JP2006114901A - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はリソグラフィ装置において、さまざまなピッチ範囲のマスク・パターンの像を基板上へ伝える方法を提供する。さらに詳しくは、稠密、準稠密および疎らな範囲にわたるピッチ全般に対して、良好なパターン形成像の伝達を可能に改良に関する。
【解決手段】本発明の一実施例によれば、軸線上の要素および非軸線上の要素を含む多極照射を構成するための照射形状を使用して減衰位相シフト・マスクのマスク・パターンを照射し、その照射されたマスク・パターンの像を基板上へ投影する段階を含む。マスク・パターンは、その最小ピッチの２倍を超えるピッチに対して、プリントされない補助造作を形成される。
【選択図】図２

Description

本発明はリソグラフィ装置および方法に関する。本願は２００４年１０月１２日付け出願の「リソグラフィ装置およびデバイス製造方法」と題する米国仮特許出願第６０／６１７２１１号の優先権および恩恵を主張する。その出願の記載内容は本明細書で援用される。

リソグラフィ装置は基板のターゲット箇所に所望パターンを付与する機械である。例えば、リソグラフィ装置は集積回路（ＩＣ）の製造に使用できる。その分野では、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを形成するためにマスクや焦点板とも別称されるパターン形成装置を使用することができ、またこのパターンは放射光感応物質（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコン・ウェーハ）上のターゲット箇所（例えば、一つまたは幾つかのダイよりなる部分を含む）上に像形成することができる。一般に、一つの基板は次々と露光されるターゲット箇所の隣接されたネットワークを含む。従来のリソグラフィ装置は一度に一つのターゲット箇所にパターン全体を露光することによって個々のターゲット箇所の照射を行ういわゆるステッパと、放射光ビームによりパターンを所定の方向（「走査」方向）へ走査するとともに、これと同期して、その方向と実質的に平行または非平行な方向へ基板を走査することによって、個々のターゲット箇所の照射を行ういわゆるスキャナとを含む。

フォトリソグラフィはＩＣその他のデバイスや、小さな造作を有する製品の製造における主要な段階の一つとして広く認識されている。しかしながら、造作サイズが小さくなるにつれてフォトリソグラフィは、ＩＣその他のデバイスや、小さな造作を有する製品の量産規模での製造を可能にするための最重要な可否因子の一つ（最重要でないならば）となった。

ＩＣその他のデバイスや、小さな造作（フィーチャー）を有する製品の製造では、例えば接点ホールや相互接続ラインのような小さな造作の間の間隙公差の制御、ならびにそれらの造作サイズ制御が必要である。２つの造作の間の最小間隙、および（または）例えば接点ホールや相互接続ラインのような造作の最小幅は、クリティカル・ディメンション、すなわちＣＤ（クリティカル・ディメンションの頭文字の略語）と称される。アレーとして配列された造作では、周期的なピッチＰも定義される。このピッチは二つの実質的に同じ隣り合う造作における二つの対応する位置の間の相互距離を表す。

製造時にそれらの造作のクリティカル・ディメンションを制御するために、幾つかのリソグラフィ応答を使用することができる。それらの応答は一般に焦点深度（ＤＯＦ）、露出寛容度（ＥＬ）、稠密−孤立バイアス（ＤＩＢ）およびマスク誤差増大係数（ＭＥＥＦ）を含む。焦点深度は一般にリソグラフィ装置の解像度を決定するうえで最重要因子の一つとして一般にみなされる。これはパターン像が適正に鮮明である光学軸線に沿う距離として定義される。ＤＯＦの数学的表示は、
［数１］
ＤＯＦ＝±ｋ_２＊ λ／ＮＡ^２
となる。ここでｋ_２は経験的定数、λは使用される放射光の波長、ＮＡは造作を形成するために使用される投影系の開口数である。露出寛容度はプリントされたパターンのクリティカル・ディメンション（ＣＤ）が許容できるときのパーセント線量範囲を表し、典型的に１０％である。これはＤＯＦと組合わせて使用されて、プロセス・ウィンドウ、すなわち最終的なレジスト状態を所定の仕様通りに保持する焦点および露出の領域、を決定する。ＤＩＢについては、これはパターンの稠密度に応じた同様造作のサイズの差の測定である。最後に、ＭＥＥＦは焦点板のＣＤ誤差が基板のＣＤ誤差として如何に伝わるかを表す。このパラメータは、パターン造作サイズにおける単位変化当たりの対応する最終造作サイズにおける変化増分量と同じである（パターン・サイズはリソグラフィ装置の縮小率によって基板サイズにまで縮尺される）。リソグラフィ装置の解像度の限界付近では、ＭＥＥＦはしばしば劇的に増大する。

プリントすべき面積当たりの造作の個数に関する要求が増大することにより、それらの造作のＣＤおよびピッチを小さくすることが工業界で大変骨の折れる仕事になってきた。典型的に、工業界ではレイリー規準を使用して所定のプロセスに関する造作プリントの限界の論理的な予測を行ってきた。解像度のＣＤに関するレイリー規準は数２で示される。
［数２］
ＣＤ＝ｋ_１＊λ／ＮＡ
ここでλは使用される放射光の波長、ＮＡは造作を像形成するために使用される投影系の開口数、またｋ_１はプロセスに関係する調整整数で、レイリー定数とも称される。通常の光学リソグラフィでは、ｋ_１＝０．５においてその通常のリソグラフィ装置の究極の解像度の限界に達し、これは一組の回折次数のみ投影系を通過できる状態に等しい。ｋ_１＝０．５の解像度の限界は、露出波長が２４８ｎｍから１９３ｎｍへ、さらに１５７ｎｍへ減少し、開口数が０．５から０．７５へ増大しても、明確に示される。

所定のリソグラフィ・プロセスの有効性は、一般に造作が稠密に配列されたアレーを十分な寛容性を有してプリントできる能力に基づいて考慮される。しかしながら、何れの与えられたフォトリソグラフィ層も、二つの造作の最小間隔よりも大きなピッチで一つ以上のアレーに配置される小さな造作も含み得る。したがって、最小ピッチで配置される小さな造作、すなわち稠密な造作と、それより大きいピッチで配置される小さな造作、すなわち準稠密な造作および孤立した造作との両方を含む層のプリントが重要となる。稠密な造作は一般にターゲット箇所の造作サイズに実質的に等しい距離を隔てられていることが知られており、孤立した造作は一般にターゲット箇所の寸法の約５倍を超える距離を隔てられ、準稠密な造作はターゲット箇所の造作寸法の約１倍〜約５倍の距離範囲の間隔で隔てられていることが知られている。

したがって、全ピッチ範囲内で配置された造作のプリントは、稠密な造作をプリントするための要求が孤立した造作のプリントに関する要求とは一般に異なるために、複雑となる。大きな焦点深度、小さなマスク誤差増大係数、小さなサイドローブ・プリンティング、および稠密、準稠密および孤立状態の造作に関する良好なパターン厳守性を同時に満たすプロセス状態を見い出すことは困難であり、ｋ_１が０．４より小さくなるに連れてさらに困難となる。

本発明の実施例は或るピッチ範囲でマスク・パターンの像を基板上へ伝える方法を含む。本発明の一実施例では、この方法は、軸線上の要素および非軸線上の要素を含む多極照射を使用して減衰位相シフト・マスクのマスク・パターンを照射することを含み、マスク・パターンはその最小ピッチの２倍よりも大きいピッチに構成された非プリント補助造作（即ち、補助フィーチャー）を含んでおり、またこの方法は照射したマスク・パターンを基板上に投影することを含む。

