(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路に対応する複数の空間周波数成分を含むリソグラフィパターンを、減衰部と光透過率が所定値以上である光透過部とを有する位相シフトマスクを利用して半導体基板上に光学露出装置を使って光学的に伝達するための方法であって、
（ａ）前記リソグラフィパターンに対応する複数の回折次数を含む回折パターンを生成する工程、
（ｂ）前記複数の空間周波数成分のうちの一部の空間周波数成分を有する前記リソグラフィパターンを正確に再現するために、前記複数の回折次数のうちどの回折次数を前記光学露出装置のレンズによって捕える必要があるかを前記複数の空間周波数成分のうちの前記一部の空間周波数成分に基づいて決める工程、
（ｃ）前記光学露出装置が前記複数の空間周波数成分のうちの前記一部の空間周波数成分を有する前記リソグラフィパターンを正確に再現するために必要な前記回折次数を捕えるために必要な一組の照明条件を決める工程、
（ｄ）前記照明条件の前記組で前記位相シフトマスクを照明する工程、及び
（ｅ）前記複数の空間周波数成分の全てについて、前記リソグラフィパターンが完全に再現されるまで、工程（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）を繰り返す工程を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたリソグラフィパターンを光学的に伝達するための方法に於いて、前記位相シフトマスクは、減衰部と光透過率が１００％である光透過部とを有する位相シフトマスクである方法。
【請求項３】
請求項２に記載されたリソグラフィパターンを光学的に伝達するための方法に於いて、前記照明条件の組が複数の異なる照明条件を含み、前記位相シフトマスクを異なる照明条件の各々で照明する方法。
【請求項４】
請求項３に記載されたリソグラフィパターンを光学的に伝達するための方法に於いて、前記照明条件の各々が異なる可干渉性露出設定を含む方法。
【請求項５】
請求項２に記載されたリソグラフィパターンを光学的に伝達するための方法に於いて、前記光学露出装置が軸外照明を利用する方法。
【請求項６】
請求項２に記載されたリソグラフィパターンを光学的に伝達するための方法であって、
前記半導体基板上に伝達したリソグラフィパターンの精度を損う回折次数を識別するように前記回折パターンを解析する工程、
及び前記リソグラフィパターンの精度を損なう回折次数が前記光学露出装置によって捕えられるのを防ぐために必要な前記照明条件を決定する工程を更に含む方法。
【請求項７】
請求項１に記載されたリソグラフィパターンを光学的に伝達するための方法であって、
前記リソグラフィパターンの正確な再現に悪影響する回折次数を除去するように、回折パターンを修正する工程を更に含む方法。
【請求項８】
請求項１に記載されたリソグラフィパターンを光学的に伝達するための方法であって、
前記回折次数が前記基板に達するのを防ぐように、前記リソグラフィパターンの正確な再現に悪影響する少なくとも一つの回折次数に関連する露出エネルギーを阻止する工程を更に含む方法。
【請求項９】
集積回路に対応する複数の空間周波数成分を含むリソグラフィパターンを、減衰部と光透過率が所定値以上である光透過部とを有する位相シフトマスクを利用して半導体基板上に光学露出装置を使って光学的に伝達するために、コンピュータに前記光学露出装置を制御するように指令するためのコンピュータプログラムであって、
（ａ）前記リソグラフィパターンに対応する複数の回折次数を含む回折パターンを生成する工程、
（ｂ）前記複数の空間周波数成分のうちの一部の空間周波数成分を有する前記リソグラフィパターンを正確に再現するために、前記複数の回折次数のうちどの回折次数を前記光学露出装置のレンズによって捕える必要があるかを前記複数の空間周波数成分のうちの前記一部の空間周波数成分に基づいて決める工程、
（ｃ）前記光学露出装置が前記複数の空間周波数成分のうちの前記一部の空間周波数成分を有する前記リソグラフィパターンを正確に再現するために必要な前記回折次数を捕えるために必要な一組の照明条件を決める工程、
（ｄ）前記照明条件の前記組で前記位相シフトマスクを照明する工程、及び
（ｅ）前記複数の空間周波数成分の全てについて、前記リソグラフィパターンが完全に再現されるまで、工程（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）を繰り返す工程を実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載されたコンピュータプログラムに於いて、前記位相シフトマスクは、減衰部と光透過率が１００％である光透過部とを有する位相シフトマスクである、コンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載されたコンピュータプログラムに於いて、前記照明条件の組が複数の異なる照明条件を含み、前記位相シフトマスクを異なる照明条件の各々で照明する、コンピュータプログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載されたコンピュータプログラムに於いて、前記照明条件の各々が異なる可干渉性露出設定を含む、コンピュータプログラム。
【請求項１３】
請求項１０に記載されたコンピュータプログラムに於いて、前記光学露出装置が軸外照明を利用する、コンピュータプログラム。
【請求項１４】
請求項１０に記載されたコンピュータプログラムに於いて、
前記半導体基板上に伝達したリソグラフィパターンの精度を損う回折次数を識別するように前記回折パターンを解析する工程、
及び前記リソグラフィパターンの精度を損う前記回折次数が前記光学露出装置によって捕えられるのを防ぐために必要な前記照明条件を決定する工程を更に前記コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１５】
請求項１０に記載されたコンピュータプログラムに於いて、
前記リソグラフィパターンの正確な再現に悪影響する回折次数を除去するように、回折パターンを修正する工程を更に前記コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１６】
請求項１０に記載されたコンピュータプログラムに於いて、
前記回折次数が前記基板に達するのを防ぐように、前記リソグラフィパターンの正確な再現に悪影響する少なくとも一つの回折次数に関連する露出エネルギーを阻止する工程を更に前記コンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項１７】
（ａ）複数の空間周波数成分を含むリソグラフィパターンに対応する複数の回折次数を含む回折パターンを生成する工程、
（ｂ）前記複数の空間周波数成分のうちの一部の空間周波数成分を有する前記リソグラフィパターンを基板上に正確に再現するために前記複数の回折次数のうちどの回折次数を光学露出装置のレンズによって捕える必要があるかを前記複数の空間周波数成分のうちの前記一部の空間周波数成分に基づいて決める工程、
