(57)【要約】Ｘ線リソグラフィー用いてナノ構造体を描画するために特に適用される透明な位相シフトマスクは、ほぼ平坦な頂部面及び底部面を有する膜を含み、該膜は、入射する照射に対してほぼ透過性である。加えて、マスクは該膜に支持された一対の位相シフト領域を含み、各領域は対応する端部を画定する。画像操作時に、マスクは、対応する各端部に対して、端部ブライトピークと端部ダークピークとを画定するエアリアルイメージを生成する。マスクにおいて幅を適切に選択することにより、端部ブライトピークは構造的な干渉を引き起こし、強度の増強された画像ブライトピークを形成する。別の実施形態に従って、膜により支持された位相シフト材料が提供される。位相シフト材料は二対の相対向する端部を含むとともに各対が対応する垂直な距離により離間されるアパーチャを画定し、該垂直な距離は二次元フィーチャーを描画するために使用される強度の増強された画像ブライトピークを形成するために端部ブライトピークの構造的干渉が増強されるように選択される。
2004523125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線位相マスクにおいて、
ほぼ平坦な頂部面及び底部面を有する膜であって、Ｘ線を実質的に透過する膜と、
前記膜に支持された一対の透明な位相シフト領域と、前記領域の各々は対応する縁部を画定することとを備え、
描画操作時において、前記マスクは、前記対応する各端部に対して、端部ブライトピークと端部ダークピークとを画定するエアリアルイメージを形成し、かつ前記端部ブライトピークは画像ブライトピークを形成するために構造的に干渉するＸ線位相マスク。
【請求項２】
前記位相シフト領域はπ−位相シフト材料で形成される請求項１に記載のＸ線位相マスク。
【請求項３】
前記π−位相シフト材料は半導体材料である請求項２に記載のＸ線位相マスク。
【請求項４】
前記半導体材料は、Ｓｉ３Ｎ４である請求項３に記載のＸ線位相マスク。
【請求項５】
前記位相シフト領域の前記端部はＸ線の有効波長に基づく垂直な距離によって離間されている請求項１に記載のＸ線位相マスク。
【請求項６】
前記垂直な距離は、有効波長が約０．９ｎｍの場合、約１００ｎｍ乃至３００ｎｍの間である請求項５に記載のＸ線位相マスク。
【請求項７】
前記位相シフト領域は、前記膜の前記底部面上に支持される請求項１に記載のＸ線位相マスク。
【請求項８】
前記膜はＳｉ３Ｎ４により形成される請求項１に記載のＸ線位相マスク。
【請求項９】
前記膜はダイヤモンドにより形成される請求項１に記載のＸ線位相マスク。
【請求項１０】
前記画像ブライトピークは５０ｎｍ以下の微小寸法を有するナノ構造体を形成するために使用される請求項１に記載のＸ線位相マスク。
【請求項１１】
前記Ｘ線はシンクロトロンＸ線源により生成される請求項１に記載のＸ線位相マスク。
【請求項１２】
Ｘ線位相マスクにおいて、
ほぼ平坦な頂部面及び底部面を有する膜であって、Ｘ線を実質的に透過する膜と、
前記膜に支持された透明な位相シフト材料によって画定される開放領域と、前記位相シフト材料は、垂直な距離によって離間される一対の隣接した端部を画定することとを備え、
描画操作時において、前記マスクによって生成されるエアリアルイメージは前記隣接する端部に関連した一対の端部ブライトピークを画定し、かつ前記垂直な距離は前記端部ブライトピークの構造的な干渉を促進するために選択されるＸ線位相マスク。
【請求項１３】
位相マスクにおいて、
ほぼ平坦な頂部面及び底部面を有する膜と、
前記膜に支持されるとともに開放領域を画定する透明な位相シフト材料とを備え、
前記開放領域はマスクのフィーチャーを画定し、かつ描画操作時において、前記マスクを介して伝播する照射は、ターゲットフォトレジストにおけるフィーチャーを描画する画像ブライトピークを生成するために構造的に干渉する位相マスク。
【請求項１４】
Ｘ線リソグラフィーによりフィーチャーを描画する方法であって、前記方法は、
ほぼ平坦な頂部面及び底部面を有する膜であって、Ｘ線を実質的に透過する膜を備えたＸ線位相マスクを提供する工程と、
前記膜上に一対の透明な位相シフト領域を支持する工程と、前記位相シフト領域の各々は対応する端部を画定することと、
基板上にＸ線感受性のフォトレジスト層を含むターゲットを提供する工程と、
前記マスクとほぼ平行かつ該マスクから離間した位置に前記ターゲットを配置する工程と、前記ターゲットと前記マスクのとの間の距離には間隙が画定されることと、
対応する端部に関連した一対の端部ブライトピークを生成するためにほぼコリメートなＸ線ビームをマスクを介して指向させる工程と、前記端部ブライトピークは画像ブライトピークを生成するために構造的に干渉することと、
フォトレジスト上にフィーチャーを描画するために画像ブライトピークを用いる工程と、
を備える方法。
【請求項１５】
前記間隙は２５ｎｍより大きい請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
画像の解像力を改善するために前記マスクと前記ターゲットとの間の間隙を増大する工程を更に含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記フォトレジストは、ポジ型フォトレジストである請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記対応する端部は垂直な距離によって離間されている請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記垂直な距離は、Ｘ線の有効波長が約０．９ｎｍである場合、約２５０ｎｍである請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記Ｘ線は、シンクロトロンＸ線源によって生成される請求項１４に記載の方法。
【請求項２１】
前記膜は、Ｓｉ３Ｎ４から形成される請求項１４に記載の方法。
【請求項２２】
前記膜は、炭化ケイ素から形成される請求項１４に記載の方法。
【請求項２３】
リソグラフィーによってナノ構造体を形成する方法において、前記方法は、
フィーチャーを画定する位相シフトマスクを提供する工程と、
前記マスクと平行に配置されるとともに、該マスクから所定の間隙により離間されるターゲットを提供する工程と、
前記位相シフトマスクとターゲットとを照射ビームにさらし、対応するエアリアルイメージが画像ブライトピークを含むようにする工程と、
前記ターゲット上にフィーチャーを描画するために画像ブライトピークを使用する工程と、
を備える方法。
【請求項２４】
