JP2006179935A - リソグラフィ装置、エキシマ・レーザ及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ・パターン印刷プロセスのＣＤピッチ依存性は、パターンを投影するために使用される放射のスペクトル強度分布に関連付けられるので、システム毎に変化するため、システム間における孤立−稠密バイアス不整合の原因になっている。
【解決手段】本発明は、放射の投影ビームを提供するための照明システムと、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、基板を保持するための基板テーブルと、投影ビームの放射強度のスペクトル分布を調整するためのコントローラとを備えたリソグラフィ装置を提供することによってこの問題に対処している。スペクトル強度分布の調整は、孤立−稠密バイアスに関連するデータに基づいており、スペクトル帯域幅を広くするか、或いはスペクトル強度分布の形状を変化させることからなっている。
【選択図】図４（ａ）

Description

本出願は、２００４年１２月２３日出願の米国特許出願第１１／０１９，５３１号の一部継続出願である。

本発明は、リソグラフィ装置、エキシマ・レーザ及びデバイス製造方法に関する。また、本発明は、それによって製造されたデバイスに関する。

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印加するマシンである。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デバイスを使用してＩＣの個々の層に対応する回路パターンが生成され、生成された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つ又は複数のダイが含まれている）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。

レチクルと基板の間に、レチクルの照射部分を基板の目標部分に画像化するための投影システムが配置されている。投影システムは、放射の投影ビームを導き、整形し、或いは制御するためのコンポーネントを備えている。投影システムは、たとえば、それぞれ屈折光学エレメント、反射光学エレメント及び屈折光学エレメントと反射光学エレメントの両方を備えた屈折光学系或いは反射光学系若しくはカタディオプトリック光学系であっても良い。

通常、投影システムは、投影システムの開口数（一般に「ＮＡ」と呼ばれている）を設定するためのデバイスを備えており、たとえば調整可能ＮＡ絞りが投影システムのひとみに提供されている。

また、照明システムには、放射の投影ビームを導き、整形し、或いは制御するための屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、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、以下、このようなコンポーネントを集合的若しくは個々に「レンズ」と呼ぶことも可能である。リソグラフィ装置の照明システムは、通常、照明システムのひとみ平面におけるマスクの上流側の強度分布の外部及び／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）を設定するための調整可能光学エレメントを備えている。以下、σ−外部及びσ−内部の特定の設定を環状照明モードと呼ぶことも可能である。照明システムのひとみ平面の空間強度分布を制御することにより、被照明対象の画像を基板に投影する際の処理パラメータを改善することができる。

マイクロチップの製造には、デバイス間、相互接続線間、或いはフィーチャ間、及び／又はフィーチャのエレメント間、たとえばフィーチャの２つのエッジの間などの空間即ち幅の許容差を制御する必要がある。詳細には、デバイス即ちＩＣ層の製造で許容される最小のこのような空間の空間許容差の制御は、制御の中でも重要な制御である。前記最小空間及び／又は最小幅は、臨界寸法（「ＣＤ」）と呼ばれている。

従来の投影リソグラフィ技法の場合、半稠密フィーチャと孤立フィーチャの両方のＣＤが変化し、そのためにプロセス寛容度（即ちＣＤの所望の許容差に対する被照射目標部分の露光線量の残留誤差の許容量と相俟った有効焦点深度）が制限されていることは良く知られている。この問題は、マスク上の同じ公称臨界寸法を有するフィーチャが、目標部分におけるフィーチャを画像化する部分の、たとえば基板のトポグラフィ、画像湾曲或いは基板の非平面性による焦点外れ（最良焦点面外れ）の量に応じて異って印刷されることによるものである。

以下、２つの類似したフィーチャ、たとえば対応する異なる焦点位置を有する基板上の異なる２つの位置にそれぞれ配置されたコンタクト・ホールなどのフィーチャ間の印刷ＣＤの差をＣＤ焦点誤差と呼ぶ。たとえば、それぞれ基板レベルにおける共役第１位置及び第２位置におけるそれぞれの露光基板領域がそれぞれ異なる焦点位置に配置されている場合、特定のコンタクト・ホール・サイズを有し、且つ、パターン中の第１の位置に配置されたコンタクト・ホールは、同じサイズを有し、且つ、第２の位置に配置された同じフィーチャとは異って印刷される。したがって両方のコンタクト・ホールを同時に印刷する必要がある場合、位置に依存する印刷ＣＤの変化が生じることになる。特定のＣＤ焦点依存性を表すデータは、通常、ＣＤ対一定の露光線量に対する焦点のプロットで表され、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線と呼ばれている。現象ＣＤ焦点誤差は、フォトリソグラフィ技法においてはとりわけ問題である。

