JP2005303312A - リソグラフィ装置、デバイス製造方法及び同方法によって製造されるデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】投影パターンにおける臨界寸法プロファイルを改善するリソグラフィ装置、およびデバイス製造方法を提供すること。
【解決手段】リソグラフィ装置を使用した、パターン化した放射ビームが基板の目標部分に投射されるデバイス製造方法である。パターン化した放射ビームへの基板の露光に先立って、基板の所定の領域全体に渡って強度が変化する補償放射ビームが所定の領域に照射される。説明している実施例では、基板の環状エッジ領域に補償放射ビームが印加され、補償放射ビームは、基板のエッジに向かって強度が増加若しくは減少するよう、ビームの断面全体に渡って傾斜した強度を有している。この方法により、基板全体に渡る臨界寸法（ＣＤ）の一様性が改善される。
【選択図】図２

Description

本発明はリソグラフィ装置、デバイス製造方法及び同方法によって製造されたデバイスに関し、詳細にはリソグラフィにおける臨界寸法（ＣＤ）プロファイル（形状）の修正に関する。

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適用する機械である。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスク或いはレチクルとも呼ばれているパターン化機器を使用してＩＣの個々の層に対応する回路パターンが生成され、このパターンが、放射線感応材料（レジスト）の層を有する基板（たとえばシリコン・ウェハ）上の目標部分（たとえば１つ又は複数のダイ部分からなる）に画像化される。通常、１枚の基板には、順次露光される目標部分に隣接する回路網が含まれている。知られているリソグラフィ装置には、パターン全体を１回で目標部分に露光することによって目標部分の各々が照射される、いわゆるステッパと、パターンを投影ビームで所与の方向（「走査」方向）に走査し、且つ、基板をこの方向に平行に、或いは非平行に同期走査することによって目標部分の各々が照射される、いわゆるスキャナがある。

リソグラフィが遭遇する問題の１つは、臨界寸法（ＣＤ）すなわちパターン化された線の幅を、ウェハ全体に渡って変化する設計公差の範囲内で（ウェハ上に）印刷することができることである。通常、設定された設計公差の範囲内で印刷することができる線幅はウェハ全体に渡って変化しており、ウェハのエッジ部分で急激に太くなっているか、或いは急激に細くなっている。この現象は、ウェハ全体に渡るＣＤプロファイルの変化と呼ばれ、また、この変化のパターンは、ウェハの「ＣＤフィンガープリント」と呼ばれている。これは、下流側の処理工程（たとえばエッチング、アニーリング）によるものであり、通常、一様な幅の１組の線をウェハ上に印刷する場合、印刷される実際の線幅がウェハのエッジに向かって細くなるか、或いは太くなる効果を有している（線幅が細くなるか、太くなるかは、通常、リソグラフィ・プロセスにおいてウェハに使用されるレジストがネガ型であるか、或いはポジ型であるかによって決まる）。図１（ウェハ全体に渡る臨界寸法プロファイルの平面図）は、ウェハのエッジに向かって変化する色調の濃淡によってこれを示したものである。この変化は、歩留りの減少（つまり、印刷済みの個々のウェハによって得られる使用可能なチップの減少）をチップ製造者にもたらしている。

この問題に対処するための知られている技法の１つには、ウェハ上の特定の領域すなわち「フィールド」に印加される線量（すなわち露光量）、一般的にはウェハのエッジ部分若しくはエッジ付近の個々のダイに印加される線量に所定のオフセットを使用することにより、これらのフィールドをこれらのフィールドに印刷すべきパターンで露光する際に、ウェハのエッジ部分におけるＣＤプロファイルの変化を補償するべく試行する段階が含まれている。たとえば、特定のフィールドを（このような「ＣＤ修正」技法を使用する必要のないフィールドに使用されるエネルギー線量より）高いエネルギー線量或いは小さいエネルギー線量のパターン化光（ウェハ上に画像化される光）で露光することができる。しかしながらこの技法には、適用されるオフセットをフィールド全体が有する欠点があり、フィールドの一方の側の修正が過剰になり、フィールドのもう一方の側の修正が過少になる原因になっている。

もう１つの問題は、いくつかのケースでは、ＣＤプロファイルが場合によってはウェハ全体に渡って比較的平らであるにもかかわらず、ウェハ全体に渡って異なる位置で形成される複数のデバイスに１つ又は複数のデバイス性能特性の変化が生じることである（複数のデバイスはすべて同じデバイス性能特性を有するように設計されている）。本発明の目的は、前述の欠点の１つ又は複数を回避し、或いは最小化することである。

