(57)【要約】【課題】複数なパターンを十分な寛容度で画像形成することのできるリソグラフィ装置と方法を提供すること。【解決手段】照明構成、マスク透過、およびマスク・バイアスを適当に選択することにより、接触孔部の複雑なパターンを、ｋ１＝０．４０またはそれ以下の最小ハーフピッチで製造するための十分なラチチュードで画像形成することができる。ある実施例は、リソグラフィ装置による基板上へのマスク・パターンの画像を転写する方法を提供する。この方法は、軸上成分および軸外し成分を含む照明構成により減衰位相シフト・マスクのマスク・パターンを照明する段階であって、照明の軸外し成分が瞳の縁部近くに延びる環状照明である段階と、基板上に照明したマスク・パターンの画像を投影する段階とを含む。【選択図】図１
2006114898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リソグラフィ装置により基板上にマスク・パターンの画像を転写するための方法であって、該リソグラフィ装置が１つまたは複数の照明構成を提供するように構成されている照明装置を含み、
軸上成分と軸外し成分を含む照明構成により減衰位相シフト・マスクのマスク・パターンを照明する段階であって、前記照明の軸外し成分が照明装置の瞳の縁部近くに延びる環状照明である段階と、
前記基板上に前記照明したマスク・パターンの画像を投影する段階とを含む方法。
【請求項２】
前記マスク・パターンが、前記基板上に所望の寸法に前記マスク・パターンの画像を転写するためのマスク・パターン・バイアスを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マスク・パターン・バイアスが約１０〜７０ｎｍの範囲内にある、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記減衰位相シフト・マスクの減衰が約６〜３０％の範囲内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記環状照明の内半径が約０．６〜０．８７の範囲内の正規化された値を有し、前記環状照明の外半径が約０．９〜１の範囲内の正規化した値を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記軸上成分が、約０．１〜０．４の範囲内の正規化した半径の値を有する中央極を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記マスク・パターンが、接触孔部のランダムなパターンである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記照明構成が、マスク・パターン内のフィーチャのランダムなパターンを照明するために構成されていて、
複数の前記フィーチャを含む第１のグリッドの照明条件を構成する段階であって、これら複数のフィーチャが前記第１のグリッド内に第１のピッチで配置されている段階と、
他の複数の前記フィーチャを含む第２のグリッドの照明条件を構成する段階であって、前記第２のグリッドが前記第１のグリッドに対して回転している段階と、
前記第１のグリッドの照明条件および前記第２のグリッドの照明条件に基づいて、フィーチャの前記ランダムなパターンを照明するための前記照明構成を決定する段階とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記もう１つの複数のフィーチャが、前記第２のグリッド内に第２のピッチで配置される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１および第２のグリッドが、ほぼ正方形のグリッドである、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
フィーチャの前記ランダムなパターンの照明条件が、前記第１のグリッドの照明構成を形成する照明領域と、前記第２のグリッドの照明構成を形成する照明領域の組み合わせを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
リソグラフィ装置であって、
放射線ビームを調整するように構成した照明装置でなって、前記放射線ビームが軸上成分、および丸く対称であり該照明装置の瞳の縁部の近くに延びている軸外し成分を有するように構成するように構成されている照明装置と、
所望のパターンに従って前記放射線ビームをパターン化するように構成されているパターニング機器を保持するように構成されている支持構造と、
基板を保持するように構成されている基板テーブルと、
前記基板上に前記パターン化された放射線ビームを投影するように構成されている投影システムとを備えるリソグラフィ装置。
【請求項１３】
前記環状照明の内半径が、約０．６〜０．８７の範囲内の正規化された値を有し、前記環状照明の外半径が、約０．９〜１の範囲内の正規化された値を有する、請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１４】
前記軸上成分が、約０．１〜０．４の範囲内の正規化された半径の値を有する中央極を含む、請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１５】
機械実行可能命令を有するコンピュータ製品であって、
前記命令がマスク・パターン内のフィーチャのランダムなパターンの照明条件を構成するための方法を実行するために機械により実行することができ、前記方法が、
複数の前記フィーチャを含む第１のグリッドの照明条件を構成する段階であって、これら複数のフィーチャが前記第１のグリッド内に第１のピッチで配置されている段階と、
他の複数の前記フィーチャを含む第２のグリッドの照明条件を構成する段階であって、前記第２のグリッドが前記第１のグリッドに対して回転している段階と、
前記第１のグリッドの照明条件、および前記第２のグリッドの照明条件に基づいて、フィーチャの前記ランダムなパターンの照明条件を決定する段階とを含むコンピュータ製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リソグラフィ装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は、基板の目標部分上に所望のパターンを投影する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造の際に使用することができる。その場合、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニング機器を、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成するために使用することができ、このパターンを放射線感光材料（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコン・ウェハ）上の目標部分（例えば、１つまたは数個のダイの一部を含む）上に画像形成することができる。一般的に、１つの基板は、順次露光される隣接した目標部分のネットワークを含む。従来のリソグラフィ装置は、一度に目標部分上の全パターンを露光することにより、各目標部分が照射されるいわゆるステッパ、および所与の方向（「走査」方向）に放射線ビームを通してパターンを走査し、一方、この方向に平行にまたは逆平行に同期状態で基板を走査することにより各目標部分が照射されるいわゆるスキャナを含む。
【０００３】
フォトリソグラフィは、ＩＣおよび他のデバイスおよび小さなフィーチャを含む製品の製造の際の重要な工程のうちの１つとして広く認識されている。しかし、フィーチャの寸法がますます小さくなるにつれて、フォトリソグラフィは、ＩＣおよび他のデバイスおよび小さなフィーチャを含む製品を大量生産することができるようにするための最も重要な関門要因でないにしても、最も重要な関門要因の１つとなっている。
【０００４】
フィーチャ印刷の限界の理論的な推定値は、式（１）に示す解像度Ｒに対するレイリー基準により表すことができる。
Ｒ＝ｋ１＊（λ／ＮＡ）                  （１）
ここで、λは使用する放射線の波長であり、ＮＡはフィーチャを画像形成するために使用する投影システムの開口数であり、ｋ１はレイリー定数とも呼ばれるプロセスに依存する調整要因である。
