JP4580338B2 - リソグラフィ装置、エキシマ・レーザ、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置、エキシマ・レーザ、およびデバイス製造方法に関する。また本発明は、その方法によって製造されたデバイスに関する。

リソグラフィ装置は、基板のターゲット部分に所望のパターンを適用するマシンである。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。その場合、パターン形成デバイス（すなわち、マスクまたはレチクルと呼ばれるパターン付与デバイス）を使用して、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができ、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）上のターゲット部分（例えば１つまたは複数のダイを含み）に結像することができる。一般に、単一の基板が、隣接ターゲット部分網を含み、それらターゲット部分が連続的に露光される。公知のリソグラフィ装置は、ターゲット部分に全パターンを一度に露光することによって各ターゲット部分を照射するいわゆるステッパと、投影ビームによって所与の方向（「走査」方向）にパターンを走査し、それと同時に、この方向と平行または逆平行に基板を同期走査することによって各ターゲット部分を照射するいわゆるスキャナとを含む。

レチクルと基板との間に、レチクルの照射された部分を基板のターゲット部分に結像するための投影システムが配設される。投影システムは、放射線の投影ビームを方向付け、成形し、あるいは制御するための構成要素を含む。投影システムは、例えば、それぞれ屈折光学要素、反射光学要素、および屈折光学要素と反射光学要素の両方を含む屈折光学システム、もしくは反射光学システム、または反射屈折光学システムとすることができる。

一般に、投影システムは、投影システムの開口数（一般に「ＮＡ」と呼ばれる）を設定するためのデバイスを有する。例えば、調節可能なＮＡ絞りが、投影システムの「ひとみ」に提供される。

また照明システムは、放射線の投影ビームを方向付け、成形し、あるい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様々なタイプの光学構成要素を包含していてもよく、以下、そのような構成要素を総称して、または個々に、「レンズ」と呼ぶことがある。装置の照明システムは、典型的には、マスクの上流で強度分布の外側および／または内側ラジアル範囲（通常、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる）を設定するための調節可能光学要素を照明システムの「ひとみ」に有する。σアウターおよびσインナーの特定の設定は、本明細書で以後、環状照明モードと呼ぶことがある。照明システムのひとみ面での空間強度分布の制御は、照明された物体（オブジェクト）のイメージが基板上に投影されたときに処理パラメータを改良するように行うことができる。

マイクロチップの製造は、デバイスと相互接続ラインとの間、もしくはフィーチャ同士の間、および／または例えば１つのフィーチャの２つの縁部など１つのフィーチャの要素同士の間の、空間または幅の公差の制御を含む。特に、デバイスまたはＩＣ層の製造で許容されるそのような空間の最小値の空間公差の制御が重要である。前記最小の空間および／または最小の幅は、限界寸法すなわちクリティカル・ディメンジョン（「ＣＤ」）と呼ばれる。

従来の投影リソグラフィ技術では、低密度フィーチャと高密度フィーチャに関するＣＤのばらつきの発生が、プロセス許容度（すなわちＣＤの所与の公差に対する照射されたターゲット部分の露光量の残留誤差許容量と組み合わせた利用可能な焦点深度）を制限する場合があることがよく知られている。この問題は、同じ公称限界寸法を有するマスク上のフィーチャが、ピッチ依存回折効果により、マスク上でのそれらのフィーチャのピッチ（すなわち隣接するフィーチャ間の離隔距離）に依存して異なってプリントされるために生じる。ピッチは、フィーチャ幅と、２つの続いているフィーチャ間の空間との和である。

２つのそれぞれ異なるピッチで配置されたラインなど、２つの同様のフィーチャ間のプリントＣＤの差は、粗密バイアスまたは「ＩＤＢ（Ｉｓｏ−Ｄｅｎｓｅ−Ｂｉａｓ）」と呼ばれる。例えば、特定のライン幅を有し、大きなピッチで配置されるラインからなるフィーチャは、同じライン幅を有し、マスク上に高密度配置で提供される、すなわち小さなピッチで配置される同じフィーチャとは異なってプリントされる。したがって、限界寸法の高密度フィーチャと低密度フィーチャとが同時にプリントされるとき、プリントＣＤのピッチ依存ばらつきが観察される。特定のＣＤピッチ依存性を記述するデータが、一般に、本明細書で以後ＣＤピッチ曲線と呼ぶＣＤ対ピッチのプロットによって表される。現象「粗密バイアス」は、フォトリソグラフィ技術において特別な問題である。粗密バイアスは、典型的には、ナノメートル単位で測定され、リソグラフィ・プロセスの実用的な特徴に関する重要な基準を表す。

一般に、マスク・パターンは、いくつかのフィーチャにサイズ・バイアスを加えることによって、プリントされる低密度フィーチャと高密度フィーチャとの寸法の差が多少は最小限になるように設計される。マスク・パターンに対して、ラインなどいくつかのフィーチャにサイズ・バイアスを加えることはフィーチャ・バイアスと呼ばれ、ラインの場合にはライン・バイアスと呼ばれる。しかし、プリントＣＤの実際のピッチ依存性は、装置の特有の性質（使用されるリソグラフィ装置の収差および較正など）に依存する。したがって、フィーチャ・バイアスが存在するときでさえ、残留粗密バイアスが存在する可能性がある。従来のリソグラフィ装置は、粗密バイアスの問題に直接には対処していない。従来、投影レンズのＮＡまたはσアウターおよびσインナー設定など装置の光学パラメータを変更することによって、あるいはプリントされる低密度フィーチャと高密度フィーチャとの寸法の差が最小限になるようにマスクを設計することによって粗密バイアスに対する補償を試みることは、従来のリソグラフィ装置の使用者に任されている。しかし、そのようなマシン設定の変更は、プロセス許容度に悪影響を及ぼすことがある。

一般に、大量生産現場では、マシンの最適な利用を保証するために、同じリソグラフィ製造プロセス・ステップのために異なる様々なリソグラフィ投影装置が使用され、したがって（例えばマシン間の相違に鑑みて）製造プロセス中にＣＤのばらつきおよび／または誤差が生じる場合がある。一般に、そのような誤差の実際のピッチ依存性、および実際のＣＤピッチ依存性は、パターンおよびフィーチャの特定のレイアウト、使用されるリソグラフィ装置の投影システムの収差、基板上の放射線感光層の性質、および照明設定や放射線エネルギーの露光量などの放射線ビーム性質に依存する。したがってパターンが、パターン形成デバイスによって提供され、特定の放射線源を含む特定のリソグラフィ投影装置を使用してプリントされると仮定すると、そのリソグラフィ・システムで実行されるときに、そのプロセスに特徴的な粗密バイアスに関するデータを特定することができる。同じリソグラフィ製造プロセス・ステップに（同じタイプおよび／または異なるタイプの）様々なリソグラフィ投影装置が使用される状況では、例えば製造プロセス中に生じるＣＤのばらつきを低減するように、対応する異なるＣＤピッチ依存性を相互に合致させるという問題がある。

（環状照明モードが使用されるプロセスのための）あるマシンのＣＤピッチ依存性を別のマシンのＣＤピッチ依存性に合致させるための知られている技法は、粗密バイアスを補償するための上述した技法に類似して、２つのマシンの一方のσアウター設定とσインナー設定との差を維持しながら（すなわち、照明モードの環状リング幅を維持しながら）、σアウターおよびσインナー設定を変更することである。公称σ設定は、プロセス許容度（特に、焦点深度および露光許容度）を最適化するように選択される。したがってこの手法は、σ設定が変更されるマシンにとっては、プロセス許容度がより小さくなり、実際の使用には小さすぎるものになることがあるという欠点を有する。