本発明の一態様によれば、投影放射ビームを提供するための第１の照明システムと、投影ビームの断面にパターンを付与するべく機能するパターン化機器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、パターン化されたビームを基板の目標部分に投射するための投影システムとを備えたリソグラフィ装置であって、基板上の所定の領域に、所定の領域全体に渡って強度が変化する補償放射ビームを提供するための第２の照明システムをさらに備えたリソグラフィ装置が提供される。

明確にしておくが、ビーム強度が所定の領域全体に渡って変化するという意味は、ビームが所定の領域全体に渡って非一様な強度分布を有しているという意味であることは理解されよう。補償ビームの強度は、さもなければ基板上に形成される複数のデバイス（たとえばチップ）に生じることになる１つ又は複数の所定のデバイス性能特性（たとえば電気特性）の変化が実質的に補償されるよう、所定の領域全体に渡って変化させることができる。たとえば、所定の領域全体に渡ってＣＤプロファイルが変化するように補償ビームの強度を所定の領域全体に渡って変化させ、それにより所定の領域に形成される複数のデバイス間の１つ又は複数の所定のデバイス性能特性の変化を実質的に補償することができる。他の可能実施例では、補償ビームの強度が所定の領域全体に変化し、それにより所定の領域全体に渡るＣＤプロファイルの（さもなければ生じることになる）変化が実質的に補償される。この後者の実施例の場合、所定の領域が基板のエッジ領域であり、基板のエッジに向かって補償ビームの強度が増加若しくは減少することが最も好ましい。補償ビームの強度が増加するか或いは減少するかは、（補償ビームが印加されない場合に）ＣＤプロファイルが基板のエッジに向かってそれぞれ減少させることを期待されているか或いは増加させることを期待されているかによって決まることは理解されよう。好ましい実施例では、基板の形状が概ね円形であり、補償ビームの強度が基板のエッジに向かって増加若しくは減少するよう、基板に対して半径方向に実質的に直線的に補償ビームの強度を変化させることができる。

一実施例では、基板の環状領域が補償ビームで露光されるよう、補償ビームによる露光の間、基板を回転させるべく基板テーブルが形成され、且つ、配置されている。この場合、第１及び第２の照明システムを共通マシン若しくは装置の共通部分に都合良く一体提供することができる。別法としては、基板の所定の領域を補償放射ビームで露光している間、基板を保持するための第２の基板テーブルを提供することができる。この場合、第２の照明システム及び第２の基板テーブルを装置の個別部分（たとえば個別の独立マシン）の第１の照明システム、支持構造及び投影システムに都合良く提供することができる。たとえば、補償放射ビームを提供するための照明システムを修正光エッジ・ビード除去（ＯＥＢＲ）ツール若しくはシステムの形態で都合良く提供することができる。ＯＥＢＲツール（販売されている）は、通常、ウェハのエッジ領域に印加される一様な強度の光／放射ビームを提供するべく構成されていることは理解されよう。しかしながら、このようなツールは、たとえば適切なフィルタを使用することによって容易に修正することができるため、本発明に必要な方法でビームの強度プロファイルを整形することができる。別法としては、必要な補償ビームを提供することができる他の任意のタイプの装置、たとえば必要な強度プロファイルをその断面に有する補償ビームを提供するべく構成されたレーザ・システムを使用して第２の照明システムを構成することも可能である。

本発明の他の態様によれば、基板を提供する段階と、照明システムを使用して投影放射ビームを提供する段階と、投影ビームの断面にパターンを付与するべくパターン化機器を使用する段階と、パターン化された放射ビームを基板の目標部分に投射する段階とを含むデバイス製造方法であって、パターン化された放射ビームの基板の目標部分への投射に先立って、基板の所定の領域に、所定の領域全体に渡って強度が変化する補償放射ビームが照射されるデバイス製造方法が提供される。

補償放射ビームには、所定の領域全体に渡って実質的に直線的に変化する強度を持たせることができる。別法としては、ウェハの所定の領域全体に渡る所定のデバイス性能特性の変化を実質的に補償し、或いは所定の領域全体に渡るＣＤプロファイルの変化を実質的に補償するために必要な他の任意の方法でビーム強度を変化させることも可能である（たとえば、一次関数若しくは二次関数に従ってビーム断面の強度プロファイル変化させることができ、或いは指数的に変化させることができる）。

