JP2005109508A - 空間光変調器を有するマスクレスリソグラフィシステムを用いて光感応性表面にパターンをプリントする方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光感応性表面のエリア内にパターンを生成する際、隣り合う各露光ゾーン間のステッチライン付近に発生するプリントパターンのステッチエラーを補償する。
【解決手段】所定のイメージデータに従い光感応性表面に第１の露光を実施し、第１の通過中、第１の露光が行われ、所定のエリア内に第１のイメージが生成される。識別されたイメージ欠陥を補償するためイメージデータが調整され、この場合、イメージ欠陥は第１のイメージの領域内にある。第２の通過中、調整されたイメージデータに従い光感応性表面の第２の露光が行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空間光変調器（ＳＬＭ）を有するマスクレスリソグラフィシステムを用いて光感応性表面にパターンをプリントする方法および装置、ならびに空間光変調器（ＳＬＭ）を有するマスクレスリソグラフィシステムを用いて、光感応性表面にパターンをプリントする方法を実施するため、１つまたは複数のプロセッサにより実行させる１つまたは複数の命令から成る１つまたは複数のシーケンスを保持するコンピュータで読み取り可能な媒体に関する。

汎用のマスクレスリソグラフィツールにおけるプリントパターンは、一連の露光ないしはショットによって形成される。各ショットは、ウェハ基板のような光感応性面の表面に投影される空間光変調器（ＳＬＭ）のイメージから得られる。その結果、この表面上の所定の露光ゾーン内に所定のドーズ量すなわち光源からの所定の照射量が堆積する。露光ゾーンは、基板表面が光源からの光のフラッシュにより照射されたときに生成される。パターンが単一の空間光変調器ＳＬＭの露光境界を越えると、露光は隣接境界に沿っていっしょにステッチされて、１つの完全なパターンが形成される。

プリントパターンにおける継ぎ合わせエラーすなわちステッチエラー（stitching error）は、露光の幾何学的アライメントのずれと光学的現象による妨害の双方に起因して、隣り合う露光ゾーン間のこのような境界付近で発生する。一般にステッチエラーはプリントされたパターンにおいて、予期される位置からのウェハ上での露光ゾーンの空間的アライメントずれに起因して発生する。たとえアライメントが完璧であるようなケースであっても、光学的作用によってステッチエラーが引き起こされる可能性もある。ショットの空間的アライメントずれが小さくても、結果としてステッチライン付近でプリントパターンの重大な摂動が生じる可能性がある。

光学的作用の原因は、各露光ゾーン内におけるドーズ量の分布が部分的にコヒーレントな光による露光の結果となることによる。２つの隣り合う露光ゾーンはそれぞれ異なる時点で露光されるので、露光は実際上はインコヒーレントであり、このため不所望な光学的作用が引き起こされる。

したがって本発明の課題は、隣り合う各露光ゾーン間のステッチライン付近に発生するプリントパターンのステッチエラーを補償することにある。

本発明によればこの課題は、所定のイメージデータに従い光感応性表面に第１の露光を実施し、該第１の露光により前記エリア内に第１のイメージを生成し、該第１のイメージにおける領域内でイメージ欠陥を識別し、識別されたイメージ欠陥を補償するためイメージデータを調整し、調整されたイメージデータに従い光感応性表面に第２の露光を実施することにより解決される。

次に、本発明のさらに別の特徴や利点ならびに本発明における種々の実施形態の構造や動作を図面を参照しながら詳しく説明する。

次に、本発明による実施形態を示す図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。他の実施形態も可能であり、本発明の範囲内で様々な変形実施形態が可能である。したがって本発明は以下の説明に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によってのみ規定されるものである。

当業者であれば、以下で説明する本発明を図中に示されているハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアおよび／またはエンティティの多種多様な形態で実装できることは自明である。すべての実際のソフトウェアコードは本発明を実装するために制御される専用のハードウェアとともに本発明の限定事項ではない。したがって本発明の動作や振る舞いについては、ここに示す個々のレベルがあるならば各実施形態の変形が可能であるものとして説明することにする。

図１には、本発明による１つの実施形態に従って構成されたマスクレスリソグラフィシステムのブロック図が示されている。図１において、マスクレスリソグラフィシステム１００にはコントロールシステム１０２が示されている。コントロールシステム１０２にはコンピュータプロセッサ、メモリおよびユーザインタフェースが含まれており、これによってユーザはマスクレスリソグラフィシステム１００に指示するための入力データを入力してプリントパターンを生成することができる。

コントロールシステム１０２はパルス化光源１０４と接続されており、これによってエキシマレーザまたは他の何らかの適切なパルス化照射メカニズムのような光源から光のパルスが生成される。パルス化光源１０４はビームリレイシステム１０６と接続されており、これは典型的にはアナモルフィック系（anamorphic system）であり、これには一連のレンズが含まれており、これによりパルス化光源１０４により生成される光ビームにおいて所望の開口数が形成される。ビームリレイ１０６からのパルス化光源出力はプログラマブルアレイ１０８上に結像される。

プログラマブルアレイ１０８は、所望のリソグラフィパターンを表すイメージパターンデータ１１０を受け取り、イメージを表す光を投影光学系（ＰＯ）１０９へ反射させるように構成されている。パターンデータ１１０はマスクレイアウトデータとしても知られている。プログラマブルアレイ１０８から反射した光はＰＯ１０９を通り抜けた後、基板１１２へ当射される。投影光学系の機能は、１）基板上に対象物のイメージを生成すること、２）対象物の寸法と対比してイメージを縮小することである。イメージデータ１１０を表すパターンはその後、ウェハ基板のような光感応性の表面１１２上に結像され、これは一定速度で走査される。当業者であればわかるように、光感応性の表面１１２上に投影すべきイメージはプログラマブルアレイ１０８に含まれており、コントロールシステム１０２を介してユーザにより変更可能である。