前記フィーチャーはウィンドウによって画定される請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ウィンドウは一対の透明なπ−位相シフト領域により画定され、各領域は対応する端部を画定し、かつ該対応する端部はほぼ平行かつ所定の距離によって離間されている請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記画像ブライトピークは対応する端部と関連した一対の端部ブライトピーク間の構造的な干渉によって生成される請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記照射ビームはＸ線源によって生成される請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記Ｘ線源はシンクロトロンＸ線源である請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記距離は、照射ビームの有効波長が約０．９ｎｍの場合、約１００ｎｍ乃至３００ｎｍの間である請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記距離は約２５０ｎｍである請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記間隙は、２５ｎｍ以上である請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
画像の解像力を改善するために前記間隙を増大する工程を更に含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
ターゲット上のフィーチャーを描画するための位相シフトマスクにおいて、前記マスクは、
ほぼ平坦な頂部面と底部面とを有する膜と、
前記膜上に支持される一対の透明な位相シフト領域と、前記各領域は対応する端部を画定することとを備え、
描画操作時において、前記マスクは、前記フィーチャーを描画するために使用されるブライトピークを画定するエアリアルイメージを生成する位相シフトマスク。
【請求項３４】
ターゲット上のフィーチャーを描画するための位相シフトマスクにおいて、前記マスクは、
ほぼ平坦な頂部面と底部面とを有する膜と、
前記膜上に支持される第１及び第２の透明な位相シフト領域とを備え、
前記第１及び第２の領域は、対応する第１及び第２の端部を画定し、前記第１及び第２の端部は、描画操作時に前記マスクによって生成されるエアリアルイメージが、構造的に干渉するそれぞれの第１及び第２のブライトピーク含むように選択される距離によって離間され、かつ前記第１及び第２のブライトピークは前記第１及び第２の端部に対応する位相シフトマスク。
【請求項３５】
エアリアルイメージを生成するために前記端部とほぼ平行かつ、前記マスクを介して照射が指向されるように配置された照射源を更に含む請求項３４に記載の位相シフトマスク。
【請求項３６】
前記照射源はＸ線源である請求項３５に記載の位相シフトマスク。
【請求項３７】
前記Ｘ線源はシンクロトロンＸ線源である請求項３６に記載の位相シフトマスク。
【請求項３８】
前記距離は、１００ｎｍ乃至３００ｎｍの間である請求項３６に記載の位相シフトマスク。
【請求項３９】
前記距離は２５０ｎｍである請求項３８に記載の位相シフトマスク。
【請求項４０】
前記マスク及びターゲットは、所定の間隙距離によって離間される請求項３４に記載の位相シフトマスク。
【請求項４１】
前記間隙距離は２５μｍより大きい請求項４０に記載の位相シフトマスク。
【請求項４２】
前記膜はダイヤモンドで形成される請求項３４に記載の位相シフトマスク。
【請求項４３】
ターゲット上に二次元のフィーチャーを描画する位相シフトマスクにおいて、前記位相シフトマスクは、
膜と、
前記膜によって支持される透明な位相シフト材料と、前記位相シフト材料は二対の相対向する端部を含むアパーチャを画定し、かつ該相対向する端部の各々は、対応する垂直な距離によって離間されることと、
描画操作時において、前記マスクは、前記端部の各々に関連する端部ブライトピークからなるエアリアルイメージを生成し、かつ前記対応する垂直な距離の各々は、画像ブライトピークを生成するために端部ブライトピークの構造的干渉を促進するように選択される位相シフトマスク。
【請求項４４】
前記アパーチャは正方形である請求項４３に記載の位相シフトマスク。
【請求項４５】
前記位相シフト材料は、π−位相シフトを生成する請求項４３に記載の位相シフトマスク。
【請求項４６】
前記位相シフト材料は、Ｓｉ３Ｎ４である請求項４５に記載の位相シフトマスク。
【請求項４７】
前記位相シフト材料はＳｉＣである請求項４５に記載の位相シフトマスク。
【請求項４８】
前記エアリアルイメージを生成するために前記端部とほぼ平行、かつ前記マスクを介して照射が指向されるように配置された照射源を更に含む請求項４３に記載の位相シフトマスク。
【請求項４９】
前記垂直な距離の各々は前記照射源によって生成される照射の有効波長に基づく請求項４８に記載の位相シフトマスク。
【請求項５０】
前記照射源は、Ｘ線源である請求項４９に記載の位相シフトマスク。
【請求項５１】
前記Ｘ線源は、シンクロトロンＸ線源である請求項５０に記載の位相シフトマスク。
【請求項５２】
前記垂直な距離の各々は、１００ｎｍ乃至３００ｎｍの間にある請求項５０に記載の位相シフトマスク。
【請求項５３】
前記垂直は距離の各々は、前記有効波長が約０．９ｎｍである場合約２５０ｎｍである請求項５２に記載の位相シフトマスク。
【請求項５４】
前記位相シフトマスク及びターゲットは、互いに平行かつ、所定の間隙距離によって離間されている請求項４３に記載の位相シフトマスク。
【請求項５５】
前記間隙距離は、２５ｎｍ以上である請求項５４に記載の位相シフトマスク。
【請求項５６】
前記二次元のフィーチャーはコンタクトホールである請求項４３に記載の位相シフトマスク。
【請求項５７】
前記膜は、ＳｉＣから形成される請求項４３に記載の位相シフトマスク。
【請求項５８】
前記膜は、Ｓｉ３Ｎ４から形成される請求項４３に記載の位相シフトマスク。
【請求項５９】
前記膜はダイヤモンドから形成される請求項４３に記載の位相シフトマスク。
【請求項６０】
リソグラフィーにより二次元のマスクフィーチャーを描画するための方法において、前記方法は、
二次元のフィーチャーを画定する位相シフトマスクを提供する工程と、
前記マスクと平行、かつ所定の間隙にて離間して配置されるターゲットを提供する工程と、
対応するエアリアルイメージが画像ブライトピークを含むように、前記位相シフトマスクと前記ターゲットとを照射ビームにさらす工程と、
画像ブライトピークを用いて、前記ターゲット上に二次元のフィーチャーを描画する工程と、
を備える方法。
【請求項６１】
前記マスクは膜と、該膜により支持される透明な位相シフト材料とを含み、かつ前記フィーチャーはアパーチャにより画定される請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記アパーチャは二対の相対向するπ−位相シフト領域により画定され、各位相シフト領域は対応する端部を画定し、かつ、前記各対の対応する端部は互いにほぼ平行、かつ所定の距離により離間される請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
