【手続補正書】
【提出日】平成15年6月26日(2003.6.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半透明のフォトマスクのレリーフ・パターンから、半導体ウエハの感光表面に像を生成する方法であって、前記像は、フォトマスク内またはフォトマスク上の近接して向かい合う位相シフト境界領域間の空間に相当する幅を有する線を含み、前記位相シフト境界領域は、直交する第１および第２の方向に延び、
前記方法は、
結像したフィーチャの直交方向の向きに対応する第１および第２の直交軸上に強度を増大した部分を有する光源を提供し、第１および第２の強度増大部分が、各軸と、軸の交差部分の両側とに位置することと、
光源からの光で、基板内または基板上にレリーフ・パターンを照射することとを含む方法。
【請求項２】
伝播性が可変の１つまたは複数の領域を形成するように配置した複数の画素を含む開口マスクを通じて、光源をフィルタリングすることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つまたは複数の開口を有する開口マスクを通じて光源をフィルタリングすることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
光を２つ以上のビームに形成する、光路に配置された１つまたは複数のビーム・スプリッタをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
光を２つ以上のビームに形成する、１つまたは複数の回折光学素子をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
レリーフ・パターンが、基板よりも厚い材料領域を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
基板の一部を除去して、レリーフ・パターンを形成する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
レリーフ・パターン間の距離が、露光ツールの解像限界と、露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項１に記載の方法。
【請求項９】
レリーフ・パターン間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡからＭ×０．３λ／ＮＡの範囲にある距離であり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入射光の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
直交する第１および第２の方向に延びる線形フィーチャを結像する方法であって、
その中心部の強度を低下し、かつ第１および第２の直交方向の間に約４５度で配置された直交軸に沿って強度を低下した光源を提供することと、
近接した位相シフト境界領域の間の空間に対応する暗領域を作るために、相互に近接して配置された位相シフトの境界パターンを有するフォトマスクを提供することと
を含む方法。
【請求項１１】
伝播性が可変の１つまたは複数の領域を形成するように配置した複数の画素を含む開口マスクを通じて、光源をフィルタリングすることをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
１つまたは複数の開口を有する開口マスクを通じて光源をフィルタリグすることをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
光を２つ以上のビームに形成する、光路中に配置した１つまたは複数のビーム・スプリッタをさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
光を２つ以上のビームに形成する、１つまたは複数の回折光学素子をさらに含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
レリーフ・パターンが、基板よりも厚い材料領域を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
基板の一部を除去してレリーフ・パターンを形成する請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
レリーフ・パターン間の距離が、露光ツールの解像限界と、露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
レリーフ・パターン間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡからＭ×０．３λ／ＮＡの範囲内の距離であり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入射光の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
２つの直交方向に指向する微細なリソグラフィ・フィーチャを生成する結像システムであって、
その領域を包囲する照明部分よりも高い透過率を有し、かつ、微細パターンのディテールの周波数に対応する分離距離で、リソグラフィ・フィーチャの２つの指向軸に対応する位置に配置された局所化された４つの個別の領域を有する照明源と、
透明な基板上に相互に近接して置かれた複数のレリーフ境界を有する透明基板を含む位相シフト・マスクであって、個々のレリーフ境界が結像せず、近接したレリーフ境界間の空間に対応する暗領域が結像するように、前記レリーフ境界間の間隔を十分に短くする位相シフトマスクと
