JP2004179663A - デバイス製造方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】投影ビームとして超紫外線を使うリソグラフィ装置で吸収層の厚い反射性マスクと傾斜照明を使うために生ずる結像歪みを補正したデバイス製造方法を提供すること。
【解決手段】厚い吸収層にマスクパターンを具現した反射性マスク（ＭＡ）と傾斜照明が誘起する歪みを計算し、それを補正するために投影システム（ＰＬ）に収差を導入および／または制御する。これは、この投影システム（ＭＡ）に既存の光学素子の制御によって行えるので、装置を改造することなく実施できる。上記の収差は、ゼルニケ多項式でＺ２（Ｘの傾斜）、Ｚ３（Ｙの傾斜）、またはＺ７（コマＸ）であるのが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、リソグラフィ装置を使うデバイス製造方法に、およびリソグラフィ装置を制御する際に使用するためのコンピュータプログラムに関する。

リソグラフィ装置は、基板の目標部分に所望のパターンを付ける機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使うことができる。その場合、マスクのような、パターニング手段を使ってＩＣの個々の層に対応する回路パターンを創成してもよく、このパターンを、放射線感応材料（レジスト）の層を有する基板（例えば、シリコンウエハ）の目標部分（例えば、一つ以上のダイの一部を含む）上に結像することができる。一般的に、単一基板が、次々に露出する隣接目標部分のネットワークを含む。既知のリソグラフィ装置には、全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する所謂ステッパ、およびこのパターンを投影ビームによって与えられた方向（“走査”方向）に走査し、一方、基板をこの方向と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所謂スキャナがある。

現在のリソグラフィ投影装置でできるよりは小さい形態を結像可能にするために、露出放射線として、例えば波長１３．５ｎｍの、超紫外線（ＥＵＶ）を使うことが提案されている。そのような放射線は、殆ど全ての既知の材料によって強く吸収され、それで反射性マスクを使うことが必要である。しかし、ＥＵＶ用反射性マスクを作ることは、それ自体の問題があり、許容反射率を達成するためには、マスクを、例えば、（Ｍｏ／Ｓｉ）または（Ｍｏ／Ｂｅ）の４０以上の層対の多層によって作った分布ブラッグ反射器として作らねばならない。次に、重ね合さるパターン化したタンタル（Ｔａ）またはクロム（Ｃｒ）のような吸収層によってマスクパターンを作る。この多層吸収層は、比較的厚く、波長の数十倍に違いなく、これが、マスクを斜めに照明する必要性と結合して、理想的な、薄い二値マスクに比べて、投影像に種々の誤差を持込む。

これらの誤差は、種々の刊行物で議論されている。Ｂ．Ｓ．ボレパリおよびＦ．セリナ、超紫外線マスクからの反射像の計算について、新興リソグラフィ技術についてのＳＰＩＥ会議III、米国カリフォルニア州サンタクララ、ＳＰＩＥ第３６７６巻５８７〜５９７（１９９９年３月）は、孤立した構造体の入射角によるライン幅およびパターンシフトの変動を記述し、適当なマスクバイアスによる補正を提案する。Ｃ．Ｇ．クラウトシック、Ｍ．イトウ、Ｉ．ニシヤマ、およびＫ．オタキ、厳密なＥＵＶマスクシミュレーションによって予測したボスング曲線の非対称性についてのＥＵＶマスク位相応答の影響、新興リソグラフィ技術についてのＳＰＩＥ会議Ｖ、米国カリフォルニア州サンタクララ、ＳＰＩＥ第４３４３巻（２００１年３月）は、孤立した構造体の合焦によるボスング曲線の非対称性を記述し、水平および垂直ラインが受ける異なる照明角が合焦による追加の水平ないし垂直ＣＤバイアスを生ずることを示す。再び、マスクサイズ決定方式によってこれらの影響を補償することを提案している。Ｋ．オキタ超紫外線リソグラフィに於ける空中像の非対称特性、日本応用物理学会誌、第３９巻（２０００年）６８１８〜６８２６頁は、厚いマスクを非対称的に照明するときの非対称回折の影響を記述し、空中像の非対称性に言及する。

ＥＰ−１２５１４０２−Ａは、性能関数を最小にするように、既に存在する他の収差を補償するために投影レンズに故意に収差を導入するアイデアを開示する。また、位相シフトマスク（ＰＳＭ）での正しい１８０°位相シフトからの偏差から派生するボスング傾斜を補償することも開示する。
しかし、先行技術で提案する解決策は、完全な解決策とはならず、マスクが誘起する結像歪みの全ては補償できない。

本発明の目的は、法線に対してある角度で照明した反射性マスクを使用し、改良した結像が得られる、デバイス製造方法を提供することである。

この発明の一態様によれば、デバイス製造方法であって：
− 少なくとも部分的に放射線感応材料の層で覆われた基板を用意する工程；
− 放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程；
− この投影ビームの断面にパターンを付けるために厚い吸収層によって上記パターンが形成してある反射性マスクを使う工程；および
− この放射線のパターン化した放射線のビームをこの放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程；を含み、
− マスクが誘起する結像歪みを補償するために、パターン化したビームを投影する上記工程で使用する投影システムのシステム収差を制御または創成する製造方法が提供される。

