(57)【要約】      （修正有）【課題】メモリーセル領域の周期的な線間隔平面回折格子と複雑にパターン形成された周辺構造を同時に投影できる構造体を提供する。【解決手段】線間隔平面回折格子と、ＭＵＸ列を含んだ周辺構造とから同時に伝送する場合の結像の質は、四極子照明を用いることにより改善される。この四極子照明の４つの極１４ａ−ｄは長手方向に延びており、該極の長手方向の軸１１２は、マスクの行格子の行の方向に対して垂直に位置している。これにより、一方では、線間隔平面回折格子の構造結像のコントラスト、ＭＥＥＦ、および、プロセス窓を改善することができ、他方では、照明瞳１８によって、周辺構造（特に、ＭＵＸ列）の幾何学的正確度が、広い焦点深度範囲全体にわたって安定する。【選択図】図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像面（４０）にパターン（２１）を投影するための構造体であって、
線源（２）および照明瞳（１６、１８）を含む有効ソース（３）と、レンズ機構と、マスク面と、射出瞳（３０）と、上記像面（４０）とを、光軸（６）に沿って配設している露光装置（１）と、
上記露光装置（１）のマスク面に配設されていて、投影するためのパターン（２１）が形成された、
ａ）交互性位相マスクとして形成された第１領域（２２）と、
ｂ）ハーフトーン位相マスクまたはクロムマスクとして形成された第２領域（２３）とを有したマスク（２０）と、
上記有効ソース（３）の構成要素であるとともに、少なくとも４つの明領域（１３ａ−ｄ、１４ａ−ｄ）を有した、上記マスク（２０）に対して四極子照明を形成するための照明瞳（１６、１８）とを備えており、
上記明領域は各々、
ａ）上記第２領域（２３）が焦点深度範囲の広い像面（４０）に投影されるために、光軸（６）から間隔をあけて配設されており、
ｂ）上記第１領域（２２）がコントラストの高い像面（４０）に投影されるために、細長い形状に構成されており、
ｃ）互いに平行に配置された長手方向の軸を備えている、
ことを特徴とする構造体。
【請求項２】
交互性位相シフトマスクとして形成された領域（２２）中のパターン（２１）が、線間隔平面回折格子（２５）であることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
上記線間隔平面回折格子（２５）の列（２０２、２０３）が、互いに線源（２）から発せられる光に対して１８０度の位相差があり、且つ同じ透過度を有していることを特徴とする請求項２に記載の構造体。
【請求項４】
ａ）上記格子（２５）の行（２０１）および列（２０２、２０３）は、マスク面内のマスク（２０）の軸に沿って方向付けられており、
ｂ）細長い形状をした明領域（１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ）における長手方向の軸が、マスク面に投影されるように、露光装置内に配設されており、当該軸は、線間隔平面回折格子（２５）の行（２０１）および列（２０２、２０３）の軸に対して垂直に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の構造体。
【請求項５】
４つの明領域における２つの明領域（１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ）は細長い形状をしており、その長手方向の軸は互いに一致しており、当該２つの明領域（１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ）は、４つの明領域から構成される上記照明瞳において、共通の長手方向の軸（１１２）に沿って互いに対角線上に位置していることを特徴とする請求項４に記載の構造体。
【請求項６】
細長い形状をした上記明領域（１３ａ−ｂ、１４ａ−ｄ）は、長方形であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項７】
４つの上記明領域（１３ａ−ｄ、１４ａ−ｄ）の中心点は、互いに光の中心軸から同じ距離にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項８】
細長い形状をした少なくとも２つの明領域（１３ａ−ｂ）が、それぞれ、露光装置（１）の光軸（６）と交差する長手方向の軸を有している、請求項４〜６のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項９】
上記第１領域（２２）の線間隔平面回折格子（２５）は、一群の活性領域と、メモリーセルアレイにて上記活性領域を絶縁する絶縁トレンチとに相当することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項１０】
クロムマスクまたはハーフトーン位相シフトマスクとして形成された第２領域（２３）のパターンは、一群の活性領域と、ＭＵＸ列を含むメモリーセルアレイの周辺領域にて上記活性領域を絶縁する絶縁トレンチとに相当することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項１１】
上記第１領域（２２）における線間隔平面回折格子（２５）の行（２０１）および列（２０２、２０４）の幅は、像面（４０）の大きさに対して、８０ナノメートル未満であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項１２】
クロムマスクまたはハーフトーン位相シフトマスクとして形成された第２領域（２３）のパターンの行（２１０）および列（２１１）の幅は、２００ナノメートルよりも広いことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項１３】
