JP2002359184A - マスクエラー係数補償によりライン幅をコントロールするｄｕｖスキャナ - Google Patents

マスクエラー係数補償によりライン幅をコントロールするｄｕｖスキャナ

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】基板におけるＭＥＦ変化およびレチクルライン
幅変動から生じるライン幅変動およびバイアスを種々異
なる空間的位置での露光量と部分可干渉性の補正によっ
てコントロールする。 【解決手段】レチクルの画像を感光性基板に投影するフ
ォトリソグラムデバイスにおいて、調整可能スリットが
部分可干渉性調整器と組み合わされ、種々異なる空間的
位置において感光性基板に受光される露光量およびシス
テムの部分可干渉性を整する。ライン幅変化、および水
平、垂直バイアスまたは配向バイアスが種々異なる空間
的位置でレチクルを基準にして計算または測定され、補
正された露光量および部分可干渉性が所要の空間的位置
で検出され、ライン幅の変動および基板におけるバイア
スを補償する。画像の印刷が改善され、比較的に小さな
フューチャサイズの半導体デバイスが製造され、歩留ま
りが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】発明の技術分野本発明は、一般的にフォト
リソグラフ、より詳細には画像へのライン幅の変化を制
御する露光システムに関連するものであり、この画像は
半導体デバイスの製造でプリントおよび使用される。
【０００２】発明の背景半導体製造では、レチクルまた
はマスクの画像が感光性基板またはウェハに投影され
る。半導体デバイスはますます小型化されるから、半導
体デバイス上に印刷される画像のフューチャサイズもま
た小さくなる。この小さなフューチャサイズを感光性基
板に正しく結像および印刷することは、フューチャサイ
ズの低下と共にますます困難となる。フューチャサイズ
が露光波長の端数に近付くと、正しい結像を得ることが
しばしば困難となる。画像品質およびレチクル上のパタ
ーンの正しい印刷を判定するには多数の変数がある。複
製すべきレチクル上のラインはフューチャサイズ、タイ
プおよびフィールド中の位置の関数として変化する。ま
た画像は、結像されるマスクまたはレチクル上のフュー
チャの配向または方向の関数として変化する。フォトリ
ソグラフのイメージング特徴を改善し、以て画像品質を
改善し、一定の印刷を提供しようとする多数の試みが為
された来た。このようなフォトリソグラフシステムの１
つが米国特許５３８３０００号明細書に「Partial Cohe
rence Varier For Microlithographic Systems」のタイ
トルで、Michaloski et al により１９９５年１月１７
日に開示された。これを参考文献としておく。ここに開
示されたのは、調整可能なプロファイラを使用するマイ
クロリソグラフシステムであり、このプロファイラは光
軸に沿って実際に、照明の所定の角度プロフィールをイ
ンポーズするために照明路に移動することができる。フ
ォトリソグラフシステムでのイメージングを改善するた
めの別のデバイスが米国特許６０１３４０１号明細書に
「Method of Controlling Illumination Field To Redu
ce Linewidth Variation」のタイトルで、McCullough e
t al により２０００年１月１１日に開示された。これ
も参考文献としておく。ここには、レチクルの走査露光
中に種々異なる空間的位置での露光量を制御するため、
ダイナミックに調整可能なスリットが開示されている。
露光での調整は、照明野のスキャン方向に対して垂直方
向で行われる。別のフォトリソグラフシステムが米国特
許願０９／２３２７５６７に「Dose Control For Corre
cting Linewidth Variation In The Scan Direction」
のタイトルで、McCullough により、１９９９年１月１
５日に開示された。これを参考文献としておく。ここに
は、露光量をスキャン方向での距離の関数としてライン
幅変化を低減するため変化するための装置が開示されて
いる。これらのフォトリソグラフシステムおよび露光装
置および方法は、画像品質および感光性基板上へのフュ
ーチャの印刷を改善するが、さらなる改善の必要性があ
る。とりわけフューチャサイズが低下するので、さらに
良好な画像品質が必要であり、画像を感光性基板に正し
く複製しなければならない。
【０００３】発明の要約本発明は、フィールド上に印刷
されるフューチャサイズの変化を、露光量並びに部分可
干渉性を走査リソグラフ装置で選択的に調整することに
よって補正する方法および装置に関するものである。走
査リソグラフ装置またはツールは照明源を有しており、
この照明源は走査される照明野を形成し、マスクまたは
レチクルの画像を感光性基板上に投影する。照明野は露
光量を変化するために所定の空間的位置において調整さ
れ、調整可能な光学的アレイエレメントが異なる空間的
位置において照明の開口数を変化する。これによりシス
テムの部分可干渉性が変化される。
【０００４】従って本発明の課題は、感光性基板上への
フューチャの印刷を改善することである。
【０００５】本発明の別の課題は、レチクルライン幅の
変動を補正することである。
【０００６】本発明は有利には、印刷すべき種々のフュ
ーチャを考慮するために容易に変更できる。
【０００７】本発明は有利には、印刷されるフューチャ
でのライン幅変動を低減できる。
【０００８】さらに本発明は有利には、印刷されるフュ
ーチャの水平バイアスおよび垂直バイアスを低減する。
【０００９】調整可能なスリットを露光量の変化のため
に使用することが本発明の特徴である。
【００１０】本発明のさらなる特徴は、光学的アレイエ
レメントが照明開口数の変化のために使用され、照明野
の種々の個所で部分可干渉性を生じさせ、レチクルフュ
ーチャ変動を最小にし、水平／垂直バイアスを低減する
ことである。
【００１１】この課題および他の課題、利点、および特
徴は以下の詳細な説明から明かとなる。
【００１２】有利な実施例の詳細な説明図１は、本発明
のフォトリソグラフ装置を概略的に示す。マスクまたは
レチクル１０はその上にパターンを有しており、感光性