プログラマブルアレイ１０８は、空間光変調器ＳＭＬあるいは他の何らかの適切なマイクロミラーアレイを備えることができる。バックグラウンドとして述べておくと、空間光変調器ＳＭＬは個々に制御される多数のピクセル（ＳＬＭ素子とも称する）から成るアレイである。制御可能なかたちで各ピクセルにより光学特性を変化させることができ、それによって対象物平面内のフィールドを変調することができる。典型的なＳＬＭは矩形のアレイ内に配置された複数の正方形のピクセルを有しており、各ピクセルは所定の範囲内の光学特性を特徴づける複数のパラメータのうちただ１つのパラメータだけを変更できる能力（１パラメータ局所変調 one-parametric local modulation）を有している。

たとえば既存のＳＬＭは２０４０×５１２個のアレイ内に配置された１６×１６ｍｍ^２の可傾型ミラーを有しており、１ｋＨｚのリフレッシュレートで動作する。種々のＳＬＭにおいて実現されている光変調方式は透過率変調、光の偏向による変調、位相シフト変調、デフォーカス変調、および／またはこれら各種変調形式の組み合わせとして分類することができる。

図２には、図１のシステム１００のようなマスクレスリソグラフィシステムのさらに詳細な外観を表す斜視図が示されている。図２の場合、システム２００にはＳＬＭ２０２とＰＯ ２０３と光感応性表面をもつ基板２０４が含まれている。ＳＬＭ２０２はミラー素子２０６を有しており、これは２次元の露光領域２１０内の基板２０４上に光パルス２０８を反射させる。光パルス２０８は露光領域２１０内にパターン２１２を生成するために使用される。

バックグラウンドとして、マスクレスリソグラフィツールにおけるプリントパターンは２次元の露光またはショットのシーケンスによって形成される。この２次元のショットの各々は単一のＳＬＭによるイメージから得られたものであり、これはウェハ表面に投影され、その結果、所定の露光ゾーン内でドーズが堆積することになる。これに加えて各露光は、パルス化された光源からの単一の光パルスにより形成される。２次元の露光ゾーンはエッジとエッジとで互いにステッチされるので、ステッチ動作は非常にクリティカルである。数ｎｍのオーダでの１つの露光ゾーンのずれによってエッジに沿ってパターンエラーが生じる可能性があり、これは明瞭に目立つものでありパターン内のフィーチャを損傷するものである。図３に示されているように、１つの基板表面上を複数回通過させて単一の露光を実行することができる。

図３には１つのパターンフィーチャを形成する様子が示されており、このパターンフィーチャは隣り合う露光ゾーンの境界またはステッチラインを越えて延在している。図３の場合、ステッチされる露光ゾーン３００には露光ゾーン３０１，３０２，３０４が含まれている。これらの露光ゾーン各々は、図１のパルス化光源１０４のような照射源からの単一光パルスにより生じる光感応性表面上のドーズの堆積によって生成される。つまり単一パルスの期間中、基板２０４のような光感応性表面が所定の距離だけ動かされ、その結果、ゾーン３０１，３０２，３０４の各々においてドーズの堆積が生じる。

露光ゾーン３０２，３０４の隣接境界によってステッチライン３０６が形成される。露光ゾーン３０１，３０２，３０４内でパターンフィーチャ３０８が形成され、これはステッチライン３０６を越えて位置している。各露光ゾーン内のドーズ量の分布が部分的にコヒーレントな光による露光の結果であることに起因して、フィーチャ３０８の光学的な作用または歪みが引き起こされる可能性がある。ついで２つの隣接する露光ゾーン３０２，３０４がそれぞれ異なる時点で露光されるので、これらの露光ゾーンは実際上はインコヒーレントである。

図４には、コヒーレントな照射であるとしたシナリオに関して所望の均一なパターンにおけるステッチライン付近のステッチ障害について示されている。図面に示す目的でコヒーレントな照射の例を使用した。それというのもコヒーレントな照射は、プリントパターンにおける最も重大なステッチエラー（障害）を引き起こすとみなされるからである。とはいえ本発明はこのような適用事例に限定されるものではない。

図４によればグラフ４００は、均一に明るいフィールドが原点でステッチされた２つの露光で結合されたことを表している。第１の露光４０２は、絶対的に明るい状態にセットされた対象物平面において原点右側のピクセルから得られたものであるのに対し、原点左側の対象物平面フィールドはゼロである。結像平面において結果として生じた相対的強度分布または相対的ドーズ変化は、半分の平面における周知の回折限界結像である。

第２の露光４０４は原点を中心とした露光４０２の鏡像である。このグラフからただちにわかるように、両方の露光に関する原点での相対的ドーズ値（または相対的結像強度）はコヒーレントな照射のケースでは１／４である。右側エッジの露光４０２と左側エッジの露光４０４の組み合わせによって、ステッチ境界４０７に沿った相対的局所ドーズ値は１／２となる。１／２という相対的局所ドーズ値をもつステッチライン４０７における露光の組み合わせによって、ステッチアーチファクトまたはステッチエラー４０８が引き起こされる。

実際に即していえば、ステッチアーチファクト４０８のようなステッチアーチファクトは、境界４０７のようなステッチ境界を越えて形成されたフィーチャ（たとえば図３のフィーチャ３０８）の形態に妨害を及ぼすことになる。形態に対するこの種の妨害は、プリントパターンを形成するために用いられるラインの幅に関して変動が生じることである。

図５には、ステッチエラー補償技術がないときにライン変動に及ぼされるステッチエラーの影響について示されている。もっと詳しくいうと図５には、分離された暗いラインで表されたステッチ障害を示すテストケースが描かれている。図５の場合、一例として示されている露光５０２には明るい背景上に分離された水平方向の暗いライン５０３が含まれており、これはほぼ２０００ナノメータ（ｎｍ）の長さであって（〜９λ／ＮＡ）、ここでλは光の波長でありＮＡは開口数である。水平方向の暗いライン５０３は、対象物平面内で可傾型ミラーピクセルを用いて形成される。