【０００５】
式（１）から、任意の所与のフィーチャの解像度は、３つの方法で、すなわち、露光波長λを短くすることにより、開口数ＮＡを大きくすることにより、またはｋ１の値を小さくすることにより改善することができることが分かる。過去においてこれらすべての方法が同時に探求され、今後も引き続き探求されるものと思われる。従来の光リソグラフィの場合には、到達した究極の解像度の限界はｋ１＝０．５であり、この値は一組の回折オーダのみが投影システムを通過できる状態に対応する。ｋ１＝０．５という解像度の限界は、露光波長が２４８ｎｍから１９３ｎｍおよび１５７ｎｍに短くなり、開口数が０．５から０．７５に増大した場合でも厳然として存在する。
【０００６】
ｋ１＝０．５またはそれ以下の最小ハーフピッチでＩＣを製造するための十分なラチチュード（寛容度）で、複雑なパターンを印刷するために最近提案された１つの解決方法は、ボルテックス・マスクを使用する方法である。（フォトマスク技術に関する第２２回年次ＢＡＣＵＳシンポジウムのＳＰＩＥ議事録第４８８９巻（２００２年）掲載の、Ｍａｒｋ  Ｄ．Ｌｅｖｅｎｓｏｎ他の「ボルテックス・マスク：捻れた８０ｎｍ接点の製造」（Ｔｈｅ  Ｖｏｒｔｅｘ  Ｍａｓｋ：  Ｍａｋｉｎｇ  ８０ｎｍ  Ｃｏｎｔａｃｔｓ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｔｗｉｓｔ！）参照）。ボルテックス・マスクは、０度、９０度、１８０度および２７０度の位相を有する長方形からなる。位相トレンチ（溝）の壁部はほとんど垂直であり、４つすべての位相領域は、位相の特異性を形成する鋭角のコーナーのところで合流する。波面の位相は、４つの異なる位相を有する長方形が合流するコーナーのところに形成されないので、その点の輝度はゼロになる。すなわち、ボルテックスの中心のコアは暗くなる。それ故、ボルテックス・マスクを横切った後では、放射線の波面はボルテックスのように螺旋状になり、平面または球形を形成する代わりにその中心のコア上の振幅はゼロになる。負のレジスト・プロセスと組み合わせた場合、基板上に転写された光学ボルテックスの中心軸の暗い点は、従来の方法と比較すると小さなｋ１（ハーフピッチをベースとする）のところで大きい処理ウィンドウを潜在的に支持することができ、許容できるプロセスのラチチュードで小さなフィーチャを印刷することができる。しかし、この技術をうまく実施するには、おそらく複雑であり、コストも高い適当な負のレジスト・トーン・プロセスを開発しなければならない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
照明構成、マスク透過（すなわち、減衰位相シフト・マスク（ａｔｔ−ＰＳＭ））、およびマスク・バイアスを適当に選択することにより、接触孔部の複雑なパターンを、ｋ１＝０．４０またはそれ以下の最小ハーフピッチのところで製造するために十分なラチチュードで画像形成することができる。軸外し素子および軸上素子の両方を含む照明構成を含むある実施例は、角度に関して対称であり、瞳の縁部の近くに延びている。照明構成の詳細、マスク透過およびマスク・バイアスを適当に選択すると、焦点深度、マスク誤差改善係数および孔部の形の統合性のようなリソグラフィ・レスポンスの妥協点を相互につけることができ、最適化することができる。
【０００８】
ある実施例の場合には、減衰位相シフト・マスクは、軸上および軸外し照明と組み合わされ（孤立している並びにもっと密に詰まっている孔部の両方に対する焦点深度（ＤＯＦ）を十分深くするために）、軸外し照明は円く対称であり、瞳の縁部の近くに延びている。本発明のある実施形態の場合には、マスク上に高密度の複雑な補助フィーチャを置かないで、比較的深いＤＯＦおよび低いＭＥＥＦで、複雑な孔部パターンを印刷することができるように、適当な孔部バイアスが掛けられる。
【０００９】
ある実施例は、減衰位相シフト・マスクのマスク・パターンを、軸上成分および軸外し成分を含む放射線ビームで照射する段階を含む方法を提供する。軸外し成分は、丸く対称であり、照明装置の瞳の縁部の近くに延びていて、基板上にパターン化したビームを投影する。ある実施形態の場合には、マスク・パターンは、基板上に所望の寸法でマスク・パターンの画像を転写するためのマスク・パターン・バイアスを有する。
【００１０】
他の実施例は、放射線ビームを調整し、また放射線ビームが軸上成分および丸く対称であり、照明装置の瞳の縁部の近くに延びている軸外し成分を有するように構成するように構成されている照明装置と、所望のパターンに従って放射線ビームをパターン化するように構成されていて、減衰位相シフト・マスクを備えるパターニング機器を保持するように構成されている支持構造と、基板を保持するように構成されている基板テーブルと、基板上にパターン化された放射線ビームを投影するように構成されている投影システムとを含むリソグラフィ装置を提供する。
【００１１】
さらに他の実施例は、マスク・パターンでフィーチャのランダムなパターンの照明条件を構成するための方法を提供する。上記方法は、複数のフィーチャを含む第１のグリッドの照明条件を構成する段階であって、複数のフィーチャが第１のグリッド内に第１のピッチで配置されている段階と、他の複数のフィーチャを含む第２のグリッドの照明条件を構成する段階であって、第２のグリッドが第１のグリッドに対して回転している段階と、第１のグリッドの照明条件および第２のグリッドの照明条件に基づいて、フィーチャのランダムなパターンの照明条件を決定する段階とを含む。
【００１２】
ある実施例は、機械実行可能命令を有するコンピュータ製品を提供する。上記命令は、マスク・パターンでフィーチャのランダムなパターンの照明条件を構成するための方法を実行するために、機械により実行することができる。上記方法は、複数のフィーチャを含む第１のグリッドの照明条件を構成する段階であって、複数のフィーチャが第１のグリッド内に第１のピッチで配置されている段階と、他の複数のフィーチャを含む第２のグリッドの照明条件を構成する段階であって、第２のグリッドが第１のグリッドに対して回転している段階と、第１のグリッドの照明条件および第２のグリッドの照明条件に基づいて、フィーチャのランダムなパターンの照明条件を決定する段階とを含む。
【００１３】
添付の略図を参照しながら、本発明の実施例について以下に説明するが、これは単なる例示であり、これらの図面内の対応する参照符号は対応する部材を示す。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の実施例によるリソグラフィ装置の略図である。この装置は、放射線ビームＢ（例えば、ＵＶ放射線）を調整することができる照明システム（照明装置）ＩＬと、パターニング機器（例えば、マスク）ＭＡを保持するように構成されていて、投影システムＰＳ（例えば、投影レンズ）に対してパターニング機器を正確に位置決めするように構成されている第１の位置決め機器ＰＭに接続している支持構造（例えば、マスク・テーブル）ＭＴとを含む。この装置は、また、基板（例えば、レジストで被覆されたウェハ）Ｗを保持するように構成されていて、投影システムＰＳに対して基板を正確に位置決めするように構成されている第２の位置決め機器ＰＷに接続している基板テーブル（例えば、ウェハ・テーブル）ＷＴを含む。この装置は、また、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のダイを含む）上にパターニング機器ＭＡにより、ビームＢに与えられた形をしているパターンを画像形成することができる投影システム（例えば、屈折投影レンズ）ＰＳを含む。
【００１５】
この図に示すように、この装置は、透過タイプ（例えば、透過性マスクを使用する）のものである。あるいは、この装置は、反射タイプ（例えば、下記のタイプのプログラマブル・ミラー・アレイまたは反射性マスクを使用する）のものであってもよい。
【００１６】
照明装置ＩＬは、放射線源ＳＯから放射線のビームを受光する。この放射線源およびリソグラフィ装置は、例えば、放射線源がエキシマ・レーザの場合のように、別々の構成であってもよい。このような場合、放射線源は、リソグラフィ装置の一部を形成するものとは見なされず、放射ビームは、例えば、適当な方向づけミラーおよび／またはビーム・エクスパンダを含むビーム供給システムＢＤの助けを借りて、放射線源ＳＯから照明装置ＩＬに通過する。他の場合、放射線源は、例えば、放射線源が水銀ランプである場合のように、装置の一部であってもよい。放射線源ＳＯと照明装置ＩＬは、必要な場合には、ビーム供給システムＢＤと一緒に放射線システムと呼ぶ場合もある。