この発明の方法では、厚い吸収層および傾斜照明を伴う反射性マスクによる最善合焦シフト効果を、高密度のラインと孤立したラインの間、および水平ラインと垂直ラインの間の最善合焦シフト差を減少できるような方法で補償することが可能である。ＥＵＶ放射線に使用する厚い吸収層は、例えば、厚さ５０〜１００ｎｍ以上でもよい。この発明は、像形状のあらゆる補正可能なものを補正するために波面または位相操作をもたらす、あらゆる利用可能“ノブ”を投影システムに使用する。これは、異なる形態に対するプロセスウインドウを互いに近付けるのを助ける。収差入力のレベルの測定基準として等焦点傾斜を使い、異なる構造体型式間の差を減らすことも可能である。等焦点傾斜の改善が最善合焦シフト性能を悪化するかも知れず、逆もまた同様であるので、測定基準の選択は重要である。

本発明の方法は、マスク入射角（ＭＡＩ）、吸収層厚さ、形態型式およびＮＡ／照明設定の関数として起る、マスク誘起像ＣＤオフセットを補償することもできる。この優勢効果は、構造上の向きの関数としての、形態間のＣＤ変動、例えば像領域の全域で変動する水平−垂直（ＨＶ）バイアスである。接触孔に対して、マスクは、像領域全域で楕円率変動を誘起するだろう。

低次システム収差は、Ｚ５非点収差、Ｚ９球面収差、およびＺ１２非点収差（以下に定義するような）または同等な収差であるのが好ましい。収差ありおよびなしの、高密度および半孤立構造体のシミュレーションが最善合焦（ＢＦ）シフトおよび等焦点傾斜（ＩＦＴ）に対する感度データを提供した。ゼルニケＺ５、Ｚ９およびＺ１２の最適化組合せが、同じ限界寸法（ＣＤ）の高密度、半孤立、水平および垂直ラインの合焦位置を互いに近付ける最善合焦シフトおよび等焦点傾斜を補償し且つ減少することができる。この様にして、結像に対してプロセスウインドウが重なる可能性を向上する。そのような最善合焦シフト補償を使う効果は、等焦点傾斜に正の影響も有するが、これは形態依存性である。像領域全域での接触孔楕円率変動は、大抵Ｚ５非点収差を使って補償することができる。ＨＶバイアス変動は、主としてＺ５、Ｚ９およびＺ１２収差の組合せを使って最善合焦シフトおよび等焦点傾斜との協同で補償することができる。

この発明が取組むかも知れない更なる問題は、ＸＹ平面での像変位である。そのような変位は、マスク入射角、吸収層厚さ、形態型式およびＮＡ／照明設定の関数として起るかも知れず、且つこの変位は、像領域での位置に依るだろう。そのような効果は、ある場合にマスクの予歪によりおよび光学的近接補正により補償してもよいが、これらの解決策は、このマスクを特定の組のマシン設定と共に使うことに束縛する。投影システム収差、特に（以下に定義するような）Ｚ２、Ｚ３、およびＺ７を制御および／または導入することによって、この発明により更に柔軟な解決策を提供することができる。

本発明の更なる態様は、厚い吸収層にマスクパターンを具現した反射性マスクの結像を最適化するために、リソグラフィ装置の投影システムにもたらすべきシステム収差を決めるためのコンピュータプログラムを提供し、このプログラムは、コンピュータシステムで実行するとき、コンピュータに：
上記パターンの異なる形態の異なる収差に対する感度を決める工程；および
決定した感度を使って収差の最適組合せを決める工程、を行うように指示するコード手段を含む。

この発明のもう一つの態様は、厚い吸収層にマスクパターンを具現した反射性マスクの結像を最適化するために、リソグラフィ投影装置の投影システムにシステム収差をもたらすためにこのリソグラフィ装置を制御するためのコンピュータプログラムを提供する。

この本文では、ＩＣの製造に於けるリソグラフィ装置の使用を具体的に参照するかも知れないが、ここに説明するリソグラフィ装置は、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（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造のような、他の用途があるかも知れないことを理解すべきである。当業者は、そのような代替用途の関係では、ここで使う“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“基板”または“目標部分”と同義であると考えてもよいことが分るだろう。ここで参照する基板は、露出前または後に、例えばトラック（典型的に基板にレジストの層を付け且つ露出したレジストを現像する器具）または計測若しくは検査器具で処理してもよい。該当する場合、この開示は、そのようなおよびその他の基板処理器具に適用してもよい。更に、この基板は、例えば多層ＩＣを作るために、一回以上処理してもよく、それでここで使う基板という用語は、既に多重処理した層を含む基板も指してよい。

ここで使う“放射線”および“ビーム”という用語は、紫外（ＵＶ）放射線（例えば、波長が３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの）および超紫外（ＥＵＶ）放射線（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、並びにイオンビームまたは電子ビームのような、粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射線を包含する。

ここで使う“パターニング手段”という用語は、入射放射線ビームに、その断面にこの基板の目標部分にパターンを創成するようなパターンを与えるために使うことができる手段を指すと広く解釈すべきである。この投影ビームに与えたパターンは、基板の目標部分の所望のパターンと厳密には対応しなくてもよいことに注目すべきである。一般的に、投影ビームに与えたパターンは、集積回路のような、この目標部分に創るデバイスの特別の機能層に対応するだろう。

