態様および実施の形態を示すよう意図されている。デバイスは明瞭さのために単純化されて示されている。代替物または選択物は、全ては示されておらず、したがって、本発明は与えられた図の内容に制限されない。同様な数字は、異なる図の同様な部分を参照するために使用されている。

図に関して、本発明は以下に詳細に説明されている。しかし明らかなのは、当業者は本発明を実施するいくつかの他の等価な実施の形態または他の方法を思いつくことができ、本発明の範囲は特許請求の範囲の用語によってのみ限定される。

説明されている図は概略であり限定するものではない。図では、要素のいくつかの大きさは、説明のために誇大表示され縮尺通りに描かれていないかもしれない。

さらに、明細書および特許請求の範囲内の用語、第１、第２、第３などは、同様な部材の間で区別するために使用されていて、必ずしも連続した、または、時系列の順序を説明するために使用されているのではない。そのように使用されている用語は適切な状況では交換可能であり、ここに説明されている本発明の実施の形態は、ここに説明または図示されている以外の順序で実施可能であることは分かるであろう。

特許請求の範囲の中で使用されている用語「含む」は、そのあとに挙げられている手段に制限されると理解するべきではなく、他の要素やステップを排除するものではない。したがって、表現「手段ＡおよびＢを含むデバイス」の範囲はコンポーネントＡおよびＢのみから成るデバイスに限定されるべきではない。

発明の教示の目的のため、ポジティブトーンレジストが使用され、露光に際し、レジストの露光した領域は溶解性になり、したがってマスクのパターンがレジストに移される。当業者にとって明らかなのは、同様な方法、マスクおよびシステムは、ネガティブトーンレジストを用いた用途でも得られる。

本発明は、パターン形成済製品を作るのにリソグラフィが適用されるものはどれでも適用可能である。半導体処理が、このような技術を使用したよく知られた処理であるけれども、本発明は半導体処理のみには限定されない。

本出願におけるパターンのネガティブイメージないしは逆のパターン、またはそれに対応して、デザインのネガティブイメージの表現では、第１のパターンで遮光領域またはそれに対応する第１のデザインは、逆のパターンないしはネガティブなイメージをもつパターンで透明となり、またはそれに対応して、逆のデザインないしはネガティブなイメージを持つデザインで透明となり、第１のパターンないしはそれに対応して第１のデザインでは透明な領域Ｂが、逆のパターンないしはネガティブなイメージを持つパターンで遮光性になり、またはそれに対応して、逆のデザインないしはネガティブなイメージを持つデザインで遮光性になることを意味する。したがって本出願のネガティブイメージは、写真撮影において持つネガティブイメージの意味と同様な意味を持つ。上に説明されているように、「デザイン」は２次元配置、例えば集積回路の１層の２次元配置を意味する。「補正マスク」は、補正ステップの間に使用されるマスクまたはマスクの組を意味する。

「基板」は、デザインにしたがった配置を設ける必要のあるキャリアおよび層を意味する。したがって、デザインを基板の上／中に設けるステップは、選択されたデザインにしたがった配置を設ける必要のある層の中にデザインを設けるステップに対応する。

当業者は、マスクを製作するステップが、通常、米国ケイデンス社ないしはニューメリカルグラフィックス（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＧｒａｐｈｉｃｓ）社、またはオランダのＡＳＭ−ＬＭａｓｋｔｏｏｌｓ社などにより提供されているＥＤＡツールのようなソフトウェア手段によりデザインを生成するステップを含むことが分かるだろう。与えられたデザインから、例えば寸法を変化させる、追加の特性を削るなどのソフトウェア手段によりこの与えられたデザインのパターン情報を操作することにより、新しいデザインが生成可能である。リソグラフィによるパターン形成処理を使用してデザインからマスクが製造され、このパターン形成処理の複雑さは、デザインの中に存在する最小特性の大きさに反比例する。リソグラフィマスクの生産に使用されるリソグラフィによるパターン形成技術は、好ましくは大きな欠点に苦しまない高品質リソグラフィ技術である。

図２ａ、図２ｂおよび図２ｃは、印刷される寸法に関するフレア効果、および本発明の実施の形態にしたがって、この効果がどのように補正できるかを示す。例により、補正は、図１ａに示されている元のマスクの一部すなわち図１ａの点線領域内に位置する部分について示されている。したがって図２ａは遮光層１０２の中の１つの孤立した開口部１１０を含む元のマスク１００の一部を示す。遮光層１０２は、例えばクロム層などのリソグラフィに使用される光を遮ることのできる任意の種類の材料から出来ていてもよい。遮光層１０２は、典型的には、透明キャリア１０４の上に蒸着されている。代わりに、マスクは、例えば除去された部分をもつ金属のマスクなどの透明でなければならない領域に関して除去された部分をもつ固体の不透明マスクであってもよい。「元の」マスクは、（図２ａには示されていない）層１４２の上／中にすなわち基板１５０の上／中につくられるべきパターンまたはデザインを含むマスク、またはマスクの解像度を改善する特性を含む、すなわちより小さな特性を印刷することのできる解像度向上技術（ＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＥｎｈａｎｃｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅ）マスクすなわちＲＥＴ−マスクを意味する。これらのマスクは当業者によく知られている。ＲＥＴ−マスクは、光リソグラフィ設定により発生するフレア効果に実質的に影響を与えず、パターンの幾何学的配置も実質的に影響を与えない。本発明の教示の目的のために、この孤立した開口部１１０は１つの画素に対応する（図２ａ、図２ｂまたは図２ｃには示されていない）けれども、当業者は実際の間隔はそのような画素の２次元配列とみなすことができると分かるだろう。元のマスク１００の露光の間、光線がこの孤立した開口部１１０を通って伝達され、理想的な場合、すなわち有限波長またはマスクの寸法を考慮しないと、クロネッカーのデルタ関数２０２の形の点広がり関数により光システムが特徴付けられ、全ての光が画素の領域に制限され、そこに高エネルギーレベルが存在するけれども、この画素の領域の外側は低エネルギーレベル、理想的にはどのエネルギーもないレベルが存在する。現実には回折が発生し、伝達された光線は、クロネッカーのデルタ関数２０２よりも回折特性を示す。しかし、本発明の教示の目的のために、理想的な場合が考えられる。フレア効果のために、理想的には露光されないレジスト領域１６０の外側の領域がエネルギーを受け取るように減衰するエネルギー特性が得られる。したがって、画素の領域の外側にゼロエネルギーレベルをもつ代わりに、減衰するエネルギー特性１２０が得られ、それによって、例えば遮光領域マスク（ｄａｒｋｆｉｅｌｄｍａｓｋ）または透過領域マスク（ｂｒｉｇｈｔｆｉｅｌｄｍａｓｋ）が使用されると、存在するが望ましくないエネルギー量はマスク１００の正確なパターンに依存する。この不均一な領域外照射は印刷された寸法に変化をもたらす。そのような変化が発生する程度は、使用されるリソグラフィシステムおよびマスク１００のトーン、すなわち遮光または透過特性に依存する。リソグラフィシステムは減衰定数λで表される強度特性の減衰に影響を与えるけれども、マスクの調性はエネルギー照射に影響を与える。遮光領域マスクの場合、フレア効果は最小であるけれども、透過領域マスクに関しては、フレア効果が、もっと光が伝達されるように、より顕著になる。