【００１７】
照明装置ＩＬは、ビームの角度輝度分布を調整するように構成されている調整機器ＡＭを含むことができる。通常、照明装置の瞳面内の輝度分布の少なくとも外部および／または内部半径範囲（通常、それぞれσアウタおよびσインナと呼ばれる）を調整することができる。さらに、照明装置ＩＬは、一般的に、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯのような種々の他の構成要素を含む。照明装置は、調整された放射線ビームＢを供給する。
【００１８】
放射線ビームＢは、支持構造ＭＴ上に保持されているパターニング機器ＭＡ上に入射する。パターニング機器ＭＡを横切った後で、放射線ビームＢは、投影システムＰＬを通過し、投影システムＰＬは基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームの焦点を結ぶ。第２の位置決め機器ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計機器）の助けを借りて、例えば、ビームＢの経路内の異なる目標部分Ｃに位置決めするために、基板テーブルＷＴを正確に移動することができる。同様に、第１の位置決め機器ＰＭおよび他の位置センサ（図２に明示されていない）を、例えば、マスク・ライブラリから機械的検索を行った後で、または走査中、ビームＢの経路に対してパターニング機器ＭＡを正確に位置決めするために使用することができる。通常、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは、位置決め機器ＰＭおよびＰＷのうちの１つまたは両方の一部を形成するロング・ストローク・モジュール（粗位置決め）およびショート・ストローク・モジュール（微細位置決め）の助けを借りて移動することができる。しかし、（スキャナとは反対の）ステッパの場合には、支持構造ＭＴを、ショート・ストローク・アクチュエータだけに接続することもできるし、または固定することもできる。パターニング機器ＭＡおよび基板Ｗは、パターニング機器整合マークＭ１、Ｍ２および基板整合マークＰ１、Ｐ２により整合することができる。
【００１９】
図の装置は、下記の好適なモードで使用することができる。
【００２０】
１．ステップ・モードの場合には、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは本質的に固定されていて、一方、放射線ビームに与えられた全パターンが、一度に（すなわち、１回の静的露光で）目標部分Ｃ上に投影される。基板テーブルＷＴは、次に、Ｘおよび／またはＹ方向に動かされ、そのため異なる目標部分Ｃを露光することができる。ステップ・モードの場合には、露光フィールドの最大サイズにより１回の静的露光で画像形成される目標部分Ｃのサイズが制限される。
【００２１】
２．走査モードの場合、支持構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴは同期状態で走査され、一方、放射線ビームに与えられたパターンが、目標部分Ｃ上に投影される（すなわち、１回の動的露光）。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、拡大（縮小）および投影システムＰＳの画像の逆特性により決まる。走査モードの場合には、露光フィールドの最大サイズにより１回の動的露光の際の目標部分の（走査方向でない方向の）幅が制限され、一方、走査運動の長さにより目標部分の（走査方向の）高さが決まる。
【００２２】
３．他のモードの場合、支持構造ＭＴは、プログラマブル・パターニング機器を保持する本質的に固定状態に維持され、基板テーブルＷＴは、投影ビームに与えられたパターンが目標部分Ｃ上に投影されている間に移動または走査される。このモードの場合、通常、パルス放射線源が使用され、プログラマブル・パターニング機器が、基板テーブルＷＴの各運動の後で、または走査中の連続放射パルスの間に必要に応じて更新される。この動作モードは、上記タイプのプログラマブル・ミラー・アレイのようなプログラマブル・パターニング機器を使用し、マスクを使用しないリソグラフィに容易に適用することができる。
【００２３】
上記の使用モードの組み合わせおよび／または変更したもの、または全然異なる使用モードを使用することもできる。
【００２４】
過去においては、リソグラフィ投影装置の解像度の限界は、照明装置の開口数（ＮＡｉｌｌ）の相対的サイズを制御することにより最適化されてきた。投影システムの開口数（ＮＡｐｓ）に対してＮＡｉｌｌを制御することにより、通常、部分コヒーレンスσと呼ばれるパターニング機器（マスク）面のところの空間コヒーレンスを修正することができる。下式がそれを示す。
σ＝（ＮＡｉｌｌ）／（ＮＡｐｓ）
この修正は、通常、ケーラー照明システムのコンデンサ・レンズの瞳を指定することにより行われる。本質的には、そうすることにより、回折情報の光学的処理を操作することができる。投影画像形成システムの部分コヒーレンスの最適化は、従来、完全に円形の照明アパーチャ（従来のまたはシグマ照明構成）により行われた。投影システムの回折情報の分布を照明装置の瞳のサイズにより制御することにより、最大の画像変調を行うことができる。
【００２５】
また、リソグラフィ装置の解像度および焦点深度（ＤＯＦ）を改善するために、種々の改善技術を使用することができる。これらの技術としては、光学的近接誤差（ＯＰＥ）の光学的近接修正（ＯＰＣ）、位相シフト・マスク（ＰＳＭ）、およびサブ解像度補助フィーチャ（ＳＲＡＦ）等がある。解像度を改善するために、それぞれの技術を単独で使用することもできるし、他の技術と組み合わせて使用することもできる。
【００２６】
しかし、従来の照明構成および従来の改善技術の機能には限界があり、通常、ｋ１＝０．４以下のハーフピッチを印刷することはできない。通常、完全に丸い照明アパーチャおよび位相シフト・マスクを使用する、従来の照明構成により達成することができる最善の設定は、ｋ１＝０．４５〜０．５である。しかし、この設定は、十分なラチチュードで小さな接触孔部（すなわち、１００ｎｍ未満）を正しく画像形成するには十分でない場合がある。接触孔部は、最も小さい構造のうちの１つであるばかりでなく、焦点深度（ＤＯＦ）に対する要件をもっと厳しくする三次元構造でもある。さらに、接触アレイのような複数の接触孔部を含む十分な品質の高コントラストの画像は、ピッチの間隔が狭いので特に印刷するのが難しい場合がある。
【００２７】
これらの画像形成要件は、ランダムな接触孔部パターンの場合にはさらに厳しくなる場合がある。図２に接触孔部２０１のランダムなパターンの簡単な例を示す。この図を見れば分かるように、接触孔部（例えば、Ｈ１〜Ｈ４）のうちのあるものの最も近い座標はかなり異なるので、印刷プロセスが難しくなる。例えば、孔部Ｈ１とこれに最も近い孔部Ｈ２間の距離は、孔部Ｈ３およびそれに最も近い孔部Ｈ４間の距離よりかなり長い。さらに、孔部Ｈ１に対する孔部Ｈ２の向きは、孔部Ｈ３に対する孔部Ｈ４の向きとはかなり異なる。この図は、また、孔部（例えば、Ｈ５）が、その隣接孔部に対して異なる間隔および角度配向を有することができることも示す。
【００２８】
本発明のある実施例の場合には、図２に示すような小さなフィーチャのランダムなパターンを印刷するために、リソグラフィ装置の照明条件を構成することが提案されている。より詳細に説明すると、ある実施例の場合には、異なる方向を向いている複数のランダムでないパターンを含む、小さなフィーチャのランダムなパターンをモデル化し、それぞれに対する照明条件を個々に発見することが提案されている。これらのランダムでないパターンは、異なるピッチで配置することができる同じフィーチャを含む。次に、これらのランダムでないパターンの照明条件の結果を、ランダムなパターンのための照明条件を決定するために使用することができる。基板面内の電界の計算は線形プロセスであるので、ランダムなパターンの電界は、重畳により計算される。重畳している場合、電界は、ランダムでない各パターンからの個々の貢献の総和である。
【００２９】