クロムマスクまたはハーフトーン位相シフトマスクとして形成された第２領域（２３）のパターンの行（２１０）および列（２１１）の幅は、３００ナノメートル以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項１４】
四極照明が非対称であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の構造体。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の構造体を用いてパターン（２１）を投影するための方法であって、
線源（２）および照明瞳（１６、１８）を含む有効ソース（３）と、レンズシステムと、マスク面と、開口絞りと、像面（４０）とを、光軸（６）に沿って配設した露光装置（１）を準備する工程と、
投影するためのパターン（２１）が形成されており、
ａ）交互性位相マスクとして形成された第１領域（２２）と、
ｂ）ハーフトーン位相マスクまたはクロムマスクとして形成された第２領域（２３）と、を有したマスク（２０）を、上記露光装置のマスク面に配置する工程と、
マスクに対して四極子照明を形成するための少なくとも４つの明領域（１３ａ−ｄ、１４ａ−ｄ）の各々が、
ａ）光軸（６）から間隔をあけることにより、第２領域（２３）が焦点深度範囲の広い像面（４０）に投影され、
ｂ）細長い形状に形成されており、上記明領域の長手方向の軸が互いに平行であることにより、第１領域（２２）がコントラストの高い像面（４０）に投影されるように構成されている明領域を備えた、上記有効ソースの構成要素である照明瞳（１６、１８）を配置する工程と、
上記像面（４０）に、第１領域（２２）と第２領域（２３）とを同時に結像するための露光を行う工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
ｉ）所定のレイアウトに基づいてマスクにパターンを形成する工程と、
ｉｉ）上記露光装置にマスクを備える工程と、の前に、
上記レイアウトにおける所望の値から、像面にマスクのパターンを投影している間に結像された線幅の偏差を低減するために、マスクから上記像面の半導体基板に投影している間に、クロム行および／またはクロム列の幅、および／または互いに１８０度位相シフトした列の幅を部分的に適合させることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
上記部分的な適合は、ルールベースＯＰＣ方法（近接効果補正）に照らして定めたルールに基づいて選択的に適用されるか、または、シミュレーションベースＯＰＣ方法に照らして定めたルールに基づいて選択的に適用されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
上記部分的な適合は、第１領域（２２）または第２領域（２３）における行の水平構造方向または垂直構造方向に応じて行うことを特徴とする請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
上記レイアウトにおける部分的な適合を、第１領域（２２）の端部領域において行うことを特徴とする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の構造体に設けられた照明瞳の設定方法であって、
ａ）第１領域（２２）の結像から、コントラストを測定し、
ｂ）第２領域（２３）の結像から、線幅を測定し、
上記コントラストおよび線幅を、許容値と比較し、
上記比較結果に応じて、細長い形状をした明領域（１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ）の大きさ、長さ、および／または幅を調整することによってコントラストを高めることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の構造体に設けられた照明瞳の設定方法であって、
ａ）第１領域（２２）の結像から、コントラストを測定し、
ｂ）第２領域（２３）の結像から、線幅を測定し、
上記コントラストおよび線幅を、許容値と比較し、
上記比較結果に応じて、細長い形状をしていない明領域（１３ｃ、１３ｄ、１４ｃ、１４ｄ）の大きさを調整することにより、焦点深度範囲を広げる方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、特に半導体基板を埋設できる、露光装置の像面に、マスクのパターンを投影するための構造体に関するものである。この露光装置は、照明瞳を含んだ有効ソース（effective source）と、レンズ機構と、マスク面と、射出瞳と、像面とを備えている。
【０００２】
小型化が進む半導体技術においては、いわゆる擬似解像度技術（ＲＥＴ）が益々注目されてきている。この技術では、結像する光ビームの波形特性や位相特性を利用したり、作用させたりすることによって、パターンを真っ直ぐ投影する場合の解像能と比較して、視像システムの解像能を改善させている。この技術は、露光装置の照明光学系における射光照明（いわゆる軸外し照明）に使用されたり、交互性位相マスクやハーフトーン位相マスクといったタイプに細区分される位相マスクに使用されたりする。
【０００３】