上述した実際のピッチ依存性は、時間と共に変化することがある。例えば、レンズ加熱によって投影システムの収差が変化すること、および／または加熱および他の不安定性によって照明設定および放射線エネルギーの露光量などの性質が時間と共に変化することがある。したがって公差内で所望のＣＤピッチ依存性を制御して保つという問題が存在する。

本発明者は、以下のことを突き止めた。投影ビームの放射線強度のスペクトル分布を操作することによって投影リソグラフィ・プロセスに関する焦点深度を高める技法が知られている。一般に、露光に使用される放射線はエキシマ・レーザによって提供され、例えば２４８ｎｍ波長で動作するＫｒＦエキシマ・レーザ、または１９３ｎｍ波長で動作するＡｒＦエキシマ・レーザを使用することができる。そのようなレーザによって提供される放射線強度のスペクトル分布は、ピーク波長λ_ｐに関して対称な形状を有するスペクトル強度ピークを有する。スペクトル・ピークの帯域幅は、半値全幅帯域幅（ＦＷＨＭ帯域幅と呼ばれる）として表すことができ、あるいは別法として、レーザの総出力パワーの９５％が含まれる帯域幅（Ｅ９５帯域幅と呼ばれる）として表すことができ、ピーク波長λ_ｐは通常、前記帯域幅内の中心とされる。

帯域幅の有限の大きさが、最適焦点位置ＢＦ付近の焦点範囲にわたってフィーチャのイメージの「スミア・アウト（ｓｍｅａｒ ｏｕｔ）」をもたらす。前記スミアは、（λ_ｐを中心とする波長の範囲内の）複数の放射線波長に従って、投影システムの光軸に沿って変位された複数のイメージによって表される。軸方向に変位された複数のイメージは、投影システムの残留軸方向色収差の存在により、投影システムによって生成される。Ｆが、放射線波長λ_ｐに対応する最適焦点の面と、放射線波長λに対応するイメージ面との間の距離である場合、軸方向色収差の効果は、ｄＦ／ｄλ＝ＡＣによって記述され、ここでＡＣは一定である。したがって良い近似としては、露光中に距離Ｆにわたる基板の一定の焦点ずれの影響が、Δλ＝Ｆ／ＡＣによって与えられる波長の変化Δλの影響と同じであり、最適焦点面に保持された基板で、この変更された波長の放射線を用いた露光が行われる。

レーザ放射線の有限スペクトル帯域幅の影響は、露光強度の対称レーザ・スペクトル分布を、ｄＦ／ｄλ＝ＡＣによって定義されるレンズ性質ＡＣを使用して、対称な焦点分布に線形に変換することによってモデル化することができる。このレンズ依存性ｄＦ／ｄλを使用して、かなり広い範囲の波長にわたって、レーザ・スペクトルを焦点スペクトルに線形に変換することができる（米国特許出願公開第２００２／００４８２８８Ａ１号明細書の図１ａ参照）。

有限レーザ帯域幅は、空間イメージ（エアリアル・イメージ）・スルーフォーカスの再分布をもたらす。全空間イメージは、空間イメージの和となり、各空間イメージは、Ｆ＝ＡＣΔλに従って焦点をずらされ、波長λ＝λ_ｐ＋Δλで相対露光強度によって重み付けされる。

（一般に焦点をずらされた）イメージのこの追加は、ウェハ・レベルでのイメージ・コントラストに対する影響を有する。したがってレーザ帯域幅は、システムの光近接効果およびＣＤピッチ依存性に寄与する。レーザ帯域幅は、システム毎に様々であることがある。そのため、近接挙動およびＣＤピッチ依存性がシステム毎に異なることがあり、異なる装置間で、または実際のＣＤピッチ依存性と目標のＣＤピッチ依存性との間で、近接挙動不一致を生じる。

したがって本発明の目的は、従来技術における上述した問題の１つまたは複数をなくすこと、あるいは緩和することである。特に、本発明の目的は、粗密バイアスの大きさおよび時間経過に対する改良された制御を提供することである。

本発明の１つの観点によれば、放射線強度のスペクトル分布Ｉ（λ）を有する電磁放射線のビームを提供するための放射線システムと、この放射線のビームの断面にパターンを与えるように働くパターン形成デバイスを支持するための支持構造と、基板を保持するための基板テーブルと、放射線のビームにパターンが形成された後に、放射線のビームを基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、パターン内に第１のピッチおよび第２のピッチで配置されたフィーチャに関するデータであって、フィーチャの対応する第１のプリント・サイズおよび第２のプリント・サイズを表すデータに基づいて、放射線強度のスペクトル分布の調節を提供するように構成および配置された制御装置と
を有するリソグラフィ装置が提供される。

本発明は、放射線強度のスペクトル分布Ｉ（λ）の調節の利点を提供する。２つの異なるピッチで配置されたフィーチャのフィーチャ・サイズに関するデータ、例えばＣＤピッチ依存性を記述するデータを使用して、システム毎の光近接挙動を合致させることができる。

本発明のさらに他の観点によれば、放射線エネルギーのスペクトル分布を有する電磁放射線のビームを提供するステップと、パターン形成デバイスを使用して、放射線のビームの断面にパターンをパターン形成するステップと、パターンが形成された放射線のビームを基板のターゲット部分に投影するステップと、パターン内に第１のピッチおよび第２のピッチで配置されたフィーチャに関するデータであって、このフィーチャの対応する第１のプリント・サイズおよび第２のプリント・サイズを表すデータに従って、上述の放射線強度のスペクトル分布を調節するステップとを含むデバイス製造方法が提供される。

本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で述べるリソグラフィ装置が、集積光システム、磁気ドメイン・メモリ用の誘導および検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造といった他の用途を有していてもよいことを理解されたい。そのような他の用途の文脈では、本明細書での用語「ウェハ」または「ダイ」の使用を、それぞれより一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」と同義と考えることができることを当業者は理解されよう。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック（典型的にはレジストの層を基板に塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、または測定ツールもしくは検査ツールで処理することができる。適用可能な場合には、本明細書の開示を、そのような基板処理ツール、およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、例えば多層ＩＣを作成するために基板を複数回処理することもでき、したがって本明細書で使用する用語「基板」は、複数回処理された層をすでに含む基板を表している場合もある。

本明細書で使用する用語「放射線」および「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射線（例えば波長が３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍ）および極端紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば波長が５〜２０ｎｍの範囲）、ならびにイオン・ビームや電子ビームなどの粒子ビームを含む全てのタイプの電磁放射線を包含する。

本明細書で使用する用語「パターン形成デバイス」は、例えば基板のターゲット部分にパターンを作成する目的で投影ビームの断面にパターンを与えるために使用することができるデバイスを表すものとして広く解釈すべきである。投影ビームに与えられるパターンは、基板のターゲット部分での所望のパターンに正確に対応していない場合があることに留意すべきである。一般に、投影ビームに与えられるパターンは、集積回路などターゲット部分に作成されるデバイスにおける特定の機能層に対応している。