図３は、本発明のある実施例による、図２のランダムなパターンをモデル化するために使用することができる複数のランダムでないパターンである。これらのランダムでないパターンは、種々のピッチ（ピッチ１〜５）を含む正方形のグリッドである。実際には、これらの正方形のグリッドは、個々のピッチ間隔および個々の配向角度の各ピッチで選択され、それによりグリッド・ピッチおよび角度配向の全範囲をサンプリングする。
【００３０】
図４は、異なるグリッドの方位に対するシミュレートした照明構成の最適化の結果である。より詳細に説明すると、この図は、ピッチの全範囲を通してｋ１＝０．４最小ピッチの接触孔部グリッドをうまく印刷するために使用することができる、いくつかの多極照明構成（５極照明構成）である。図４の場合には、各ソースの形は、表示の角度配向で９０ｎｍの接触孔部の正方形のグリッド・アレイ４００を印刷するための最適なソースの形に対応する。これらの照明条件は、軸上および軸外し成分を含む５極照明構成に対応する。これらの照明条件は、減衰位相シフト・マスクに対して、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社が開発したＰＲＯＬＩＴＨ８．０１ベクトル画像形成シミュレーション・ツールによりすでに計算されている。ランダムな接触孔部の照明条件を構成するためのこの方法は、任意のタイプのフィーチャに適用することができることを理解されたい。
【００３１】
通常、リソグラフィ・シミュレーションは、異なるモデルを使用して行うことができる。パラメータで表示した照明構成を最適化するためのシミュレーション・モデルおよび方法の例については、例えば、「全レジスト・シミュレーションおよび処理ウィンドウ測定基準を使用する照明源を最適化するための方法」(Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ  ａｎ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｆｕｌｌ  Ｒｅｓｉｓｔ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｗｉｎｄｏｗ  Ｍｅｔｒｉｃ)という名称の、２００３年２月１１日出願の米国特許出願第１０／３６１，８３１号明細書、および「同一焦点補償を使用する照明源を最適化するためのリソグラフィ装置および方法」（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ  ａｎ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｉｓｏｆｏｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）という名称の２００３年１１月２０日出願の米国特許出願第１０／７１６，４３９号明細書に開示されている。これら２つの出願の内容は、参照により全体を本明細書に援用するものとする。
【００３２】
ある実施例の場合には、リソグラフィ・シミュレーションは、放射線感光材料（レジスト）上への入射放射線エネルギーの分布を決定するために空中画像モデルにより行うことができる。空中画像の計算は、フーリエ光学系のスカラの形またはベクトルの形で行うことができる。開口数（ＮＡ）または特定のパターンのようなリソグラフィ装置およびプロセスの特性は、シミュレーションのための入力パラメータとして入力することができる。空中画像の品質は、（フィーチャ・サイズに正規化した）コントラストまたは正規化した空中画像のログ勾配（ＮＩＬＳ）測定基準により決定することができる。この値は、画像輝度（または空中画像）の勾配に対応する。
【００３３】
空中画像シミュレーションを行うための関連パラメータは、幾何学的光線光学系により決定した最善の焦点面が存在する平面への距離を意味するガウス画像面の焦点面からの距離、または準単色放射線源の中心波長を含むことができる。パラメータは、また、照明システムの空間部分コヒーレンスの程度の測定値、基板を露光する投影システムの開口数、光学的システムの収差、およびパターンを表す空間透過関数の記述も含むことができる。
【００３４】
他の実施例の場合には、リソグラフィ・シミュレーションは、レジスト・モデルにより行うことができる。ある実施例の場合には、レジスト・モデルは、線量／露光エネルギーおよび焦点のような変数により重要な寸法（またはサイズ）およびその変化を計算する際に、レジスト露光、レジスト・ベーキングおよびレジスト現像を考慮に入れることができる。同様に、ある実施例の場合には、レジスト・モデルは、平らでない地形およびベクトル効果を考慮に入れることができる。ベクトル効果とは、大きな開口数を使用した場合に電磁波が斜めに伝搬することである。ベクトル効果は空中画像を計算する場合には当てにすることができるが、屈折率の小さい媒体（例えば、空気）内でのベクトル効果の計算の場合には、基板上で入手したコントラストの損失を非常に過度に推定する恐れがある。何故なら、レジストの大きな屈折率のために、レジスト内を伝搬する場合、入射光線が直進する傾向があるからである。それ故、厳密な電磁計算によるレジスト・モデルは、実際の実験レスポンスを正確に決定するのに望ましい場合がある。
【００３５】
集中パラメータ・モデルまたは可変しきい値レジスト・モデルのような追加モデルは、また他の実施形態でも使用することができる。シミュレーション・モデルを選択したのは、実験データと一致するからであることを理解することができるだろう。
【００３６】
図４に戻って説明すると、接触孔部グリッドが全角度範囲を通って回転すると、最適照明構成も当然それと一緒に回転する。１つの照明構成でのその方位が何であっても、接触孔部グリッドをうまく印刷するために、図４のこれらの回転した照明構成を合計し／重畳することができる。本明細書においては「目玉」照明構成とも呼ぶこの１つの照明は、環状軸外し照明成分、および従来の軸上照明成分を含む。この照明構成により、接触孔部の複雑なパターンを、ｋ１＝０．３５またはそれ以下の最小ハーフピッチで製造するために、十分なラチチュードで画像形成することができる。目玉照明構成は、すべての方位を等しく処理するが、ある方向を向いている孔部アレイと組み合わせたある方向を向いている多極照明と比較すると性能は通常低下する。ランダムなパターンの場合には、目玉照明構成は、特に減衰位相シフト・マスクを使用した場合には、最善の画像形成解決方法となる。
【００３７】
図５ａ〜図５ｂは、３つの異なる照明構成、すなわち、５極照明構成、目玉照明構成および従来の軸上照明構成に対するグリッド回転角度の関数としてのＣＤ変化半範囲／ＣＤＵのシミュレートした変化を示す２つのグラフである。図５ａの場合には、５極照明構成は、０．３の半径（全照明装置アパーチャに対して正規化した）を有する従来の軸上照明、および水平軸に対して＋／−４５度に配置されている４つの軸外し極を含む。これらの軸外し極は０．６の内半径および０．９の外半径を有する。目玉照明構成は、０．６の内半径および０．９の外半径を有する環状照明を有し、従来の軸上照明は０．３の半径を有する。従来の軸上照明構成は、０．９の半径を有する。図５ｂの場合には、もっと間隔が広いピッチが考慮され、シミュレーション結果は、図５ａのものにほぼ類似の照明構成に対するものである。図５ｂの場合には、５極照明の軸外し極は、０．５２の内半径および０．８２の外半径を有し、従来の照明の半径は０．７７である。
【００３８】
これらの照明構成は従来のビーム成形装置により生成することができることを理解することができるだろう。米国特許第６，４５２，６６２号明細書は、例えば、これらの照明構成を生成するために使用することができる多重モード生成素子を開示している。上記出願の内容は参照により全体を本明細書に援用するものとする。上記出願が開示している多極生成素子は、照明システムの瞳の平面のところでビーム経路内に挿入することができる４つの三角形のブレードを含む。この多重モード生成素子を使用すれば、連続的に変化することができる４極照明構成を形成することができる。他の実施例の場合には、所望の照明構成を生成するために金属アパーチャ・プレート・フィルタを使用することができる。
【００３９】