パターニング手段は、透過性でも反射性でもよい。パターニング手段の例には、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パネルがある。マスクは、リソグラフィでよく知られ、二値、交互位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスク型、並びに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラム可能ミラーアレイの例は、小型ミラーのマトリックス配置を使用し、入射放射線ビームを異なる方向に反射するようにその各々を個々に傾斜することができ；この様にして反射ビームをパターン化する。パターニング手段の各例で、支持構造体は、例えば、フレームまたはテーブルでもよく、それらは必要に応じて固定または可動でもよく且つこのパターニング手段が、例えば投影システムに関して、所望の位置にあることを保証してもよい。ここで使う“レチクル”または“マスク”という用語のどれも、より一般的な用語“パターニング手段”と同義と考えてもよい。

ここで使う“投影システム”という用語は、例えば使用する露出放射線に対して、または浸漬液の使用または真空の使用のような他の要因に対して適宜、屈折性光学システム、反射性光学システム、および反射屈折性光学システムを含む、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。ここで使う“レンズ”という用語のどれも、より一般的な用語“投影システム”と同義と考えてもよい。

この照明システムも放射線の投影ビームを指向し、成形し、または制御するために屈折性光学素子、反射性光学素子、および反射屈折性光学素子を含む、種々の型式の光学部品を包含してもよく、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。

このリソグラフィ装置は、二つ（二段）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”機械では、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用に使ってもよい。

このリソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板の間のスペースを埋めるように、この基板を比較的屈折率の高い液体、例えば水の中に浸漬する型式でもよい。浸漬液をこのリソグラフィ装置の他のスペース、例えば、マスクと投影システムの最初の要素との間にも加えてよい。浸漬法は、投影システムの開口数を増すためにこの技術でよく知られている。

次にこの発明の実施例を、例としてだけ、添付の概略図を参照して説明する。これらの図で、対応する参照記号は、対応する部品を示す。

（リソグラフィ投影装置）
図１は、この発明の方法を実施するために使えるリソグラフィ装置を概略的に描写したものである。この装置は：
− 放射線（例えば、ＥＵＶ放射線）の投影ビームＰＢを供給するための照明システム（照明器）ＩＬ；
− パターニング手段（例えば、マスク）ＭＡを支持し、且つこのパターニング手段を部材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ＰＭに結合された第１支持構造体（例えば、マスクテーブル）ＭＴ；
− 基板Ｗ（例えば、レジストを塗被したウエハ）を保持し、且つこの基板を部材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ＰＷに結合された基板テーブル（例えば、ウエハテーブル）ＷＴ；および
− パターニング手段ＭＡによって投影ビームＰＢに与えたパターンを基板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（例えば、反射投影レンズ）ＰＬを含む。

ここに描くように、この装置は、（例えば、反射性マスクまたは上に言及した型式のプログラム可能ミラーアレイを使用する）反射型である。その代りに、この装置は、透過型（例えば、透過性のマスクを使用する）でもよい。

照明器ＩＬは、放射線源ＳＯから放射線のビームを受ける。この線源とリソグラフィ装置は、例えば、線源がプラズマ放電源であるとき、別の存在であってもよい。そのような場合、この線源はリソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられず、放射線ビームは、一般的に線源ＳＯから、例えば適当な収集ミラーおよび／またはスペクトル純度フィルタを含む放射線収集器を使って、照明器ＩＬへ送られる。この線源ＳＯと照明器ＩＬは、放射線システムと呼ぶかも知れない。

この照明器ＩＬは、ビームの角強度分布を調整するための調整手段を含んでもよい。一般的に、この照明器の瞳面での強度分布の少なくとも外側および／または内側半径方向範囲（普通、それぞれ、σ外側およびσ内側と呼ぶ）を調整できる。この照明器は、その断面に所望の均一性および強度分布を有し、投影ビームＰＢと呼ぶ、放射線の状態調節したビームを提供する。

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によって反射され、この投影ビーム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ＰＷおよび位置センサＩＦ２（例えば、干渉計測装置）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ＰＭおよび位置センサＩＦ１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、位置決め手段ＰＭおよびＰＷの一部を形成する、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、ステッパの場合は（スキャナと違って）、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。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク整列マークＭ１、Ｍ２および基板整列マークＰ１、Ｐ２を使って整列してもよい。

図示する装置は、以下の好適モードで使うことができる。
１．ステップモードでは、投影ビームに与えた全パターンを目標部分Ｃ上に一度に（即ち、単一静的露出で）投影しながら、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを本質的に固定して保持する。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を露出できるようにする。ステップモードでは、露出領域の最大サイズが単一静的露出で結像する目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードでは、投影ビームの与えたパターンを目標部分Ｃ上に投影（即ち、単一動的露出で）しながら、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同期して走査する。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（縮）倍率および像反転特性によって決る。走査モードでは、露出領域の最大サイズが単一動的露出での目標部分の（非走査方向の）幅を制限し、一方走査運動の長さが目標部分の（走査方向の）高さを決める。
３．もう一つのモードでは、プログラム可能パターニング手段を保持するマスクテーブルＭＴを本質的に固定し、投影ビームに与えた全パターンを目標部分Ｃ上に投影しながら、基板テーブルＷＴを動かしまたは走査する。このモードでは、一般的にパルス化した放射線源を使用し、プログラム可能パターニング手段を基板テーブルＷＴの各運動後または走査中の連続する放射線パルスの間に必要に応じて更新する。この作動モードは、上に言及した型式のプログラム可能ミラーアレイのような、プログラム可能パターニング手段を利用するマスクレス・リソグラフィに容易に適用できる。
上に説明した使用モードの組合せおよび／または変形または全く異なった使用モードも使ってよい。