所定の領域は、基板のエッジ部分であっても良く、また、基板には実質的に円形の形状を持たせることができるため、補償ビームの強度が基板のエッジに向かってそれぞれ増加若しくは減少するよう、基板に対して半径方向に補償ビームの強度を増加若しくは減少させることができる。この方法には、基板の環状エッジ領域が補償ビームで照射されるよう、補償ビームで照射している間、基板を回転させる段階がさらに含まれていることが好ましい。

一実施例では、断面の強度が変化する放射ビームを提供するようになされた光エッジ・ビード除去（ＯＥＢＲ）ツール若しくはシステムによって補償放射ビームを提供することができる。

パターン化された放射ビームを基板に投射する前に、基板の環状エッジ領域を補償放射ビームで照射することは、引き続いて投影パターン化ビームでのみ照射される基板の残りの部分と比較して、基板の露光表面全体に存在しているレジスト層のこの環状エッジ領域に余分のエネルギーが印加されることを意味している。基板のエッジ領域に投影されるパターンが一様な幅の１組の線からなっている場合、基板上のレジスト層を現像すると、非一様な幅の１組の線が基板にもたらされることになるが、基板に存在しているこれらの現像済みの線をエッチングするための後続するエッチ工程によって、より一様な幅の食刻線が出現する。適切なレベルの強度を選択し、且つ、補償ビームの物理スパン全体に渡る強度レベルの適切な傾斜を選択することにより、基板のエッジ領域の食刻線に実質的に一様な線幅を達成することができる。

基板上の個々のダイに書き込むべきパターンがこれらの個々のダイに露光されると、これらの個々のダイが一様なオフセット・エネルギー・レベルで個々に照射される従来技術によるシステムとは異なり、本発明によれば、基板のエッジに向かって強度が増加（若しくは減少）するように傾斜した（或いは適切に形状化された）強度レベルを自らが有する補償放射ビームを使用して基板の環状エッジ領域を予備露光することにより、ウェハのエッジ領域におけるＣＤ変化の回転対称の性質（図１参照）が相補回転対称方式で補償される。その結果、基板全体に渡る臨界寸法（ＣＤ）の変化がより良好に修正される。

本発明の他の態様によれば、本発明の第２の態様によるデバイス製造方法に従って製造されたデバイス及び／又は本発明の第１の態様によるリソグラフィ装置によって製造されたデバイスが提供される。

本明細書においては、リソグラフィ装置の、とりわけＩＣの製造における使用を参照しているが、本明細書において説明するリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための誘導及び検出パターン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他の適用例を有していることを理解されたい。このような代替適用例の文脈においては、本明細書における「ウェハ」或いは「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」或いは「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照している基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジスト層を塗布し、且つ、露光済みレジストを現像するツール）或いは度量衡学ツール若しくは検査ツール中で、露光前若しくは露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するべく複数回に渡って処理することができるため、本明細書に使用している基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

本明細書に使用している「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば波長が３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍの放射）及び極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

本明細書に使用している「パターン化機器」という用語は、投影ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するべく使用することができる機器を意味するものとして広義に解釈されたい。また、投影ビームに付与されるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。通常、投影ビームに付与されるパターンは、目標部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路中の特定の機能層に対応している。

パターン化機器は、透過型であっても或いは反射型であっても良い。パターン化機器の実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、及び様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された微小ミラーが使用されている。微小ミラーの各々は、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう、個々に傾斜させることができるため、この方法によって反射ビームがパターン化される。

支持構造は、パターン化機器を支持している。つまり、支持構造は、パターン化機器の重量を支えている。支持構造は、パターン化機器の配向、リソグラフィ装置の設計及び他の条件、たとえばパターン化機器が真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターン化機器を保持している。パターン化機器の支持には、機械式締付け技法、真空締付け技法若しくは他の締付け技法、たとえば真空条件下における静電締付け技法を使用することができる。支持構造は、たとえば必要に応じて固定若しくは移動させることができ、且つ、たとえば投影システムに対してパターン化機器を確実に所望の位置に配置することができるフレームであっても、或いはテーブルであっても良い。本明細書における「レチクル」或いは「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターン化機器」という用語の同義語と見なすことができる。

本明細書に使用している「投影システム」という用語には、たとえば使用する露光放射に適した、或いは液浸液の使用若しくは真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系及びカタディオプトリック光学系を始めとする様々なタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