本発明の目的は、均一な領域外照射を提供することにより、この効果を解消することであるので、画素領域の外側に位置する低エネルギーレベルをもつ領域および高エネルギーレベルをもつ画素領域自体の間の明白な区別ができる。この低エネルギーレベルおよび高エネルギーレベルの間のレジスト１４０（図２ａ、図２ｂまたは図２ｃには示されていない）のエネルギー閾値を選択するステップは、フレア効果を補正するステップである。図２ｂはどのように均一な領域外照射が得られるかを示す。補正マスク３００とも呼ばれる第２のマスク３００は、第１のマスク１００の反対のトーンのマスクとして生成される。この例の孤立した開口部１１０は孤立した充填部３１０となった。図２ａで、照射が、孤立した開口部１１０の位置で伝達される一方で、図２ｂでは、遮光層１０２の材料で覆われるこの位置を除いて全てのマスク領域に渡って照射が伝達されて、伝達される領域はこの孤立した充填部３１０を除く。この方法で、画素領域の外側の通常は未露光のレジスト領域は慎重に露光されるけれども、孤立した充填部３１０の位置において、照射は遮られるので、層１４０の対応する位置（図示されていない）への照射の直接伝播を妨害する。画素領域の外側の均一なエネルギーレベルを得るために、ピクセル領域の外側の領域に関するエネルギー特性が作成されて、それは第１のマスク１００の露光の間に生成されるエネルギー特性の補完である。言い換えると、第１のマスク１００を使用した第１の露光ステップの点広がり関数が模倣されるけれども、今回はピクセル領域の外側の点である。１つの点に関するそのような点広がり関数３２０は図２ｂに示されている。当業者は、マスク１００の透過領域がそのような１つの点の２次元配列としてみなすことができると分かるだろう。図２ｂでは、第１の露光の間に作成されるエネルギー特性１２０も示されている。レジスト１４０に供給される全エネルギーは、両エネルギー特性１２０、３２０の合計である。第１の露光ステップに関する点広がり関数の特性を決定した後、第２の照射ステップの焦点Ｆ₂とレジスト層１４０（図２ａ、図２ｂまたは図２ｃに示されていない）が第２のマスク３００を通って照射される第２の照射ステップの露光量Ｅ₂とを変化させることにより、第２の照射ステップの間に使用される同様の点広がり関数を生成できる。この焦点Ｆ₂および露光量Ｅ₂はシミュレーションおよび／またはありきたりの実験によっても決定できる。ＪｏｓｅｐｈＫｉｒｋ著、“ＳｃａｔｔｅｒｅｄＬｉｇｈｔｉｎｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃｌｅｎｓ”、ＳＰＩＥｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ第２１９７巻（１９９４）５６６−５７２ページは、レジストの照射の間、ライン幅上のフレアの影響を決定するいわゆるリシーディングエッジ（ＲｅｃｅｄｉｎｇＥｄｇｅ）方法を開示している。代わりに、焦点−露光−マトリックスウェハー実験を実施してもよく、それによって、焦点Ｆ₂と露光量Ｅ₂との種々の組合せが第２の露光ステップに関して選別され、それらの各組合せに関してレジストの寸法が計測される。焦点およびエネルギーのいくつかの組合せに関して、フレア効果が、この第２の照射ステップの間、補正されて、したがって所望のレジスト寸法が得られる。次に、対応する焦点Ｆ₂および露光量Ｅ₂の設定は、製造中の第２の露光ステップの間、使用される。後者の方法は、与えられた露光ツールに関して、迷光の特性自体を知る必要も決定する必要もないけれども、実験方法で、そのような迷光の影響を補正する必要のある第２の照射の焦点および露光量を決定できる利点をもつ。第２のマスク３００が他の迷光特性をもつ他の露光ツールに使用されると、単純な実験で、第２の露光ステップの設定を決定して、これらの他の迷光特性を補正するのに十分である。

