JP2006178458A - リソグラフィ投影装置を使用して描像する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン化放射線ビームで像面にパターン像を生成するために、リソグラフィ装置の投影システムの迷光放射線によるフレアの効果を補償する方法を提供する。
【解決手段】投影システムが生成する迷光放射線の空間周波数を示す電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を確立し、フレアがパターン像に及ぼす効果を考慮に入れる方法で、パターニングデバイスが適用するパターンにＰＳＤを関連づける変調伝達関数（ＭＴＦ）を、ＰＳＤから決定する。ＭＴＦを使用して、パターン像の限界寸法（ＣＤ）に及ぼすフレアの効果を決定し、パターン像のＣＤの変化と、パターンのＣＤの変化との関係を確立する。パターン像のＣＤへのフレアの効果をオフセットすることにより、複数のパターン形体のＣＤの均一性に関し、描像性能を可能な限り一定にする。
【選択図】図７

Description

本発明は、リソグラフィ投影装置で補正する方法に、特にリソグラフィ装置のフレア補正に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板の目標部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造において使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスは、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができる。このパターンを、基板（例えばシリコンウェハ）上の目標部分（例えば１つあるいはそれ以上のダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は通常、基板に設けた放射線感光材料（レジスト）の層への描像を介する。この描像ステップに先立ち、基板は、プライミング、レジスト塗布、およびソフトベークといったような各種のプロセスを経る。露光後、基板は、ポストベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および描像した形態の測定／検査といったような他の工程を通る。この一連の工程は、例えばデバイスの個々の層にパターンを形成するための基準として使用される。このようなパターン形成された層は、それから、全て個々の層を仕上げる目的である、各層毎にエッチング、イオン注入（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械的研磨等といった種々のプロセスを経仕上げられる。数枚の層が必要とされる場合には、全体プロセス、もしくはその変形をそれぞれの新しい層に繰り返す必要がある。積み重ねた様々な層のオーバレイ（並置）が可能な限り正確であることを保証することが、非常に重要である。そのために、ウェハの１つまたは複数の位置に小さい基準マークを設け、したがってウェハ上の座標系の起点を画定する。つまり、光学的および電子的構成要素を基板ホルダの位置決めアクチュエータ（以降は「位置合わせシステム」と呼ぶ）と組み合わせて使用して、次にこのマークを、既存の層上に新しい層を並置しなければならない度に再配置し、位置合わせ基準として使用することができる。こうしたプロセスに関するさらなる情報は、１９９７年にマグローヒル出版会社より刊行された、Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ著、「マイクロチップ製造：半導体処理に対する実用ガイド」という名称の書籍（“Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ：Ａ Ｐｒａｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”）の第３版、ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４に記載されている。詳細については、この文献を参照されたい。

生産する半導体デバイスをさらに小型化する必要性があり、したがって相応して、より小さい限界寸法（以降では「ＣＤ」と呼ぶ）の形態を投影できる投影システムを提供する必要がある。したがって、このようなリソグラフィ装置は、十分な「プロセス寛容度」（つまり十分な焦点深さ、および照射された目標部分の露光量における残留エラーに対する十分な不感受性）を維持しつつその解像度限界限度での使用がなさる。したがって、装置の解像度およびプロセス寛容度に影響を及ぼし得る要素を最低限に抑える必要があり、その結果、これらの要素を正確に監視する必要がある。

多くの様々な要素が、任意のリソグラフィ投影装置の最小ＣＤおよびプロセス寛容度に影響を及ぼし得る。例えば投影システムの残留収差、焦点および線量の誤差、および迷光放射線の発生などである。特に、投影システムによって投影されたパターンの像に存在する迷光放射線のせいで生じるフレアが多いほど、得られる解像度は低く、プロセス寛容度が小さくなる。迷光放射線は、例えば投影システムの光学要素の表面上にある汚染粒子および／または欠陥で、投影ビーム放射線が散乱することによって引き起こされる。また、反射防止コーティングを設けた光学要素は、反射防止コーティングに使用した材料が劣化したせいで、迷光放射線を引き起こすことがある。材料の劣化は放射線で誘発される効果であり、汚染粒子および／または欠陥の数が増加するのと同様に、時間の関数として増加することがある。

ＣＤの均一性（ＣＤＵ）は、１つのパターン形態を描像するために非常に重要な描像パラメータである。しかし、複数のパターン形態を同時に再生すべき場合は、各形態の個々のＣＤＵが重要であるばかりでなく、所望の目標ＣＤ範囲にあるべき各形態の平均ＣＤも重要である。形態の目標ＣＤに不一致があると、全体的ＣＤＵ（つまり全形体の合計ＣＤＵ）にさらに影響があることになる。したがって、各パターン形態の再生は、可能な限り目標上にあることが重要である。これは、特定の描像性能を得るために、マスクの光学近接補正（ＯＰＣ）を適用する場合、特に重要である。この場合は、線量補正を適用することによって、１つのパターン形態（例えば一連の密集した水平線）を目標に印刷することができる。複数の重要な形態のＣＤＵを最適化する（例えば密集して孤立した線を同時に最適化する）ためには、マスクに追加の補正を適用することができ、これは往々にしてマスクＯＰＣと呼ばれる。概して、マスクＯＰＣは、マスク設計ごとに１回決定され、変更されない。しかし、複数の形体の目標ＣＤに対するオフセットに寄与する要素の１つは、一般的に時間の経過とともに変動する迷光放射線である。したがって、露光ツールの複数の形態の印刷性能は、ＯＰＣを施したマスクを使用する場合でも、迷光放射線レベルの変動の結果として、目標を外れることがある。

本発明の第１の概念は、生成される迷光放射線の量に関係なく、複数の形態のＣＤＵに関して描像性能を可能な限り一定に維持することである。

本発明の１つの態様によると、パターニングデバイスによってパターン形成された放射線ビームを投影して像面にパターン像を生成するために、リソグラフィ装置の投影システムで使用する際に迷光放射線によるフレアの効果を補償する方法が提供され、方法は、
投影システムによって生成される迷光放射線の空間周波数を示す電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を確立することと、
フレアがパターン像に及ぼす効果を考慮して、パターニングデバイスによって適用されたパターンにＰＳＤを関連づける変調伝達関数（ＭＴＦ）を、ＰＳＤから決定することと、
パターン像の限界寸法（ＣＤ）に及ぼすフレアの効果を決定するためにＭＴＦを使用することと、
パターン像のＣＤにおける変化と、パターンのＣＤにおける変化との関係を確立することと、
パターン像のＣＤに及ぼすフレアの効果を少なくとも部分的にオフセットするように、パターニングデバイスを設計することとを含む。