前記画像ブライトピークは、前記対応する端部に関連する四つの端部ブライトピーク間の構造的干渉により生成される請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記照射ビームはＸ線源により生成される請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記Ｘ線源は、シンクロトロンＸ線源である請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記距離は、前記照射ビームの有効波長が約０．９ｎｍである場合、約１００ｎｍ乃至３００ｎｍの間である請求項６２に記載の方法。
【請求項６７】
前記距離は約２５０ｎｍである請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記間隙は、２５ｎｍ以上である請求項６０に記載の方法。
【請求項６９】
前記画像の解像力を改善するために前記間隙を増大する工程を更に含む請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記膜は、Ｓｉ３Ｎ４から形成される請求項６１に記載の方法。
【請求項７１】
前記膜はダイヤモンドから形成される請求項６１に記載の方法。
【請求項７２】
前記膜はＳｉＣから形成される請求項６１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、以下の機関：ＤＯＤ  ＡＭＤＡ  ９７２−９９−１−００１３  によって与えられたアメリカ合衆国政府の援助によりなされたものである。アメリカ合衆国は本発明において幾らかの権利を有する。
【０００２】
本発明は、ナノ電子デバイスを製造するための高解像力リソグラフィーに関し、より詳細には、リソグラフィー工程に対して、マスクの対応するエアリアルイメージのブライトピークを高める透明な位相シフトマスクの製造及び使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体コンピュータチップは、典型的には一つのチップ上に製造された何百万ものデバイスを含む。これらのデバイスにおいて、その少なくとも一部は、フォトリソグラフィー工程を用いてチップのウェハ上に描画される線形のフィーチャー及びノードにより画定され、該フォトリソグラフィー工程は、典型的には材料の複数の層を堆積させるために多くの段階からなる。例えば、トレンチ状のフィーチャーはウェハ上にてしばしば描画され、次いで、金属を充填してチップ上に導電性のトレースを提供する。
【０００４】
たとえば、Ｉｎｔｅｌ  Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）チップのような半導体コンピュータチップの速度は、製造時に関連するウェハ上に描画されたこれらの線形フィーチャー又はノードの幅に依存する。ノードがより小さく形成されると、チップ上により多くのノードを配置することが可能となり処理速度が増大する。この技術は急速に発展した。例えば、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）３チップは約１８０ナノメータ（ｎｍ）の公称ノードサイズを有し、Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）４チップは、約１２０ｎｍの公称ノードサイズを有する。
【０００５】
チップ上にこれらの小さなノードを形成するための好ましい方法は、例えば、堆積されたフォトレジストを有するシリコン又はＧａＡｓ基板からなるターゲット（即ち、チップ）の真上にマスクを配置する工程と、フォトリソグラフィーの技術において光で該フォトレジストを露光する工程とを含む。特に、この方法にてターゲットにフィーチャーを書き込む場合、リソグラフィー法は典型的には２つのタイプの画像、即ち、エアリアルイメージ（即ち、ターゲット表面の照射強度）及び潜像（即ち、ターゲットのフォトレジストに記録された画像）を生成する。
【０００６】
リソグラフィー技術を用いて、ターゲットフォトレジスト上に画像を形成するために使用される光の波長は、達成可能な画像の画定又は解像力、即ち、描画可能である最小ノード幅に基本的な制限を与える。より小さなノードを形成する上での一つの制限的な主体（ａｃｔｏｒ）は、リソグラフィーの製造工程において好ましからざる副作用である回折を処理する必要性にある。特に、画像の解像力は、光が透過されるべきマスクのフィーチャーの端部における光の回折により制限される。回折に関係した負の効果を低減し、それにより可視又は紫外線光学システムを用いて得ることが可能な、より小さなナノ電子構造体を作製するために、短い波長の光線（例えば、Ｘ線）を生成する発生源が提供される。
【０００７】
更に、マスクとウェハとの間の距離が増大するにつれ、光波の回折が増大し、それにより、チップ上に形成されたフィーチャーはマスク上のフィーチャーよりわずかに大きくなってしまう。従って、典型的には、マスクとフォトレジストとの間の離間部分又は間隙が小さければ小さいほど、回折は小さくなる。
【０００８】
理想的には、ターゲットの表面上に直接マスクを配置すること（「コンタクトプリンティング法」として公知である技術）により回折を取り除くことができるであろうが、この方法は幾らかの理由から実用的ではない。例えば、マスクは脆弱であり、フォトレジストは粘着性があるので、工程の終了後に表面からマスクを取り除くことは難しい。また、工程に余分な時間を要するために（たとえば、マスクを基板と連結したり分離したりする場合に特別に注意を払う必要があるため）、生産量が減少し、パーツ当たりの費用が増大する。更に、ターゲットもマスクも幾らか湾曲しているので、それらを連結させること、及び間隙を完全に排除することが難しい。
【０００９】
従って、回折に伴う負の影響を更に最小限に留めるために、位相シフトマスク（ＰＳＭｓ）が使用され得る。ＰＳＭｓは、マスク膜表面上に存在する位相シフト領域と開放領域との間の位相差（例えば、π−位相の差）を外挿することによりウェハ表面上にプリントされるべきフィーチャーの画像解像力を高める。特に、位相シフトマスクを使用してフィーチャーを書く場合、位相差は、位相がシフトされた照射と位相がシフトされていない照射との間の干渉を引き起こす。この干渉は、位相がシフトされた領域の端部の両側で起こり、対応するエアリアルイメージを分析することにより観察され得る。典型的には、画像は、端部に関連した「ブライトピーク」と「ダークピーク」とを含む。
【００１０】
ＰＳＭｓにおいて、位相シフト領域の二つの型としては、透明な位相シフト領域と減衰位相シフト領域が典型的には使用される。既存の透明なＰＳＭｓは、マスクパターンをフォトレジスト上に描画する際に「ダークピーク」干渉波を用いることにより回折を補償することに重点を置いている。
【００１１】
透明なＰＳＭは該ＰＳＭを通過する照射源からの照射（例えば、Ｘ線）を実質的に減衰しない位相シフト材料からなることにより特徴づけられることを明記したい。これに対し、減衰ＰＳＭｓは典型的には該ＰＳＭに衝突する照射のかなりの部分を吸収する減衰器からなり、従って、該ＰＳＭを通過する照射のある部分の所望の位相シフトを発生する。例えば金（Ａｕ）のような、適切な重金属吸収体は適切な厚みを有するタングステン（Ｗ）から形成される。減衰ＰＳＭｓに関連する欠点は、マスクのフィーチャーを描画する際、照射強度を典型的には低減する点にある。より大きな出力をウェハに与えることにより、透明なＰＳＭｓはより短い露光時間を必要とするのみとなり、従って、より大きなウェハスループットを促進する。