言い換えると、光リソグラフィ処理の間の散乱した光または迷光の影響は、中間の現像なしに２つの照射を連続して実施することにより、減少する。１連続照射の間、連続した照射が、フレア光に苦しむ少なくとも１回の光リソグラフィ処理を使用して、所望のパターンがレジスト１４０または感光層へ移される。所望のパターンは完全な構造パターン、すなわちフレアなしで現像すると所望の構造を提供するパターンであってもよい。フレアから所望のパターンを補正するために実施されるもう１つの連続した照射において、レジスト１４０は、少なくとも１つの光リソグラフィ処理を使用してもう１回の照射を受け、その結果、より均一なレジスト１４０内でより均一な領域外エネルギー照射が得られる。両ステップが、どの順番であっても次々に実施されるが、中間現像は実施されない。両照射を実施した後で、レジストが現像される。第２の照射を実施するために、第１の照射のパターンが逆にされて、すなわち透過領域が遮光領域になるか、その逆であり、この逆にされたパターンにしたがって、レジストが照射される。

以下の段落で示されているように、第１の照射ステップは第１の焦点Ｆ₁および第１の露光量Ｅ₁で実行される。好ましくは、あたかもフレア効果が存在しないように、印刷される寸法での照射の最適焦点Ｆ₁および最適露光量Ｅ₁で、この第１の照射が実施される。この第１の照射ステップの目的は、デザインにより要求されるような寸法で印刷することである。当業者は、例えば焦点露光マトリックス（ＦＥＭ）ウェハー実験を実施することにより、レジストの中に印刷された与えられた寸法でのそのような最適露光条件をどのように決定するか分かるであろう。それによって、焦点および露光量の種々の組合せが試され、それらの各組合せに関して、レジスト寸法が計測される。第２の露光は第２の焦点Ｆ₂および第２の露光量Ｅ₂で実施される。好ましくは、第２の照射は、第１の照射と比較してデフォーカスしており、したがって、第２の焦点Ｆ₂は第１の焦点Ｆ₁より大きな値をもつ。すなわちＦ₂＞Ｆ₁である。典型的に、第２の露光ステップのデフォーカス、すなわちＦ₂−Ｆ₁は０．５から２０マイクロメートルであって、好ましくは１から５マイクロメートルである。言い換えると、第２の照射は、第１の連続した露光の間に使用される焦点に対してデフォーカスする。第２のマスクのデフォーカスは、伝達された光のデフォーカスおよび減衰定数λの増加になる。結果として、寸法の閾値未満の寸法をもつ特性は露光オーバーされ、レジストに印刷されない。次の段落に説明されているように、この効果を有効に使って第２のマスクの複雑さを減らす。上に示されているように、この第２の照射ステップおよび任意だがさらにそれに続く露光ステップの目的は、基板１５０に当たる迷光を補正することである。

さらに詳細に論じられているように、第２の照射ステップは、複数の露光を適用することにより実施できる。後者は図２に示されており、それによって、第２の連続した露光の間、異なるマスクを使用して、感光層またはレジスト１４０を複数回露光することにより、または異なる条件で同じマスクを使用して、感光層またはレジスト１４０を複数回露光することにより得られる、異なる点広がり関数３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃから、全体の点広がり関数３２０が確立されることが示されている。同じ方法で、第１の照射ステップも、第１の連続した露光の間、レジスト１４０を複数回露光することにより確立できる。全体として第１の、可能ならば複数の露光の組が、層１４２の中で、すなわち基板１５０の上／中で得られるパターンでのレジスト１４０の照射につながり、第２の、可能ならば複数の露光の組が、層１４０の中で得られるパターンの少なくとも部分的にネガティブなパターンでのレジスト１４０の照射につながる限り、これらの複数の露光が連続して実施されることによっては、本出願は限定されない。

図３ａおよび図３ｂは、どのように本発明の教示が使用されて、図１ｅに示されているような領域１５６および領域１６０を広げることになり、領域１５８および領域１６２の中の線を消すことになるフレア効果を補正するかを示す。

図３ａは、第１のマスク１００を逆にすることにより生成される逆のトーンのマスク３００を示す。背景技術の章（図１ｅ）および図２ａの記述で説明したように、点広がり関数は、使用されるリソグラフィシステムにより、数マイクロメートルから数百マイクロメートルまでに渡る距離に広がっている。したがって、点広がり関数の広がりと比較して小さい寸法をもつマスク特性は、下にあるレジスト１４０および層１４２に対する、すなわち基板１５０に対する光の分布に影響しない。この効果は図１ｅにも示されており、隣接する透過領域による露光オーバーのために、領域１６２内の孤立した線が消えている。フレア効果により反対のトーンのマスク３００を単純化する選択肢が得られる。第１のマスク１００を逆にした後で、閾値未満の寸法をもつ全てのマスクの特性が除去される。閾値は０マイクロメートルより大きい。この除去閾値は第２の露光ステップの点広がり関数の減衰定数λに依存する。この減衰定数λ、したがって除去閾値は第２の露光ステップのデフォーカスＦ₁−Ｆ₂に相関させられる。例えばこのデフォーカスが１マイクロメートルとすると、１マイクロメートル未満のマスク特性は除去される。言い換えると、第２の連続した露光の間に使用される逆にされたパターンは、与えられた閾値未満の寸法をもつそれらの特性を除去することにより単純化される。この寸法の閾値は、第２の露光の迷光特性により決定される。第２の露光が第１の露光に対して焦点がぼかされると、この寸法の閾値は、連続した各露光の間に使用される焦点の違いに対して少なくとも比例する。