特に、これらの技術は、近年、パターンを半導体ウェハーに転写する技術において要求されている様々な事項に合致している。しかしながら、１つのパターン内に、ＲＥＴによって生じる互いに異なる要求がある部分パターンが生じると問題が起きる。同じ条件下でしかマスクの結像を行うことができないため、投影用に構成されている共通のプロセス窓は減少する。また、所望の解像度と、コントラストと、位置の精度と、許容焦点深度範囲などの調和が必要となる。この問題について例証すると以下の通りである。すなわち、リソグラフィーによって形成された、トレンチキャパシタ技術を利用したメモリー素子の活性領域（active zones）の構造素子は、メモリーセルの場合、画像再生システムの解像度限界に近いものがある。メモリー素子の周辺構造も同様に活性領域を有しているが、これらの周辺構造の構造密度や構造幅に対する要求は高くない。該周辺構造の幅は、例えば、メモリーセル領域の活性領域における幅よりも３−４因子ほど広くすることができる。
【０００４】
このような問題に対する従来の解決策としては、二重露光がある。この場合、メモリーセル領域における解像度にとって重要な線間隔平面回折格子構造は、例えば双極子照明（dipole illumination） といった第１の斜光照明によって転写される。あるいは、その代わりとして、半導体基板上に投影するための、適切な線間隔平面回折格子構造が形成された交互性位相マスクを用いてもよい。
【０００５】
周辺部分と区別して構造素子を構成する上記格子構造の列および行は、一般に、環状露光による３トーンマスクを用いて映し出される。また、代わりにクロムマスクを用いることも多い。このために、それらのパターン部分は、設計段階の途中であるけれども第１マスクのレイアウトから外され、新たに、重ね合わされ、二重露光のための第２マスクのレイアウトが重ね合わされる。
【０００６】
しかしながら、双極子照明には著しい不都合がある。第１には、露光プロセスごとにマスクを代える必要があるので、著しく時間がかかると同時に、生産性が低下するということである。半導体製造工程において最もコストのかかる部分が、フォトリソグラフィーの領域において装置時間によって生じるということを考慮すると、この不都合は、コストにも直接影響を及ぼす。さらにマスクの製造コストは倍化する。
【０００７】
第２には、例えば活性領域といった適切なリソグラフィー平面（lithographic plane）を露光するために、調整を毎回行わなくてはならない点にある。また、調整精度を制限しても回避できないエラーが、所定の許容をより一層狭くすることになる。
【０００８】
また、メモリー素子のメモリーセル領域および周辺領域に活性領域を形成する場合、集積回路の多重化装置の形成に用いられる、いわゆるＭＵＸ列の結像に関して更なる問題が生じる。ＭＵＸ列は、メモリーセル領域の周辺近傍にある周辺領域に位置していて、片面を塞がれた（semilaterally closed）、‘行’対‘列’の比が約１．５である複雑な行列構造を備えている。このような列構造が例えば交互性位相マスクとして形成されると、列と列との分枝部で位相衝突（phase conflicts） が必然的に生じてしまう。
【０００９】
したがって、単一の露光によって、像面または基板にレイアウトを転写することが求められる。これについても、複数の解決策が知られている。例えば、マスク（クロムマスク、または、ハーフトーン位相マスク）のレイアウトに適した、対称的な四極子照明を使用することにより、線間隔平面回折格子と、メモリーセル領域の周辺に配置された構造素子（特にＭＵＸ列も）とを単一の露光によって同時に転写することが試みられた。
【００１０】
線源から発せられる照明の種類は、したがって、どの回折次数がどのようにして像面に結像を形成するのかということに影響する。ここでは、線源は、発光源自体の有限拡大として機能するだけではなく、露光装置の光路上に位置する発光源とマスクとの間に配置された照明瞳の形状が重要となる、「有効ソース」とすることができる。
【００１１】
照明瞳を調整することにより、斜光照明、双極子照明、四極子照明、環状照明、長方形の照明、または、円形照明を実現できる。照明瞳は、マスクに関連するフーリエ変換された面、または線源に関する共役面（conjugate plane） に位置している。
【００１２】
従来技術における四極子照明では、瞳面に互いに垂直に配置された複数の軸の（光路によって規定された）光軸から対称的および等間隔に位置している同じ大きさの、ほぼ四角形に形成された開口部（または、一般的には、光を通す明領域）が用いられている。このような線間隔平面回折格子の場合、マスク面の位置において光路内にマスクが埋設されると同時に、四角形の瞳明領域のうちの２つが格子の方向に対して平行に配置され、他の２つの明領域がこの方向に対して垂直に配置される。
【００１３】
このタイプの照明の不都合な点は、軸に沿って、格子の方向に対して平行に配置された２つの明領域が、像面において格子の行と列との結像を形成できないという点にある。したがって、これらの明領域は、空中像コントラスト（aerial image contrast） が少なからず低減し、プロセス窓の大きさが著しく小さくなる。プロセス窓は、露光用の、焦点値とドーズ値との可能な組み合わせの間隔（interval）によって規定される。
【００１４】
他の不都合な点としては、線間隔平面回折格子に対するＭＥＥＦ（マスクエラー増大因子：mask error enhancement factor） 値が劇的に増加するというものである。これにより、所望の線幅に達するための均一性が得られなくなる。ＭＥＥＦは、いずれにしてもマスクに存在しているエラー（構造幅）が半導体ウェハーに転写されている間の、解像度限界に近い幅を有する構造素子において通常始まる、非線形の性質を示す。
【００１５】
あるいは、線間隔平面回折格子を形成するための交互性位相マスクの素子と、周辺構造のためのクロムマスクの素子とを互いに結びつける、ハイブリッドマスクを用いる。交互性位相マスクの技術を用いて、像面に生じる空中像のコントラスト値を上げ、プロセス窓を大きくし、線間隔平面回折格子用のＭＥＥＦ値を低減できる。