【００１２】
位相Ｘ線リソグラフィー（ＰＸＲＬ）が使用された場合の、典型的な位相マスクとそれに関連したエアリアルイメージが図１Ａ及び１Ｂにそれぞれ示されている。マスク１０はほぼ平坦な頂部面及び底部面１４，１６をそれぞれ有するキャリア、又は膜１２を含む。膜１２は端部２０を画定する位相シフト領域１８を支持し、かつ厚さが約２．５乃至３μｍである例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のような適切な材料から形成され、それにより波長が約１．０ｎｍのＸ線光子の対応する帯域に対して所望の１／２波長（即ち、「π」）位相シフトを提供する。端部２０は膜１２に支持された位相シフト領域１８と開放領域２１との間の境界線を画定する。この場合、膜１２は十分に薄いが入射する放射束（例えば、図１Ａの符号２２）をあまり吸収しない窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）から形成されることが好ましい。さらに、マスクと標的となるレジスト（図示しない）との間の間隙は典型的には約１５μｍ以下である。
【００１３】
この装置により生成されるエアリアルイメージ２４を図１Ｂに示し、ターゲット上の正規化強度対寸法（ｎｍ）としてプロットされている。イメージ２４は、ブライトピーク３２とダークピーク２６とを含む。周知のＰＸＲＬシステムにおいて、ダークピークの干渉は、マスクの端部にて回折を補償するために使用され、従って、フィーチャーを描画するために使用されるのはダークピーク２６である。より詳細には、ノードをターゲットに描画する場合、空間的にコヒーレントな位相がシフトしたＸ線及び位相がシフトしていないＸ線の破壊的な干渉は、境界線２０付近にてそれらのフィールドの相殺を生ずるので、結果としてターゲットフォトレジストにより吸収されるＸ線のエネルギーの強度は、ほぼ境界線２０付近に存在する点２６（即ち、ダークピーク）において最小となる。点２６にて示されるエネルギーの吸収はレジストの露光限界エネルギーレベルＥ１より小さいことが好ましく、即ち、ポジ型レジストに対して、図１Ｂに示される線Ｅ１のレベル以下の光子エネルギーを受け取るレジストの領域は、現像用溶媒により溶解されることはないであろう。しかしながら、現像液は、ターゲットフォトレジストの領域を、限界値Ｅ１が露光レベル曲線２４と交差する点２８より左側及び限界値Ｅ１が曲線２４と交差する点３０より右側にて溶解するであろう。この技術のより詳細な分析に関しては、１９９３年２月１６日にウィスコンシン  アルムニ  リサーチ  ファンデイションに付与された米国特許第５，１８７，７２６号を参照されたい。この技術は、ポジ型レジストにおいて線を、又はネガ型レジストにおいてトレンチを描画するためにダークピーク２６を典型的には使用する。
【００１４】
既に述べたように、エアリアルイメージ２４はまたブライトピーク３２を含む。限界レベルＥ２を有するフォトレジストを用いた場合、Ｅ２より大きなレジストによるエネルギーの吸収は理論的にはノードを描画するために使用することができる。しかしながら、ブライトピーク３２はその強度がダークピーク２６と比較してあまり高くなく、しかもコントラストが乏しいために、通常は使用されない。しかしながら、仮にこれらの二つの制限を取り除くことができるならば、ブライトピークも同様に描画において使用することが可能であろう。
【００１５】
さらに、ＰＳＭを含む典型的な位相シフト機構は、交互アパーチャ（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）ＰＭＳ、減衰されたＰＳＭ、又は透明なＰＳＭである。既に述べたように、Ｘ線は、該Ｘ線の波長がより短いことから、いくらかの回折の影響を回避するような従来の１対１のマスクにて使用されてきた。しかしながら、これら位相シフト機構の全ては、Ｘ線を用いる場合も含み、一次元の解像力の向上のみに限られてきた。コンタクトホール（又は、バイア）のような二次元のパターンに対して、従来の位相シフト法のみでは目に見える解決法とはならなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
従って、リソグラフィーを用いる半導体製造の分野においては、ターゲットにノードを描画するためにエアリアルイメージ（ａｅｒｉａｌ  ｉｍａｇｅ）のダークピーク（ｄａｒｋ  ｐｅａｋ）を用いることに関連した制限を解決するとともにマスクとウェハとの間の狭い間隙に関する制限を解決するための装置及び方法が必要である。さらに、そのようなシステムは、生産効率及び再現性を妥協することなく一次元及び二次元のパターンのいずれをも描画可能とすべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
好ましい実施形態は、透明な位相シフトマスク及びその使用方法に関し、該使用方法において、二つの隣接する位相シフト用端部を、個々の端部に関連したブライトピーク（ｂｒｉｇｈｔ  ｐｅａｋ）間の構造的な干渉を生ずるように適切に配置することにより該マスクにより生成されるエアリアルイメージのブライトピークを特に高めるものである。その結果、描画されたマスクのフィーチャー（ｆｅａｔｕｒｅ）はプリントされたフィーチャーより３乃至５倍大きくなる。加えて、これはマスクに小さなフィーチャーを描画する上での制限を緩和する。さらに、マスク及びウェハ間の間隙距離に対する制限も軽減する。事実、好ましい実施形態において、間隙は、ＰＳＭｓを用いるＸ線リソグラフィーにおいて現在使用されているものよりも好ましくは大きく、従ってナノ電子デバイスを含む再現性のあるチップの効果的な生産を更に促進する。また、好ましい実施形態は、適切に配置された位相シフト領域を用いて一次元及び二次元のいずれのパターンをも描画することができる。本明細書において、「一次元」及び「二次元」なる用語は、ナノ構造体が形成されることに関連した微小寸法（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）（ＣＤ）の数を参照するものであり、例えば、トレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）は一つのＣＤを有するものとして特徴づけられ、従って、一次元として参照され、他方、コンタクトホールは二次元パターンであることを明記したい。
【００１８】
好ましい実施形態の第１の態様に従って、Ｘ線位相マスクはほぼ平坦な頂部面と底部面とを有する膜であって、Ｘ線をほぼ透過する膜を有する。加えて、マスクは膜上に支持される一対の透明な位相シフト領域を有し、該領域の各々は対応する端部を画定する。描画操作時において、マスクは対応する端部の各々に対して、端部ブライトピークと端部ダークピークとを画定するエアリアルイメージを生成し、端部ブライトピークは、増強されたブライトピークを形成するために該マスクからの所定の距離にて構造的に干渉する。
【００１９】