図５の例によればイメージ平面にスケーリングされた各ピクセルのサイズは式
Ｍ * Ｌ＝４０ｎｍ
によって求めることができる。ここでＭは倍率であり、Ｌはピクセル長である。

ライン５０３は、α_０＝λ／（２*Ｌ）および（−α_０）だけそれぞれ傾けられたミラーから成る２つの隣り合う水平方向のアレイ（列）によって形成され、ここでαは傾斜角度である。これらの列のピクセルはほぼ絶対的に暗いピクセルとして振る舞う。背景は明るく、フラットなミラーをもつピクセルにより形成される。

ライン５０３を形成するパターンは、図３を参照しながら説明したように３つの露光すなわち５０２，５０４，５０６によって露光される。露光５０２は基板の１回目の通過中に行われ、ライン５０３すべてを露光する。露光５０４および５０６は、基板の２回目の通過中に行われる２つの連続する露光である。２つの露光５０４，５０６各々により、暗いライン５０３のうち一方の半分がそれぞれ露光される。露光５０４および５０６とそれぞれ対応づけられたドーズ分布５０４ａおよび５０６ａがステッチライン付近で示されており、これは３つの露光各々から得られたものである。さらに３つの露光５０２，５０４，５０６の和５０８が示されており、これにはステッチライン５０９ａに沿った露光不足エリアが含まれている。

グラフ５１０には、ステッチライン５０９ａ付近のライン幅の変化が示されている。図５の例ではライン幅はイメージ強度閾値を用いて計算され、７０ｎｍのライン５１２となった。グラフ５１０に示されているように、ライン５１４で表されている変化は＋２５ｎｍに及んでいる。

図４および図５の例に示されているように、ステッチエラーによってプリントパターンを著しく劣化させる異常が発生する可能性があるけれども、本発明によればこのようなステッチエラーに起因する作用を補償するためのいくつかの技術が提供される。

オーバラップを利用しないステッチ補償
図６には、ステッチエラーの作用を補償するための１つのテクニック６００が例示されている。さらに詳しく説明すると図６の技術によれば、露光エリアのオーバラップを利用しないステッチエラー補償が提供される。テクニック６００によれば基板表面露光の２回目の通過中、補助フィーチャを付加することができる。本発明の適用事例では補助フィーチャは第２の通過中に加えられるけれども、補助フィーチャの加えられる通過があるフィーチャと同じ位置で境界線を有していないかぎり、後続のいずれの通過を利用してもよい。

補助フィーチャは、プリントパターンを生成するためＳＬＭに入力されたマスクレイアウトまたはパターンデータ（たとえば図１のパターンデータ１１０）に加えられる。図６の事例では、第２の通過におけるラインを先行の通過に対応する同じポジションで太くしてステッチエラーの作用を補償する目的で、補助フィーチャがパターンデータに加えられる。

図６によれば、第１の露光中（すなわち照射源からの単一の光パルスの間）、基板の光感応性表面にラインが生成される。このラインには左側のセグメント６０２と右側のセグメント６０４が含まれており、これらは双方とも第１の通過中に形成される。左側のセグメント６０２と右側のセグメント６０４によって、ステッチライン６０９を越えたステッチ障害（くびれ部分）６０８をもつライン６０６が形成される。ステッチ障害６０８を補償するために、ライン６０６の生成に対応づけられたパターンデータに補助フィーチャ６１０が加えられる。

基板の２回目の通過中、補助フィーチャ６１０により、対象物平面に形成されたライン６１２においてステッチライン６０９のところにふくらみが形成される。補助フィーチャ６１０をもつライン６１２が対象物平面に形成されるけれども、これはライン６０６と組み合わせられて、対象物平面に１つのライン６１４が形成される。ライン６１４にはステッチ障害６０８がない。換言すれば、補助フィーチャ６１０により表されたふくらんだ部分によって、第１の通過により生じたくびれ部分つまりステッチ障害６０８が補償される。もっと一般的にいうと、１つの通過による露光ゾーンが別の通過による露光ゾーンに対しシフトされているならば、フィーチャがステッチラインにより影響を受けない通過を、フィーチャに影響を及ぼすステッチ障害を補償するために利用することができる。

走査中、隣りの露光ゾーンで露光が行われる。つまりウェハが一度走査され、その後、動かされて先行のゾーンと隣り合う別の露光ゾーンが生成される。後続のパルスが到来し、後続の露光ゾーンが形成される。その際、ステッチエラーが発生して、その露光ゾーン内で検出される可能性がある。露光ゾーン内のステッチエラーを検出または予測するプロセスを、当業者に周知のいくつかの技術を利用して実現することができる。

さらにパターンのプレプリント分析が、たとえばモデリングツールおよびシミュレーションツールを利用したイメージモデリングなどを利用して行われる。このようなモデリングツールあるいはこれと類似したツールを利用することで、ステッチ境界におけるステッチエラーの発生をシミュレートすることもできる。シミュレーションは先験的にまたはリアルタイムで実行することができる。したがって図６のテクニック６００のような技術を、先験的にまたはリアルタイムに実施することができる。

露光エリアのオーバラップを利用しないステッチエラーを補償する別の技術は、アクティブな補償である。アクティブな補償によれば、突き合わせ（butting）により（すなわちオーバラップなしで）露光が実施され、ステッチライン付近のＳＬＭピクセルの状態を調節することができる。つまりステッチライン付近のＳＬＭピクセルを、ステッチ障害を補償できるよう選択することができる。

たとえば、エッジ効果に起因する露光不足の結果、ステッチ障害によってステッチライン付近でプリントラインの幅が広がってしまう可能性がある。このためステッチライン付近でＳＬＭピクセルをいっそう明るい状態で使用することにより、ライン幅が広がる作用を抑えることができる。したがってプリントラインの幅の広がりを補償するために、ステッチラインと隣り合う４つのＳＬＭピクセルの状態を比例量に従い調節することができる。とはいえ、少数のピクセルを調節するだけでステッチ作用がいつも十分に補償されるわけではなく、逆問題の解決により状態を計算して調節しながらステッチライン付近でいっそう多くの個数のピクセルを利用すれば、適切な補償を達成することができる。