【００１６】
しかし、線間隔平面回折格子の結像の質は、交互性位相マスク技術によって形成された行と列との照明のタイプに応じて著しく変わる。実質的にコヒーレントな照明が用いられた場合には、通常、この技術によって形成された線間隔平面回折格子により、投影している間に、コントラストは特に高くなり、ＭＥＥＦ値は低くなる。可能な限りコヒーレントな照明は、光軸（いわゆる、零点または原点）近傍に瞳面の明領域を配置することによって得られる。
【００１７】
したがって、特にハイブリッドマスクと組み合わせて用いられる瞳に関する公知の形態は、中心に集められた、実質的にコヒーレントな有効ソースを形成している。
【００１８】
冒頭で記載したように、このような瞳の選択は、好ましくは斜光照明（双極子または環状照明）を用いて行われる周辺構造の結像とは対照的である（矛盾している）。その結果、これらの周辺構造の結像の質が著しく下がってしまう。このことは、特に、ＭＵＸ列にも言え、特に焦点深度範囲を用いる必要がある場合、つまり、デフォーカス値を高く設定する場合には、特にそうである。他方、ハイブリッドマスクについては、周辺構造に適した斜光照明を調節した場合、像面に生じる空中像において、線間隔平面回折格子の構造素子のコントラスト値は、０．４５未満になる。コントラスト値がこのように低いと、像面に露光されたウェハー上でのレジストの継続処理は、もはや不可能である。
【００１９】
したがって、結像の質が高く、密度の高い、周期的な線間隔平面回折格子と、あまり密度は高くないが、それゆえに複雑にパターン形成された周辺構造とを同時に投影できる、露光が単一である構造を提案する必要がある。
【００２０】
さらに、本発明の目的は、半導体を製造する際の手間およびコストを低減するとともに、半導体の質を改善することにある。
【００２１】
本発明のさらなる目的は、メモリーセルの活性領域のパターンにおいて、メモリーセル領域の線間隔平面回折格子と周辺領域のＭＵＸ列との結像のプロセス窓を拡大することにある。
【００２２】
また、本発明のさらなる目的は、線間隔平面回折格子と、複雑な周辺パターンとを同時に投影する場合のＭＥＥＦ値を下げることにある。これにより、マスク上のウェハーのレジストにおいて構造の線幅を制御できる状態に保つことができる。
【００２３】
さらに、本発明の目的は、周辺構造のレイアウトを補正するために必要なコストを、従来技術よりも抑えることである。
【００２４】
これらの目的、およびここでは詳細に列挙していない他の目的を達成することができる本発明に係る構造体は、以下の構成を備えているものである。すなわち、本発明に係る構造体は、
・線源および照明瞳を含む有効ソースと、レンズシステムと、マスク面と、射出瞳と、像面とを光軸に沿って配設している露光装置と、
・上記露光装置のマスク面に配設されていて、投影するためのパターンが形成された、
ａ）交互性位相マスクとして形成された第１領域（２２）と、
ｂ）ハーフトーン位相マスクまたはクロムマスクとして形成された第２領域（２３）とを有したマスクと、
・上記有効ソース（３）の構成要素であるとともに、少なくとも４つの明領域（１３ａ−ｄ、１４ａ−ｄ）を有した、上記マスク（２０）に対して四極子照明を形成するための照明瞳（１６、１８）とを備えており、
上記明領域は各々、
ａ）第２領域（２３）が焦点深度範囲の広い像面（４０）に投影されるために、光軸（６）から間隔をあけて配設されており、
ｂ）第１領域（２２）がコントラストの高い像面（４０）に投影されるために、細長い形状に構成されており、
ｃ）互いに平行に配置された長手方向の軸を備えている。
【００２５】
例えば、交互性位相マスクとクロムマスクまたはハーフトーン位相マスクとの組み合わせであるハイブリッドマスクを、１つの構造の中に四極子照明を備えている照明瞳と組み合わせる。ここで、四極子照明の明領域のうちの少なくとも１つが細長い形状に形成されている。この構造は、マスク面にマスクを、像面に基板を、および、瞳面に瞳としての照明器絞りを装着した露光装置を含んでいてもよい。
【００２６】
該瞳は、伝送または反射に作用する、例えば回折光学素子（ＤＯＥ）または絞りであってもよい。この瞳は、少なくとも所定の透過性を有する明領域と、非透過性の暗領域とを備えている。しかし、本発明は、照明瞳を構成するための、絞りまたはＤＯＥに限定されるものではない。むしろ、照明器光学系の瞳面を介して照射光束の分布を妨げる光学素子が考慮される。この光学素子の明領域の形状を、機械的または電子的に調節できる。
【００２７】
露光装置は、単色の光を生成する線源を有している。光学表面鏡を含むレンズシステムは、例えば、線源と、照明瞳と、射出瞳とが互いに結合し、一方、マスク面と像面とがフーリエ変換された面に配置されるように、組み立てられている。このような一般的な露光装置の構造は、光学リソグラフィーに通じている当業者に十分に知られているか、または、上記露光装置は、半導体ウェハーを露光するための例えばステップアンドスキャン方式の装置として文献に詳述されている。例えば、特許明細書ＵＳ６，７０４，０９２，Ｂ２を挙げることができる。
【００２８】
重要なことは、独立請求項に示した特徴を備えた瞳およびハイブリッドマスクが、像面に、マスクパターンを高解像度で結像させるための露光装置を介して共に作用し合うということである。
【００２９】
照明瞳の明領域は瞳面に配置されており、光が生成される本来の線源とともに、有効ソースを形成している。この瞳は、４つの明領域を有している。
【００３０】
一形態において、マスクの結像用の非対称の四極子照明を生成するために、４つの開口部が各々同じ様に配置または形成されている。明領域のうちの少なくとも１つは、形状に関して、および／または零点位置（つまり、光軸）からの距離に関して残りの明領域とは異なっている。