パターン形成デバイスは、透過型または反射型とすることができる。パターン形成デバイスの例として、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ、およびプログラム可能ＬＣＤパネルが挙げられる。マスクは、リソグラフィの分野においてよく知られており、バイナリ・マスク、レベンソン型位相シフト・マスク、およびハーフトーン型位相シフト・マスクなどのマスク・タイプ、ならびに様々なハイブリッド・マスク・タイプを含む。プログラム可能ミラー・アレイの一例は、小さなミラーのマトリックス配列を採用し、入射放射線ビームを異なる方向に反射するように各ミラーを個別に傾けることができる。このようにして、反射ビームにパターンが形成される。支持構造は、パターン形成デバイスを、すなわちパターン形成デバイスの重量を支承する。支持構造は、パターン形成デバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、およびその他の条件、例えばパターン形成デバイスが真空環境内に置かれているか否かなどに応じた様式で、パターン形成デバイスを保持する。支持は、機械的クランプ、真空、または他のクランプ技法、例えば真空条件下での静電クランプを使用するものにすることができる。支持構造は、例えばフレームまたはテーブルとすることができ、必要に応じて固定することも可動にすることもでき、例えば投影システムに対してパターン形成デバイスが所望の位置にあることを保証することができる。本明細書における用語「レチクル」または「マスク」の使用は、より一般的な用語「パターン形成デバイス」と同義と考えることができる。

本明細書で使用する用語「投影システム」は、例えば、使用する露光放射線、または浸液の使用もしくは真空の使用など他の因子に適するように、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様々なタイプの投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。本明細書における用語「レンズ」の使用は、より一般的な用語「投影システム」と同義と考えることができる。

リソグラフィ装置は、２つ（デュアル・ステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものにすることができる。そのような「マルチ・ステージ」のマシンでは、追加のテーブルを並行して使用することができ、あるいは、１つまたは複数のテーブルで準備ステップを行うと同時に、１つまたは複数の他のテーブルを露光用に使用することができる。

また、リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を満たすように、比較的高い屈折率を有する液体（例えば水）の中に基板が液浸されるタイプのものにすることもできる。液浸技法は、投影システムの開口数を高めるための技術分野でよく知られている。

以下、本発明の実施例を、単に例として、添付の概略図面を参照しながら説明する。図面中、対応する参照符号は、対応する部分を示す。

図１に、本発明の特定の実施例によるリソグラフィ装置を概略的に示す。本装置は、
放射線（例えばＵＶ放射線またはＥＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを提供するための照明システム（照明器）ＩＬと、
パターン形成デバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するための支持構造であって、要素ＰＬに対してパターン形成デバイスを正確に位置決めするための第１の位置決めアクチュエータＰＭに接続された第１の支持構造（例えばマスク・テーブル）ＭＴと、
基板（例えばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するための基板テーブルであって、要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決めアクチュエータＰＷに接続された基板テーブル（例えばウェハ・テーブル）ＷＴと、
投影ビームＰＢに与えられたパターンを、パターン形成デバイスＭＡによって基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に結像するための投影システム（例えば屈折投影レンズ）ＰＬと
を有している。

本明細書で述べる際、装置は、（例えば透過マスクを採用する）透過型のものである。別法として、装置を（例えば上で言及したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを採用する）反射型のものにすることもできる。

照明器ＩＬは、放射線源ＳＯから放射線のビームを受ける。例えば放射線源がエキシマ・レーザであるとき、放射線源とリソグラフィ装置とを個別の実体とすることができる。そのような場合、放射線源は、リソグラフィ装置の一部を構成しているものとはみなされず、放射線ビームは、例えば適切な方向付けミラーおよび／またはビーム拡大器を有するビーム・デリバリ・システムＢＤを用いて、放射線源ＳＯから照明器ＩＬに進められる。他の場合、例えば放射線源が水銀ランプであるときには、放射線源を装置の一部分にすることができる。放射線源ＳＯと照明器ＩＬを、必要であればビーム・デリバリ・システムＢＤと共に、放射線システムと呼ぶこともある。

照明器ＩＬは、ビームの角度強度分布を調節するための調節可能光学要素ＡＭを備えることができる。一般に、照明器のひとみ平面での強度分布の少なくとも外側および／または内側ラジアル範囲（通常、それぞれσアウターおよびσインナーと呼ばれる）を調節することができる。さらに、照明器ＩＬは通常、積分器ＩＮや集光器ＣＯなど様々な他の構成要素を備える。照明器は、断面で所望の一様性および強度分布を有する調整された放射線ビーム（投影ビームＰＢと呼ぶ）を提供する。

投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡに入射する。マスクＭＡを通った後、投影ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、レンズＰＬが、ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに集束する。第２の位置決めアクチュエータＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス）を用いて、例えばビームＰＢの経路内に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように基板テーブルＷＴを正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決めアクチュエータＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示していない）を使用して、マスクＭＡを、例えばマスク・ライブラリから機械的に取り出した後で、または走査中に、ビームＰＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、オブジェクト・テーブルＭＴおよびＷＴの移動は、位置決めアクチュエータＰＭおよびＰＷの一部を成す長行程モジュール（粗い位置決め）および短行程モジュール（精密な位置決め）を用いて実現される。しかし、（スキャナとは対照的に）ステッパの場合、マスク・テーブルＭＴを短行程アクチュエータのみに接続してもよく、あるいはマスク・テーブルＭＴを固定してもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク・アラインメント・マークＭ１、Ｍ２および基板アラインメント・マークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。

図示の装置は、以下の好ましいモードで使用することができる。

（１）ステップ・モード
ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは本質的に静止して保たれ、投影ビームに与えられた全パターンがターゲット部分Ｃに一度に投影される（すなわち、ただ１回の静的露光）。次いで、異なるターゲット部分Ｃを露光することができるように、基板テーブルＷＴがＸおよび／またはＹ方向に移動される。ステップ・モードでは、露光領域の最大サイズが、ただ１回の静的露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。

（２）走査モード
走査モードでは、マスク・テーブルＭＴと基板テーブルＷＴが同期して走査され、その間に、投影ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃに投影される（すなわち、ただ１回の動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＬの拡大（縮小）およびイメージ反転特性によって決定される。走査モードでは、露光領域の最大サイズが、ただ１回の動的露光におけるターゲット部分の（非走査方向での）幅を制限し、走査運動の長さが、ターゲット部分の（走査方向での）高さを決定する。

（３）その他のモード
別のモードでは、マスク・テーブルＭＴは、プログラム可能パターン形成デバイスを保持して本質的に静止して保たれ、基板テーブルＷＴが移動または走査され、その間に、投影ビームに与えられたパターンがターゲット部分Ｃに投影される。このモードでは通常、パルス放射線源が採用され、プログラム可能パターン形成デバイスは、基板テーブルＷＴの毎回の移動後に、または走査中、連続する放射線パルスの合間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、上で言及したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどプログラム可能パターン形成デバイスを利用するマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。

上述した使用モードの組合せおよび／または変形態様、あるいは全く異なる使用モードを採用することもできる。

図２に、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を概略的に示す。図２の装置は、図１における装置とは対照的に、（例えば反射マスクを採用する）反射型のものである。

図２の装置は、
放射線ビームＢ（例えばＵＶ放射線またはＥＵＶ放射線）を調整するように構成された照明システム（照明器）ＩＬと、
パターン形成デバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築された支持構造であって、いくつかのパラメータに従ってパターン形成デバイスを正確に位置決めするように構成された第１の位置決め手段ＰＭに接続された支持構造（例えばマスク・テーブル）ＭＴと、
放射線ビームＢに与えられたパターンを、パターン形成デバイスＭＡによって基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つまたは複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズ・システム）ＰＳと
を有している。

