(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ上のフォトレジストコーティングを露光するための光リソグラフィシステムであって、該光リソグラフィシステムは、
照明サブシステムと、
レチクルと、
該レチクルの空中像を形成するように、入射光が所定の瞳面関数に従って修正されるように構成されている結像レンズであって、該所定の瞳面関数は、該光リソグラフィシステムによって結像される波面を修正する位相関数であり、該レチクルの空中像は、該フォトレジスト上に集束し、拡大された焦点深度を有する、結像レンズと
を含み、
該光リソグラフィシステムの光学的伝達関数が、所望の像において再生されるいかなる空間周波数バンドに対しても零値をとらないように、該所定の瞳面関数が予め決定されている、光リソグラフィシステム。
【請求項２】
前記レチクルは、前記フォトレジストによって前記空中像から所望のパターンが記録されるように構成されている、請求項１に記載の光リソグラフィシステム。
【請求項３】
前記所定の瞳面関数は、前記焦点深度を増加させるように、該所定の瞳面関数に従って、前記レチクルからの波面を修正するように動作する、請求項１に記載の光リソグラフィシステム。
【請求項４】
前記焦点深度は、少なくともＫ＊λ＊ｆ♯／２であり、Ｋは１．５以上の定数であり、ｆ♯は前記結像レンズのｆナンバーであり、λは前記照明サブシステムによって生成される光放射の波長である、請求項３に記載の光リソグラフィシステム。
【請求項５】
前記定数Ｋは、２、３、４、５、６、７または８の一つよりも大きい、請求項４に記載の光リソグラフィシステム。
【請求項６】
前記所定の瞳面関数は、コサイン形式ファミリーまたは一定値プロファイルパスのファミリーからの位相関数である、請求項１に記載の光リソグラフィシステム。
【請求項７】
前記空中像は、焦点深度の範囲にわたって実質的に変化しない、請求項１に記載の光リソグラフィシステム。
【請求項８】
前記照明サブシステムは、インコヒーレント、円環形、四重形、分離形、四極形、ＣＱＵＥＳＴ、ＱＵＡＳＡＳおよび二極形の群から選択される照明源を含む、請求項１に記載の光リソグラフィシステム。
【請求項９】
前記レチクルは、照明の種類に依存する、請求項８に記載の光リソグラフィシステム。
【請求項１０】
光リソグラフィックシステムのためのレチクルを構成するための方法であって、
該光リソグラフィックシステムによってウェーハ上に結像される波面を修正する位相関数を選択することであって、該光リソグラフィックシステムの光学的伝達関数が、所望の像において再生されるいかなる空間周波数バンドに対しても零値をとらないように、該位相関数が選択される、ことと、
該光リソグラフィックシステムの点オブジェクトの像を決定することと、
該点オブジェクトの該像からマスク修正関数を生成することであって、該マスク修正関数は、該光リソグラフィックシステムによって所望の空中像が形成可能となるように、オブジェクトマスクに適用されるものである、ことと、
該オブジェクトマスクの振幅および位相成分の一つまたは両方を決定するために、該マスク修正関数を該所望の空中像に適用することと、
該光リソグラフィックシステムによって、該オブジェクトマスクの結像に基づいて予告される空中像を決定することと、
エッチングパターンを決定するために、該予告される空中像をフォトレジストモデルに適用することと、
該エッチングパターンと該ウェーハに対する所望のエッチングパターンとの間の差異を数量化することと、
該差異が設計目標内にない場合には、
（ａ）該位相関数
（ｂ）該光リソグラフィックシステムの光学処方
のうちの一方または両方を修正し、該差異が該設計目標内になるまで、決定するステップ、生成するステップ、適用するステップ、数量化するステップを繰り返すことと、
該差異が該設計目標内にある場合には、該光リソグラフィックシステムに使用する該レチクルを構成するために、該オブジェクトマスクを使用することと
を含む、方法。
【請求項１１】
前記レチクルの製造可能性に従って、前記マスク修正関数を適用する前記ステップの後に、離散的な位相ステップおよび／または離散的な振幅ステップに前記オブジェクトマスクを制限することによって、該オブジェクトマスクを量子化することをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記予告される空中像を決定するステップは、前記光リソグラフィックシステムによる結像と関連してコヒーレンス度を使用することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記差異を数量化するステップは、前記光リソグラフィックシステムの解像度を決定することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記差異を数量化するステップは、前記光リソグラフィックシステムの焦点深度を決定することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記設計目標は、前記焦点深度をＫ＊λ＊ｆ♯／２として定義し、Ｋは１．５以上の定数であり、ｆ♯は前記光リソグラフィックシステムのｆナンバーであり、λは前記ウェーハを照明する波長である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記位相関数を選択するステップは、該位相関数として、位相関数のファミリーから位相関数を選択することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記位相関数のファミリーは、前記コサイン形式ファミリーおよび前記一定値プロファイルパスファミリーの一つ以上を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記差異を数量化するステップは、前記レチクルの製造可能性を評価することを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
前記設計目標は、有限な数の振幅ステップによって前記レチクルを定義する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記設計目標は、有限な数の位相ステップによって前記レチクルを定義する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記マスク修正関数は、空間フィルタである、請求項１０に記載の方法。
【請求項２２】
前記設計目標は、最大化された解像度を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項２３】
前記位相関数を選択するステップは、Ｐ（ｒ）＝Σａｉｒｉの形式を有する位相関数を選択することを含み、ｉは２より大きい数である、請求項１０に記載の方法。
【請求項２４】
ｉ＝３、４、５、６、７であり、｜ｒ｜≦１であり、ａｉ＝［１１．３９０８，−４．００１７，−６．１４６７，７．６２３７，−３．９４８１］である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
ｉ＝３、４、５、６、７であり、｜ｒ｜≦１であり、ａｉ＝［４．６９６７，−２．７１６２，１．７９２１，−０．７７７１，−０．５６８８，−１．３５２８，０．８７１７，０．２９８５，０．０２３６］である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記設計目標は、視界を増加させることを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項２７】
前記設計目標は、処理量を増加させることを含む、請求項１０に記載の方法．
【請求項２８】
前記設計目標は、ビアの深さおよび幅を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項２９】
前記レチクルは、ビアのための孔を定義する厚さを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項３０】
光リソグラフィック結像システムのためのレチクルであって、
該光リソグラフィック結像システムによってウェーハ上に結像される波面を修正する位相関数を選択することであって、該光リソグラフィックシステムの光学的伝達関数が、所望の像において再生されるいかなる空間周波数バンドに対しても零値をとらないように、該位相関数が選択される、ことと、
該光リソグラフィック結像システムにより点オブジェクトの像を決定することと、
該点オブジェクトの該像からマスク修正関数を生成することであって、該マスク修正関数は、該光リソグラフィック結像システムによって所望の空中像が形成可能となるように、オブジェクトマスクに適用されるものである、ことと、
該オブジェクトマスクの振幅および位相成分の一つまたは両方を決定するために、該マスク修正関数を該所望の空中像を形成することに使用することと、
該光リソグラフィック結像システムによって、該修正されたオブジェクトマスクの結像に基づいて予告される空中像を決定することと、
エッチングパターンを決定するために、該予告される空中像をフォトレジストモデルに適用することと、
該エッチングパターンと該ウェーハに対する所望のエッチングパターンとの間の差異を数量化することと、
該差異が設計目標内にない場合には、
（ａ）該位相関数
（ｂ）該光リソグラフィック結像システムの光学処方
のうちの一方または両方を修正し、該差異が該設計目標内になるまで、決定するステップ、生成するステップ、適用するステップ、数量化するステップを繰り返すことと、
該差異が該設計目標内にある場合には、該レチクルを構築するために、該オブジェクトマスクを使用することと
によって形成される、レチクル。
【請求項３１】
前記設計目標は、ビアの深さおよび幅を含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記レチクルは、ビアに対する少なくとも一つの孔を定義する厚さを有する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
コンピュータによる読出し可能な媒体上に格納される命令を含むソフトウェア製品であって、該命令は、コンピュータによって実行されるときに、光リソグラフィックシステムのためのレチクルを構成するためのステップを遂行し、該命令は、
該光リソグラフィックシステムによってウェーハ上に結像される波面を修正する位相関数を選択するための命令であって、該光リソグラフィックシステムの光学的伝達関数が、所望の像において再生されるいかなる空間周波数バンドに対しても零値をとらないように、該位相関数が選択される、命令と、
該光リソグラフィックシステムの点像強度分布関数を決定するための命令と、
該点像強度分布関数からマスク修正関数を生成するための命令であって、該マスク修正関数は、該光リソグラフィックシステムによって所望の空中像が形成可能となるように、オブジェクトマスクに適用されるものである、命令と、