好ましい実施形態の別の態様において、透明な位相シフト領域の端部は、Ｘ線の有効波長に基づいた垂直な距離により離間される。垂直な距離は、有効波長が約０．９ｎｍの場合、約１００ｎｍ乃至３００ｎｍの間である。更に、好ましい実施形態において、画像ブライトピークは５０ｎｍ以下の微小寸法を有する構造体を形成するために使用される。
【００２０】
好ましい実施形態の別の態様に従って、位相マスクはほぼ平坦な頂部面及び底部面を有する膜と、該膜に支持されるとともに開放領域を画定する位相シフト材料とを含み、該開放領域はマスクのフィーチャーを画定する。描画操作時において、マスクを介して伝播する照射は、ターゲットフォトレジストにおけるフィーチャーを描画する画像ブライトピークを生成するために構造的に干渉する。
【００２１】
好ましい実施形態の更に別の態様に従って、リソグラフィーによりナノ構造体を形成する方法は、フィーチャーを画定する位相シフトマスクと、該マスクと平行に、かつ所定の間隙によって該マスクから離間して配置されるターゲットとを提供する工程を含む。次いで該方法は、位相シフトマスクとターゲットとを照射ビームにさらし、それにより、対応するエアリアルイメージが画像ブライトピークを含む。次に、画像ブライトピークがターゲット上にてフィーチャーを描画するために使用される。
【００２２】
好ましい実施形態の更なる態様に従って、ターゲット上にフィーチャーを描画するための位相シフトマスクは、ほぼ平坦な頂部面及び底部面を有する膜を含む。更に、マスクは、該膜上に支持される第１及び第２の位相シフト領域を有し、該領域は、対応する第１及び第２の端部を画定する。更に、第１及び第２の端部は描画操作時に該マスクによって生成されるエアリアルイメージが対応する第１及び第２のブライトピークであって、構造的に干渉するブライトピークを有するように選択される所定の距離により離間されており、第１及び第２のブライトピークはそれぞれ第１及び第２の端部に対応する。
【００２３】
好ましい実施形態の更なる態様において、ターゲット上に二次元のフィーチャーを描画する位相シフトマスクは膜及び該膜により支持される透明な位相シフト材料を含む。位相シフト材料は、二対の相対向する端部を有するとともに各対が対応する垂直距離により離間されているアパーチャを画定する。描画操作時、マスクは各端部に関連した端部ブライトピークからなるエアリアルイメージを生成する。更に、対応する垂直距離の各々は、二次元のフィーチャーを描画するために使用される画像ブライトピークを形成するために端部ブライトピークの構造的な干渉を促進するように選択される。
【００２４】
好ましい実施形態の更なる態様に従って、リソグラフィーにより二次元のマスクフィーチャーを描画する方法は、二次元のフィーチャーを画定する位相シフトマスクと、該マスクと平行かつ所定の間隙によって該マスクから離間して配置されたターゲットとを提供する工程を含む。次いで該方法は、位相シフトマスクとターゲットとを照射ビームにさらし、それにより対応するエアリアルイメージが画像ブライトピークを含み、該画像ブライトピークがターゲット上にて二次元のフィーチャーを描画するために使用される。
【００２５】
好ましい実施形態の更なる態様は、アパーチャが二対の相対向する透明なπ−位相シフト領域によって画定され、位相シフト領域の各々は対応する端部を画定し、各対の対応する端部は、互いにほぼ平行かつ、所定の距離によって離間されている。
【００２６】
本発明のこれらの、及びその他の目的、特徴及び利点は、以下に記載する詳細な説明及び添付する図面から当業者には明らかとなるであろう。しかしながら、本発明の好ましい実施形態を示すものの、詳細な説明及び実施例は例示のみのために与えられたものであり、これらに限定されるものではないことを理解すべきである。本発明の精神を逸脱することなく、本発明の請求の範囲内において種々の変更及び修正が可能であり、本発明はそのような修正を全て含むものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は、添付した図面とともに以下に示す詳細な説明によって完全に理解されるであろう。ここで、同一の符号は、同一の要素を参照する。
最初に図２を参照すると、リソグラフィー工程を使用してナノ電子構造体（即ち、ノード）を形成するための装置５０の好ましい実施形態の概略断面図が示されている。装置５０は頂部面及び底部面５６，５８をそれぞれ有する薄膜５４を含む位相マスク５２を使用する。膜５４の底部面５８は該底部面５８に支持される第１及び第２の透明な位相シフト領域６０，６２を含む。膜５４は、露光時に入射する照射を顕著に吸収することのないように十分薄い（たとえば、約２マイクロメートル以下）窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）のキャリアであると好ましい。他の適切な膜材料としては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）及びダイヤモンドを含む。これらのマスク材料は、（以下に示す）好ましい実施形態において使用される照射源である、Ｘ線源のＸ線ビームによって容易に損傷を受けることのない望ましい特性を備えている。特に、ＳｉＣ及びダイヤモンドは、Ｘ線ビームに露光された場合の安定性を高める目的にて膜５４の応力を制御するために添加物とともに製造される。しかしながら、これらの材料は現在のところ比較的少量しか供給されず、窒化ケイ素を使用して加工する場合ほど容易ではない（例えば、設計パラメータの適合など）。
【００２８】
装置５０はまた、ノードが描画されるべきターゲット６４を有する。ターゲット６４は、例えばマスク５２とほぼ平行に配置されるとともに該マスクから間隙距離「ｄ」をおいて変位された半導体基板６６を含む。基板６６は、描画工程時に選択的に光子を吸収するターゲットフォトレジスト７０の層を支持する頂部面６８を有する。レジスト層７０は１２０ｎｍ乃至１０ミクロンの厚みを備え、より好ましくは１２０ｎｍ乃至１７０ｎｍの間の厚みを有する。好ましい実施形態において、ポジ型レジスト７０はブライトピークに対する高い感受性のために使用される。更に、ＰＭＭＡは当業者に周知の最も解像力の高いレジストの一つではあるものの、最も感受性が悪い。ＰＭＭＡを露光するために、３０００ミリジュール／ｃｍ２にほぼ等しい線量が必要とされる。これに対し、好ましい実施形態において好ましく使用される化学的に増幅されたレジストは、シップレイ（Ｓｈｉｐｌｅｙ）社において供給されるような市販のレジストを使用した場合、５０ミリジュール／ｃｍ２しか必要としない。
【００２９】
透明な位相シフト領域６０，６２は、側壁部又は端部７２，７４を有し、該側壁部又は端部は図２に示されるように、側壁部７２，７４によって画定される位相シフト材料と開放領域又はウィンドウ領域７５との間の十分に画定された交点であることが好ましい。位相シフト領域６０，６２はリソグラフィー工程時に入射する光子に対して比較的透過性である一方、位相シフト領域６０，６２の厚み「ｔ」は該領域６０，６２を通過する光子が、位相シフト材料が存在しないマスク５２のウィンドウ領域７５を通過する光子に対して約１／２波長分位相がシフトする（即ち、π−位相シフト）ように選択される。このπ−位相シフトはまた、以下に示すように、照射源の波長及び領域６０，６２に対して使用される材料のタイプに依存することを明記したい。