それぞれのリソグラフィ投影装置の一部であるレーザのスペクトル帯域幅の相違が、これらそれぞれの装置に関するプリントＣＤのピッチ依存ばらつきの相違を生み出す。したがってそれぞれのＣＤピッチ依存性の相違が生じ得る。本発明は、レーザ放射線のスペクトル分布の調節を提供するように構成および配置された制御装置を装備された装置であって、この調節が、リソグラフィ装置のＣＤピッチ依存性に影響を及ぼすことを狙いとされた装置を提供することによって、この問題に対処することを目指している。調節は、粗密バイアスの時間変動を補償するために動的な調節にすることができる。そのような時間変動は、例えば露光中のレーザ・ビーム放射線の吸収によるレンズ加熱によって引き起こされる場合がある。ＣＤピッチ依存性は、マスク・パターンのレイアウト、および他のプロセス・パラメータおよび性質、例えば照明モードおよび設定、露光時間、レジスト・タイプ、固有レンズ収差、ならびに露光前および露光後処理ステップに関する設定などと合わせて、装置に特有のものである。

上で説明したように、本発明によれば、レーザ・ビームのスペクトル強度分布を調節することによって、ＣＤピッチ依存性に影響を及ぼすことができる。一般にエキシマ・レーザは、放出されるレーザ放射線のスペクトル分布を制御して調節するための手段を備えている。例えば米国特許出願公開第２００２／００４８２８８Ａ１号明細書は、レーザ・ビームのスペクトル分布を制御するための狭帯域化デバイス（ｌｉｎｅ ｎａｒｒｏｗｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）の制御装置を備えたエキシマ・レーザに関するものである。制御装置は、レーザの繰返し数と同期して波長同調ミラーをディザリングすることによってスペクトル分布の帯域幅を調節するように構成される。狭帯域化ユニットは、回折格子と、高速同調機構とを備え、制御装置は、個々のパルス・レーザ・パルスの帯域幅を求めるためのレーザ・ビームの監視と、一連のパルス中の同調機構の定期的な調節とを制御し、一連のパルス中のいくつかのパルスの波長が目標波長よりもわずかに長くなり、一連のパルス中のいくつかのパルスの波長が目標波長よりもわずかに短くなるようにして、一連のパルスに関して少なくとも２つのスペクトル・ピークを有する実効レーザ・ビーム・スペクトルを生成する。この場合、放射線強度のスペクトル分布は、例えばそれぞれ等しい第１および第２の半値全幅帯域幅と、それぞれ等しい第１および第２の強度とを有する第１および第２のピーク・スペクトル強度分布の重ね合わせにすることができる。スペクトル・ピークは、それぞれの第１および第２のピーク波長を特徴とし、第１のピーク波長と第２のピーク波長との差Δλ_ｐは調節可能である。

同様に、米国特許第５３０３００２号明細書は、放射線ビームを発生するエキシマ・レーザであって、放射線のレーザ・ビームの放射線強度のスペクトル分布が、複数の狭い放射線スペクトル帯域を有しているエキシマ・レーザに関するものである。狭帯域化デバイスが、リソグラフィ・プロセスに使用する１つまたは複数の狭帯域化された出力を選択するように構成される。各出力は、各スペクトル帯域の強度を個別に調節することができる減衰器を有することができる。対応する放射線ビームが、ゲイン発生器を通過して、所望のスペクトル分布を有する放射線のビームを生成するように組み合わされる。

修正されたスペクトル強度分布は、非対称分布、すなわち中心波長λ_ｃに関する対称形状からずれたスペクトル形状を有する分布となる場合がある。

図３（ａ）を参照すると、非対称スペクトル分布３００の一例が図示されている。図３（ａ）での波長λ_１およびλ_２は、矢印３０１によって表されるＥ９５帯域幅を規定している。波長λ_ｃは、中心波長、すなわち範囲［λ_１，λ_２］の中心に当たる波長である。曲線３００は、ピーク波長λ_ｐでピークをもつスペクトル強度分布Ｉ（λ）を表す。一般に、非対称強度分布は、不等式Ｉ（λ−λ_ｃ）≠Ｉ（λ_ｃ−λ）によって特徴付けられる。非対称性に関する大きさは、

と定義される強度のモーメントＭＩ_ｌｅｆｔおよびＭＩ_{ｒｉｇｈｔ}によって表現することができ、ＭＩ_ｌｅｆｔがＭＩ_{ｒｉｇｈｔ}と異なるときに、スペクトルが非対称であると言うことができる。例えば、スペクトル強度分布Ｉ（λ）が非対称分布であって、等式（１）で定義される強度のモーメントが、不等式

または

を満たすときに、スペクトルが非対称であると言うことができる。

図３（ｂ）に、対称スペクトル放射線分布３０２、３０４、および３０６の一例を示す。

図３（ｃ）に、非対称スペクトル放射線分布３０３、３０５、および３０７の一例を示す。

図４に、リソグラフィ・プロセスのシミュレーションによって得られるいくつかのＣＤピッチ曲線を例示する。シミュレートされたＣＤ対ピッチ曲線はそれぞれ、異なるピッチで生じるライン・フィーチャに関する。プリントするライン幅は１５０ｎｍであり、これらのラインの１：１デューティ・サイクル高密度パターンの対応するピッチは３００ｎｍである。レーザ放射線のスペクトル分布は対称的であり、ＣＤピッチ曲線４０２、４０３、および４０４は、スペクトル・ピークのＥ９５帯域幅によってパラメータ化されている。プロット４０１は、レーザ放射線が単色である理想的な場合に関する粗密バイアス特性を表す。ＣＤピッチ曲線４０２、４０３、および４０４は、それぞれ０．５２ｐｍ、０．８ｐｍ、および１．２ｐｍのＥ９５帯域幅に関するリソグラフィ・プロセスのＣＤ対ピッチ挙動を表す。３００ｎｍピッチでは、レーザ帯域幅の変化は実質的に影響を有さないが、例えば８００ｎｍピッチで配置されたラインに関するプリント・ライン幅（ＣＤ）は、レーザ帯域幅に依存する。

本発明によれば、マスクでのライン・バイアスは、例えばＩＤＢ特性４０３の変動を補償するように選択することができる。３００ｎｍのピッチでのラインは、１７ｎｍライン・バイアスを施され、８００ｎｍで配置されるラインは、３５ｎｍライン・バイアスを施され、それによって両方のピッチに関して１５０ｎｍの等しいプリント・ライン幅（プリントＣＤ）を得ることができる。

しかし、ライン幅の変動は、焦点および露光量の変動、σ値の変動などの露光ツールの不完全性、投影レンズ収差、またはフレアなど多数の誤差によって引き起こされる可能性があるので、露光のために上述したフィーチャ・バイアスを施されたマスク・パターンを使用しているにも関わらず、残留粗密バイアス誤差が生じる場合がある。この残留粗密バイアスは、装置データおよびリソグラフィ・プロセスのコンピュータ・シミュレーションを使用して予測することができ、あるいは別法として、較正測定を実行することによって測定することができる。どちらの方法でも、パターン中に第１のピッチ（例えば３００ｎｍ）および第２のピッチ（例えば８００ｎｍ）で配置されたライン・フィーチャに関するデータであって、ライン・フィーチャの対応する第１のプリント・ライン幅および第２のプリント・ライン幅を表すデータを得ることができる。