従来のリソグラフィ装置は、ＣＤ焦点誤差の問題を直接対処していない。焦点外れを補償することによって（たとえば、露光中に基板の焦点位置を調整するか或いは焦点位置を変化させることによって）、或いは投影レンズのＮＡなどのリソグラフィ装置の光学パラメータの設定若しくはσ−外部及びσ−内部設定を最適化することによって、若しくは印刷される孤立フィーチャ及び半稠密フィーチャの寸法の焦点依存性が小さくなるようにマスクを設計することによってＣＤ焦点誤差を許容差内に維持する試行は、従来、従来のリソグラフィ装置の使用者の責任で実施されている。しかしながら、ＣＤ焦点誤差を小さくするためのこのような対策は、他のリソグラフィ・プロセス誤差即ち感度が大きくなる原因になっており、したがって依然としてプロセス寛容度に悪影響を及ぼしている。

パターン化デバイスによって提供すべきパターン、及び特定の放射源を備えた特定のリソグラフィ投影装置を使用して印刷すべきパターンが与えられると、そのリソグラフィ・システム上で実行することによってそのプロセスの特徴であるＣＤ焦点誤差に関連するデータを識別することができる。同じリソグラフィ製造プロセス・ステップを（同じタイプ及び／又は異なるタイプの）異なるリソグラフィ投影装置を使用して実施しなければならない場合、対応する異なるＣＤ焦点依存性を相互に整合させる問題、たとえば製造プロセス中に生じるＣＤ変化を小さくする問題が存在している。

上で説明した実際のＣＤ焦点依存性は時間と共に変化する。たとえばレンズの加熱によって投影システムの収差が変化し、且つ／又は加熱及び他の不安定性によって、照明設定などの特性及び放射エネルギーの露光線量が時間と共に変化する。したがって、所望のＣＤ焦点依存性を許容差内で制御し、且つ、許容差内に維持する問題が存在している。

リソグラフィ・プロセスは、通常、プロセス寛容度、つまり、たとえばＥＤウィンドウとも呼ばれている露光焦点外れウィンドウなどのプロセス・ウィンドウによって特性化されている。ＥＤウィンドウは、ＣＤの所望の許容差に対する被照射目標部分の露光線量の残留誤差の許容量と相俟った有効焦点深度を表している。従来の投影リソグラフィ技法の場合、焦点の変化及び露光線量の変化によってＣＤが変化し、そのためにプロセス寛容度が制限されていることは良く知られている。一般にＥＤウィンドウの有効焦点範囲は、最良焦点即ちＢＦと呼ばれている焦点位置の周りに非対称である。最良焦点では、基板の焦点位置の変化を関数としたＣＤの変化が最小であり、さらにはゼロである（後者の場合、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線は、局部的に「アイソ−フォーカル」即ちＢｏｓｓｕｎｇプロットの焦点軸に平行である）。通常、コンタクト・ホールの有効焦点範囲は、最良焦点の位置ＢＦの周りに非対称に配置される傾向があり、したがってＣＤ焦点依存性も最良焦点に対して非対称である。これは、印刷されるコンタクト・ホールが他の焦点外れの方向と比較すると、ある１つの焦点外れの方向により早く接近するプロセスに対応している。対応するＢｏｓｓｕｎｇ曲線は、通常、傾斜した湾曲線分として形状化される。非対称ＣＤ焦点依存性は、リソグラフィ・プロセスの寛容度、詳細には起伏の大きいウェハに適用されるプロセスの寛容度を制限している。

本発明者らは、以下について確認している。投影ビームの放射強度のスペクトル分布を操作することによって投影リソグラフィ・プロセスの焦点深度を改善する技法が知られている。通常、露光に使用される放射は、エキシマ・レーザによって提供され、たとえば２４８ｎｍの波長で動作するＫｒＦエキシマ・レーザ若しくは１９３ｎｍの波長で動作するＡｒＦエキシマ・レーザを使用することができる。このようなレーザによって提供される放射強度のスペクトル分布には、ピーク波長λ_Ｐに対して対称形状のスペクトル強度ピークが含まれている。スペクトル・ピークの帯域幅は、半値全幅帯域幅（ＦＷＨＭ帯域幅と呼ばれている）として表すことができ、或いはレーザの総出力パワーの９５％が含まれている帯域幅であって、通常、その中心にピーク波長λ_Ｐを有する帯域幅（Ｅ９５帯域幅と呼ばれている）として表すことができる。

有限の大きさの帯域幅によって、最良焦点位置ＢＦの周りの焦点範囲全体にフィーチャの画像の「スメア・アウト」が導入される。前記スメア・アウトは、投影システムの光軸に沿って、複数の放射波長（λ_Ｐを中心とする一定の範囲の波長）に従って変位した複数の画像で表される。投影システムの残留軸方向色収差の存在により、軸方向に変位した複数の画像が投影システムによって形成される。Ｆを放射波長λ_Ｐに対応する最良焦点面と放射波長λに対応する像平面の間の距離とすると、軸方向の色収差の効果は、ｄＦ／ｄλ＝ＡＣで表される。ＡＣは定数である。したがって良好な近似の範囲内においては、露光中における距離Ｆ全体に渡る基板の一定の焦点外れの効果は、Δλ＝Ｆ／ＡＣで与えられる波長の変化Δλによる効果と同じであり、この変化した波長の放射を使用して、最良焦点の焦点面に保持された基板が露光される。