本発明の別の態様によると、パターニングデバイスによってパターン形成された放射線ビームを投影して像面にパターン像を生成するために、リソグラフィ装置の投影システムで使用する際に迷光放射線によるフレアの効果を補償する方法が提供され、方法は、
時間の関数として迷光放射線を監視することと、
時間の関数として生成された迷光放射線の空間周波数を示す電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を決定するパラメータを確立することと、
時間の関数として、このようなパラメータの傾向を確立することと、
フレアの効果を補償するためにパターニングデバイスに実行すべき調節を決定するために、このようなパラメータを使用することとを含む。

本発明の別の態様によると、パターニングデバイスによってパターン形成された放射線ビームを投影して像面にパターン像を生成するために、リソグラフィ装置の投影システムで使用することを含むデバイス製造方法が提供され、方法は、パターン形成したビームを像面に投影する間に生成される迷光放射線によるフレアの効果を補償することを含み、このような補償が、
投影システムによって生成された迷光放射線の空間周波数を示す電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を確立することと、
フレアがパターン像に及ぼす効果を考慮して、パターニングデバイスによって適用されたパターンにＰＳＤを関連づける変調伝達関数（ＭＴＦ）を、ＰＳＤから決定することと、
パターン像の限界寸法（ＣＤ）に及ぼすフレアの効果を決定するためにＭＴＦを使用することと、
パターン像のＣＤにおける変化と、パターンのＣＤにおける変化との関係を確立することと、
パターン像のＣＤに及ぼすフレアの効果を少なくとも部分的にオフセットするようにして、パターニングデバイスを設計することとを含む。

本発明の別の態様によると、パターニングデバイスによってパターン形成された放射線ビームを投影して像面にパターン像を生成するために、リソグラフィ装置の投影システムで使用する際に迷光放射線によるフレアの効果を補償する方法が提供され、方法は、
時間の関数として迷光放射線を監視することと、
所定の寿命最後に生成され得る迷光放射線を仮定することと、
寿命の最後でパターン像の限界寸法（ＣＤ）に及ぼし得るフレア効果を決定することと、
寿命の最後でパターン像のＣＤに及ぼし得るフレアの効果を少なくとも部分的にオフセットするような方法で、パターニングデバイスの設計を設定することと、
生成される迷光放射線の空間周波数を示す電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を確立することと、
迷光放射線の現在のレベルについて、パターン像のＣＤに及ぼすフレアの効果を確立することと、
像面における振動の効果を示すある量の移動標準偏差ＭＳＤｘｙを、寿命の最後での変化するＭＳＤｘｙのせいで投影された変化と、寿命の最後でのフレアによるＣＤの投影された変化との合計が、予想寿命にわたってほぼ一定であるように適用することとを含む。

次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照に、例示の方法においてのみ説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示すものとする。

図１は、本発明の１つの実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
− 放射線ビームＢ（例えばＵＶ放射線）を調整するように構成された照明システム（照明装置）ＩＬと、
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構築され、かつ、特定のパラメータに従って正確にパターニングデバイスの位置決めを行うように構成された第一位置決め装置ＰＭに連結を行った支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、
− 基板（例えばレジスト塗布したウェハ）Ｗを支持するように構築され、かつ、特定のパラメータに従って正確に基板の位置決めを行うように構成された第二位置決め装置ＰＷに連結を行った基板テーブル（例えばウェハテーブル）ＷＴと、
− パターニングデバイスＭＡによって放射線ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つあるいはそれ以上のダイから成る）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折性投影レンズシステム）ＰＳとを含む。

照明システムは、放射線の誘導、成形、あるいは制御を行うために、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気、または他のタイプの光学構成要素、またはその組み合わせなどの様々なタイプの光学構成要素を含むことができる。

支持構造は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を担持する。これは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気、または他の締め付け技術を使用することができる。支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルでよく、これは必要に応じて、固定式となるか、もしくは可動式となる。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」なる用途と同義と見なすことができる。

本明細書において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するように、放射線ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。放射線ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが移相形態またはいわゆるアシスト形態を含む場合、基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。一般的に、放射線ビームに与えられるパターンは、集積回路などの目標部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。

パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は小さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射線ビームにパターンを与える。

本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システムおよび静電気光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」なる用語と同義と見なされる。

ここで示しているように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、または反射性マスクを使用する）。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブル（および／または２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものでも良い。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。

リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を充填するよう、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うタイプでもよい。浸漬液は、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用可能である。本明細書で使用する「浸漬」なる用語は、基板などの構造体を液体に浸さなければいけないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体を配置するというだけの意味である。

図１を参照すると、照明装置ＩＬは放射線ソースＳＯから放射線ビームを受け取る。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別体でよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の一部とならず、放射線ビームは、例えば適切な集光ミラーおよび／またはビーム拡大器などを含むビーム送出システムＢＤの助けにより、ソースＳＯから照明装置ＩＬへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースＳＯおよび照明装置ＩＬは、必要に応じてビーム送出システムＢＤを含め放射線システムと呼ぶことができる。

照明装置ＩＬは、放射線ビームの角度強度分布を調節するように構成された調節装置ＡＤを含んでよい。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の外部および／あるいは内部放射範囲（一般的にそれぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を調節することができる。また、照明装置ＩＬは、積分器ＩＮおよびコンデンサＣＯのような他の様々な構成要素を含む。照明装置は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有するように、放射線ビームの調整に使用することができる。

放射線ビームＢは、支持構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターン形成される。放射線ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、基板Ｗの目標部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二位置決め装置ＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量性センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴは、例えば放射線ビームＢの経路に異なる目標部分Ｃを位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決め装置ＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に図示せず）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、放射線ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般的に、マスクテーブルＭＴの運動は、第一位置決め装置ＰＭの部分を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）にて行われる。同様に、基板テーブルＷＴの運動は、第二位置決め装置ＰＷの部分を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴはショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスク位置合わせマークＭ１、Ｍ２および基板位置合わせマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板位置合わせマークは、専用の目標位置を占有するが、目標部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーン位置合わせマークと呼ばれる）。同様に、マスクＭＡに複数のダイを設ける状況では、マスク位置合わせマークをダイ間に配置してもよい。