プリント・ライン幅の３００ｎｍピッチでのずれは、例えば露光量を調節することによって補償することができる。得られたデータを、この露光量調節のために補正することができる。その結果、８００ｎｍピッチでの予想されるプリントＣＤが、１．５または２ナノメートル小さすぎることがある（例えば、使用される装置およびプロセスがプロット４０４によって特徴付けられるとき）。８００ｎｍピッチでのレーザ・スペクトル帯域幅の関数としてのＣＤの挙動から、特性４０４および４０３に従って、（この例では露光量調節のために補正された）データに基づいた放射線強度のスペクトル分布の調節を行うことができる。帯域幅の０．３ｐｍの減少が、３００ｎｍピッチでのライン幅に影響を及ぼすことなく、８００ｎｍピッチでのライン幅の１．５〜２ｎｍの増加をもたらす。

あるいは、８００ｎｍピッチでの予想されるプリント・ライン幅が２ナノメートル大きすぎることがあり（例えば、使用される装置およびプロセスがプロット４０２によって特徴付けられる）、この場合、特性４０２および４０３に従って、（露光量調節に関して補正された）データに基づいた放射線強度のスペクトル分布の調節を行うことができる。帯域幅の０．４ｐｍの増加が、この場合も３００ｎｍピッチでのライン幅に実質的に影響を及ぼすことなく、８００ｎｍピッチでのライン幅の約２ｎｍの減少をもたらす。本発明によれば、上述したように、レーザ・スペクトル強度分布の調節は、ＣＤピッチ依存性の調節を提供するために使用することができる。そのような調節は、リソグラフィ・プリント・プロセスでの光近接効果または残留光近接効果を低減するために、あるいは異なる装置の異なるＣＤピッチ依存性間の差を縮小するために使用することもできる。

本発明の１つの観点によれば、上述した調節は、放射線強度のスペクトル分布が、等しい第１および第２の半値全幅帯域幅と、それぞれ等しい第１および第２の強度とを有する２つの等しく、しかしスペクトル的にずれたピーク・スペクトル強度分布の重ね合わせであるエキシマ・レーザであって、第１のピーク波長と第２のピーク波長との差Δλ_ｐが、０〜０．５ｐｍ、好ましくは０〜１ｐｍの範囲内で調節可能であるエキシマ・レーザを使用して得られる。これらの範囲では、例えば１５０ｎｍ／ｐｍ〜４００ｎｍ／ｐｍの範囲内での係数ＡＣに関する典型的な軸方向色収差（絶対）値に関して、イメージのスミアが、最適焦点付近の約−４００〜＋４００ｎｍの範囲をカバーしており、これは、粗密バイアスを調節するため、あるいは合致させるための実用的な範囲である。

本発明の１つの観点によれば、図１の放射線源ＳＯは、レーザ放射線のパルス・ビームを提供するエキシマ・レーザである。レーザは、レーザの帯域幅制御装置によるレーザ・ビームの帯域幅制御を可能にする帯域幅監視機器および波長同調機器を備える。通常、レーザの帯域幅制御装置は、レーザ製造業者によってなされる選択に従って、（例えば、レーザの寿命の間を通してレーザゲイン媒体の変化を補償する）事前選択された帯域幅を維持するために使用される。しかし、本発明によれば、レーザの帯域幅制御装置は、レーザの使用者によってなされる選択に従って、スペクトル分布の選択された帯域幅を表す信号を受信するように構成された入力チャネルを備えている。この信号は、例えば、本発明によるリソグラフィ装置の制御装置によって提供することができる。使用者選択可能スペクトル帯域幅を特徴とするエキシマ・レーザでは、本発明による粗密バイアスの調節を、例えば１つのターゲット部分Ｃの１回の走査露光中に、または基板を覆う複数のターゲット部分Ｃの複数回の露光中に動的に提供することができる。粗密バイアスのダイ内（ｉｎｔｒａ−ｄｉｅ）およびダイ間（ｉｎｔｅｒ ｄｉｅ）制御は、どちらもこのようにして得られる。同様に、本発明によれば、使用者選択可能スペクトル帯域幅設定を設けられたエキシマ・レーザを使用して、異なる装置間の粗密バイアス合致を得ることができる。

図５に、等しい第１の帯域幅５０３と第２の帯域幅５０４とをそれぞれ有する第１のピーク・スペクトル強度分布５０１と第２のピーク・スペクトル強度分布５０２との重ね合わせとして、放射線強度のスペクトル分布５００を例示する。第１のピーク強度と第２のピーク強度、ならびに第１のピーク波長λ_ｐ１と第２のピーク波長λ_ｐ２はそれぞれ等しい。図５はさらに、パルス・エキシマ・レーザのライン幅狭域化デバイスの制御によって、第１のピーク波長と第２のピーク波長との差の変更Δλ_ｐを含む調節を提供する効果を例示する。調節は、この例では差λ_ｐ２−λ_ｐ１に等しい（図５における差λ_ｐ１−λ_ｐ２は、最初はゼロである）。得られる強度分布５０６は、初期帯域幅５０５よりも大きい帯域幅５０７を有する。

図６を参照すると、低密度フィーチャに典型的なＢｏｓｓｕｎｇ曲線６００と、高密度配置でのフィーチャ、すなわちデューティ・サイクル１：１で配置されたフィーチャに典型的なＢｏｓｓｕｎｇ曲線６０１との概略図が示されている。Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線６００は、低密度配置でのフィーチャに関するプリント限界寸法のプロットを表し、対応するＣＤはＣＤ_ｉｓｏによって表され、これは異なる焦点位置での露光によって得られる。露光エネルギーは、プロット６００および６０１に沿って一定値である。様々な焦点位置が、焦点座標Ｆによって与えられ（上で「焦点ずれ」と呼ぶ）、焦点座標Ｆは、最適焦点ＢＦの位置に対する基板の位置を規定している。

典型的には、高密度フィーチャのプリント限界寸法ＣＤ_{ｄｅｎｓｅ}は、２つのビームの結像によって得られる延長された焦点深度のために、（第１の近似に対しては）焦点位置に依存しない。一般に、高密度フィーチャの結像は、パターンから出た放射線の２つの回折次数のみが、結像投影レンズによって捕捉されるように構成されている。

プリント限界寸法ＣＤ_ｉｓｏは、
ＣＤ_ｉｓｏ＝Ａ_０＋Ａ_１Ｆ＋Ａ_２Ｆ^２＋Ａ_４Ｆ^４， （２）
に従ってＦの多項式としてモデル化することができ、ここで、係数Ａ_０は、最適焦点でのプリントＣＤを表す。さらに、座標Ｆは、Ｆ＝ｆ−ｆ_ＢＦによって定義される絶対焦点座標ｆによって表現することができ、ここで座標ｆ_ＢＦは、ｚ軸に沿った最適焦点位置ＢＦの絶対座標である。

いわゆる線形焦点項がないとき、すなわちＡ_１＝０のとき、ＣＤ_ｉｓｏのＣＤ_ｉｓｏ（０，２；ｆ）によって表される得られる２次近似は、
ＣＤ_ｉｓｏ（０，２；ｆ）＝Ａ_０＋Ａ_２（ｆ−ｆ_ＢＦ）^２ （３）
によって与えられる。