該オブジェクトマスクの振幅および位相成分の一つまたは両方を決定するために、該所望の空中像に対して該マスク修正関数を適用するための命令と、
該光リソグラフィックシステムによる該オブジェクトマスクの結像に基づいて予告される空中像を決定するための命令と、
エッチングパターンを決定するために、フォトレジストモデルに対して該予告される空中像を適用するための命令と、
該エッチングパターンと該ウェーハに対する所望のエッチングパターンとの間の差異を数量化するための命令と、
該差異が設計目標の中にない場合には、
（ａ）該位相関数
（ｂ）該光リソグラフィックシステムの光学処方
のうちの一方または両方を修正するための命令と、
決定するステップ、生成するステップ、適用するステップ、数量化するステップを、該差異が該設計目標の中に入るまで繰り返すための命令と、
該差異が設計目標の中にある場合には、該光リソグラフィックシステムにおける使用のための該レチクルを構成するために、該オブジェクトマスクを使用するための命令と
を含む、ソフトウェア製品。
【請求項３４】
前記レチクルの製造可能性に従って、離散的な位相ステップおよび／または離散的な振幅ステップに前記オブジェクトマスクを制限することによって、該オブジェクトマスクを量子化するための命令をさらに含む、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項３５】
前記予告される空中像を決定するための命令は、前記光リソグラフィックシステムによる結像に関連してコヒーレンス度を使用するための命令を含む、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項３６】
前記差異を数量化するための命令は、前記光リソグラフィックシステムの解像度を決定するための命令を含む、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項３７】
前記差異を数量化するための命令は、前記光リソグラフィックシステムに対する焦点深度を決定するための命令を含む、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項３８】
前記設計目標は、前記焦点深度をＫ＊λ＊ｆ♯／２として定義し、Ｋは１．５以上の定数であり、ｆ♯は前記光リソグラフィックシステムのｆナンバーであり、λは前記ウェーハを照明する波長である、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項３９】
前記位相関数を選択するための命令は、該位相関数として、位相関数のファミリーから位相関数を選択するための命令を含む、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項４０】
前記位相関数のファミリーは、前記コサイン形式ファミリーおよび前記一定値プロファイルパスファミリーの一つ以上を含む、請求項３９に記載のソフトウェア製品。
【請求項４１】
前記差異を数量化するための命令は、前記レチクルの製造可能性を評価するための命令を含む、請求項４０に記載のソフトウェア製品。
【請求項４２】
前記設計目標は、有限な数の振幅ステップによって前記レチクルを定義する、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項４３】
前記設計目標は、有限な数の位相ステップによって前記レチクルを定義する、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項４４】
前記マスク修正関数は、空間フィルタである、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項４５】
前記設計目標は、最大化された解像度を含む、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項４６】
前記位相関数を選択するための命令は、Ｐ（ｒ）＝Σａｉｒｉの形式を有する位相関数を選択するための命令を含み、ｉは２より大きい数である、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項４７】
ｉ＝３、４、５、６、７であり、｜ｒ｜≦１であり、ａｉ＝［１１．３９０８，−４．００１７，−６．１４６７，７．６２３７，−３．９４８１］である、請求項４６に記載のソフトウェア製品。
【請求項４８】
ｉ＝３、４、５、６、７であり、｜ｒ｜≦１であり、ａｉ＝［４．６９６７，−２．７１６２，１．７９２１，−０．７７７１，−０．５６８８，−１．３５２８，０．８７１７，０．２９８５，０．０２３６］である、請求項４６に記載のソフトウェア製品。
【請求項４９】
前記設計目標は、増加された視界を含む、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項５０】
前記設計目標は、増加された処理量を含む、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項５１】
前記設計目標は、ビアの深さおよび幅を含む、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項５２】
前記レチクルのための命令は、ビアのための孔を定義する厚さを含む、請求項３３に記載のソフトウェア製品。
【請求項５３】
リソグラフィックシステムにおける焦点深度を増加するための装置であって、該装置は、
露光の閾値を有するリソグラフィック記録媒体の上に、レチクルまたはフォトマスクを結像するための光学素子を含み、
該光学素子は、該リソグラフィックシステムの空中像を形成するように、入射光が所定の瞳面関数によって修正されるように構成されており、該所定の瞳面関数は、該リソグラフィックシステムによって結像される波面を修正する位相関数であり、該空中像の一部は、拡大された焦点深度にわたって、該リソグラフィック記録媒体の記録閾値よりも上であり、該所定の瞳面関数は、該光学素子によって結像される波面の位相に影響を与えることによって、システム応答関数および該空中像を変更し、
該リソグラフィックシステムのシステム応答関数が、所望の像において再生されるいかなる空間周波数バンドに対しても零値をとらないように、該所定の瞳面関数が予め決定されている、装置。
【請求項５４】
前記瞳面関数および前記レチクルまたはフォトマスクは、前記システム応答関数を変更する、請求項５３に記載の装置。
【請求項５５】
インコヒーレント光源、円環形光源、四重形光源、分離形光源、四極形光源、ＣＱＵＥＳＴ光源、ＱＵＡＳＡＳ光源、二極形光源の群から選択される照明源をさらに含む、請求項５３に記載の装置。
【請求項５６】
前記照明源は、コヒーレントな照明または部分的にコヒーレントな照明を生成する、請求項５５に記載の装置。
【請求項５７】
光リソグラフィックシステムにおけるリソグラフィのためのプロセスウインドウを増大する方法であって、
レチクルを照明することと、
入射光が所定の瞳面関数に従って修正されるように構成されている結像レンズを用いて、該波面の位相を変更することによって、該レチクルの波面を空中像に結像することであって、該所定の瞳面関数は、該光リソグラフィックシステムによって結像される波面を修正する位相関数であり、該空中像は、該波面の位相が変更されずに形成された空中像と比較して、拡大された焦点深度および増大したプロセスウインドウを有する、ことと
を含み、
該光リソグラフィックシステムの光学的伝達関数が、所望の像において再生されるいかなる空間周波数バンドに対しても零値をとらないように、該レチクルの波面を結像するステップによって、該波面の位相が変更される、方法。
【請求項５８】
前記結像するステップは、前記拡大された焦点深度の範囲にわたって、点オブジェクトの本質的にインフォーカスな空中像が保持されるように実装される、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記結像するステップは、前記空中像が前記焦点深度の範囲にわたって、リソグラフィック記録媒体に実質的に一定値の閾値を提供するように実装される、請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記結像するステップは、点オブジェクトの前記空中像が、レチクル全体に対して実質的に変化しないように実装される、請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
光リソグラフィックシステムにおいてビアを形成するための方法であって、該方法は、
厚さを有し該ビアのための孔を定義するレチクルを照明することと、
入射光が所定の瞳面関数に従って修正されるように構成されている結像レンズを用いて、該波面の位相を変更することによって、該レチクルの波面をウェーハの像に結像することであって、該所定の瞳面関数は、該光リソグラフィックシステムによって結像される波面を修正する位相関数であり、該像は、該厚さの範囲にわたる拡大された被写界深度を有する、ことと
を含み、
その後のフォトレジストのエッチングが該ウェーハの中に実質的に均一の幅の該孔を形成し、
該光リソグラフィックシステムの光学的伝達関数が、所望の像において再生されるいかなる空間周波数バンドに対しても零値をとらないように、該レチクルの波面を結像するステップによって、該波面の位相が変更される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国仮出願シリアル番号第６０／４７４，３１８号に対して優先権を主張し、該仮出願は本明細書において参考として援用される。
【０００２】
本発明は、Ｕ．Ｓ．Ａｒｍｙ  Ａｖｉａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍｉｓｓｉｌｅ  Ｃｏｍｍａｎｄによって授与されたＤＡＡＨ０１−０３−Ｃ−Ｒ２０２の下で政府支援を得て実現された。該政府は本発明において一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
集積回路のようなデバイスの半導体製造は、パターンを部品（例えば、ウェーハ、基板、マイクロチップ）上に複製するためのリソグラフィに依存する。従来の光リソグラフィックシステムは、露光源、照明光学機器、オブジェクトマスクあるいはレチクル、フォトレジスト、およびマスクあるいはレチクルからパターンを、フォトレジストに対してと部品に対して転写するための処理方法論を含む。いくつかの種類のリソグラフィが存在するが、最小の形状サイズを有する部品を処理することにおける精度と処理量との理由から、光リソグラフィが好ましいものとして残る。現在の光リソグラフィは、露光中の解像度を向上させるため、短波長（例えば、１９３ｎｍの紫外線）および高開口数（例えば、Ｔｒｏｐｅｌ  Ｃｈｅｅｔａｈは開口数（ＮＡ）０．９を採用する）を利用する。
【０００４】
それにも関わらず、光リソグラフィは、完成した半導体部品に対して大きなコストを付加し、全コストのおよそ三分の一を付加する。例えば９０ｎｍという減少された形状サイズでを生産するために、動作波長は１９３ｎｍに減少するのに伴い、リソグラフィックシステムの露光源及び光学部品も同様に、複雑性とコストを増加する。波長が変更されるときには、全く新しいインフラストラクチャに移行する事が要求される。