補償データをパターンデータ（たとえばパターンデータ１１０）に加えることで、ピクセルにより所望のパターンがプリントされるようピクセル状態の計算を調整することができる。ピクセルポジションの計算は、ステッチラインの位置が考慮されるように求められる。ピクセルポジションの決定により、そのステッチラインにより分離された露光領域がそれぞれ異なるショットで露光されることにもなる。そして露光がそれぞれ異なるショットで行われることから、それらの露光におけるフィールド間でコヒーレンスが生じない。しかしアクティブな補償中、まえもって決められた照射モードに基づき各露光内では部分的がコヒーレンスが生じる。

図７は、図６のテクニック６００を実施するための一例としての方法７００を示すフローチャートである。１つの実施例によれば方法７００は上述のシステム２００によって実行されるが、そのような構成に必ずしも限定されるわけではない。図７によれば、まえもって決められたイメージデータに従い光感応性表面に対し第１の露光が実行される（ステップ７０２）。この第１の露光は基板表面の１回目の通過中に行われ、これにより１つの基板領域内に第１のイメージが形成される。ステップ７０４によれば、第１のイメージにおけるある領域内でイメージ欠陥が識別される。ついで識別されたイメージ欠陥が補償されるようイメージデータが調整される（ステップ７０６）。さらにステップ７０８において２回目の通過中、調整されたイメージデータに従い光感応性表面に対し第２の露光が実行される。

減衰を行う露光ゾーンのオーバラップ
図８には、ステップ障害作用を補償するための別のテクニック８００が例示されている。テクニック８００は露光ゾーンのオーバラップを利用し、これによればオーバラップ領域内で空間イメージの減衰が行われる。要するにテクニック８００によれば、ステッチライン付近で発生するプリントパターンのステッチ障害を補償するために露光ゾーンの小さいオーバラップが利用される。ステッチライン付近のオーバラップ領域は、余分に多くの露光により余計なドーズ量を受け取り、このような余分に多くの露光を補償するために空間イメージの減衰が実施される。この減衰はアクティブにまたはパッシブに実行することができる。

アクティブな減衰がベースとするのは、オーバラップゾーンにおいて減衰を行うためにＳＬＭアレイのピクセル状態をダイナミックに調節することである。このようなアクティブな減衰によれば照射モード、幅、オーバラップの幾何学的形状、オーバラップゾーンをまたいでプリントされた特定のパターンならびに他のファクタを考慮することができる。

他方、パッシブな減衰によれば、減衰を行うためにＳＬＭに関連するハードウェアの変更が利用される。限定するわけではないけれどもパッシブな減衰の実現方法には、アポダイズされたアパーチャ、焦点ぼけ／視野絞りならびにＳＬＭ素子を事前に加工して変形することが含まれる。

アポダイズされたアパーチャ
アポダイズされたアパーチャは、対象物の前あるいは中間イメージ平面中に挿入可能である。このアパーチャはＳＬＭアレイまたはその中間イメージのエッジ付近で可変の伝達特性をもち、これによって空間イメージの減衰が確実に行われる。オーバラップゾーンにおける余分な露光を補償するため、アポダイゼーションを垂直方向の前縁または後縁付近で実行するのが有利である。伝達特性の変化を表す式を、特定の照射条件に依存させることができる（これによりいっそう良好なステッチ照射条件が得られる）。さらにこの式を、照射条件の広い範囲にわたり申し分なく妥当に機能する一般式とすることができる（たとえば強度伝達特性の直線的な変化）。このような式は従来技術から導出される。

アポダイゼーションはパッシブであってもよいし（アポダイズされたアパーチャの利用）、アクティブであってもよく（ステッチライン付近におけるＳＬＭアレイのピクセルの調整）、あるいはこれら２つの組み合わせであってもよい。パッシブなアポダイゼーションを、対象物平面または（中間）イメージ平面において実行することができる。

焦点ぼけ／視野絞り
焦点ぼけ／視野絞りはアポダイズされたアパーチャに対する代案であり、この場合、僅かに焦点のずらされたアパーチャを使用することができるかまたは、ＳＬＭの前にマスクプレートが置かれる。

事前に加工された変形
オーバラップゾーン内でＳＬＭ素子を事前に加工して変形することが基礎とするのは、空間イメージの所望の減衰が確実に行われるようオーバラップゾーン内に入るピクセルが事前に変形されることである。

ＳＬＭ素子を事前に加工して変形する一例として挙げられるのは、ＳＬＭアレイ内の個々のミラーを傾けたりピストニング（pistoning）したりすることを利用して、ＳＬＭアレイに対するオーバラップゾーン内のマイクロミラー表面の反射率を変化させることである。このような変化は非連続的であってもよいし（各ミラー内では一定の反射率ただしミラーごとに異なる）、あるいは連続的であってもよい。何らかの変調原理を利用して（マイクロミラーを用いずに）、ＳＬＭアレイに対して反射率を変化させることができる。たとえばオーバラップゾーン内で、伝達特性の変化を利用するＳＬＭアレイのピクセルをそれらの最も明るい状態の最大伝達特性が所望のように変化するよう事前に加工することができる。