対照的に、高密度フィーチャに関するＢｏｓｓｕｎｇ曲線は、単純に、ＣＤ_{ｄｅｎｓｅ}＝Ｂ_０とモデル化することができる。したがって、最適焦点ＢＦで、高密度フィーチャは幅Ｂ_０でプリントされ、低密度フィーチャは幅Ａ_０でプリントされ、これらのフィーチャ間の粗密バイアスは、Ａ_０−Ｂ_０ｎｍとなる。

本発明によれば、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線に対する有限スペクトル帯域幅の影響は、ｄＦ／ｄλ＝ＡＣによって定義されるレンズ性質ＡＣを使用して、レーザ・ビームの対称スペクトル強度分布を、対称な焦点分布に線形に変換することによってモデル化することができる。また、Ｆ＝ｆ−ｆ_ＢＦであるので、最適焦点位置で、またはその付近で、ｄｆ／ｄλ＝ＡＣである。レーザ帯域幅は、空間イメージ・スルーフォーカスの再分布をもたらす。全空間イメージは、空間イメージの和となり、各空間イメージは、Ｆ＝ＡＣΔλに従って焦点をずらされ、各波長λでの相対露光強度によって重み付けされる。重み付けは、レーザ放射線の放射線強度のスペクトル分布Ｉ（λ）に従って、重み付け関数Ｗによって表現することができる。

（一般に焦点をずらされた）イメージの追加の影響を組み込まれた、得られるプリントＣＤは、ＣＤ_ａｖによって表される場合があり、以下の平均化によって近似することができる。

ここで、「帯域幅」Ｆ_ＢＷは、スペクトル強度分布の帯域幅と等価な焦点範囲を表す。例えば、λ_１およびλ_２をＥ９５帯域幅波長として、Ｆ_ＢＷは、Ｆ_ＢＷ＝ＡＣ（λ_１−λ_２）と定義することができる。重み付け関数Ｗ（ｆ）は、放射線強度のスペクトル分布Ｉ（λ）に比例しており、また（λ−λ_ｃ）の関数としてＩ（λ）を表現すること、およびレンズ性質ｄｆ／ｄλ＝ＡＣに鑑みて（λ−λ_ｃ）＝ｆ／ＡＣでの等価の焦点座標ｆとしてλ−λ_ｃを書くことによって、Ｉ（λ）から得ることができる。

単純化するために、図３の対称強度分布３０２に従う重み付け関数Ｗ（ｆ）は、図７に例示されるブロック関数７００によって近似することができると仮定する。

この近似を、低密度フィーチャのプリントＣＤに関する近似ＣＤ_ｉｓｏ（０，２；ｆ）と組み合わせると、（−１／２Ｆ_ＢＷ〜１／２Ｆ_ＢＷの焦点範囲にわたる空間イメージの再分布をもたらす）有限レーザ帯域幅の導入によるフィーチャの（最適焦点での）平均ＣＤに関する以下の予測が得られる。

上の式から、（理想的な単色放射線から、−１／２Ｆ_ＢＷ〜１／２Ｆ_ＢＷの焦点範囲にわたるイメージのスルーフォーカス再分布をもたらす特定のレーザ帯域幅の導入への変更による）最適焦点でのプリント限界寸法の変化ΔＣＤ_ｉｓｏは、

によって与えられることが明らかである。

対照的に、この近似ではＣＤ_{ｄｅｎｓｅ}は一定値であり且つ焦点位置から独立しているので、すなわち図４に例示される粗密特性に従ってＣＤ_{ｄｅｎｓｅ}＝Ｂ_０であるので、高密度フィーチャのサイズに関してはそのような変化が生じない。

図８に、レーザ・ビームの理想的な実質的に単色の放射線スペクトルから、この近似に従った有限レーザ帯域幅の導入への変更の効果を図式的に例示する。矢印８００は、実質的に単色の（帯域幅を広げられていない）レーザ放射線スペクトルを用いた露光プロセスによって得られるプリントＣＤを表すＢｏｓｓｕｎｇ曲線６００の（焦点から独立した）シフトΔＣＤ_ｉｓｏを表し、曲線８１０は、増加されたレーザ帯域幅に関するＢｏｓｓｕｎｇ曲線である。一般に、高密度配置でのフィーチャに関するＢｏｓｓｕｎｇ曲線は、スペクトル帯域幅の変化の影響をあまり受けないか、または全く受けないので、スペクトル帯域幅の調節は、ＣＤピッチ依存性を調節するために使用することができる。

ＣＤのエネルギー依存が焦点から独立していると仮定すると、プリントＣＤに対するレーザ帯域幅の望ましくない残留する影響を簡単に補償することができ、変更されない基準フィーチャ（例えばこの実施例での高密度ラインなど）のＣＤが維持される。

上述したものと同じ近似を、任意の焦点ずれ位置Ｆに関して、（Ｆ＝ｆ−ｆ_ＢＦを使用して）以下のように一般化することができる。

−１／２Ｆ_ＢＷ〜１／２Ｆ_ＢＷの焦点範囲にわたる空間イメージの再分布によって誘発されるＣＤの変化は焦点位置Ｆから独立しており、Ｆ_ＢＷ ^２に比例する。

等式（２）の４次焦点項に関して、ＣＤ_ａｖに対する以下の寄与ＣＤ_ａｖ（４）を導出することができる。

等式７（すなわち数８）は、ここで、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線の焦点ずれ依存シフトおよび一定のシフトが存在することを示す。

同様に、等式（２）の１次焦点項に関して、ＣＤ_ａｖに対する以下の寄与ＣＤ_ａｖ（１）を導出することができる。

したがって、−１／２Ｆ_ＢＷ〜１／２Ｆ_ＢＷの焦点範囲にわたる空間イメージの再分布は、線形焦点項に影響を与えない。

本発明の一実施例によれば、放射線強度のスペクトル分布は、中心波長に関して対称形状を有するスペクトル強度ピークを備え、前記調節は、中心波長に関する対称形状から非対称形状への変更を含む。

レーザ・ビームの放射線強度の非対称スペクトル分布は、例えばリソグラフィ・プロセスに使用する複数の狭帯域化された出力を選択するように構成された狭帯域化デバイスにおいて複数の狭い放射線スペクトル帯域それぞれを様々に減衰することによって提供することができる。図９で、非対称強度分布Ｉ（λ）がプロット３００によって表されている。上述した実施例と同様に、強度分布は、隣接するブロック形状強度分布によって近似することができる。特に、図９に例示されるように、この実施例では、強度分布は、等しい面積であって異なる幅の２つの隣接するブロック関数９１０および９２０としてモデル化される。Ｅ９５波長λ_１およびλ_２は、

によって表される大きさを有する焦点範囲９０１に等価な全帯域幅を規定し、スペクトルは、幅が

である左ブロック関数９１０と、帯域幅Ｆ_ＢＷの右ブロック関数９２０とによって近似される。対称強度分布に関して上述したように、この非対称スペクトル放射線強度分布は、（λ−λ_ｃ）の関数としてＩ（λ）を表現すること、あるいはこの実施例ではＩ（λ）を表すブロック関数を表現することによって、さらにレンズ性質ｄｆ／ｄλ＝ＡＣに鑑みて（λ−λ_ｃ）＝ｆ／ＡＣでの等価の焦点座標ｆとしてλ−λ_ｃを書くことによって、放射線強度のスペクトル分布Ｉ（λ）に比例する重み付け関数Ｗ（ｆ）に変換することができる。ブロック関数９１０と９２０は等しい面積であるので、対応する焦点範囲での露光量は等しい。