本発明の他の実施例ではリソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、軸線上の要素および非軸線上の要素を含む多極照射を行うように構成された照射系と、マスク・パターンでの最小ピッチの２倍よりも大きいピッチで構成された非プリント補助造作を含む所望のマスク・パターンにしたがって放射ビームをパターン形成するように構成された減衰位相シフト・マスクとされるパターン形成装置を保持するように構成された支持構造と、基板を保持するように構成された基板テーブルと、パターン形成された放射ビームを基板上に投影するように構成された投影系とを含む。

本発明の他の実施例では、デバイス製造方法が提供される。この製造方法は、軸線上の要素および非軸線上の要素を含む放射ビームを調整すること、パターン形成された放射ビームを形成するために、マスクに含まれる最小ピッチの２倍よりも大きいピッチに構成された非プリント補助造作を含む減衰位相シフト・マスクによって放射ビームをパターン形成すること、パターン形成された放射ビームを基板上に投影することを含む。

本発明の実施例が、単なる例として添付概略図を参照して以下に説明される。図面において、同じ符号は同じ部分を示している。

図１は本発明の実施例によるリソグラフィ装置を模式的に示している。この装置は、放射ビームＢ（例えば、ＵＶ（紫外）線）を調整する照射系（照射装置）ＩＬと、パターン形成装置（例えば、マスク）ＭＡを支持し、投影系ＰＳ（例えば、投影レンズ）に対してそのパターン形成装置を正確に位置決めするように構成された第一の位置決め装置ＰＭに連結された支持構造（例えば、マスク・テーブル）ＭＴとを含む。この装置はまた、基板Ｗ（例えば、レジスト被覆ウェーハ）を保持し、投影系ＰＳに対して基板を正確に位置決めするように構成された第二の位置決め装置ＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハ・テーブル）ＷＴを含む。この装置はまた、パターン形成装置ＭＡによりビームＢに与えたパターンを基板Ｗのターゲット箇所Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に像形成する投影系ＰＳ（例えば、屈折投影レンズ）を含む。

本明細書に記載するように、この装置は透過式（例えば、透過式マスクを使用する）の形式とされている。これに代えて、この装置は反射式（例えば、以下に説明するような形式のプログラム可能ミラー・アレー、または反射式マスクを使用する）とされることもできる。

照射系ＩＬは放射光源ＳＯから放射ビームを受入れる。例えば放射光源が励起レーザーである場合には、放射光源およびリソグラフィ装置は完全に分離されることができる。その場合、放射光源はリソグラフィ装置の一部を形成するものと考えるのではなく、放射ビームは放射光源ＳＯから、例えば適当な方向決めミラーおよび（または）ビーム拡張機を含むビーム導入システムＢＤによって照射装置ＩＬへ送られる。他の例では、例えば放射光源が水銀ランプであるときは、放射光源は装置に一体の部分となされる。放射光源ＳＯおよび照射装置ＩＬは、必要ならばビーム導入システムＢＤと一緒にして放射系と称することができる。

照射装置ＩＬは、ビームの角度的な強度分布を調整する調整装置ＡＤを含むことができる。一般に、照射装置の瞳面における強度分布の半径方向の少なくとも外側範囲および（または）内側範囲（一般にそれぞれσ−アウターおよびσ−インナーと称される）は調整することができる。さらに、照射装置ＩＬは積分装置ＩＮおよびコンデンサーＣＯのような他のさまざまな構成部材を一般に含む。照射装置は、調整された放射ビームＢを与える。

放射ビームＢはマスク・テーブルＭＴ上に保持されたパターン形成装置ＭＡを照射する。焦点板ＭＡを横断した放射ビームＢは投影系ＰＳを通過し、投影系は基板Ｗのターゲット箇所Ｃ上にビームの焦点を結ぶ。第二の位置決め装置ＰＷおよび位置センサーＩＦ（例えば、干渉式の装置）によって、例えばビームＢの光路内に異なるターゲット箇所Ｃを位置決めするように、基板テーブルＷＴは正確に移動されることができる。同様に、例えば、マスク保管場所からマスクが機械的に取出された後または走査時に、ビームＢの光路にパターン形成装置ＭＡを正確に位置決めするために第一の位置決め装置ＰＭおよび他の位置センサー（図１に明確に示されてはいない）を使用できる。一般に、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴの動作は、位置決め装置ＰＭ，ＰＷの一方または両方の一部を構成する長ストローク用モジュール（粗い位置決め）および短ストローク用モジュール（微細な位置決め）によって行われる。しかしながら、ステッパの場合には（スキャナとは反対に）、支持構造ＭＴは短ストローク用アクチュエータのみに連結されるか、固定される。パターン形成装置ＭＡおよび基板Ｗはパターン形成装置の整合マークＭ１，Ｍ２および基板整合マークＰ１，Ｐ２を使用して整合される。

図示装置は以下の好ましいモードで使用できる。

１．ステップ・モードでは、放射ビームに与えられたパターン全体が一度に（すなわち、一回の静止露光で）ターゲット箇所Ｃ上に投影される間、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に保持される。その後基板テーブルＷＴはＸおよび（または）Ｙ方向へ移動されて、別のターゲット箇所Ｃが露光できるようになされる。ステップ・モードでは、露光フィールドの最大サイズが一回の静止露光で像形成されるターゲット箇所Ｃのサイズを制限する。

２．走査モードでは、放射ビームに与えられたパターンがターゲット箇所Ｃ上に投影（すなわち、一回の動的露光）される間、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴが同期して走査される。支持構造ＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、倍率（縮小率）および投影系ＰＳの像転倒特性によって決まる。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズは一回の動的露光でのターゲット箇所の幅（非走査方向）を制限するのに対して、走査動作の長さはターゲット箇所の高さ（走査方向）を決定する。

３．他のモードでは、支持構造ＭＴはプログラム可能パターン形成構造を保持して基本的に静止状態に保持され、基板テーブルＷＴは投影ビームに与えられたパターンがターゲット箇所Ｃに投影される間に移動または走査される。このモードでは、一般にパルス化された放射光源が使用され、プログラム可能パターン形成構造は基板テーブルＷＴの各々の移動の後、または走査時の連続的な放射光パルスの間に、要求に応じてアップデートされる。この作動モードは、上述で引用した形式のプログラム可能ミラーアレーのようなプログラム可能パターン形成装置を使用するマスクの備えられないリソグラフィにも容易に適用することができる。

上述した使用モードまたは全く異なる使用モードの組合せおよび（または）変更も使用することができる。

リソグラフィ投影装置の解像度の限界は、照射装置の開口数（ＮＡ_ｉｌｌ）の相対サイズを制御することで最適化できる。投影系の開口数（ＮＡ_ｐｓ）に対するＮＡ_ｉｌｌの制御がパターン形成装置（マスク）の面における空間コヒーレントの変更を可能にする。これは、一般に部分コヒーレントσと称され、数３で表される。
［数３］
σ＝（ＮＡ_ｉｌｌ）／（ＮＡ_ｐｓ）
これはケーラー照射系におけるコンデンサー・レンズの瞳面の仕様によって典型的に達成される。基本的に、これは回折情報の光学的な処理操作を可能にする。投影像形成システムの部分コヒーレントの最適化は、通常は全円の照射口径（通常の、すなわちシグマ照射構造）を使用して達成される。照射装置の瞳面サイズで投影系の回折情報の分布を制御することにより、最大限の像変調を達成できる。