【０００５】
半導体産業は光リソグラフィに重く依存する。光リソグラフィックシステムは、あるパターンを部品（例えば、ウェーハ、基板、マイクロチップ）上に複製することにより集積回路（ＩＣ）を製造するために利用される。ＩＣの複雑性が増すにつれて、部品上の（そして、故にパターンにおける）これまでより小さな形状を生産するという要求が発生する。故に、光リソグラフィックシステムの解像度は、継続的な生産成長を可能にするために増加しなければならない。
【０００６】
従来技術の光リソグラフィックシステムにおいては、非常に高い開口数（例えば、ＮＡ＞１）を伴って液浸（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）することによって、および／または採用される光照明の波長を減少させることによって、全体的な解像度向上は達成される。液浸リソグラフィでは、液体（例えば、超純水）がレンズと部品との間に用いられる。
【０００７】
ＮＡが増加すると、ＮＡの増加の二乗とともに、焦点深度（ＤＯＦ）が減少する。例えば、０．８５から１．３へのＮＡ液浸により、ＤＯＦは２．３倍減少する。光照明の波長が減少すると、ＤＯＦは波長の減少に伴って直線的に減少する。故に、解像度の増加は、適切なＤＯＦなしには、有用でない。
【０００８】
それにも関わらず、ＤＯＦが減少すると、露光ツールは数十ナノメートルの位の精度で焦点を制御することが要求される。減少されたＤＯＦは、例えば、ウェーハの平面度、ウェーハのゆがみ、フォトレジストの厚さ、およびレチクルの平面度を含む他の問題を生じさせる。光リソグラフィックシステムの性能がコストの劇的上昇なしに増加するためには、解像度が増加する一方で、ＤＯＦは現在用いられている値の近くに存在しなければならないことは明らかである。例えば、たとえレチクルの平面度の公差がいかなる縮小率の二乗により減少されても、ＤＯＦの減少はより平面度の高いレチクルを要求し、それによって、「マスクブランク」（パターニング前のレチクル）製造のコストを増加させる。さらに、マスクブランクのパターニング中のクロム堆積によって生じる応力は、同様にそれをゆがませ得る。ＤＯＦの減少の結果として生ずるさらなる考慮は、レチクルおよびウェーハに対する重力の影響である。
【０００９】
堆積されたクロムが照明を吸収して、その温度を増加させ、不均一な熱膨張を起こすときには、レチクルの使用中にもまた、問題が起こり得る。周期的なレチクルの再位置合わせがしばしば要求され、光リソグラフィックシステムの生産性を減少させる。修正不可な位置決め誤差は、１００ｎｍノードおよびそれ以上にとって重大である。
【００１０】
レンズは光リソグラフィックシステムのコストの大部分を形成する。Ｐｅｔｚｖａｌ曲率の収差及び非点収差は、ＮＡの二乗に比例して増加し、故に、許容される像面湾曲の量がＤＯＦの減少により減少するので、これらの収差を減少させるためにより高い品質の（そしてより高価な）レンズが要求される。レンズ組み立て公差も同様に、高ＮＡと共に減少する。故に、ＤＯＦおよび焦点関連収差、例えば像面湾曲は光リソグラフィの大きな制約になる。例えば結像システムの視界、そして故に、リソグラフィシステムの処理量はＮＡが増加すると、必然的に減少する。
【００１１】
像の品質に関して、従来のレンズの二次元変調伝達関数（ＭＴＦ）は対称形で、結像されるフォトマスクあるいはレチクルの空間周波数情報の分布と合致しない。マンハッタン形状を有する集積回路レチクルの空間分布は、水平及び垂直空間周波数軸に沿って、空間周波数情報の大部分を保有する。従って、もっとも重要な空間周波数の伝達は、リソグラフィック結像システムにおいて、最大とされなければならない。
【００１２】
１９８０年代以来、光リソグラフィは、ＤＯＦに関連するこの問題を向上させるために、位相シフトマスクを利用しようと試みたが、しかし、リソグラフィックシステム内の露光源および光学装置の複雑性が増すため、そのような努力は成功していない。故に今日に至るまで、焦点深度を拡大するための従来技術努力は、１５％の向上に制限されてきた。
【００１３】
以下の特許明細書に対する有用な技術的背景が、米国特許番号第５、３４８、８３７号および米国特許番号第５，７４８，３７１号に見出すことができ、それぞれは本明細書において参考として援用される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
光リソグラフィにおいて焦点深度を増加させ、焦点関連収差を制御するためのシステムおよび方法が、従来技術と比較して与えられる。ここでのある実施形態において、そのようなシステムおよび方法はさらに、（ａ）ミスフォーカス、（ｂ）半導体部品および／またはマスクの位置合わせミス、（ｃ）熱的変化、および／または（ｄ）像面湾曲（ｆｉｅｌｄ  ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）のような光学収差（これは良焦点の領域を制限する）に関連する、光リソグラフィ内の望ましくない影響を減少させる。
【００１５】
大きなミスフォーカス範囲にわたり、リソグラフィック記録媒体（例えば、フォトレジスト）の閾値より上の空中像（ａｅｒｉａｌ  ｉｍａｇｅ）の中の所望の形状を維持し、これにより組み立ておよび使用の緩和された公差のもとにおいてもシステムの解像度を保存する、システムおよび方法が提供される。一部の場合において、閾値より上の所望の空中像の形状は維持される。他の場合、システムの開口数（ＮＡ）は、焦点深度を減少させずに、増加され得る。他の場合、結像システムのシステム応答は、所望の空中像の空間周波数内容に合致するように作られることができる。また他の場合、レンズ設計のＮＡは元の設計より高い値に増加され得、これによって、通常起こる焦点深度の損失なしに、解像度を増加させる。
【００１６】
一実施形態においては、拡大された（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）焦点深度を有する光リソグラフィックシステムは、ウェーハ上のフォトレジストコーティングを露光し、そして、照明サブシステム、レチクル、およびフォトレジストの近傍でレチクルの空中像を形成する瞳面関数（ｐｕｐｉｌ  ｐｌａｎｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を有する結像レンズを含む。
【００１７】
別の実施形態においては、方法が光リソグラフィックシステムのためのレチクルを構成する。光リソグラフィックシステムによりウェーハ上へ結像された波面（ｗａｖｅｆｒｏｎｔ）を修正するために、位相関数が選択される。光リソグラフィックシステムからの空中像が決定される。マスク修正関数は、所望の空中像が光リソグラフィックシステムによって形成可能であるように、空中像から生成される。マスク修正（ｍａｓｋ−ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ）関数は、オブジェクトマスクの振幅および位相成分の一つあるいは両方を決定するために、所望の空中像と実際の空中像と間の差異から決定される。光リソグラフィックシステムによるオブジェクトマスクの結像に基づいて予測される空中像が、決定される。予測された空中像は、エッチングパターンを決定するためにフォトレジストモデルに適用される。エッチングパターンとウェーハにための所望のエッチングパターンとの差異が、数量化される。その差異が設計目標内でないときには、（ａ）位相関数、（ｂ）光リソグラフィックシステムの光学処方、そして（ｃ）レチクル、のうち一つあるいはいくつかが修正され、そして差異が設計目標内になるまで、決定、生成、適用、および数量化のステップが繰り返される。その差異が設計目標内であるなら、光リソグラフィックシステムにおいて使用するためのレチクルを構成するために、そのオブジェクトマスクが使用される。
【００１８】
別の実施形態においては、光リソグラフィック結像システムのためのレチクルが形成される。光リソグラフィック結像システムによってウェーハ上に結像された波面を修正するために、位相関数が選択される。光リソグラフィック結像システムからの空中像が決定される。マスク修正関数は、所望の空中像が光リソグラフィック結像システムによって形成可能であるように、実際の空中像から生成される。修正されたマスク関数は、オブジェクトマスクの振幅および位相成分の一つあるいは両方を決定するために、所望の空中像を形成するために、使用される。光リソグラフィック結像システムによるオブジェクトマスクの結像に基づいて予測された空中像が、決定される。予測された空中像は、エッチングパターンを決定するためにフォトレジストモデルに適用される。エッチングパターンとウェーハのための所望のエッチングパターンとの間の差異が、数量化される。その差異が設計目標内でないときには、（ａ）位相関数、（ｂ）光リソグラフィック結像システムの光学処方、そして（ｃ）照明のうち一つあるいは全てが修正され、その差異が設計目標内になるまで、決定、生成、適用、および数量化のステップが繰り返される。その差異が設計目標内であるときには、レチクルを構成するためにそのオブジェクトマスクが使用される。
【００１９】
別の実施形態においては、ソフトウェア製品はコンピュータ読み込み可能な媒体に記録された命令を有し、そこでは、光リソグラフィックシステムによってウェーハ上に結像される波面を修正する位相関数を選択するための命令、光リソグラフィックシステムによって作られる空中像を決定するための命令、所望の空中像が光リソグラフィックシステムによって形成可能なように作られた空中像から、マスク修正関数を生成するための命令、オブジェクトマスクの振幅および位相成分の一つあるいは両方を決定するために、所望の空中像に対してマスク修正関数を適用する命令、光リソグラフィックシステムによるオブジェクトマスクの結像に基づいて予測された空中像を決定するための命令、エッチングパターンを決定するためにフォトレジストモデルに対して、予測された空中像を適用するための命令、エッチングパターンとウェーハのための所望のエッチングパターンとの間の差異を数量化するための命令、その差異が設計目標内でないときには、（ａ）位相関数、および（ｂ）光リソグラフィックシステムの光学処方のうち一つあるいは両方を修正するための命令、その差異が設計目標内になるまで、決定、生成、適用、および数量化のステップを繰り返すための命令、その差異が設計目標内のときには、光リソグラフィックシステムにおいて使用するためのレチクルを構成するために、そのオブジェクトマスクを使用するための命令、を含む命令が、コンピュータ上で実行される時、光リソグラフィックシステムのためのレチクルを設計するためのステップを遂行する。
【００２０】
別の実施形態においては、装置がリソグラフィックシステムの焦点深度を増加させる。光学装置が、レチクルあるいはフォトマスクを、露光の閾値を有するリソグラフィック記録媒体上に結像する。瞳面関数は、拡大された焦点深度にわたって、空中像の部分がリソグラフィック記録媒体の記録閾値より上であるように、リソグラフィック結像システムの空中像を、変更する。瞳面関数は、光学装置によって結像される波面の位相に作用することによって、システム応答関数及びアンテナ像を変更する。