（ｃ）前記光学露出装置が前記複数の空間周波数成分のうちの前記一部の空間周波数成分を有する前記リソグラフィパターンを正確に再現するために必要な前記回折次数を捕えるために必要な一組の照明条件を決める工程、
（ｄ）前記照明条件の前記組で、減衰部と光透過率が所定値以上である光透過部とを有する位相シフトマスクを照明する工程、及び
（ｅ）前記複数の空間周波数成分の全てについて、前記リソグラフィパターンが完全に再現されるまで、工程（ｂ）、（ｃ）、及び（ｄ）を繰り返す工程を含む、デバイス製造方法。
【請求項１８】
結像すべき複数の空間周波数成分を含むリソグラフィパターンに対応する複数の回折次数を含む回折パターンを生成する工程、
前記複数の空間周波数成分のうちの一部の空間周波数成分を有する前記リソグラフィパターンを基板上に正確に再現するために前記複数の回折次数のうちどの回折次数を光学露出装置のレンズによって捕える必要があるかを前記複数の空間周波数成分のうちの前記一部の空間周波数成分に基づいて決める工程、
及び前記回折次数を基板上に結像するために捕えられるようにするパターンを有するレチクルを作る工程を含む、マスク生成方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載されたマスク生成方法に於いて、前記レチクルは、前記回折次数が前記基板に達するのを防ぐように、前記リソグラフィパターンの正確な再現に悪影響する少なくとも一つの回折次数に関連する露出エネルギーを阻止する、マスク生成方法。
【請求項２０】
集積回路に対応するリソグラフィパターンを、半導体基板上に光学露出装置を使って光学的に伝達するために、コンピュータにマスクを製造させるように指令するためのコンピュータプログラムであって、
結像すべき複数の空間周波数成分を含むリソグラフィパターンに対応する複数の回折次数を含む回折パターンを生成する工程、
前記複数の空間周波数成分のうちの一部の空間周波数成分を有する前記リソグラフィパターンを基板上に正確に再現するために前記複数の回折次数のうちどの回折次数を光学露出装置のレンズによって捕える必要があるかを前記複数の空間周波数成分のうちの前記一部の空間周波数成分に基づいて決める工程、
及び前記回折次数を基板上に結像するために捕えられるようにするパターンを有するレチクルを作る工程を実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項２１】
請求項２０に記載されたコンピュータプログラムに於いて、前記レチクルは、前記回折次数が前記基板に達するのを防ぐように、前記リソグラフィパターンの正確な再現に悪影響する少なくとも一つの回折次数に関連する露出エネルギーを阻止する、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、改良したフォトリソグラフィ法に関し、更に詳しくは、多重可干渉性最適化露出および高透過率減衰位相シフトマスク（ＰＳＭ）を利用する、ピッチが露出波長よりかなり小さく且つピッチ比（即ち、ライン対スペース比）が１：１に近い形態のプリントを可能にする方法に関する。本発明は、リソグラフィ投影装置であって、一般的に、
- 放射線の投影ビームを供給するための放射線システム、
- 所望のパターンに従ってこの投影ビームをパターン化するのに役立つパターニング手段（例えば、マスク）を支持するための支持構造体、
- 基板を保持するるための基板テーブル、および
- このパターン化したビームをこの基板の目標部分上に投影するための投影システムを含む投影装置でのこの方法の使用法にも関する。
【０００２】
【発明の背景】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。そのような場合、このリソグラフィ法で利用するマスクは、このＩＣの個々の層に対応する回路パターンを含んでもよく、このパターンを、放射線感応性材料（レジスト）の層で塗被した基板（シリコンウエハ）の目標部分（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般的に、単一ウエハが隣接する目標部分の全ネットワークを含み、それらをこの投影システムを介して、一度に一つずつ、順次照射する。一つの種類のリソグラフィ投影装置では、全マスクパターンをこの目標部分上に一度に露出することによって各目標部分を照射し、そのような装置を普通ウエハステッパと呼ぶ。代替装置 ― 普通ステップ・アンド・スキャン装置と呼ぶ ― では、このマスクパターンを投影ビームの下で与えられた基準方向（“走査”方向）に順次走査し、一方、一般的に、この投影システムが倍率Ｍ（一般的に＜１）であり、この基板テーブルを走査する速度Ｖが、倍率Ｍ掛けるマスクテーブルを走査する速度であるので、この基板テーブルをこの方向に平行または逆平行に同期して走査することによって各目標部分を照射する。ここに説明したようなリソグラフィ装置に関する更なる情報は、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号に見られ、それを参考までにここに援用する。
【０００３】
リソグラフィ投影装置を使う製造プロセスでは、マスクパターンを、少なくとも部分的に放射線感応材料（レジスト）の層で覆われた基板上に結像する。この結像工程の前に、この基板は、例えば、下塗り、レジスト塗布およびソフトベークのような、種々の処理を受けるかも知れない。露出後、基板は、例えば、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベークおよび結像形態の測定／検査のような、他の処理を受けるかも知れない。この一連の処理は、デバイス、例えばＩＣの個々の層をパターン化するための基礎として使用する。そのようにパターン化した層は、次に、エッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化処理、酸化処理、化学・機械的研磨等のような、全て個々の層の仕上げを意図した種々の処理を受けるかも知れない。もし、幾つかの層が必要ならば、全処理またはその変形を各新しい層に反復しなければならないだろう。結局、デバイスのアレイが基板（ウエハ）上にできる。次に、これらのデバイスをダイシングまたは鋸引のような手法によって互いから分離し、そこから個々のデバイスをキャリヤに取付け、ピンに接続し等できる。そのようなプロセスに関する更なる情報は、例えば、参考までにここに援用する、ピータ・バン・ザントの“マイクロチップの製作：半導体加工の実用ガイド”、第３版、マグロウヒル出版社、1997年、ISBN0-07-067250-4という本から得ることができる。
【０００４】
簡単のために、この投影システムを、以後“レンズ”と呼ぶかも知れないが、この用語は、例えば、屈折性光学素子、反射性光学素子、および反射屈折性光学素子を含む、種々の型式の投影システムを包含するように広く解釈すべきである。この放射線システムも放射線のこの投影ビームを指向し、成形しまたは制御するためにこれらの設計形式の何れかに従って作用する部品を含んでもよく、そのような部品も以下で集合的または単独に“レンズ”と呼ぶかも知れない。更に、このリソグラフィ装置は、二つ以上の基板テーブル（および／または二つ以上のマスクテーブル）を有する型式でもよい。そのような“多段”装置では、追加のテーブルを並列に使ってもよく、または準備工程を一つ以上のテーブルで行い、一方他の一つ以上のテーブルを露出に使ってもよい。二段階リソグラフィ装置は、例えば、参考までにここに援用する、ＵＳ５，９６９，４４１およびＷＯ９８／４０７９１に記載してある。