図２は、パターン化した吸収層３が重なる、分布ブラッグ反射器を形成する多層２を上に備える基板１を含むマスクＭＡを示す。この多層は、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）またはモリブデンとベリリウム（Ｂｅ）の４０以上の周期の交互層を含んでもよい。他の材料および３または４層周期も使ってよい。多層堆積で作った適当な反射器の更なる詳細は、ＥＰ−Ａ−１０６５５３２、ＥＰ−Ａ−１０６５５８６およびＥＰ−Ａ−１２６０８６２に見付けることができ、それらの文書をここに参考までに援用する。この多層の各周期は、この多層の全厚さＴ_mlが約２７０ｎｍ以上であるように波長の約半分の厚さである。吸収層３は、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）またはＴａＢＮのようなその他のＴａ含有材料で作ってもよい。十分な吸収程度をもたらすように、その厚さＴ_abは、約１００ｎｍ以上である。

この照明および投影システムが反射性光学素子でできているので、マスクを、例えば、法線に対して約６°の角度θ_iで、斜めに照明しなければならない。
この傾斜照明と多層および吸収層の厚さとの組合せが、理想的な、薄い二値マスクによって作られるであろう像に比べて、投影像に多数の変形を生ずる。容易に分るように、厚い吸収層の付影効果が不透明形態をマスク上の形態より大きい幅で結像させ、照明の有効角が異なるために、この効果が水平と垂直形態の間で異なるだろう。この多層の厚さおよびこの照明放射線が多層に進入する程度がこの状況を更に複雑にし、種々の結像歪みを導入する。

この厚い、反射性マスクの種々の効果は、シミュレートでき、パターン依存性であることが分り−例えば、垂直ラインおよび水平ラインについての効果が異なり、且つこれらの効果がパターン密度によって異なる。空中像の結果変形は、収差と見做しまたはそれによって近似してもよく、それらをゼルニケ多項式で表すことができる。この発明によれば、投影システムの収差を導入および／または制御して、マスク厚さおよび傾斜照明の効果を相殺する。

これらの収差は、投影システムの個々のミラーおよびマスクおよび基板の位置および／または向きの制御によって導入または制御する。投影システムの個々のミラー用の位置決めシステムがＥＵＶリソグラフィ投影システムに含まれていて必要な像安定性を与え且つ単に異なる設定点を使うだけで、更に修正することなく本発明の収差制御を行うために使ってもよい。本発明は、その代りにまたはそれに加えて、ＥＰ−Ａ−１１７４７７０に記載してあるような、適応型ミラーを使用してもよく、その文書をここに参考までに援用する。

図３は、この発明の基本プロセスを示す。特定のマスクパターンに対し、最初に、それを結像する際に起るであろう像変形をステップＳ１で計算する。次に、必要な補正収差をステップＳ２で計算し、これらの収差をもたらすために必要なテーブル位置およびミラー位置および／または形状の変更をステップＳ３で計算する。計算した変更をステップＳ４で投影システムに適用してからステップＳ５で結像を行う。ステップＳ１ないしＳ３は、投影に先立って実施し、必要なとき結果をこのリソグラフィ投影システムに転送してもよい。もし、像変形が結像すべきパターンの全域で変り且つ関連するアクチュエータが十分によく反応するならば、関連する変更を結像走査中に並びにそれに先立って適用してもよい。

この発明の方法を行うためのシステムを図４に示す。マスクパターンデータまたはステージおよびミラー位置および／または形状に対して予め計算した設定をリソグラフィ装置の中央制御システムＣＣＳに供給する。もし、マスクパターンデータを与えるならば、この中央制御システムがステージおよびミラー位置および／または形状に対する所望の設定を計算する。走査露出の前および／または中に、中央制御システムは、それぞれの位置決めシステムＰＭ、ＰＷを介してマスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴ位置を、並びにそれぞれの制御システムＭＣＳ１、ＭＣＳ２を介して投影システムＰＬのミラーＭ１、Ｍ２の幾つかまたは全ての位置および／または形状を制御する。図４には投影システムＰＬのミラーを二つだけしか示さないが、この投影システムは四つ以上のミラーを含んでもよい。

この発明の好適実施例では、マスク誘起効果を制御するために導入した収差をゼルニケ多項式Ｚ５（非点収差ＨＶ）、Ｚ９（球面収差）およびＺ１２（非点収差ＨＶ−高次）によって定義する。使ってもよい他の収差には、Ｚ２（Ｘの傾斜）、Ｚ３（Ｙの傾斜）、Ｚ４（ピンぼけ）、Ｚ６（非点収差４５°／１３５°）、Ｚ７（コマＸ）、Ｚ８（コマＹ）およびＺ１３（非点収差４５°／１３５°−高次）がある。これらの多項式は、次の形を採る：
Ｚ２： ｒ・ｃｏｓ（θ）
Ｚ３： ｒ・ｓｉｎ（θ）
Ｚ４： ２・ｒ²−１
Ｚ５： ｒ²・ｃｏｓ（２・θ）
Ｚ６： ｒ²・ｓｉｎ（２・θ）
Ｚ７： （３・ｒ³−２・ｒ）・ｃｏｓ（θ）
Ｚ８： （３・ｒ³−２・ｒ）・ｓｉｎ（θ）
Ｚ９： ６・ｒ⁴−６・ｒ²＋１
Ｚ１２： （４・ｒ⁴−３・ｒ²）・ｃｏｓ（２・θ）
Ｚ１３： （４・ｒ⁴−３・ｒ²）・ｓｉｎ（２・θ）。