【００２１】
別の実施形態においては、ある方法がリソグラフィのためのプロセスウインドウを増加させる。その方法は、空中像が波面位相の変更なしに形成される空中像と比較して、拡大された焦点深度及び増加されたプロセスウインドウ寸法を有するように、レチクルを照明すること、および波面の位相を変更してレチクルの波面を空中像へ結像することによる。
【００２２】
一実施形態においては、方法がビアを形成する。その方法は、ある厚さを有しビアのための孔を定義するレチクルを照明すること、および像はその厚さにわたる拡大された被写界深度（ｄｅｐｔｈ  ｏｆ  ｆｉｅｌｄ）を有するように、波面の位相を変更してレチクルの波面をウェーハで像に結像することによる。そこでは、後続するフォトレジストのエッチングが、実質的に均一な幅をもって、ウェーハ中にビアを形成する。
【００２３】
一実施形態においては、ビアのための穴を定義するレチクルを照明すること、および像がビアの所望の深さにわたって拡大された焦点深度を有するように、波面の位相を変更することによって、レチクルの波面をウェーハで像に結像することを含む、方法がビアを形成するために提供される。そこでは、後続するフォトレジストのエッチングが、ビアの所望の深さにわたって実質的に均一な幅をもって、ウェーハ中にビアを形成する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は、焦点深度（ＤＯＦ）を拡大するための光リソグラフィックシステム１００を示す。システム１００は、照明システム１０２、レチクル１０４、瞳面関数１０８によって波面コーディングを実行する結像レンズ１０６、およびウェーハ１１０と共に示される。照明システム１０２は、光照明源１１２およびレンズ群１１６を伴って示される。光照明源１１２は、レンズ群１１６、レチクル１０４、および瞳面関数１０８を含む結像レンズ１０６を通過する光照明１１４を発生し、空中像１２２を生成する。レチクル１０４は、以下により詳細に記載するように、所望のパターンが空中像１２２に形成されるように、構成される。示されるように、結像レンズ１０６はレンズ群１１８および１２０を含み得る。結像レンズ１０６は、照明１１４によって照明されるレチクル１０４を結像する働きをし、空中像１２２を生成する。一実施形態においては、照明１１４は紫外領域スペクトルから選択される。
【００２５】
例えば、レンズ群１１６、１１８および１２０は、（ａ）一つあるいはそれ以上の光学要素（例えば、レンズおよび／または鏡）、および／または（ｂ）反射および屈折媒体（例えば、固体、液体、および／またはガラス）を、含み得る。結像レンズ１０６は、屈折表面、回折光学系、鏡、デジタル鏡、（フォトレジストの完結（ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）時間に関して素早く動く）デジタル鏡、ホログラム、および体積ホログラム、を含み得る。
【００２６】
ウェーハー１１０は、光照明１１４に対して非線型に感応するフォトレジスト材料１２４を用いて、コーティングされる。フォトレジスト材料１２４は、光照明１１４の強度が露光閾値より下である空中像１２２の、いかなる部分も記録しない。そして、光照明１１４強度が露光閾値より上である空中像１２２の全部を記録する。フォトレジスト材料１２４は、故に、「露光された」か「露光されない」のいずれかである。
【００２７】
瞳面関数１０８は、結像レンズ１０６からの空中像を、たとえ空中像１２２の位置でミスフォーカスを伴ったとしても、空中像１２２の強度の高い部分（すなわち、空中像１２２での光照明１１４の強度がフォトレジスト材料１２４の露光閾値より上である部分）がミスフォーカスによって著しく変化しないように、修正する役割を果たす。瞳面関数１０８は、照明源１１２によって発生される照明の波長と適合するような位相板または他の光学要素を使用することにより、実行され得る。位相板または光学要素によって実行された位相変化は、故に、例えば、屈折率の変更、光学材料の厚さの変化、空間的光変調（例えば、デジタル鏡変調器の使用）、またはホログラムによって、実行され得る。
【００２８】
拡大された（ｅｘｔｅｎｄｅｄ）オブジェクトを結像するとき、オブジェクト上の各点に対する応答の全相互作用は、空中像１２２に対する全体の寄与を形成し、故に、フォトレジスト材料１２４によって記録される強度を形成する。全応答の上部は当該の量であり、それは所望の形状に従うように、および以下により詳細に記載するように、ミスフォーカスおよび他の焦点に類似の収差のもとでも、露光閾値より上の一定の値を保つように、制約される。
【００２９】
一実施例においては、レチクル１０４が平面でない時、ミスフォーカス効果が起こり得る。例えば、レチクル１０４が熱的効果でゆがむ、非平面の基板を有する、またはシステム１００内で厳しい公差を満足できずに配置されるときに、これは起こり得る。ミスフォーカス効果は同様に、ウェーハ１１０の不正確な配置によって、または、ウェーハ１１０が非平面の表面を有する場合にも生じ得る。強度がフォトレジスト材料１２４の露光閾値より下にある場合、空中像１２２の下部はこのミスフォーカスと共に変化してよい。像の強度の低い部分でのミスフォーカスによる変化を減少させることが必要な場合には、空中像１２２におけるミスフォーカス効果を減少させるために、空中像１２２に対してよりむしろレチクル１０４に対する「像処理」と同等の適用によって、レチクル１０４が修正され得る。
【００３０】
一実施形態においては、結像レンズ１０６の瞳面関数１０８はオブジェクトマスクとともに符号化（ｅｎｃｏｄｅｄ）され、その結果、空中像１２２における閾値より上の強度は、少なくともＫ＊λ＊ｆ♯／２のミスフォーカスの範囲に対して実質的に不変である。ただし、Ｋ≧１．５であり、ｆ♯は結像レンズ１０６のｆナンバーであり、λは照明１１４の波長である。
【００３１】
瞳面関数１０８における波面コーディングの効果を示すために、インコヒーレントな光源１１２で照明されたときの、システム１００の点空中像が、ミスフォーカスの関数として図２に示されている。比較のために、従来のインコヒーレント光源によって照明され、図１の瞳面関数を有しない（フォトレジスト処理をしない）従来の光学結像システムから得られる空中像が図３に示されている。図２および図３のミスフォーカスの増加は、開口数の増加、像面湾曲などの光学収差の増加、および／または光学機材および部品の位置外れを同等に表現する。したがって、光リソグラフィシステム１００に対する図２の空中像が、図３の空中像と比較して明らかに優れている。なぜならばシステム１００は、（従来の光学結像システムと比較して）ゆるやかな公差によって製造され／位置合わせされ得るからである。そして図２のそれぞれの空中像が、ウェーハ１１０のフォトレジストによって見られる。
【００３２】
図２の点空中像に関連する対応する光学システム関数は、当該空間周波数バンド内に零値を有しないが、図３のミスフォーカスされた従来の光学結像システムに関連する光学システム関数は、多数の零値の領域を有することは明らかである。従来の光学結像システムの光学システム関数のこれらの零値は、空間的解像度の低下をもたらす。対照的に、システム１００の光学システム関数は零値を有せず、それゆえに空間的解像度の低下をもたらさない。ミスフォーカス収差が不可避的な空間的解像度の低下をもたらす状況のもとにおいては、システム１００は増加した空間的解像度を与え得る。特に、図２の光学システム関数が零値を有しないことから、オブジェクトマスク内で検出される空間周波数が、像の中およびフォトレジスト上で再生される。かくしてオブジェクトマスクは、事実上事前補正され、その結果、形成された像は所望の像である。
【００３３】
図４は図２および図３からの小孔の空中像の断面図を、正規化せずに示す。焦点外れの存在のほかに、中程度および大きなミスフォーカスを有する図３の空中像のピークが、像を露光するためには小さすぎることが示される。図３から、従来の光学結像システムの空中像の断面は、劇的に変化するのに対して、（システム１００からの）空中像の断面は本質的に同じであることは明らかである。０．６の閾値によってシミュレーションされたフォトレジスト処理によるフォトレジストモデル（以下でさらに説明される）が与えられたとき、図２の空中像は図３のインフォーカスな空中像と実質的に区別がつかない。空中像（図２）の基部における拡がりは、ピークの外側のフォトレジストエリアを露光するに十分の大きさではない。フォトレジストは本質的にステップ関数として作用するので、空中像（図２）の拡がった「基部」は露光されることなく、その結果、処理されたウェーハ１１０の中に現れない。
【００３４】
図４の空中像は小孔（例えば、開口）のものであるので、この例の像はまた、文字で示されるように、システム１００の点像強度分布（ｐｏｉｔ  ｓｐｒｅａｄ）関数（ＰＳＦ）をも表わす。焦点深度の拡大とともに、このＰＳＦはフォトレジスト材料１２４の中の深さに正確な孔を作り、集積回路（ＩＣ）の中に電気的ビアを形成する（つまりパワーまたはグラウンドを提供する）ための有用な方法を提供する。
【００３５】
一実施形態において、またさらに図１に関連して、光リソグラフィ結像システム１００の設計は、照明システム１０２、レチクル１０４を形成するために使用されるオブジェクトマスク、および瞳面関数１０８を形成する位相マスクに関連する諸特性のトレードオフによってなされる。これらのトレードオフ、および制約条件は、以下においてより詳細に記載される。
【００３６】
オブジェクトマスクは、位相成分および振幅成分とを有し得、その結果、空中像１２２がフォトレジスト処理の後に所望の像を形成する。１例として、オブジェクトマスクおよび位相マスクの設計または製造に何らの制約が無いときには、そしてシステム１００の光学システム関数に零値が存在しないときには、インコヒーレントな照明のような少なくとも１部のクラスの照明に対しては、マスクに対する近似的なクローズドフォームの解が決定され得る。その解は、位相修正された光学結像システムから回折限界の点空中像を形成するために必要な空間的位相および振幅応答を計算すること、およびこの空間的位相および振幅応答を所望の像の縮尺変更バージョンに巻き込むことによって決定される。フェイズマスクモディファイド光学システムは、位相マスクを有しない結像システムと比較して、システムの点空中像が増加された焦点深度または被写界深度を有するように、例えば対応する光学システム関数の中に零値が存在しないように、構成され配置され得る。インコヒーレントな照明によって、回折限界の点の像を形成するために使用される空間的振幅システム応答は、オブジェクトマスクを特定の位相マスクに変更する「空間フィルタ」と考えることができる。
【００３７】
部分的にコヒーレントな照明に対しては、オブジェクトマスクは線形コンボリューションによって修正されるのではなく、空間的コヒーレンスに応じて、適切な空中像が形成されるような方法で修正される。相互コヒーレンス関数もまた、修正されたオブジェクトマスクをアナログ的な方法で合成するために、オブジェクトマスク、所望の像、およびシステム応答を現す、部分的にコヒーレントなシステムにおいて使用され得る。