第２のマスク３００の仕入れ値により、例えば上の例では１マイクロメートルの代わりに２５０ナノメートルのデフォーカスより小さい除去閾値の値の使用を選ぶことができる。一方、与えられた例では、第２のマスク３００が、孤立した線または孤立した間隔をおおむね含み、逆の特性の寸法が点広がり関数の減衰定数λに比較して小さいので、これらの逆の特性は存在しなくなる。領域１６２の中の孤立した線を定義する透明な領域に対応するクロム領域３６２のみが存在する。たとえもう１つの第１のマスクが使用されたとしても、この別の第１のマスクは図１ａに示された第１のマスクと孤立した線または孤立した間隔の特性の寸法と位置が異なるか、または追加の特性または特性の除去、例えば孤立した線を含まない特性を含むことにより異なっても、図３ａに示されている第２のマスク３００すなわち補正マスクは、これらの２つの第１のマスクの間のパターンの違いが上記寸法の閾値未満である程度までは、この別の第１のマスクのフレア効果補正するために使用できる。言い換えると、両第１のマスクから同じ第２のマスク３００すなわちフレア効果を補正する第２のマスクができる。したがって、本発明により、寸法の閾値未満の違いのみを含む種々のデザインを補正する１つの第２のマスク３００すなわち補正マスクを使用できる。図３ｂは第２の露光のエネルギー特性Ｉを示す。照射を遮るクロム領域３６２の下を除き、実質的に均一な露光が得られる。図３ｃは、図１ｄに示されている第１の照射ステップのエネルギー特性および図３ｂに示されている第２の照射ステップのエネルギー特性を組み合わせることにより得られるレジストの中のエネルギー分布Ｉを示す。マスク特性１０６、１０８、１１０、１１２は、図１ｄのエネルギー分布と比較して、より正確にレジストに移される。対応するレジスト特性は、したがって、より良く区画される。

フレアの減ったリソグラフィステップを実施する方法４００は図４ａに示されており、異なる処理ステップを示している。ステップ４０２で、デザインを作成した後で、ステップ４０４で第１のマスクが生成される。上に言及したように、マスクのデザインは、典型的には、ＥＤＣツールなどのソフトウェア手段を使用して実行される。第１のマスク１００は、バイナリマスク、すなわちデザインのパターン情報のみを含むマスクであってもよく、またはＲＥＴ−マスクであってもよい。デザインのパターン情報に加えて、そのようなＲＥＴ−マスクはマスクの解像度を向上する特性を含んでもよく、より小さな特性が印刷可能になる。種々のタイプのＲＥＴ−マスクが存在する。フェイズシフトマスク（Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔ−Ｍａｓｋ）（ＰＳＭ）の場合、不安定なデザイン特性に隣接して伝達される光の位相は、基板１５０において、ネガティブ干渉が得られるように、逆にされ、それにより欲しないエネルギー分布を相殺する。オプティカルプロキシミティコレクションマスク（Ｏｐｔｉｃａｌ−Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ−Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ−Ｍａｓｋ）（ＯＰＣ−ｍａｓｋ）の場合、最も小さいデザイン特性より小さい補助の解像度（補助のリソグラフィ）支援特性が、ある位置において、例えば角において生成されて、これらの位置で光の分布を補正する。デザインの反対のトーン版すなわち第２のマスク３００がステップ４０６で生成される。図２ｂに示されている部分で論じられているように、第２のマスクすなわち補正マスク３００は、第１のマスク１００を逆にすることによりこの第１のマスクから派生する。したがって、この第２のマスク３００すなわち補正マスク上で、この第１のマスク１００上に存在する遮光層１０２のパターンの逆である遮光層１０２のパターンが存在する。付随的に、この逆の遮光層１０２パターンから、最小の寸法をもついくつかの特性が除去されるので、第１のマスク１００と比較して、この第２のマスク３００すなわち補正マスクの製造の複雑さが減る。この選択では、第２のマスク３００すなわち補正マスクの遮光層１０２パターンは、第１のマスク１００の逆にされた遮光層１０２パターンのサブセットである。ステップ４１０で、現像されていないレジスト１４０が第２のマスク３００を使用して照射された後で、ステップ４０８で、層１４２とその上のレジスト１４０は第１のマスク１００を使用して照射、される。最後にステップ４１２で、２回露光されたレジスト１４０が現像されて、それによってこのレジストに移されたパターンを示す。層１４２上に形成されたレジスト層１４０上で、レジストにマスクパターンを移すための第１の照射ステップ４０８とこのレジスト内のフレア効果を補正する第２の露光ステップ４１０とのこの組合せを実施することにより、集積回路の層は選択的に処理される。そのような組み合わされた照射は、そのような層のリソグラフィによるパターン形成が迷光となりがちなとき、集積回路の全ての層に関して繰り返し可能である。第１のマスク１００の第１の露光、そして次に第２のマスク３００の代わりに、この順番を第２のマスクの第１の露光、そして次に第１のマスクの順に変えてもよい。レジストの特性により、連続した露光ステップの間の時間の実際の制限が課せられる。

代わりの実施の形態では、複数の露光ステップが実施されて、レジスト１４０の中の所望のエネルギー分布特性Ｉを生成し、それにより、現像の後で図４ｂの方法４００に示されているように、所望のレジストパターンを生成する。