【０００５】
勿論、集積回路製作の目標の一つは、ウエハ上に元の設計を（マスクを介して）忠実に再現することである。半導体製造プロセスで益々小さい形態を結像する要求が変らぬままであるので、かつて許容された光リソグラフィの限界が再三超えられた。
【０００６】
幾つかの光学的拡張方法が数年に亘って提案され、最も注目すべきものは、１９８０年代初期に最初に発表された交互開口位相シフトマスク（交互ＰＳＭ）である。レチクルを製造する能力、位相不一致、設計制限、および伝搬電磁場へのレチクル微細構造の影響のような、交互ＰＳＭへの制限がこの方法を製造で広く使われるようにしなかった。この種の問題をある程度是正する、６０−１２０−１８０°多相レチクル、９０−２７０°位相レチクル、および複式トレンチ処理を含むこの交互開口位相シフトレチクルの変形がある程度使われ、ウエハリソグラフィプロセスで限られた用途が認められた。しかし、このプロセスを製造で実行可能にするために、二つのレチクルの相補交互ＰＳＭが採用され、現在実際の生産で交互ＰＳＭを実施するための最も普通の方法である。
【０００７】
そのような相補交互ＰＳＭ方法では、重要ゲート幾何形状（即ち、プリントすべき最小形態サイズ）を設計から抽出し、それらをこれらのゲート層パターンの残りと別に結像できるようにする。これらのゲートパターンは、各ゲートの両側にウインドウ切欠きを有し且つこれらのウインドウの一つが他に対して１８０°位相シフトしていて、それによってこのゲート幾何形状全域に所望の交互開口位相シフトを与える“暗視野”ＰＳＭレチクルを使って結像する。ゲートをパターン化する領域に保護ブロックを含む第２の二値レチクルを使って非重要幾何形状および第１露出で露出しなかったフィールド領域を露出する。しかし、そのような二つの露出方法を使うことは、この第１および第２露出の境界に起る結像歪みは勿論、スループット、複式レチクル、ステッパ整列およびレチクル配置誤差によって生ずる第１および第２露出オーバレイ誤差を犠牲にする結果となる。
【０００８】
波長未満の形態をプリントするために必要な解像度向上を得るためにこの相補交互ＰＳＭ方法に関連するそのような犠牲が仮令許容されても、分解できる最小ピッチを減少する限り非常にわずかの利益しか得られない。特に、ゲートパターンの両側の位相差から生ずる最高の解像度向上を得るためには、より可干渉性の照明（σ＜＝０．３）を使うのが好ましい。もしそうなら、これは、非常に激しい角の丸まり、または１：１に近いピッチから単独の形態までの迅速で急峻なＣＤ変化のような、非常に強い近接効果を誘発することがある。両方が既に困難な設計難題に付加的な厄介な問題を持込み、実際の導入を更に制限する。
【０００９】
交互ＰＳＭを除く、他の種類のフォトマスクに対しては、最小ゲートピッチが結像システムの波長（λ）割るレンズの開口数（ＮＡ）またはｋpitch 約０．５に制限される。このピッチ制限を克服するための一つの方法は、第１露出で形態を一つおきにプリントしてピッチを事実上２倍にし、次にこの第１露出で露出した形態の間の形態を第２露出でプリントすることである。所望のパターンを更に複雑な方法で分解することも可能で、それは、最小ピッチが解像される点まで向上して順々に積重ねたパターンの結像の結果が最終的な所望のパターンである、二つ以上のパターンになる。このパターン分解戦略は、二値レチクルを使って実行できる。しかし、そのような分解法は、位相シフトから生ずる解像度向上が何もない。更に、この分解法は、スループット、複式レチクル、露出オーバレイ精度、および露出間境界を含む、他の多重露出方法と同じ欠点を有する。
【００１０】
それで、現在の光学技術手法は、特定の波長を使ってプリントできる最小ピッチに制限されたままである。ｋpitch と呼ぶこのピッチは次のように定義する：
ｋpitch ＝（ピッチ／２）＊（ＮＡ／λ）
但し、ＮＡは露出システムの開口数であり、λは露出波長である。実際、光リソグラフィの現在の方法は、Ｋpitch が約０．５０に制限されている。
【００１１】
それで、現在利用できるフォトリソグラフィ装置のピッチ解像能力の改善（即ち、ｋpitch の減少）を可能にし、現在の既知の技術に関連する欠点を克服するフォトリソグラフィ法に対する要求がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、現在利用できるフォトリソグラフィ装置のピッチ解像能力の改善（即ち、ｋpitch の減少）を可能にし、現在の既知の技術に関連する欠点を克服するフォトリソグラフィプロセスを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
更に具体的には、本発明は、集積回路に対応する複数の空間周波数成分を含むリソグラフィパターンを、減衰部と光透過率が所定値以上である光透過部とを有する位相シフトマスクを利用して、半導体基板上に光学露出装置を使って光学的に伝達するための方法に関する。この方法は、リソグラフィパターンに対応する複数の回折次数を含む回折パターンを生成する工程、複数の空間周波数成分のうちの一部の空間周波数成分を有するリソグラフィパターンを正確に再現するために、複数の回折次数のうちどの回折次数を光学露出装置のレンズによって捕える必要があるかを複数の空間周波数成分のうちの一部の空間周波数成分に基づいて決める工程、光学露出装置が複数の空間周波数成分のうちの一部の空間周波数成分を有するリソグラフィパターンを正確に再現するために必要な回折次数を捕えるために必要な一組の照明条件を決める工程、及び決定された照明条件の組で位相シフトマスクを照明する工程を含む。
【００１４】
以下に更に詳しく説明するように、本発明は、従来技術より顕著な利益を提供する。最も重要なことに、本発明の新奇な方法は、ピッチ解像能力を向上するように、非常に高い透過率の減衰ＰＳＭ、新奇な照明、革新的露出法、および回折パターンの設計を使用して光学的拡張をもたらす。本発明の方法は、ピッチが露出波長より遙かに小さく、１：１に近いピッチ比を有する形態のプリントを可能にし、ｋpitch を０．３０にする。その上、本発明の方法は、結像プロセスで異なるレチクルを使う必要がある多重露出法に関連する問題も無くする。以下に更に詳しく説明するように、本発明の方法は、単一レチクルを使用し、それによって、例えば、レチクル配置誤差のような問題を無くする。
【００１５】
本発明の付加的利点は、本発明の実施例の以下の詳細な説明から当業者に明白となろう。
【００１６】
この本文では、ＩＣの製造に於けるリソグラフィ装置およびマスクの使用を具体的に参照してもよいが、そのような装置およびマスクは、他の多くの可能な用途があることを明確に理解すべきである。例えば、それらを集積光学システム、磁区メモリ用誘導検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に使ってもよい。当業者は、そのような代替用途の関係で、この本文で使う“レチクル”、“ウエハ”または“ダイ”という用語のどれも、それぞれ、より一般的な用語“マスク”、“基板”および“目標部分”で置換えられると考えるべきであることが分るだろう。