【００３８】
検出された像の空中像によって共有された零値空間が与えられたときには、適切な空中像を形成するように、およびフォトレジスト処理の後に所望の像を形成するように、多くの「空間フィルタ」が決定され得る。この「空間フィルタ」はオブジェクトマスクに適用され、その結果マスクの形が変化し、新しい空中像が正しい検出された像を実際に形成し、空間的解像度を増加させ、ミスフォーカスの悪影響を減少させる。これまで述べてきた改善方法はオブジェクトマスクの修正に対する制約をもたらし、振幅および／または位相のステップ／レベルの小さい固定数のみが許容される。
【００３９】
図１の光リソグラフィシステム１００を構成するための１つのプロセス１３０が、図５に示されている。プロセス１３０は、視界（ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｖｉｅｗ）、動的または静的な収差および／または被写界深度／焦点深度を含み得る、イメージングボリューム上の空中像の計算１３１によって始まる。空中像は照明源１３３（例えば、図１の１１２）からオブジェクトマスク１３４および光学機材１３５（例えば、結像レンズ１０６）を経由してウェーハ面まで光線を伝播させること（１３２）によって計算される（１３１）。回折、干渉および偏光の影響を正確に取り扱うために、幾何学的モードよりもむしろ物理的伝播モードが使用され得る。フォトレジスト処理の後に記録される像は、次いで空中像の強度分布に基づいて決定される（１３６）。非線形フォトレジスト反応の結果によって得られる像が、像の目標と一致する（１３７）ときには、最適化は完了する。一致しないときには、空中像は目標に合致するように変更され（１３８）、空中像に含まれる情報は照明１３３、瞳関数（例えば、図１の瞳面関数１０８を形成する位相マスク）、および／またはオブジェクトマスク１３４を変更する（１３９）ために使用される。プロセス１３０のループは、満足な解が得られるまで繰り返す。
【００４０】
図５の組み合わせ最適化プロセス１３０には利点があり得る。例えば、光学結像システムモデル、位相マスク、および関連するオブジェクトマスクの変数のパラメータ化を通じて、少ない数のパラメータが設計問題を記述する。一実施形態においては、瞳関数１０８（または位相マスク）は、光リソグラフィシステム１００によって生成される焦点がシステムの位置外れおよび／または像面湾曲のような光収差の範囲に対して実質的に不変であるように、設計される。収差の不変性はシステム１００を設計するための、視界の増加、位置合わせ公差の増加および／または開口数の増加を決定するために使用される。開口数の４乗の割合で増加する収差モデルを使用することによって、システム１００の収差不変性は開口数の少なくとも２０％〜３０％の増加（従来技術の従来の光学結像システムと比較して）を与えることができる。二次の像面湾曲モデルを使用することによって、システム１００の同時的な視界は少なくとも１．５倍（そしてさらに、例えば約８倍にまで）は増加（従来技術に対して）し、それは図２に示されたシステムの焦点深度の増加の平方根に比例する。このことは図１のシステムによって達成される全体的処理量を増加させる。
【００４１】
より詳細には、図６はシステム１００の要素を設計するための１つのプロセス１４０を示す。ステップ１４１において、光リソグラフィシステム１００に対する照明システム（例えば、システム１０２）が選択される。照明システムは必要に応じて、プロセス１４０の最適化の部分として変わり得る。例えば照明システムの選択は、光源の特徴、コヒーレンスの程度、照明角度、オブジェクトマスクにおける照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ）、および／または他の要素の選択を含む。ステップ１４２においては、システムの拡大率によって所望の最終の像の尺度を決めることによって、初期のオブジェクトマスクが計算される。オブジェクトマスクは後に、性能を制限する一定の視差に対する所望の不変性を達成するために、光リソグラフィシステム１００によってもたらされる「アンドゥー」効果に対して修正される。ステップ１４３においては、位相関数のファミリーおよび位相マスクの初期のパラメータが選択される。ステップ１４３のある例では、被写界深度／焦点深度およびミスフォーカス収差および光リソグラフィシステム１００によって期待される公差を拡大するように働く光学機材および位相マスク（集合的には図１のレンズ群１０６および瞳面関数１０８）を選択する。ステップ１４３で選択された位相マスクは必要に応じて、プロセス１４０の最適化の部分として変わり得る。ひとたび初期の光リソグラフィックシステムが選択されたときには、照明システムからオブジェクトマスクおよび結像レンズ（位相マスクを含む）を経由する光線の伝播によって規定されるように、ステップ１４４において空中像が決定される。空中像の決定は照明源に関連する偏光およびコヒ−レンスの影響を含むことができる。ステップ１４５においては、空中像に対して非線形閾値効果（フォトレジストモデル）を適用することによって、フォトレジスト反応が計算される。ステップ１４６においては、露光された像が理想的な像に十分に近いかを決定するために、良度指数（ｆｉｇｕｒｅ  ｏｆ  ｍｅｒｉｔ）（光リソグラフィシステムの最適化の程度の定量化）が使用される。良度指数は例えば最小自乗解析を含み得る。所望の最適化の程度が満たされている（「ＹＥＳ」）ときには、プロセス１４０の最適化は終了する。満たされていない（「ＮＯ」）ときには、プロセス１４０の最適化はステップ１４７、ステップ１４８，ステップ１４９によって継続する。前記の繰り返しにおいて計算された変数に基づいて、および空中像に基づいて、新しいシステムの変数が計算される。例えばステップ１４８において、照明源、オブジェクトマスクおよび／または光学機材（レンズ群１０６）が変更され、新しい良度指数が決定（ステップ１４４、ステップ１４５、ステップ１４６）される。さらなる任意のステップ１４９においては、変数に対する制約条件もまた適用され得る。例えばステップ１４９の１つの例においては、オブジェクトマスクは有限個数の位相および振幅のステップを有することのみが許される。
【００４２】
この開示を読みかつ完全に理解したうえで、ここに示された範囲から逸脱することなく、図６のステップの順序が、同じ結果を提供するように変更され得ることが、同業者によって認識される。
【００４３】
別の実施例においては、図１の光リソグラフィシステム１００の最適化は、以下のステップを含み得る。  
【００４４】
１）瞳面位相関数を（例えば以下に記述する位相関数の「ファミリー」から位相関数を
選択することによって）選択する。
【００４５】
２）結像光学機材の光学処方（オブジジェクトマスクを空中像１２２に結像するための
）および照明システム１０２を選択する。
【００４６】
３）光学処方のシステム応答を決定する。
【００４７】
４）ステップ３のシステム応答からオブジェクトマスク修正関数を決定する。オブジェ
クトマスク修正関数は、点、線、縁、などの基本的像が、与えられた特定のシステ
ム応答によって空中像１２２に形成されるように選ばれる。
【００４８】
５）オブジェクトマスク修正関数（ステップ４からの）を所望の空中像に適用し、修正
されたオブジェクトマスクを決定する。このステップ５は使用される照明に依存す
る。
【００４９】
６）ステップ５の修正されたオブジェクトマスクによって形成された空中像１１４を決
定する。
【００５０】
７）ステップ６からの空中像をフォトレジストモデルに適用し、ウェーハ上のエッチン
グパターンを決定する。（例えば、エッチングパターンを露光し形成するために立
体像１１４がフォトレジスト材料１２４に写される。このステージでは空中像１１
４およびエッチングパターンはフォトレジスト材料１２４の露光における非線形効
果のために同一ではない。）
８）ステップ７のエッチングパターンを所望のパターンと比較する。例えば誤差マトリ
ックス（例えば、最少自乗法による決定）を使用することによって、エッチングパ
ターンを所望の最終パターンと比較する。
【００５１】
９）ステップ１の位相関数および／またはステップ２の光学処方を修正（例えば、反
復により）し、誤差マトリックスが許容限度以内になるまで（例えば、エッチング
パターンと所望のパターンとが十分に接近するまで）ステップ３〜ステップ８を実
行する。
【００５２】
ステップ６において、空中像１２２の決定は例えば、オブジェクトマスクから空中像までの波面のコヒーレンスの程度を含み得る。例えば相互コヒーレンス関数が、例えば照明源１１２の物理的形状およびスペクトル幅によって決定されるように、空中像を決定するために使用され得る。この最適化プロセスは、例えばオブジェクトマスクに対する制約条件（図６のステップ１４９と同様に）を含むように、拡張され得る。従って図１のシステム１００を設計するための使用に適した、別の最適化プロセスがここに存在する。
【００５３】
１）位相関数を（例えば、以下に記述する位相関数の「ファミリー」から位相関数
を選択することによって）選択する。
【００５４】
２）結像光学機材の光学処方（オブジェクトマスクを空中像に結像するための）および
照明システム（例えば、システム１０２）を選択する。
【００５５】
３）光学処方のシステム応答を決定する。
【００５６】
４）ステップ３のシステム応答から修正マスク関数を決定する。
【００５７】
５）修正マスク関数（ステップ４からの）を所望の最終パターンに適用し、修正された
オブジェクトマスクを決定する。このステップ５は使用される照明の形状に依存す
る。
【００５８】
６）オブジェクトマスクの製造に対する実用的な制約条件（例えば、オブジェクトマス
クを離散した位相および／または振幅ステップに限定する）を適用するために、ス
テップ５のオブジェクトマスクを量子化（ｑｕａｎｔｉｚｅ）する。
【００５９】
７）ステップ６のオブジェクトマスクによって形成される空中像を決定する。
【００６０】
８）ステップ７からの空中像をフォトレジストモデルに適用し、ウェーハ上のエッチン
グパターンを決定する。
【００６１】
９）ステップ８のエッチングパターンを所望の最終パターンと比較する。例えば誤差マ
トリックス（例えば、最少自乗法による決定）を使用することによって、エッチン
グパターンを所望のパターンと比較する。
【００６２】
１０）ステップ１の位相関数および／またはステップ２の光学処方を修正（反復）し、
誤差マトリックスが許容限度以内になるまで（例えば、エッチングパターンと所望
のパターンとが十分に接近するまで）および／またはオブジェクトマスクが実用的
な限度内で構成され得るまで、ステップ３〜ステップ９を実行する。
【００６３】
ステップ７において、空中像の決定は例えば、オブジェクトマスクから空中像までの波面を形成する波長の中のコヒーレンスの程度を含み得る。例えば相互コヒーレンス関数が、空中像を決定するために使用され得る。
【００６４】
上記のプロセスにおいて、空中像の決定は照明システム１０２に関連する照明方式の考慮をもまた含み得る。例えば、照明方式は、軸外れ照明、四重照明、または他の照明方法を含み得る。