また、照明システムには、投影放射ビーム或いは補償ビームを導き、整形し、或いは制御するための屈折光学コンポーネント（構成部品）、反射光学コンポーネント及びカタディオプトリック光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントが包含されており、このようなコンポーネントについても、以下、集合的若しくは個々に「レンズ」と呼ぶ。

リソグラフィ装置は、場合によっては２つ（二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であり、このような「多重ステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備工程を実行することができる。この場合、たとえば、他のテーブルがパターン化された投影ビームに他の基板（既に補償ビームに予備露光済みの基板）を露光するべく使用されている間、基板の所定の領域を補償放射ビームで予備露光する段階を複数のテーブルのうちの１つのテーブル上の基板に対して実行することができる。

また、リソグラフィ装置は、基板が比較的屈折率の大きい液体中、たとえば水中に浸され、それにより投影システムの最終エレメントと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの第１のエレメントの間に液浸液を充填することも可能である。液浸技法は、当分野においては、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。

以下、本発明の好ましい実施例について、単なる実施例に過ぎないが、添付の略図を参照して説明する。

図２は、本発明の特定の一実施例によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。このリソグラフィ装置は、
−投影放射（たとえばＵＶ放射若しくはＥＵＶ放射）ビームＰＢを提供するための照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
−パターン化機器（たとえばマスク）ＭＡを支持するための、パターン化機器をアイテムＰＬに対して正確に位置決めするための第１の位置決め手段ＰＭに接続された第１の支持構造（たとえばマスク・テーブル）ＭＴと、
−基板（たとえばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するための、基板をアイテムＰＬに対して正確に位置決めするための第２の位置決め手段ＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェハ・テーブル）ＷＴと、
−パターン化機器ＭＡによって投影ビームＰＢに付与されたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイからなる）に画像化するための投影システム（たとえば反射型投影レンズ）ＰＬと
を備えている。

図に示すように、このリソグラフィ装置は、反射型（たとえば反射型マスク若しくは上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用した）タイプの装置である。別法としては、このリソグラフィ装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置であっても良い。

イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射ビームを受け取っている。放射源がたとえばプラズマ放電源である場合、放射源及びリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。このような場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとは見なされず、放射ビームは、通常、たとえば適切な集光ミラー及び／又はスペクトル純度フィルタを備えた放射コレクタを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素である。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するための調整手段を備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。イルミネータは、投影ビームＰＢと呼んでいる、所望する一様な強度分布をその断面に有する調節済み放射ビームを提供している。

投影ビームＰＢは、マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに入射する。マスクＭＡで反射した投影ビームＰＢは、投影ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させるレンズＰＬを通過する。基板テーブルＷＴは、第２の位置決め手段ＰＷ及び位置センサＩＦ２（たとえば干渉機器）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なる目標部分Ｃを投影ビームＰＢの光路内に配置することができる。同様に、第１の位置決め手段ＰＭ及び位置センサＩＦ１を使用して、たとえばマスク・ライブラリから機械的に検索した後、若しくは走査中に、マスクＭＡを投影ビームＰＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、対物テーブルＭＴ及びＷＴの移動は、位置決め手段ＰＭ及びＰＷの一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現されているが、ステッパ（スキャナではなく）の場合、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、或いは固定することも可能である。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスク位置合せマークＭ１、Ｍ２及び基板位置合せマークＰ１、Ｐ２を使用して整列させることができる。

図に示す装置は、以下に示す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：
マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターン全体が目標部分Ｃに１回で投影される（つまり単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ及び／又はＹ方向に動かされ、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で画像化される目標部分Ｃのサイズが制限される。

２．走査モード：
投影ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期走査される（つまり単一動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＬの倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光における目標部分の幅（非走査方向の）が制限され、また、走査運動の長さによって目標部分の高さ（走査方向の）が左右される。

３．その他のモード：
プログラム可能パターン化機器を保持するべくマスク・テーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、投影ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動若しくは走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、或いは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターン化機器が更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターン化機器を利用しているマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。

上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態若しくは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