レーザ放射の有限スペクトル帯域幅の効果は、ｄＦ／ｄλ＝ＡＣで定義されるレンズ特性ＡＣを使用して、露光強度の対称レーザ・スペクトル分布を対称焦点分布に線形変換することによってモデル化することができる。レーザ・スペクトルは、このレンズ依存性ｄＦ／ｄλを使用して、極めて広範囲の波長に渡って焦点スペクトルに線形変換することができる（特許文献１の図１ａを参照されたい）。

有限レーザ帯域幅によって、空中画像スルー・フォーカスが再分布する。総合空中画像は、それぞれＦ＝ＡＣΔλに従って焦点が外れた、波長λ＝λ_Ｐ＋Δλにおける相対露光強度で重み付けされた空中画像を合わせたものである。

（概して焦点が外れた）画像のこの追加は、ウェハ・レベルにおける画像コントラストに対する効果を有している。レーザ帯域幅が比較的広い場合、導入されるウェハ・レベルにおける画像コントラストは比較的小さいが、同時に有効焦点深度が深くなる。しかしながら、上で言及した、コンタクト・ホールが他の焦点外れの方向と比較すると、ある１つの焦点外れの方向により早く接近する問題は、依然としてリソグラフィ・プロセスの寛容度を制限している。
米国特許出願公開第２００２／００４８２８８ Ａ１号

本発明の目的は、上で言及した従来技術の問題のうちの１つ又は複数を解決し、或いは軽減することである。詳細には、本発明の目的は、ＣＤ焦点依存性に対する改良型制御を提供することである。

本発明者らは、レーザ放射の非対称スペクトル強度分布を使用して、焦点及び／又は最良焦点に対する画像化パラメータ（印刷ＣＤなど）の非対称性を補償することができ、とりわけ非対称ＣＤ焦点依存性の非対称性を小さくすることができることを確認している。

本発明の一態様によれば、放射強度のスペクトル分布を有する電気−磁気放射のビームを提供するための放射システムと、放射の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デバイス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、パターン化された放射の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、第１の焦点位置における露光及び第２の焦点位置における露光に関連し、且つ、フィーチャの対応する第１の印刷サイズ及び第２の印刷サイズを表すデータに基づいて放射強度の前記スペクトル分布を調整するようになされ、且つ、配置されたコントローラとを備えたリソグラフィ装置が提供される。

本発明によれば、第１の焦点位置における露光及び第２の焦点位置における露光に関連するデータを使用して放射強度Ｉ（λ）のスペクトル分布を調整する利点が提供されるため、システムをシステムの焦点挙動に整合させることができるか、或いは最良焦点の位置に対する焦点挙動の対称性を改善することができる。

本発明の他の態様によれば、放射強度のスペクトル分布の帯域幅を制御するようになされ、且つ、使用者によって供給される、スペクトル分布の選択された帯域幅シフトを表す信号に反応して帯域幅のスペクトルをシフトさせるように構築され、且つ、配置された帯域幅コントローラを有するエキシマ・レーザが提供される。

本発明の一態様によれば、放射強度のスペクトル分布を有する電気−磁気放射のビームを提供するステップと、パターン化デバイスを使用して放射のビームの断面をパターンでパターン化するステップと、パターン化された放射のビームを基板の目標部分に投射するステップと、第１の焦点位置における露光及び第２の焦点位置における露光に関連し、且つ、フィーチャの対応する第１の印刷サイズ及び第２の印刷サイズを表すデータに基づいて放射強度の前記スペクトル分布を調整するステップとを含むデバイス製造方法が提供される。

本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書の中で説明されてい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アプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、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されている基板は、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を生成するために複数回に渡って処理することができるため、本明細書において使用され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。

本明細書に使用されている「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。

本明細書に使用されている「パターン化デバイス」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デバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。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。投影ビームに付与されるパターンは、通常、目標部分に生成される、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。

パターン化デバイスは、透過型であっても或いは反射型であっても良い。パターン化デバイスの実施例には、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。この方法によれば、反射したビームがパターン化される。支持構造は、パターン化デバイスを支持している。つまり、支持構造は、パターン化デバイスの重量を支えている。支持構造は、パターン化デバイスの配向、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デバイス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デバイスを保持している。サポートには、機械式クランプ技法、真空クランプ技法若しくは他のクランプ技法、たとえば真空条件下での静電クランプ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デバイスを所望の位置に確実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「パターン化デバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

本明細書に使用されている「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。

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ステップを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。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、本発明の実施例について、単なる実施例にすぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は対応する部品を表している。