基板またはウェハ１２に結像される。マスクまたはレチ
クル１０の画像は投影光学系１４によって基板１２に投
影される。照明源または照明システム１６が、マスクま
たはレチクル１９の画像を感光性基板１２に投影するの
に使用される。部分可干渉性調整器または光学的アレイ
エレメント１８は照明の出射開口数をスロット照明野に
沿って走査方向で選択的に変化し、従ってシステムの部
分可干渉性を調整する。調整可能なスリット２０は照明
野を形成し、この照明野はレチクル１０上を走査され
る。マスクステージ２２と基板ステージ２４はステージ
コントローラ２６により制御され、同期して移動する。
これにより調整可能スリット２０により形成される照明
野はレチクル全体を走査し、その上の画像を感光性基板
上に複製する。マスクまたはレチクルステージ２２と基
板ステージ２４は矢印１７の方向に運動する。調整可能
スリット２０は調整可能スリットコントローラ２８によ
り制御される。調整可能スリットコントローラ２８は露
光計算器３０およびデータ記憶デバイス３２と接続され
ている。部分可干渉性調整器１８は部分可干渉性調整器
コントローラ３３と接続されている。部分可干渉性調整
器コントローラ３３は部分可干渉性調整器の運動を制御
し、所定の調整をシステムの部分干渉性に提供する。部
分可干渉性調整器または光学的エレメント１８は、米国
特許願第０９／５９９３８３号に「Illumination Syste
m With Spatially Controllable Partial Coherence Co
mpensating For Linewidth Variance In A Photolithof
raphic System」のタイトルで、McCullough et al によ
り２０００年１月２２日に開示された光学的エレメント
と類似であり、ここに全体を参考文献としておく。部分
可干渉性調整器１８はまた、選択された異なる部分を有
するグラジエントアレイとすることもできる。この選択
された異なる部分は照明の部分可干渉性を照明野におけ
る所定の位置で、走査中にコントロールするのに用い
る。部分可干渉性調整器は光学的エレメント共に移動ま
たは事実上移動し、所望の部分を部分可干渉性の形成た
めに選択する。システムコントロール３５はステージコ
ントローラ２６，部分可干渉性調整器コントローラ３
３，調整可能スリットコントローラ２８，露光計算器３
０，およびデータ記憶デバイス３２と接続されている。
【００１３】図１に示された本発明の実施例により、マ
スクエラー係数から生じるフューチャサイズ変動を補正
することができる。マスクエラー係数がレチクルフュー
チャサイズの関数として変化すれば、マスクエラー係数
は印刷されるフューチャの偏位をフューチャサイズの関
数として引き起こす。マスクエラー係数は次式により定
義することができる：マスクエラー＝画像縮小係数 ×
ウェハライン幅の変化／レチクルライン幅の変化マス
クエラー係数が１つまたは一定であれば（これは望まし
いことである）、キャリブレーションをライン幅の調整
に使用することができる。
【００１４】レチクルライン幅はレチクル面で測定さ
れ、ウェハライン幅はウェハ面で測定される。マスクエ
ラー係数によりライン幅は、異なるフューチャサイズお
よびフューチャタイプに対して異なる画像縮小係数で印
刷される。ライン幅変動は焦点の有効深度にわたる最良
焦点において影響を受ける。本発明はマスクエラー係数
の作用を、露光量と部分可干渉性をスリットと走査方向
に沿って調整することにより低減または除去するもので
ある。従ってライン幅が最良焦点において、また所定の
フューチャタイプの種々異なる配向に対する所定の焦点
範囲にわたって改善される。
【００１５】所定のフューチャタイプおよび配向に対す
るマスクエラー係数は空間的画像測定またはリソグラフ
ィック測定からモデル化または計算することができる。
この測定は、スリットに沿ったマスクエラー係数の変動
が有意であるのに必要なだけの数の異なる個所でスリッ
トに沿って行う。マスクエラー係数はフォトリソグラフ
デバイスまたはツールの種々異なる条件に対して測定す
ることができる。これは例えばピューピル、部分可干渉
性、開口数、および累積露光量のような異なる動作条
件、ウェハ当たりのフィールド数、バッチ当たりのウェ
ハ数等である。レチクル上のフューチャ、例えばライ
ン、コンタクトがいったん特定されれば、基本的特徴を
リソグラフィカルにまたは空中画像測定により測定する
ことができる。工業的標準モデル化を使用したソフトウ
エアコンピュータシミュレーションによるモデル化、ま
たは他の等価のモデル化技術も公知であり、使用するこ
とができる。一般的にレチクルフューチャから感光性基
板フューチャへのフューチャサイズ縮小は固定の画像縮
小係数を有しており、これは例えば４：１である。しか
し他の縮小係数も可能であり、使用することができる。
しかしフューチャサイズを公称サイズを中心に変動する
から、縮小係数も変化する。公称画像縮小係数から偏差
すると、不所望のライン幅変動が印刷されるフィールド
わたって生じる。結果としてレチクルからのフューチャ
サイズはウェハ上に、公称画像縮小係数を以て一定には
形成されず、フューチャサイズが異なると公称値を中心
に異なる。しかし公称値を中心にしたレチクルフューチ
ャサイズ変動をいったん測定すれば、露光量を照明野に
おいて走査露光中に変更することによりレチクルフュー
チャサイズ変動を補正することができる。このことは調
整可能スリット２０を使用して行われる。
【００１６】レジスト特性と、単位露光量変化当たりの
ライン幅変動が既知であれば、種々異なるマスクエラー
係数作用を種々異なるフューチャサイズにおいてフィー
ルドにわたり、スリットに沿った縦方向にも走査方向に
も補正するのに必要な露光量変化を計算することができ
る。この計算は次に露光量を走査中に変更するのに使用
され、印刷されたライン幅におけるマスクエラー係数の
作用を低減または除去する。基板またはウェハに印刷さ
れたライン幅エラーは次の式により計算することができ
る。
【００１７】印刷されたウェハライン幅における変化＝
［マスクエラー係数 × レチクルライン幅における変
化］／公称画像縮小係数 マスクエラー係数が一定であれば、すなわち、レチクル
フューチャサイズ変動によって公称値を中心に変化しな