【００３０】
特に、π−位相シフト領域６０，６２の端部７２，７４はそれぞれ、「ｘ」で記された垂直な距離によって離間されている。更に、π−位相シフト領域６０，６２の側壁部７２，７４は工程時において入射する光子の伝播方向とほぼ平行である。概して、位相シフト領域６０，６２は以下に更に詳細に記載されるように、マスク５２と関連したエアリアルイメージのブライトピークを用いてターゲット６４上に単一のフィーチャーを描くことを容易にする。
【００３１】
図２に示すように位相シフトマスク５２により画定されるフィーチャーを描画する場合、照射源８０は位相シフト領域６０，６２を通過する光子がπ−位相分シフトされる一方で、ウィンドウ領域７５を通過する照射光がターゲット６４上のフォトレジスト７０層に接触する前にはシフトされないように位相マスク５２の頂部面５６に向かって照射８２が指向する。その結果、エアリアルイメージのダークピークを使用してナノ構造体を描画するＰＸＲＬシステムにおいて、空間的にコヒーレントな位相がシフトされた光線及び位相がシフトされていない光線は端部７２，７４にほぼ対応する位置にて破壊的に干渉する。そのようにして作製されたエアリアルイメージは端部７２，７４に関連した一対のダークピークを有するとともに一対の端部ブライトピークをも有する。
【００３２】
より詳細には、図３Ａを参照すると、照射源８０がＸ線源であり、かつマスク５２のウィンドウ領域７５を画定する垂直距離ｘが約１０００ｎｍである場合に装置５０により形成されたエアリアルイメージ９０のグラフが描かれている。イメージ９０は、空間的にコヒーレントなＸ線が端部７２，７４の付近にて破壊的に干渉した時に作製された一対の端部ブライトピーク９２，９４と一対のダークピーク９６，９８とを含む。ポジ型フォトレジスト７０を使用する場合、（図１に示すマスク１２によって生成されたダークピーク２６と同様に）ダークピーク９６，９８は、公知のシステムにおけるように、ターゲット６４上に約１０００ｎｍ離間した二つの線を描画するために使用され得る。
【００３３】
しかしながら、好ましい実施形態において、領域６０，６２は図３Ａに示されるエアリアルイメージ９０のピークが互いに干渉するように両者をより接近させる。好ましくは、マスク５２に関連したエアリアルイメージ９０の端部ブライトピーク９２，９４、具体的には位相シフト領域６０，６２がそれぞれ構造的に干渉し合うように距離ｘが選択される。より詳細には、垂直距離ｘが約１００乃至３００ｎｍとなるように領域６０，６２が配置され、それにより、図３Ａに示されるエアリアルイメージ９０のブライトピーク９２，９４が構造的に干渉し、図３Ｂに示すように、画像ブライトピーク１０２及び一対のダークピーク１０４，１０６を有するエアリアルイメージ１００の生成を促進する。本明細書において使用される、「画像ブライトピーク（ｉｍａｇｅ  ｂｒｉｇｈｔ  ｐｅａｋ）」なる用語は、増強された強度を有するブライトピークを意味するものとして理解される。特に、イメージ１００のダークピーク１０４，１０６は、図３Ａに示されるイメージ９０のダークピーク９６，９８にそれぞれ対応する。垂直距離ｘが約２５０ｎｍである場合、３以上の正規化強度を有する強度の増強された画像ブライトピーク１０２が達成可能となる。
【００３４】
図３Ｂを続いて参照すると、強度が増強された画像ブライトピーク１０２が使用され、ターゲット６４上のフォトレジスト７０にノード（例えば、ナノ電子線、又はトレンチ）が描画される。特に、ブライトピーク１０２はダークピーク１０４及び１０６よりかなり急峻となり、好ましい実施形態が、ウィンドウ領域７５によって画定されたマスクフィーチャーの鋭くかつ高コントラストな画像の生成を可能にする。より詳細には、ブライトピーク１０２は高い正規化強度を有するので、約３の正規化強度に対応するＥ３と等しい限界値を有するフォトレジストが使用され得る。ポジ型レジストが使用された場合、好ましいように、限界レベルＥ３より大きなエネルギーにさらされたフォトレジストの領域は適切な現像用溶媒によって溶解可能であり、それによりトレンチが形成される。これは、エネルギー限界レベルがエアリアルイメージ１００の画像ブライトピーク１０２と交差する二つの地点である点１０８及び１１０により画定される範囲にわたり起こる。点１０８及び１１０により画定された領域は、達成可能なＣＤ、即ち画像解像力を示す。無論、実際のフォトレジストにおいて、露光限界値は図３Ｂに示されるように狭く画定された線ではなく、典型的には有限の遷移領域にわたって変化する。したがって、露光の後にレジストが現像用溶媒により除去された場合、基板６６（図２）上に残るレジスト７０により画定される構造体（この場合、トレンチ）は点１０８及び１１０において完全かつ垂直な側壁部を有しておらず、むしろ幾らか傾斜した側壁部を有する。その結果、レジスト限界値Ｅ３は側壁部構造体ができるだけ垂直かつ鋭く画定されるように狭く画定された領域においてピーク１０２と交差する。
【００３５】
図４に示されるように、フォトレジストがブライトピークと反応する限界レベルが増大するにつれて、算定された微小寸法（ＣＤ）のナノメータにおける改良が実現される。図４において、算定されたＣＤは約３の正規化強度を備えた限界レベルにて５０ｎｍの解像力を達成する。その結果、図２に示されるリソグラフィー装置５０は生成される対応するエアリアルイメージの画像ブライトピーク（例えば、３より大きなピーク正規化強度を有する図３Ｂにおける１０２）を用いて５０ｎｍ以下であるナノ構造体を形成するために使用され得る。
【００３６】
更に、照射源８０はほぼコリメートな照射を発する。非常にコリメートで、かつ広帯域スペクトルＸ線光束を有するシンクロトロンＸ線源を使用することが好ましい。これに代えて、例えば、Ｘ線点源を使用することもできる。
【００３７】
Ｘ線源は、該Ｘ線源が可視又は紫外光学系を利用して得ることのできるナノ電子構造体よりも更に小さな構造体を作製することが可能であるので好ましい。シンクロトロンは、ソフトからハードなＸ線に亘る混合した波長を有するほぼコリメートなＸ線光子の強力かつ安定したビームを提供する。図３Ａ及び３Ｂに示されるエアリアルイメージに対して、約１．０ｎｍの有効波長を備えたＸ線を生成するシンクロトロンＸ線源が使用された。
【００３８】
好ましい実施形態のブライトピークが増強される位相シフトマスク５２を用いてナノ電子デバイスを形成するために必要とされるフォトレジスト線量は、単位面積あたりの光束に関して、二つの位相シフト領域（例えば、図２における６０，６２）により生成されるエアリアルイメージの端部ブライトピーク間の構造的な干渉により増強が達成されるために、従来の位相マスクを用いる場合よりはるかに小さいことも明記したい。
【００３９】
重要なことに、好ましい実施形態において、描画されるマスクのフィーチャーは３乃至５倍もプリントされるフィーチャーよりも大きく、したがって、既に明記したように、マスクの描画における制限が緩和される。加えて、図４及び５とともに以下に記載されるように、従来のＸ線マスクを使用して半導体のフィーチャーをプリントする場合と比較して、好ましい実施形態を使用するとマスクとウェハ間の間隔、即ち間隙ｄに関する制限を緩和することが可能となった。