図１は、本発明の特定の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、
− 放射（たとえばＵＶ放射若しくはＥＵＶ放射）の投影ビームＰＢを提供するための照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターン化デバイス（たとえばマスク）ＭＡを支持するための、アイテムＰＬに対して該パターン化デバイスを正確に位置決めするための第１の位置決めアクチュエータ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、アイテムＰＬに対して該基板を正確に位置決めするための第２の位置決めアクチュエータ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、
− パターン化デバイス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つ又は複数のダイが含まれている）に画像化するための投影システム（たとえば屈折投影レンズ）ＰＬと
を備えている。

図に示すように、この装置は透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、この装置は反射型（たとえば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）タイプの装置であっても良い。

イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射のビームを受け取っている。放射源がたとえばエキシマ・レーザである場合、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。その場合、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、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。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部品にすることができる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム引渡しシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、ビームの角強度分布を調整するための調整可能光学エレメントＡＭ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。また、イルミネータＩＬは、通常、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。イルミネータは、投影ビームＰＢと呼ばれている、所望する一様な強度分布をその断面に有する条件付けられた放射のビームを提供している。

マスク・テーブルＭＴ上に保持されているマスクＭＡに投影ビームＰＢが入射する。マスクＭＡを透過した投影ビーム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の位置決めアクチュエータＰＷ及び位置センサＩＦ（たとえば干渉デバイス）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の位置決めアクチュエータＰＭ及びもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）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、位置決めアクチュエータ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・アライメント・マークＭ１、Ｍ２及び基板アライメント・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。
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（即ち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ及び／又はＹ方向にシフトされ、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。
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（即ち単一動的露光）。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まる。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（非走査方向の幅）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（走査方向の高さ）が決まる。
その他のモード：プログラム可能パターン化デバイス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デバイスが更新される。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デバイス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。

第１の焦点位置における露光及び第２の焦点位置における露光に関連し、且つ、フィーチャの対応する第１の印刷サイズ及び第２の印刷サイズを表すデータに基づいて投影ビームＰＢの放射強度のスペクトル分布を調整するためのコントローラＣＯＮが提供されている。

上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態或い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２は、本発明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。図２に示す装置は、図１に示す装置とは対照的に反射型（たとえば反射型マスクを使用した）タイプの装置である。

図２に示す装置は、
− 放射ビームＢ（たとえばＵＶ放射若しくはＥＵＶ放射）を条件付けるようになされた照明システム（イルミネータ）ＩＬと、
− パターン化デバイス（たとえばマスク）ＭＡを支持するように構築された、特定のパラメータに従って該パターン化デバイスを正確に位置決めするようになされた第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（たとえばマスク・テーブル）ＭＴと、
− パターン化デバイスＭＡによって放射ビームＢ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つ又は複数のダイが含まれている）に投影するようになされた投影システム（たとえば屈折投影レンズ系）ＰＳと
を備えている。

個々のリソグラフィ投影装置の一部であるレーザのスペクトル帯域幅の差によって、これらの個々の装置の印刷ＣＤのＣＤ焦点依存性に差が生じ、また、最良焦点に対する非対称ＣＤ焦点依存性によってプロセス寛容度が著しく小さくなっている。本発明は、リソグラフィ装置のＣＤ焦点依存性に影響を及ぼすことによってレーザ放射のスペクトル分布の対称性を調整するようになされ、且つ、配置されたコントローラＣＯＮを備えた装置を提供することによってこれらの問題の処理を模索している。この調整は、ＣＤ焦点誤差の時間による変動を補償するための動的調整であっても良い。時間によるこのような変動は、たとえば露光中におけるレーザ・ビーム放射の吸収によるレンズの加熱が原因している。ＣＤ焦点依存性は、マスク・パターンのレイアウト及びたとえば照明モード、照明設定、露光時間、レジストのタイプ、比レンズ収差及び露光前後の処理ステップの設定などの他のプロセス・パラメータ及び特性と相俟ったリソグラフィ装置に固有の依存性である。

本発明によれば、レーザ・ビームのスペクトル強度分布の形状を調整することによって、詳細にはスペクトル強度分布の形状に非対称性を導入することによって非対称ＣＤ焦点依存性に影響を及ぼすことができる。エキシマ・レーザは、通常、放出されるレーザ放射のスペクトル分布を制御し、且つ、調整する手段を備えている。たとえば米国特許出願公開第２００２／００４８２８８Ａ１号は、レーザ・ビームのスペクトル分布を制御するための細線化デバイス・コントローラを備えたエキシマ・レーザに関している。このコントローラは、波長同調ミラーにレーザの繰返し数と同相でディザーを施すことによってスペクトル分布の帯域幅を調整するようになされている。細線化ユニットは、回折格子及び高速同調機構を備えており、コントローラは、個々のレーザ・パルスの帯域幅を決定するためにレーザ・ビームの監視を制御し、且つ、一連のパルスの間、少なくとも２つのスペクトル・ピークを有する有効レーザ・ビーム・スペクトルをその一連のパルスにもたらすために、その一連のパルスのうちの一部のパルスの波長が目標波長より若干長くなり、また、その一連のパルスのうちの一部のパルスの波長が目標波長より若干短くなるよう、同調機構の周期的な調整を制御している。後者の場合、放射強度のスペクトル分布は、たとえば、それぞれ同じ第１及び第２の半値全幅帯域幅を有し、且つ、それぞれ同じ第１及び第２の強度を有する第１のピーク・スペクトル強度分布と第２のピーク・スペクトル強度分布の重ね合わせであっても良い。スペクトル・ピークは、それぞれ第１及び第２のピーク波長の特徴を表しており、第１のピーク波長と第２のピーク波長の差Δλ_Ｐは調整が可能である。