ければ、露光量較正またはマグニチュード制御によって
補正することができる。マスクエラー係数がレチクル上
の１つのフィールド位置から別の位置へと変化する場
合、すなわちこれが、公称値を中心にしたレチクルフュ
ーチャサイズの変化と共に変化する場合、これを公称露
光量較正によって補正することはできない。露光量は、
レチクルが調整可能スリット２０により走査されるのに
併せて変化しなければならない。マスクエラー係数とレ
チクルライン幅が既知であれば、レチクル補正較正を行
うことができ、ツールの使用中にデバイス製造および特
性付与のために適用することができる。マスクエラー係
数が種々異なるフューチャタイプに対して同じであれ
ば、補正を調整可能スリットにより単一露光で行うこと
ができる。ただし配向が異なっても同じフューチャ構成
を有することが前提である。露光量補正はレチクル上の
各フィールド位置で計算される。レチクルライン幅変動
補正較正は次のように行うことができる： ＭＥＦ＝ｍ［ΔＣＤｗａｆｅｒ／ΔＣ
Ｄｒｅｔｉｃｌｅ］ ＭＥＦはマスクエラー係数であり、マスクライン幅に対
して各フィールド位置で定義される。典型的にはＭＥＦ
は１である。ｍは、公称画像縮小係数またはＮＩＲＦで
ある。
【００１８】従って ［ΔＣＤｒｅｔｉｃｌｅＨ × ＭＥＦＨ］／ｍ＝ΔＣ
ＤｗａｆｅｒＨ＝ウェハ上の所定の水平ライン幅 ［ΔＣＤｒｅｔｉｃｌｅＶ × ＭＥＦＶ］／ｍ＝ΔＣ
ＤｗａｆｅｒＶ＝ウェハ上の所定の垂直ライン幅 フィールド内のいずれの所与の位置においてＭＥＦＨ≒
ＭＥＦＶ＝ＭＥＦである場合に対して、 ΔＣＤｗａｆｅｒ＝（ΔＣＤｗａｆｅｒＨ ＋ ΔＣＤ
ｗａｆｅｒＶ）／２＝ＭＥＦ［ΔＣＤｒｅｔｉｃｌｅＨ
＋ ΔＣＤｒｅｔｉｃｌｅＶ］／２Ｍ 択一的にＭＥＦＨがＭＥＦＶに等しくなければ、 ΔＣＤwafer＝［（ΔＣＤｒｅｔｉｃｌｅＨ）ＭＥＦH +
（ΔＣＤｒｅｒｔｉｃ ｌｅＶ）ＭＥＦv］／２Ｍ Δ露光量補正＝ΔＣＤｗａｆｅｒ／露光量感度 Δ露光量補正は露光フィールド中の各位置において計算
される。
【００１９】しかし残留水平／垂直バイアスが平均ライ
ン幅に従って上記のように補正されるならば、すなわち
（ａ）水平フューチャが同じ位置で垂直フューチャとは
異なって結像されるか、または（ｂ）水平フューチャが
レチクル上で垂直フューチャサイズと異なっていれば、
マスクエラー係数は部分可干渉性調整器または光学的ア
レイエレメント１８により、部分可干渉性を異なる空間
的位置で両方向で照明スロットに沿って、かつ走査方向
で変形することによって補正することができる。択一的
に多重露光を使用することができる。すなわち、配向の
異なるフューチャを調整可能スリット２０セットによる
独立した露光量により別個に露光して印刷するのであ
る。
【００２０】ライン幅変動は、水平および垂直フューチ
ャサイズバイアスをレチクル上の各サイトにおいて計算
し、マスクエラー係数制御を使用することにより補正で
きる。測定またはモデル化によって、印刷された水平フ
ューチャおよび印刷された垂直フューチャをウェハ面で
計算することができる。水平および垂直バイアスもまた
ウェハ面で計算することができる。水平および垂直バイ
アスを補正するのに必要な部分可干渉性変化は、技術的
に公知の形式によりすでに市販のソフトウエアを用いて
計算することができる。光学的エレメント１８は次に部
分可干渉性を、スリットフィールド中の各空間的位置で
変化するのに使用され、水平および垂直バイアスを補償
する。いったん部分可干渉性が空間的位置で定義されれ
ば、部分可干渉性は部分可干渉性調整器により供給され
るか、または光学的エレメント１８が適用される。
【００２１】従って本発明は、平均レチクルライン幅変
動の補正に、または水平および垂直バイアス変動の補正
に、または平均レチクルライン幅変動と水平および垂直
バイアス変動の両方の補正に、または水平ライン幅変動
だけの補正に、または垂直ライン幅変動だけの補正に使
用することができる。
【００２２】図２は、図１に示した調整可能スリット２
０を概略的に示す。照明野４０は照明調整器３８により
形成され、この照明調整器は調整可能輪郭３６を形成す
る。調整可能輪郭３６は照明調整器３８において実質的
に矩形の照明野の一部をブロックし、照明野の幅を種々
異なる縦方向位置で調整する。従って照明野４０は最大
幅Ｗｍａｘまたは最小幅Ｗｍｉｎを有することになる。
調整可能輪郭ドライブ３４は調整可能輪郭３６を調整す
る。調整可能輪郭ドライブ３４は調整可能スリットコン
トローラ２８により制御される。
【００２３】動作時に調整可能スリット２０は、図１に
しめされた感光性基板１２により受光される露光量を変
更する。実質的に矩形の照明野４０は矢印４２の方向に
走査され、レチクル１０の画像を感光性基板に投影す
る。レチクル１０はレチクルステージ２２に保持されて
おり、ステージコントローラ２６によりドライブされ、
これにより照明野４０が走査される。照明野４０がレチ
クル１０にわたって走査されるとき、調整可能スリット
コントローラ２８は調整可能輪郭ドライブ３４を制御
し、照明調整器３８により調整可能輪郭３６を変化させ
る。露光計算器３０は調整可能スリットコントローラに
接続されており、正確な露光量を決定するのに使用され
る。データ記憶部３２は所望のライン幅変化を得るのに
必要な露光量に関連するデータを記憶する。
【００２４】図２Ａは、図１の光学的アレイエレメント
または部分可干渉性調整器１８を示す。可干渉性調整器
または光学的アレイエレメント１８は、照明野を形成す
るのに使用される照明源の出射開口数を変化するのに使
用される。これはさらに部分可干渉性を変化させる。こ
の部分可干渉性は、照明光学系の開口数を投影光学系の
開口数で割った比により定義される。部分可干渉性調整
器１８は複数の領域１９から形成される。各領域１９は
レンズまたは複数のレンズからなり、これらは出射開口
数または所定の経路における照明円錐形を変化させる。
種々異なる領域１９は連続するか、または離散的ではな
く勾配である。部分可干渉性調整器または光学的アレイ
エレメント１８は、これがレチクルの部分を選択し、所
定の部分可干渉性を提供できるという意味でダイナミッ
クである。従って部分可干渉性変化は照明野中の予め選
択されたいずれかのポイントで、印刷画像に形成すべき
調整に依存して形成することができる。