Ｚ４は、構造体サイズおよび型式と無関係に焦点シフトを補正するために使うことができる。Ｚ６およびＺ１３は、Ｚ５およびＺ１２が水平ラインと垂直ラインの間の差についてするのと同様な効果を４５°と１３５°のラインの間の差について有する。Ｚ５およびＺ６は、接触孔楕円率を補正する際に同様に重要である。Ｚ７およびＺ８は、それぞれ水平および垂直ラインに影響する。
もし、望みおよび／または可能ならば、制御を向上するために高次の収差も使ってよい。

ゼルニケ多項式は、別の形、例えば正規化係数ありおよびなしで、表してもよく、且つ種々の順序に、例えば角度の昇順で次に半径の昇順、またはその逆に、番号を付けてもよいことに言及する。また、収差の表現の他の形、例えばザイデル収差多項式が知られている。本発明は、導入した収差の表現の特定の形に限定されず、他の形で表現した収差の計算および追加を包含する。
（例１）

次に、シミュレートした、この発明の例を説明する。
収差なしの −純粋な− 像を高密度および半孤立した３０ｎｍおよび５０ｎｍに対する形態で水平および垂直ラインの両方についてシミュレートした。シミューレータ・ソフトウェアのために、水平ラインは垂直としてシミュレートしなければならななったが、収差感度の補正をこれに対して行った。最善合焦シフトおよび等焦点傾斜を計算した。

次に、更なるシミュレーションを１ｎｍの単一収差入力で同じ形態に対して行った。最善合焦シフトおよび等焦点傾斜の解析を繰返した。感度データを各形態および収差組合せに対して計算した。感度は、（＋）１ｎｍの収差によるパラメータの変化に等しい。（最善合焦シフトに対して感度単位はｎｍ／ｎｍ収差であり、および等焦点傾斜に対しては、ｎｍ／μｍ合焦／ｎｍ収差である）。収差に対するソリッドＥＵＶ^TM相対感度、即ち、“純粋”像の位置に対する最善合焦シフトまたは等焦点傾斜の変化だけをここでは最適化目的のために考える。これらの結果は、収差入力前のベースラインを最も良く説明し、屡々プロセスウインドウを評価するための標準手法である。正および負のシフト位置、並びに関連する感度は、ここではシステム座標によって記述してあることを注記する。

本発明は、水平形態と垂直形態間、および高密度形態と孤立した形態間の差を除去し、それによってプロセスウインドウの重複を可能にし且つ同時結像の範囲を拡げることを可能にするように焦点シフトおよび等焦点傾斜値を配置することを目指す。理想的には、異なる形状、ライン幅、ピッチ（孤立であろうが高密度であろうが）および向きの、全ての形態が共通の最善焦点面を有するべきであり、即ち、全ての最善合焦シフト値が同じであり、且つ等焦点傾斜がゼロである。各ゼルニケ収差が異なる形態型式および向きに異なる方法で作用する。エクセル^TMシートを単一ゼルニケまたは幾つかのゼルニケとの相互作用の後に結果位置を自動的にプロットするようにプログラミングすることによって、プロットを平らにし（ピッチ依存性を除去する）、且つＨおよびＶプロットを互いに近付けるためにゼルニケ入力の異なる組合せおよびレベルで実験することを可能にする。ゼルニケは、このシステムで正か負の方向に入力できる。

使用する方法の例として、明視野マスク上の３０ｎｍラインを考えた。システム垂直線に相当する、法線入射、およびシステム水平線に相当する、６°入射に対する純粋像の初期最善合焦シフトおよび等焦点傾斜結果を以下に異なるピッチに対して示す。また、列挙してあるのは、法線および６°入射に対するＺ５およびＺ１２非点収差およびＺ９球面収差に関する計算した感度値である。これらのゼルニケは、リソグラフィ投影装置で調整することができる。

プロットしたとき、ＢＦシフトおよびＩＦＴの出発位置は、図５および図６に示すように見える。高密度ラインと孤立したラインの間および水平ラインと垂直ラインの間のパラメータの差がはっきりと見える。

３０ｎｍおよび５０ｎｍ明視野ラインに対するこれまでの最善の結果を、そのような補正が引き起したであろう、ＩＦＴについての効果と共に、図７ないし図１７に示す。出発位置からゼルニケをグラフ凡例の順に加え、それでこのリストの最後のゼルニケは、ＢＦおよびＩＦＴプロットの最終位置および全てのゼルニケ入力の合計であることを注記する。

図７は、マスクによる最善合焦シフトを補正するための収差追加の効果を示す。追加したゼルニケ収差の値は：Ｚ５＝−０．２６ｎｍ、Ｚ９＝−０．２４ｎｍおよびＺ１２＝−０．０７ｎｍである。次に図８は、等焦点傾斜についての補正の効果を示す。明らかな改善を見ることができ−補正収差導入後、最善合焦シフトと等焦点傾斜の両方がピッチに依存しなくなる。
異なる形態に対して得た最善の結果を以下の表３に示す。

図７と図９の比較は、明視野の３０ｎｍおよび５０ｎｍラインに対して得た改善を示す。
勿論、ＩＦＴを最適化することも可能である。しかし、これは、異なる組の収差を入力する結果となり、それでＢＦシフト位置に影響する。明視野マスク上の３０ｎｍおよび５０ｎｍラインに対する例を以下の表４に示す。

これらの結果を３０ｎｍラインに対して図１０に、および５０ｎｍラインに対して図１１に示す。
更に、最善合焦シフトと等焦点傾斜の両方に対する最善の解決策を与え、且つ最善合焦シフトと等焦点傾斜の相対寄与の重み付けを伴う、収差の組合せを探求することが可能である。