図３（ａ）は、一様に間隔を隔てた一様な幅の線のパターンが付与された投影ビームによって形成される空中画像をグラフで示したものである。図４は、パターン化すべきウェハ８の環状エッジ領域にこの空中画像を投影する際に実際に生じる事象を示したものである。図３（ａ）には、このようにしてパターン化された投影ビームの断面部分全体の強度分布が示されている。ウェハ８の露光表面に存在しているネガ型（フォト）レジストの層に投影ビームによって空中画像がパターン化される。このようにしてパターン化されたレジストを従来の現像プロセスを使用して現像すると、空中画像に露光されたウェハの領域全体に一様な幅の線９が存在していることが分かる。実際、臨界寸法（ＣＤ）は、この段階では多かれ少なかれウェハ全体に渡って平らであることが分かっている。しかし、後続する必要なエッチ工程を従来のエッチング・プロセスを使用して実行すると、ウェハ８全体に渡って非一様な幅の線１０がもたらされることが分かっている。詳細には、ウェハの環状エッジ領域では、ウェハのエッジに向かって線幅が急激に細くなる（これも同じく図１に示されている）。

図３（ｂ）及び（ｃ）は、この問題の解決法を示したものである。傾斜した強度プロファイルを図３（ａ）に示す空中画像に追加することにより、空中画像の強度が傾斜した線パターンの結合空中画像が得られる。図３（ｂ）には、図３（ａ）に示す空中画像の強度が変化する方向と同じ方向の距離（ビームの断面における）と共に直線的に強度が増加する傾斜強度ビームが示されている。図３（ｃ）には、図３（ｂ）に示す傾斜強度プロファイルと図３（ａ）に示す空中強度プロファイルを組み合わせることによって得られる傾斜空中画像が示されている。本発明においては、空中画像のこの傾斜は、このような傾斜強度分布を有する放射ビーム（「補償ビーム」と呼ぶべきであろう）でウェハ、より詳細にはウェハの所定のエッジ領域を予備露光し、次に、パターン化された所望の投影ビーム（すなわち所望の空中画像）でウェハの正規露光を実行することによって得られる。図５は、結果として生じる、ウェハ１１上にパターン化された線の線幅の一様性に対するこの組合せ露光技法の効果を示したものである。ウェハ１１のエッジに向かって強度が増加するよう、選択された勾配で強度を傾斜させることにより、ウェハ上のレジスト層の現像後に非一様な幅の線１２がウェハ１１上に形成されても、エッチング工程後に得られる線１３の線幅は一様若しくは実質的に一様であることが分かる。補償放射ビームに必要な正確な傾斜勾配は、実地演習によって実験的に決定することができるが、大よそ３％ないし５％である。しかしながら正確な値は、使用されるレジスト処理工程及びエッチ処理工程に左右されることは理解されよう。

強度が傾斜したビームによる予備露光を実行するための便利な方法の１つは、ウェハのエッジ領域に印加すべき必要な傾斜強度ビームを提供するように特に適合された光エッジ・ビード除去（ＯＥＢＲ）システムを使用することである。ＯＥＢＲシステムについては知られており、市場で容易に入手することができる（たとえばＵｓｈｉｏ製モデルＰＥ−２５０ Ｒ２ ＯＥＢＲシステムを参照されたい）。図６に示すように、ＯＥＢＲシステムを使用して、ウェハ２０の環状エッジ領域１５（通常、ＯＥＢＲツールを使用してレジストのエッジ・ビードが除去される領域）の一部に導かれる光のブロック１０を生成することができる。この実施例では、エッジ・ビードは既にウェハから除去されている（場合によっては、予備露光工程と同時若しくは少なくとも実質的に同時にエッジ・ビードを除去することも可能である）。光のブロック１０は、ウェハのエッジに向かって強度が増加する傾斜強度プロファイルを有している。この傾斜強度プロファイルは、光のブロック１０の強度プロファイルを所望の方法で整形するべく設計された、つまり傾斜した強度プロファイルが得られるように設計された光フィルタを挿入することによって標準のＯＥＢＲツールから得られる光ビームの正規の一様な強度を修正することによって達成される。ウェハをその中心の周りに単純に３６０度回転させることにより、光のブロック１０の位置を移動させることなく傾斜ビームの回転対称線量がウェハに印加される。この全予備露光工程は、パターン化された投影ビーム（すなわち図３（ａ）に示すような空中画像）にウェハが露光される露光チャック（すなわち図２に示す実施例の基板テーブルＷＴ）上へのウェハの移動に先立って、ウェハの予備位置合せ時に実施することができる。図７は、このような構造を示したもので、パターン化された投影ビームにウェハが露光される、図２に示すリソグラフィ装置の基板テーブルＷＴ上へのウェハの移動に先立って、ウェハ２０の所望の予備露光を実行するべく（所望のウェハ領域に光ビーム４０を印加することによって）、図２に示すリソグラフィ装置にＯＥＢＲツール３０が組み込まれ、且つ、配置されている。（図２及び７の同様の数表示は、同様の部品を表している。）この実施例では、予備露光済みウェハは、ＯＥＢＲシステム３０から基板テーブルＷＴへ自動的に移動する（たとえばロボット・アームによって）が、別法として、基板テーブルを一時的にＯＥＢＲシステム内に配置することによってウェハの予備露光を可能にし、続いて、図２に示す、パターン化された投影ビームにウェハＷが露光される位置へ自動的に移動するよう、図２に示すリソグラフィ装置の第２の位置決め手段ＰＷ自体を設計することも可能である。二重ステージ・リソグラフィ装置の場合、別法として、たとえばパターン化された投影ビームで他のウェハ（このような予備露光工程が既に施されたウェハ）が露光されている間、１枚のウェハを補償放射ビームで予備露光することも可能である。