照射光が或る角度でマスクに斜めに入射してゼロ次および一次の回折が光学軸線の交互の側に分布されるシステムは、解像度の改良を可能にする。そのような方法は一般に非軸線上の照射と称される。非軸線上の照射は、投影系の光学軸線に対して或る角度をなす放射光でマスクを照射することで解像度を改良する。回折格子として機能するマスクに対する放射光の入射は、投影系を通してより多くの回折次数を透過させることで材料のコントラストを改良する。従来のマスクとともに使用される非軸線上の照射技術は、位相シフト・マスクで達成される解像度の向上効果に似た解像度の向上効果を生む。

全ピッチ範囲にわたる小さな造作のプリントを行う第一の方法は、二値化マスク（ＢＩＭ）および補助造作と組合わせて非軸線上の照射を使用することである。補助造作は、孤立した造作または準孤立の造作に並べてパターン形成装置上に配置され、それらの孤立または準孤立の造作（例えば、ゲート・ラインや接点ホール）を稠密な造作のように像形成させ、これによって孤立造作の焦点深度を改良するようになす要素である。補助造作は、露光で基板上にプリントされないような寸法となされる。それらはリソグラフィ装置の解像度の限界よりも小さい。補助造作はプロセス・ウィンドウを向上させる有効な技術として使用できる。一般に、補助造作はＩＣの電子ファイルの形成時に形成される。

例とする補助造作は、散乱バーおよび非散乱バーを含む。散乱バーは、それらが囲むように配置される造作と同じ透過性を有し、またリソグラフィ装置の解像度の限界よりも小さい寸法を有する小さなラインである。非散乱バーは、例えば小さな接点ホールのような小さな造作の解像度を改良するために使用される開口である。それらは二つの目的で機能する。第一は、それらは基板上に伝えられる放射光強度を高めて小さな造作の強度レベルを大きな造作の強度レベルに適合させることである。第二は、それらは造作の強度レベルを高め、これにより焦点深度を向上させることである。

幾つかのパラメータ、すなわち、バー幅、主造作（例えば、ゲート・ラインや接点ホール）の縁からのバーの隔たり、および主造作の各側における散乱または非散乱バーの個数が、これらの散乱および非散乱バーの適用を調整する。散乱および非散乱バーを使用して、孤立および準孤立した造作が稠密な造作と対比できる性能を達成できるようにすることが可能となる。

図２Ａを参照すれば、この図面はさまざまなピッチで配置された接点ホールの幾つかのアレー（正方形格子）を示している。これらのアレーは稠密、準稠密および孤立領域に対応する。図２Ａの稠密領域においては、ピッチは接点ホールのクリティカル・ディメンションの２倍に実質的に等しい。稠密なピッチはＩＣの設計に使用された最小ピッチであり、一般に接点ホールのクリティカル・ディメンションの約１．５倍〜３倍の間の範囲にある。孤立した領域のピッチは一般に、この範囲の少なくとも２倍、すなわちターゲット箇所のホール・サイズの３〜６倍の間から「無限大」である。図２Ａの孤立した領域においては、孤立したピッチは接点ホールのクリティカル・ディメンションの約５倍である。準稠密の領域は、ピッチが稠密のピッチよりも大きく、孤立した領域よりも小さい領域である。図２Ａにおいて、ピッチは接点ホールのクリティカル・ディメンションの約３倍である。孤立した領域は、各接点ホールの縁に沿って配置された、また隣接する接点ホールを分ける面積部分に配置された非散乱バーを含む。これらの非散乱バーは稠密な領域のピッチと実質的に同じピッチで配置される。すなわち、二つの連続したバーを分けている距離は稠密な領域での二つの接点ホールを分けている距離とほぼ同じである。この構造では、非散乱バーは孤立した接点ホールのパターンを稠密化している。孤立した領域は補助造作を使用して稠密な領域と同様にプリントされるので、リソグラフィ処理の最適化（光源形状、ＮＡ、バイアス、マスク形状に関する）は稠密領域および準稠密領域に集中される。

これらの造作アレーを含むパターン形成装置は、十分なプロセス寛容度を有して接点ホールをプリントするために多極照射と組合わせて使用される。このパターン形成装置は二値化マスクやクロム製マスクとされ得る。図２Ｂは、全ピッチ範囲をプリントするために使用される多極照射の断面を示している。この多極照射は、照射装置の瞳面における放射光の横断面である。この多極照射は、水平軸線に対して実質的に±４５゜に配置された四つの非軸線上の極を含む。これらの極は、全照射口径の１に対して約０．６の内径および約９．６の外径を有する。稠密および準稠密の領域の両方は、極の内径および外径の差が大きくなるにつれて十分な寛容性を有してプリントされる。経験によれば、稠密な正方形格子上に接点ホールをプリントするためには大径位置に芯出しされた極が有用である一方、それよりも中間的な径位置が準稠密な接点ホールに望ましいことが示されている。図２Ｂの非軸線上の極によれば、極の最も大きい側の部分、すなわち極の外径は稠密な正方形格子をプリントするのに有用であるのに対し、それらの極の小さい方の部分、すなわち極の内径は準稠密な正方形格子をプリントするのに有用である。この多極の非軸線上の照射はＫＬＡ−テンコー（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ）が開発したＰＲＯＬＩＴＨ８．０１像形成シュミレーション・ツールによって計算された。

図２Ｂに示されるように、これらの極は開角も有する。一般に、大きな開角は、投影系の寿命を延長する瞳面フィル（ｆｉｌｌ）を増大し、レンズ加熱作用を低下させる。大きな開角は広い範囲の造作形式のプリントにも有用であり、幾つかの例でパターン忠実度に影響を及ぼすコヒーレント作用を低下する。

図２Ｂに示される照射光形状の形成は通常のビーム成形装置によって行われる。例えば、米国特許第６４５２６６２号は、この形式の照射光を形成するのに使用される他モード発生要素を開示している。該出願の記載内容は本明細書に援用される。該出願に開示された多極発生要素は、照射系（照射装置）の瞳面位置でビーム光路内に挿入できる四つの三角形のブレードを含む。この多モード発生要素は、連続して変化可能な四重極の照射形状を形成することができる。他の実施例では、金属製の開口プレート・フィルタが所望の照射光形状を形成するために使用できる。

全ピッチ範囲を通じて小さな造作をプリントするための第二の方法は、減衰位相シフト・マスク（ａｔｔ−ＰＳＭ）と組合わせて軸線上および非軸線上の要素を含む多極照射を使用することである。減衰位相シフト・マスク（Ａｔｔ−ＰＳＭ）は従来のマスクの不透明部分をハーフトーンのフィルム（部分透過性のフィルム）と置き換えて製造される。そのようなハーフトーンのフィルムの透過性は一般に約１０％透過性の程度である。ハーフトーン・フィルムはそれが伝える放射光の位相を望ましくは１８０゜ほどシフトするために選ばれる。位相シフト・マスクのクリアー面積部分を通過する放射光は、対照的に位相シフトされることがない。このようにして、幾つかの回折波の間で弱め合う干渉が生じ、これは像形成に有利となる。このような方法において、非軸線上の照射は稠密ピッチにて好ましく像形成するのに使用される一方、軸線上の要素および減衰位相シフト・マスクは孤立した造作の像形成に使用される。