【００６５】
ここに記載されたシステムおよび方法によって、確実な利益が実現され得る。例えば、焦点深度を拡大することによって、結像システムの使用可能な視界は、像面湾曲のシステム効果が減少することによって、増加し得る。視界の増加は、光リソグラフィシステム１００に関連する処理量（単位時間当たりのウェーハの数）を増加させる（例えば、処理量は大略Ｋ１/２の割合によって増加し得る。なぜならば、オブジェクトマスクから空中像１２２へのイメージングボリュームはＫの割合によって増加し得る）。そのうえ、焦点深度が増加すれば、オブジェクトマスク、光学機材、および／または照明システムの製造および／または位置合わせは、緩やかな公差（従来技術と比較して）によってなされ得る。同様に、光リソグラフィシステムの中でウェーハ１１０および／またはレチクル１０４が動くときの精度もまた緩和されることを得、より早い速度（例えば、ステッパモータおよびウェーハおよび／またはオブジェクトマスクを移動させる同種のものに関連する）およびウェーハ処理量の増加がもたらされる。１つの例においては、Ｋは１．５に等しい。２、３、４、５、６、７、８またはより大きい値を超えるＫをもたらす、さらなる改善が達成されている。しかしながらＫの増加は位相マスク（瞳面関数１０８を形成するために使用される）およびオブジェクトマスク（レチクル１０４を形成するために使用される）の製作を複雑にする可能性がある。レチクルまたはフォトマスクの修正は照明源の形状、および照明（照明源１１２によって生成される）がコヒーレント、部分的コヒーレント、または偏光のいずれであるかに依存し得る。
【００６６】
上記記載されたプロセスおよび最適化において、位相マスクに関連した瞳面位相関数の選択は、ここに記載するコサイン形式ファミリーまたは一定値プロファイルパス（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｐｒｏｆｉｌｅ  ｐａｔｈ）ファミリーのような、位相関数のファミリーから位相関数を選択することを含み得る。
【００６７】
コサイン形式ファミリー−コサイン形式ファミリーによる表面は、ミスフォーカス収差の精密な制御を可能にする。さらに、コサイン形式システムは円形状に対称なＭＴＦを有し、それは高度に均一なＭＴＦをもたらす。コサイン形式関数の一般的な形は、次のように与えられる：Ｐ（ｒ，θ）＝Σａｉｒｉｃｏｓ（ｗｉθ＋φｉ）、ここにｒおよびθは極座標による半径および角度であり、φは位相シフト角である。ラジアン位相項ｗｉは１部のシステムに対しては全て零値をとることができる。別の特殊な形はＰ（ｒ，θ）＝ｆ（ｒ）ｃｏｓ（ｗθ＋φ）である。例えばある特定のコサイン形式表面１５０が図７に示されており、ここで線１５１は一定の位相を表す。＋／−５波のミスフォーカス収差に対して不変であるように設計された、最適化されたコサイン形式表面１５３の例が図８に示されている。最適化されたコサイン形式表面の性能は図８に示され、それは従来の光学結像システムのＰＳＦ１５４、コサイン形式表面１５３および従来のオブジェクトマスクを採用したシステム１００のＰＳＦ１５５、およびコサイン表面１５３および修正されたオブジェクトマスク（例えば、上記記載された最適化プロセスを通じて実行された修正されたマスク）を採用したシステム１００のＰＳＦ１５６を示す。
【００６８】
一定値プロファイルパス（ＣＰＰ）ファミリー−一定値プロファイルパス表面は、コサイン形式表面と比較して、複雑な光学的デジタル設計においてより一層の制御が要求される場合に使用され得る。この特性はオブジェクトマスクの修正に関して、最適に機能させることができる。ＣＰＰ表面の表面高さは経路（パス）に沿って定義され、そこでは表面の関数の形状、またはプロファイルが経路の正規化されたバージョンに沿って同じである。実際の表面の高さは、経路ごとに変化する。しかし正規化された経路に沿った関数形状またはプロファイルはそのような必要はない。ＣＰＰ要素の例が図９に示されており、例えば１つのＣＰＰ要素１５７は正方形状の関数形を有する。ＣＰＰファミリーを用いる設計システムの１つの効果は、ＣＰＰ瞳面位相マスクを採用するシステムが、ミスフォーカスなどの収差に対する低い変動性およびコンパクトなＰＳＦを有する結果を造ることができることである。
【００６９】
図１０、図１１ａ、図１１ｂおよび図１１ｃは、Ｋ＊λ＊ｆ♯／２の焦点深度を有し、Ｋは８に等しい光リソグラフィックシステムにおいて、ビア、または孔に対してオブジェクトマスクを使用した１例を示す。この例におけるミスフォーカスの範囲は０から＋２波である。この結果は０から−２波のミスフォーカスの範囲に対する結果と同じである。特に図１０は、理想的な光学結影レンズ（例えば、光リソグラフィックシステム１００の結像レンズ１０６として使用されるための）のためになされた修正の表面プロファイル１５８を示す。この修正は、例えば図１の瞳面関数１０８を形成するために、理想的なレンズの開口絞り（ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｓｔｏｐ）の位置またはその近くに置かれた理想的な「位相マスク」を追加すること、と考えることができる。位相マスクの関数形状はＰ（ｒ）として与えられ、それは、＋／−２λのミスフォーカスに対して増加した公差を生成するように、位相関数ファミリー上の最適化（例えば、図６）を通じて生成され得る。グラフ１５９はプロファイル１５８の光路差（ＯＰＤ）を、レンズに対する正規化された半径の関数として示す。
【００７０】
図１１ａ〜図１１ｃは、リソグラフィックシステムに対する線形システムモデルを使用した、空中像の理想化されたシミュレーション結果を示し、ここでは最良の焦点において回折限界となるようにモデル化された結像レンズを使用し、インコヒーレントな光源によって照明される。詳細には、図１１ａは従来の光学結像システムにおけるミスフォーカスの影響を示す像の第１の組を示し、点の空中像の幅の増加に対応してミスフォーカスによるシステム解像度の低下がもたらされることを示す。図１１ｂの像の第２の組は、同等のミスフォ−カス範囲の上に位相マスク（Ｐ（ｒ））を追加したときの、点の空中像を示す。図１１ｃの像の第３の組は、特定の位相マスクに対して特別に適合されたオブジェクトマスクを結像するときの、位相マスク／レンズの組み合わせによって生成された最良の像を示し、オブジェクトマスクの空中像は従来の結像システムの最良の焦点の位置の空中像と本質的に同一である。大きな量のミスフォーカスにもかかわらず、特別に適合されたオブジェクトマスクの像は、従来のシステムからの点の最良の焦点の空中像と同様に本質的に良好である。図１１ｃはミスフォーカスに対する不変性、および＋／−２λの範囲のミスフォーカスにおいて特別に適合されたオブジェクトの回折限界の結像を示す。
【００７１】
図１２は様々な軸上（ｏｎ−ａｘｉｓ）および軸外れ（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）の照明方式に対する、一連の理想的な瞳マップ（ａ）〜（ｈ）を示す。例えば、瞳マップｈは２重露光および２個のマスクを必要とする２個の瞳マップに対応する。
【００７２】
図１３は０．７に等しいＮＡを有する従来技術システム内の、焦点を通過する点空中像を示すグラフ１６０である。グラフ１６０は従来のリソグラフィックシステムにおいて、ミスフォーカスによって生じる強度変化を示す。グラフ１６０のそれぞれの線は、与えられたミスフォーカス距離に対する点の空中像を示す。点の空中像の幅はｘ−軸においてナノメートルで示され、ミスフォーカスはナノメートルで示される。例えば露光の閾値が０．６にセットされる場合には、記録される「スポット」の大きさはミスフォーカスの関数として極端に変化し、いくつかの場合には記録は全く得られない。グラフ１６０に示されるように、焦点深度（例えば、使用可能な像が形成されるミスフォーカスの範囲）が非常に小さいので、現状のリソグラフィックシステムの公差に対しては、レチクルの像が焦点に合わないことがあり得る。
【００７３】
波長１９３ナノメートル（ｎｍ）を有する回転された四極照明（図３４参照）および０．７のＮＡを有する結像レンズが、以下の例示的なシミュレーションのいくつかにおいて、注記する場合を除いて、使用される。回転された四極照明装置（一般のまたは回転されない四極照明装置は対角線上に位置する開口を有するので、回転されたと呼ばれる）は２５６×２５６の大きさの格子として設計され、透明な開口（または「孔」）が格子点（４，１２８）、（２５２，１２８）、（１２８，２５２）、（１２８，４）に置かれ（中心が位置し）、ただし点（１，１）が「原点」として定義されマトリックスの右上の隅に位置し、これらの特定のシミュレーションにおいては「孔」は零位相および透過率を有するものとして定義される。
【００７４】
孔＝
０  ０  ０  １  ０  ０  ０  
０  １  １  １  １  １  ０  
０  １  １  １  １  １  ０  
１  １  １  １  １  １  １  
０  １  １  １  １  １  ０  
０  １  １  １  １  １  ０  
０  ０  ０  １  ０  ０  ０  
円環状の、他の正規の、指定されたまたは変則な形状などの、代替の照明装置の設計がまた使用され得る。ここに含まれるシミュレーションは、オプティカルリサーチアソシエイツ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ）の規約（Ｃｏｄｅ）Ｖを使用して行われた。照明は部分的コヒーレンス（ＰＡＲ）モデルと共に規約Ｖの干渉図形ファイル入力を使用してモデル化された。ファイルはシーケンスコマンド「ＳＲＣ＜ｆｉｌｅｎａｍｅ＞２．０」によって使用され、ここに２．０は照明装置の相対的な大きさ（「相対的」の定義は規約Ｖを参照）を表す。偏光、位相および振幅の制御を含む様々な角度配列および窓の形状を有する、その他の照明装置設計は、同等に使用され得る。
【００７５】
図１４は、図１の瞳面関数１０８のコサイン形式の１例を表すグラフ１６１であり、光リソグラフィックシステム１００の焦点深度を拡げるために波面コーディングと共に使用される。瞳面関数１０８の表面を表す方程式（規約Ｖで使用される関連のパラメータを含む）が以下に示される。ここで第１の方程式は開口数０．７に対し、第２の方程式は開口数０．８に対するものである。
【００７６】
【数１】
0004749332.tif 000002
瞳面関数１０８は、イメージングレンズ１０６の瞳面の位置に、位相マスクを具体化する追加の物理的光学部品を導入することによって、実現され得る。別の実施形態においては、瞳面関数１０８は、瞳面に近いレンズの表面（例えば、レンズ１１８および１２０）を修正することによって、導入され得る。
【００７７】