【００３１】
特徴を組み合わせることにより、零点位置（つまり、光軸）に開口部を配置するのではなく、零点位置から離れた所に配置している。
【００３２】
本明細書における「非対称」とは、四極子照明に関して、零点位置から９０度回転しても同じ形状にならない各開口部の配置構成のことである。この点では、この定義では、開口部の単に鏡面対称的な構造も「非対称」であり、したがって、本発明のこの構成に付随している。
【００３３】
明領域のうちの少なくとも１つは、細長い形状に形成されている。長手方向の辺の長さは、該長さに対して垂直な方向の辺の長さよりも長い。つまり、その幅は長さよりも短く、上記１つの明領域の形状は、特に、正方形でも円形でもない。特に、長方形の開口部が含まれていてもよい。しかし、他の形状（例えば、卵形、楕円形、または、バーベルの形状）も可能である。
【００３４】
好ましい形態では、２つの明領域は細長い形状に形成されている。他の形態では、４つ全ての明領域が細長い形状に形成されている。それらの長手方向の軸は、それぞれ、同じ方向を向いている。第１領域が、格子方向が行に沿っている線間隔平面回折格子を含んでいる場合、本発明の長手方向の軸の向きは、行と列との格子方向に対して垂直に配置されている。
【００３５】
ハイブリッドマスクは、パターンが形成されて広がっている２つの領域を備えている。これらの領域は、異なるマスク製造技術によって形成されている。つまり、第１領域は、交互性位相マスクのタイプである。つまり、第１領域は、行と列とを含んでいる。ここで、透過性の列は、行の周りに１つおきに配置され、それぞれ位相差が０度、１８０度である。該列の透過度はほぼ同じである。行は不透過であり、例えば、クロム板として形成されているが、行の材料選択は吸収体に限定するものではなく、基本的には、半透明の層（例えば、ケイ化モリブデンまたは他の著しい光減衰する材料）も、線形成に用いることができる。
【００３６】
第１領域は、クロムを用いない位相マスクとして形成されていてもよい。
【００３７】
第２領域は、クロムマスクまたはハーフトーン位相マスクとして形成されている。ここでも、適宜、クロムまたはモリブデンシリサイドを用いてもよいが、本発明は、これらの材料に限定されるものではない。むしろ、当業者によって知られている全ての吸収体材料（これらの吸収体材料が不透過性であるか、または、単に減衰しているのか、および、位相シフトするのかしないのか）が対象となる。ハーフトーン位相マスクの場合、光透過性の低い（例えば、４−１０％）そのような光減衰する層と、光透過性の高い（１０％−３０％、いわゆる高伝送（high transmission） 位相シフトマスク）上記層とが備えられている。
【００３８】
第２領域は、３トーンマスクとして形成されていてもよい。
【００３９】
第１領域および第２領域は、領域毎にまとまって隣接していてもよいし、反対に、多数のサブ領域に分かれていてもよい。これらの領域は、それぞれ、非常に小さい面積からのみなり、例えば、わずかな行および列のみを含んでいてもよい。
【００４０】
上記の第１・第２領域に関する特に好ましい形態では、交互性位相マスクのタイプの第１領域が線間隔平面回折格子を備えている。特に、これらの格子構造が、平行に方向付けられた行および列（列に交互性位相マスクが備えられている）を含んでいることが好ましい。
【００４１】
好ましい形態では、交互性位相マスクのタイプの第１領域において、特に密度の高い格子、つまり、マスク上の他の構造と比べて幅および格子間隔の短い、行および列を形成している。これに対して、より大きな格子定数を有する線間隔平面回折格子を含んでいてもよい、マスクの残りの構造は、第２領域の特徴（つまり、クロム位相マスクのタイプまたはハーフトーン位相マスクのタイプ）を有している。
【００４２】
本発明の効果は、交互性位相マスクのタイプによって形成された緻密な構造が、斜光照明にもかかわらず上記した四極子によってフーリエスペクトルの零点位置から遠く離れた回折次数で、高いコントラストで像面に転写される。このことが、好ましい方向に沿った明領域の細長い形状によって可能になる。明領域の、この好ましい方向または長手方向の軸は、フーリエ面の回折次数の位置に対して垂直になっているので、フーリエ面（瞳面、開口面におけるマスクの配列のフーリエスペクトル、または射出瞳）の重畳において、取り除かれた回折次数は、開口面または射出瞳から落ちず、したがって、結像を形成することができる。
【００４３】
これに対して、格子周辺の密度の低い構造は、斜光照明が依然として存在しているので（つまり、コヒーレントが低くなったので）、広い焦点深度範囲によって表される。これに関して、本発明によって、像面に投影している間に大きなプロセス窓が生じる。
【００４４】
あるいは、構造密度の考察に加えて、本発明では、ハイブリッドマスクを形成する前に線間隔平面回折格子を第１または第２領域に割り当てる。ここで、列が、透過性であるが、互いに位相シフトし、互いに影響しあっているので、位相衝突が存在するあるかどうかを試験する。位相衝突が生じると、適切な位相格子が第２領域に割り当てられ、クロムマスクまたはハーフトーン位相マスクとして形成される。
【００４５】
本発明の具体的な形態では、ハイブリッドマスク技術を用いてメモリー素子（トレンチキャパシタ技術）を形成するための活性領域のレイアウトを形成する。メモリーセルアレイ内の活性領域を表す線間隔平面回折格子は、交互性位相マスクのタイプから構成されている。周辺の活性領域は、クロムマスクまたはハーフトーン位相マスクのタイプから構成されている。このことは、特に、交互性位相マスクである場合に位相衝突に取り囲まれたＭＵＸ列も含んでいる。
【００４６】