図３Ａは、幾つかのピッチで配列された接点ホールのさまざまなアレーを示している。これらの稠密、準稠密および孤立した接点ホールの格子は、リソグラフィ・レベルに一般に含まれる核種の造作の良好な代表例となる。この第二の方法では、非散乱バーは孤立領域から省略された。孤立領域の像形成は軸線上の照射および減衰位相シフト・マスクによって行われる。全ピッチ範囲を患者にプリントするために使用される多極照射光の横断面が図３Ｂに示されている。この照射光は照射装置の瞳面における放射光の横断面である。非軸線上の極は水平軸線に対して±４５゜にて配置されている。図２Ｂと同様に、これらの極は稠密領域および準稠密領域の両方を確実に像形成できるような位置およびサイズを有する。

図３Ｂまたは図２Ｂに示される照射構造の最適化はコンピュータ・シュミレーションによって行われる。シュミレーション・モデルの例およびパラメータによる照射構造の最適化の方法は、例えば２００３年２月１１日付け出願された「全レジストのシュミレーションおよびプロセス・ウインドウ計量基準（メトリック）を使用した照射光源の最適化方法」と題する米国特許出願第１０／３６４８３１号、および２００３年１１月２０日付け出願された「リソグラフィ装置および等焦点補償（ｉｓｏｆｏｃｕｌ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）を使用した照射光源の最適化の方法」と題する米国特許出願第１０／７１６４３９号から採用できる。これらの二つの特許出願の記載内容全体が本明細書で援用される。

これらの二つの特許出願に開示されたように、照射構造の最適化は幾つかの動作を含む。

第一に、照射装置の瞳面における放射ビームは複数の光源点に分けられる。実際には、光源点の格子が照射ファイルによって定められ、そのファイルには格子に含まれる各光源点の空間座標が含まれる。全照射口径に対する各光源点の物理的な位置は望まれる精度に応じて変化する。各光源点間の小さな間隙は光源応答に関する一層詳細な情報を与えるが、計算時間を長くする。逆に、各光源点間の大きな間隙は光源応答に関する精度の劣る情報を与えるが、計算時間を短縮する。一実施例において、全照射口径に対する格子の間隙は約０．１である。他の実施例では、格子間隙は約０．０１〜０．２である。

第二に、各光源点のリソグラフィ応答は計算できる。実際には、パターンの像は各光源点に関して計算され、この像が一つ以上の基準に対して評価されて、その像が基板に所望のパターンを確実にプリントするために適当な光学的品質を有するか否かが判定される。この方法はリソグラフィ応答の最適値に達するまで反復して行うことができる像は、例えば露出寛容度および焦点深度の評価を与えるために焦点範囲にわたって分析することができる。各光源点に関して決定される付随的なリソグラフィ応答には、調べられるパターンのクリティカル・ディメンション、基板上のターゲットのクリティカル・ディメンション（ＣＤ）を定めるために必要な強度閾値、８％ＥＬにおける焦点深度（ＤＯＦ＠８％ＥＬ）、露出寛容度、線量：サイズＥ_１：１、稠密−孤立の造作バイアス、任意の造作サイズ・バイアス、サイドローブ・プリンティング、フィルム損、側壁角度、マスク誤差増大係数（ＭＥＥＦ）、線形解像度、絶対解像度、またはクリティカル・ディメンションの均一性が含まれる。

各光源点のリソグラフィ応答の計算はシュミレーションによって行われる。一般に、放射光感応物質（レジスト）上の入射放射光エネルギー分布を決定するために、シュミレーションは空間像モデルで実行される。空間像の計算はフーリエ光学装置のスカラーまたはベクトル量のいずれかで実行される。開口数（ＮＡ）や特定パターンのようなリソグラフィ装置および方法の特性がシュミレーションの入力パラメータとして入力される。空間像の品質は、コントラストまたは正規化した空間像のログ傾斜（ＮＩＬＰ）距離（造作サイズに標準化された）を使用して決定できる。この値は像強度（または空間像）の傾斜に一致する。

空間像のシュミレーションを実行するための関係するパラメータにはガウス像面の焦点面からの距離が含まれ、これは、幾何学的な光学装置または準単色放射光源の中央波長によって決定されるような最良の焦点面が存在する平面までの距離を意味する。これらのパラメータは照射系の空間部分コヒーレントの度数、基板を露光する投影系の開口数および光学系の収差の測定、およびパターンを表す空間伝達関数の記述も含む。

リソグラフィ・シュミレーションはレジスト・モデルによって実行される。その実行では、レジスト・モデルは、線量／露出エネルギーおよび焦点のような変数によるクリティカル・ディメンション（またはサイズ）およびその変形形態の計算に、レジストの露光、レジストの焼付けおよびレジストの現像を考慮する。同様に、レジスト・モデルは一実施例において非平面形状およびベクトル作用を考慮する。ベクトル作用は、大きな開口数が使用されたときに電磁波が斜めに伝播する事実を表す。ベクトル作用は、空間像を計算する場合に考慮できるが、屈折率の小さい媒体（例えば、空気）中でのベクトル作用の計算は基板上で生じるコントラスト損を著しく過大評価することになる。何故なら、レジストの屈折率が大きいために入射光はレジスト中を伝播されるときに真っ直ぐになる傾向を示すからである。したがって、実際の実験による応答を正確に決定するためには、厳密な電磁的計算によるレジスト・モデルが望ましい。

一体となったパラメータ・モデルまたは可変閾値レジスト・モデルに似た付加的なモデルも他の実施例で使用される。シュミレーション・モデルは実験データに合致することから選ばれたことが認識されるであろう。

第三に、照射ビームの形状は別個のリソグラフィ応答の分析に基づいて決定される。

最良照射状態（照射源の形状およびマスク・バイアス）を最適化する方法は、反復して実行される。実際には、可能性のある光源形状およびマスク・バイアスが選ばれてシュミレーション装置によって試験された後、例えば許容できるサイドロービングにより繰返し調整されて高い処理寛容性（すなわち、各リソグラフィ応答に関する最適値）を得るようになされる。光源形状を最適化するために、可能な光源を定める初期のリソグラフィ・パラメータによって繰返しの適合アルゴリズムがサイクル使用される。

可能性のある光源形状または照射形状を質的に決定するために、選ばれたリソグラフィ応答の計算結果が形状マップ上で視認可能にされる。これらの形状マップは光源点位置の関数としてリソグラフィ応答の値を示す。

図４Ａ〜図４Ｅを参照すれば、これらの図面はＰＲＯＬＩＴＨ８．０１像形成シュミレーション・ツールによってシュミレーションを行って得られた形状マップを示している。調べたリソグラフィ応答は、８％の露出寛容度での焦点深度（ＤＯＦ＠８％ＥＬ）である。計算は、２０ｎｍのマスク・バイアスでさまざまなピッチ（１６０ｎｍ／図４Ａ；２００ｎｍ／図４Ｂ；２４０ｎｍ／図４Ｃ；３００ｎｍ／図４Ｄ；６００ｎｍ／図４Ｅ）に配列された８０ｎｍの接点ホールのアレーに関して、また６％減衰位相シフト・マスク、放射光波長１５７ｎｍ、および開口数０．８５に関して行われた。照射光源の最適化は、第二の方法（減衰位相シフト・マスクによる５極照射）にしたがって実行される。したがって、位相シフト・マスクには補助造作は配置されなかった。光源点格子は全照射開口に対して０．１：０．１の隔たりを有する。対称的であることから、照射装置の上部右側のみ可視とされる必要がある。