図１５は、図１の光リソグラフィックシステム１００からの、焦点を通過する、点空中像を表すグラフ１６２であり、拡大された被写界深度を示す。グラフ１６２は、例えば露光閾値０．６より上の点空中像強度に対して、大きなミスフォーカスによっても像の寸法はほとんど変化しないことを示す。露光閾値より下の、点空中像強度はより多く変化するものの、それらは記録される像にはほとんど影響を与えない。さらに、残留する影響は、解像度増強法（ＲＥＴ）または光学的近接修正法（ＯＰＣ）を使用することによるレチクル１０４のさらなる修正によって、除去され得る。このように、露光閾値より下のＰＳＦ強度は、瞳面関数１０８によって生成される点空中像を考慮に入れてレチクル１０４を修正することによっても、また制御され得る。
【００７８】
ある種の状況下において、露光閾値より低い点空中像の強度の結合された影響が、加算され、干渉され、または重畳されて、結合された強度が記録されるほどの実質的な寄与を形成する場合には、レチクル１０４に対する画像処理を採用することおよびＲＥＴおよびＯＰＣ手法を使用することによる代替の方法が使用され得る。選択される方法および関連する設計規則は、照明の種類、像の挙動、および個別のアプリケーションに依存する。瞳面関数１０８およびレチクル１０４は、重なり合う空中像の相互作用がポジティブに（またはネガティブに）、しかし周期的間隔で、連続した領域で、または特定の形状の回路設計で像全体の強度に対して高度に制御されているように、設計され得る。
【００７９】
焦点関連の収差はＮＡの増加の四乗で増加し、それ故に大きなＮＡを有するリソグラフィック結像システムの設計および構築は困難かつ高価なものとなる。１例においては、あるＮＡに関してオリジナルに設計された結像レンズが、瞳面関数１０８を合体するように光学的要素を付加すること（または既存の光学的要素の表面を修正すること）によって、より大きなＮＡにおいて作動するように修正され得る。瞳面関数１０８の追加は焦点深度を増加させ、その結果として焦点関連の収差の悪影響を軽減する。
【００８０】
比較する目的のために、図１６は従来技術リソグラフィックシステムでレンズ要素の形状および間隔を変更することなくＮＡを０．８に増加させた場合の、焦点を通過する点空中像を表す、グラフ１６３である。ここでは収差は、増加したＮＡに対して再調整されていない。グラフ１６３は図１３のグラフ１６０と比較して、解像度はＮＡの増加に応じて期待されたとおり（グラフ１６０と比較したグラフ１６３の横軸の目盛りの変化に注意）増加している。しかしながらグラフ１６３の焦点深度はグラフ１６０のそれよりも小さく、それは焦点深度がＮＡの増加の四乗の割合で減少するためである。
【００８１】
これとは反対に、図１７は図１の光リソグラフィックシステム１００でＮＡを０．８に増加させた場合の、焦点を通過する点空中像を表す、グラフ１７０を示す。図１７は、瞳面関数１０８を追加することによって、レンズのＮＡは焦点深度の増加を伴って０．８に増加し得ることを示す。点空中像が露光閾値よりも大きな強度を有するグラフ１７０の部分は、図１６のグラフ１６３のインフォーカスなＰＳＦと、本質的に同じである。このように、結像レンズ１０６の中に瞳面関数１０８を包含することは、ＮＡが増加する場合にもレチクルの修正なしに被写界深度を改善する。
【００８２】
図３４は、図１８、図１９、図２０、図２１、図２２および図２３のデータおよび／または像を形成するために使用した、１つのレチクル３５０および１つの照明装置３６０を示す。照明装置３６０は四個の開口３６２を有する回転された四極照明装置であり、レチクル３５０は位相（例えば、孔３５２は１８０度位相シフトを含む）および強度情報（例えば、孔３５２および３５４はそれぞれ８０ｎｍの正方形であり１３０ｎｍだけ離れている（３５６））の両方を含む。
【００８３】
図１８は、従来技術リソグラフィック光結像システムによって照明装置３６０およびレチクル３５０から生成された、焦点を通過する２連孔空中像の１Ｄプロファイルを表す、グラフ１８０を示す。より詳細には、図１８はレチクル３５０の２個の孔またはビアによって生成されるシミュレーションされた空中像の断面を示し、０．８のＮＡおよび１９３ｎｍの照明波長を有する照明装置３６０を使用している。ビアは例えば集積回路の異なるレベルの間を結合するために使用される。達成し得る解像度を増加するために、レチクル３５０の孔３５２は、その孔（図３４参照）を通過する光の位相に対して加えられたπ位相シフトを有する。グラフ１８０は、インフォーカスの場合には２個の孔の空中像は良好であるが、しかしミスフォーカスと共に像は急速に劣化することを表す。図１９は、従来技術光リソグラフィ光結像システムによって照明装置３６０およびレチクル３５０から生成された、焦点を通過する２連孔空中像の２Ｄ強度を表す、像のグループである。より詳細には、図１９は焦点からの距離が−３００ｎｍ、−２００ｎｍ、−１００ｎｍ、０ｎｍ、＋１００ｎｍ、＋２００ｎｍ、＋３００ｎｍおよび＋４００ｎｍのそれぞれの像を示し、＋０ｎｍの符号が付けられた像がインフォーカスの像を表す。２個の孔の空中像の強度は、焦点合わせの変化につれて変化する。図２０は高度に非線形なフォトレジストの中に記録されたときの、図１９の像を示す。孔は僅か２００ｎｍの範囲のみで記録され、正確な寸法の孔は僅か１００ｎｍのミスフォーカスまでで記録されることが注目される。
【００８４】
図２１、図２２および図２３は、図１の光リソグラフィシステム１００によって、照明装置３６０およびレチクル３５０を使用することにより生成され、図１８、図１９および図２０と比較される。詳細には、図２１は、図１の光リソグラフィシステム１００によって照明装置３６０およびレチクル３５０から生成された、焦点を通過する２連孔空中像の１Ｄプロファイルを表す、グラフ２１０を示す。認識されるようにグラフ２１０は、図１８のグラフ１８０と比較して、増加した被写界深度を示す。図２２はグラフ２１０を作成するために使用された空中像の強度を示す。図２３は高度に非線形な感度を有するフォトレジストによって記録される、レチクル３５０の２個の孔の像を示す。
【００８５】
認識されるように、図２１、図２２および図２３は解像度を損失することなく、許容されるミスフォーカスが大幅に増加していることを表す。なぜならばミスフォーカスの大きな範囲にわたって、空中像の記録された部分が、図２０に示されたインフォーカスの像と同じプロファイルを有するからである。図２３は、図２０に示された範囲の２倍以上の、３００ｎｍから４００ｎｍのミスフォーカスの範囲にわたって、一定の寸法および形状をもって孔が記録されていることを示す。このように、結像レンズ１０６に瞳面関数１０８が含まれる場合には、レチクルの非平面度、ウェーハの非平面度、リソグラフィシステムのあらゆる部品の位置決め誤差、または別の理由によるミスフォーカスは、増加した公差を有する。システム１００はそれ故に、従来のリソグラフィック結像システムと比較して、増加した被写界深度、およびそれ故に改善された処理量を有し得る。同様にシステム１００は、従来のリソグラフィック結像システムと比較して、増加した開口数、およびそれ故に改善された解像度を有し得る。
【００８６】
瞳面関数１０８の使用が、ミスフォーカスの大きな範囲にわたって、良好な像を記録することを可能にすることから、より大きなプロセスウインドウが生成され、それは適正（ａｃｃｅｐｔａｂｌｙ）に露光されたウェーハの処理量を増加させる。拡大されたプロセスウインドウの１例が、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線およびプロセスウインドウ曲線と共に、図２４、図２５、図２６および図２７に示される。リソグラフィにおけるプロセスウインドウは、一般にウェーハ（例えば、図１のウェーハ１１０）上で実行される全てのプロセスを含む。しかしながら以下の例においては、プロセスウインドウ曲線およびＢｏｓｓｕｎｇ曲線は、閾値効果を有するレジストモデルおよび正規化された強度で示される空中像に基づく。
【００８７】
図２４は、従来技術のリソグラフィックシステムに対するＢｏｓｓｕｎｇ曲線を表す、グラフ２４０を示し、ここでは露光閾値は０．６５から０．８５まで変化し、空中像強度は最大強度１．０によって正規化されている。図２５は、従来技術のリソグラフィックシステムに対するプロセスウインドウ曲線を表す、グラフ２５０を示し、許容される孔の寸法は９５ｎｍから１１５ｎｍまで変化する。
【００８８】
図２６は、図１の光リソグラフィシステム１００に対するＢｏｓｓｕｎｇ曲線を表す、グラフ２６０を示し、図２４で使用されたものと同じ閾値化および正規化特性を使用している。図２７は、図１の光リソグラフィシステム１００に対するプロセスウインドウ曲線を表す、グラフ２７０を示し、図２５で使用されたものと同じ閾値化および正規化特性を使用している。従って図２６および図２７は、それぞれ図２４および図２５と比較することができる。図１に関連して、増大したプロセスウインドウは、（ａ）リソグラッフィクシステム１００のアセンブリ、（ｂ）ステッパモータの精度、（ｃ）レチクル１１４またはレチクル１１４を形成するオブジェクトマスクの平面度、および／または（ｄ）ウェーハ１１０の平面度に関連する公差が、解像度の損失を伴うことなく緩和され得ることを意味する。
【００８９】
許容される孔の寸法１００ｎｍから１１０ｎｍに対する、プロセスウインドウ２５２がグラフ２５０に示され、プロセスウインドウ２７２がグラフ２７０に示されている。プロセスウインドウ２７２はプロセスウインドウ２５２よりも高さにおいて僅かに短いものの、プロセスウインドウ２７２の中に囲まれる面積は、プロセスウインドウ２５２に囲まれる面積よりもはるかに大きく、さらにプロセスウインドウ２７２は２００ｎｍの幅のウインドウであるのに対して、プロセスウインドウ２５２は１００ｎｍより短い幅である。このようにプロセスウインドウ２７２は、この例のプロセスウインドウ２５２よりも大きなデフォーカス能力を示す。
【００９０】
瞳面関数１０８は、図１４に示された瞳面位相関数に限定されるものではなく、光学システムの焦点深度を増加するために、他の瞳面位相関数が使用され得る。例えば焦点深度を増加するために、それぞれ異なる効果を有する３つの光学表面のファミリーがあり、それは（ａ）立方体表面、（ｂ）コサイン形式表面、および（ｃ）一定値プロファイルパス表面、である。これらの表面は瞳面関数１０８を形成するために、撮像レンズ（例えば、レンズ１０６）の中において個別の光学要素の上に含まれ得るし、または既存の要素の表面を修正することとして含まれ得る。例えば、ファミリー（ｃ）「一定値プロファイルパス表面」ファミリーはファミリー（ａ）およびファミリー（ｂ）と比較してかなり異なる位相関数を生成する。図２８は、一定値プロファイルパス表面を有するレンズを示す、４つの例示的な瞳面関数１０８（ａ）〜１０８（ｄ）を表す。ファミリーの組み合わせもまた使用され得る。
【００９１】
図２９、図３０および図３１は、一定値プロファイルパス表面に対する位相関数が、２つの関数によって記述され得、その１つの関数は水平軸（線３０２を参照）に沿って中心からの偏差（ｖａｒｉａｔｉｏｎ）を記述し、他の関数は原点からの与えられた距離（線３０４を参照）におけるパスに沿って偏差を記述する様子を表す。共有に係る同時係属中の米国特許出願シリアル番号第１０／３７６，９２４号、名称「Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ  Ｃｏｄｅｄ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」は、特殊な位相関数の記述および設計に関するさらなる情報のために、本明細書中で参考として援用される。図２９は例示的な瞳面関数に対する一定値プロファイルパス表面３００を示し、アクロスパスライン３０２およびアロングパスライン３０４を示す。図３０は、一定値プロファイルパス表面３００の位相関数に対するアクロスパスライン３０２のマグニチュードを表す、グラフ３１０である。図３１は、一定値プロファイルパス表面３００のアロングパスライン３０４に対する高さを波数で表すグラフである。