さらに、本発明では、基本的に、任意の他のレイアウト面の結像をも示す。特に、密度の高い周期的な格子を、同じパターンの中のあまり重要ではないパターン部分と組み合わせることが挙げられる。他の場合は、一方では絶縁された列の部分を備え、他方ではそれぞれ接続された列を備えた、より大きな格子に関するものである。後者の場合、位相衝突が生じる可能性がある。この解決策が、ここでも、本発明の瞳に基づいて、照射され、投影に用いられるハイブリッドマスクである。
【００４７】
本発明を、図面を参照しながら実施形態に基づいて詳述する。
【００４８】
図１は、従来技術の照明瞳（ａ）と、本発明の照明瞳と（ｂ）・（ｃ）を比較した図である。
【００４９】
図２は、ハイブリッドマスクの第１領域および第２領域を示す図である。
【００５０】
図３は、本発明の構造を示す図である。
【００５１】
図４は、開口面に生じる、第１領域の空中像を示す図である。
【００５２】
図５は、様々な照明瞳を比較して示し、その結果生じた第２領域の結像を示す図である。
【００５３】
図６は、異なるタイプの照明瞳のコントラスト値に関するグラフである。
【００５４】
なお、各図面において、同一または同機能をもつ構成部材には、同じ参照符号を付している。
【００５５】
図１ａ〜ｃは、従来技術に基づく四極子照明の瞳１０（図１ａ）と、本発明に係る２つの実施形態の照明瞳（１６・１８）と（図１ｂ、１ｃ）を示している。従来の照明瞳１０は、対称的な位置であって、個々が中心から９０°ずつ回転した位置に配置される４つの明領域１２ａ−１２ｄを備えている。これらの明領域は、互いに直角をなして零点位置で交差している軸１１１、１１２の零点位置０から、同じ距離のところに配置されている。
【００５６】
図１ｂの本発明の第１実施形態における瞳１６には、上記軸のうちの１つの軸１１２に沿って、長方形の形状をした２つの明領域１３ａ・１３ｂが設けられている。ここで、該明領域１３ａ・１３ｂの長手方向の軸は、瞳軸１１２と一致している。これに対して、軸１１１上にある他の２つの明領域１３ｃ・１３ｄは、従来技術の例と同様に、基本的に等方的に（isotropically） 形成されている。つまり、該明領域１３ｃ・１３ｄには、はっきりとした長手方向に伸びた軸は持っておらず、長方形の明領域１３ａおよび１３ｂとは全く異なっている。したがって、この配置は非対称である。
【００５７】
図１ｃに、合計４つの明領域１４ａ−１４ｄが瞳面１８において細長い長方形の形状に形成されている第２例を示す。４つの明領域の長手方向の軸は、それぞれ、瞳軸１１２の方向に沿っている。したがって、この配置も非対称であるといえる。
【００５８】
しかし基本的には、対称的な瞳であっても本発明に含まれる。つまり、正確には、図１ｃの場合では、明領域１４ｃ・１４ｄの長手方向の軸が、軸１１２に対して直角に（つまり、軸１１１に対して平行に）形成されていてもよい。図４に示すように、これら２つの明領域１４ｃ・１４ｄは、交互性位相シフトマスク技術を用いて形成されるハイブリッドマスクの部分の結像にほとんど用いられない。したがって、この観点から、明領域の長手方向の軸の向きはあまり重要ではない。
【００５９】
図２は、図１ｂおよび図１ｃに示した照明瞳と共に露光に用いられる本発明のハイブリッドマスク２０を示している。図２の左下に概略的に示したように、マスク２０は、２つの領域２２・２３を備えたパターン２１を含んでいる。第１領域２２は、メモリー素子のセルアレイである。この第１領域２２中の線間隔平面回折格子２５が、形成された活性領域を示す。第２領域２３は、セルアレイの周辺を示している。この第２領域２３中には、主として、接続接触部（connection contacts） と、トレンチキャパシタのアレイに格納された情報を駆動および評価するためのトランジスタとが形成されている。ＭＵＸ列２７（上記周辺の構造のこと）の細部を、図２の中央部に拡大して示す。
【００６０】
第１領域２２の線間隔平面回折格子２５は、交互性位相シフトマスク技術によって形成されている。そのために、クロムによって形成された行２０１は、列２０２・２０３によって囲まれている。列２０２は、格子配列（grating sequence）において列２０３と交互になっており、これらの列の位相偏移は互いに異なっている。すなわち、列２０２の位相偏移は０度であるのに対し、列２０３の位相偏移は１８０度である。これら２つのタイプの列は、当業者に知られているエッチング技術を用いて、異なる深さで基板にエッチングされており、該列の透過度は互いに同じである。
【００６１】
この線間隔平面回折格子２５の格子間隔は、３００ｎｍである。個々の行幅は７０ｎｍであり、列幅は８０ｎｍである。
【００６２】
また、ＭＵＸ列２７は、従来のクロムマスク技術によって形成されている。この場合、クロムからなる行または板（webs）２１０は、列２１１によって囲まれている。ＭＵＸ列の典型である指形状をした構造端が、ここでも同様に周辺格子を形成している。したがって、ＭＵＸ列２７は、実際には、交互性位相シフトマスク技術にも適しており、したがって、第１領域２２への組み込みにも適している。しかし、図２から分かるように、ＭＵＸ列２７の格子中の透過性の列２１１同士は、互いに接続されており、したがって、必然的に位相衝突が生じる。
【００６３】
また、ＭＵＸ列２７を、半透過性吸収素子を備え、位相偏移が１８０度であり、位相偏移が０度である透過性の列２１１によって囲まれた行２１０から形成してもよい。
【００６４】
図３に、本発明の構成を概略的に示す。なお、図３では、レンズ機構については特に図示していない。露光装置１は、線源２と、本発明に係る照明瞳１６または１８とを備えており、該線源および照明瞳が、有効ソース３を形成している。
【００６５】
また、瞳面における配光を、図４の左上に示す。この図では、線源の強度分布と、開口部１３ａ−ｄまたは１４ａ−ｄとの相互関係を示している。