図４Ａ〜図４Ｂに見られるように、光源マップの中央付近に配置された非軸線上の光源点は、小さいピッチ（すなわち、２００ｎｍよりも小さいピッチ）に関して８％の露出寛容度での焦点深度の値を大きくする大きな要因である。これらの光源点は、水平軸線に対して約４５゜に配置されて略座標（０．５，０．５）に芯出しされた非軸線上の極を定める。したがって、図４ａに示されるように、略座標（０．５，０．５）および（０．６，０．６）の間に位置された光源点は、１６０ｎｍに関する８％の露出寛容度での焦点深度を大きな値とする大きな要因となる。さらに、図４Ｂに示されるように、略座標（０．４，０．４）および（０．５，０．５）の間に位置する光源点は、２００ｎｍのピッチに関する８％の露出寛容度での焦点深度を大きな値とする大きな要因となる。

しかしながら、ピッチ値が増大するに連れて、原点（０，０）の近くに位置する光源点は、８％の露出寛容度での好ましい焦点深度の値を得る要因となる。例えば、図４Ｃは２４０ｎｍで軸線上の領域は非軸線上の領域を跨ぐ傾向のあることを示している。図４Ｅに示されるように、６００ｎｍのための好ましい照射は外側半径０．２５未満を有する軸線上の極によってのみ生じる。何故なら、その極の外側に位置する光源点は、８％の露出寛容度で許容できないほど小さな焦点深度の値を得る原因となるからである。図４Ａ〜図４Ｅに示す結果は、稠密なピッチは非軸線上の照射を必要とするが、疎らなピッチは低シグマ照射を必要とすることを示している。これに続いて、軸線上および非軸線上の極を組合わせた照射形状（候補となる光源形状）がさまざまなピッチで配列された接点ホールのアレーをプリントするために有効となる。最適照射形状は図４Ｆに示される。

図５Ａ〜図５Ｂは二つの概略的な照射形状を示しており、これらの形状は第一および第二の方法にそれぞれ応じてさまざまなピッチで配列された１２０ｎｍの接点ホールのアレーをプリントすることに特化されている。先に説明したように、全ピッチ範囲にわたる小さな造作をプリントするための第一の方法は、二値化マスク（ＢＩＭ）および補助造作と組合わされた非軸線上の照射を使用する。全ピッチ範囲にわたる小さな造作をプリントする第二の方法は、減衰位相シフト・マスク（減衰ＰＳＭ）と組合わされた軸線上および非軸線上の要素を含む多極照射を使用する。これらの照射形状の最適化は図４Ｆの場合と同様に行われる。

図５Ａは、第一の方法、すなわち大きなピッチに対して二値化マスク（ＢＩＭ）、非軸線上の照射および補助造作を組合わせた方法は、水平軸線に対して約±４５゜に配置された非軸線上の極を含むことを示している。これらの極は開角３０゜、外側半径０．８３および内側半径０．５４を有する。一実施例では、この照射はＮＡが０．８０の投影系を使用して基板に投影される。図５Ｂは、第二の方法、すなわち減衰位相シフト・マスク、および軸線上および非軸線上の照射を組合わせた方法に最適化された照射形状であって、０．２５シグマ照射、および水平軸線に対して約±４５゜に配置された非軸線上の極を含む照射形状を示している。図５Ｂでは、位相シフト・マスクの減衰は約６％である。図５Ｂの非軸線上の極は開角２０゜、外側半径０．９および内側半径０．６を有する。一実施例では、この照射は波長１９３ｎｍを有し、ＮＡが０．８５の投影系を使用して基板に投影される。

さて、図６Ａ〜図６Ｂを参照すれば、これらの図面はそれぞれ図５Ａ〜図５Ｂの照射形状に関して、所要のバイアスを用いてピッチの関数とされたシミュレーションによるクリティカル・ディメンションの変化量の半範囲（ハーフ・レンジ）を示している。図６Ａでは、１９０〜３６０ｎｍのピッチ範囲が重要とみなされる。何故なら、その範囲には補助造作（例えば、ＡＳＢ）のための空間が無いからである。計算は０．２５μｍの焦点範囲、線量範囲３％、および焦点板範囲４ｎｍ（基板スケール）に関して行われた。図６Ａに見られるように、図５Ｂの照射形状（第二の方法）は図５Ａの照射形状よりも平坦な応答と、より小さい最大ＣＤ変化量とを有している。図６Ａはまた、図５Ａの照射形状（第一の方法）が小さなＣＤ変化量を与え、図６Ａで考えられる極限ピッチが除外されるならば（この実施例では禁じられた妥協）望ましいとされることを示している。しかしながら、図６Ｂを参照すれば、図５Ａの照射形状で使用される二値化マスクは疎らなピッチのために表示に大きいマスク・バイアスを必要とする。

図７Ａ〜図７Ｂはそれぞれ図５Ａ〜図５Ｂの照射形状に関してのピッチの関数とされた６％の露出寛容度での焦点深度およびマスク誤差増大係数（ＭＥＥＦ）のシミュレーションによる変化量を示している。これらのリソグラフィ応答はプロセスにおける誤差を抑制する。これらの二つの図面に見られるように、図５Ａの照射形状を使用する第一の方法は、稠密および「疎らな」ピッチの性能を交替する最適条件を見い出す。さらに、６％の減衰位相シフト・マスクと組合わせて図５Ｂの照射形状を使用する第二の方法は、第一の方法よりも全ピッチ範囲にわたって小さなＭＥＥＦを有する。

図８Ａ〜図８Ｃを参照すれば、これらの図面はそれぞれ図８Ｄ〜図８Ｆに示された三つの異なる模式的な照射形状に関するピッチの関数とされた６％の露出寛容度での焦点深度、ＭＥＥＦおよびＣＤ変化量の半範囲のシュミレーションによる値をそれぞれ示す。これらの結果は第二の方法、すなわち減衰位相シフト・マスク（６％減衰）と組合わされて使用された軸線上および非軸線上の要素を有する照射形状によって達成される。開口数０．８、１９３ｎｍ放射光、露光線量３０ｍＪ／ｃｍ^２、および微細なマスク・バイアスによって１２０ｎｍの接点ホールに関して計算される。シグマ照射および非軸線上の極のサイズは図８Ｄ〜図８Ｆでは図５Ｂから変化されている。図８Ｄ（照射形状１）は０．２５シグマ照射、および開角２０゜、外側半径０．９および内側半径０．６を有する非軸線上の極を含む。図８Ｅ（照射形状２）は０．３のシグマ照射、および開角３０゜、外側半径０．９５および内側半径０．７を有する非軸線上の極を含む。最後に、図８Ｆ（照射形状３）は０．２５のシグマ照射、および内側と外側との要素を有する非軸線上の極を含む。これらの極の内側要素は開角２０゜、内側半径０．７および外側半径０．９を有する。極の外側要素は内側要素から延在し、開角４５゜、内側半径０．９および外側半径０．９７を有する。図８Ａ〜図８Ｃに示された結果は、軸線上要素、および照射の水平軸線に対して約±４５゜に配置された非軸線上の極を含む適当な多極照射が全ピッチ範囲にわたってかなりの性能を与えることを表している。特に図８Ｂは、ＭＥＥＦの結果が図８Ｄ〜図８Ｆの異なる照射形状とほぼ同じであることを示している。しかしながら、図８Ａおよび図８Ｃは、図８Ｅ〜図８Ｆの照射形状が図８Ｄの照射形状よりも６％の露出寛容度での良好な焦点深度、および全ピッチ範囲にわたる小さなＣＤ変化量の半範囲を生み出すことを示している。