【００９２】
パスに沿って一定値のプロファイルを有する光学的表面を使用して、特定の（ｓｐｅｃｉａｌｉｚｅｄ）光学的伝達関数（ＯＴＦ）またはその大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）であるマグニチュード伝達関数（ＭＴＦ）を設計するためのプロセスが、図２９、図３０、図３１、図３２および図３３に示されている。図３０には、各パスに沿ったプロファイルに対する倍率が、水平軸に沿った原点からの距離の関数として、マグニチュードのプロットとして示されている。図３１は１つのパス３０４に沿った表面高さの偏差を示す。プロファイル３００はこれらの多項式（ｐｏｌｙｎｏｍｉａｌｓ）に基づく中間段階の（ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ）二次元位相プロファイルを示す。プロファイル３００には次いで二次のラジアル（ｒａｄｉａｌ）関数が掛け合わされ、図３２に示されるような最終的プロファイル３３０が生成される。プロファイル３３０は結像システムに対して焦点深度を増加する位相修正を提供する。プロファイル３３０は位相関数に対する一定値の位相を表すコンター（等高線）で示されており、それは光学的システムを修正し、その結果その焦点深度は増加し、そのＭＴＦは図３３のプロファイル３４０に示されるようになる。プロファイル３４０は一定値の伝達を表すコンター（等高線）で示される。二次元空間周波数の関数としてのこれらの一定値伝達のコンターは、修正された光学的システムが、軸外れ（ｏｆｆ−ａｘｉｓ）空間周波数に対して行うよりもより高いレベルで、垂直および水平軸に沿った空間周波数を通過させることを示す。大部分の集積回路がｘ−軸およびｙ−軸に平行な線（マンハッタン形状）を有するので、像の中の大部分の信号エネルギは二次元空間周波数領域内のこれらの対応する軸に沿って分布する。特定の幾何学的形状に対して最適化された、異なる瞳面位相関数を使用することによって、代替の幾何学的形状が最適に再生成されることができる。実際には、１つの光学的要素、または複数の光学的要素の上に統合された複数の位相表面を使用することが、高度のシステム最適化を可能とする。フォトマスクまたはレチクルに関連する空間周波数が、システムの二次元光学的伝達関数の中で最大値となるように、瞳面関数１０８は履行され得る。
【００９３】
図２９、図３０および図３１の表面形状成分に対する方程式は、半径方向における（曲線３１２）、および垂直および水平方向における（曲線３２２）、多項式である。曲線３１２に対する多項式は：
Ｐ（ｒ）＝−０．０７８４ｒ３−０．１０９４ｒ２−０．８２４５ｒ＋０．８２２０、
ただしｒ＝０から＋１まで
そして曲線３２２に対する多項式は：
Ｐ（ｙ）＝２．８７７６ｙ２＋０．７９０８、
ただしｙ＝−１から＋１まで
Ｐ（ｒ）が上記で定義されるｒに関する１形状であり、Ｐ（ｙ）に関しては二次の多項式を隣接した対角線の間で当てはめるように尺度修正することによって形成される第２の形状とし、これらの２つの形状のアダマール（Ｈａｄａｍａｒｄ）積算（要素−と−要素ごと）によって表面３００が得られる。線３０４はＰ（ｙ）によって生成された多項式の形状を指示し、それは対角線の間で当てはまるように尺度修正されており、線３０２はＰ（ｒ）によって生成された多項式の形状を指示する。表面３００を、１．０＜ｓｑｒｔ（ｘ２＋ｙ２）の外側では零値をとる別の表面Ｓ（ｘ，ｙ）＝０．８０３４（ｘ２＋ｙ２）に加えることにより、図３２に示される最終的な瞳面位相関数３３０が得られる。瞳面位相関数３３０に対する対応するＭＴＦ３４０が図３３に示される。
【００９４】
図１のシステム１００は、例えば集積回路の内部にビアを形成するために有用である。詳細には、空中像１２２は、ミスフォーカス（従ってシステム１００の位置合わせおよび／または製造公差）によってほとんど変化しない、１個またはより多い鮮鋭な点の像（実質的には点像強度分布関数）を形成し得、フォトレジスト材料１２２の中にビアを生成する。これは部分的には、ミスフォーカスの使用可能な範囲にわたって零値を有しない、システム１００の光学的システム応答関数により可能となる。このミスフォーカスの範囲は、より広くより有用なリソグラフィックプロセスウインドウをさらに提供する。開示された方法の中でフォトレジストを処理することによって、例えばフォトレジストに対する空中像の閾値化の設定において有用な、非線形性が得られる。システム１００の拡大された焦点深度はまた、フォトレジストの中により深い孔を作り得る。
【００９５】
これに関しての範囲から逸脱することなく、上記方法およびシステムの変更がなされ得る。上記記載事項に含まれる、または添付される図面に示される内容は、例示として理解され、これに限定するものではないことに注意するべきである。添付の請求項はここに記載された全ての包括的および個別的な特徴を、用語上の問題として、それらの間において述べられる、本方法およびシステムの範囲の全ての説明と共に、包含することを意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】拡大された焦点深度を有する一光リソグラフィックシステムを示す。
【図２】異なるミスフォーカス量に対する、図１の光リソグラフィックシステムに関する点像分布関数を示す。
【図３】図２と同じ異なるミスフォーカス量に対する、従来技術の光リソグラフィックステムに関する点像分布関数を示す。
【図４】図２の点像分布関数の断面図および図３の点像分布関数の断面図を示す。
【図５】図１の光リソグラフィックシステムを構成するための一プロセスを示す。
【図６】図１の光リソグラフィックシステムの要素を設計するための一プロセスを示す。
【図７】一定位相の線を表す特殊化された一コサイン形式を示す。
【図８】＋／−５波のミスフォーカス収差に対して不変に設計された、最適化されたコサイン形式表面の一例を示す。
【図９】一定値プロファイルパス要素の例を示す。
【図１０】理想的な光学投影レンズに対して行われた、一修正の表面プロファイルを示す。
【図１１ａ】従来の結像システムにおけるミスフォーカス効果、およびミスフォーカスにともなうシステム解像度の減少をもたらす小孔（回路上のビアにあたる）の空中像寸法の対応する増加、を表す、最初の一組の像を示す。
【図１１ｂ】図１１ａに示されるミスフォーカスと同等の範囲における、瞳面位相関数を付加した小孔の空中像を示す。
【図１１ｃ】特定の位相マスクに特化したオブジェクトマスクを結像するに際して、位相マスク／レンズの組み合わせによって生成された像を示す。
【図１２】様々な従来形および軸外れ照明方式のための理想化された瞳マップを示す。
【図１３】０．７に等しい開口数ＮＡを有する従来技術システムの、小孔の焦点を通過する空中像を表すグラフである。
【図１４】小孔の空中像の一貫した露光閾値より上の強度を与えるために用いられる、瞳面位相関数を表すグラフである。
【図１５】拡大された焦点深度を示す図１の光リソグラフィックシステムからの、小孔の焦点を通過する空中像を表すグラフである。
【図１６】０．８に増加されたＮＡを有する従来技術リソグラフィーシステムからの、小孔の焦点を通過する空中像を表すグラフである。
【図１７】０．８に増加されたＮＡを有する図１の光リソグラフィックシステムからの、小孔の焦点を通過する空中像を表すグラフである。
【図１８】従来技術リソグラフィックシステムからの、二連孔の焦点を通過する空中像の一次元プロファイルを表すグラフである。
【図１９】従来技術光リソグラフィックシステムの、二連孔の焦点を通過する空中像の二次元強度を表す一群の像である。
【図２０】従来技術リソグラフィックシステムの、二連孔の焦点を通過する記録された像の二次元強度を表す一群の像である。
【図２１】図１の光リソグラフィックシステムからの、二連孔の焦点を通過する空中像の一次元プロファイルを表すグラフである。
【図２２】図１の光リソグラフィックシステムからの、二連孔の焦点を通過する空中像の二次元強度を表す一群の像である。
【図２３】図１の光リソグラフィックシステムからの、二連孔の焦点を通過する記録された像の二次元強度を表す一群の像である。
【図２４】従来技術による、異なる記録閾値に対する、孔寸法および焦点通過距離を表すグラフである。
【図２５】従来技術による、異なる記録閾値に対する、プロセスウインドウ、焦点通過距離、孔寸法を表すグラフである。
【図２６】図１の光リソグラフィックシステムにおける、異なる記録閾値に対する、孔寸法、焦点通過距離を表すグラフである。
【図２７】図１の光リソグラフィックシステムにおける、異なる記録閾値に対する、プロセスウインドウ曲線、焦点通過距離、孔寸法を表すグラフである。
【図２８】一定の位相の等高線を有するレンズを示す、四つの瞳面関数を示す。
【図２９】一定値パスプロファイル表面を導くときの中間結果を示し、図３０および図３１にプロットされるアクロスパスおよびアロングパスが強調されている。
【図３０】図２９に関するアクロスパスプロファイルを表すグラフである。
【図３１】図２９に関するアロングパスプロファイルを表すグラフである。
【図３２】拡大された焦点深度およびマンハッタン形状回路パターン像の空間周波数情報内容と合致する光伝達関数（ＯＴＦ）を提供する球面項を追加した後の、一定値プロファイル表面の一最終結果を示す。
【図３３】マンハッタン形状の回路パターンの像の空間周波数情報内容と合致する、一定値伝達（変調伝達関数（ＭＴＦ）の空間周波数に対する）の線によって表される、図３２のプロファイルを示す。
【図３４】例示的なレチクルおよび照明装置増強を示す。
【図１】
0004749332.tif 000003
【図２】
0004749332.tif 000004
【図３】
0004749332.tif 000005
【図４】
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【図５】
0004749332.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
0004749332.tif 000010
【図９】
0004749332.tif 000011
【図１０】
0004749332.tif 000012
【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１１ｃ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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