図５ａは、ｋ１＝０．３８に対応する１６３．２ｎｍの最小接触孔部ピッチで入手した結果を示す。図５ｂは、ｋ１＝０．４５に対応する１９３ｎｍの第２の接触孔部ピッチで入手した結果を示す。ここで使用するＣＤ変化半分範囲の量は、ＣＤの変化を３つのシグマ値に近似し、線量、焦点、マスク誤差、レンズの収差等を含むことができるいくつかのパラメータの結果としての接触孔部のＣＤの変化を表す。ＣＤ変化の半分の範囲は、以下の説明においては重要な寸法の均一性（ＣＤＵ）と呼ぶことにする。図５ａ〜図５ｂの実施例の場合には、ＣＤＵは線量、焦点およびマスク誤差によるＣＤの変化の二次合計に対応する。グリッドは、問題の対称によりすべての可能な角度配向をカバーする０度〜４５度の範囲上を回転する。シミュレーション・パラメータは、９０ｎｍの孔部サイズ、０．９の開口数（ＮＡ）を含み、最適化測定基準は、０．１５μｍの焦点、２％の線量および２ｎｍのマスクＣＤ誤差の範囲上のＣＤの変化を最小にするために使用される。この範囲は、近代のフォトリソグラフィ・プロセスの予想変化の代表的なものであることを理解することができるだろう。
【００４０】
図５ａ〜図５ｂを見れば分かるように、従来のおよび目玉照明構成のような対称的な照明構成は、あらゆる角度を通して「平ら」である。しかし、最善の結果は、目玉照明構成を使用した場合に得られる。このタイプの照明構成の場合には、ピッチおよびグリッドの回転角度が何であっても、１０ｎｍ未満のＣＤＵを入手することができる。対照した場合、多極照明構成（例えば、５極照明構成）は、短いピッチの場合には角度により影響を受けないが、ピッチが広くなると、非常に影響を受け易くなる。
【００４１】
図６ａ〜図６ｂは、ｋ１＝０．４最小ハーフピッチに対応する、２つの異なる照明構成に対する９０ｎｍの接触孔部の正方形グリッド・パターンにより入手したシミュレートしたＣＤＵマップ（グリッド角対ピッチ）である。これらのＣＤＵマップは、１６０ｎｍ〜３２０ｎｍのピッチ範囲内で、図５ａ〜図５ｂのグラフを生成するために行ったのと同じタイプの計算を反復することにより入手される。図６ａの場合には、ＣＤＵマップは、２進マスク（ＢＩＭ）上のパターンと一緒に使用した、軸外し多極照明構成に対して計算した。図６ｂの場合には、ＣＤＵマップは、６％減衰位相シフト・マスク上でパターンと一緒に使用した５極照明構成に対して計算した。図６ｃ〜図６ｄは、それぞれ、軸外し多極および５極照明構成の断面図である。軸外し多極照明構成は、（瞳アパーチャに対して）０．９６の外半径、０．７６の内半径、および３０度の開放角度を有する。５極照明構成は、０．２３の半径中心極および０．７６の内半径を有する軸外し極、１．０の外半径、および３０度の開放角度を有する。シミュレーション・パラメータは０．９の開口数（ＮＡ）を含み、０．１５μｍ焦点、２％の線量および２ｎｍのマスクＣＤ誤差範囲上のＣＤの変化を最小にするために、最適化測定基準を使用した。
【００４２】
図６ａは、所望のＣＤＵの結果が得られる範囲が非常に狭いことを示す。９ｎｍより低いＣＤＵ値は、（１６０ｎｍ〜２００ｎｍ／０度〜２０度）の狭いピッチおよび回転角の範囲に対してだけ入手することができる。このゾーンの外側では、ＣＤＵの結果は望ましいものではない。すなわち、デバイス製造に対して１０％より高い。図６ｂは、５極照明構成が、全ピッチ範囲を通して、しかしグリッド角度が０〜約８度の場合だけ優れたＣＤＵとなることを示す。
【００４３】
図７ａ〜図７ｂは、ｋ１＝０．４最小ハーフピッチ、ソースおよび最適化したバイアスに対応する２つの異なる照明に対する９０ｎｍの接触孔部の正方形のグリッドにより入手したシミュレートしたＣＤＵマップ（グリッド角対ピッチ）を示す。図７ａの場合には、ＣＤＵマップは、６％減衰位相シフト・マスク上でパターンと一緒に使用した目玉照明構成に対して計算した。図７ｂの場合には、ＣＤＵマップは、パターンと一緒に使用した０．７の半径を有する従来の軸上照明構成のために計算した。これらのＣＤＵマップは、１６０ｎｍ〜３２０ｎｍのピッチ範囲内で、図５ａ〜図５ｂ内のグラフを生成するために行ったのと同じタイプの計算を反復することにより入手した。図７ｃ〜図７ｄは、それぞれ、目玉および従来の照明構成の断面図である。目玉照明構成は、０．２８の半径の従来の照明および０．８７の内半径および１．０の外半径を有する環状照明を有する。従来の照明構成は、０．７の半径を有する。両方の場合、ＣＤＵマップの計算は、図６ａ〜図６ｂに示すものと類似のリソグラフィ・シミュレーション・パラメータにより行った。
【００４４】
図７ａ〜図７ｂを見れば分かるように、ＣＤＵの結果は、図５ａ〜図５ｂの結果を確認する対称照明構成の場合の方が優れている。目玉照明構成の場合には、平均ＣＤＵは８．９ｎｍであり、最悪の接触孔部のＣＤＵは１１．７ｎｍであった。従来の照明構成の場合には、平均ＣＤＵは１２．２ｎｍであり、最悪の接触孔部のＣＤＵは１５．７ｎｍであった。しかし、例えば、図７ｄに示す従来の照明構成と比較した場合、目玉照明構成を使用した場合には、優れた結果を得ることができた。目玉照明構成の場合には、優れたＣＤＵの結果（すなわち、約１０％未満）をピッチおよびグリッド角の全範囲を通して得ることができた。
【００４５】
図７ａ〜図７ｂに示す照明構成は、類似のＣＤＵ結果を同様に得ることができるかどうかを判断するために、ランダムな接触孔部パターンにより試験することができる。表１および表２は、図８ａのランダムなパターンの選択した接触孔部（１〜９）を使用するシミュレーションにより入手したＣＤＵ（平均ＣＤＵおよび最大ＣＤＵ）の結果を示す。これらの表の場合には、図７ｃの目玉照明構成を、図７ｄの従来の照明構成と比較した。これらＣＤＵの結果を、ピッチおよび角度を通して接触孔部グリッドにより入手したＣＤＵの結果と比較した。
【００４６】
両方のシナリオの場合、ランダムなパターンは同じものであった。ランダムなパターンは、９０ｎｍの接触孔部および１７１ｎｍの最小ピッチのパターンを含む。（補助フィーチャを全然使用しないで）０．９の開口数（ｋ１＝０．４）および６％の減衰位相シフト・マスクにより計算を行った。水平および垂直接触孔部バイアスを適用したが、全体的なバイアス（すなわち、マスク上の接触孔部のサイズと目標サイズとの間のＣＤの違い）および線量条件は、上記実施例で使用したものと同じであった。適当な照明と一緒に適当な孔部バイアスを使用すれば、マスク上に高密度の複雑な補助フィーチャを置かないで、比較的深い焦点深度および低いマスク誤差改善係数（ＭＥＥＦ）で、複雑な孔部パターンを印刷することができることを理解することができるだろう。また、０．１５μｍの焦点、２％の線量および２ｎｍのマスクＣＤ誤差範囲上のＣＤの変化を最小にする最適化測定基準により計算を行った。
【００４７】
表１および２は、ランダムな接触孔部パターンおよび回転した接触孔部グリッドに対する平均および最大ＣＤＵを示す。表１の結果は、図７ｃの照明構成（すなわち、０．２８の半径の従来の照明および０．８７の内半径および１．０の外半径を有する環状照明を含む目玉照明構成）により入手したものである。表２の結果は、図７ｄの照明構成（すなわち、０．７の半径を有する従来のシグマ照明）により入手したものである。
【表１】
2006114898.tif 000003
【表２】
2006114898.tif 000004
【００４８】
表１および表２は、ランダムな接触孔部パターンの平均ＣＤＵおよび最大ＣＤＵ値が、回転した接触孔部グリッドの平均ＣＤＵおよび最大ＣＤＵ値とかなり類似していることを示す。これらの結果は、ピッチおよび角度を通しての接触孔部グリッドにより入手したＣＤＵ値が、ランダムな接触孔部パターンにより入手するＣＤＵ値の優れたインジケータであることを示す（しかし、これらのＣＤＵ値は、必ずしもＯＰＣが容易であることを予言していない）。これらの結果は、また、ピッチおよび角度アプローチを通しての接触孔部グリッドは、通常はシミュレーションするのが難しいランダムな接触孔部パターンの行動を予測するのに使用することができることを示す。また、表１および表２の結果を比較すると、目玉照明構成がランダムな接触孔部パターンに対してよりよいＣＤＵ結果を与えることが分かる。図８ｂ〜図８ｃは、両方の照明構成用の基板上に印刷した結果としてのフォトレジスト・パターンのシミュレーションを示す。
【００４９】