上述した第一および第二の方法の比較によれば、二値化マスクおよび孤立造作ようの補助造作と組合わされた非軸線上の照射（第一の方法）が極限ピッチ（稠密および孤立のピッチ）において不足するであろうことを示している。しかしながら、第一の方法は中間ピッチ（すなわち極限ピッチを除外した状態）では良好な像形成性能を与える。第二の方法は全ピッチ範囲にわたってパターンを像形成する良好な候補となる方法である。特に、軸線上の照射および減衰位相シフト・マスクの使用は、極限ピッチにおいて有益である。しかしながら、サイドローブ・プリンティングは何れのピッチでも起こり得る。

サイドローブ・プリンティングは大線量（すなわち、低バイアス）で露光される減衰位相シフト・マスクによって生じる。サイドローブは、隣接するクリヤーな造作が密接に配置されて放射光の波長程度の距離に隔てられているとき、マスク・パターンにおけるそれらの隣接するクリヤーな造作間の構造的な干渉によって発生する最終パターンにおける望ましくない像である。それらは典型的にスプリアス・ウィンドウまたはリング構造として稠密パターンに生じ、またそれらはパターンの詳細項目（例えば、ピッチ）および光学的状態（例えば、光源形状および開口数）に対して非常に感応性である。サイドローブ・プリンティングは、ホール・パターンに関しては、ピッチが１．２×λ／ＮＡ（λは放射光の波長、ＮＡはリソグラフィ装置の開口数）に近く、パターン・バイアス（すなわち、比較的大きいプリンティング線量）が小さく、高透過性マスクが使用される場合に最も問題となり得る。また、現在の放射光感応物質はサイドローブの形成を阻止するために十分な表面抑止性を有していない場合には、１９３ｎｍのリソグラフィで最も問題となり得る。サイドローブ・プリンティングは、パターンの望ましくない付加的な造作が基板に伝えられるので、生産量に著しい影響を与えることになる。

サイドローブ・プリンティングを減少させ、全ピッチ範囲にわたって良好な像形成性能を与えるために、第三の方法を含む実施例では、軸線上および非軸線上要素を含む多極照射形状が減衰位相シフト・マスクおよび補助造作（例えば、非散乱バー）と組合わされる。補助造作の存在が孤立パターンに関して良好な焦点深度を与えることができるのでサイドローブ・プリンティングは減少され、これにより軸線上の照射のサイズをより小さく（より小さい中央極）することができる。さらに、照射／絶対的バイアスの最適化は稠密ピッチに集中することになる。この像形成の解決策は、補助造作（例えば、非散乱バー）の追加がしばしば困難であったり不可能な場合に、ランダム・ホール・パターンをプリントするのに有利である。特に、ランダム・パターンに必要とされる補助造作の個数は上述した第一の方法に比べて格段に少なくなる。

図９Ａ〜図９Ｂは１９３ｎｍでの１６０ｎｍ〜１０００ｎｍの全ピッチ範囲にわたる８０ｎｍの接点ホールのアレーをプリントするために設計された２つの模式的な照射形状を示している。図９Ａは第一の方法に対応する最適化された照射形状を示し、図９Ｂは第三の方法に対応する照射形状を表している。この実施例では、補助造作（例えば、非散乱バー）を含む減衰位相シフト・マスクを照射するために軸線上および非軸線上を含む多極の照射形状が使用されている。照射形状の最適化は、焦点範囲で０．１５μｍ、線量範囲で０．２％およびマスク誤差で３ｎｍにつき行われる。クリティカル・ディメンションの変化量の計量基準（メトリック）の最小化（ＣＤの一定性、すなわちＣＤＵ、に近似される）、および較正済みのレジストおよびベクトル像モデルを含むＰＲＯＬＩＴＨ８．０１シュミレーション・ツールがそれらの照射形状のシュミレーションに使用された。ＣＵＤは幾つかのパラメータに起因する接点ホールのＣＤ変化量を表す。本発明の場合、ＣＤＵは線量、焦点およびマスク誤差に起因するＣＤ変化量の二次的な合計に等しい。レンズ収差のような付随的なパラメータも使用される。これらの二つの照射形状の最適化は既に説明したように繰返しの最適化方法によって行われる。

図９Ａに見られるように、第一の方法の照射形状は開角２０゜、内側半径０．６および外側半径０．８を有する非軸線上の極を含む。図９Ｂは、第三の方法の照射形状が０．２の中央極と、開角２０゜、内側半径０．７４および外側半径０．９６を有する非軸線上の極とを含むことを示している。図９Ｂの照射形状の一実施例では、非軸線上の極の内側半径は約０．７〜０．８の間の標準値を有し、非軸線上の極の外側半径は約０．８〜１の間の標準値を有し、軸線上の極の半径は約０．１〜０．４の間の標準値を有する。図９Ｂの照射形状は６％減衰位相シフト・マスクを照射するために使用される。

図１０Ａ〜図１０Ｂは、図９Ａ〜図９Ｂを照射するためのピッチの関数とされたＣＤ変化量の半ピッチおよび組合わされたバイアスを示している。結果は８０ｎｍの接点ホールのアレーについて与えられている。図１０Ａを参照すれば、同図は第三の方法がシュミレーションされた小さな最大ＣＤ変化量を有する、すなわちウェーハに最良のＣＤＵを与えることを示している。ＣＤ変化量の半範囲は比較的フラットな状態を有する。対比すれば、また先に図６Ａに示したように、第一の方法は極限ピッチである１６０ｎｍおよび３００ｎｍに対して受け入れがたいほど高いＣＤ変化量を生じる。図１０Ｂは、第一および第三の方法に使用された対応するシュミレーションによるマスク・バイアスを示している。同図に見られるように、第一の方法は疎らなピッチに対して非常に高いホール・バイアスを必要とする。

図１１はシュミレーションによる、全ピッチ範囲をプリントするために使用される幾つかの像形成方法に関してホール・ピッチの関数とされたクリティカル・ディメンションの変化量の半範囲を示している。この像形成の解決策には、１）第一の方法（非軸線上の照射、二値化マスク（ＢＩＭ）および補助造作（非散乱バー）−図５Ａを参照）、２）第二の方法（軸線上および非軸線上の要素を含む多極照射および減衰位相シフト・マスク）、３）第三の方法（軸線上および非軸線上の要素を含む５極照射、減衰位相シフト・マスク（６％減衰ＰＳＭ（位相シフト・マスク））、および補助造作（非散乱バー）−）、および４）照射装置の水平軸線に対して約±４５゜に配置された非軸線上の極を二値化マスク（ＢＩＭ）と組合わせる第四の方法が含まれる。図１１では、第一、第二、第三および第四の方法の非軸線上の照射は照射装置の水平軸線に対して約±４５゜に配置された非軸線上の極を含む。第四の方法は、基本的に補助造作を使用することなく第一の方法を含む。

図１１Ａに見られるように、第四の方法（非磁性上の照射＋ＢＩＭ）は疎らなピッチには悪い像形成性能をもたらす。しかしながら３００ｎｍよりも大きなピッチに関する像形成性能は、非散乱バー（第一の方法）（非軸線上の照射＋ＢＩＭ＋ＡＳＢ（非散乱バー））の使用で改善される。すでに図６Ａで示すように、第二の方法（５極＋６％）は第一の方法よりも優れたピッチ全般にわたる性能を与える。しかしながら、最良の結果は第三の方法（５極＋６％減衰ＰＳＭ＋ＡＳＢ）で得られる。何故なら、ＣＤ変化量の半範囲は３００ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲にわたって１０ｎｍ未満に維持されるからである。同様な結果が１０００ｎｍ超で完全な孤立状態に至るピッチ範囲に関しても得られる。この方法の成功は最小半ピッチに関して主としレイリーてｋ_１定数によると予測され、したがってより大きなＮＡおよび（または）短い波長、および１００ｎｍほどの小さなピッチへの伸長が可能になる。