【００１７】
本文書では、“放射線”および“ビーム”という用語を紫外放射線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長の）およびＥＵＢ（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する超紫外放射線）を含むあらゆる種類の電磁放射線を包含するために使用する。
【００１８】
この本文で使用するマスクという用語は、入射放射線ビームに、基板の目標部分に生成すべきパターンに対応する、パターン化した断面を与えるために使うことができる一般的パターニング手段を指すと広く解釈してもよく、“光バルブ”という用語もこのような関係で使うことができる。古典的マスク（透過性または反射性；二値、位相シフト、ハイブリッド等）の外に、そのようなパターニング手段の他の例には次のようなものがある：
・プログラム可能ミラーアレイ。そのような装置の一例は、粘弾性制御層および反射面を有するマトリックスアドレス可能面である。そのような装置の背後の基本原理は、（例えば）反射面のアドレス指定された領域が入射光を回折光として反射し、一方アドレス指定されない領域が入射光を未回折光として反射するということである。適当なフィルタを使って、上記未回折光を反射ビームから濾過して取除き、回折光だけを後に残すことができ、この様にして、このビームがマトリックスアドレス可能面のアドレス指定パターンに従ってパターン化されるようになる。必要なマトリックスアドレス指定は、適当な電子手段を使って行える。そのようなミラーアレイについての更なる情報は、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号から集めることができ、それらを参考までにここに援用する。
・プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構成の例は、米国特許第５，２２９，８７２号で与えられ、それを参考までにここに援用する。
【００１９】
この発明それ自体は、更なる目的および利点と共に、以下の詳細な説明および添付の概略図を参照することによってより良く理解できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を議論する前に、本発明の新奇な方法の理解を容易にするために、関係する技術の簡単な議論を提供する。特定のパターン形態の結像は、物体面で像によって、通過する波面として、回折される光を捕える結像システムのレンズの結果である。この物体によって出来た回折パターンは、ライン／スペースパターンの無限連続の場合のように比較的単純なことがあり、または完全にランダムなパターンの場合は極端に複雑である。この回折光の各部分は、この像についての情報を含み、像面で像の形成の役割を演ずる。この結像レンズが回折光の一部を捕えないとき、情報（その光に含まれるパターンの要素）が失われ、像の品質が低下する。この結果は、結像レンズが光リソグラフィで低域通過空間周波数フィルタとして作用することである。
【００２１】
パターンの特定の空間周波数成分の最善の結像は、その成分の空間周波数に整合する特別な可干渉性で行われるので、結像すべき所望のパターンに対して最適化される方法で照明条件を制御することが望ましい。しかし、所望のパターンの各成分を結像するために必要な可干渉性条件が相互に排他的である場合が多く、従って単一露出で達成することは不可能である。この理想的可干渉性条件を達成するために照明強度を制御する特別な照明器が提案されている。しかし、この特注照明の概念は、可干渉性強度しか制御せず、レンズが捕える、与えられた可干渉性条件の回折次数を制御するための手段は提供しない。
【００２２】
パターンを光の可干渉性ビームで照明するとき、それは回折パターンを生成し、この光を回折する角度は、このパターンの空間周波数成分によって決る。この簡単な例は、無限ライン／スペースパターンで、それはこのライン／スペースパターンのピッチ（Ｐx）によって定義される単一空間周波数を有する。この可干渉性光は、次の式によって定義される角度（または回折次数ｎ）でこのライン／スペースパターンに垂直に回折される：
θ＝ｓｉｎ-1｛（ｎ＊λ）／Ｐx｝              ［１］
【００２３】
理想的結像レンズは、全ての回折光を捕え、それを再結合して元のライン／スペースパターンの完全な像を形成する。実際には、対物レンズが回折ビームを捕えられる角度は有限であり、この角度を超える回折光は失われる。これは、像面での像の再構成の品質低下に繋がり、またはレンズが回折光を全く捕えない場合は、全く結像しない。レンズが光を捕えられる角度は、レンズの直径を定義する開口数、またはＮＡによって決る。
【００２４】
それで、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、もしライン／スペースパターン１１を結像システムの光軸に沿って光の可干渉性ビーム１３で照明するならば、＋／−１次回折をまだレンズ１５によって捕えられるようにする最小ピッチ（Ｐmin）は、次の式によって表せる：
Ｐmin＝λ／ＮＡ                               ［２］
大きなピッチのパターン１１を例示する図１Ａ、および小さなピッチのパターンを例示する図１Ｂに示すように、ピッチが減少すると、レンズ１５が＋／−１次回折のどちらかを捕えることが最早不可能である。
【００２５】
しかし、図１Ｃおよび図１Ｄを参照して、もしこの可干渉性ビーム１３をこの結像システムの縁から外へ光軸から離して動かすと（軸外照明またはＯＡＩ）、この＋１次回折が、図１Ｃおよび図１Ｄに示すように、光軸上に有り得る。この場合、σが１．０の値に近付き、但しσは、照明レンズのＮＡと対物（結像）レンズのＮＡの比を指す：
σ＝ＮＡill／ＮＡobj                            ［３］
【００２６】
しかし、この条件では、−１次回折が今度は結像システムの外部にあり、レンズ１５によって捕えられないだろう。この二ビーム結像は、図１Ｄに示すように、＋１次回折の位置がこのレンズの限界に戻るまで更にピッチを減少可能にする。この場合、σをσouterと定義し、式［２］を次のように再定義する：
Ｐmin＝λ／｛ＮＡ＊（１＋σouter）｝             ［４］
この限界を超えると、０と１（＋１と−１のどちらか）次回折の両方を捕えることが不可能であるので、結像が起らない。
【００２７】
本発明に戻ると、以下に詳しく説明するように、ここに開示する新奇な方法は、回折パターンの所望の像に確実に貢献する部分だけを選択的に結像するように、回折パターンの一部だけを対物レンズが捕えることに関する前記の現象を利用する。
【００２８】
更に具体的には、フォトマスクパターンがこのパターンの空間周波数成分に基づいて特有の回折パターンを生成すると、このパターンの空間周波数成分に対応する回折パターンの要素をレンズシステムが集め、独立且つ選択的に像面に結像できる。更に、本発明の方法によれば、異なるが共通の回折要素を含むパターンを、特別な可干渉性条件を使って、回折パターンの両パターンに共通の部分だけを選択するように結像する。それで、像面に本質的に同じ像を創る異なるパターン（レチクルパターン）を物面に置くことが可能である。