ＳＬＭ素子を事前に加工して変形することに関するさらに別の例として挙げられるのは、ＳＬＭ素子またはピクセルの非連続的な状態を組込型で変形することである。この変形が想定しているのは、オーバラップゾーン内でのＳＬＭ素子の非連続的な状態（たとえば可傾型マイクロミラーの傾斜）が他のＳＬＭ素子の非連続的な状態と比べて変形またはシフトされていることである。このような組込型変形技術はパッシブな減衰の別の例であり、何らかの変調方式を利用してＳＬＭに適用することができる
図８には、上述のアクティブな減衰の一例が示されている。詳しくは図８には、アクティブな減衰のアプローチを用いて空間イメージの減衰を行う露光ゾーンのオーバラップを利用したテクニックが例示されている。図８によれば、図５に示した露光５０２，５０４，５０６がアクティブな減衰のアプローチを適用して再分析される。この場合、露光５０２，５０４，５０６の結合によりディスプレイ８００が形成される。例示の目的で露光５０４および５０６は、オーバラップゾーン８０４内にフィーチャ８０２を生成するために１０個のピクセルの幅でオーバラップしている。オーバラップゾーン８０４内で、上述のパッシブな減衰技術のうちの１つに従い対象物平面フィールドの直線的な減衰が実施される。アクティブな減衰を利用した後、露光５０２，５０４、５０６の結合により結果として得られたイメージ８０７が生成される。グラフ８０８には、ライン幅の変化について低減により実現された改善が示されている。特にグラフ８０８には、図５に示したライン５１２に対応づけられたライン幅の変化８１０を（図５に示した）２５ｎｍから５ｎｍよりも小さく減少させることができる。

図９は、オーバラップ領域内の空間イメージのアクティブな減衰を実行するための方法９００の一例を示すフローチャートである。方法９００によれば、光感応性表面上の２つまたはそれよりも多くの露光領域が規定される（ステップ９０２）。これらの露光領域は個々のエッジ部分に沿ってオーバラップしており、これによりそれらの領域間にオーバラップが形成されている。ステップ９０４において、２つまたはそれよりも多くの露光領域が露光されてそこにイメージがプリントされ、その際、露光はオーバラップゾーンを通して広がっている。次にステップ９０６に示されているように、オーバラップ内で生じた露光が減衰される。

明示的な減衰を行わないオーバラップの利用
図１０には、明示的な減衰を行わずにオーバラップを利用してステッチ障害を補償するテクニック１０００が例示されている。このテクニック１０００は、明示的な減衰を行わずにオーバラップを利用したアプローチの一例である。さらに詳しく言えば、テクニック１０００は、ステッチ境界に沿って振動ないしは揺動するステッチラインが形成される。換言すれば、方向がジグザグパターンまたは他の何らかのやり方で変化するステッチ境界を生成するためにオーバラップゾーンが使用される。

テクニック１０００によれば露光ゾーンがオーバラップされる。そしてこのオーバラップゾーン内で、２つのオーバラップしたピクセルのうち一方だけがパターンを担う。他のオーバラップしたピクセルはオフにされる。このため結果として生じたプリントパターンは２つのオーバラップした露光ゾーンの間で、これら２つの隣り合う露光ゾーン間の有効な境界がたとえば「鮫の歯」状のラインまたは急激に揺動する他の何らかのラインとなるよう配分される。このような揺動ラインはステッチ障害の空間的な平均化を成すものであり、ひいてはプリントパターンの作用が低減されることを表す。

図１０のテクニック１０００は揺動するステッチラインのアプローチの一例である。図１０によれば、ステッチゾーン１００７に沿ってプリントフィーチャ１００５を形成するために、オーバラップした露光ゾーン１００２，１００４，１００６が使用される。ただしテクニック１０００の場合には（オーバラップした露光１００２，１００４，１００６を生成するために使用されるピクセルのうちから）選択されたピクセルがアクティブにされ、ステッチ障害に対応するエネルギーが空間的に平均化される。この空間的な平均化によってジグザグパターン１００９が生成される。たとえば露光ゾーン１００４内において、オーバラップしたピクセルのセットから選択された（オーバラップした）ピクセルがゾーン部分１００４ａ，１００４ｂ，１００４ｃを表している。ついでこれらの選択されたピクセルに対し、フィーチャ１００５の形成に使用されるパターンが１つのショットで露光１００４と対応づけられたピクセルからのみ生成されるようエネルギーが与えられる。

同様に、パターンの他のセグメントを形成するために、露光１００６から露光部分１００６ａ，１００６ｂ，１００６ｃを生成する選択されたオーバラップピクセルが使用される。露光１００４と１００６が結合されると露光１００８が形成され、これはオーバラップ領域１０１０内で実質的に低減されたステッチアーチファクトを有している。これに対する代案として、オーバラップした露光を形成するためピクセルセットから選択されたピクセルを択一的にオン／オフして、図１０Ａに描かれているようなチェッカーボードパターン１０２０のような他の何らかのパターンを形成することができる。

たとえばオーバラップしたピクセルを、一方の露光に属する白い（オン）ピクセルと他方の露光に属する黒い（オフ）ピクセルをもつチェッカーボードパターンで各露光の間に配分させることができる。この場合、揺動する境界よりも比較的高い空間周波数が使用されるので（パターンが適切に選択されるならばこの空間周波数もオーバラップゾーンをまたいで変化させることもできる）、いっそう良好なステッチを作り出すことができる。

図１０および図１０Ａの場合、露光ゾーンがオーバラップされ、オーバラップしたゾーン内で２つのオーバラップピクセルのうち一方のピクセルだけがパターンを担う。他方のオーバラップピクセルはオフにされる。したがって２つのオーバラップした露光の間でプリントパターンが配分され、プリントパターンは有利にはこれらの露光間において比較的高い空間周波数で配分される。さらにオーバラップした露光のために、２つの露光間で揺動する接続境界を形成する必要がない。

図１１には、図１０で示した本発明を実施するための方法１１００が例示されている。図１１の場合、基板表面のまえもって定められた領域内で２つまたは複数の露光領域が定義される。各領域はＳＬＭの選択されたピクセルに対応する（ステップ１１０１）。ステップ１１０２において、２つまたはそれよりも多くの露光領域の間に１つのオーバラップ領域が形成され、このオーバラップ領域は露光領域における個々のオーバラップエッジにより規定される。さらにオーバラップエッジは、各領域から選択されたピクセルのオーバラップペアに対応する。ステップ１１０４において各ペア内でピクセルが、このペア内のピクセルのうち一方だけがパターン形成に使用されるよう択一的にアクティブにされる。