を含むシステム。
【請求項２０】
伝播性が可変の１つまたは複数の領域を形成するように配置した複数の画素を含む開口マスクを通じて、光源をフィルタリングすることをさらに含む請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
１つまたは複数の開口を有する開口マスクを通じて光源をフィルタリングすることをさらに含む請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
光を２つ以上のビームに形成する、光路中に配置された１つまたは複数のビーム・スプリッタをさらに含む請求項１９に記載のシステム。
【請求項２３】
光を２つ以上のビームに形成する、１つまたは複数の回折光学素子をさらに含む請求項１９に記載のシステム。
【請求項２４】
レリーフ・パターンが、基板よりも厚い材料領域を含む請求項１９に記載のシステム。
【請求項２５】
基板の一部を除去してレリーフ・パターンを形成する請求項１９に記載のシステム。
【請求項２６】
レリーフ・パターン間の距離が、露光ツールの解像限界と、露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
レリーフ・パターン間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡからＭ×０．３λ／ＮＡの範囲内の距離であり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入射光の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
基板の感光性の表面に、微細な間隔を空けたフィーチャを形成する投影リソグラフィ・システムであって、
照明領域のペアを生成する手段であって、第１のペアのそれぞれが第１の軸の向かい合う側に配置され、第２のペアのそれぞれが、第１の軸に直交する第２の軸の向かい合う側に配置される手段と、
前記照明領域から一定の短距離を空けて半透明基板の照明経路中に配置され、位相シフト手段間の空間に対応する比較的暗い線を定義する位相シフト手段と
を含む投影リソグラフィ・システム。
【請求項２９】
照明領域のペアを生成する手段が、伝播性が可変の１つまたは複数の領域を形成するように配置された複数の画素を含む開口マスクを通じて光源をフィルタリングする手段をさらに備える請求項２８に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項３０】
照明領域のペアを生成する手段が、１つまたは複数の開口を有する開口マスクを通じて光源をフィルタリングする手段をさらに含む請求項２８に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項３１】
照明領域のペアを生成する手段が、光を２つ以上のビームに形成する、光路中に配置された１つまたは複数のビーム・スプリッタをさらに含む請求項２８に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項３２】
照明領域のペアを生成する手段が、光を２つ以上のビームに形成する、１つまたは複数の回折光学素子の手法をさらに含む請求項２８に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項３３】
レリーフ・パターンが、基板よりも厚い材料領域を含む請求項２８に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項３４】
基板の一部を除去してレリーフ・パターンを形成する請求項２８に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項３５】
レリーフ・パターン間の距離が、露光ツールの解像限界と、露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項３３に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項３６】
レリーフ・パターン間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡからＭ×０．３λ／ＮＡの範囲内の距離であり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入射光の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項３５に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項３７】
投影リソグラフィ・システムであって、
四極の照明系であって、ＸおよびＹ方向のマスク・ジオメトリの軸外し照明のために軸位置に４つの極を配置し、双極およびそれに同等の回折エネルギー分散結果と同様の方式で軸外しの照明角度を提供する四極の照明系と、
位相シフト境界マスクであって、感光性のウエハ表面に暗い空間を結像するために、相互に近接して配置した２つの微細な位相シフト・フィーチャ境界を含み、前記暗い空間が、位相シフト・マスク境界間の領域に対応する位相シフト境界マスクと
を含む投影リソグラフィ。
【請求項３８】
四極の照明系が、伝播性が可変の１つまたは複数の領域を形成するように配置された複数の画素を含む開口マスクを通じて光源をフィルタリングする手段をさらに含む請求項３７に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項３９】