上記の例は、反射性マスクおよび傾斜照明によるＢＦシフト効果を、高密度ラインと孤立したラインの間、および水平ラインと垂直ラインの間のＢＦシフト差を減少できるような方法で、補償することが可能であることを示す。これは、異なる形態に対するプロセスウインドウを互いに近付けるのを助けるだろう。ＩＦＴを収差入力のレベルの測定基準として使い且つ異なる構造体型式間の差を減らすことも可能である。ＩＦＴの改善がＢＦシフト性能を悪化し、逆も同様であるので、測定基準の選択は重要である。

この発明の有用性を確認するために、上に説明した調整を使って、ＣＤＵ（限界寸法均一性）についてのＢＦシフト補正の効果を調べるために、レジストでの像をシミュレートした。ＥＵＶ−２Ｄレジストモデル（レジスト厚さ１２０ｎｍ）でのシミュレーションのためにプロリス^TMを使った。ＣＤＵ予測モデルは、ベースとしてレジスト像を使い、合焦およびエネルギー予算のユーザ入力と共に、種々の合焦範囲に対して結果ＣＤＵ性能を計算した。図１２ないし図１６は、ＩＦＴおよびＢＦパラメータを変えることがＣＤＵ性能を向上し、それで収差入力によるＢＦシフトとＩＦＴ補正の関連性を表すことをはっきりと示す。

図１２は、ＮＡ＝０．２５、σ＝０．５およびＭＡＩ６°でプリントし従って水平ラインを表す３０ｎｍの孤立したラインに対するレジストでのシミュレートしたＣＤレスポンス対エネルギーおよび合焦を示す。このグラフで、３本の楕円形ＣＤ輪郭線は、システムエネルギーおよび合焦誤差の関数としてのＣＤ変動を示す。各ＣＤ輪郭線は、異なる合焦設定、０および＋／−１００ｎｍを有する。図１２のＣＤレスポンスは、マスク誘起等合焦傾斜がＣＤ均一性不良に繋がることを示す。

図１３は、等合焦傾斜に対して数学的に補正したＣＤレスポンス対エネルギーおよび合焦を示す。３本のＣＤ輪郭線は、ＣＤ変動が少ないことを示し、この傾斜補正がＣＤ均一性を向上することを表す。図１４は、垂直線を表すＭＡＩ０°に対する、レジストでのＣＤレスポンスを示す。図１５は、再び等合焦傾斜補正がＣＤＵを向上することを示す。

図１６は、図１２ないし図１５の全てのＣＤＵ情報を組合わせる。予測したＣＤＵが合焦範囲に対してプロットしてある。ＣＤＵについての数学的な最善合焦（ＢＦ）および等焦点傾斜（ＩＦＴ）補正の影響を示す。例えば、０ｎｍ合焦範囲に対するＣＤＵは、最善合焦が０ｎｍに設定してある黒いＣＤ輪郭線に基づく。２００ｎｍ合焦範囲に対するＣＤＵは、０および＋／−１００ｎｍ合焦設定に対する３本のＣＤ輪郭線全てに基づく。
これらの図は、水平ラインおよび垂直ライン両方に対するＢＦおよびＩＦＴ補正によって実質的に改善できることを示す。ＣＤＵは、最大合焦範囲に対して最も向上する。
（例２）

マスク誘起合焦関連効果および解決策（Ｚ平面）を扱った、第１例の補足として、第２例は、マスク誘起像ＣＤおよび変位効果並びにこれらを補償する方法（Ｘ−Ｙ平面）を取扱った。ここに説明したシミュレーション結果は、第１例と同じソリッドＥＵＶ^TMで作った空中像に基づく。これらの空中像をプロリス^TMｖ７．１にインポートして像ＣＤおよび変位を計算した。

マスク入射角（ＭＡＩ）、吸収層厚さ、形態型式およびＮＡ／照明設定の関数として、マスク誘起像ＣＤオフセットが起るだろう。優勢効果は、ＨＶバイアスのような構造上の向きの関数としての形態間のＣＤ変動である。接触孔に対して、このマスクは、楕円率を誘起するだろう。

図１７は、ＮＡ＝０．２５、σ＝０．５での３０ｎｍラインに対するＭＡＩおよびピッチの関数としての像ＣＤを示す。ＭＡＩ０°と６°の間のＣＤバイアスが高密度ラインに対して２．９ｎｍ、（半）孤立したラインに対して２．８ｎｍであることが分る。この情報は、０．５ｎｍＣＤ／ＭＡＩ度の感度をもたらす。

図１８は、水平ラインおよび垂直ラインに対するＭＡＩ変動およびＭＡＩに対するＣＤ感度に基づいて、スリット位置の関数としてマスク誘起ＣＤおよびＨＶバイアスを示す。問題は、ＨＶバイアス、スリット全域でのＨＶバイアスおよび平均ＣＤ変動である。

スリット全域での結果的マスク誘起接触孔楕円率変動は、投影レンズ収差、最も顕著には非点収差（Ｚ５）によって補償してもよい。ＨＶバイアスは、最適化した投影レンズ収差設定、最も顕著にはＺ５、Ｚ９およびＺ１２によるＢＦおよびＩＦＴ補償と組合わせて補償することができる。