ウェハのエッジ領域１５に余分の光／エネルギーが追加されているため、所望の線幅の食刻線を形成するためには、このエッジ領域の最終露光には、より小さいエネルギー（つまり、予備露光工程が実行されていない場合に、同じ幅の線を形成するために必要になるであろうエネルギーより小さいエネルギー）が必要である。また、追加される余分の光の強度をウェハのエッジに向かって増加させることにより、さもなければウェハのエッジに向かって放射状に展開する方向に出現することになる漸進的な線幅の減少が相補方式で補償される。この技法により、エッチ・ステージ終了後におけるより良好なＣＤの一様性がウェハ全体に渡って達成される。その結果、より良好な歩留り及びより利益の多いチップがチップ製造者にもたらされる。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。以上の説明は、本発明の制限を意図したものではない。

たとえば、図４及び５を参照して上で考察し、且つ、例証した本発明の実施例には、ネガ型レジストが基板に使用されているが、他の実施例では、ポジ型レジストを使用することができることは理解されよう。その場合、補償ビームの強度プロファイルは、ネガ型レジストの実施例に使用される強度プロファイルとは逆のプロファイルになり、たとえば、ウェハのエッジに向かって強度が増加する傾斜強度プロファイルがネガ型レジストに使用され、逆向きに傾斜した強度プロファイル、つまりウェハのエッジに向かって強度が減少するプロファイルがポジ型レジストに使用されることになる。

また、上で説明した実施例のＯＥＢＲシステムは、図２に示すリソグラフィ装置に組み込まれており、ＯＥＢＲシステム３０からパターン化された投影ビームにウェハが露光される基板テーブルＷＴへ自動的にウェハが移送される（たとえばロボット・アームによって）が、別法として、リソグラフィ装置の他の部分に全く別個にＯＥＢＲシステムを提供することも可能である。しかしながら、その場合、予備露光済みのウェハをＯＥＢＲシステムからリソグラフィ・システムへ手動で移送しなければならない。

また、ＯＥＢＲシステムは、ウェハの環状エッジ領域１５を所望の補償ビーム１０で露光するためにとりわけ適しているが、他の照明システムを同様に使用してこの予備露光工程を実行することも可能である。たとえば、予備露光を施すべきウェハの所望の位置にレーザ・ビームを集束させるべく構成されたレーザ・システムを使用して、所望の補償放射ビームを生成することができる。また、所望の補償ビームを提供し、且つ、ウェハの所望の領域に補償ビームを導くべく、たとえばリソグラフィ装置の放射源ＳＯからの放射ビームの強度プロファイルを一時的に修正するためのフィルタ若しくは他のビーム整形デバイスを図２に示すリソグラフィ装置に組み込むことによって補償放射ビームを提供する（パターン化された投影ビームと同時にではないが）ことができるよう、パターン化された投影ビームを提供するための照明システムを必要に応じて修正することができることも意図されている。この実施例の場合、補償ビームを使用して予備露光工程を実行している間、パターン化マスク（及び場合によってはマスク投影システムのいくつかのコンポーネント）をリソグラフィ装置から、或いは少なくとも放射ビームの光路から除去する必要があることは理解されよう。