同様に、米国特許第５，３０３，００２号は、放射のビームを生成するエキシマ・レーザに関しており、複数の狭スペクトル放射帯域が放射のレーザ・ビームの放射強度のスペクトル分布に含まれている。細線化デバイスは、リソグラフィ・プロセスに使用すべき１つ又は複数の細線化済み出力を選択するようになされている。個々のスペクトル帯域の強度を個々に調整することができるアテニュエータを出力の各々に持たせることができるため、非対称スペクトル強度分布を提供することができる。対応する放射ビームが利得発生器を通過して結合され、所望のスペクトル分布を有する放射のビームが生成される。スペクトル強度分布は、非対称分布即ち中心波長λ_Ｃに対して対称の形状から逸脱したスペクトル形状を有する分布であっても良い。

上で言及したように、通常、ＥＤウィンドウは、最良焦点の周りに対称ではない（たとえばコンタクト・ホールは、通常、他の焦点外れの位置より早くある１つの焦点外れの位置に接近する）。また、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線は、湾曲した傾斜線分である場合もある。本発明においては、中心波長λ_Ｃに対して非対称であるスペクトル強度分布を使用して、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線のこのような傾斜が修正され、最良焦点ＢＦの周りに実質的に対称である有効焦点範囲（実行可能プロセス／生産ウィンドウ）が構築される。したがって、非対称スペクトル強度分布を有する投影ビームを使用してフィーチャのＣＤ焦点依存性が最良焦点に対して対称にされる。

図３（ａ）を参照すると、非対称スペクトル分布３００の実施例が示されている。図３（ａ）の波長λ_１及びλ_２は、矢印３０１で示すＥ９５帯域幅を画定している。波長λ_Ｃは、中心波長即ち範囲［λ_１、λ_２］の中心における波長である。曲線３００は、ピーク波長λ_Ｐにピークを有するスペクトル強度分布Ｉ（λ）を表している。通常、非対称強度分布は、不等式Ｉ（λ−λ_Ｃ）≠Ｉ（λ_Ｃ−λ）によって特性化される。非対称性の測度は、

で定義される強度のモーメントの形、ＭＩ_ｌｅｆｔ及びＭＩ_{ｒｉｇｈｔ}で表すことができ、また、スペクトルは、ＭＩ_ｌｅｆｔとＭＩ_{ｒｉｇｈｔ}が異なっている場合、非対称スペクトルと呼ぶことができる。たとえば、スペクトルは、スペクトル強度分布Ｉ（λ）が非対称分布であり、式（１）で定義されている強度のモーメントが、不等式

若しくは

を満足する場合、非対称スペクトルと呼ぶことができる。

図３（ｂ）は、対称スペクトル放射分布３０２、３０４及び３０６の実施例を示したものである。

図３（ｃ）は、非対称スペクトル放射分布３０３、３０５及び３０７の実施例を示したものである。

次に図４（ａ）を参照すると、有効焦点範囲を示す非対称Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線の実施例が示されている。このＢｏｓｓｕｎｇ曲線は、対称スペクトル強度分布の存在下において非対称ＣＤ焦点依存性を有するリソグラフィ・プロセスに対応している。負の焦点外れの場合、図に示すプロセス下限によってではなく、たとえばパターン崩壊によってプロセス・ウィンドウが制限されることに留意されたい。正の焦点外れの場合、許容可能ＣＤ値の予め選択済みの範囲によってＣＤが制限されることに留意されたい。

図４（ｂ）を参照すると、図４（ａ）のＢｏｓｓｕｎｇ曲線で示すリソグラフィ・プロセスに非対称レーザ強度分布を適用した後に得られた対称Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線の実施例が示されている。この場合も、有効プロセス・ウィンドウが示されている。負の焦点外れの場合、今度は許容可能ＣＤ値の予め選択済みの範囲によってプロセス・ウィンドウが制限されることに留意されたい。