第三の方法における位相シフト・マスクの透過性は６％に制限されることがないことは認識されるであろう。マスクの透過性は、所定のリソグラフィ問題（すなわち、造作サイズおよびピッチ範囲）に対して満足できる結果を与える性質を有するので、選ばれることが認識されるであろう。したがって、マスク透過性は本発明の他の実施例では変更され得る。例えば、マスク透過性は調べる動作およびピッチ範囲に応じて約３％〜３０％の範囲となり得る。

さらに、第三の方法で使用された非軸線上の照射は照射装置の水平軸線に対して約±４５゜に配置された非軸線上の極に限定されないことは認識されるであろう。マスク透過性と同様に、非軸線上の照射は所定のリソグラフィ問題（すなわち、造作サイズおよびピッチ範囲）に対して満足できる結果を与える性質を有するので、選ばれることが認識されるであろう。本発明の実施例では、非軸線上の要素は照射装置の水平軸線または垂直軸線上に配置された二重極を含むことができる。本発明の他の実施例では、非軸線上の要素は照射装置の水平軸線または垂直軸線上に配置された四重極を含むことができる。

疎らなピッチ、例えば最小ピッチの２倍、での非散乱バーの配置は、焦点影響性が僅かであるために像形成性能を著しく改善する。実施例では、非散乱バーは１５０ｎｍ長で６０ｎｍ幅である。図１２は、上述した第二および第三の方法に関するピッチの関数とされた焦点誤差によるシュミレーションによるＣＤ変化の全範囲を示す。第二および第三の方法の照射形状は図９Ｂの照射形状と同じ特性を有する。図１２に見られるように。最小ピッチの２倍を超える（または等しい）ピッチに関しては、非散乱バーの配置はＣＤ変化量を著しく減少させる。

図１３は第三の方法に使用される６％減衰位相シフト・マスクの幾つかの領域を示している。このマスクはさまざまに異なるピッチで配置された接点ホールのアレーならびに四角形の補助造作を含む。補助造作（非散乱バー、図１３には「ＡＢＳ」と識別されている）は３２０ｎｍ〜１０００ｎｍピッチ範囲（≧最小ピッチの２倍）で配置されている。

図１１〜図１２に示された結果は、補助造作を減衰位相シフト・マスク、および軸線上および非軸線上の要素を含む照射と組合わせることで、ピッチ全般にわたる優れた像形成の解決策が得られることを表している。この方法によれば、光源／全体のバイアスの最適化は稠密なピッチ範囲に集中することになる。何故なら、大きなピッチの補助造作を使用することが良好なプロセス・ウィンドウを形成するからである。

本明細書ではＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用を特別に言及したが、本明細書に記載したリソグラフィ装置は他の、例えば一体化された光学システム、磁気定義域メモリーのガイドおよび傾斜パターン、液晶表示器（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の他の応用例があることを理解しなければならない。当業者は、そのような代替の応用例に関しては、本明細書で使用した「ウェーハ」または「ダイ」の用語は、いずれもより一般的な「基板」または「ターゲット箇所」の用語と同意語であるとみなされることを認識するであろう。本明細書で引用した基板は、露光前または後に、例えばトラック（典型的にレジスト層を基板に付与し、露光されたレジストを現像するツール）、または測定または検査ツールで処理される。適用できるならば、本明細書の開示内容はそれらの、および他の処理ツールに対して適用されることができる。さらに、例えば複層のＩＣを製造するために基板は１回以上処理される。したがって、本明細書で使用した基板には既に複数の処理層を有する基板も含まれる。

本明細書で使用する「放射光」および「ビーム」という用語は、紫外（ＵＶ）線（例えば，３６５，２４８，１９３，１５７または１２６ｎｍの波長を有する）、および極紫外（ＥＵＶ）線（例えば５〜２０ｎｍの波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームのような粒子ビームを含む全ての種類の電磁放射線を包含する。

本明細書で使用する「パターン形成装置」というは用語は、基板のターゲット箇所にパターンを形成するように投影ビームの横断面にパターンを付与するために使用できるあらゆる装置を示すものと広く解釈されねばならない。ビームに付与されたパターンは基板のターゲット箇所に望まれるパターンと厳密に同じではないことに留意すべきである。一般に、ビームに付与されるパターンは、ターゲット箇所に形成される集積回路のようなデバイスの特定の機能層に対応する。

パターン形成装置は透過式または反射式とされる。パターン形成装置の例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレー、およびプログラム可能ＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィの分野では周知であり、二値化式、交番位相シフト式、減衰位相シフト式、ならびに各種のハイブリッド・マスクのようなマスク形式が含まれる。プログラム可能ミラー・アレーの例は小さなミラーのマトリックス配列を使用し、個々のミラーが入射する放射ビームをさまざまな方向へ反射するように個別に傾動されて、これにより反射ビームがパターン化される。

支持構造がパターン形成装置の配向、リソグラフィ装置の設計、例えばパターン形成装置が真空環境中に保持されるのか否かのような他の条件に応じて、パターン形成装置を保持する。こ支持構造は、機械的クランプ、真空圧、または例えば真空状況下での静電式クランプのような他のクランプ技術を使用できる。この支持構造は、例えばフレームまたはテーブルとされ、必要に応じて固定されるか移動可能とされることができ、またパターン形成装置が例えば投影系に対して所望の位置となることを保証することができる。本明細書で使用する「焦点板」または「マスク」という用語はいずれもより一般的な「パターン形成装置」という用語と同意語とみなされる。

本明細書で使用する「投影系」という用語は、例えば使用される露光用放射光や、他の因子、例えば浸漬流体の使用や真空の使用に適当とされる屈折光学系、反射光学系、屈折反射光学系を含む各種形式の投影系を包含するものと広く解釈しなければならない。本明細書で使用する「レンズ」という用語はいずれもより一般的な「投影系」という用語と同意語とみなされる。

照射系もまた、放射ビームの方向決め、成形または制御を行う屈折光学系、反射光学系、屈折反射光学系の要素を含む各種の光学要素を包含し、それらの要素は以下に、集合的にまたは単独で「レンズ」と称される。

このリトグラフ装置は二つ（二段）以上の基板テーブル（および（または）二つ以上の支持構造）を有する形式とすることができる。そのような「多段」機械では、追加されるテーブルまたは支持構造は平行して使用されるか、一つ以上のテーブルまたは支持構造が準備段階を実行されている間、他の一つ以上のテーブルまたは支持構造は露光に使用されることができる。

このリトグラフ装置はまた、基板が比較的大きな屈折率を有する液体、例えば水に浸漬されて投影系の最終要素材と基板との間隔空間が充満される形式の装置とすることができる。浸漬液体はリトグラフ装置の他の空間、例えばマスクと投影系の最初の要素材との間にも与えることができる。浸漬技術は投影系の開口数を増大させるためにこの分野で周知である。

本明細書に記載した方法はソフトウェア、ハードウェア、またはそれらの組合せとして実現できる。実施例では、プログラム・コードを含むコンピュータ・プログラムが提供され、このプログラム・コードはコンピュータ・システムで実行した場合に本明細書に記載した方法のいずれかまたは全てを遂行する用に指令する。