（減衰を伴わずに）オーバラップの幅を適切に選択することにより、ステッチ障害を補償することができる。いかなる照射モードであっても、突き合わせ（オーバラップがゼロの露光）の結果、ステッチラインに沿って露光不足となる（たとえばコヒーレント照射ではステッチラインに沿ったドーズ量はステッチ作用のない値の５０％である）。他方、減衰の伴わない（（λ／（Ｍ*ＮＡ）を数倍越える）かなり長いオーバラップの結果として、ステッチラインに沿ってドーズ量の過剰露光が生じてしまう。オーバラップゾーンの幅がこれら２つの極値の間で適切に選ばれれば、ステッチラインにおける１つの精確な位置において精確なドーズ量を受け取ることができ、これによってステッチライン付近で障害を補償できるようになる。

イメージ平面に接近した視野絞りを伴うオーバラップによっても、ステッチ／エッジ効果が低減されることになる。この場合、露光ゾーンがオーバラップされ、視野絞りがイメージ平面にきわめて接近して配置され、これによりこの視野絞りによって、エッジ効果を最も受けたオーバラップゾーンにおけるイメージの一部分（ＳＬＭイメージの外側部分）がブロックされる。視野絞りによりエッジ効果を確実にブロックできるようにするため、露光ゾーンの幅を十分に広くすべきである（＞＞（λ／（Ｍ*ＮＡ））。これに加えて、視野絞りによりほとんどブロックされたピクセルを変調して、視野絞りを通過するイメージ内に残されたエッジ効果を余分に補償することができる。

その結果、イメージ平面に到達するイメージはそこにおいて実質的にエッジ効果がゼロであるかまたはごく僅かなエッジ効果しかもたず、２つのイメージどうしを突き合わせることでステッチを実行することができる。

視野絞りを伴うオーバラップの一例は以下の通りである：ステッチ境界を横切る分離されたラインがプリントされ、視野絞りによりブロックされたピクセルが視野絞り上にラインのイメージの延長を形成する。ブロックされたピクセルの層の幅が十分に大きければ（（λ／（Ｍ*ＮＡ）よりもかなり大きければ）、半分のラインのイメージを形成する単一の露光の結果、シャープなエッジをもつ半分のラインとなる。その理由は、エッジスミア効果（edge-smearing effect）が視野絞りによってブロックされるからである。ラインの第２の半部が同様に結像されれば、２つのイメージどうしを突き合わせることによりステッチを実行することができる。

以下で述べる非本質的な付加的ファクタによっても、ステッチ障害の作用に影響が及ぼされることになる。

イメージのスミア
露光中のウェハの動きに起因するイメージのスミアは、ステッチ障害の作用に影響を及ぼす付加的な現象である。マスクレスリソグラフィツールにおける露光メカニズムによれば、一定の速度で動かされるウェハに対して実行される短いレーザパルスにより露光を行うことができる。このような露光メカニズムによって、動き方向でイメージのスミアが生じる。

レーザパルスの期間は、プリントパターンに重大な作用を及ぼさないようスミアに対し十分に小さくなければならない。典型的な走査速度およびレーザパルス期間に関して、スミアの作用は数ｎｍを超えてはならない。この作用はレーザパルスの同期合わせにより補償することができる。それと同時にこのようなスミアは、走査方向に対し垂直なステッチライン付近で発生するステッチ障害を自然に低減するならば、有利となる可能性がある。

レーザパルスのジッタ
レーザパルスのジッタは、ステッチ障害の作用に影響を及ぼすことになる他のファクタである。以前の段落で説明した露光シナリオの場合、レーザパルスは過度に早くまたは過度に遅く到達する可能性がある（レーザジッタ現象）。レーザパルスジッタの特徴的な大きさは３σ＝１０ｎｓ（nsec）である。このような遅れまたは進みの結果、このレーザパルスから生じるウェハ上の露光位置がウェハ走査方向または反対方向でずれる可能性がある。このような小さいずれによってステッチされた露光の空間的アライメントずれが引き起こされる可能性があり、（他の原因に起因して発生する露光のアライメントずれともども）このアライメントずれはステッチ障害の一因となる。しかしながら本発明に示されているステッチ補償の技術を、レーザパルスジッタの作用を補償するために用いることができる。

上述のように本発明をハードウェアで実装することもできるし、あるいはソフトウェアとハードウェアの組み合わせとして実現することもできる。したがって本発明をコンピュータシステムまたは他の処理システムの環境で実現することができる。この種のコンピュータシステム１２００の一例を図１２に示す。

コンピュータシステム１２００にはプロセッサ１２０４のような１つまたは複数のプロセッサが設けられている。プロセッサ１２０４は通信インフラストラクチャ１２０６（たとえばバスまたはネットワーク）と接続されている。この実施例のコンピュータシステムに関しては種々のソフトウェアの実装について説明する。この説明を読めば、他のコンピュータシステムおよび／またはコンピュータアーキテクチャを利用して本発明をどのように実装するかは当業者には自明である。

コンピュータシステム１２００にはメインメモリ１２０８有利にはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が含まれており、さらに補助記憶装置１２１０を設けることもできる。補助記憶装置１２１０にはたとえばハードディスクドライブ１２１２および／またはフロッピィディスクドライブ、磁気テープドライブ、光学ディスクドライブなどのリムーバブル記憶ドライブ１２１４を設けることができる。リムーバブル記憶ドライブ１２１４は周知のやり方でリムーバブル記憶ユニット１２１８から読み取りを行い、あるいはそこへ書き込みを行う。リムーバブル記憶ユニット１２１８はフロッピィディスク、磁気テープ、光学ディスクなどであり、これはリムーバブル記憶ユニット１２１４により読み出され、および／または書き込まれる。自明であるが、リムーバブル記憶ユニット１２１８はコンピュータソフトウェアおよび／またはデータが格納されたコンピュータで使用可能な記憶媒体を有している。