また、上で説明した実施例の補償ビームは、ウェハのエッジ領域の（さもなければ生じることになる）ＣＤプロファイルの変化を補償し、或いは少なくとも実質的に補償するように設計されているが、予備露光技法を同様に使用して、ウェハ全体に渡って形成されるデバイスに生じ得る他のタイプの変化を修正することも可能である。たとえば、あるケースでは、ＣＤプロファイルがウェハ全体に渡って平らであるか、或いは比較的平らであるにもかかわらず、異なるウェハ領域に形成される同様のデバイスに１つ又は複数のデバイス性能特性の変化が生じることがある。このような場合、ウェハ全体若しくはウェハの特定の領域全体に渡る１つ又は複数のデバイス性能特性の予想される変化が補償されるように、補償ビームの強度プロファイル（断面における）及び補償ビームに予備露光されるウェハの１つ又は複数の領域を設計することができる。これは、ＣＤプロファイルをウェハ全体若しくはウェハの特定の領域全体に渡って修正し、それにより（補償ビームによる予備露光が実施されていない場合にさもなければ生じるであろう）デバイス性能特性の変化を実質的に補償するために、たとえば補償ビームによる予備露光を使用することによって実施される。

最後に、図２及び７には反射型（たとえば反射型マスク若しくはプログラム可能ミラー・アレイを使用した）タイプのリソグラフィ装置が示されているが、本発明によるリソグラフィ装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置であっても良い。図８は、本発明を適用することができる典型的な透過型リソグラフィ装置を略図で示したものである。図２及び８では、同様の部品は同様の参照文字で参照されている。図８に示すリソグラフィ装置は、図２に示すリソグラフィ装置と同様の方法で機能しているが、主な相違は、図８に示す透過型システムでは、投影システムＰＬに屈折レンズ（反射レンズではなく）が使用されていること、イルミネータＩＬが、通常、調整手段ＡＭ以外に、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の様々なコンポーネントを備えていること、投影ビームＰＢがマスクＭＡを透過すること（マスクＭＡで反射するのではなく）、及びマスクＭＡが第１の位置決め手段ＰＭ及び（図８には明確に示されていない）もう１つの位置センサを使用して投影ビームＰＢの光路に対して正確に配置されていることである。また、放射源ＳＯ及びリソグラフィ装置が個別の構成要素であり、たとえば放射源がエキシマ・レーザである場合、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを備えたビーム引渡しシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。図７を参照して説明した実施例と同様の方法で図８に示すリソグラフィ装置にＯＥＢＲツール３０を組み込み、或いはＯＥＢＲツール３０を図８に示すリソグラフィ装置と共に使用して、図８に示すリソグラフィ装置の基板テーブルＷＴ上（パターン化された投影ビームでウェハが露光される）へのウェハの移動に先立って、ウェハ２０の所望の予備露光を実行することができる（所望のウェハ領域に光ビーム４０を印加することによって）ことは理解されよう。

ウェハ全体に渡る臨界寸法（ＣＤ）プロファイルを示す図である。 典型的な反射型リソグラフィ装置を示す図である。 １組の一様な線を印刷するためのマスクによって放射ビーム中に生成される空中強度プロファイルを示すグラフである（ビームの断面における直線方向の距離ｄを関数とした強度Ｉとしてプロットされている）。 傾斜した強度ビームの強度プロファイルを示すグラフである（同じくビームの断面における、図３（ａ）と同じ直線方向の距離ｄを関数とした強度Ｉとしてプロットされている）。 図３（ａ）及び（ｂ）に示す強度プロファイルの組合せを示すグラフである。 ウェハのエッジ領域における非一様な線の形成を示す図である。 ウェハのエッジ領域に一様な線を形成するための本発明によるプロセスを示す図である。 図５に示す本発明によるプロセスを実行するための技法を示す図である。 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。 典型的な透過型リソグラフィ装置を示す図である。

符号の説明

ＡＭ 調整手段
ＢＤ ビーム引渡しシステム
Ｃ 目標部分
ＣＯ コンデンサ
ＩＦ１、ＩＦ２ 位置センサ
ＩＬ 照明システム（イルミネータ）
ＩＮ インテグレータ
Ｍ１、Ｍ２ マスク位置合せマーク
ＭＡ パターン化機器（マスク）
ＭＴ 第１の支持構造（マスク・テーブル）
Ｐ１、Ｐ２ 基板位置合せマーク
ＰＢ 投影放射ビーム（投影ビーム）
ＰＬ 投影システム（レンズ）
ＰＭ 第１の位置決め手段
ＰＷ 第２の位置決め手段
ＳＯ 放射源
Ｗ、８、１１、２０ 基板（ウェハ）
ＷＴ 基板テーブル
９、１３ 一様な幅の線
１０、１２ 非一様な幅の線（光のブロック、補償ビーム）
１５ ウェハのエッジ領域
３０ ＯＥＢＲツール
４０ 光ビーム