図４ａのステップ４１０で説明されているような逆のマスク３００で１回の露光を実施して、第１の露光ステップの点広がり関数を模倣する代わりに、好ましくは同じ逆のマスク３００を使用して、ステップ４３０に示されている複数回の露光が使用可能である。この第２の露光ステップのこれらの露光の各々、すなわち逆のマスクによる異なる連続した露光が、特定の点広がり関数３２０ｉ、例えば図２ｃに示されているような点広がり関数３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃを生成するために選択された焦点Ｆ_2iおよびエネルギーＥ_2iで実施される。異なる焦点および露光量の選択は、実験を実施することにより、試行錯誤により、計算によりなどの根拠のある推測に基づいて実施される。これらの特定の点広がり関数の重ね合わせは、所望の全体補正用点広がり関数を生成する。第２の露光ステップすなわち第２の連続した露光の目的は、フレア補正の所望の点広がり関数を生成することであり、個々の点広がり関数の組合せにより、近似できる。これは図２ｃに示されている。図２ｂに示されているように、１回の露光ステップで点広がり関数３２０を生成する代わりに、３回の露光ステップが実施され、特定の点広がり関数３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃの重ね合わせが所望の全体関数３２０になるように、各々がこれらの点広がり関数３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃを生成する。この複数回の露光アプローチは、焦点Ｆ_2iおよび露光量Ｅ_2iは別にして、さらに自由度を提供して、フレア効果の補正を最適化する。選択的に、いくつかの第２のマスク３００、すなわち補正マスクを同じまたは異なる焦点とエネルギー設定とで使用して、所望の全体点広がり関数３２０を得る。選択的に、例えば第１のマスクの最適化をデザインする目的で生成された、同じ第２のマスク３００のいくつかの版を使用可能であり、これらの版の各々は、同じまたは異なる焦点とエネルギー設定とで露光されて、所望の全体点広がり関数を得ることができる。また、第１のマスク１００を使用してレジストの中の第１のエネルギー特性Ｉを作成するステップも、図４ｂのステップ４２０に示されているように、複数回の露光ステップを含むことができる。形成される特性の寸法に応じて、１回の露光ステップの間に全ての特性を形成できるリソグラフィ処理を使用するか、リソグラフィ処理を選択して最も小さい特性を区画し、もう１つのリソグラフィ処理を選択してより大きくてより不安定でない特性を区画するかを選択できる。一方第１の選択、すなわち１回の露光処理では、ステップ４０４で生成された第１のマスク１上に存在する完全なパターン情報が使用され、第２の選択、すなわち複数回の露光処理では、このパターン情報の一部のみが、ステップ４２０のこれらの露光の各々の間使用される。この点において、電子ビームリソグラフィなどの短い波長のリソグラフィ処理を使用して、不安定な特性を区画でき、２４８ｎｍリソグラフィなどのリソグラフィ処理を使用して、より不安定でない特性を区画できる。ＯＰＣマスクなどの異なるタイプのマスク１を使用しても不安定な特性を区画できるし、バイナリマスクを使用してもより不安定でない特性を区画できる。１回の露光ステップでは、次に、最も小さく不安定な特性を含むパターン情報の上記一部のみが使用されるけれども、より大きくてより不安定でない特性を含む残りのパターン情報は、第１の連続した露光、すなわち第１の照射ステップでのもう１つの露光ステップの間、使用される。言い換えると、第１の連続した露光のパターンは、より印刷が難しい最小の寸法をもつ特性を含む１つのサブセット、およびより印刷が容易なより大きな寸法をもつ特性を含むもう１つのサブセットに分割可能である。次に、そのような小さな特性をより正確に印刷するより性能の良いリソグラフィ処理の間に最小の大きさのサブセットが使用されるけれども、より大きなサブセットは、より性能が悪く、そのようなより大きな特性を印刷するのに適したリソグラフィ処理の間に使用され、それによって少なくとも１回のリソグラフィ処理が光処理である。

これらの複数回の露光が連続して実施されると、全体として、第１の、可能ならば複数回の露光の組が、層１４２の中に得られるパターンでのレジスト１４０の照射につながる限り、および第２の、可能ならば複数回の露光の組が、層１４０の中に得られるパターンの少なくとも部分的にネガティブなパターンでのレジスト１４０の照射につながる限り、本出願は限定されない。

最終的に、第１の連続した露光４２０および第２の連続した露光４３０を実施した後、ステップ４１２で、複数回露光されたレジストは現像されて、このレジストに移されたパターンを示す。

本発明のもう１つの実施の形態では、リソグラフィツール５００の中で、異なる照射源５０２がそれに続く露光ステップ用に使用される。第１の露光ステップの間、元のマスク１００がレジスト１４０の上に印刷される。この元のマスク１００上に、最小の寸法が存在し、背景技術の部分で説明されているように、短い波長をもつ照射源５０２が使用されて、マスク１００から層１４２にそのような小さな特性が移されねばならない。与えられた波長に関して、液浸リソグラフィなどの代わりの技術が、液浸リソグラフィの場合は開口数（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＡｐｅｒｔｕｒｅ）（ＮＡ）などのリソグラフィツールの光学性能を向上することを目標としている。したがって、この第１の露光ステップはより複雑でそれ故高価な光リソグラフィ技術を必要としてもよい。それに続く補正用露光ステップでは、より緩やかな寸法、すなわち以下の段落で論じるような元のマスク１００の上の対応する特性５０６より大きい寸法の特性５０４を含む寸法で使用可能である。したがって、これらの追加の露光ステップに関して、より長い光波長をもつ照射５０８を提供する照射源５０２が適用可能である。したがって、この追加の露光ステップは、より複雑でなくしたがってより安価な光リソグラフィ技術および対応するリソグラフィツール５００を必要とするかもしれない。波長の選択の決定を限定する唯一の要素は、使用されるレジストである。このレジスト１４０は適用される全ての波長に対して感度が良くなければならず、さもないとその化学特性が、背景技術の部分で説明されているように、照射により変更されない。２４８ｎｍリソグラフィに準拠したレジストを使用したとき、ＥＵＶリソグラフィを第１の露光ステップに使用でき、２４８ｎｍリソグラフィを第２の露光ステップに使用可能である。同様に、適切なレジストを使用したとき、１９３ｎｍリソグラフィを第１の露光ステップに使用でき、１５７ｎｍ光リソグラフィを第２の露光ステップに使用可能である。表１はリソグラフィ処理の互換性を示し、各々第１の露光ステップおよび第２の露光ステップ用に選択される。“＋”記号が多いほど互換性が高く、“−”記号はレジストの互換性がないことを示す。この方法で、第１の露光に使用される光リソグラフィ処理および第２の露光に使用されるリソグラフィ処理の好ましい組合せが示されている。