【００４０】
シフト領域６０，６２の端部７２，７４間の間隔（即ち、距離ｘ）は、照射源８０の照射波長及び使用される位相シフト材料のタイプに基づいて調整され得ることを明記したい。加えて、露光量、現像液のタイプ及び規定度、現像時間及び現像温度、並びに露光後の焼付け時間及び焼付け温度を含む露光条件は、領域間の最適な間隔にしばしば影響を与える。特に、好ましい実施形態において使用される化学的に増幅されたレジストは、該レジストが対応するブライトピークに適切に応答して所望のフィーチャーを描画するように、関連する配合に従って、これらの変数の各々が最適化されることを必要とする。例えば、焼付け温度が高くなると、化学反応を引き起こす酸の拡散が大きくなる。従って、この場合、ポジ型レジストに対して、温度が高ければ高いほど、典型的にはより広い画像が生成される。これに対し、工程の現像段階における数度の温度変化は、典型的にはほとんど影響を及ぼさない。
【００４１】
Ｘ線光子の適切な帯域に対して所望の１／２波長位相シフトを提供するポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を位相シフト材料として典型的に使用する従来の位相シフトマスクと異なり、仮に２．５乃至３μｍの深さを有するフィルムにおいて形成される場合、領域６０，６２は半導体材料で形成されることが好ましい。ＰＭＭＡポリマーは位相シフト領域６０，６２に対して直線状の端部を形成することがより困難であり、かつそのようなマスクは半導体材料で形成されたものほど強くない。
【００４２】
位相シフト領域６０，６２に対して使用されるべき材料を選択する際に、好ましくは考慮されるべき二つの基準が存在する。第一に、位相シフト領域６０，６２の厚みは、端部６６，６８がそれぞれ、できるだけ真直ぐ、かつ直立する、即ち、膜５４の上面及び下面と垂直となり、それにより入射する照射束とほぼ平行になるように、できるだけ小さくすべきである。厚みは、適切なπ−位相シフトを提供するように選択され、かつ位相シフト領域が厚ければ厚いほど、傾斜はより大きくなる。最終的には、これは、当業者に理解されるように、達成され得る微小寸法（ＣＤ）に好ましくない影響を与える。次に、位相シフト材料の選択において、例えば透過するＸ線光子の透過量を考慮すべきである。しかしながら、特にブライトピーク位相シフトマスク５２に対して、高い透過量は、操作においてそれほど重要ではない。むしろ、位相シフト領域６０，６２が透明な位相シフト領域であり、従来のシステムにおいて典型的に使用されているような減衰型の位相シフターではないことがより重要である。表１は種々の使用可能な材料に対してこれらの基準を考慮したものである。
【００４３】
【表１】
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各材料は、典型的には３５％から７５％を超える範囲の特定の吸収を有する。本願の適用に対して、１．５μｍより小さな厚み及び約６５％の最小透過率であることが好ましい。表１に示されるように、０．９ｎｍの照射を備えたπ−位相シフト領域に対して必要とされる厚み及び対応する透過率が種々の異なる材料に対して示されている。例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）は１．４２μｍという所望の厚み及び約０．９ｎｍというＸ線の有効波長に対して７２．５６％という非常に良好な透過率を備えてはいるものの、ＳｉＣは供給量が比較的少ない。従って、位相シフト材料に対する一つの好ましい選択肢は窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）であり、該窒化ケイ素は１．２７ミクロンという非常に良好な厚みと６６．６６％という透過率を備えている。窒化ケイ素は熱的安定性及び照射安定性を備えており、加工及び厚みの制御が容易であるという利点を提供し、適切なπ−位相シフトを生成する。Ｓｉ３Ｎ４はまた、窒化ケイ素製造技術が実施可能であり、有効かつ完成しているという点において有利である。
【００４４】
位相マスク５２の加工パラメータは、膜として使用される低い応力のＳｉ３Ｎ４フィルムを確実にし、かつ直線状の位相シフターの側壁部スロープを達成するために最適化される。これらの結果は、異方性エッチング及び位相シフターの厚みに対するより微細な制御により得られる。
【００４５】
Ｘ線位相マスク５２に対し、工程は、未加工の両側が研磨された４インチのｎ型シリコンウェハから開始される。予備加熱炉（ｐｒｅ−ｆｕｒｎａｃｅ）洗浄がウェハに対して実施され、有機及び無機不純物が除去される。次に、酸化管を使用して９００℃で６０分間熱的酸化物の薄層（１００ｎｍ）を堆積する。次に、低圧化学気相成長法（ＬＰＣＶＤ）を実施し、１．８＋／−１０％μｍの厚みの窒化ケイ素が得られる。この窒化ケイ素層はＸ線マスクの膜として使用される。次いで、酸化物層は、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）を用いてウェハの前側に堆積される。もしくは、より好ましくは、エッチストップ（ｅｔｃｈ  ｓｔｏｐ）の品質を高めるために、高品質のポリシリコンの層をＬＰＣＶＤによりウェハの両側に堆積させる。次いで、ウェハは酸化加熱炉に移され、濃度の高い酸化物が窒化物上に形成される。得られる酸化物の厚みは１００ｎｍであり、かつ、この層は、エッチストップとして使用される。次いで、窒化ケイ素の薄層（１．２７＋／−１０％μｍ）を堆積させるためにＬＰＣＶＤが使用され、該薄層は位相シフター層として後に使用される。その後、３０ＫＶの電子ビームライタ（Ｅ−ｂｅａｍ  ｗｒｉｔｅｒ）が位相シフト層を描画するために使用される。ネガ型フォトレジストが好ましくは使用される。電子ビームパターン化フォトレジストから位相シフト層へパターンを移すためにプラズマエッチングが使用される。最終的には、フォトレジストは剥離される。
【００４６】
次いで、既に述べたように、マスクとウェハとの間の間隙（図２における距離ｄ）は、ナノ電子構造体を形成する場合、間隙の最小化が対応して照射の回折を最小化するという理由から最適なＣＤを達成するためになるべく小さくすることが理想的である。しかしながら、マスクとウェハとの間の間隙「ｄ」をより小さくすることは、マスクとウェハとが完全に平坦ではないという事実などを含む重要な製造上の問題を招来する。これらのマスクとウェハとの間の間隙の問題にもかかわらず、従来のシステムとは異なり、好ましい実施形態は、２０μｍより大きなマスクとウェハとの間の間隙において５０μｍより小さい構造体の位相シフトリソグラフィーを可能にする。
【００４７】