マスク入射角（ＭＡＩ）、吸収層厚さ、形態型式およびＮＡ／照明設定の関数として、マスク誘起像変位が起るだろう。像ＣＤ効果同様、このマスクによって誘起する像変位は、スリット位置依存性であろう。図１９は、ＮＡ＝０．２５、σ＝０．５での３０ｎｍラインに対するＭＡＩおよびピッチの関数としての像変位を示し、マスク入射角が６°である水平形態と、マスク入射角が０°である垂直形態の間の強いバイアスを実証する。この効果は、収差Ｚ２、Ｚ３およびＺ７の導入によって補償することができ、但し、収差はそれぞれ次の通り：
Ｚ２＝ｒｃｏｓ（θ）
Ｚ３＝ｒｓｉｎ（θ）
Ｚ７＝（３ｒ³−２ｒ）ｃｏｓ（θ）。
（マスク入射角）

上で使った“マスク入射角”という用語は、図２０ないし図２２を参照して説明することができる。
図２０ないし図２２では、以下の参照数字を使う：
２１ 入射平面；
２２ 入射中央照明線；
２３ 反射した中央パターン化線；
２４ パターン平面の法線；
２５ パターン平面上のアーチ形（部分環状）照明領域；
２６ パターン平面での、反射した中央パターン化線の成分；
２７ 水平形態；
２８ 垂直形態；および
α 形態と反射した中央パターン化線の成分との間の角度。
このマスク入射角ＭＡＩは、この本文および請求項で次のように定義する。
ＭＡＩ＝（α／９０°）＊θ_i

ＥＵＶ投影装置では、照明した領域２５が典型的にアーチ形で、照明の入射中央線２２が入射平面２１内にあり、それらは図２０でｘ、ｙ平面に垂直な、ｙ軸と交わる線（図２０には示さず）に沿って互いに交差する。その結果、対応する反射した中央パターン化線がｘ、ｙ平面に、ｙ軸上の点（図２０には示さず）に収束する成分２６を有する。この厚い吸収層の付影効果は、形態とその形態の位置での反射した中央パターン化線２３の成分２６との間の角度αに依存する。図２１に、この角度を水平形態２７および垂直形態２８に対して示す。異なるｘ位置での水平形態２７に対するこの角度を示す、図２２から、この角度αは、ｘ軸に沿うこの形態の位置に従って変ることが明らかである。それで、一般的に、付影効果は、ｘ軸に沿う形態の位置に依存し、従ってリソグラフィ誤差は、αの変動に従ってｘ依存性を示す。本発明によれば、上記のｘ依存性付影効果に関連するリソグラフィ装置を補正するために、好ましくは（上に定義通りの）Ｚ２、Ｚ３、およびＺ７を制御する。

この発明の特定の実施例を上に説明したが、この発明を説明したのと別の方法で実施してもよいことが分るだろう。この説明は、この発明を制限することを意図しない。

この発明の方法を実施するために使えるリソグラフィ装置を描き示す。 この発明の方法で使える反射性多層マスクを描き示す。 この発明による方法の流れ図である。 この発明の方法で決めた補正を適用するためのシステムの線図である。 この発明による補正を何も適用しない、明視野の３０ｎｍラインに対する最善合焦シフト対ピッチのグラフである。 この発明による補正を何も適用しない、明視野の３０ｎｍラインに対する等焦点傾斜対ピッチのグラフである。 この発明の方法による種々の程度の補正を伴う最善合焦シフトおよび等焦点傾斜についての効果を示すグラフである。 この発明の方法による種々の程度の補正を伴う最善合焦シフトおよび等焦点傾斜についての効果を示すグラフである。 この発明の方法による種々の程度の補正を伴う最善合焦シフトおよび等焦点傾斜についての効果を示すグラフである。 この発明の方法による種々の程度の補正を伴う最善合焦シフトおよび等焦点傾斜についての効果を示すグラフである。 この発明の方法による種々の程度の補正を伴う最善合焦シフトおよび等焦点傾斜についての効果を示すグラフである。 種々の照明条件および補正程度に対する限界寸法対合焦のグラフである。 種々の照明条件および補正程度に対する限界寸法対合焦のグラフである。 種々の照明条件および補正程度に対する限界寸法対合焦のグラフである。 種々の照明条件および補正程度に対する限界寸法対合焦のグラフである。 照明条件および補正程度に対する限界寸法均一性対合焦のグラフである。 マスク入射角およびピッチの関数としての像限界寸法のグラフである。 像界での位置の関数としてのマスク誘起限界寸法および水平−垂直バイアスのグラフである。 マスク入射角およびピッチの関数としての像変位のグラフである。 マスク入射角を説明するために使用する線図である。 マスク入射角を説明するために使用する線図である。 マスク入射角を説明するために使用する線図である。

符号の説明

３ 吸収層
Ｃ 目標部分
ＩＬ 照明システム
ＭＡ マスク
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
ＳＯ 放射線源
Ｗ 基板

Claims (18)