【００２５】部分可干渉性調整器１８は固定することが
でき、所望の領域１９は光学的に領域選択器１８Ａによ
り選択される。すなわち、他の光学的エレメントが所望
の領域１９に隣接して位置決めされ、所望の部分可干渉
性を形成するための照明を提供する。領域選択器１８Ａ
は可動ミラー、プリズム、ファイバ光学素子、調整可能
スロットまたはスリット、または他の公知の光学素子ま
たはデバイスを有することができる。
【００２６】図３Ａおよび３Ｂは種々異なるフューチャ
タイプを有するレチクルを概略的に示す。レチクル１１
０Ａは垂直フューチャタイプ１１１Ａを有し、レチクル
１１０Ｂは水平フューチャタイプ１１１Ｂを有する。
【００２７】図４Ａと４Ｂは他の異なるフューチャタイ
プを有するレチクルを示す。図４Ａでレチクル１１０Ｃ
は第１のフューチャタイプ１１１Ｃをその上に有する。
図４Ｂでレチクル１１０Ｄは第２のフューチャタイプ１
１１Ｄをその上に有する。第１と第２のフューチャタイ
プ１１１Ｃと１１１Ｄはレチクル配向に対して異なる角
度で配向することができる。多数のフューチャタイプが
種々異なるレチクル上に見出されることが分かる。図３
Ａ、Ｂおよび図４Ａ，Ｂに示したフューチャタイプは、
種々異なるフューチャタイプの種々異なる配向の例であ
る。多数のフューチャタイプが実質的に水平または垂
直、または相互に直交する。フューチャタイプはまた孤
立したフューチャおよび／またはグループ化されたフュ
ーチャを含むことができる。他の例では、ライン、コン
タクト、およびフォトリソグラフで半導体デバイスの製
造のために使用される公知のフューチャを含む。
【００２８】図５は、リソグラフ技術で製造される半導
体デバイスの一部断面図を示す。基板１１２には第１の
ライン１１２Ａと第２のライン１１２Ｂが配置されてい
る。一つの層しか図示されていないが、典型的には多数
の異なる層が、製造される半導体デバイスに依存して使
用される。第１のライン１１２Ａはラテラル幅Ｗと隣接
ライン１１２Ａと１１２Ｂとの間のスペースを有する。
しかし用語「ライン幅」は隣接ライン１１２Ａと１１２
Ｂとの間のスペースを示すのにも使用される。
【００２９】図６は、垂直ライン１１５Ａ，１１５Ｂ，
１１５Ｃおよび水平ライン１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３
Ｃの平面図である。これらは図５に示されたラインに類
似する。ライン１１５Ａ〜Ｃおよび１１３Ａ〜Ｃは種々
の位置に、感光性基板に投影されるスロットに沿って印
刷される。ライン１１５Ａ〜Ｃと１１３Ａ〜Ｃは一般的
に相互に直交しているが、別の配向でも良い。付加的に
ライン幅は、感光性基板上に結像されるレチクルのライ
ン幅を正確に反映しなければならない。しかし露光波長
またはそれ以下のオーダーでの小さなライン幅では、同
じライン幅をスロットにわたって得ること、およびレチ
クル上のライン幅から偏差しないライン幅を得ることは
しばしば非常に困難である。これはリソグラフィックパ
ラメータまたは変数が異なるからである。
【００３０】従ってライン幅は種々の幅Ｗ’Ｖ、
Ｗ”Ｖ、Ｗ"'Ｖ、Ｗ’Ｈ、Ｗ”Ｈ、およびＷ"'Ｈを種々
の縦方向位置で、感光性基板に投影されるスロットに沿
って有する。本発明は、露光量を図１および２に示した
調整可能スリット２０によりライン幅の変動を低減す
る。このライン幅の変動はとりわけフューチャサイズお
よび位置の関数である。
【００３１】付加的にライン幅のエラーまたは変動がレ
チクル製造の結果としても存在する。本発明は、露光野
における種々異なる位置での露光量と部分可干渉性をス
ロットに沿って選択的に制御することにより、レチクル
の製造エラーを補正することができる。従って設計され
たまたは意図されたライン幅を、レチクル上にライン幅
エラーがレチクルの製造中に発生しても印刷することが
できる。本発明のこの特徴はまた、レチクルの所要の製
造公差を低減し、従って実質的にレチクルの製造コスト
を低減する。例えば低減された製造公差を有するレチク
ルは低コストで製造することができ、またある程度のエ
ラーを種々の個所に備えるレチクルも使用することがで
きる。複製すべきレチクル画像の比例寸法からの偏差は
本発明により補償され、所望の画像の複製が得られる。
比例寸法とは、レチクルの画像が縮小係数または１より
小さな倍率、例えば１／４の縮小比により縮小されるこ
とを意味する。従ってレチクルが低減された製造公差を
有していても所望の画像をそのまま複製することができ
る。
【００３２】図７から９は、水平および垂直バイアスの
作用を印刷された直交ライン幅において示す。水平およ
び垂直バイアスは２つの水平および垂直配向の間のライ
ン幅における変動を表すことが分かる。別の方向でのバ
イアスも理解できる。図７は幅ＷＨを有する水平ライン
２１２Ｈと、幅ＷＶを有する垂直ライン２１２Ｖを示
す。幅ＷＨは実質的に幅ＷＶに等しい。図８は図７に示
されたラインパターンを、フィールドの所定個所に水平
バイアスを有するフォトリソグラフシステムにより印刷
する様子を示す。水平バイアスにより、水平ライン２１
２Ｈ’は変化して印刷されたライン幅ＷＨ 'を有する。
これに対し、垂直ライン２１２Ｖは実質的に図７のライ
ンパターンと同じライン幅ＷＶを有している。同様に図
９は、図７に示したラインパターンがフィールド中の特
定個所に垂直バイアスを有するフォトリソグラフシステ
ムにより印刷された様子を示す。垂直バイアスのため、
垂直ライン２１２Ｖ’は変化して印刷されたライン幅Ｗ
Ｖ 'を有している。これに対し、水平ライン２１２Ｈは
実質的に図７のラインパターンと同じライン幅ＷＨを有
している。フォトリソグラフシステムは、正の比較的に
広いライン幅、または負の比較的に狭いライン幅、バイ
アス、または水平および垂直バイアス両方の組み合わせ
を１つの個所に有することがある。この水平および垂直
バイアスは、リソグラフシステムのフィールド内で空間
的に変化し、また各システムに対して異なることがあ
る。
【００３３】この水平および垂直バイアスは、フォトリ
ソグラフシステムの他のイメージング特性と共にしばし
ばフォトリソグラフシステムの署名として参照される。
フォトリソグラフシステムの署名はまたイメージングに
使用されるレチクルの特性を含むことがある。レチクル
により、マスクエラー係数特性から生じる水平／垂直バ