前の実施の形態では、透過マスク１００、３００はデザインのパターンを層１４２の上のレジスト１４０に移すために使用されていたが、当業者ならば、そのような透過マスク１００、３００を使用する必要のない光リソグラフィ技術が可能であることは当然であると考えるだろう。

図５ａは透過マスクアプローチを示す。リソグラフィツールの中で照射源５０２が照射５０８を生成し、マスク１００を通って、基板１５０に伝達される。このマスクは印刷されるデザインのパターン情報５０６、この例では１つの間隔５０６を含む。伝達された光は直接的に５１０または間接的に５１２、すなわち迷光、基板１５０にあたり、１つの間隔５０６が印刷される（点線領域）。図５ｂは、ＥＵＶ光リソグラフィの場合のような、反射マスクアプローチを示す。リソグラフィツール５００の中で、照射源５０２は、例えばＥＵＶ照射などの照射５０８を生成し、それは、光システムを経由して、照射５０８を基板１５０に向け、基板１５０に伝達される。この例では照射５１０は、反射マスク５２０により方向を変えられる。また、反射マスクアプローチでは、例えば照射５１２のような迷光効果が発生する可能性があり、基板１４２から離れる方向に向きを変えられ、基板１５０に対して分散する。したがってこの特許出願では、用語露光は、照射によりデザインのパターン情報をレジスト層１４０に移すことを意味する。用語マスクは、移されるパターン情報にしたがって、レジスト層１４０の上でこの層上にパターン形成される照射５０８の入射を制御する光システム５２０、１００、３００を意味する。当業者にとっては明白であるが、第２の照射の間すなわち補正ステップの間、同じ設定が使用できるけれども、本発明はそれに限定されない。

本発明の最良の実施の形態は、図６ａから図６ｄ、図７ａから図７ｃおよび図８ａから図８ｂに示されている。第１に、図６ａから図６ｄに示されているように、レジスト１４０は第１のマスク１００を通して露光される。好ましくは、この第１のマスクは元のマスクである。図６ａは、例えばクロム層などの遮光層１０２の中に形成されたパターン６０２または対応するデザイン、すなわち連続した９本の線を含む第１のマスク１００としての遮光領域マスクの平面図を示す。遮光領域マスクの特性は、マスクの領域外または領域が遮光層１０２で覆われ、したがって不透明になることである。図６ｃは、図６ａに示されているマスクの版である透明領域または明領域とも呼ばれる透過領域（ＬＦ）の平面図を示す。図６ｃのマスク１００は、同じパターン６０２、すなわち図６ａの遮光層１０２の中に形成される連続した９本の線を含む。例により、１３０ｎｍの幅または不安定な寸法（ＣＤ）と１３０ｎｍの間隔をもつ線を表すパターン６０２が示されている。透過領域マスクの特性は、マスクの領域外または領域がクロム層で覆われておらず１０４、したがって照射透過キャリア１０４を示す。図６ｂはｘ軸に沿って、すなわち第１のマスク１００および露光された基板１５０（図示されていない）に平行な強度特性Ｉであって、マスク１００を通って伝達され、下にある基板１５０（図示されていない）に当たる光の強度特性Ｉを示す。曲線６１０（実線）により示される透過領域マスクおよび曲線６１２（点線）で示される遮光領域マスクが示されていて曲線６１４（破線）で示される元の光強度に、すなわちマスクが存在しないと、比較される。この強度特性Ｉは、図６ａ、図６ｂ、図６ｃの垂直の点線で示されるように、マスク１００のパターン６０２の中央、すなわち連続した線の中央の線の位置で計測される。理想的な場合、すなわち光の回折のない場合、両マスクの強度特性Ｉは、元の光の強さに一致かつ等しいべきである。下にある基板１５０の表面の対応する位置において、同じ量の光を受けるべきであり、それによって同じ寸法をもつレジスト線となる。しかし図６ｂに示されているように、使用されるマスクの両極性、すなわち透過領域（ＬＦ）または遮光領域（ＤＦ）のために、強度特性Ｉは互いにそれる。図６ｂに曲線６１４（破線）で示されている理想的な場合に比較して、曲線６１２（点線）により示される遮光領域マスクおよび６１０（実線）で示されるＬＦマスクの両方の強度特性は、理想的な場合に比較して、基板がより多くの光を受けるにつれて上にシフトする。ＬＦマスクの透過特性のために、受ける迷光の量が多くなるにつれて、パターン６０２すなわち連続した線は露光オーバーされるので、この上へのシフトはＬＦマスクの場合は顕著である。図６ｄは、印刷される線の寸法に関するこの強度のシフトの影響を示す。マスク上の１３０ｎｍの線および間隔の本例に関する曲線６１６により示される幅（ＣＤ）の平均値は１２５ｎｍ（四角で示される）であり、ヒストグラム６１８、６２０で示され、透過領域（ＬＦ）版に関して約１．４のＮＩＬＳ（正規化されたイメージ対数の傾き）をもち、点々のパターンをもつ四角で示される。遮光領域（ＤＦ）版では、これらの数字は各々、平均値は１３０ｎｍ（円で示される）、ＮＩＬＳは約１．８、斜線のパターンをもつ四角で示される。ＮＩＬＳパラメータは、正規化された強度特性Ｉの傾きに比例し、したがって照射の量と焦点の変化に対する検討中の光システムの感度の尺度である。