Claims (21)

1. 投影放射ビームを提供するための第１の照明システムと、
   前記投影ビームの断面にパターンを付与するべく機能するパターン化機器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、
   パターン化されたビームを前記基板の目標部分に投射するための投影システムとを備えたリソグラフィ装置であって、
   前記基板上の所定の領域に補償放射ビームを提供するための第２の照明システムをさらに備え、それにより、使用中、前記補償ビームが非一様な強度分布を前記所定の領域全体に渡って有することを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記強度分布の強度が前記所定の領域全体に渡って実質的に直線的に変化する、請求項１に記載の装置。
3. 前記所定の領域が前記基板のエッジ領域であり、前記補償ビームの強度が前記基板の前記エッジに向かって増加する、請求項１に記載の装置。
4. 前記所定の領域が前記基板のエッジ領域であり、前記強度分布の強度が前記基板の前記エッジに向かって減少する、請求項１に記載の装置。
5. 前記基板の形状が実質的に円形であり、前記強度分布の強度が好ましくは前記基板に対して半径方向に実質的に直線的に変化し、それにより前記基板の前記エッジに向かって増加する、請求項３に記載の装置。
6. 前記基板の形状が実質的に円形であり、前記強度分布の強度が好ましくは前記基板に対して半径方向に実質的に直線的に変化し、それにより前記基板の前記エッジに向かって減少する、請求項４に記載の装置。
7. 前記基板の環状領域が前記補償ビームで露光されるよう、前記補償ビームで露光している間、前記基板を回転させるように前記基板テーブルが形成され、且つ、配置された、請求項１に記載の装置。
8. 前記補償放射ビームで前記基板の前記所定の領域を露光している間、前記基板を保持するべく第２の基板テーブルが提供された、請求項１に記載の装置。
9. 前記第２の照明システム及び前記第２の基板テーブルが、前記リソグラフィ装置の個別部分の前記第１の照明システム、前記支持構造及び前記投影システムに提供された、請求項８に記載の装置。
10. 前記第２の照明システムが前記補償放射ビームを提供するようになされた光エッジ・ビード除去（ＯＥＢＲ）システムの形態で提供された、請求項１に記載の装置。
11. 投影放射ビームを提供する段階と、
    前記投影ビームの断面をパターンでパターン化する段階と、
    パターン化された放射ビームを基板の目標部分に投射する段階とを含むデバイス製造方法であって、前記パターン化された放射ビームの前記基板の前記目標部分への投射に先立って、前記基板の所定の領域に、前記所定の領域全体に渡って強度が変化する補償放射ビームが照射される方法。
12. 前記補償放射ビームの強度が前記所定の領域全体に渡って変化し、それにより、さもなければ前記基板の前記所定の領域に形成される複数のデバイスに生じることになる所定のデバイス性能特性の変化が実質的に修正される、請求項１１に記載のデバイス製造方法。
13. 前記補償放射ビームの強度が前記所定の領域全体に渡って変化し、それにより、さもなければ前記基板の前記所定の領域全体に渡って生じることになるＣＤプロファイルの変化が実質的に修正される、請求項１１に記載のデバイス製造方法。
14. 前記補償放射ビームの強度が、前記所定の領域全体に渡って実質的に直線的に変化する、請求項１１に記載のデバイス製造方法。
15. 前記所定の領域が前記基板のエッジ部分である、請求項１１に記載のデバイス製造方法。
16. 前記基板の形状が実質的に円形であり、前記補償ビームの強度が前記基板に対して半径方向に増加し、それにより前記基板の前記エッジに向かって増加する、請求項１１に記載のデバイス製造方法。
17. 前記基板の形状が実質的に円形であり、前記補償ビームの強度が前記基板に対して半径方向に減少し、それにより前記基板の前記エッジに向かって減少する、請求項１１に記載のデバイス製造方法。
18. 前記方法が、前記基板の環状エッジ領域が前記補償ビームで照射されるよう、前記補償ビームで照射している間、前記基板を回転させる段階をさらに含む、請求項１１に記載のデバイス製造方法。
19. 前記補償放射ビームが、断面の強度が変化する放射ビームを提供するようになされた光エッジ・ビード除去（ＯＥＢＲ）システムによって提供される、請求項１１に記載のデバイス製造方法。
20. 請求項１に記載のリソグラフィ装置によって製造されたデバイス。
21. 請求項１１に記載のデバイス製造方法に従って製造されたデバイス。