イアスの補償の際に、本発明は図１および図２Ａに示さ
れた光学的アレイエレメント１８を使用して、部分可干
渉性または照明のフィル幾何形状を変形し、これにより
水平および垂直バイアスを、レチクル画像の正確の印刷
が要求される種々の個所で補償する。
【００３４】図１０は、ラインパターン部分３１１に複
数の列ｍと行ｎを有する検査レチクル３１０を概略的に
示す。ラインパターン部分３１１は複数の異なるライン
幅、スペースおよび配向を有する。ラインパターン部分
３１０の各々は検査レチクル３１０上のアレイコンフィ
ギュレーションに配置されている。検査レチクル３１０
は正確に印刷された測定を得るために使用され、フォト
リソグラフシステムまたツールマスクエラー係数を、種
々異なる個所でスロットに沿って、公称サイズを中心に
した所定のフューチャタイプおよびサイズに対して決定
する。
【００３５】図１１は、相応のラインパターン部分３１
１をスリットフィールド３２０の縦方向長に沿って有す
るスロットまたはスリットフィールド３１０の使用を示
す。ラインパターン部分またはグループフューチャは、
（ａ）コントラストピッチに対して変化するライン幅、
または（ｂ）１：１のライン／スペースデューティサイ
クルを有する変化するライン幅（すなわちピッチが変化
する）からなる。スロットまたはスリットフィールドは
図１０に示されたレチクルを走査される。実際のツール
マスクエラー係数が、種々異なる縦方向位置でスリット
フィールド３２０に沿って検出される。この情報は、調
整可能スリットにより供給される適切な露光量、および
光学的アレイエレメントにより供給される部分可干渉性
を検出するのに使用され、ライン幅変動または水平／垂
直バイアスの補正に使用される。
【００３６】このフォーマットまたは方法データを使用
することは、走査に沿った種々の個所で所定のスロット
位置に対し有効である。このことにより走査署名に対す
る評価および補正、および所定のフューチャタイプおよ
びサイズに対する評価および補正が可能である。
【００３７】図１２は、レチクル４１０Ｈ上の種々異な
る空間的位置に配置された種々の水平フューチャサイズ
を概略的に示す。
【００３８】図１３は、レチクル４１０Ｖの種々異なる
空間的位置に配置された種々の垂直フューチャサイズを
概略的に示す。
【００３９】種々の水平および垂直フューチャサイズが
単一レチクルのフューチャにしばしば組み合わされる。
図１２と図１３は、水平および垂直コンポーネントを有
する種々のフューチャを示す。
【００４０】図１４は、マスクエラー係数を示す線図で
ある。破線５０は、レチクルクリティカルディメンショ
ンがウェハクリティカルディメンションと同じであり、
従って露光中に必要な補正に関連するマスクエラー係数
が存在しないことを示す曲線である。ライン５２は、基
板またはウェハに複製されるフューチャがレチクルから
複製されるフューチャと比較してオーバーサイズである
場合の、比較的に小さなフューチャに対するマスクエラ
ー係数を示す。ライン５４は、基板またはウェハに複製
されるフューチャがレチクルから複製されるフューチャ
と比較してアンダーサイズである場合の、比較的に小さ
なフューチャに対するマスクエラー係数を示す。マスク
エラー係数は実質的にフューチャサイズが小さくなると
増大することに注意されたい。従って、本発明はマスク
エラー係数および関連するイメージング問題の補正の点
で、フューチャサイズが小さくなるとますます重要にな
る。
【００４１】図１５は、本発明の要素の方法ステップを
示すフローチャートである。図１は、ライン幅変動を低
減するための露光量補正に使用される方法ステップを示
す。ボックス５１０は、公称フューチャサイズおよびタ
イプからのレチクルライン幅変動の測定ステップを示
す。ボックス５１２は、各空間位置における種々の配向
ごとの予測ウェハまたは印刷されたライン幅変動の計算
ステップを示す。この計算は次式を使用して実行するこ
とができる： ［ΔＣＤreticleH×ＭＥＦH］／ｍ＝ΔＣＤwaferH＝ウ
ェハでの予測水平ライン幅 ［ΔＣＤreticleV×ＭＥＦV］／ｍ＝ΔＣＤwaferV＝ウ
ェハ上の予測垂直ライン幅 ボックス５１４は、印刷される平均ウェハライン幅の予
測ステップを示す。この予測は次式により実行すること
ができる： ΔＣＤwafer＝（ΔＣＤwaferH ＋ ΔＣＤwaferV）／
２ ここでΔＣＤwaferは水平および垂直ライン幅の平均で
ある。
【００４２】ボックス５１６は、各空間位置における露
光補正の計算ステップを表す。この計算は次式により実
行することができる： Δ露光補正＝ＣＤwafer／露光感度 露光補正は所定のフューチャ、レジストおよびタイプに
対するものである。
【００４３】ボックス５１８は、露光量を調整可能スル
ットにより各空間的位置で調整する方法ステップを示
す。このステップにより露光量を補償または補正し、前
記方法ステップからの計算に基づき、低減されたライン
幅変動を得ることができる。
【００４４】図１６は、本発明の要素を示すフローチャ
ートである。図１６は、照明の部分可干渉性を変更し、
水平および垂直バイアスを補償するのに使用される方法
ステップを示す。ボックス６１０は、水平／垂直バイア
スをレチクル上の各空間的位置で計算する方法ステップ
を示す。ボックス６１２は、印刷される水平／垂直バイ
アスを、マスクエラー係数を使用して予測するステップ
を表す。水平および垂直バイアスは、計算またはモデル
化に基づいて測定または得ることができる。ボックス６
１４は、水平および垂直バイアスを補正するのに必要な
部分可干渉変化を計算する方法ステップを示す。この計
算は、種々の計算方法または市販のソフトウエア、例え
ばProlithソフトウエアを使用して実行することができ
る。ボックス６１６は、各空間的位置において部分可干
渉性を、所要の部分可干渉性変化の計算または水平／垂
直バイアスに対して所要の補正を得るための変化に基づ
いて変化する方法ステップを示す。照明源に関連する光
学的アレイエレメントの変形または変化もダイナミック
であり、または図２Ａに示したように面を移動可能であ
る。
【００４５】図１５と図１６に示した方法を組み合わせ
ることにより、改善された印刷を得ることができる。従
って、種々異なる個所での露光量と、種々異なる空間的
位置での部分可干渉性の両方を補正することにより、ラ