図９ａは、図９ｂのランダムな孔部パターンの選択したパターン孔部の焦点深度の関数としての、露光ラチチュードのシミュレートした変化を示す。図７ｃの目玉照明構成に対して計算を行った。孔部ＣＤおよびピッチの点ではパターンの特徴は変化がなかった。最小ピッチは１７１ｎｍであり、６％減衰位相シフト・マスクを使用した。照明条件は、上記のものと同じであり、ＮＡは０．９であった。処理ウィンドウの計算の場合には、許容ＣＤ誤差を±１０％と仮定した。結果は、選択した接触孔部の水平測定値に対するものである。図９ａは、約０．１８μｍより深い焦点深度および約７％と８％の間の露光ラチチュードが、ランダムなパターン内の選択したすべての点のところで得られることを示す。図９ｃは、マスクのランダムなレイアウトおよび接触孔部（正方形の接触孔部）のシミュレーションし、印刷した孔パターン、および目玉照明構成により入手したシミュレートしたレジスト・プロファイルの重畳を示す。
【００５０】
焦点深度および露光ラチチュードの結果は、浸漬リソグラフィ露光技術を使用することによりさらに改善することができた。例えば、図１０ａ〜図１０ｂは、それぞれ、乾式露光により図１０ｃに示すランダムなパターンの選択した接触孔部（１〜９）の焦点深度（図１０ａ）、および液体水浸漬露光（ｋ１＝０．４）（図１０ｂ）の関数としての、露光ラチチュードのシミュレートした変化を示す。開口数ＮＡは０．９であり、両方の計算の場合に、σ＝０．７である従来の照明を使用した。図７ｄに示す従来の照明構成および各接触孔部の水平および垂直成分に対してシミュレーションを行った。図１０ａと図１０ｂとを比較すれば、浸漬プロセスが、焦点深度をかなり改善しているのが分かる。表３は、乾式および浸漬露光により入手したシミュレートしたＣＤＵ結果を示す表である。表３に示すＣＤＵの結果は、ＮＡが同じである場合には、浸漬プロセスがリソグラフィ・プロセスを改善し、焦点深度が深くなり、ＣＤの変化が小さくなることを示している。
【表３】
2006114898.tif 000005
【００５１】
明らかに、浸漬露光は、リソグラフィ・プロセスをもっと低いｋ１の方向に延ばすことができる。
【００５２】
図１１ａを参照すると、この図は、図１０ｃの接触孔部１〜８の焦点深度の関数としての露光ラチチュードのシミュレートした変化を示す。接触孔部のサイズは、９０ｎｍから７５ｎｍに小さくし、最小ピッチは１４４ｎｍに短くした。ランダムなパターンは、図１０ｃのものと同じであった。このランダムな接触孔部パターンを図１１ｂの軸外し多極照明構成で露光した。軸外し極は、０．９６の外半径、０．７６の内半径、および２０度の開放角度を有する。干渉マッピング／クロムレス相リソグラフィ（ＩＭＬ／ＣＰＬ）マスク、および０．９３ＮＡ液体水浸漬露光プロセスを仮定して計算を行った。干渉マッピング技術により、軸外し照明と一緒に使用するための０度および１８０度位相補助スロットの両方を含む２進マスクが最適化された。この技術は、露光ラチチュードおよび焦点深度の両方を改善するのに使用することができる。図１１ａを見れば分かるように、図１０ｃの選択した接触孔部に対する焦点深度は、約０．１μｍから約０．２μｍの範囲内にあり、露光ラチチュードは約６〜１２％の範囲内にある。このプロセスにより入手したマスク誤差改善係数（ＭＥＥＦ）は、３．２〜５．８の範囲内にあり、この値はこの困難なパターンおよびｋ１に対してかなり低かった。ＭＥＥＦは、対応するパターン・フィーチャ・サイズ内の単位変化当たりの基板上の最終フィーチャ・サイズ内の変化の増分に対応する（この場合、パターン寸法は、画像形成装置の縮小比による基板サイズにスケールされる）。リソグラフィ装置の解像度の限界付近で、多くの場合、ＭＥＥＦが劇的に増大する。達成した最小露光ラチチュードは約５．５％であり、最小焦点深度は約０．１１μｍであった。シミュレーションの結果により、印刷した接触孔部がはっきりとした輪郭を有することが分かった。
【００５３】
図１２ａは、ＩＭＬ／ＣＰＬマスクを使用する図１２ｂの軸外し多極照明構成に対する類似のシミュレーション計算の結果を示す。図１２ａは、０．９３ＮＡの液体水浸漬露光プロセスを使用する、図１０ｃのランダムなパターンの接触孔部１〜９に対する焦点深度の関数としての、露光ラチチュードのシミュレートした変化を示す。これらの接触孔部は、図１２ｂの軸外し多極（ＣＱｕａｄタイプ）照明構成により照明した。軸外し極のサイズは、図１１ｂのそれと同じであった。すなわち、これらの極は０．９６の外半径、０．７６の内半径、および約２０度の開放角を有していた。しかし、これらの極は別々の位置に位置していた（ＸおよびＹ軸）。結果は、孔部の統合性が低いこと、すなわち図１１ａの照明構成よりも望ましくない形の変化および孔部の併合が多いことを示していた。最小露光ラチチュードは約５．５％であり、最小焦点深度は約０．１２μｍであった。
【００５４】
図１３ａは、図１３ｂに示すように、目玉照明構成（０．３の半径の従来の照明および０．８の内半径／１．０の外半径の環状照明）で照明した、ランダムな接触孔部パターンに対する焦点深度の関数としての露光ラチチュードのシミュレートした変化を示す。６％の減衰位相シフト・マスクおよび３５ｎｍのマスク・バイアスにより計算を行った。表４は、図１３ａの場合に使用したランダムなパターンの選択した孔部に対する印刷した接触孔部サイズ（フォトレジスト内）と比較した、マスク上で測定した接触孔部のサイズを示す。また、表４は、７４．９９１１のＣＤに対するサイズ値Ｅ１：１への線量を示す。
【表４】
2006114898.tif 000006
【００５５】
結果は、図１０ｃの接触孔部１〜９に対する０．９３のＮＡの浸漬リソグラフィ露光プロセスに対するものである。図１３ａを見れば分かるように、このプロセスにより約０．１５μｍの最小焦点深度、および約６％の最小露光ラチチュードを得ることができた。また、約４．５〜５．７のＭＥＥＦ値を入手することができた。この値はかなり小さな値である。
【００５６】
１２％の減衰位相シフト・マスクを使用して図１３ａに類似の計算を行った。図１４ａは、図１４ｂの目玉照明構成により照明した、同じランダムな接触孔部パターンに対する焦点深度の関数としての、シミュレートした露光ラチチュードを示す。図１４ｂのこの目玉照明構成は、０．３５の半径の従来の照明および０．８の内半径および１．０の外半径を有する環状照明を含む。また、３５ｎｍのマスク・バイアスおよび０．９３のＮＡの液体水浸漬露光プロセスにより計算を行った。表５は、図１４ａの場合に使用したランダムなパターンの選択した孔部に対する印刷した接触孔部サイズ（フォトレジスト内）と比較した場合のマスク上で測定した接触孔部のサイズを示す。表５は、また、７５．０１１２６のＣＤに対するサイズ値Ｅ１：１への線量も示す。
【表５】
2006114898.tif 000007
【００５７】
結果は、上記の同じ接触孔部に対するものである。図１４ａを見れば分かるように、１２％の減衰位相シフト・マスクと目玉照明構成との組み合わせは、焦点深度を大きく改善した。最小露光ラチチュードは約５％であり、最小焦点深度は約０．２μｍであり、ＭＥＥＦは約５．７〜７．９の範囲内であった。６％のＡｔｔ−ＰＳＭの場合と比較すると、処理ウィンドウは優れていたが、密集した孔部が合併する傾向が大きく、そのためＯＰＣはもっと困難であった。
【００５８】
図１５ａは、図１５ｂの目玉照明構成により照明した、図１０ｃと同じランダムなパターンに対する焦点深度の関数としての露光ラチチュードのシミュレートした変化を示す。目玉照明は、０．３５の半径の従来の照明および０．８の内半径および１．０の外半径を含む環状照明を有する。１８％の減衰位相シフト・マスク、４５ｎｍのマスク・バイアスおよび０．９３のＮＡ液体水浸漬露光プロセスにより計算を行った。表６は、マスク上で測定した接触孔部のサイズと、図１５ａの場合に使用したランダムなパターンの選択した孔部に対する印刷した接触孔部のサイズ（フォトレジスト内）との比較を示す。結果は、上記の同じ接触孔部に対するものである。表６は、また７４．９７１９７のＣＤに対するサイズ値Ｅ１：１への線量を示す。
【表６】
2006114898.tif 000008
【００５９】
図１５ａは、この照明構成を使用すれば、かなり深い焦点深度を得ることができることを示す。最小露光ラチチュードは約５％であり、最小焦点深度は約０．２３μｍであり、ＭＥＥＦは約５．０〜７．２の範囲内であった。密集している孔部が併合する傾向はさらに高かった。図には示してないが、シミュレーションにより、約３０％の減衰を行う位相シフト・マスクを使用すると、満足すべき結果が得られることは分かった。さらに、環状照明の内半径は、約０．６〜０．８７の正規化された値を有することができる。