択一的な実施形態によれば補助記憶装置１２１０に、コンピュータシステム１２００へコンピュータプログラムまたは他の命令をロードできるようにする他の同様な手段を含めることができる。このような手段としてたとえば、リムーバブル記憶ユニット１２２２ならびにインタフェース１２２０を挙げることができる。このような手段の例として、プログラムカートリッジおよびカートリッジインタフェース（これはビデオゲームデバイスで用いられる）、リムーバブルメモリチップ（ＥＰＲＯＭまたはＰＲＯＭなど）およびこれに対応するソケットを含めることができ、さらにはリムーバブル記憶ユニット１２２２からコンピュータシステム１２００へソフトウェアとデータを転送できるようにするその他のリムーバブル記憶ユニット１２２２およびインタフェース１２２０を含めることができる。

コンピュータシステム１２００には通信インタフェース１２２４を含めることもできる。通信インタフェース１２２４によって、コンピュータシステム１２００と外部デバイスとの間でソフトウェアならびにデータを転送することができる。通信インタフェース１２２４の一例として、モデム、ネットワークインタフェース（イーサネットカードなど）、通信ポート、ＰＣＭＣＩＡスロットやＰＣＭＣＩＡカードなどを挙げることができる。通信インタフェース１２２４を介して伝送されるソフトウェアおよびデータは、通信インタフェース１２２４により受信可能な電子信号、電磁信号、光学信号またはその他の信号とすることのできる信号１２２８の形態をとる。これらの信号１２２８は、通信経路１２２６を介して通信インタフェース１２２４へ供給される。通信経路１２２６は信号１２２８を搬送し、これはワイヤまたはケーブル、光ファイバ、電話線、セルラ電話回線、ＲＦリンク、および他の通信チャネルを使用して実装することができる。

本明細書において用語「コンピュータで読み取り可能な媒体」、「コンピュータで使用可能な媒体」は、リムーバブル記憶ドライブ１２１４、ハードディスクドライブ１２１２に組み込まれたハードディスクならびに信号１２２８のようなメディア一般を呼ぶために用いられる。これらのコンピュータプログラム製品は、コンピュータシステム１２００に対してソフトウェアを供給する手段である。

コンピュータプログラム（コンピュータコントロールロジックとも称する）は、メインメモリ１２０８および／または補助記憶装置１２１０に格納される。コンピュータプログラムを通信インタフェース１２２４を介して受け取ることもできる。このようなコンピュータプログラムによればその実行時、コンピュータシステム１２００はこれまで説明してきた本発明を実施できるようになる。

詳細にはこのコンピュータプログラムによればその実行時、プロセッサ１２０４が本発明のプロセスを実施できるようになる。たとえば本発明の１つの実施形態によれば、エンコーダおよびまたはデコーダから成る信号処理ブロックにより実行されるプロセスまたは方法を、コンピュータコントロールロジックにより実施することができる。ソフトウェアを利用して本発明が実施されるところでは、ソフトウェアをコンピュータプログラム製品に格納しておくことができ、リムーバブル記憶ドライブ１２１４、ハードディスクドライブ１２１２または通信インタフェース１２２４を利用してコンピュータシステム１２００へロードすることができる。

結論
本発明によれば、マスクレスリソグラフィパターンにおいてステッチライン付近で発生する可能性のあるステッチエラーの作用を補償するいくつかのユニークなアプローチが提供される。これらのアプローチによればａ）露光領域のオーバラップを利用しない技術、ｂ）オーバラップと減衰を利用する技術、ｃ）明示的な減衰を行わずにオーバラップを利用する技術が含まれる。これらのアプローチは単独でもあるいはそれらの組み合わせでも、ステッチ障害、光学的異常ならびに光感応性表面にプリントされるリソグラフィパターンにさもなければ入り込むその他の作用が低減される。

本発明についてこれまで、特定の機能の実行やそれらの機能の関係について例示した機能構成単位を用いて説明してきた。これらの機能構成単位の境界は説明の都合上、任意に定義してきた。特定の機能やそれらの機能の関係が適切に実行されるかぎり、これに代わる境界を定義してもかまわない。

したがって代替となるどのような境界であっても本発明の範囲内である。当業者であれば自明であるとおり、これらの機能構成単位をアナログ回路および／またはディジタル回路、個別コンポーネント、特定用途向け集積回路、ファームウェア、適切なソフトウェアを実行するプロセッサ等ならびにこれらの組み合わせによって実現することができる。したがって本発明の範囲は上述の実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲およびそれと等価のものよってのみ規定されるものである。

固有の実施形態に関するこれまでの説明によれば本発明の一般的な特徴がすべて示されており、当業者であれば不適切な試みを用いずとも本発明の一般的な概から逸脱することなくこれらの固有の実施形態を様々な用途のためにただちに変形および／または整合させることができる。したがってこのような整合や変形は、本発明の教示や指示を基礎として開示された実施形態の趣旨や範囲内にあるものとする。当然ながらここで用いた表現や用語は説明の目的で用いたものであり、限定を示すものではなく、本発明の明細書の用語や表現はこれまで説明した本発明の教示や指示を参照しながら当業者によって解釈されるべきものである。