イン幅での変動が水平および垂直バイアスと同様に補償
される。従って本発明は、半導体製造で使用されるフォ
トリソグラムデバイスと共に使用され、品質および歩留
まりを向上させる装置および方法を提供する。本発明に
より、現在の技術を使用しては不可能であるか、または
容易には得ることのできない非常に小さなフューチャま
たはエレメントをイメージングおよび印刷することがで
きる。従って本発明は、ホトリソグラフ処理方法とこれ
に関連する半導体製造を進歩させるものである。
【００４６】用語「水平および垂直バイアス」は、印刷
されたライン幅における、配向の相違の結果としての変
化を意味するのに使用される。一方、ライン幅は典型的
には、相互に垂直であり、水平または垂直である。ライ
ン幅はまた相対的な配向を有する。従って用語「水平お
よび垂直バイアス」は配向バイアスと互換的に使用する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の概略図である。
【図２】図１に示した調整可能スリットの概略図であ
る。
【図２Ａ】図１に示した部分可干渉性調整器の概略図で
ある。
【図３Ａ】垂直フューチャを有するレチクルの概略図で
ある。
【図３Ｂ】水平フューチャを有するレチクルの概略図で
ある。
【図４Ａ】第１の方向に配向されたフューチャを有する
レチクルの概略図である。
【図４Ｂ】第２の方向に配向されたフューチャを有する
レチクルの概略図である。
【図５】基板の上にリソグラフで形成されたラインの概
略断面図である。
【図６】リソグラフで形成されたラインの部分における
幅の変化を示す概略図である。
【図７】直交ラインパターンを示す平面図である。
【図８】水平バイアスを以て印刷されたラインパターン
を示す平面図である。
【図９】垂直バイアスを以て印刷されたラインパターン
を示す平面図である。
【図１０】種々異なるフィールドに種々異なるライン幅
を有する検査レチクルの平面図である。
【図１１】スリットに沿った種々の位置を示す平面図で
ある。
【図１２】種々異なる水平フューチャを種々異なる空間
的位置に有するレチクルの平面図である。
【図１３】種々異なる垂直フューチャを種々異なる空間
的位置に有するレチクルの平面図である。
【図１４】マスクエラー係数を示す線図である。
【図１５】露光量を調整するための本発明の実施例の方
法ステップを示すフローチャートである。
【図１６】水平バイアスを部分可干渉性の変化により補
正するための本発明の実施例の方法ステップを示すフロ
ーチャートである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F046 BA04 BA05 CB05 CB23 DA02 DB01

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 照明源と、部分可干渉性調整器と、調整
    可能スリットと、レチクルステージと、基板ステージ
    と、投影光学系とを有するフォトリソグラフデバイスで
    あって、 前記部分可干渉性調整器は、電磁放射を前記照明源から
    受け、 前記調整可能スリットは、電磁放射を前記照明源から受
    け、 前記レチクルステージは、レチクルをその上に保持する
    ように構成されており、 前記基板ステージは、感光性基板をその上に保持するよ
    うに構成されており、 前記投影光学系は、前記レチクルステージと前記基板ス
    テージとの間に配置されており、 前記投影光学系は、レチクルの画像を感光性基板に投影
    する形式のフォトリソグラフデバイスにおいて、 基板が受ける電磁放射の量を前記調整可能スリットによ
    り変化し、 照明の部分可干渉性を前記部分可干渉性調整器により変
    更し、 これによりライン幅変動と配向バイアスを制御する、こ
    とを特徴とするフォトリソグラフデバイス。
  2. 【請求項２】 前記部分可干渉性調整器は光学的アレイ
    エレメントを有する、請求項１記載のフォトリソグラフ
    デバイス。
  3. 【請求項３】 さらに前記光学的アレイエレメントと関
    連する領域選択器を有し、 これにより部分可干渉性変化が所定の空間的位置で行わ
    れる、請求項２記載のフォトリソグラフデバイス。
  4. 【請求項４】 前記光学的アレイエレメントは、領域を
    変更する複数の出射開口数を有する、請求項２記載のフ
    ォトリソグラフデバイス。
  5. 【請求項５】 レチクルの画像を感光性基板に印刷する
    ために使用される走査フォトリソグラフデバイスであっ
    て、 照明源と、光学的アレイエレメントと、調整可能スリッ
    トと、レチクルステージと、基板ステージと、投影光学
    系と、ステージコントローラと、調整可能スリットコン
    トローラとを有し、 前記光学的アレイエレメントは、領域を変更する複数の
    出射開口数を有し、かつ前記照明源から電磁放射を受け
    るように配置されており、 前記調整可能スリットは、前記光学的アレイエレメント
    から出射する電磁放射を受け、 前記レチクルステージはレチクルをその上に保持するよ
    うに構成されており、 前記基板ステージは感光性基板をその上に保持するよう
    に構成されており、 前記投影光学系は、前記レチクルステージと前記基板ス
    テージとの間に配置されており、 該投影光学系は、レチクルの画像を前記感光性基板に投
    影し、 前記ステージコントローラは、前記レチクルステージお
    よび前記基板ステージと接続されており、 前記調整可能スリットコントローラは前記調整可能スリ
    ットと接続されている形式の走査フォトリソグラフデバ
    イスにおいて、 感光性基板が受ける電磁放射の量が前記調整可能スリッ
    トにより変化され、 前記光学的アレイエレメントは出射開口数を変化し、 これによりライン幅変動と配向バイアスとが制御され
    る、ことを特徴とする走査フォトリソグラフデバイス。
  6. 【請求項６】 レチクルの画像を感光性基板に印刷する
    ために使用される、請求項５記載の走査フォトリソグラ
    フデバイスにおいて、 前記光学的アレイエレメントに関連する領域選択器を有
    し、 該領域選択器により出射開口数を変化し、これにより所