最初に準単色レーザ・ラインを表しているスペクトル強度分布を非対称スペクトル強度分布に変更することがＢｏｓｓｕｎｇ曲線に及ぼす効果は、上述した手順を使用して推定することができる。

（隣接するブロック形状重み付け関数をもたらす）強度分布Ｉ（λ）に関するこの近似を、低密度フィーチャのプリントＣＤに関する近似ＣＤ_ｉｓｏ（０，２；ｆ）と組み合わせると、（任意の焦点ずれＦでの）平均限界寸法ＣＤ_ａｖに関する以下の予測が得られる。

図１０に概略的に示されるように、（対称スペクトル分布の帯域幅の増加が適用される状況と同様に）

の大きさを有するオフセット９００が導入されるだけでなく、線形項

も導入される。これら２つの寄与の存在は、図１０に概略的に示されるように、シフトされ且つ傾けられたＢｏｓｓｕｎｇ曲線（９１０）をもたらす。さらに、焦点位置の変化に応じた限界寸法の変化がゼロである光軸に沿った焦点位置は、ここでは、最適焦点位置ｆ_ＢＦからわずかに焦点をずらされた焦点ずれ位置Ｆ_ｉｓｏに位置付けられる。

ここでも、高密度配置でのフィーチャに関するＢｏｓｓｕｎｇ曲線は（この近似では）変化していないので、狭い対称強度分布から非対称強度分布への移行は、ＣＤピッチ依存性を調節するために使用することができる。

スペクトル強度分布Ｉ（λ）の非対称性を変える影響が、図１１および図１２に、シミュレーションによって図示されて例示される。図１１は、様々な非対称スペクトル強度分布１１１、１１２、１１３、および１１４を示す。シミュレーションでは、これらのスペクトル強度分布の近似値が求められた。図１２は、一定のＦＷＨＭ（半値全幅＝０．２ｐｍ）である公称６５ｎｍ高密度および低密度ラインに関するスペクトル非対称性増大のシミュレートされた効果を示す（Ｐｒｏｌｉｔｈ ５パス計算、ＮＡ０．９３およびシグマ０．９４／０．７４、バイナリ・レチクル、較正されたレジスト・モデル）。Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線１１１’、１１２’、１１３’、および１１４’は、それぞれのスペクトル１１１、１１２、１１３、および１１４に対応している。計算から予想されるように、効果は、焦点軸に沿ったＢｏｓｓｕｎｇ曲線のシフト、および固定された焦点でのＢｏｓｓｕｎｇ曲線の傾きの変化である。全ての計算が同じ露光量を使用して行われたことに留意されたい。さらに、図１２は、高密度ラインに関するＢｏｓｓｕｎｇ曲線１１５が、スペクトル調節によって影響を受けないことを示している。したがって、この調節は、ＣＤピッチ依存性を調節するために適切に使用することができる。

図１３は、公称６５ｎｍ高密度および低密度ラインに関する粗密バイアス値に対する、図１１に示される一定のＦＷＨＭ＝０．２ｐｍに関するレーザ・スペクトル強度分布の非対称性増大のシミュレートされた効果を示す。スペクトル分布の非対称性によって導入される焦点オフセットを補正するときの粗密バイアスに対する影響を示す。影響の大きさは、用途に依存する（フィーチャ・サイズおよび形状、レジストおよび照明状態／モード）。

図１４を参照すると、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線１４０、１４１、１４２の例が、従来の比較的狭く対称的なスペクトル強度分布（１４３）から、対称的な、帯域幅を広げられた分布（１４４）、および非対称スペクトル強度分布（１４５）への移行の影響を示している。点線は、重み付け関数Ｗ（ｆ）に関して使用される近似を示す。高密度ラインに関するＢｏｓｓｕｎｇ曲線は、図示されておらず、また影響を受けず、したがって装置の粗密バイアス特性を調節するための２つの独立パラメータを提供する。対称の場合と非対称の場合の両方に関して、全焦点範囲１４６が同じであることに留意されたい。

本発明の１つの観点によれば、デバイス製造方法は、ＣＤピッチ依存性を公差内で保つために、またはＣＤピッチ依存性の目標ＣＤピッチ依存性への合致を維持するために、例えばエキシマ・レーザによって提供される投影ビーム放射線のスペクトル強度分布の調節によって粗密特性を調節する可能性を利用することができる。図１５に例示されるように、方法の第１のステップ１５０は、装置および装置で実行されるプロセスの粗密バイアス・データ、すなわちパターン内に第１のピッチおよび第２のピッチで配置されるフィーチャに関するデータであって、フィーチャの対応する第１のプリント・サイズおよび第２のプリント・サイズを表すデータを得ることを含む。次に、これらのデータを目標データと比較すること（図１５のステップ１５１）により、粗密バイアスの所望の変化に関する情報を生み出す。次に、１つのピッチに関してフィーチャが所望の限界寸法でプリントされるように、リソグラフィ装置設定（例えば露光量、シグマ設定、および照明モード・パラメータの設定など）を調節することによって、粗密バイアスの第１の調節を提供する。この第１の調節は、ステップ１５２によって表される。次に、投影ビーム放射線のスペクトル強度分布を調節することによって、粗密バイアスの独立した第２の調節を提供する（ステップ１５３）。このステップは、第２のピッチで配置されるフィーチャに関する所望の限界寸法のプリントを確立するために利用することができる。パターンをプリントする（ステップ１５４）前に、得られた調節済みの粗密バイアスが依然として満足の行くものでない場合には、調節された粗密バイアスが目標粗密バイアスに十分に近づくまでステップ１５２および１５３を繰り返すことができる。

本発明の特定の実施例について上述してきたが、本発明を、説明したものとは異なる方法で実施することもできることを理解されたい。この説明は、本発明を限定することを意図していない。また、開示した実施例が、本出願で特許請求される任意の特徴を含んでいてもよいことも理解されたい。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の他の実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 ピーク波長、中心波長、およびＥ９５波長の位置と共に非対称スペクトル強度分布の一例を示す図である。 対称スペクトル強度分布の例を示す図である。 非対称スペクトル強度分布の例を示す図である。 ４つの異なるスペクトル帯域幅に関する４つのＣＤピッチ曲線を例示する図である。 ２つのスペクトル的に重なる強度分布の重ね合わせとして、および２つの相互にずらされたスペクトル強度分布の重ね合わせとして対称スペクトル強度分布を例示する図である。 高密度フィーチャおよび低密度フィーチャに関するＢｏｓｓｕｎｇ曲線の概略図である。 対称スペクトル強度分布、および強度分布を表す重み付け係数を例示する図である。 高密度フィーチャおよび低密度フィーチャに関するＢｏｓｓｕｎｇ曲線の一例と、スペクトル帯域幅の増加の効果とを示す図である。 非対称レーザ・スペクトル強度分布と、２つの隣接するブロック形状セクションからなる例示的な重み付け関数とを例示する図である。 高密度フィーチャおよび低密度フィーチャに関するＢｏｓｓｕｎｇ曲線の一例と、スペクトル強度分布の非対称性の増加の効果とを示す図である。 一定のＦＷＨＭ（半値全幅）での増加された強度分布非対称性の効果のシミュレーションで使用する４つの強度分布を例示する図である。 図１１のスペクトルに対応する高密度フィーチャおよび低密度フィーチャに関するＢｏｓｓｕｎｇ曲線を示す図である。 一定のＦＷＨＭ（半値全幅）でのスペクトル強度分布の増加された非対称性のシミュレートされた効果を示す図である。 低密度フィーチャに関するＢｏｓｓｕｎｇ曲線に対する、比較的狭い対称スペクトル強度分布から、より広い対称スペクトル強度分布およびより広い非対称スペクトル強度分布への移行の効果を概略的に示す図である。 本発明によるデバイス製造方法を例示する流れ図である。