前のステップ、すなわち第１の照射ステップの間、基板１５０は、第１の照射ステップの両極性をもつ第１のマスク１００で、第１の焦点Ｆ₁および第１の露光量Ｅ₁で露光された。次のステップでは基板１５０は、少なくとも第２の時間、第２のマスク３００で所定の第２の焦点Ｆ₂および第２の露光量Ｅ₂で露光される。この第２のマスク３００、すなわち補正マスク３００は、第１のマスク１００を逆にすることにより生成される。次に、例えばクロムなどの遮光材料１０２で覆われていないキャリア１０４の領域が覆われ、遮光材料１０２で覆われたキャリア１０４の領域が覆われなくなる。これらの連続した露光ステップの間に、レジスト１４０が現像されず、レジスト層１４０は、パターン形成される層１４２すなわち基板１５０の上で不均一なままである。第２の露光ステップは図７ａから図７ｃに示されている。図７ａは第２のマスク３００を示し、図６ａに示されている元の遮光領域（ＤＦ）マスク１００の逆の両極性をもち、次にそれによって、格子の９本の線などのパターン６０２は９個の間隔であるパターン６２２になり、遮光層１０２が透明キャリア１０４から除去される。同様に、図６ｃに示されている元の透過領域（ＬＦ）マスク１００は、図７ｃに示されている遮光領域版になり、次にそれによって、パターン６０２すなわち格子の９本の線はパターン６２２すなわち９個の間隔になって、次に、透明キャリア１０４は不透明の遮光層１０４に覆われる。次に既に露光された基板１５０は、この第２のマスク３００すなわち補正マスク３００に露光される。図７ｂは、ｘ軸に沿って、すなわち第２のマスク３００および露光された基板１５０に平行であって、第２のマスク３００を通って伝達され、パターン形成される層１４２（図示されていない）に当たる光の強度特性Ｉを示す。この強度特性Ｉは、図７ａ、図７ｂおよび図７ｃの垂直な点線により示される第２のマスク３００のパターン６２２の中央、すなわち連続した間隔の中央の間隔の位置で計測される。図７ａの逆にされたＤＦマスク３００に関して、図７ｂの曲線６１２（点線）のように示された強度特性が得られるように、焦点Ｆ₂および露光量Ｅ₂が選択される。逆にされたＤＦマスクの透過特性のために、強い強度特性が得られる。図７ｃの逆にされたＬＦマスク３００に関して、図７ｂの曲線６１０（実線）として示された強度特性が得られるように、焦点Ｆ₂および露光量Ｅ₂が選択される。逆のマスク３００の主要部分は遮光材料１０２で覆われ、照射が遮られ、そして弱い強度特性が得られる。

図８ａおよび図８ｂは、２つの露光ステップの組み合わされた効果を示す。図８ａは、図６ｂおよび図７ｂの強度特性Ｉの組合せから生じる強度特性Ｉを示す。次に、図６ｂの強度特性Ｉすなわち補正露光の前の特性、曲線６１０により示される透過領域（ＬＦ）の強度特性および曲線６１２により示される遮光領域（ＤＦ）の強度特性に比較すると、マスクは互いにより近く、迷光のために、両タイプのマスクの間の違いが相殺される。図８ｂに示されているように、曲線６１６で示される幅（ＣＤ）の平均値は、四角６１８および６２０で示されるＮＩＬＳ（正規化イメージ対数の傾き）とともに約１３５ｎｍ（四角で示される）であり、点々のパターンの四角６１８で示される透過領域（ＬＦ）版ではＮＩＬＳは約１．４であり、遮光領域（ＤＦ）版ではこれらの数字は各々１３２ｎｍ（平均）、１．６（ＮＩＬＳ）であり、ＮＩＬＳは斜線のパターンの四角６２０で示される。図６ａから図６ｄ、図７ａから図７ｃおよび図８ａから図８ｂに示された実施の形態では、基板１５０は、第１に、第１の焦点Ｆ₁＝０．０マイクロメートルおよび第１の露光量Ｅ₁で露光される。第２の露光に関して、基板１５０は第２の焦点Ｆ₂＝１０．０マイクロメートルおよび第２の露光量Ｅ₂＝０．６Ｅ₁で露光される。

本発明を実施する光リソグラフィ用の方法およびシステムの目的を達成する他の配置は、当業者にとっては明らかである。材料と同様に好ましい実施の形態、特定の構造および構成は、本発明にしたがったデバイスに関してここで論じられているけれども、形状および詳細の種々の変化または変更が本発明の範囲から離れずに可能である。例えば、本発明は、説明したようにマスクのデザインにも関するが、例えばステッパーツールなどのリソグラフィツールへのそのようなマスクの使用にも関する。

本発明は、デザインするそのような方法を実行する処理システムを含み、本発明にしたがって、またはその一部にしたがって方法の実施の形態が実行される。そのような処理システムは、ＲＡＭおよびＲＯＭなどのメモリの少なくとも一形態を含むメモリサブシステムに結合された少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサを含んでも良い。少なくとも１つのディスクドライブおよび／またはＣＤ−ＲＯＭドライブおよび／またはＤＶＤドライブをもつ記憶サブシステムが含まれても良い。ある実施では、ユーザインタフェースの部分として、ディスプレイシステム、キーボード、およびポインティングデバイスが含まれて、ユーザが手動で情報を入力できても良い。データ入出力ポートも含まれて良い。ネットワーク接続、種々のデバイスへのインタフェースなどの別の要素が含まれても良い。処理システムの種々の要素は、バスサブシステム経由を含む種々の方法で結合されても良い。メモリサブシステムのメモリは、処理システム上で実行されたとき、本発明の方法の実施の形態のステップを実行する命令の一部または全ての組を、ある時点で保持しても良い。したがって、そのような処理システムが従来技術であっても、本発明の形態を実行する命令を含むシステムは従来技術ではない。本発明は、コンピュータ装置上で実行されたとき、本発明にしたがった方法のいずれかの機能を提供するコンピュータプログラム製品も含む。さらに本発明は、機械が読み取れる形でコンピュータ製品を格納し、コンピュータ装置上で実行されたとき本発明の方法の少なくとも１つを実行する、例えばＣＤ−ＲＯＭまたはディスケットなどのデータキャリアを含む。今日、そのようなソフトウェアは、ダウンロード用にインターネットまたは会社のイントラネット上でしばしば提供され、それ故、本発明はローカルエリアネットワークまたはワイドエリアネットワーク越しの、本発明にしたがったコンピュータ製品の送信を含む。