    定の空間的位置における部分可干渉性を変化する。
  7. 【請求項７】 レチクルの画像を感光性基板に印刷する
    ために使用される、請求項５記載の走査フォトリソグラ
    フデバイスにおいて、 前記調整可能スリットは、縦方向長に沿って可変の幅を
    有する。
  8. 【請求項８】 レチクルの画像を感光性基板に印刷する
    ために使用される、請求項５記載の走査フォトリソグラ
    フデバイスにおいて、 検査レチクルを有し、 該検査レチクルは、種々異なるライン幅を備える複数の
    ラインパターン部分と、空間的に配置された配向とを有
    し、 これにより印刷された基板上でのライン幅の変動個所と
    配向バイアスとを検出する。
  9. 【請求項９】 レチクルの画像を感光性基板に印刷する
    ために使用される、請求項５記載の走査フォトリソグラ
    フデバイスにおいて、 感光性基板に関連して、感光性基板が処理されるときに
    当該基板上のライン幅変動および配向バイアスを検出す
    るための手段を有する。
  10. 【請求項１０】 レチクルの画像を感光性基板に印刷す
    るために使用される走査フォトリソグラフデバイスであ
    って、 照明野を供給する照明源を有し；前記照明源からの電磁
    放射を受けるように配置されており、部分可干渉性を照
    明野の種々異なる空間的位置で変化するための手段を有
    し；印刷されたフィールド内においてレチクルを基準に
    して配向バイアスの変動を、配向バイアスの複数の位置
    で検出するための手段を有し；前記配向バイアス変動の
    検出手段に接続されており、部分可干渉性を複数の配向
    バイアス個所の各々において、印刷されたフィールド内
    の配向バイアスを低減するために計算する手段を有し；
    前記部分可干渉性を変化するための手段と接続されてお
    り、部分可干渉性を複数の配向バイアス個所の各々にお
    いて、部分可干渉性補正に基づいて調整するための手段
    を有し；前記照明源からの電磁放射を受けるように配置
    されており、露光量を感光性基板上の種々異なる空間的
    位置で変化するための手段を有し；印刷されたフィール
    ド内のライン幅変動を、レチクルを基準にして、複数の
    ライン幅変動個所で検出するための手段を有し；前記ラ
    イン幅変動の検出手段と接続されており、複数のライン
    幅変動個所の各々において露光量補正を計算し、印刷さ
    れたフィールド内のライン幅変動を低減するための手段
    を有し；前記露光量変化手段と接続されており、露光量
    を複数のライン幅変動個所の各々において、露光量補正
    に基づいて調整するための手段を有し；レチクルをその
    上に保持するレチクルステージを有し；感光性基板をそ
    の上に保持する基板ステージを有し；前記レチクルステ
    ージと前記基板ステージとの間に配置された投影光学系
    を有し；該投影光学系は、レチクルの画像を感光性基板
    の上に投影し、 前記レチクルステージおよび基板ステージと接続されて
    おり、前記レチクルステージと前記基板ステージとを同
    期して走査するための手段を有し；これにより基板の受
    ける電磁放射が変化され、印刷された基板上のライン幅
    変動および配向バイアスが制御される、ことを特徴とす
    る走査フォトリソグラフデバイス。
  11. 【請求項１１】 レチクルの画像を感光性基板に印刷す
    るのに使用される走査フォトリソグラフデバイスであっ
    て、 照明源と、光学的アレイエレメントと、該光学的アレイ
    エレメントと関連する領域選択器と、調整可能スリット
    と、レチクルをその上に保持するレチクルステージと、
    感光性基板をその上に保持する基板ステージと、投影光
    学系と、ステージコントローラと、調整可能スリットコ
    ントローラと、システムコントローラとを有し、 前記光学的アレイエレメントは複数の出射開口数を有
    し、前記照明源からの電磁放射を受けるように配置され
    た領域を変更し、選択された部分可干渉性をレチクル上
    の所定個所で提供し、 前記領域選択器は、複数の出射開口数を方向転換し、領
    域を所定個所で変更し、 前記調整可能スリットは、前記照明源からの電磁放射を
    受けるように配置された縦方向構成を有し、該調整可能
    スリットは可変幅を前記縦方向構成に沿って有し、 前記投影光学系は、前記レチクルステージと前記基板ス
    テージとの間に配置されており、該投影光学系は、レチ
    クルの画像を感光性基板上に投影し、 前記ステージコントローラは、前記レチクルステージお
    よび基板ステージに接続されており、 前記調整可能スリットコントローラは前記調整可能スリ
    ットに接続されており、 前記システムコントローラは、前記ステージコントロー
    ラ、前記領域選択器、前記調整可能スリットコントロー
    ラと接続されている形式の走査フォトリソグラフデバイ
    スにおいて、 感光性基板の受ける電磁放射の量が前記調整可能スリッ
    トにより変化され、 前記光学的アレイエレメントは、選択された部分可干渉
    性をレチクル上の所定の空間的位置で変更し、 これによりライン幅変動および配向バイアスが制御され
    る、ことを特徴とする走査フォトリソグラフデバイス。
  12. 【請求項１２】 前記光学的アレイエレメントは勾配を
    有する、レチクルの画像を感光性基板上に印刷するため
    に使用される、請求項１１記載の走査フォトリソグラフ
    デバイス。
  13. 【請求項１３】 印刷された基板上のライン幅変動と配
    向バイアスとを低減するために、補正された露光量と出
    射開口数とを計算するための手段を有し、 該手段は前記システムコントローラに接続されている、
    レチクルの画像を感光性基板上に印刷するために使用さ
    れる、請求項１１記載の走査フォトリソグラフデバイ
    ス。
  14. 【請求項１４】 レチクルの画像を感光性基板に露光す
    る方法において、 電磁放射の露光量を種々異なるライン幅において変化