【００２９】
従って、本発明の方法は、非常に高透過率減衰のＰＳＭと組合わせた異なる露出および可干渉性条件を伴う多重露出を利用し、所望のウエハ像の最善の結像をもたらす（またはこのパターンを最も良く形成する）回折パターンの要素を選び出し且つ各露出に含まれるパターン成分に最適化した露出エネルギーで独立に露出できるようにする。各露出中に可干渉性条件を適正に設定することにより、回折パターンの望まない部分を大きく減少しまたは除去できる。更に、多重露出を組合わせることにより、所望のパターンをプリントするために最適化した複合照明により、およびフォトレジストパターン形成の非線形性挙動を利用することにより、完全な像を形成する。その結果、本発明の方法は、ピッチが露出波長λ未満である場合に、１：１ピッチ（例えば、ライン対スペース比）近くで結像を可能にする。重要なことに、本発明の方法が単一フォトマスクだけを利用し、異なる可干渉性露出設定を使ってそれを２回以上露出する。それで、本発明の方法は、ダイポールおよび相補相互ＰＳＭのような、複数のフォトマスクを使うことを要する技術に関連する問題を無くする。
【００３０】
その結果、所望のウエハ像とは違うが、適正な可干渉性条件で照明するとき、所望の像を形成する結果となる所望のパターンの要素（付加的な望まないパターン情報は勿論）を含む異なるパターンを有するパターンを創ることが可能である。このレチクルパターンを適切に設計することによって、単一レチクルだけで、ダイポールのような非常に強力な軸外照明技術を使うことができる。所望の像の獲得は、複合回折次数のどれを結像レンズで捕えるかを制御する方法で、この照明器（この可干渉性を制御する）を適正に配置することによって達成する。次に、本発明の方法を二つの例示パターンの結像に関連して詳細に説明する。
【００３１】
【実施例】
本発明を利用して結像すべき第１例示パターンは、図２Ａに示すような“煉瓦壁”パターンである。図２Ａを参照して、このパターンは、以後“煉瓦”と呼ぶ形態１７並びにこれらの煉瓦の間のスペース１８および１９を含む。煉瓦１７の端の間のスペース１８は、これらのスペース１８に対応する空間周波数の結像を最適化するための可干渉性条件設定によって最高に結像できる周期的パターンの１種類を表す。煉瓦の上端と下端の間のスペース１９は、ｙ方向にこの煉瓦パターンの高空間周波数成分の結像を最適化するための異なる可干渉性条件設定で最高に結像できる。これら二つの照明条件を二つの別々の露出に分けることによって、結像に貢献しない光を最少にする。それは、グレースケール特注照明器と同じ効果を与えながら、異なる照明条件に対して異なる露出エネルギーを使うことも可能にする。
【００３２】
図２Ａに示す“煉瓦壁”パターンは、半導体製作プロセスで、主としてメモリ装置を作るために、普通に使われている典型的パターンである。図２Ａに示すように、この煉瓦壁パターンは、矩形１７の千鳥状列から成り、それはこの矩形の寸法、列に沿う矩形間の距離（即ち、ｘピッチ）、および矩形の列間の距離（即ち、ｙピッチ）によって特性を表すことができる。矩形の寸法が８０ｎｍ×６３０ｎｍである図２Ａに示す例示パターンでは、ｘピッチが８３０ｎｍであり、ｙピッチが１８０ｎｍである。このパターンを２４８ｎｍＫｒＦ露出波長で結像することがこの露出波長より遙かに小さいピッチの１：１に近いパターンのプリントの例を示す。図２のパターンで、Ｙ方向に検討するとき、形態間の垂直距離が形態の垂直高さに等しいので、１：１のライン対スペース比があることを注記する。
【００３３】
更に具体的には、図２Ａの煉瓦壁パターンをＮＡ＝０．８０の結像レンズの光軸に沿ってλ＝２４８ｎｍの電磁エネルギーの可干渉性ビームで照明するとき、それは図３に示すような回折パターンを生ずる。図３の回折パターンは、ステッパの０．８０ＮＡのレンズがこの煉瓦壁パターンの三つの空間周波数成分を捕捉することを示す。ｘ軸に沿う二つの次数の回折は、図２Ｂにベクトル１として示す、４１５ｎｍ（１列おきの千鳥のために８３０ｎｍ割る２）のｘ軸空間周波数の＋／−１次に相当する。レンズの上部の二つの次数の回折およびレンズの下部の二つの次数の回折は、図２Ｂの対応するベクトル２ａおよび２ｂに沿って起る３３０ｎｍの二つの空間周波数の＋／−１次回折に相当し、それらはベクトル＜４１５，１８０＞および＜４１５，−１８０＞に垂直である。式［４］から計算したこの条件（σouterがほぼ０で）に対するＰminが３１０ｎｍであることを注記する。しかし、このパターンはｙ方向に１８０ｎｍの空間周波数成分も有し、それを図２Ｂにベクトル３として示す。このパターンを結像するために十分な次数の回折を図３に示す回折パターンで捕捉したと見えるかも知れないが、捕捉した次数の回折は、このパターンの１８０ｎｍｙピッチ成分（ベクトル３）に対する結像情報を欠く。また、種々の次数の回折の強度が異なることを注記する。
【００３４】
図２Ａの煉瓦壁が生成する回折パターンの広い展望を得るために、このシミュレーションで利用する可干渉性ビームの波長を１２６ｎｍまたは約λ／２に変えた。そのような露出光源の波長の減少は、全ての回折角を半分だけ減少し、出来た回折パターンを図４に示す。重要なことに、この回折パターンを調べることによって、特定の次数の回折を捕捉する結果となる可干渉性ビームに対するσ値を確認できる。図４の三つの円２１、２２および２３は、０．８０ＮＡのレンズおよび２４８ｎｍ波長の回折捕捉能力を表す。σouterがほぼ０に、この可干渉性ビームをレンズの中心に置くとき、中央の六つの次数の強い回折が、丁度図３に示すように、集められる。しかし、σouter＝０．９０であるように、この可干渉性ビームを垂直方向にレンズの下縁近くに置くとき（即ち、円２３）、１８０ｎｍピッチ空間周波数パターンの１次回折を捕えることが可能である。しかし、この条件では、レンズがｘ軸に沿う回折次数のどれももう捕えない。同様に、このビームをレンズの上縁近くに置くとき（即ち、円２１）、同じことが起り、今度は＋１ではなく−１次回折を捕えるだけである。
【００３５】
この様に、前記から明白なように、特定の可干渉性ビームが照明器内のどこから出るかによって（σouterおよび光軸に対する角度）、その点で何れかの次数の回折が生ずるなら、このレンズがどれを集めるかが決るだろう。以下に更に詳しく説明するように、本発明の方法は、所望の像を忠実にプリントするために必要な次数の回折を捕えるための最適露出および照明設定を決めるために回折パターンを利用する。
【００３６】
図５は、σが１．０に等しく且つ露出波長が２４８ｎｍの従来の光源の瞳充満強度を示す。図４に示すシミュレートした回折パターンおよび図５の瞳充満強度図は、ＡＳＭＬ  ＭａｓｋＴｏｏｌｓが創った“リソクルーザ”と呼ばれるソフトウェアプログラムを利用して生成できることを注記する。図５の瞳充満強度図は、照明器のどの領域が結像プロセスに大きく貢献するかおよびどれがしないかの識別を可能にする。特に、高強度領域は、比較的大量の回折したエネルギーを結像システムが捕え、従ってこの捕えた回折エネルギーに含まれるパターンのこれらの空間周波数成分を結像面へ伝達する可干渉性条件に対応する。
【００３７】