本発明の一態様によれば、図１に示す放射源ＳＯは、レーザ放射のパルス・ビームを提供するエキシマ・レーザである。エキシマ・レーザは、帯域幅監視機器及び波長同調機器を備えており、レーザの帯域幅コントローラによってレーザ・ビームの帯域幅を制御することができる。通常、レーザの帯域幅コントローラを使用して、レーザ製造者によってなされる選択に従って、予め選択済みの帯域幅が維持される（たとえばレーザの寿命が尽きるまでの間のレーザ利得媒体の変化が補償される）が、本発明によれば、レーザの帯域幅コントローラは、レーザの使用者によってなされる選択に従って選択されるスペクトル分布の非対称性を表す信号を受け取るようになされた入力チャネルを備えている。この信号は、たとえば本発明によるリソグラフィ装置のコントローラＣＯＮによって提供することができる。使用者による選択が可能なスペクトル帯域幅非対称性を特徴とするエキシマ・レーザの場合、たとえば目標部分Ｃを走査露光している間、或いは基板を覆っている目標部分Ｃを複数回に渡って露光している間、本発明によるＣＤ焦点依存性の調整を動的に提供することができる。このように、ＣＤ焦点依存性のダイ内制御とダイ間制御の両方が得られる。同様に、本発明によれば、使用者による選択が可能なスペクトル非対称性設定を備えたエキシマ・レーザを使用して、異なる装置間のＣＤ焦点依存性の整合を得ることができる。

図５は、それぞれ第１の帯域幅５０３及び第２の帯域幅５０４を有する第１のピーク・スペクトル強度分布５０１と第２のピーク・スペクトル強度分布５０２の重ね合わせとして放射強度５００のスペクトル分布を示したものである。第１及び第２のピーク波長λ_Ｐ１及びλ_Ｐ２は同じであるが、第２のピーク強度は第１のピーク強度より小さい。図５には、さらに、パルス・エキシマ・レーザの線幅狭小化デバイスの制御による、第１のピーク波長と第２のピーク波長の差の変化Δλ_Ｐを含む調整を提供する効果が示されている。この調整は、この実施例では、差λ_Ｐ２−λ_Ｐ１に等しい（図５では、差λ_Ｐ１−λ_Ｐ２は、最初はゼロである）。この調整によって得られる強度分布５０６は、中心波長λ_Ｃに対して非対称である。

図６を参照すると、典型的な孤立フィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線６００及び典型的な稠密構造即ち１：１のデューティ・サイクルで配置されたフィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線６０１が大まかなグラフで示されている。Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線６００は、孤立構造のフィーチャの印刷臨界寸法をプロットしたものであり、異なる焦点位置における露光によって得られる対応するＣＤは、ＣＤ_ｉｓｏで表されている。露光エネルギーは、プロット６００及び６０１に沿って一定である。異なる焦点位置は、最良焦点ＢＦの位置に対する基板の位置を画定している焦点座標Ｆ（上で参照した「焦点外れ」）によって与えられる。

２つのビーム画像化によって焦点深度が深くなるため、稠密フィーチャの印刷臨界寸法ＣＤ_{ｄｅｎｃｅ}は、一般的には焦点位置には無関係である（第１の近似の範囲内において）。通常、稠密フィーチャの画像化は、パターンから出現する際に、放射の２つの回折次数のみが画像化投影レンズによって捕獲されるようになされている。

印刷臨界寸法ＣＤ_ｉｓｏは、
ＣＤ_ｉｓｏ＝Ａ_０＋Ａ_１Ｆ＋Ａ_２Ｆ^２＋Ａ_４Ｆ^４ （２）
に従って、Ｆの多項式としてモデル化することができる。係数Ａ_０は、最良焦点における印刷ＣＤを表している。また、座標Ｆは、
Ｆ＝ｆ−ｆ_ＢＦ
で定義される絶対焦点座標ｆの形で表すことができる。座標ｆ_ＢＦは、最良焦点位置ＢＦのｚ軸に沿った絶対座標である。

いわゆる一次焦点項が存在しない場合、つまりＡ_１＝０の場合、得られる、ＣＤ_ｉｓｏのＣＤ_ｉｓｏ（０，２；ｆ）で表される二次近似は、
ＣＤ_ｉｓｏ（０，２；ｆ）＝Ａ_０＋Ａ_２（ｆ−ｆ_ＢＦ）^２ （３）
で与えられる。

一方、稠密フィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線は、ＣＤ_{ｄｅｎｓｅ}＝Ｂ_０として単純にモデル化することができる。したがって最良焦点ＢＦでは、稠密フィーチャは幅Ｂ_０で印刷され、孤立フィーチャは幅Ａ_０で印刷される。また、これらのフィーチャとフィーチャの間の孤立−稠密バイアスは、Ａ_０−Ｂ_０ｎｍになる。

本発明によれば、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線に対する有限スペクトル帯域幅の効果は、ｄＦ／ｄλ＝ＡＣで表されるレンズ特性ＡＣを使用してレーザ・ビームの対称スペクトル強度分布を対称焦点分布に線形変換することによってモデル化することができる。Ｆ＝ｆ−ｆ_ＢＦであるため、最良焦点位置若しくは最良焦点位置の近傍では、同じくｄｆ／ｄλ＝ＡＣである。レーザ帯域幅によって、空中画像スルー・フォーカスが再分布する。総合空中画像は、それぞれＦ＝ＡＣΔλに従って焦点が外れた、それぞれ波長λにおける相対露光強度で重み付けされた空中画像を合わせたものである。重み付けは、レーザ放射の放射強度Ｉ（λ）のスペクトル分布に基づく重み関数Ｗで表すことができる。