ここに表した装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
１．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、基本的に静止状態に保たれている。そして、放射線ビームに与えたパターン全体が１回で目標部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に基板テーブルＷＴがＸ方向および／あるいはＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の静止露光で描像される目標部分Ｃのサイズを制限する。
２．走査モードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴを同時走査する一方、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する（つまり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）および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、１回の動的露光で目標部分の（非走査方向における）幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の（走査方向における）高さを決定する。
３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴが基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、放射線ビームに与えられたパターンを目標部分Ｃに投影する間に、基板テーブルＷＴが動作するか、走査される。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルＷＴを動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクなし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、または全く異なる使用モードも使用することができる。

装置を使用する際に、非常に重要な散乱ソースは、投影システムのレンズ要素の表面粗さである。表面トポグラフィエラーは一般的に、２つの独立した構成要素、つまりフィギュアおよび仕上げの合計と見られる。

フィギュアエラーは、レンズの製造で成形プロセスによって残るエラーであり、一般的に、光学要素（屈折性または反射性）のサイズであるＤ₀から、例えばＤ₀／１０までの範囲の空間波長を有する。これは通常、干渉計で測定され、ゼルニケ多項式に関して表される。個々のレンズ表面上のフィギュアエラーがレンズ瞳へといかに伝播するかが分かれば、レンズ瞳のゼルニケ収差に関して記述することができる。あるいは、フィギュアエラーの組み合わせた効果は、全てのレンズ製造業者が実行しているように、レンズ通過干渉計によって組み立てたシステムで測定することができる。したがって、フィギュアエラー（ゼルニケを引き起こす）と仕上げエラーの効果を区別することが可能である。

仕上げエラーは、仕上げまたは研磨プロセスで残ったエラーであり、原子に近い寸法からレンズ直径までの全空間波長スペクトルをカバーする。これは通常、様々な方法を組み合わせて測定しなければならない。空間周波数範囲全体をカバーする方法がないからである。高い空間周波数は通常、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して、１次元または２次元側面計で測定する。比較的低い空間周波数には、位相差顕微鏡を使用することができる。逆散乱の問題を解決する方法が分かっていれば、表面粗さを特徴付けるために表面散乱計自体も使用することができる。

レンズ全体にわたって表面輪郭ｚ（ｘ，ｙ）をほぼ原子の規模まで測定することは不可能である。レンズ表面粗さは通常、輪郭（または１次元）または面積（２次元）の電力スペクトル密度（ＰＳＤ）によって特徴付ける。面積の電力スペクトル密度は下式によって定義される。

ここで、ｆは瞳の半径に対する（寸法［１／ｍ］の）空間周波数であり、Ａは測定の観察面積であり、ｚ（ｒ）は、粗さ分布の自己補正関数であり、ｒは空間座標である。

実際には、特徴付ける方法それぞれの帯域幅の限界を承知していなければならない。全ての方法は、低い周波数では、走査の長さまたは観察区域のサイズによって、高い周波数では、方法の分解能およびデータの密度によって制限される。通常、電力スペクトル密度は、図３で示すように対数の対数プロットで表され、積分の下側における発散を回避するために、最小空間周波数ｆ_minの値が選択され、最大空間周波数ｆ_maxは実際には非常に大きい。

投影システムの迷光放射線状態をさらに精密に評価するために、通常は迷光放射線の「範囲」を識別することが有用である。オブジェクト面にあり、投影ビームの放射線で照射されたポイントを、投影ビームの光線で横断する。これらの光線はその後、投影システムを横断し、それによって光線のサブセットが散乱のせいで逸れる。この光線のサブセットは、その幾何学的像ポイントから対応するサブセットの距離で、前記ポイントの幾何学的像を備える区域にてオブジェクト面に共役の面（以降では「像面」と呼ぶ）と交差する。前記距離は、整理して距離の範囲に入れることができ、このような範囲は迷光放射線の「範囲」を構成する。一般的に、放射線システムによって提供される放射線の投影ビームは、オブジェクト面の前記ポイントを横断する光線が、投影装置の光軸に対して対称に分布するようなビームである。しかし、このような状況にもかかわらず、像面における迷光放射線の空間強度分布は、幾何学的像ポイントに対して対称でないことがある。したがって、迷光放射線の範囲は、像面のデカルト座標系のＸおよびＹ座標の非対称関数であり、原点Ｏが幾何学的像ポイントと一致する。これは、投影システムにおける特定のクラスの欠陥を示すことができる。

様々な範囲の迷光放射線の測定をシミュレータで使用して、ＣＤの低下を見積もり、したがってリソグラフィ投影装置の解像度性能に及ぼす効果を見積もることができる。解像度性能が公差から外れることがあり、したがってレンズ表面のクリーニングのような予防措置を間に合うように実行できるように、様々な範囲で迷光放射線を正確に監視するという問題がある。さらに、リソグラフィ投影装置には通常、解像度性能を測定するセンサを設けるが、このような測定から、様々な範囲の迷光放射線の存在をそれ自体で、十分に迅速に評価し、迷光放射線を軽減するために適切な措置を執る必要性を評価することは不可能である。

透過像センサＴＩＳを使用して、投影レンズ下でマスクから投影した像の横方向位置および最適焦点位置（つまり水平および垂直位置）を決定することができる。透過像センサＴＩＳは、基板テーブルＷＴに関連する物理的基準表面に差し込まれる。特定の実施形態では、ウェハＷで覆われた区域の外側の対角線上で両側の位置にて、基板テーブルＷＴの頂部表面に装着した基準認識プレートに２つのセンサを装着する。ＴＩＳを使用して、投影レンズの空中像の垂直（および水平）位置を直接決定する。これは、個々の表面に開口を有し、そのすぐ背後には、露光プロセスで使用する放射線に対して感受性がある光検出器が配置される。