例えば、ｘ軸に沿う瞳フィールドの縁では、このパターンに高ｘ軸空間周波数成分がない（最小ピッチ、または最高空間周波数が４１５ｎｍである）ので、瞳充満強度が比較的低い。それで、この領域の可干渉性点から出る光は、この煉瓦壁パターンの全体の像形成に大きくは貢献しない。この照明の中心近くの可干渉性点は、このパターンの４１５ｎｍｘ軸空間周波数成分の＋１および−１次回折の両方がこのレンズによって捕えられるので、像形成により大きく貢献する。ｘ方向に縁の方へ外に動かすと、１次回折が失われ、得るべき追加の１次回折がもうない。逆に、ｙ方向に縁の方へ外に動かすと、これらの点が縁に近くなるので非常に重要な１次回折を捕える結果となる。この様に、この瞳充満強度は、この瞳フィールドの上縁および下縁に沿って比較的強い。それで、この回折パターンおよび瞳充満強度図を見直すことによって、照明パターンを特注／最適化してそれが所望のプリント像の瞳充満パターンと整合するようにすることが可能である。
【００３８】
煉瓦壁パターンに対応する回折パターンおよび瞳充満強度図の解析に基づく現在の例では、図６Ａに示すように、２４８ｎｍの露出波長に対して、σouter０．９５、σinner０．７５、および角度２０°の設定でのｙダイポール照明が波長未満の、１８０ｎｍｙピッチ水平構造体をプリントするために有効であることが決定した。しかし、図６Ａの照明設定を使うことは、このレンズがｘ軸方向に回折される光を全く捕えられないので、このパターンのｘ軸空間周波数成分を全て失う結果となる。図６Ｂは、図６Ａに示す照明条件および３２ｍＪの露出線量および０．８０ＮＡを使って図２Ａの煉瓦壁パターンをプリントすることから生じた、シミュレートした空中像を示す。図６Ｂに示すように、高ｙ軸空間周波数を有する構造体の輪郭（即ち、水平ラインおよびスペース）がはっきりしている。しかし、ｘ軸空間周波数成分を有する、矩形形態の端の間の領域の結像が何もなかった。
【００３９】
このパターンの低空間周波数成分を結像するために、この回折パターンおよび瞳充満強度図から最適可干渉性条件は、非常に小さいσ（この例ではσ＝０．２０）の従来の照明であろうと決めた。利用したこの特定の照明設定を図７Ａに示す。図７Ｂは、図７Ａに示す照明条件を使い、１０ｍＪの露出線量および０．８０ＮＡで図２Ａの煉瓦壁パターンをプリントすることから生じた、シミュレートした空中像を示す。図７Ｂに示すように、この選択した照明設定は、矩形形態の端の間の領域を結像する結果となる。密でない構造体をプリントする光学的効率が高いため、露出エネルギーを３２ｍＪに維持できず、１０ｍＪに減少すべきであることを注記する。
【００４０】
前記の事項は、与えられた例では、回折次数によって回折強度が異なるので、所望のパターンを再構成するために必要な次数の回折を全て捕える結果となる単一可干渉性条件を選択し、且つ単一露出でそれらを露出することが不可能であることを明確にする。しかし、本発明に従って可干渉性条件を複数の露出に分離することによって、全ての回折光を集める理想的結像条件をより厳密に近似する、異なる露出エネルギーを使うことができる。図８は、図６Ａと図７Ａの二つの露出条件を多重露出法で組合わせたときのシミュレーション結果を示す。特に、ウエハを、図６Ａの照明条件を使って最初に露出し、その後、同じレチクルを使って、このウエハを図７Ａの照明条件で露出する。図８のシミュレーション結果から分るように、本発明の多重露出法は、所望の煉瓦壁パターンをウエハ上に結像する結果となる。
【００４１】
従って、本発明の前記の方法は、ピッチが露出波長より遙かに小さく且つピッチ比が１：１に近い形態のプリントを可能にし、それによってｋpitch を０．３０に発展させる。本発明は、非常に高い透過率減衰ＰＳＭ（例えば、クロムレスＰＳＭ）に関連する強い近接効果のために、そのようなＰＳＭに使うのに特に適することを注記する。更に、本発明の方法は、同じレチクルの多重露出を可能にし、それによって複数のレチクルを使うことを要する多重露出法に関連する問題を無くする。
【００４２】
本発明の主な利点の一つは、それを、接触孔をプリントする場合のように、暗視野結像に適用できることである。本発明より前は、接触孔をプリントするために交互開口法が使われていた。しかし、そのような交互開口法で設計に位相シフトを適用する性質がそれを接触ピッチの非常に狭い範囲にしか有効にしない。交互ＰＳＭは、小さい暗線に適用する解像度向上法で、もし接触子間のこの“暗線”が十分に小さければ、解像度が改善する。しかし、接触子間の距離が比較的大きくなると、接触子間の領域に起る干渉の量が無視できる程になり、解像度向上が失われる。この方法は、相反する位相割当ての問題もある。以下に説明するように、本発明は、接触孔をプリントするために暗視野結像を利用するときに解像度向上をもたらす。
【００４３】
図９Ａは、プリントすべき暗視野接触孔パターンの例を示す。この例は、非常に高い透過率減衰位相シフトリソグラフィでの二つの問題を示す。最初は、暗いことを意図する大きい領域が、このフィールド領域の高透過率のために暗くないことである。第２は、１：１に近いピッチ比が暗格子効果を生じ、所望の明接触孔のプリントにならないことである。
【００４４】
図１０は、２４８ｎｍの可干渉性ビームおよび０．８０ＮＡのレンズによって捕えた次数の回折で照明したときに、図９Ａのパターンによって生成する回折パターンを示す。上に“煉瓦壁”の例で詳述したのと同じ方法論に従って、回折パターンの広い展望を得るように、図１０に示す回折パターンを作るためのシミュレーションで利用した波長を１２６ｎｍに減少した。図１１は、１２６ｎｍの可干渉性ビームおよび０．８０ＮＡのレンズで生成した回折パターンを示す。図１１から明らかなように、この接触孔パターンの回折パターンは、煉瓦壁の先の例より遙かに複雑であり、その結果、このパターンの特定の空間周波数成分を識別することがより困難である。しかし、調べてみると、図９Ｂに示すように、中心に最も近い六つの次数の回折が空間周波数１ａ（６００ｎｍ）、１ｂ（５３６ｎｍ）および１ｃ（５３６ｎｍ）に対応することが分る。ｘ軸およびｙ軸に沿い、この０．８０ＮＡのレンズのすぐ外にある四つの次数の回折が、図９Ｂに示すように、空間周波数２ａ（３００ｎｍ）および２ｂ（３００ｎｍ）に対応する。ｘ軸から約＋／−３０°でこの０．８０ＮＡのレンズのすぐ内にある四つの次数の回折が、図９Ｂに示すように、空間周波数３ａ（３３３ｎｍ）および３ｂ（３３３ｎｍ）に対応する。図１２は、σが１．０に等しく且つ露出波長が２４８ｎｍに等しい従来の照明設定の照明器から生ずる、図１０の回折パターンに対応する瞳充満パターンを示す。
【００４５】
次に、この回折パターンおよび瞳充満パターンを、例えば、実験的方法によって解析し、このパターンの特定の要素の結像を最適化する可干渉性条件を示す。例えば、もし、レンズが図９Ｂのベクトル１ａ、１ｂおよび１ｃに関連する次数の回折だけを捕えるようにこのレンズのＮＡを減少させると、この像のどの成分がそれらに含まれるかが観察できる。図１３Ａは、このＮＡを２４８ｎｍの露出で０．６０に設定すると、このレンズがこの可干渉性ビームの中央の六つの次数の回折だけを捕えることを示す。図１３Ｂは、図１３Ａの可干渉性条件、および透過率１００％のクロムレス位相シフトパターンに対する結果空中像シミュレーションを示す。このシミュレーションから、暗領域としての１：１に近い形態のプリントおよび暗ではなく明領域としての比較的大フィールド領域像の問題の両方が起ることが分る。従って、この解析によって、技術者は、全体の回折パターンのこの部分が望ましくない要素を結像、即ち、必要な接触孔パターンではなく、実際の接触孔によって囲まれた大きいフィールド領域の光強度を集中することに貢献させると結論付けることができる。これは、望ましくない状態であり、クロムレス位相シフトレチクルで大フィールド領域および１：１に近いピッチ比の適正な結像を可能にするようにレチクルパターンを変えることによってこの回折パターンを修正する必要を示す。