符号の説明

ＰＢ 投影ビーム
ＩＬ 照明システム、照明器
ＭＡ パターン形成デバイス
ＰＭ 第１の位置決めアクチュエータ
ＭＴ 支持構造、マスク・テーブル
Ｗ 基板
ＰＷ 第２の位置決めアクチュエータ
ＷＴ 基板テーブル、ウェハ・テーブル
Ｃ ターゲット部分
ＰＬ 投影システム
ＳＯ 放射線源
ＢＤ ビーム・デリバリ・システム
ＡＭ 調整デバイス
ＩＮ 積分器
ＣＯ 集光器
３００、３０３、３０５、３０７ 非対称スペクトル分布
３０２、３０４、３０６ 対称スペクトル放射線分布
４０１、４０２、４０３、４０４ ＣＤピッチ曲線
５００ 放射線強度のスペクトル分布
６００、６０１ Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線

Claims (20)

1. 放射線強度のスペクトル分布を有する電磁放射線のビームを提供するための放射線システムと、
   前記放射線のビームの断面にパターンを与えるように働くパターン形成デバイスを支持するための支持構造と、
   基板を保持するための基板テーブルと、
   前記放射線のビームにパターンが形成された後に、該放射線のビームを前記基板のターゲット部分に投影するための投影システムと、
   前記パターン内に第１のピッチおよび第２のピッチで配置されたフィーチャに関するデータであって、該フィーチャの対応する第１のプリント・サイズおよび第２のプリント・サイズを表すデータに基づいて、前記放射線強度のスペクトル分布の調節を提供するように構成および配置された制御装置と、を備え、
   前記放射線強度のスペクトル分布が、中心波長に関して対称形状を有するスペクトル強度ピークを備え、前記調節が、前記中心波長に関する対称形状を非対称形状へ変更することを含むリソグラフィ装置。
2. 前記放射線強度のスペクトル分布が、帯域幅を有するスペクトル強度ピークを備え、前記調節が該帯域幅を変更することを含む請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記放射線強度のスペクトル分布が、それぞれ等しい第１および第２の帯域幅と、それぞれ等しい第１および第２の強度と、それぞれの第１および第２のピーク波長とを有する第１および第２のピーク・スペクトル強度分布の重ね合わせであり、前記調節が、前記第１のピーク波長と第２のピーク波長の差を変更することを含む請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記データが、前記フィーチャの前記対応する第１のプリント・サイズと第２のプリント・サイズの差を表している請求項２に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記データが、前記フィーチャの前記対応する第１のプリント・サイズと第２のプリント・サイズの差の目標値である目標差をさらに有している請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記放射線強度のスペクトル分布の前記調節が、前記差を前記目標差に合致させるように構成されている請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記目標差が、補足のリソグラフィ装置のパターン形成デバイスを使用してプリントされた、前記フィーチャの前記対応する第１のプリント・サイズと第２のプリント・サイズの差である請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記放射線制御装置が、前記放射線のビームの放射線源を制御する請求項１または請求項２に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記放射線強度のスペクトル分布が、それぞれ第１および第２の帯域幅と、第１および第２のピーク波長と、第１および第２の強度とを有する第１および第２のピーク・スペクトル強度分布の重ね合わせであり、前記調節が、
   前記第１のピーク波長と前記第２のピーク波長の差、および前記第１の帯域幅と前記第２の帯域幅の差、
   前記第１のピーク波長と前記第２のピーク波長の差、および前記第１の強度と前記第２の強度の差、または
   前記第１のピーク波長と前記第２のピーク波長の差、および前記第１の帯域幅と前記第２の帯域幅の差、および前記第１の強度と前記第２の強度の差
   のうちの１つを変更することを含む請求項１に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記第１のピーク波長と前記第２のピーク波長の差が、０ｐｍと１ｐｍの間、および０ｐｍと０．５ｐｍの間からなる群から選択される請求項９に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記放射線システムが、前記放射線のビームを提供するためのエキシマ・レーザであって、前記放射線強度のスペクトル分布の帯域幅を制御するように構成された帯域幅制御装置を有するエキシマ・レーザを有し、該帯域幅制御装置は、前記スペクトル分布の選択された帯域幅を表すユーザ供給信号に応答して、前記帯域幅を調節するように構成および配置されている請求項２に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記スペクトル分布の選択された帯域幅を表す前記信号が、前記制御装置によって提供される請求項２に記載のリソグラフィ装置。
13. 放射線強度のスペクトル分布の帯域幅を制御するように構成された帯域幅制御装置を有するエキシマ・レーザであって、該帯域幅制御装置は、前記スペクトル分布の選択された帯域幅を表すユーザ供給信号に応答して、前記帯域幅を調節するように構成および配置され、
    前記放射線強度のスペクトル分布が、中心波長に関して対称形状を有するスペクトル強度ピークを備え、前記調節が、前記中心波長に関する対称形状を非対称形状へ変更することを含むエキシマ・レーザ。
14. 放射線強度のスペクトル分布を有する電磁放射線のビームを提供するステップと、
    パターン形成デバイスを使用して、前記放射線のビームの断面にパターンをパターン形成するステップと、
    前記パターンが形成された放射線のビームを基板のターゲット部分に投影するステップと、
    前記パターン内に第１のピッチおよび第２のピッチで配置されたフィーチャに関するデータであって、該フィーチャの対応する第１のプリント・サイズおよび第２のプリント・サイズを表すデータに従って、前記放射線強度のスペクトル分布を調節するステップと、を含み、
    前記放射線強度のスペクトル分布が、中心波長に関して対称な形状のスペクトル強度ピークを有し、前記調節が、該スペクトル強度ピークを、中心波長に関して非対称な形状のスペクトル強度ピークに変更することを含むデバイス製造方法。
15. 前記放射線強度のスペクトル分布が、帯域幅を有するスペクトル強度ピークを備え、前記調節が、該帯域幅を変更することを含む請求項１４に記載の方法。
16. 前記データが、前記フィーチャの前記対応する第１のプリント・サイズと第２のプリント・サイズの差を表している請求項１５に記載の方法。
17. 前記データが、前記フィーチャの前記対応する第１のプリント・サイズと第２のプリント・サイズの差の目標値である目標差をさらに有している請求項１６に記載の方法。
18. 前記放射線強度のスペクトル分布の前記調節が、前記差を前記目標差に合致させることを含む請求項１７に記載の方法。
19. 前記目標差が、それぞれ第１のリソグラフィ装置および第２のリソグラフィ装置のパターン形成デバイスを使用してプリントされた、前記フィーチャの前記対応する第１のプリント・サイズと第２のプリント・サイズの差である請求項１８に記載の方法。
20. 前記調節が、基板上の１つのターゲット部分の１回の走査露光と、基板上の対応する複数のターゲット部分の複数回の走査露光とのうちの一方の際に提供される請求項１４または請求項１５に記載の方法。