図５を参照すると、図３Ｂに示されるようにプロットされたエアリアルイメージ１００は、一連の３つの異なるマスク及びウェハ間の間隙に対して示されている。より詳細には、曲線で示された「Ａ」はマスク及びウェハ間の間隙の距離ｄが２５μｍであるイメージを示す一方で、曲線「Ｂ」は３０μｍにおけるエアリアルイメージを示し、曲線「Ｃ」は３５μｍにおけるエアリアルイメージを示す。好ましい実施形態の一つの重要な態様は、二つの位相シフト領域の隣接する端部によって形成される構造的な干渉によって生成される画像ブライトピークがマスクとウェハ間の間隙がより大きくなる場合により大きな正規化強度を有するということに注目することによりこれらの曲線によって示されている。特に、マスクとウェハ間の間隙が２５μｍである場合は、３．５より小さいピーク正規化強度を達成する一方で、マスクとウェハ間の間隙が３０μｍである場合は、３．５以上の正規化強度を達成する。しかしながら、約３５μｍに等しい間隙距離ｄに対して、正規化強度は、３０μｍに等しい間隙距離ｄにおいて達成されたピークから減少する。それにもかかわらず、４０μｍにて達成可能なブライトピークの強度は、２５μｍの間隙距離における強度に匹敵する。要するに、図４及び５に示すように、ナノ電子デバイスのＣＤのより大きな解像力は、好ましい実施形態において、マスクとウェハとの間の間隙の増大につれて達成され得る。特に、３０μｍ以上の間隙は、工程時におけるマスクの損傷の可能性を大いに低減し、かつより大きな間隙において強度の相対的な非感光性は、マスクのフィーチャーを描画する際の露光工程時の間隙の制御の必要性を低減するとともにより好ましい処理範囲を提供する。
【００４８】
上記ブライトピークの構造的干渉の技術は、二次元の画像を描画するために適用され得る。その他の好ましい実施形態とともに好ましい実施形態に従って、図６、７及び８に示されるように、コンタクトホールのような二次元のナノ電子ノードが、５０ｎｍの直径のオーダーにおいて長方形のマスクフィーチャーとともに製造され得る。
【００４９】
最初に図６を参照すると、位相シフト材料１１４の層を支持する膜１１３を有する位相シフトマスク１１２を含むリソグラフィー装置１１０の概略図が示されている。位相シフト材料１１４は二次元フィーチャーの四つの対応する端部１１６，１１８，１２０，１２２をそれぞれ画定する四つの位相シフト領域１１５，１１７，１１９，１２１を画定するために描画される。端部１１６，１１８，１２０，１２２は、二対の相対向する端部１１６，１１８及び１２０，１２２からなり、該端部はマスクフィーチャー（例えば、コンタクトホール又はバイア）を画定する長方形のアパーチャ又は開放領域１２４を画定するために配置されている。一次元のノードを描画するためのマスク５２の端部と同様に、相対向する端部１１６，１１８及び１２０，１２２は選択された間隔ｘによって離間され、以下に示すように、端部１１６，１１８，１２０，１２２に関連した端部ブライトピークの最適な構造的干渉を達成する。図７におけるマスク１１２の断面図に示されるように、約１ｎｍである波長を有する照射１２８を生成するＸ線源１２６（図６）を利用する場合、相対向する位相シフト領域１１５，１１７及び１１９，１２１の端部間の間隔は、約１００ｎｍ乃至３００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは２５０ｎｍである。描画操作時において、照射１２８はマスク１１２の位相シフト材料１１４により形成されたアパーチャ１２４を通って伝播し、ターゲット１３０の基板１３１により支持されるフォトレジスト１３２の層に衝突し、それによりレジスト１３２にコンタクトホール１３４が描画される。
【００５０】
約３０μｍであるマスクとウェハ間の間隙は、図８に示すエアリアルイメージ１４０を達成する。図３Ｂに関連する上記実施形態に示されるように、位相マスク１１２の各端部１１６，１１８，１２０，１２２は工程時に生成されるエアリアルイメージ１４０に対する端部ブライトピーク（図示しない）に寄与する。２５０ｎｍの側部（即ち、各々が等しく２５０ｎｍであるｘ１及びｘ２）を有する正方形のアパーチャ１２４を画定するように端部を配置することにより、これらの対応する端部ブライトピークは構造的に干渉し、７以上である正規化強度を有する画像ブライトピーク１４２を形成し、即ち、両方の端部ブライトピークの個々の強度に対して増強された強度を有する画像ブライトピークを形成する。この画像ブライトピーク１４２は、５０ｎｍより小さい直径を有するコンタクトホール画像１３４を形成するために使用される。実際には、位相シフト材料１１４により画定されるアパーチャ１２４は、四つの端部１１６，１１８，１２０，１２２に関連した四つの端部ブライトピーク間の構造的干渉のために画像ブライトピークが４倍も増大する。
【００５１】
また、そのような配列は、位相マスクの間隔及び構造に依存して、マスクフィーチャーからウェハ画像において、３乃至５倍の減少を形成する（即ち、２５０ｎｍのフィーチャーは、５０ｎｍのイメージを作成するために使用され得る）。更に、高強度のポジ型レジストは、図６及び７に示されるように、マスク１１２を用いて二次元フィーチャー描画に対して好ましくは使用される。特に、５０ｎｍより小さい二次元のナノ構造体を描画する装置１１０の能力は、集積回路の層において使用される材料の物理的特性のみにより現在のところ制限されている。例えば、銅で満たされたバイアは５０ｎｍより小さい直径において、伝導性の問題に直面した。
【００５２】
図面及び上記に記載された実施形態は現在のところ好ましいものではあるが、これらの実施形態は例示のみの目的にて提供されていることを理解すべきである。本発明は任意の特殊な実施形態に限定されることを意図するものではなく、添付した請求の範囲内における種々の改変に拡大することを意図されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１Ａ】従来の位相シフトマスクの部分的に破断した概略断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示される位相シフトマスクを用いた場合に生成されるエアリアルイメージを示すグラフである。
【図２】好ましい実施形態に従う位相シフトマスクの部分的に破断した概略断面図であって、二つの端部ブライトピークの相互作用が構造的に干渉しない垂直な距離によって離間された二つのπ−位相シフト領域の隣接する端部によって画定される開放ウィンドウ領域を示している。
【図３Ａ】二つの端部ブライトピークが構造的に干渉する第１の垂直な距離に対して図２の位相シフトマスクを用いた場合に生成されるエアリアルイメージを示すグラフである。
【図３Ｂ】別の垂直な距離に対して図２の位相シフトマスクを用いた場合生成される好ましい実施形態のエアリアルイメージを示すグラフである。
【図４】異なる対応する限界レベルを有するフォトレジストを使用した場合に得られる微小寸法（ＣＤ）を示すグラフである。
【図５】位相シフトマスクとターゲットとの間の３つの異なる間隙距離である２５、３０及び３５ミクロンに対して図３Ｂと同様なエアリアルイメージを示すグラフである。
【図６】好ましい実施形態に従って二次元の位相シフトマスクを利用するリソグラフィー装置の概略斜視図である。
【図７】図５に示される位相シフトマスクの線６−６に沿った概略断面図である。
【図８】図５及び６に示される位相シフトマスクを使用した場合に生成されるエアリアルイメージを示すグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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