焦点面の位置を決定するために、投影レンズは、マスクＭＡ上に設けられて、対照的な明るい領域および暗い領域を有するパターンの像を、空間に投影する。次に、基板テーブルを（１方向、または任意選択で２方向にて）水平および垂直に走査し、したがってＴＩＳの開口は、空中像があると予想される空間を通過する。ＴＩＳの開口がＴＩＳパターンの像の明るい部分と暗い部分を通過するにつれ、光検出器の出力が変動する（モアレ効果）。光検出器出力の振幅の変化率が最高である垂直レベルは、パターン像が最大のコントラストを有するレベルを示し、したがって最適な焦点の面を示す。変化率が最高である水平レベルは、空中像の横方向位置を示す。このタイプのＴＩＳ詳細は、米国特許第４５４０２７７号を参照されたい。このようなＴＩＳの利点は、堅牢性および速度を含む。これがレジストの露光を含まない直接的な測定技術だからである。

特定の技術では、ＴＩＳの一部であるスポットセンサを使用し、スポットセンサは、検出面積が極めて小さい光ダイオードを有する。しかし、ＴＩＳに関連するセンサとは別に、検出面積が小さい放射線センサを有する他の適切なスポットセンサを使用してもよい。１つの特定のＴＩＳは、光ダイオードの前に２８μｍ×２８μｍ×の寸法がある正方形の検出器開口を有する。

例示により、投影ビームの平均波長は２４８ｎｍでよく、像面に当たるパターン形成ビームのＮＡは０．７でよい。さらに、迷光放射線を測定する試験パターンは、長さＳＯの辺を有する正方形の不透明区域を有し、不透明区域が透過性区域に囲まれる。不透明区域の幾何学像は正方形で、露光区域内のほぼ露光していない区域であり、係数値｜Ｍ×ＳＯ｜で与えられる長さＳＩの辺を有する。例えば、ＳＯ＝１２０μｍで、Ｍ＝０．２５である場合は、ＳＩ＝３０μｍとなる。長さＳＤが２８μｍの辺を有するＴＩＳセンサの正方形の検出開口の形状は、区域の内側でその区域の形状を構成する各線要素を１μｍの距離だけ変位することによって、未露光区域の形状から獲得された縁部を有する概念的形状と合同である（λ／ＮＡが１μｍより小さいことに留意されたい）。したがって、縁部が概念的形状の縁部と一致するように、ＴＩＳの検出器開口を位置決めすると、１μｍより大きい範囲の一次の迷光放射線がＴＩＳセンサに検出される。次に、ＴＩＳ検出器開口を不透明区域に対して角度を位置合わせし、像に対して中心を合わせる。

投影システムの迷光放射線状態の測定は、少なくとも２つのその後の測定を含み、それによって検出器開口はその縁部とともに２つの異なる位置にて、透明区域の像に対して位置決めされる。第一位置、つまり上述した中心を合わせて位置合わせした位置で、迷光放射線を測定し、当たった迷光放射線に応答して検出器が生成した信号は、迷光放射線パラメータＳＩである。第二位置では、ＴＩＳセンサを投影ビームで直接照射し、検出器信号Ｓ２は、ＳＩの正規化に使用する基準パラメータであり、したがって迷光放射線の係数Ｃｏが獲得される。つまりＣｏ＝Ｓ１／Ｓ２である。第一近似では、係数Ｃｏは、Ｒ＝［（１／２）×（ＳＩ−ＳＤ），無限大］によって与えられた範囲Ｒに存在する迷光放射線を表し、この実施形態では、範囲はＲ＝［１μｍ，無限大］である。ここで、「無限大」という用語は、文字通りには見なされず、検出できる迷光放射線の範囲が、長端では投影ビームで照射可能な目標部分の最大サイズによって制限されることを示すように理解される。

１つの迷光放射線測定技術では、試験パターンは一連の正方形で不透明な孤立区域を有して、辺の長さが増加し、例えばこのような３つの区域が、個々に１６０μｍ、２５２μｍおよび４００μｍの辺長さを有する。次に、第一近似でＲ１＝［６μｍ，無限大］、Ｒ２＝［１７．５μｍ，無限大］およびＲ３＝［３６μｍ，無限大］の範囲の迷光放射線を表す迷光放射線係数Ｃｏ１、Ｃｏ２およびＣｏ３を決定することができる。１つの実施形態では、試験パターンは投影システムのフィールドの対応する複数の位置に複数のシリーズを有し、したがって様々なフィールド位置で投影システムの迷光放射線の状態を評価することができる。シリーズの孤立した区域の各像に対して画定された通りに必要な測定位置にて、その後にＴＩＳの検出器開口を位置決めするために、位置合わせシステムの位置決めデバイスを使用すると、迅速に現場で迷光放射線の状態を決定することが可能である。孤立した区域間の距離は、迷光放射線の測定が、隣接する孤立区域の存在に影響されないように、辺の長さよりはるかに大きくなければならない。

像の分析には、他の技術も使用することができる。例えば、国際特許第０１／６３２３３号に記載されたようないわゆるＩＬＩＡＳ感知構成を使用してもよい。

次に、目標基板に適用する像の形態に長距離および短距離フレアが及ぼす効果を決定する手順について説明する。以下でさらに詳細に説明するように、このようなフレアの結果として生じる迷光放射線の量および分布は、マスクによって適用されたパターンの形態の密度、およびマスクを使用してきた時間の長さによって決定される。

この手順では、最初に、全体的な投影システムのＰＳＤ関数を決定する必要があり、これは自己分散関数のフーリエ変換であり、出口瞳にて周波数空間における粗さを特徴付ける。これは、２つの方法で実行することができる。最初に、図２で図示したように、投影レンズの表面粗さは、例えば原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）などを使用して直接測定し、例えば表面粗さのＲＭＳ（根二乗平均）で表すことができる。粗さデータから獲得したままのＰＳＤを、フラクタルまたはＡＢＣモデルと見なして記述することができ、ＲＭＳは、下式を使用してＰＳＤから導出することができる。

ここでｆｍｉｎは最小空間周波数であり、ｆｍａｘは最大空間周波数である。測定した電力スペクトルを記述するために、幾つかのモデルが開発されている。これを図４で概略的に示す。全てのモデルは、Ｅ．Ｌ．Ｃｈｕｒｃｈの「仕上げパラメータの最適推定」（”Ｔｈｅ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｆｉｎｉｓｈ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ”）、ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．１５３０の７１から８５ページに記載されているように、下式で１つの特定の形状、いわゆるＡＢＣまたはＫ相関モデルに一般化することができる。