本発明の１つの実施形態に従って構成され配置されたマスクレスリソグラフィシステムを示すブロック図である。 光感応性表面の露光を示す斜視図である。 複数の露光ゾーン内のドーズ量の堆積を示す図である。 所望の均一なパターンにおけるステッチライン付近でのステッチ障害を示すグラフである。 分離された暗いラインにおけるステッチ障害の作用を示す図である。 露光ゾーンのオーバラップを用いないでステッチ障害を補償する技術の一例を示す図である。 図６に示した技術を実施する方法の一例を示すフローチャートである。 露光ゾーンのオーバラップを用い減衰を行ってステッチ障害を補償する技術の一例を示す図である。 図８に示した技術を実施する方法の一例を示すフローチャートである。 オーバラップを用い明示的な減衰を行わず揺動するタイプのパターンを生成してステッチ障害を補償する技術の一例を示す図である。 図１０に示した技術においてチェッカーボードタイプのパターンを生成する様子を示す図である。 図１０に示した技術を実施する方法の一例を示すフローチャートである。 本発明を実施可能なコンピュータシステムの一例を示すブロック図である。

符号の説明

１００ マスクレスリソグラフィシステム
１０２ コントロールシステム
１０４ パルス化光源
１０６ ビームリレイ
１０８ プログラマブルアレイ
１０９ 投影光学系
１１０ パターンデータ
１１２ 基板
２０２ 空間光変調器
２０３ 投影光学系
２０４ 光感応性表面をもつ基板
２０６ ミラー素子
２０８ 光パルス
２１０ 露光領域
２１２ パターン
３００，３０１，３０２，３０４ 露光ゾーン
３０６、４０７ ステッチライン
４０８ ステッチ障害

Claims (22)

1. 光感応性表面のエリア内にパターンを形成する方法において、
   所定のイメージデータに従い光感応性表面に第１の露光を実施し、
   該第１の露光により前記エリア内に第１のイメージを生成し、
   該第１のイメージにおける領域内でイメージ欠陥を識別し、
   識別されたイメージ欠陥を補償するためイメージデータを調整し、
   調整されたイメージデータに従い光感応性表面に第２の露光を実施することを特徴とする、
   光感応性表面のエリア内にパターンを形成する方法。
2. 前記イメージデータにピクセル変調情報を含める、請求項１記載の方法。
3. 前記第１のイメージを１つのイメージ平面内に形成する、請求項１記載の方法。
4. 前記識別ステップをモデリング／シミュレーションに基づき先験的に実施する、請求項１記載の方法。
5. 前記識別ステップをイメージ欠陥予測に基づきリアルタイムに実施する、請求項１記載の方法。
6. 前記欠陥にはステッチエラーが含まれる、請求項１記載の方法。
7. 前記第１のイメージにおける領域は露光ゾーンを分離するステッチである、請求項１記載の方法。
8. 識別される欠陥にはステッチのネック状部分が含まれる、請求項１記載の方法。
9. 前記第２の露光ステップにより、識別されたイメージ欠陥のないエリア内に適正なイメージを生成する、請求項１記載の方法。
10. 第２の露光を実施する前記ステップにおいて、ｉ）ステッチのふくらみ部分を含む対象物平面内に第２のイメージを形成し、ｉｉ）領域内に第２のイメージをプリントし、該プリントによりイメージ平面内に適正なイメージを生成する、請求項１記載の方法。
11. 光感応性表面のエリア内にパターンを形成するための装置において、
    所定のイメージデータに従い光感応性表面に第１の露光を実施する手段が設けられており、該第１の露光により前記エリア内に第１のイメージが生成され、
    第１のイメージの領域内でイメージ欠陥を識別する手段と、
    識別されたイメージ欠陥を補償するためイメージデータを調整する手段と、
    調整されたイメージデータに従い光感応性表面に第２の露光を実施する手段が設けられていることを特徴とする、
    光感応性表面のエリア内にパターンを形成するための装置。
12. 前記イメージデータにはピクセル変調情報が含まれている、請求項１１記載の装置。
13. 前記第１のイメージは１つのイメージ平面内に形成される、請求項１１記載の装置。
14. 前記識別手段はモデリング／シミュレーションに基づき先験的に識別を実行する、請求項１１記載の装置。
15. 前記識別手段はイメージ欠陥予測に基づきリアルタイムに識別を実施する、請求項１１記載の装置。
16. 前記欠陥にはステッチエラーが含まれる、請求項１１記載の装置。
17. 前記第１のイメージの領域は露光ゾーンを分離するステッチである、請求項１１記載の装置。
18. 識別される欠陥にはステッチのくびれ部分が含まれる、請求項１１記載の装置。
19. 前記第２の露光により、識別されたイメージ欠陥のない領域内に適正なイメージが生成される、請求項１１記載の装置。
20. 第２の露光を実施する前記手段には、ｉ）ステッチのふくらみを含む対象物平面内に第２のイメージを形成する手段と、ｉｉ）エリア内に第２のイメージをプリントする手段が設けられており、該プリントにより前記イメージ平面内に適正なイメージが生成される、請求項１１記載の装置。
21. 光感応性表面のエリア内にパターンを形成する方法を実施する１つまたは複数のプロセッサにより実行させるための１つまたは複数の命令から成る１つまたは複数のシーケンスを保持するコンピュータで読み取り可能な媒体において、
    前記命令が１つまたは複数のプロセッサにより実行されると１つまたは複数のプロセッサにより、
    所定のイメージデータに従い光感応性表面に第１の露光を実施し、該第１の露光により前記エリア内に第１のイメージを生成するステップと、
    前記第１のイメージの領域内のイメージ欠陥を識別するステップと、
    識別されたイメージ欠陥を補償するイメージデータを調整するステップと、
    調整されたイメージデータに従い光感応性表面に第２の露光を実施するステップ、
    が実行されることを特徴とする、
    コンピュータで読み取り可能な媒体。
22. 光感応性表面のエリア内にパターンを形成する方法において、
    所定のイメージデータに従い光感応性表面に第１の露光を実施し、該第１の露光により前記エリア内に第１のイメージを生成し、
    イメージ欠陥を補償するためにイメージデータを調整し、
    調整されたイメージデータに従い光感応性表面に第２の露光を実施し、イメージ欠陥は前記第１のイメージ領域内にあることを特徴とする、
    光感応性表面のエリア内にパターンを形成する方法。