【００６６】
マスク面には、行および列を有する領域２２・２３が様々なタイプのマスクの技術によって形成されているハイブリッドマスク２０が埋設されている（図３）。図４の右上に、交互性位相シフトマスクのうちの１形態であり、重要な構造（つまり、解像度限界に近い幅を有する列）を含んでいる、第１領域２２の配光の一部を示す。
【００６７】
光ビームは、光軸６に沿って、対物レンズ機構の射出または開口瞳３０へと導かれる。開口瞳３０の特徴は、開口部を有する絞りにある。当該開口部は、一般的に、明領域を形成し、開口面内で光透過領域を形成している。
【００６８】
この開口面においては、マスク２０による配光自体が、マスク２０上のパターン２１のフーリエ変換を示している。このことを、図４の右下に見ることができる。瞳３０には円形の明領域３１がある。明領域３１の外側で生じる回折次数の高い光は、瞳３０によってマスクされる。この場合、パターン２１の領域２２の回折次数３５ａ、３５ｂは、なおも、ちょうど射出瞳３０の明領域３１の中に位置している。
【００６９】
しかし、マスクパターンのフーリエ面に実際に生じる配光を規定するために、瞳面における配光を、開口面３０におけるマスク２０のパターン２１の配光と合わせる必要がある。その結果を図４の左下に示す。
【００７０】
図４からはっきりと分かるように、明領域が細長い形状をしており、非対称に配置されていることにより、明領域１４ａから生じた回折次数５０ａ、５１ａと、明領域１４ｂから生じた回折次数５０ｂ、５１ｂとを、なおも、開口の明領域３１または対物レンズシステムの射出瞳３０に保つことができる。したがって、これらの回折により、交互性位相シフトマスク技術（略してＡＰＳＭ技術）によってマスク２０に形成された像面４０の領域２２に結像を形成することができる。このようにして、ＡＰＳＭ技術によって形成されたマスク部分では、領域２２のコントラストが高くなる。
【００７１】
軸１１２に位置する非対称の四極照明瞳の２つの極（明領域）は、ＡＰＳＭ線間隔平面回折格子のコントラストを強化でき、同時に、図５に示すように、ＭＵＸ列の行状構造の端部を形成している領域を安定させることができる。
【００７２】
明領域（極ともいう）１４ａ・１４ｂは、これらの各極に線間隔平面回折格子２５の干渉可能な２つの回折次数が用いられるように配置された、細長い形状をなしている。照明瞳の他の２つの極１４ｃ・１４ｄは、ＭＵＸ列の結像の質を改善するだけだが、ＡＰＳＭ線間隔平面回折格子の結像には用いられず、これらの極の位置選択は、互いに干渉不可能な２つの最大の回折（diffraction maxima）５０ｄ・５１ｃのみが開口の明領域３１内に位置している一方、最大の回折５０ｃ・５１ｄが明領域３１の外側に位置しているように行われる。
【００７３】
図５に、従来のクロムまたはハーフトーン位相シフトマスク技術によって形成される領域２３に関して、異なる３つの輪郭線図において、本発明に係る照明瞳（図５ａ）による結像と、長方形および円形の照明瞳（図５ｂ、図５ｃ）による結像とを比較して示す。この図は、それぞれ、（例えばレジストによって被覆された）基板４１が埋設されている像面４０における、ＭＵＸ列２７の強度分布を示している。なお、このシミュレーションは、０．２０μｍのデフォーカスで行われた投影図を表している。この値は、最良のフォーカスからの偏差が十分であることを示しているが、通常の投影図では許容焦点深度範囲に依然として含まれる。
【００７４】
零点位置０に配置した円形の照明瞳１８２（図５ｃ）については、指形状に終端している線がそれらの端部で裂けており、こうして生じた各空間を狭めていることがはっきりと分かる。この裂け目を矢印で示す。この結果は望ましくないものであり、これらの偏差は位置の正確さまたは線幅の観点から受入れられない。
【００７５】
同様に中心に位置する長方形の照明瞳１８１（図５ｂ）でも、裂け具合は上記の裂け目よりは比較的軽いが、ここでも、許容できる結像は得られない。
【００７６】
四極照明に本発明に係る照明瞳１８（図５ａ）を用いることによってのみ、ＭＵＸ列２７の配列は、デフォーカスが０．２０μｍであっても高い寸法精度で表される。線端部の割れ目は、初期状態においてのみはっきりと分かる。
【００７７】
結果として、本発明に係る、非対称の四極照明瞳１６・１８とハイブリッド位相シフトマスク２０との組み合わせにより、領域２２の結像においてはコントラストが、同時に起こる領域２３の結像においては焦点深度と線幅の安定性とが、十分に得られる。図６は、ＡＰＳＭ技術によって形成された線間隔平面回折格子２５が結像している間の、様々な値のデフォーカスのコントラスト値を比較して示している。
【００７８】
円形の照明瞳１８２が、０．２μｍより大きくデフォーカスされる場合に、結像に重要な０．４５というコントラスト閾値を下回っている間、非対称の四極照明瞳１６・１８では、０．３μｍよりも大きなデフォーカスでのみ限界に達する。つまり、本発明の設計の達成可能な焦点深度は、１．５因子だけ深い。これにより、線幅の安定度が増し、半導体プロセスにおける製品収量が上がる。
【００７９】
しかし同時に、デフォーカス（０．２μｍ）でのＭＵＸ列の結像の質は、他のタイプの照明よりも、非対称の四極照明の方がよい（参照：図５）。
【００８０】
Kwok-Kit Wong, A. による教科書『Resolution Enhancement Techniques in Optical Lithography』（Tutorial Texts in Optical Engineering, Vol TT47, SPIE Press, 2001, page 120 et seq.） によると、標準的な、環状絞りのような非中心の瞳形状は、ＡＰＳＭ技術のみを用いたのでは、マスクレイアウトの結像を改善することはできない。これに対して、クロムオンガラス形態（chromium-on-glass embodiments） を用いたＭＵＸ列と、ＡＰＳＭ技術を用いた線間隔平面回折格子とを同時に転写すれば改善することができる。