得られる、（概して焦点が外れた）画像を追加することによる効果が組み込まれた印刷ＣＤは、ＣＤ_ａｖで表すことができ、次の平均化によって近似することができる。

上式で、「帯域幅」Ｆ_ＢＷは、スペクトル強度分布の帯域幅と等価の焦点範囲を表している。たとえばλ_１及びλ_２がＥ９５帯域幅波長である場合、Ｆ_ＢＷは、Ｆ_ＢＷ＝ＡＣ（λ_１−λ_２）として定義することができる。重み関数Ｗ（ｆ）は、放射強度Ｉ（λ）のスペクトル分布に比例しており、Ｉ（λ）を（λ−λ_Ｃ）の関数として表し、且つ、レンズ特性ｄｆ／ｄλ＝ＡＣの観点から、（λ−λ_Ｃ）＝ｆ／ＡＣである等価焦点座標ｆとしてλ−λ_Ｃを表すことによってＩ（λ）から得ることができる。

簡潔にするために、図３に示す対称強度分布３０２に基づく重み関数Ｗ（ｆ）は、図７に示すように、ブロック関数７００によって近似することができる、と仮定することができる。

この近似と孤立フィーチャの印刷ＣＤの近似ＣＤ_ｉｓｏ（０、２；ｆ）を結合すると、有限レーザ帯域幅の導入によるフィーチャの平均ＣＤに対する次の予測（最適焦点における）が得られる（−１／２Ｆ_ＢＷから１／２Ｆ_ＢＷまでの焦点範囲に渡って空中画像が再分布することになる）。

この式から、最良焦点における印刷臨界寸法の変化ΔＣＤ_ｉｓｏ（理想単色放射から特定のレーザ帯域幅の導入への変化によるものであり、−１／２Ｆ_ＢＷから１／２Ｆ_ＢＷまでの焦点範囲に渡って画像のスルー・フォーカスが再分布することになる）が、

で与えられることは明らかである。

一方、図４に示す孤立−稠密特性によれば、この近似ではＣＤ_{ｄｅｎｓｅ}の値が焦点位置に無関係に一定であるため、稠密フィーチャのサイズに対してはこのような変化は生じない。

図８は、レーザ・ビームの事実上理想的な単色放射スペクトルからこの近似による有限レーザ帯域幅の導入への変化の効果を大まかなグラフで示したものである。矢印８００は、事実上単色（帯域幅が広がっていない）のレーザ放射スペクトルを使用した露光プロセスで得られる印刷ＣＤを表しているＢｏｓｓｕｎｇ曲線６００の（焦点に無関係の）シフトΔＣＤ_ｉｓｏを示している。曲線８１０は、レーザ帯域幅が広がったＢｏｓｓｕｎｇ曲線である。稠密構造のフィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線は、通常、スペクトル帯域幅の変化により鈍感であるか、或いはスペクトル帯域幅の変化を知覚しないため、スペクトル帯域幅を調整することによってＣＤピッチ依存性を調整することができる。

ＣＤのエネルギー依存性が焦点に無関係であると仮定すると、基準フィーチャ（たとえばこの実施例では稠密線など）のＣＤを不変状態に維持するために、印刷ＣＤに対するレーザ帯域幅の望ましくない残留インパクトを容易に補償することができる。

以下に示すように、上で説明した近似と同じ近似を任意の焦点外れ位置Ｆに対して一般化することができる（Ｆ＝ｆ−ｆ_ＢＦを使用して）。

−１／２Ｆ_ＢＷから１／２Ｆ_ＢＷまでの焦点範囲に渡って空中画像が再分布することによって誘導されるＣＤ変化は、焦点位置Ｆに無関係であり、且つ、Ｆ_ＢＷ ^２に比例している。

式（２）の四次焦点項に対して、ＣＤａｖに対する次の寄与ＣＤａｖ（４）を引き出すことができる。

式７は、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線の焦点外れ依存シフト及び一定のシフトが存在していることを示している。

同様に、式（２）の一次焦点項に対して、ＣＤａｖに対する寄与ＣＤａｖ（１）を引き出すことができる。

したがって、−１／２Ｆ_ＢＷから１／２Ｆ_ＢＷまでの焦点範囲に渡る空中画像の再分布は、一次焦点項には全く影響しない。

本発明の一実施例によれば、中心波長に対して形状が対称のスペクトル強度ピークが放射強度のスペクトル分布に含まれており、前記調整には、中心波長に対して対称の形状から非対称の形状への変化が含まれている。