ここでＡ、Ｂおよびｃは、調節可能な仕上げパラメータである。ＡＢＣモデルによって記述されたスペクトルは等方性で、滑らかな周波数関数である。さらに、逆電力の法則またはフラクタル状の性質を示す（これは、研磨が特徴的な長さスケールを含まないと予想されるからである）。比較的低い周波数では、このフラクタルな挙動は、部品サイズより短い固有の外部長さスケールのせいで崩壊する。

次に、フラクタルの性質がＰＳＤ＝Ｋ／ｆⁿ＋１であると仮定した場合、図３で示すように、単純化した（フラクタル）レンズＰＳＤの対数を、最小周波数ｆｍｉｎと最大周波数ｆｍａｘの間の値に関する空間周波数の対数に対してプロットする。ここで、Ｋは定数である。

ＭＴＦは、以下でさらに詳細に検討するように、自己共分散関数Ｃ（σ_x，σ_y）を使用してＰＳＤから導出することができる。

ここでσ_xおよびσ_yは瞳の座標である。

フーリエ変換Τ｛ＰＳＦ_flare（ｘ，ｙ）｝が、自己共分散関数から導出される。

ここでＰＳＦ_flare（ｘ，ｙ）は、フレアによる点像分布関数であり、ｋは波のベクトルの長さ２π／λ、σ_Σは表面高さの根二乗平均であり、ｆ_x ^spおよびｆ_y ^spは、それぞれσ_xＮＡ／λおよびσ_yＮＡ／λによって与えられ、正規化された瞳の座標であり、Τ｛ＰＳＦ_flare（ｘ，ｙ）｝はＭＴＦとも言う。

次に、下式を使用して、再生すべきパターンのＣＤに及ぼす影響を決定することができる。

この式はＩ_flare（ｘ，ｙ）＝Ｉ_{no flare}（ｘ，ｙ）×ＰＳＦ_flare（ｘ，ｙ）のフーリエ変換であり、ここでＩ_flare（ｘ，ｙ）およびＩ_{no flare}（ｘ，ｙ）はそれぞれ、フレアが存在している場合およびフレアが存在していない場合の像強度である。したがって、フーリエ空間では問題のパターンの空中像のフーリエ変換にＭＴＦ（＝Τ｛ＰＳＦ_flare｝（ｘ，ｙ））を掛けて、フレアが描像に及ぼす影響を獲得することができる。

以下では、ＭＴＦを数学的に導く方法について簡単に考察する。粗い表面の場合は、高さｈ（ｘ）を空間座標ｘの関数として測定することができる。関数ｈ（ｘ）はランダム関数として見なすことができ、ｈ（ｘ）の自己相関Ｃ₁が下式によって与えられる。

ＰＳＤは、この関数のフーリエ変換Τによって与えられ、任意の畳み込みでは、フーリエ変換Τが被積分関数のフーリエ変換の積によって与えられる。

これは、周波数領域における高さｈのスペクトルの強度を表す。これはランダム関数でもなお真であるであることは注目に値する［ウィーナーヒンチンの定理］。

これを投影システムに適用する際には、ここでは位相が問題であることを理解されたい。位相ψは下式のように電界Ｅに入る。

ここでｋは波数ベクトルｋ＝２π／λであり、＜ｈ＞は高さｈの平均である。したがって、アッベの理論で取り入れられる描像積分において、結果の電界に対する部分的にコヒーレントな描像（およびそれによって像が、各照明ポイントソースによる強度寄与率ΔＩとして与えられる）の寄与率ΔＩは、位相差全体の集団平均に比例する［以降はティルデ記号が（位相）差を指す］。

さらに、φ（または比例するのでｈ）が定常のガウスランダム過程を表すと仮定する。つまり、より高次の相関は全て、２次以下のモーメントの積に分解される（ゼロ平均のプロセスでは奇数モーメントが全て消えることを示唆する）。

＜φ〜＞²は言うまでもなく、上記で与えられた式から自己相関関数Ｃ₁に関連づけられる。３番目の式の特別な組み合わせ係数は、＜φ²ⁿ＞の係数φが（２ｎ）！通りの方法で再構成できるが、ここから作成するｎ！対の＜φ²＞は同等であり、さらに各対のうちで次数は無関係な（係数２ⁿ）であるという事実に由来する。自己相関関数Ｃ₁との関係は下式に従う。

瞳からの位相係数のこの平均は、結果的に下式によって与えられるＭＴＦである。

２次元粗さにも全く同じ推論を辿ることができ、同じ式となる。

瞳の周波数スペクトルにＭＴＦを掛ける。あるいは、ＭＴＦのフーリエ変換を、ウェハ面における像で畳み込む。ＭＴＦのフーリエ変換は、点像分布関数（ＰＳＦ_flare）と呼ぶこともできる。畳み込みが像を曖昧にするからである。

高さの発端は確率論的であるので、周波数スペクトルが固定数の周波数で構成されていないと予想することが妥当である。代わりに、例えばＰＳＤ（ｆ）＝Ｌ／ｆⁿ⁺¹など、周波数への滑らかな依存性を考察することが多い。２次元ＰＳＤが等方性であると仮定することによって、自己相関関数Ｃ（σ_x，σ_y）を式から求めることができる。

ここでσは半径方向の瞳の座標である。

したがって、ＭＴＦは以前に測定するか決定したＰＳＤから導かれ、これはシミュレーションモデルに使用するＭＴＦである。

式ＰＳＤ（ｆ）＝Ｋ／ｆⁿ⁺¹を使用する場合は、下式のように幅２ｂの暗いカーク線の下の強度を計算することが可能である。

ここでｒおよびθは、基板の面における極座標である。
ここでＢはベータ関数である。瞳のｘに共役な変数は、波長の単位で測定する実空間の変数であることに留意されたい。次に、様々なサイズｂへのボックスのシリーズの中心強度の適合が、そこから数字Ｋおよび／または指数ｎを決定するのに用いることができる。