【００６０】
図１６は、同時により優れた孔部の形と統合性を有しながら、焦点および線量の点でよい結果をもたらす目玉照明構成を示す。０．２の半径の従来の照明および０．９／０．７（外／内）半径の環状照明を有する目玉照明構成を最適化するために、図９〜図１３と同じランダムなパターンを使用した。９％の減衰位相シフト・マスク、２５ｎｍのマスク・バイアスおよび０．９３ＮＡの液体水浸漬露光プロセスにより最適化を行った。表７は、マスク上で測定した接触孔部のサイズと、図１６の照明構成による露光のために使用した、ランダムなパターンの選択した孔部に対する印刷した接触孔部のサイズ（フォトレジスト内）との比較を示す。表７は、また、７５．０６９６９のＣＤに対するサイズ値Ｅ１：１への線量を示す。
【表７】
2006114898.tif 000009
【００６１】
かなり優れた孔部の統合性が得られ、接触孔部の架橋は起こらなかった。
【００６２】
上記実施例は、目玉照明構成、位相シフト・マスクおよび適当なマスク・バイアスを適当に組み合わせると、ランダムなパターンに対するリソグラフィ・プロセスを劇的に改善することができることを示す。約０．３５の最小ハーフピッチｋ１係数に対応するフィーチャを、目玉照明によりうまく画像形成することができた。
【００６３】
基板上へのマスク・パターンの光学的転写の構成に含まれるいくつかの行動、またはランダムなパターンの照明条件を機械実行可能命令により実行することができることを理解することができるだろう。これらの機械実行可能命令は、例えば、リソグラフィ装置の制御ユニットのようなデータ記憶媒体内に内蔵することができる。制御ユニットは、調整デバイスＡＭを制御し、照明システムＩＬから出るビーム内の横断面内の輝度分布を修正するように構成されているプロセッサを含むことができる。
【００６４】
本発明のある実施例の場合には、機械実行可能命令は、Ｐｒｏｌｉｔｈ（商標）、Ｓｏｌｉｄ−ｃ（商標）、Ｌｉｔｈｏｃｒｕｉｓｅｒ（商標）等のようなシミュレーション・ソフトウェアと一緒に使用することができる、コンピュータ製品に内蔵させることができる。すなわち、コンピュータ製品は、照明ファイルを生成し、シミュレーション・ソフトウェア内に入力するように、またシミュレーション・ソフトウェアに、例えば、空中または全レジスト・シミュレーションを使用する所望のパターンの画像を計算するように命令するように構成することができる。次に、コンピュータ製品は、計算した画像を出力し、画像が、基板上に所望のマスク・パターンをうまく印刷するための適当な光学的品質を有しているかどうかを判断するために、この画像対１つまたは複数の基準を評価するように構成することができる。
【００６５】
本明細書において、ＩＣ製造の際のリソグラフィ装置の使用について特に参照する場合があるが、本発明のリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気領域メモリ用の案内および検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造のような他の用途にも使用することができることを理解されたい。当業者であれば、このような別の用途の場合、本明細書で使用する「ウェハ」または「ダイ」という用語は、それぞれもっと一般的な用語である「基板」または「目標部分」と同義語であると見なすことができることを理解することができるだろう。本明細書における基板は、例えば、トラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、露光したレジストを現像するツール）または計測または検査ツール内で露光の前後で処理することができる。適用できる場合には、本明細書の開示を、上記および他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板を、例えば、多層ＩＣを形成するために２回以上処理することができる。そのため、本明細書で使用する基板という用語は、多重処理層をすでに含んでいる基板を意味する場合もある。
【００６６】
本明細書で使用する「放射線」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）および極紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５〜２０ｎｍの範囲内の波長を有する）、およびイオン・ビームまたは電子ビームのような粒子ビームを含むすべてのタイプの電磁放射線を含む。
【００６７】
本明細書で使用する「パターニング機器」という用語は、基板の目標部分でパターンを形成するためのようなビームにあるパターンの断面の形を与えるために使用することができる任意の機器を意味するものとして広く解釈すべきである。ビームに与えられたパターンの形は、基板の目標部分に所望のパターンと正確に対応しない場合があることに留意されたい。通常、ビームに与えられたパターンの形は、集積回路のような目標部分に形成中のデバイス内の特定の機能層に対応する。
【００６８】
パターニング機器は透過性のものであっても反射性のものであってもよい。パターニング機器の例としては、マスク、プログラマブル・ミラー・アレイおよびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいては周知のもので、２進、交互位相シフトおよび減衰位相シフトのようなマスク・タイプ、並びに種々のハイブリッド・マスク・タイプを含む。プログラマブル・ミラー・アレイの一例は、小さなミラーのマトリックス配置を使用する。各ミラーは、異なる方向に入射放射線ビームを反射するように個々に傾斜することができる。それにより、反射ビームはパターン化される。
【００６９】
支持構造は、パターニング機器の方位、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニング機器が真空環境内に保持されているかどうかのような他の条件に依存してパターニング機器を保持する。支持するためには、機械的固定、真空、または例えば真空内での静電固定のような他の固定技術を使用することができる。支持構造は、例えば、必要に応じて固定または移動することができ、また例えば、投影システムに対してパターニング機器を所望の位置に確実に位置させることができるフレームまたはテーブルであってもよい。本明細書で使用する「レチクル」または「マスク」という用語は、もっと一般的な用語である「パターニング機器」と同義語であると見なすことができる。
【００７０】
本明細書で使用する「投影システム」という用語は、例えば、使用する露光放射線用に、または浸漬流体の使用または真空の使用のような他の要因のために適している屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含む種々のタイプの投影システムを含むものとして広く解釈すべきである。本明細書で使用する「投影レンズ」という用語は、もっと一般的な用語である「投影システム」と同義語であると見なすことができる。
【００７１】
照明システムは、また、放射線のビームをある方向に向けたり、成形したり、または制御するための屈折、反射および反射屈折光学構成要素を含む、種々のタイプの光学構成要素を含むことができ、このような構成要素は、また以下に説明するように、集合的にまたは単に「レンズ」と総称する場合もある。
【００７２】
リソグラフィ装置は、２つ（二重ステージ）またはもっと多くの基板テーブル（および／または２つ以上の支持構造）を有するタイプであってもよい。このような「多重ステージ」機械の場合には、追加のテーブルを並列に使用することができ、または準備ステップを、１つまたは複数の他のテーブルを露光に使用しながら、１つまたは複数のテーブル上で実行することができる。
【００７３】
リソグラフィ装置は、また、投影システムの最終素子と基板との間の空間を満たすために、例えば、水のような屈折率が比較的高い液体に基板の表面が浸漬されるタイプのものであってもよい。浸漬液体は、例えば、マスクと投影システムの第１の素子との間のようなリソグラフィ装置内の他の空間にも使用することができる。浸漬技術は、投影システムの開口数を増大するための当業者にとって周知の技術である。
【００７４】