    し、感光性基板上の空間的位置を変化し、 レチクルを感光性基板に結像するのに使用される電磁放
    射の部分可干渉性を、該感光性基板上の種々異なるバイ
    アス空間的位置で変化し、 これによりライン幅変動と配向バイアスをレチクルの印
    刷された画像中で低減する、 ことを特徴とする感光性基板の露光方法。
  15. 【請求項１５】 露光量補正を種々異なるライン幅の各
    々において計算し、感光性基板上の空間的位置を変化
    し、 部分可干渉性補正を、感光性基板上の種々異なるバイア
    ス空間的位置の各々において計算する、請求項１４記載
    の感光性基板の露光方法。
  16. 【請求項１６】 印刷された基板上でライン幅と、垂直
    および水平バイアスを変化するために感光性基板を露光
    する方法において、 レチクルを基準にしたライン幅変動を、印刷されたフィ
    ールド内での複数のライン幅個所において検出し、 露光量補正を複数のライン幅個所の各々において計算
    し、印刷されたフィールド中のライン幅の変動を低減
    し、 感光性基板を露光するために使用される電磁放射の露光
    量を、種々異なるライン幅個所の各々において、前記露
    光量補正に基づいて調整し、 レチクルを基準にする配向バイアスの変動を、印刷され
    たフォールド中の複数の配向バイアス個所において検出
    し、 部分可干渉性補正を、複数の水平および垂直バイアス個
    所の各々において計算し、印刷されたフィールド中の配
    向バイアスを低減し、 感光性基板を露光するために使用される電磁放射の部分
    可干渉性を、配向バイアスの複数個所の各々において、
    前記部分可干渉性補正に基づいて調整し、 これにより印刷されたフィールド中のライン幅変動およ
    び配向バイアスを低減する、ことを特徴とする感光性基
    板の露光方法。
  17. 【請求項１７】 印刷された基板上でライン幅および配
    向バイアスを制御するために感光性基板を露光する方法
    において、 印刷された基板上での、意図したライン幅から偏差する
    ライン幅変動を、印刷されたフィールド中の複数のライ
    ン幅個所において検出し、 露光量補正を複数のライン幅変動個所の各々において計
    算し、印刷されたフィールド中での意図したライン幅を
    制御し、 感光性基板を露光するために使用される電磁放射の量
    を、種々異なるライン幅個所の各々において、前記露光
    量補正に基づいて調整し、 意図したライン幅を基準にする配向バイアスの変動を、
    印刷されたフィールド中の複数の配向バイアスにおいて
    検出し、 部分可干渉性補正を、複数の配向バイアス個所の各々に
    おいて計算し、印刷されたフィード中の配向バイアスを
    制御し、 感光性基板を露光するために使用される電磁放射の部分
    可干渉性を、複数の配向バイアスの各々において、前記
    部分可干渉性補正に基づいて調整し、 これにより印刷されたフィールド中のライン幅および配
    向バイアスを制御し、意図するライン幅を印刷された基
    板上で得る、ことを特徴とする感光性基板の露光方法。
  18. 【請求項１８】 フォトリソグラフ装置で使用される露
    光制御デバイスにおいて、 調整可能スリットと、部分可干渉性調整器とを有し、 前記調整可能スリットは、照明源からの電磁放射を受け
    るように配置されており、 前記部分可干渉性調整器は、種名源からの電磁放射を受
    けるように配置されており、 露光量および電磁放射の部分可干渉性を、感光性基板上
    の所定の空間的個所において変化し、ライン幅変動およ
    び配向バイアスを低減する、ことを特徴とする露光制御
    デバイス。
  19. 【請求項１９】 前記部分可干渉性調整器は、複数の異
    なる出射開口数領域を有し、これにより部分可干渉性が
    変更される、請求項１８記載の露光制御デバイス。
  20. 【請求項２０】 前記部分可干渉性調整器に関連する領
    域選択器を有し、 これにより種々異なる複数の出射開口数領域の１つが選
    択される、請求項１９記載の露光制御デバイス。
  21. 【請求項２１】 比例する所望の構成から偏差する構成
    を有するレチクルの画像を感光性基板に印刷する方法に
    おいて、 感光性基板に印刷すべき比例する所望の構成から偏差す
    る構成を有するレチクルを製造し、 照明量を種々異なる空間的位置で調整し、印刷されるフ
    ューチャライン幅を変化し、感光性基板上に印刷すべき
    比例する所望の構成が得られるようにし、 照明の部分可干渉性を種々異なる空間的位置で調整し、
    配向バイアスを変更し、感光性基板上に印刷すべき比例
    する所望の構成が得られるようにし、 これによりレチクルが緩和された製造公差を有していて
    も使用できるようにする、ことを特徴とする印刷方法。
  22. 【請求項２２】 比例する所望の構成から偏差する構成
    を有するレチクルの画像を感光性基板に印刷するための
    フォトリソグラフ方法において、 感光性基板上に印刷すべき比例する所望の構成から偏差
    する構成を有するレチクルを製造し、 照明量の調整を、印刷されるライン幅を変化するのに必
    要な種々異なる空間的位置において計算し、感光性基板
    に印刷すべき比例する所望の構成を獲得し、 照明量を、照明量の調整計算ステップに基づいて種々異
    なる空間的位置で調整し、印刷されるフューチャライン
    幅を変化し、感光性基板に印刷すべき比例する所望の構
    成を獲得し、 照明の部分可干渉性の調整を、種々異なる空間的位置に
    おいて計算し、配向バイアスを変化し、感光性基板に印
    刷すべき比例する所望の構成を獲得し、 照明の部分可干渉性を、部分可干渉性の調整計算ステッ
    プに基づいて種々異なる空間的位置で調整し、配向バイ
    アスを変化し、感光性基板に印刷すべき比例する所望の
    構成を獲得し、 これによりレチクルが緩和された製造公差を有していて
    も使用できるようにする、ことを特徴とするフォトリソ
    グラフ方法。
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