あるいは、ＰＳＤは、装置でフレア試験レチクルを使用して、その結果生じたパターン形成放射線ビームを検出する光学的技術によって決定することができる。図５で示すように、フレア試験レチクル１０は、Ｊ．Ｐ．Ｋｉｒｋの「フォトリソグラフィレンズの分散光」（”Ｓｃａｔｔｅｒｅｄ Ｌｉｇｈｔ ｉｎ Ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ Ｌｅｎｓｅｓ”）（ＳＰＩＥ２１９７、５６６、１９９４年）に記載されているように、様々な太さの線１１および／または様々なサイズのボックス１２で構成したカーク／サモス構造を有する。フレア試験レチクルの露光の結果生じたパターンの形態を、像面で検出し、迷光放射線のパーセンテージを図６で示すように線とボックスのサイズの関数としてプロットする図６の実験データから、ＰＳＤパラメータを確立することができ、その結果、ｆｍｉｎ＝５サイクル／瞳半径、ｆｍａｘ＝１０⁶サイクル／瞳半径を使用すると、ＲＭＳ＝１．９５ｎｍ、ｎ＝１．２８になる。これらのパラメータを使用して、カークの結果をシミュレーションすることができる（図６にも図示）。図６は、手順の有効性を示す実験データと計算データとの一致を示す。大きいボックスサイズでの偏差は、使用したシミュレーション状態によって説明することができる（シミュレーションウィンドウの有限サイズ）。予想されるように、これは、線またはボックスのサイズが減少するにつれ、迷光放射線の効果が増大することを示す。次に、フレアの測定データをＰＳＤパラメータ（ＲＭＳ、ｎ、ｆｍｉｎ、ｆｍａｘ）に転換し、前述したようにＰＳＤからＭＴＦを決定することができる。

上記の手順は、ＭＴＦを計算するために、制限された数のパラメータでＰＳＤを単純に記述するものとして使用される（フラクタルモデルＰＳＤ＝Ｋ／ｆ^(n-1)）。次に、これを使用してマスク上のパターンの空中像をシミュレーションする。フレアの効果を十分考慮に入れるために、シミュレーションには十分な量の周囲のパターンを含める必要があることに留意されたい。例えば、問題のパターンから５μｍの距離を起源とするフレアを考察するために、シミュレーションボックスの中心に問題のパターンがある状態で、１０×１０μｍのシミュレーションボックスが必要である。実際的なシミュレーションの理由から、露光波長の５倍まで近くないパターンの周囲（１９３ｎｍの場合は、２×２μｍのボックスになる）を、周囲の平均透過によって近似することができる。次に、空中像の強度分布を、図７で示すようにプロットすることができ、ここで実線はフレアが存在しない状態での像の強度分布を示し、破線は、フレアの効果を組み込んだ強度分布を示す。ＣＤを特定の閾値に関して考察する場合、フレアの効果をフレアがないＣＤ（レチクル上の線／スペースがプラスのレジストを使用して再現される特定の場合）と比較して考察すると、フレアの効果によってＣＤが狭くなることが理解される。

このようなフレアのモデリングは、様々な時間に異なるサイズのボックスの像を検出することによって、時間とともにフレアが増加する傾向を考慮に入れることもできる。図８は、３０μｍ、３３μｍ、３６μｍ、４８μｍ、６８μｍ、１０８μｍおよび１１００μｍという様々なサイズのボックスで、フレアの割合を様々な時間に検出した値を示すグラフである。

図９は、フラクタル挙動ＰＳＤ＝Ｋ／ｆⁿと仮定して、瞳半径当たりのサイクル数で表した空間周波数に対して、システムのＰＳＤ（レンズ要素の個々のＰＳＤの線合計である）を示す。これは、ＰＳＤの単純なフラクタル近似が、測定したＰＳＤを十分に描くことを示す。問題の区域は、迷光放射線を自己共分散関数に関して表したｆｍｉｎとｆｍａｘの間の曲線部分である。ｆｍｉｎより低い周波数では、迷光放射線が決定論的ゼルニケ多項式で表される。

図１０は、周波数ｆに対するｆ×ＰＳＤのグラフである。システムのＲＭＳは、ｆ×ＰＳＤによって決定され、したがってこのグラフは、ｆｍａｘより上のこの値の非常に低いレベルを示し、それによって図９の傾斜ｎをさらに正確に予測することができる。

図１１は、密集したレチクルパターンＤｅｎｃｅ ＣＤ（線の幅と間隔との比率１：１．３）のケースと、孤立した線を有するパターンＩｓｏ ＣＤ（線の幅と間隔との比率１：５）との両方について、異なるレチクル透過値でフレアがＣＤに及ぼす効果を示す。このグラフは、フレアが存在しない場合とフレアが存在する場合のＤｅｎｃｅ ＣＤ（実線）とＩｓｏ ＣＤ（破線）の読み取り値を示す（フレアのＰＳＤパラメータは、ＲＭＳ＝１．９５ｎｍ、ｎ＝１．２８、ｆｍｉｎ＝５サイクル／瞳半径、ｆｍａｘ１０⁶サイクル／瞳半径であり、照明状態は、１９３ｎｍの露光ツールを使用して、ＮＡ＝０．８８、σ＝０．８５／０．５５）。これは、ＣＤがフレアの存在する場合はレチクルの透過が上昇すると減少するが、フレアが存在しない場合はほぼ影響を受けないことを示す。

したがって、本発明による方法の例は、以下のステップを含む。
１．ＡＢＣモデルに関してＰＳＤを確立する（ＰＳＤによってフレアを特徴付ける）。
２．このモデルからＭＴＦを評価する。
３．ＭＴＦを使用して、印刷すべきパターンのＣＤに及ぼすフレアの影響を計算する。
４．レチクルＣＤの変化とマスクのＣＤとの関係を確立する。概して、これは往々にしてＭＥＦ（マスクエラー係数）またはＭＥＥＦ（マスクエラー強化係数）と呼ばれる増倍係数である。
５．ここで、フレアによるＣＤの変化を、マスクのＣＤ変化に関して表す。
６．次に、フレアの影響を補償するような方法でマスクの設計を変更／適応する。例えば、前記マスクＣＤ変化が決定されているマスクパターン形体を改造することができる。改造は、これらの形体のサイズ変更でよく、形体のバイアス付与と呼ばれる。例えば、背幅のマスクＣＤ変化がプラスの値ΔＣＤを有することが判明した場合、マスク形態の線幅を、ΔＣＤと等しい量で減少させるか、ΔＣＤの分数に等しい量で減少させることができる。その効果は、パターン像のＣＤに及ぼすフレアの効果を少なくとも部分的にオフセットすることである。