本発明の方法は、ソフトウェア、ハードウェアまたはこれらの組み合わせとして実施することができる。ある実施例は、コンピュータ・システム上で実行した場合に、本発明の任意のまたはすべての方法を実行するようにコンピュータ・システムに命令するプログラム・コードを含むコンピュータ・プログラムを提供する。
【００７５】
今まで本発明の特定の実施例について説明してきたが、本発明は上記以外の方法で実行することができることを理解することができるだろう。上記説明は本発明を制限するものではない。
【００７６】
本明細書内および特許請求の範囲内においては、「ランダム」パターンという用語を使用しているが、この用語は、パターンのフィーチャの空間的分布のある面を特徴付ける１つまたは複数の変数、および真のランダム変数類似のものを意味するものと理解されたい。例えば、ＩＣ層においては、任意の２つの隣接するフィーチャ間の距離ベクトルは変数と見なすことができ、この変数は、ランダム変数類似の確率分布（例えば、ベクトルの方向に対するおよびベクトルの長さに対する）を生成することができる。それ故、この分布は変数、それ故パターンに関する情報を含む。本発明は、確率分布の特定の形および／または確率分布のタイプに制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明のある実施例によるリソグラフィ装置である。
【図２】簡単なランダムなパターンである。
【図３】ランダムなパターンをモデル化することができる周期的な正方形のグリッド・パターンのアレイである。
【図４】異なる回転方向で正方形の孔部グリッドを印刷するために使用することができるいくつかの多極照明構成（５極照明構成）、および接触孔部グリッドの図示のすべての角度配向を画像形成するために使用することができる「目玉」照明構成である。
【図５ａ】種々の照明構成に対する孔部グリッド回転角度の関数としてのシミュレートした重要な寸法均一性（ＣＤＵ）１／２範囲の変化を示す２つのグラフである。
【図５ｂ】種々の照明構成に対する孔部グリッド回転角度の関数としてのシミュレートした重要な寸法均一性（ＣＤＵ）１／２範囲の変化を示す２つのグラフである。
【図６ａ】２つの異なる照明構成に対するシミュレートした重要な寸法均一性（ＣＤＵ）マップ（グリッド角対ピッチ）である。
【図６ｂ】２つの異なる照明構成に対するシミュレートした重要な寸法均一性（ＣＤＵ）マップ（グリッド角対ピッチ）である。
【図６ｃ】軸外し多極および図６ａ〜図６ｂで使用した５極照明構成の断面図である。
【図６ｄ】軸外し多極および図６ａ〜図６ｂで使用した５極照明構成の断面図である。
【図７ａ】本発明のある実施例による２つの異なる照明構成に対するシミュレートしたＣＤＵマップである。
【図７ｂ】本発明のある実施例による２つの異なる照明構成に対するシミュレートしたＣＤＵマップである。
【図７ｃ】図７ａ〜図７ｂで使用した目玉および従来の照明構成の断面図である。
【図７ｄ】図７ａ〜図７ｂで使用した目玉および従来の照明構成の断面図である。
【図８ａ】表１および表２のＣＤＵを計算するために使用する簡単なランダムなパターンである。
【図８ｂ】図７ｃおよび図７ｄの照明構成により入手したシミュレートし、印刷したランダムなパターンである。
【図８ｃ】図７ｃおよび図７ｄの照明構成により入手したシミュレートし、印刷したランダムなパターンである。
【図９ａ】図７ｃの目玉照明構成により照明した特定のパターン孔部に対する焦点深度の関数としての露光ラチチュードのシミュレートした変化である。
【図９ｂ】図９ａで使用した簡単なランダムなパターンである。
【図９ｃ】パターンの接触孔部の概略の形であり、フォトレジスト内に形成された接触孔部のシミュレートした形である。
【図１０ａ】乾式露光および浸漬露光によるランダムなパターンの特定のパターン孔部に対する焦点深度の関数としての露光ラチチュードのシミュレートした変化である。
【図１０ｂ】乾式露光および浸漬露光によるランダムなパターンの特定のパターン孔部に対する焦点深度の関数としての露光ラチチュードのシミュレートした変化である。
【図１０ｃ】図１０ａ〜図１０ｂで使用した簡単なランダムなパターンである。
【図１１ａ】多極照明構成により照明したＩＭＬ／ＣＰＬ（干渉マッピング／クロムレス相リソグラフィ）マスク上のランダムなパターンに対する焦点深度の関数としての露光ラチチュードのシミュレートした変化である。
【図１１ｂ】図１１ａで使用した多極照明構成である。
【図１２ａ】多極照明構成により照明したＩＭＬ／ＣＰＬ（干渉マッピング／クロムレス相リソグラフィ）マスク上のランダムなパターンに対する焦点深度の関数としての露光ラチチュードのシミュレートした変化である。
【図１２ｂ】図１２ａで使用した多極照明構成である。
【図１３ａ】本発明のある実施例による目玉照明構成で照明した（６％減衰位相シフト・マスク上での）図１０ｃのランダムなパターンに対する焦点深度の関数としての露光ラチチュードのシミュレートした変化である。
【図１３ｂ】図１３ａで使用した目玉照明構成の断面図である。
【図１４ａ】本発明のある実施例による目玉照明構成で照明した（１２％減衰位相シフト・マスク上での）図１０ｃのランダムなパターンに対する焦点深度の関数としての露光ラチチュードのシミュレートした変化である。
【図１４ｂ】図１４ａで使用した目玉照明構成の断面図である。
【図１５ａ】本発明のある実施例による目玉照明構成で照明した（１８％減衰位相シフト・マスク上での）図１０ｃのランダムなパターンに対する焦点深度の関数としての露光ラチチュードのシミュレートした変化である。
【図１５ｂ】図１５ａで使用した目玉照明構成の断面図である。
【図１６】本発明のある実施例による目玉照明構成である。
【符号の説明】
【００７８】
Ｂ  放射線ビーム
ＩＬ  照明システム
ＭＡ  パターニング機器
ＰＳ  投影システム
ＰＭ  第１の位置決め機器
ＭＴ  支持構造
Ｗ  基板
ＰＷ  第２の位置決め機器
ＷＴ  基板テーブル
Ｃ  目標部分
ＳＯ  放射線源
ＩＮ  インテグレータ
ＣＯ  コンデンサ
Ｍ１，Ｍ２  パターニング機器整合マーク
Ｐ１，Ｐ２  基板整合マーク
２０１  接触孔部
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５  孔部
【図１】
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【図２】
2006114898.tif 000011
【図３】
2006114898.tif 000012
【図４】
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【図５ａ】
2006114898.tif 000014
【図５ｂ】
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【図６ａ】
2006114898.tif 000016
【図６ｂ】
2006114898.tif 000017
【図６ｃ】
2006114898.tif 000018
【図６ｄ】
2006114898.tif 000019
【図７ａ】
2006114898.tif 000020
【図７ｂ】
2006114898.tif 000021
【図７ｃ】
2006114898.tif 000022
【図７ｄ】
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【図８ａ】
2006114898.tif 000024
【図８ｂ】
2006114898.tif 000025
【図８ｃ】
2006114898.tif 000026
【図９ａ】
2006114898.tif 000027
【図９ｂ】
2006114898.tif 000028
【図９ｃ】
2006114898.tif 000029
【図１０ａ】
2006114898.tif 000030
【図１０ｂ】
2006114898.tif 000031
【図１０ｃ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３ａ】
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【図１３ｂ】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６】
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