【００８１】
瞳面における本発明の絞りの設定方法では、４つの細長い照明器の開口部の大きさを、線間隔平面回折格子結像と、ＭＥＥＦ、プロセス窓およびコントラストに関するＭＵＸ列結像とを同時に結像するために可能な範囲で最善の妥協点に達するように適合させている。
【００８２】
また、この場合、軸１１２に配置された極１３ａ・１３ｂまたは１４ａ・１４ｂの大きさを縮小することにより、線間隔平面回折格子２５のコントラストを犠牲にしてＭＵＸ列２７の結像の質を改善することができる。反対に、線間隔平面回折格子２７のコントラストを、軸１１１の極１３ｃ、１３ｄ、または、１４ｃ、１４ｄの大きさを縮小することにより、ＭＵＸ列２５の結像の質を犠牲にして上げることができる。
【００８３】
また、他の特徴としては、パターンをマスクに形成する前に、ＯＰＣ補正を該パターンのレイアウトに適用することに関する。なぜなら、ある環境下では、ハイブリッドマスクの露光に本発明の照明瞳を用いることにより、第１領域の端部領域において、特に第２領域の転写領域における線間隔平面回折格子の端部において、幅の狭い重要な線（narrow critical lines） が部分的に厚くなっても、薄くなってもよい。この効果は系統的であるので、予め定められた所望のマスク値からのこのような偏差を補う配列に適合することを、ルールに基づいた、または他には、シミュレーションに基づいたＯＰＣ補正を行うの場合に実行できる。この場合、クロム行と位相シフト列との幅を合わせることができる。
【００８４】
従来技術は、以下の通りである。
ＵＳ  ６，０４５，９７６
ＵＳ  ２００５／０００７５７３
ＵＳ  ２００４／０１３９４１８
ＵＳ  ２００２／００３６７５８
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１Ａ】従来技術の照明瞳と、本発明の照明瞳とを比較するために、従来技術の照明瞳の構成を示した図である。
【図１Ｂ】従来技術の照明瞳と、本発明の照明瞳とを比較するために、本発明の照明瞳の構成を示した図である。
【図１Ｃ】従来技術の照明瞳と、本発明の照明瞳とを比較するために、本発明の照明瞳の構成を示した図である。
【図２】ハイブリッドマスクの第１領域および第２領域を示す図である。
【図３】本発明の構造を示す図である。
【図４】開口面に生じる、第１領域の空中像を示す図である。
【図５Ａ】本発明の照明瞳による結像と、長方形および円形の照明瞳による結像とを比較するために、本発明の照明瞳による結像の構成を示した図である。
【図５Ｂ】本発明の照明瞳による結像と、長方形および円形の照明瞳による結像とを比較するために、長方形の照明瞳による結像の構成を示した図である。
【図５Ｃ】本発明の照明瞳による結像と、長方形および円形の照明瞳による結像とを比較するために、円形の照明瞳による結像の構成を示した図である。
【図６】異なるタイプの照明瞳のコントラスト値に関するグラフである。
【符号の説明】
【００８６】
０            照明瞳の中心点
１            露光装置
２            線源
３            有効ソース
６            光軸
１０          照明瞳、照明器絞り（従来技術）
１２ａ−ｄ    明領域、絞り開口部（従来技術）
１３ａ−ｄ    明領域、絞り開口部（第１実施形態）
１４ａ−ｄ    明領域、絞り開口部（第２実施形態）
１６          照明瞳（第１実施形態）
１８          照明瞳（第１実施形態）
２０          ハイブリッドマスク
２１          パターン
２２          ハイブリッドマスクの第１領域（ＡＰＳＭ技術）
２３          ハイブリッドマスクの第２領域（ＣＯＧ技術）
２５          第１領域における線間隔平面回折格子、セル構造
２７          ＭＵＸ列、メモリーセルの周辺領域における構造
３０          第１瞳、対物レンズシステムにおける開口絞り
３１          明領域、射出瞳における絞りの開口部
３５ａ、ｂ    射出瞳における回折次数
４０          像面、基板ホルダー（substrate holder）
４１          ウェハー
５０ａ、ｂ    射出瞳における回折次数
５１ａ、ｂ    射出瞳における回折次数
１８１        照明瞳、四角形、従来技術
１８２        照明瞳、円形、従来技術
２０１        格子における行
２０２        格子における列
２０３        １８０度位相シフトされた格子における列
２１０        周辺領域における行
２１１        周辺領域における列
【図１Ａ】
2006210928.tif 000003
【図１Ｂ】
2006210928.tif 000004
【図１Ｃ】
2006210928.tif 000005
【図２】
2006210928.tif 000006
【図３】
2006210928.tif 000007
【図４】
2006210928.tif 000008
【図５Ａ】
2006210928.tif 000009
【図５Ｂ】
2006210928.tif 000010
【図５Ｃ】
2006210928.tif 000011
【図６】
2006210928.tif 000012
【外国語明細書】
2006210928000001.pdf