ステップ１で、以下の幾つかの方法のうち１つでＰＳＤを確立することができる。
ａ）下式を使用する表面粗さ測定技術

ｂ）波面測定
ｃ）複数のボックスまたは線のサイズに基づく実験データの使用（往々にして、カーク法と呼ばれる）。線／ボックスサイズの関数としてのフレア量［％］は、フレア［％］≒（ＲＭＳ／λ）²・１００％）を使用してフラクタルＰＳＤを仮定し、適合させることができる。
ｄ）ＰＳＤは、特定の周波数内で適用可能なＡＢＣまたはフラクタルモデルを使用しても描くことができる（例えば、１つの傾斜しか使用しないのではなく、２つの傾斜、つまりｆ＝５〜３０に関する傾斜とｆ＝３０〜２００に関する傾斜でＰＳＤを描くことが適切のように見える図９を参照）。

ステップ３では、ＣＤに及ぼすフレアの影響を正確に計算するために、形態の周囲のシミュレーション区域が十分に大きくなければならない。例えば、問題のパターンから５ｕｍ離れた位置から発するフレアを考慮するために、シミュレーションウィンドウは、問題のパターンがシミュレーションウィンドウの中心に位置する状態で、少なくとも１０ｕｍ×１０ｕｍでなければならない。

ステップ５およびステップ６では、ＣＤの変化が代替的に、露光線量の変化に関して表すことができる。露光線量の局所的な適合も場合によっては使用し、複数の形体についてＣＤの変化に及ぼすフレアの効果を補償することができる。この線量補償は、パターン密度が露光フィールド全体で非常にゆっくり変化している場合に、特に効率的なことがある。

本発明による代替方法は、以下のステップを含むことができる。
（ｉ）時間の関数として露光ツール内のフレアを監視する。
（ｉｉ）時間の関数としてＰＳＤパラメータを確立する。
（ｉｉｉ）時間の関数としてＰＳＤを描くパラメータの傾向を確立する。
（ｉｖ）時間依存のＰＳＤパラメータを使用して、上記のステップ１からステップ６のシーケンスで提供されるような将来のマスク調節を予測する。

マスクの寿命は露光ツールの寿命より非常に短いので、上述した本発明の代替方法を使用することには意味がある。したがって、必要な像の問題のパターン形体のＣＤに対するフレアの影響を予測し、それに従ってその像を生成するマスクを設計するために、シミュレータを使用して装置のフレア傾向を監視することが可能である。傾向の図表を使用して、他の描像パラメータを同様に監視し、測定することもできる。マスク設計で場合によってはこれを補正できるように、これらの傾向を、リソグラフィ予測（ＣＤの変動または像の変位）に組み込むことができる。このようなマスク設計は、例えばマスクの必要な形態を設計するために、寿命にわたって予測される平均増パラメータを使用することにより、露光ツールの寿命中のフレア変動を考慮に入れることもできる。

マスク設計の入力として、この方法で傾向シミュレータを使用する代わりに、傾向シミュレータを使用して、ツールが寿命の最後に近づいた場合のそのツールの性能を模倣することができる。フレアの効果は原則的に、ツールのコントラスト劣化と同等であるので、このコントラスト劣化は、Ｘ−Ｙ面のレチクルおよびウェハステージの振動によってシステムに導入されるコントラスト損を減少させることによって釣り合わせることができ、これは往々にしてＭＳＤｘｙ（標準偏差の移動）と呼ばれる。フレア（または場合によっては他のパラメータ）によるツール寿命での合計コントラスト損が分かり、限界コントラストパラメータを監視すると、以下の関係式を使用することによって、ツールの像性能をほぼ一定に維持することが可能である。
時間を通して、コントラスト損（寿命の最後）＝コントラスト損（ＭＳＤｘｙ）＋コントラスト損（フレア）＝一定

コントラスト損をほぼ一定に維持するために、時間を通したコントラスト（フレアによる）の減少を補償するようにＭＳＤｘｙを減少させることにより、コントラスト利得を使用すると、描像性能に悪影響を及ぼさずに、時間を通してレチクル設計を一定に維持することができる。これによって、時間を通して描像性能を一定にすることができる。

この方法の実施形態を実現するステップのシーケンスの実施形態は、以下の通りである。
１）時間の関数として露光ツール内のフレアを監視する。
２）露光ツールの寿命の最後におけるフレアレベルを推定する。
３）露光ツールの寿命の最後におけるＣＤへの影響を計算する。
４）寿命状況の最後に基づいてレチクル設計を確立する。
５）露光ツールに適用可能な瞬間的ＰＳＤパラメータを確立する。
６）現在の露光ツールのフレアレベルについてＣＤへの影響を確立する。
７）寿命性能の最後まで現在の露光ツールの性能を模倣するために必要なＭＳＤｘｙ（ｘｙ面におけるレチクルおよび／またはウェハステージの力学的性質）の量を計算する。
８）合計コントラスト（露光ツール）＝コントラスト（ＭＳＤｘｙ）＋コントラスト（フレア）＝時間を通して一定、になるような方法で、露光ツール内にＭＳＤｘｙの量を導入する。

フレアの効果に関するこのような補償によって獲得可能な一定の描像性能のせいで、ツールの寿命を通して描像性能の安定性を向上させた状態で、装置の可用性を改善し、さらに場合によっては露光した製品の歩留まりを上げることもできる。

本文では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、本明細書で説明するリソグラフィ装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途の状況においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。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（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上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、基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指す。

本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射線（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、あるいは１２６ｎｍの波長を有する）および超紫外線（ＥＵＶ）放射線（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。

本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて、例えば屈折光学システム、反射光学システムおよび反射屈折光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において使用する「レンズ」なる用語は、より一般的な「投影システム」という用語と同義と見なすことができる。さらに、「レンズ」なる用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気および静電気光学構成要素を含む様々なタイプの光学構成要素のいずれか、またはその組み合わせを指す。

「照明システム」は、放射線の誘導、成形、あるいは制御を行うために、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含むことができ、このような構成要素を以下ではまとめて、または単独で「レンズ」と呼ぶこともできる。

リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）あるいはそれ以上の基板テーブル（および／または２つもしくはそれ以上のマスクテーブル）を有するタイプのものである。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、１つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が１つ以上のテーブルにて実行される。