四極の照明系が、１つまたは複数の開口を有する開口マスクを通じて光源をフィルタリングする手段をさらに含む請求項３７に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項４０】
四極の照明系が、光を２つ以上のビームに形成する、光路中に配置した１つまたは複数のビーム・スプリッタをさらに含む請求項３７に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項４１】
四極の照明系が、光を２つ以上のビームに形成する、１つまたは複数の回折光学素子をさらに含む請求項３７に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項４２】
位相シフトの境界領域が、基板よりも厚い材料領域を含む請求項３７に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項４３】
基板の一部を除去して位相シフトの境界領域を形成する請求項３７に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項４４】
位相シフトの境界領域間の距離が、露光ツールの解像限界と露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項４２に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項４５】
位相シフトの境界領域間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡからＭ×０．３λ／ＮＡの範囲内にあり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入射光の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項４４に記載の投影リソグラフィ・システム。
【請求項４６】
境界位相シフトのフォトマスクであって、
選択した波長の放射線を受ける透明基板と、
近接して配置した位相シフト境界の１つまたは複数のペアを含む、透明基板上に定義されたレリーフ・パターンであって、境界は相互に平行であり、境界は、選択された放射線の波長に応じて相互に隣接して狭い間隔を空けて配置され、近接した位相シフト境界領域間の空間に対応する比較的暗領域が焦点面に形成されるレリーフ・パターンと
を含むフォトマスク。
【請求項４７】
透明な位相シフト層が透明基板の上または中に配置され、位相シフト層と基板の相対的な厚みの差が、入射線を破壊的に干渉するのに十分な大きさである請求項４６に記載のフォトマスク。
【請求項４８】
位相シフトの境界領域が、基板よりも厚い材料領域を含む請求項４６に記載のフォトマスク。
【請求項４９】
基板の一部を除去して位相シフトの境界領域を形成する請求項４６に記載のフォトマスク。
【請求項５０】
位相シフトの境界領域間の距離が、露光ツールの解像限界と露光ツールの縮小率の積よりも小さい請求項４８に記載のフォトマスク。
【請求項５１】
位相シフトの境界領域間の距離が、Ｍ×０．２λ／ＮＡからＭ×０．３λ／ＮＡの範囲内にあり、Ｍは光学系の縮小率であり、λは入射光の波長であり、ＮＡは照明系の開口数である請求項５０に記載のフォトマスク。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
一般に半導体デバイスのフィーチャは、それをパターニングするのに使用する紫外線（ＵＶ）の波長の大きさとほぼ同じ大きさである。現在、露光波長はおよそ１５０から４５０ｎｍであり、より具体的には１５７ｎｍ、１９３ｎｍ、２４８ｎｍ、３６５ｎｍ、および４３６ｎｍである。最も困難なリソグラフィ・フィーチャは、λが露光波長であり、ＮＡが露光ツールの対物レンズの開口数である場合に０．５λ／ＮＡに相当するサイズに近いか、それ以下のものである。一例を挙げると、０．６０ＮＡの対物レンズを組み込んだ２４８ｎｍ波長の露光システムでは、０．１８マイクロメータ、あるいはそれ以下のフィーチャの結像が現在の技術の限界であると考えられる。図１は、投射露光システムの構成を示す。このような露光システムは、ステップおよびリピート・モード（ステッパ・ツールと称する）、またはステップおよびスキャン・モード（スキャナ・ツールと称する）で使用することができる。ＵＶまたは真空紫外線（ＶＵＶ）の光源１を使用して、集光レンズ３およびハエの目マイクロレンズの配列４を用いる照明系２の中に放射線を通す。開口５は、照明のプロファイルを所定の領域に調整し、放射線はミラー６から反射され、照明レンズ７を通過してフォトリソグラフィ・マスク８を照射する。フォトマスク８に放射線が照射されると、フォトマスク８の空間周波数のディテールによって分散された回折界１１が対物レンズ９を通じて導かれ、フォトレジストで被覆した半導体基板１０の上に結像する。このような露光システムは、対物レンズ９で、フォトマスク８から少なくとも１次以上の回折界を集めることによって像を形成する。どの光学システムでも結像することのできる最小フィーチャの絶対的限界は、０．２５λ／ＮＡに相当する。さらに、このような露光ツールの焦点深度（ＤＯＦ）は、＋／−ｋ2λ／ＮＡ2と定義することができ、ｋ2は一般に０．５に近い値をとるプロセス係数である。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
（発明の詳細な説明）