本発明の特別な実施例を上述で説明したが、本発明は記載した以外の方法で実現することができることは認識されるであろう。この説明は本発明を限定することを意図していない。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置の模式図を示す。 図２Ａは稠密、準稠密および孤立の接点ホール領域の模式図を示し、孤立領域はプリントされない補助造作を含んでおり、図２Ｂは十分な寛容度で図２Ａの領域をプリントするために使用される模式的な照射形状を示す。 図３Ａは稠密、準稠密および孤立の接点ホール領域の模式図を示し、図３Ｂは十分な寛容度を有して図３Ａの領域をプリントするために使用される模式的な照射形状を示す。 図４Ａ〜図４Ｅは照射形状を最適化するために使用されるシュミレーションによる形状マップを示し、図４Ｆは図３Ａに示した領域をプリントするために使用される模式的な最適化された照射形状を示す。 図５Ａ〜図５Ｂはさまざまなピッチで配置された１２０ｎｍの接点ホールのアレーをプリントするために最適化された（異なるマスクを想定）二つの模式的な照射形状を示す。 図６Ａは図５Ａ〜図５Ｂの照射形状によって達成されるピッチの関数とされたシュミレーションによるＣＤ変化の半範囲を示し、図６Ｂは図５Ａ〜図５Ｂの照射形状によって達成されるピッチを関数とされたシュミレーションによるマスク・バイアスの変化量を示す。 図７Ａ〜図７Ｂは図５Ａ〜図５Ｂの照射形状にためのピッチの関数とされた６％露光寛容度での焦点深度およびマスク誤差増大係数をそれぞれ模式的に示す。 図８Ａ〜図８Ｃは図８Ｄ〜図８Ｆに示した異なる照射形状に関するシュミレーションによるピッチの関数とされた６％ＥＬでのＤＯＦの変化およびＣＤ変化の半範囲をそれぞれ模式的に示し、図８Ｄ〜図８Ｆは軸線上および非軸線上の要素を含む複数の模式的な照射形状を示す。 図９Ａ〜図９Ｂは全ピッチ範囲にわたる造作をプリントするために使用される２つの模式的な照射形状を示す。 図１０Ａ〜図１０Ｂは図９Ａ〜図９Ｂの照射形状に関するピッチの関数とされたシュミレーションによるクリティカル・ディメンション変化の半範囲とホール・バイアス変化量とをそれぞれ示す。 幾つかの照射要因のためのホール・ピッチの関数とされたシュミレーションによるクリティカル・ディメンション片かの半範囲を示す。 二つの照射形状に関する、ピッチの関数とされた焦点誤差によるシュミレーションによるクリティカル・ディメンション片かの全範囲を示す。 本発明の実施例による６％減衰位相シフト・マスクの幾つかの領域を模式的に示す。

符号の説明

ＢＤ ビーム導入系
Ｃ ターゲット箇所
ＣＯ コンデンサー
ＩＦ 位置センサー
ＩＬ 照射装置
ＩＮ 積分装置
Ｍ１，Ｍ２ 整合マーク
ＭＡ マスクすなわち焦点板
ＭＴ 焦点板テーブルすなわち焦点板ステージ
Ｐ１，Ｐ２ 基板整合マーク
ＰＷ 位置決め装置
ＳＯ 放射光源
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブルすなわち基板ステージ

Claims (28)

1. 軸線上の要素および非軸線上の要素を含む多極照射を使用して減衰移送シフト・マスクのマスク・パターンを照射することを含み、マスク・パターンはその最小ピッチの２倍よりも大きいピッチのためにプリントされない補助造作を形成されるようになされており、さらに、
   照射したマスク・パターンの像を基板上に投影することを含む、ピッチ全般にわたりマスク・パターンの像を基板上に伝える方法。
2. 減衰位相シフト・マスクの透過性が約３％〜３０％の範囲内である請求項１に記載された方法。
3. 多極照射が、１つの軸線上および４つの非軸線上の極を含む５極照射を含んで構成されている請求項１に記載された方法。
4. 非軸線上の極が多極照射を調整する照射装置の水平軸線に対して約±４５゜に配置される請求項３に記載された方法。
5. 非軸線上の極の内側半径が約０．６〜０．８の間の標準値を有する請求項３に記載された方法。
6. 非軸線上の極の外側半径が約０．８〜１の間の標準値を有する請求項３に記載された方法。
7. 軸線上の極の半径が約０．１〜０．４の間の標準値を有する請求項３に記載された方法。
8. マスク・パターンが接点ホールのランダム・パターンである請求項１に記載された方法。
9. 接点ホールのサイズが約１２０ｎｍ以下である請求項８に記載された方法。
10. マスク・パターンがその像を基板に所望の寸法で伝達するために前記ピッチ範囲内で変化されるマスク・パターン・バイアスを含んでいる請求項１に記載された方法。
11. マスク・パターン・バイアスが１６０ｎｍ〜１０００ｎｍのピッチ範囲に対して約３５ｎｍ未満である請求項１０に記載された方法。
12. ピッチ範囲が約１００ｎｍ〜１０００ｎｍである請求項１に記載された方法。
13. 基板に露光されたパターンが０．４以下のｋ_１係数に等しい造作を含んでいる請求項１に記載された方法。
14. 軸線上の要素および非軸線上の要素を含む多極照射を提供するための照射装置と、
    パターン形成装置を保持するように構成された支持構造とを含み、パターン形成装置はマスク・パターンに応じて放射ビームをパターン形成するように構成された減衰位相シフト・マスクであり、マスク・パターンはその最小ピッチの２倍を超えるピッチに対してプリントされない補助造作を形成されており、さらにまた、
    基板を保持するよう構成された基板テーブルと、
    パターン形成された放射ビームを基板上に投影するよう構成された投影系とを含むリソグラフィ装置。
15. 減衰位相シフト・マスクの透過性が約３％〜３０％の範囲内である請求項１４に記載された装置。
16. 多極照射が、軸線上および非軸線上の極を含む５極照射を含んで構成されている請求項１４に記載された装置法。
17. 非軸線上の極が照射装置の水平軸線に対して約±４５゜に配置される請求項１６に記載された装置。
18. 非軸線上の極の内側半径が約０．６〜０．８の間の標準値を有する請求項１６に記載された装置。
19. 非軸線上の極の外側半径が約０．８〜１の間の標準値を有する請求項１６に記載された装置。
20. 軸線上の極の半径が約０．１〜０．４の間の標準値を有する請求項１６に記載された装置。
21. マスク・パターンが接点ホールのランダム・パターンである請求項１４に記載された装置。
22. 接点ホールのサイズが約１２０ｎｍ以下である請求項２１に記載された装置。
23. マスク・パターンがその像を基板に所望の寸法で伝達するためにマスク・パターン・バイアスを含んでいる請求項１９に記載された装置。
24. マスク・パターン・バイアスが１６０ｎｍ〜１０００ｎｍのピッチ範囲に対して約３５ｎｍ未満である請求項２３に記載された装置。
25. ピッチ範囲が約１００ｎｍ〜１０００ｎｍである請求項１４に記載された装置。
26. 基板に露光されたパターンが０．４以下のｋ_１係数に等しい造作を含んでいる請求項１４に記載された装置。
27. 軸線上および非軸線上の要素を含む放射ビームを調整することと、
    パターン形成された放射ビームを形成するために減衰位相シフト・マスクにより前記放射ビームをパターン形成することとを含み、前記減衰位相シフト・マスクは前記マスクに含まれる最小ピッチの２倍を超えるピッチに対して形成されたプリントされない補助造作を含んでおり、さらに、
    前記パターン形成された放射ビームを基板上に投影することを含むデバイス製造方法。
28. 前記プリントされない補助造作が非散乱バーを含んでいる請求項１に記載された方法。

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