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充填するよう、基板を水などの比較的高い屈折率を有する液体に浸漬するタイプでもよい。浸漬液は、例えばマスクと投影システムの最初の要素の間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野でよく知られている。

以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、または自身内にこのようなコンピュータプログラムを有するデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。

上記の説明は例示的であり、制限的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を変更できることが当業者には明白である。

本発明を使用することができるリソグラフィ装置を示したものである。 本発明の実施形態で使用する長距離および短距離フレアモデリング手順を示す説明図である。 本発明の実施形態で使用する長距離および短距離フレアモデリング手順を示す説明図である。 本発明の実施形態で使用する長距離および短距離フレアモデリング手順を示す説明図である。 本発明の実施形態で使用する長距離および短距離フレアモデリング手順を示す説明図である。 本発明の実施形態で使用する長距離および短距離フレアモデリング手順を示す説明図である。 フレアがＣＤに及ぼす効果を示す図である。 システムＰＳＤを決定する方法を示すグラフである。 システムＰＳＤを決定する方法を示すグラフである。 様々なレチクル透過値のＣＤ測定値を示すグラフである。 密集したレチクルパターンのケースと孤立した線を有するパターンとの両方について、異なるレチクル透過値でフレアがＣＤに及ぼす効果を示したものである。

Claims (11)

1. パターニングデバイスによってパターン形成された放射線ビームを投影して像面にパターン像を生成するために、リソグラフィ装置の投影システムで使用する際に迷光放射線によるフレアの効果を補償する方法であって、
   投影システムによって生成される迷光放射線の空間周波数を示す電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を確立することと、
   フレアがパターン像に及ぼす効果を考慮に入れるような方法で、パターニングデバイスによって適用されたパターンにＰＳＤを関連づける変調伝達関数（ＭＴＦ）を、ＰＳＤから決定することと、
   パターン像の限界寸法（ＣＤ）に及ぼすフレアの効果を決定するためにＭＴＦを使用することと、
   パターン像のＣＤにおける変化と、パターンのＣＤにおける変化との関係を確立することと、
   パターン像のＣＤに及ぼすフレアの効果を少なくとも部分的にオフセットするような方法で、パターニングデバイスを設計することとを含む方法。
2. 投影システムの表面粗さを直接測定することによってＰＳＤを確立する、請求項１に記載の方法。
3. 
   を使用してＰＳＤを確立し、ここでＲＭＳが表面粗さの根二乗平均、ｆｍｉｎおよびｆｍａｘが迷光放射線の空間周波数の最小値および最大値である、請求項２に記載の方法。
4. 像面に様々なサイズの複数の基準形たちを組み込んだパターン像を生成するために、基準パターニングデバイスによって生成された迷光放射線を、時間に関して監視し、様々なサイズの基準形態に及ぼすフレアの効果の観察結果からＰＳＤを決定することによって、ＰＳＤを確立する、請求項１に記載の方法。
5. フラクタルモデルを使用してＰＳＤを近似する、請求項１に記載の方法。
6. 
   から自己共分散関数を決定し、次にこれを使用して、点像分布関数（ＰＳＦ_flare）のフーリエ変換Τ｛ＰＳＦ_flare（ｘ，ｙ）｝からＭＴＦを計算する、請求項１に記載の方法。
7. パターン像のフーリエ変換にＭＴＦを掛けることによって、パターン像のＣＤに及ぼすフレアの効果を決定する、請求項１に記載の方法。
8. マスクエラー係数（ＭＥＦ）を使用して、パターン像のＣＤとパターンのＣＤとの関係を決定する、請求項１に記載の方法。
9. パターニングデバイスによってパターン形成された放射線ビームを投影して像面にパターン像を生成するために、リソグラフィ装置の投影システムで使用する際に迷光放射線によるフレアの効果を補償する方法であって、
   時間の関数として迷光放射線を監視することと、
   時間の関数として生成された迷光放射線の空間周波数を示す電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を決定するパラメータを確立することと、
   時間の関数として、パラメータの傾向を確立することと、
   フレアの効果を補償するためにパターニングデバイスに実行すべき調節を決定するために、パラメータを使用することとを含む方法。
10. パターニングデバイスによってパターン形成された放射線ビームを投影して像面にパターン像を生成するために、リソグラフィ装置の投影システムで使用することを含むデバイス製造方法であって、方法が、迷光放射線によるフレアの効果を補償することを含み、その手段が、
    投影システムによって生成された迷光放射線の空間周波数を示す電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を確立することと、
    フレアがパターン像に及ぼす効果を考慮に入れるような方法で、パターニングデバイスによって適用されたパターンにＰＳＤを関連づける変調伝達関数（ＭＴＦ）を、ＰＳＤから決定することと、
    パターン像の限界寸法（ＣＤ）に及ぼすフレアの効果を決定するためにＭＴＦを使用することと、
    パターン像のＣＤにおける変化と、パターンのＣＤにおける変化との関係を確立することと、
    パターン像のＣＤに及ぼすフレアの効果を少なくとも部分的にオフセットするような方法で、パターニングデバイスを設計することとを含む方法。
11. パターニングデバイスによってパターン形成された放射線ビームを投影して像面にパターン像を生成するために、リソグラフィ装置の投影システムで使用する際に迷光放射線によるフレアの効果を補償する方法であって、
    時間の関数として迷光放射線を監視することと、
    寿命の予め決定された最後にて生成されうる迷光放射線を確立することと、
    寿命の最後でパターン像の限界寸法（ＣＤ）に及ぼすフレアが与えうる効果を決定することと、
    寿命の最後でパターン像のＣＤに及ぼすフレアが与えうる効果を少なくとも部分的にオフセットするような方法で、パターニングデバイスの設計を設定することと、
    生成される迷光放射線の空間周波数を示す電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を確立することと、
    迷光放射線の電流レベルについて、パターン像のＣＤに及ぼすフレアの効果を確立することと、
    像面における振動の効果を示すある量の移動標準偏差ＭＳＤｘｙを、寿命の最後での変化するＭＳＤｘｙのせいで投影された変化と、寿命の最後でのフレアによるＣＤの投影された変化との合計が、予想寿命にわたってほぼ一定であるように適用することとを含む方法。