本発明の好適な実施形態は、オフアクシス・モードの照明が組み合わされた位相シフト・マスクである。その結果はいずれか一方の技術のみによって実現されるか、あるいはマスキングまたは照明のみの性能に基づいて予測される結果を超える改善である。位相シフトマスクはクロムを用いない方法であり、位相端の特徴は互いに近接しており、イメージングシステムの回折限界よりも近い。本発明のクロムを使用しないマスクは透過性であり、このマスク上の位相端の特徴は、近接領域の間の透過性基板の厚みの変化を介して位相ソフトを可能にする。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
このマスクの照明は結果的に、互いに共に機能する２つの増強効果をもたらす。この交差四重極照明は回折エネルギを適切な周波数位置に置く。交差四重極照明の２つの非選択的（ｎｏｎ−ｏｐｔｉｏｎａｌ）な極から生じるオフアクシス（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）照明の「減衰（ｗｅａｋｅｎｉｎｇ）」は、位相シフト・マスクを偏移させる二重境界の位相端強調によって補償される。本発明の像形成の結果を実証するために、完全なスカラ・リソグラフィ・イメージ・モデルを用いた。図１０Ａ〜１０Ｄはこれらの結果を示している。この４つのグラフは、デューティ比が１：１．５，１：２，１：２．５および１：３の７０ｎｍのフィーチャである。これらのデューティ比は本発明によって結像されるフィーチャのライン対空間のフィーチャ比に相当する。この照明の波長は１９３ｎｍであり、レンズの開口数（ＮＡ）は各場合について０．６０である。図１０Ａでは空中画像の強度が、交差四重極で照射された１：１．５の位相境界シフティング位相シフト・マスクに関して水平位置に対してグラフ化されており、この位相境界間の領域の透過は０％から１００％まで増大する。透過が０％の場合、このマスクは従来のバイナリ・マスクに相当し、透過が１００％の場合、このマスクは本発明の位相境界シフティング位相マスクに相当している。図８Ｂ〜８Ｄは残りのデューティ比に関する同様のグラフである。各図は位相シフトされたフィーチャの透過を０％から１００％まで増大することで、以下に示す比率で定められるように、画像変調はどれだけ向上するかを示している。
変調＝（Ｉmin−Ｉmax）／（Ｉmin＋Ｉmax）
これは最小強度の値の減少のほかに、強度像の側壁角度の傾斜の上昇によって達成される。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
種々のデューティ比のフィーチャのイメージング性能を調節するためにマスク・バイアスを用い、交差四重極法および本発明の位相境界シフティング位相シフトマスクを用いて、８０ｎｍの形状について種々のデューティ比（１：１．５，１：２、１：２．５，１：３．５および１：４．５）による完全なレジスト・シミュレーションを実施した。１９３ｎｍの像形成について、市販のリソグラフィ・シミュレータ（Ｐｒｏｌｉｔｈ／５）およびレジスト・モデルを用いてシミュレーションを行った。各８０ｎｍのＣＤデューティ比に関し、一般には焦点−照射マトリクス（ｆｏｃｕｓ−ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｍａｔｒｉｘ）と呼ばれる焦点値対照射線量値のマトリクスをシミュレートした。このマトリクス法を用いて操作可能なプロセス・ウィンドを測定することができ、ここでは使用可能な焦点深度（ＤＯＦ＝ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｆｏｃｕｓ）以内の標的サイズ（Ｅサイズ）でフィーチャを転写するために必要な照射線量を測定することが可能である。表１はこれらの結果をまとめたものである。各８０ｎｍのデューティ比に関し、デューティ比間のＥサイズの共通点を最大にするために、フィーチャ・バイアスを選択して最大のＤＯＦを発生した。ベスト・フォーカスと共に各デューティ比に関して最高の照射線量値が示されている。この表から分かるように、１：１．５，１：２、１：２．５，１：３．５および１：４．５のデューティー比内の８０ｎｍのフィーチャは、照射線量値が５９．５５〜７９．５５ｍＪ／ｃｍ2および焦点値がー０．０１〜０．１１μｍの所定のサイズに結像されている。これは＋／−１４％変動しかつ＋／−０．０５μｍ焦点変動する７０ｍＪ／ｃｍ2の平均照射線量値に相当している。この結果はＸ軸およびＹ軸方向のフィーチャについて同じである。
【表１】
2003515256.tif 000001
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
本発明は米国特許第５９２６２５７号に示され、かつ記載されている照明システムなどの他のオフアクシス照明システムに使用されてよい。そこに記載の照明光学システムは第１の回折光学要素と、第２の回折光学要素と、コンデンサ・レンズとを備えている。第１の回折光学要素は複数個のマイクロ回折光学要素を備えており、これらは第１の方向に第１の光学出力を有し、この第１の方向に対して垂直である第２の方向に、第１の光学出力とは異なる光学出力を有している。第２の回折光学要素は、第２の方向に第２の光学パワーを有しかつ第１の方向に第２の光学パワーとは異なる光学パワーを有する複数のマイクロ回折光学要素を有する。第１の光学出力と第２の光学出力は異なるものである。光源から供給される光は、第１および第２の回折光学要素を通過することにより複数の二次的な光源を形成する。コンデンサ・レンズを通過して来るこの二次光源からの光は、光が照射される
2003515256.tif 000002
照明を生成する。交差四重極の強度分布として設計されたこのような照明に、記載したような位相シフト境界を有するクロムを用いないマスクが付けられている場合、同じような有利な結果を得ることができる。