【００４６】
回折パターンのこの部分がウエハ面で像形成に貢献するのを防ぐためには、少なくとも二つの可能な方法がある。一つは、この領域でレチクルを通して伝達される露出エネルギーを阻止するために、この領域にクロムパターンを使うことである。第２のものは、この例で使い、回折パターンのこの部分をすっかり設計するような方法でこのレチクルパターンを修正することである。回折パターンのそのような修正は、例えば、実験的方法を使って行うことができる。図１４は、複合回折パターンの一部として、図９の接触孔像を創るために必要な回折要素を有するパターンの例を示す。図１５は、図１４のパターンによって生成した、２４８ｎｍの可干渉性ビームに対する回折パターンを示す。図１５から明らかなように、このパターンの望ましくない回折要素は除かれ、一方同時に特定の可干渉性条件からこの接触孔パターンを構成するために必要な外側次数の回折を維持する。
【００４７】
上に説明したのと同様な方法で、所望の接触パターンを結像するために必要な露出のための可干渉性条件を適切に選択するために、回折パターンの広い展望を得るように、図１５に示す回折パターンを作るためのシミュレーションで利用した波長を１２６ｎｍに減少した。図１６は、この１２６ｎｍの可干渉性ビームおよび０．８０ＮＡレンズで生成した回折パターンを示す。図１６を吟味すると、このパターンの各成分に対してどれが最適可干渉性条件かを決められる。例えば、図１８Ａに示すように、照明源がσ０．８０およびｘ軸から＋／−４５°の角度（クエーザの照明に相当）で中心に置くように可干渉性条件を設定することによって、図１７に示すように、高空間周波数回折次数をこの結像システムで捕えることができる。この特別の可干渉性設定を使って、そのような設定では悪くしか結像しない低空間周波数矩形接触子を犠牲にして、小さく密に接近した接触子の列の結像を向上する。図１８Ｂは、９０／６０／３０、０．８０のＮＡ、および１７ｍＪの露出線量の設定（即ち、図１８Ａの照明設定）でクエーザ照明を使うシミュレーション結果を示す。
【００４８】
矩形接触孔を結像するために、図２０Ａに示すように、照明領域がｘ軸およびｙ軸上に中心を置くように４５°だけ回転したクエーザの照明を使って、これらの形態の結像に大きく貢献する次数の回折を最も良く捕えることを決めた。特に、この可干渉性条件は、図１９の回折パターンに示すように、低空間周波数矩形接触孔の結像に貢献しない次数の回折を結像システムが捕えないように、０．４５のσに中心を置いた。図２０Ｂは、６０／３０／３０、０．８０のＮＡ、および１４ｍＪの露出線量の設定（即ち、図２０Ａの照明設定）で回転したクエーザ照明を使うシミュレーション結果を示す。
【００４９】
最後に、図２１は、二つの照明設定（即ち、図１８Ａと図２０Ａの照明設定）を組合わせたときのシミュレーション結果を示す。分るように、所望の接触孔パターンが忠実に再現されている。
【００５０】
前記の事項から明らかなように、本発明は、従来技術より顕著な利益を提供する。最も重要なことに、本発明の新奇な方法は、ピッチ解像能力を向上するように、非常に高い透過率の減衰ＰＳＭ、新奇な照明、革新的露出法、および回折パターンの設計を使用して光学的拡張をもたらす。本発明の方法は、ピッチが露出波長より遙かに小さく、１：１に近いピッチ比を有する形態のプリントを可能にし、ｋpitch を０．３０にする。その上、本発明の方法は、結像プロセスで異なるレチクルを使う必要がある多重露出法に関連する問題も無くする。以下に更に詳しく説明するように、本発明の方法は、単一レチクルを使用し、それによって、例えば、レチクル配置誤差のような問題を無くする。
【００５１】
図２２は、この発明の方法に使うために適したリソグラフィ投影装置を概略的に描く。この装置は：
- 放射線の投影ビームＰＢを供給するための、放射線システムＥｘ、ＩＬ。この特別の場合、この放射線システムは、放射線源ＬＡも含む、；
- マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスクホルダを備え、およびこのマスクを部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第１位置決め手段に結合された第１物体テーブル（マスクテーブル）ＭＴ；
- 基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したシリコンウエハ）を保持するための基板ホルダを備え、およびこの基板を部材ＰＬに関して正確に位置決めするために第２位置決め手段に結合された第２物体テーブル（基板テーブル）ＷＴ；
- マスクＭＡの被照射部分を基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、一つ以上のダイを含む）上に結像するための投影システム（“レンズ”）ＰＬ（例えば、屈折性、反射性または反射屈折性の光学システム）を含む。
【００５２】
ここに描くように、この装置は、透過型である（即ち、透過性のマスクを有する）。しかし、一般的に、それは、例えば、（反射性のマスクを備える）反射型でもよい。その代りに、この装置は、マスクを使う代替案としてのもう１種類のパターニング手段を使ってもよく；その例にはプログラム可能ミラーアレイまたはＬＣＤマトリックスがある。
【００５３】
この線源ＬＡ（例えば、水銀灯またはエキシマレーザ）は、放射線のビームを作る。このビームを直接か、または、例えば、ビーム拡大器Ｅｘのような、状態調節手段を通してから、照明システム（照明器）ＩＬの中へ送る。この照明器ＩＬは、このビームの強度分布の外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側および／またはσ内側と呼ぶ）を設定するための調整手段ＡＭを含んでもよい。その上、それは、一般的に、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような、種々の他の部品を含む。この様にして、マスクＭＡに入射するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。
【００５４】
図２２に関して、線源ＬＡは、（この線源ＬＡが、例えば、水銀灯である場合によくあることだが）このリソグラフィ投影装置のハウジング内にあってもよいが、このリソグラフィ投影装置から遠く離れていて、それが作った放射線ビームをこの装置に（例えば、適当な指向ミラーを使って）導いてもよいことに注目すべきで；この後者のシナリオは、線源ＬＡがエキシマレーザ（例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦまたはＦ2レージングに基づく）である場合によくあることである。本発明は、これらのシナリオの両方を包含する。