1. デバイス製造方法であって、
   少なくとも部分的に放射線感応材料の層で覆われた基板（Ｗ）を用意する工程、
   放射線システムを使って放射線の投影ビームを用意する工程、
   該投影ビームの断面にパターンを付けるために厚い吸収層によって前記パターンが形成してある反射性マスクを使う工程、および
   放射線のパターン化したビームを放射線感応性材料の層の目標部分上に投影する工程、を含み、
   マスク（ＭＡ）が誘起する結像歪みを補償するために、パターン化したビームを投影する前記工程で使用する投影システムのシステム収差を制御または創成する方法。
2. 前記パターンのために前記投影システム（ＰＬ）にもたらすべき最適収差を計算する工程をさらに含み、前記計算が前記投影工程で使用すべき一つ以上のパラメータを考慮に入れ、前記パラメータをマスク入射角（ＭＡＩ）、吸収層厚さ、形態型式およびＮＡ／照明設定から成るグループから選択する請求項１に記載された方法。
3. 前記システム収差がゼルニケ多項式Ｚ２（Ｘの傾斜）、Ｚ３（Ｙの傾斜）、およびＺ７（コマＸ）の一つ以上を含み、これらの多項式が
   Ｚ２： ｒ・ｃｏｓ（θ）、
   Ｚ３： ｒ・ｓｉｎ（θ）、
   Ｚ７： （３・ｒ³−２・ｒ）・ｃｏｓ（θ）
   である請求項１または請求項２に記載された方法。
4. 前記パターンに現れる異なる形態型式のための少なくとも一つの結像測定基準の値を互いに近付けるように、前記収差を導入および／または制御する請求項１から３までのいずれか１項に記載された方法。
5. 前記少なくとも一つの結像測定基準を、最善合焦シフト、等焦点傾斜、限界寸法、限界寸法均一性、オーバレイ、テレセントリック性、パターン非対称性、ピッチ直線性および孤立−高密度バイアスからなるグループから選択する請求項４に記載された方法。
6. 前記異なる形態が異なる密度、異なる向きおよび／または異なる限界寸法を有する請求項４または５に記載された方法。
7. 前記異なる形態に対するプロセスウインドウ互いに近付けるように上記収差を導入する請求項４から６までのいずれか１項に記載された方法。
8. 前記システム収差がゼルニケ多項式Ｚ４（ピンぼけ）、Ｚ５（非点収差ＨＶ）、Ｚ６（非点収差４５°／１３５°）、Ｚ８（コマＹ）、Ｚ９（球面収差）、Ｚ１２（非点収差ＨＶ−高次）およびＺ１３（非点収差４５°／１３５°−高次）の一つ以上を含み、これらの多項式が
   Ｚ４： ２・ｒ²−１
   Ｚ５： ｒ²・ｃｏｓ（２・θ）
   Ｚ６： ｒ²・ｓｉｎ（２・θ）
   Ｚ８： （３・ｒ³−２・ｒ）・ｓｉｎ（θ）
   Ｚ９： ６・ｒ⁴−６・ｒ²＋１
   Ｚ１２： （４・ｒ⁴−３・ｒ²）・ｃｏｓ（２・θ）
   Ｚ１３： （４・ｒ⁴−３・ｒ²）・ｓｉｎ（２・θ）
   の形をとる請求項１から８までのいずれか１項に記載された方法。
9. 前記計算工程が、
   前記パターンの異なる形態の異なる収差に対する感度を決める工程、および
   決定した感度を使って収差の最適組合せを決める工程、を含む請求項２に記載された方法。
10. 前記感度を前記異なる形態の像を収差の異なる量および／または組合せでシミュレートすることによって決める請求項５に記載された方法。
11. 厚い吸収層（３）にマスクパターンを具現する反射性マスクの結像を最適化するためにリソグラフィ装置の投影システムにもたらすべきシステム収差を決めるためのコンピュータプログラムであって、コンピュータシステムで実行するとき、このコンピュータに、
    前記パターンの異なる形態の異なる収差に対する感度を決める工程、および
    決定した感度を使って収差の最適組合せを決める工程、を行うように指示するコード手段を含むコンピュータプログラム。
12. 前記コード手段が、感度を決める前記工程を実行するために、前記異なる形態の像を収差の異なる量および／または組合せでシミュレートするためのコード手段を含む請求項１１に記載されたコンピュータプログラム。
13. 前記コード手段が、前記パターンに現れる異なる形態型式のための少なくとも一つの結像測定基準の値を互いに近付けるように、もたらすべき最適収差を決めるようになっている請求項１１または１２に記載されたコンピュータプログラム。
14. 前記少なくとも一つの結像測定基準を：最善合焦シフト、等焦点傾斜、限界寸法、限界寸法均一性、オーバレイ、テレセントリック性、パターン非対称性、ピッチ直線性および孤立−高密度バイアスからなるグループから選択する請求項１３に記載されたコンピュータプログラム。
15. 前記異なる形態が高密度および孤立したライン、および／または水平および垂直ライン、および／または異なる幅のラインである請求項１３または１４に記載されたコンピュータプログラム。
16. 前記コード手段が、前記異なる形態に対するプロセスウインドウ互いに近付けるように、もたらすべき最適収差を決めるようになっている請求項１５から１７のいずれか１項に記載されたコンピュータプログラム。
17. 厚い吸収層にマスクパターンを具現する反射性マスクの結像を最適化するためにリソグラフィ投影装置の投影システムにシステム収差をもたらすためにこのリソグラフィ投影装置を制御するためのコンピュータプログラム。
18. 前記システム収差がゼルニケ多項式Ｚ２（Ｘの傾斜）、Ｚ３（Ｙの傾斜）、およびＺ７（コマＸ）であり、これらの多項式が
    Ｚ２： ｒ・ｃｏｓ（θ）、
    Ｚ３： ｒ・ｓｉｎ（θ）、
    Ｚ７： （３・ｒ³−２・ｒ）・ｃｏｓ（θ）、
    の形をとる請求項１１から１７までのいずれか１項に記載されたコンピュータプログラム。

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