光リソグラフィ用途の既知のフレア効果を示す従来技術の図光リソグラフィ用途の既知のフレア効果を示す従来技術の図光リソグラフィ用途の既知のフレア効果を示す従来技術の図光リソグラフィ用途の既知のフレア効果を示す従来技術の図光リソグラフィ用途の既知のフレア効果を示す従来技術の図光リソグラフィ用途の既知のフレア効果を示す従来技術の図本発明の実施の形態にしたがって、フレア補正を備えたリソグラフィ方法用の層の上に得られるパターンを実質的に使用する第１の照射ステップを示す図本発明の実施の形態にしたがって、フレア補正を備えた方法のために層の上／中に得られる少なくとも部分的に逆のパターンを使用する第２の照射ステップを示す図本発明の実施の形態にしたがって、複数の補正露光を備え、フレア補正を備えた方法のために層の上／中に得られる少なくとも部分的に逆のパターンをもつ照射となる別の第２の照射ステップを示す図本発明の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の第２のステップを示す図本発明の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の第２のステップを示す図本発明の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の第２のステップを示す図本発明の実施の形態にしたがった連続した２つの照射ステップを概説するフローチャート本発明のもう１つの実施の形態にしたがった１つまたは両方の照射ステップにおける複数回の露光の別の一連を概説するフローチャート本発明の実施の形態、透過型リソグラフィにしたがってデザインのパターンを層に移す種々の方法を示す図本発明の実施の形態、反射型リソグラフィにしたがってデザインのパターンを層に移す種々の方法を示す図本発明の最良の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の第１のステップを示す図本発明の最良の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の第１のステップを示す図本発明の最良の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の第１のステップを示す図本発明の最良の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の第１のステップを示す図本発明の最良の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の第２のステップを示す図本発明の最良の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の第２のステップを示す図本発明の最良の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の第２のステップを示す図図６ａから図６ｄおよび図７ａから図７ｃにより示される本発明の最良の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の結果を示す図図６ａから図６ｄおよび図７ａから図７ｃにより示される本発明の最良の実施の形態にしたがったリソグラフィ処理の結果を示す図

符号の説明

１００第１のマスク
１０２遮光層
１０４透明キャリア
１０６小さな孤立した開口部
１０８格子
１１０孤立した開口部
１１２孤立した線
１２０エネルギー特性
１４０レジスト
１４２パターン形成層
１５０基板
１５６レジストの中の開口部
１５８領域
１６０領域
１６２領域
２０２クロネッカーのデルタ関数
３００第２のマスク（補正マスク）
３１０孤立した充填部
３２０全体の点広がり関数
３２０ａ点広がり関数
３２０ｂ点広がり関数
３２０ｃ点広がり関数
３６２クロム領域
５００リソグラフィツール
５０２照射源
５０６パターン情報
５０８照射
５１０照射（直接的）
５１２照射（間接的）
５２０反射マスク
６０２パターン
６１０曲線（実線）
６１２曲線（点線）
６１４曲線（破線）
６１６曲線
６１８ヒストグラム
６２０ヒストグラム
６２２パターン

Claims

基板（１５０）上にデザインを設けるリソグラフィ方法であって、
上記デザインを有するマスク（１００）を用いて、上記基板（１５０）を覆う感光層（１４０）を、少なくとも１回の露光を使用して第１の焦点距離Ｆ₁で照射するステップと、
上記デザインのネガティブイメージを少なくとも部分的に有する補正マスク（３００）を用いて、上記感光層（１４０）を第２の異なる焦点距離Ｆ₂で照射することにより、上記照射ステップを補正するステップとを含み、
上記デザインのネガティブなイメージは、マスク（１００）のデザインのうち、１回目の照射と２回目の照射とのデフォーカス距離Ｆ₂−Ｆ₁に比例する値以上の寸法を有するパターンのみを反転したものであることを特徴とする方法。
上記デフォーカス距離が０．５から２０マイクロメートルであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
上記デフォーカス距離が１から５マイクロメートルであることを特徴とする請求項２に記載の方法。
上記デザインに従って照射するステップは、解像度向上技術を適用するための特徴部を用いて完成された上記デザインに従って照射するステップを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法。
上記補正マスク（３００）に従った照射により上記照射ステップを補正するステップは、露光量Ｅ₂で実施され、
上記第２の焦点距離Ｆ₂および上記露光量Ｅ₂が、焦点−露光−マトリックス（Ｆｏｃｕｓ−Ｅｘｐｏｓｕｒｅ−Ｍａｔｒｉｘ）ウェハー実験を使用して決定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
上記デザインに従って照射する上記ステップは、第１の照射源を使用して実施され、
上記補正マスク（３００）に従った照射により上記照射ステップを補正するステップは、第２の照射源を使用して実施され、
上記第１の照射源は、上記第２の照射源よりも短い波長を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
上記補正マスク（３００）に従った照射により上記照射ステップを補正するステップは、複数の露光ステップを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
上記複数の露光ステップの各々が、上記デザインに従って照射する上記ステップの際に使用される焦点距離とは異なる焦点距離で実行されることを特徴とする請求項７に記載の方法。