【００５５】
ビームＰＢは、次に、マスクテーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡを横切る。マスクＭＡを横断してから、ビームＰＢは、レンズＰＬを通過し、それがこのビームを基板Ｗの目標部分Ｃ上に集束する。第２位置決め手段（および干渉計測定手段ＩＦ）を使って、基板テーブルＷＴを、例えば、異なる目標部分ＣをビームＰＢの経路に配置するように、正確に動かすことができる。同様に、例えば、マスクＭＡをマスクライブラリから機械的に検索してから、または走査中に、第１位置決め手段を使ってマスクＭＡをビームＰＢの経路に関して正確に配置することができる。一般的に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図２０にはっきりは示さないが、長ストロークモジュール（粗位置決め）および短ストロークモジュール（微細位置決め）を使って実現する。しかし、ウエハステッパの場合は（ステップアンドスキャン装置と違って）、マスクテーブルＭＴを短ストロークアクチュエータに結合するだけでもよく、または固定してもよい。
【００５６】
図示する装置は、二つの異なるモードで使うことができる：
- ステップモードでは、マスクテーブルＭＴを本質的に固定して保持し、全マスク像を目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一“フラッシュ”で）投影する。次に基板テーブルＷＴをｘおよび／またはｙ方向に移動して異なる目標部分ＣをビームＰＢで照射できるようにする；
- 走査モードでは、与えられた目標部分Ｃを単一“フラッシュ”では露出しないことを除いて、本質的に同じシナリオを適用する。その代りに、マスクテーブルＭＴが与えられた方向（所謂“走査方向”、例えば、ｙ方向）に速度νで動き得て、それで投影ビームＰＢがマスク像の上を走査させられ；同時に、基板テーブルＷＴがそれと共に同じまたは反対方向に速度Ｖ＝Ｍνで動かされ、このＭはレンズＰＬの倍率（典型的には、Ｍ＝１／４または１／５）である。この様にして、比較的大きい目標部分Ｃを、解像度について妥協する必要なく、露出できる。
【００５７】
本発明のある特定の実施例を開示したが、本発明はその精神または本質的特性から逸脱することなく、他の形で実施してもよいことに注目すべきである。従って、本実施例は、全ての点で例示であり、限定と考えるべきでなく、この発明の範囲は、前記請求項によって示し、従って、これらの均等物の意味および範囲内に入る全ての変更は、それに包含する意図である。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】軸外照明法の利用がリソグラフィシステムによって結像できる最小ピッチを減少可能にする方法を示す。
【図１Ｂ】軸外照明法の利用がリソグラフィシステムによって結像できる最小ピッチを減少可能にする方法を示す。
【図１Ｃ】軸外照明法の利用がリソグラフィシステムによって結像できる最小ピッチを減少可能にする方法を示す。
【図１Ｄ】軸外照明法の利用がリソグラフィシステムによって結像できる最小ピッチを減少可能にする方法を示す。
【図２Ａ】本発明の方法を利用して結像すべき例示的“煉瓦壁”パターンを示す。
【図２Ｂ】図２Ａの“煉瓦壁”パターンの四つの空間周波数成分を示す。
【図３】図２Ａの“煉瓦壁”パターンによって生成した回折パターンを示す。
【図４】図３に示す回折パターンを生成するために利用した露出波長の約１／２の波長を利用して、図２Ａの“煉瓦壁”パターンによって生成した回折パターンを示す。
【図５】σが１．０に等しく且つ露出波長が２４８ｎｍに等しい従来の照明に設定した照明器から生ずる、図３の回折パターンに対応する瞳充満図を示す。
【図６Ａ】図２Ａの“煉瓦壁”パターンの水平形態をパターン化するために最適化したＹダイポール露出設定を示す。
【図６Ｂ】図６ＡのＹダイポール露出設定を利用する、“煉瓦壁”パターンのシミュレートした空中像を示す。
【図７Ａ】図２Ａの“煉瓦壁”パターンの垂直形態をパターン化するために最適化した従来の照明設定を示す。
【図７Ｂ】図７Ａの従来の照明設定を利用する、“煉瓦壁”パターンのシミュレートした空中像を示す。
【図８】図６Ａと図７Ａの最適化した露出の両方を利用する、“煉瓦壁”パターンの結果空中像を示す。
【図９Ａ】本発明の方法を利用して結像すべき暗視野接触孔パターンの例を示す。
【図９Ｂ】図９Ａの接触孔パターンの七つの空間周波数成分を示す。
【図１０】図９Ａの接触孔パターンによって生成した回折パターンを示す。
【図１１】図１０に示す回折パターンを生成するために利用した露出波長の約１／２の波長を利用して、図９Ａの接触孔パターンによって生成した回折パターンを示す。
【図１２】σが１．０に等しく且つ露出波長が２４８ｎｍに等しい従来の照明に設定した照明器から生ずる、図１０の回折パターンに対応する瞳充満図を示す。
【図１３Ａ】２４８ｎｍ波長、ＮＡ＝０．６０によって捕えた、図９Ａの接触孔パターンの複数次回折を示す。
【図１３Ｂ】図９Ａの接触孔パターンの六つの次数の回折を捕えることによって生ずる、この接触孔パターンの空中像を示す。
【図１４】図９Ａの接触孔パターンを適正に結像するために必要な回折要素を含む修正したパターンを示す。
【図１５】図１４のパターンによって生成した回折パターンを示す。
【図１６】図１５に示す回折パターンを生成するために利用した露出波長の約１／２の波長を利用して、図１４のパターンによって生成した回折パターンを示す。
【図１７】σ＝０．８５および＋／−４５°の角度の可干渉性設定によって捕えた、図１４のパターンの複数次回折を示す。
【図１８Ａ】図１９Ａの小さく密な接触孔の列のパターンを結像するために最適化したクエーザ照明設定を示す。
【図１８Ｂ】設定が９０／６０／３０、０．８０のＮＡ、および１７ｍＪである、クエーザ照明設定を利用する接触孔パターンのシミュレートした空中像を示す。
【図１９】ｘ軸およびｙ軸の両方に沿うσ＝０．４５の可干渉性設定によって捕えた、図１４のパターンの複数次回折を示す。
【図２０Ａ】図９Ａの大きく、密でない接触孔パターンを結像するために最適化したクエーザ照明設定を示す。
【図２０Ｂ】設定が６０／３０／３０、０．８０のＮＡ、および１４ｍＪである、図２０Ａのクエーザ照明設定を利用する接触孔パターンのシミュレートした空中像を示す。
【図２１】図１８Ａと図２０Ａの最適化した露出の両方を利用する、接触孔パターンの結果空中像を示す。
【図２２】この発明に使うために適したリソグラフィ投影装置を概略的に描く。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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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１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【図２２】
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