レーザ・ビームの放射強度の非対称スペクトル分布は、たとえば、リソグラフィ・プロセスに使用すべき複数の細線化済み出力を選択するようになされた細線化デバイス中の放射の複数の狭スペクトル帯域の各々を別様に減衰させることによって提供することができる。図９には、非対称強度分布Ｉ（λ）がプロット３００で示されている。上で説明した実施例と同様、隣接するブロック形強度分布によって強度分布を近似することができる。詳細には、図９に示すように、この実施例では、強度分布は、隣接する、面積が等しく、且つ、幅が異なる２つのブロック関数９１０及び９２０としてモデル化されている。Ｅ９５波長λ_１及びλ_２は、焦点範囲９０１と等価であり、

で表される大きさの総帯域幅を画定している。スペクトルは、幅が

の左側のブロック関数９１０及び帯域幅Ｆ_ＢＷの右側のブロック関数９２０によって近似されている。上で説明したように、対称強度分布の場合、この非対称スペクトル放射強度分布は、Ｉ（λ）で表すことによって、或いはこの実施例の場合、Ｉ（λ）を表すブロック関数を（λ−λ_Ｃ）の関数として表し、且つ、レンズ特性ｄｆ／ｄλ＝ＡＣの観点から、（λ−λ_Ｃ）＝ｆ／ＡＣである等価焦点座標ｆとしてλ−λ_Ｃを表すことによって、放射強度Ｉ（λ）のスペクトル分布に比例する重み関数Ｗ（ｆ）に変換することができる。ブロック関数９１０及び９２０は面積が同じであるため、対応する焦点範囲内における露光線量は同じである。

最初はＢｏｓｓｕｎｇ曲線上の非対称スペクトル強度分布中への準単色レーザ線を表しているスペクトル強度分布を変化させることによる効果は、上で説明した手順を使用して予測することができる。

強度分布Ｉ（λ）のこの近似（ブロック形重み関数を隣接させることになる）と孤立フィーチャの印刷ＣＤの近似ＣＤ_ｉｓｏ（０、２；ｆ）を結合すると、平均臨界寸法ＣＤ_ａｖに対する次の予測（任意の焦点外れＦにおける）が得られる。

図１０に大まかなグラフで示すように、大きさが

のオフセット９００が導入される（対称スペクトル分布の帯域幅を広くする場合と同様に）だけでなく、一次項

が導入される。これらの２つの寄与が存在することにより、図１０に大まかなグラフで示すようにＢｏｓｓｕｎｇ曲線（９１０）がシフトし、且つ、反時計方向に傾斜することになる。また、この場合、焦点位置の変化を関数とした臨界寸法の変化がゼロである光軸に沿った焦点位置は、最良焦点位置ｆ_ＢＦからわずかに焦点が外れた焦点外れ位置Ｆ_ｉｓｏに位置している。

この傾斜を使用して、たとえばＺ９ Ｚｅｒｎｉｋｅ係数（Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線がＢｏｓｓｕｎｇ傾斜することになるが、球面収差が存在しない場合は傾斜しない）によって特性化される投影レンズの球面収差を補償することができる。したがって、初期Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線６００が時計方向に傾斜していたとすると、曲線９１０の反時計方向の傾斜によってＢｏｓｓｕｎｇ曲線は非傾斜曲線になる。つまり、最良焦点に対して対称になる。また、この傾斜挙動を使用して、側壁角度及びパターン崩壊挙動に影響を及ぼすことができる。

図１１を参照すると、従来の比較的狭い対称スペクトル強度分布（１４３）から帯域幅が広がった対称分布（１４４）及び非対称スペクトル強度分布（１４５）への移行の効果を示すＢｏｓｓｕｎｇ曲線の実施例１４０、１４１及び１４２が示されている。ダッシュ線は、重み関数Ｗ（ｆ）に使用するための近似を示している。稠密線のＢｏｓｓｕｎｇ曲線は、図には示されていないが何ら影響を受けることはなく、したがって装置の孤立−稠密バイアス特性を調整するための２つの独立したパラメータを提供している。対称及び非対称のいずれの場合においても、総合焦点範囲１４６は同じであることに留意されたい。

次に図１２を参照すると、公称６５ｎｍ孤立線のＦＷＨＭ（半値全幅）の対称性を大きくした場合のシミュレーションによる効果が示されている（Ｐｒｏｌｉｔｈ５パス計算、ＮＡ０．９３、シグマ０．９４／０．７４、バイナリ・レチクル、較正済みレジスト・モデル）。計算から期待されるように、レーザの帯域幅を広くすることによってＣＤスルー・フォーカスが一定量だけ減少する。同じ露光線量を使用してすべての計算が実行されることに留意されたい。

図１３を参照すると、図１２のシミュレーションに使用するための対称レーザ帯域幅分布が示されている。シミュレーションに際しては、これらのレーザ帯域幅分布は近似されている。

スペクトル強度分布Ｉ（λ）の非対称性を変化させることによる効果は、シミュレーションによって示されており、図１４及び図１５にその効果が示されている。図１４は、様々な非対称スペクトル強度分布１１１、１１２、１１３及び１１４を示したものである。シミュレーションに際しては、これらのスペクトル強度分布は近似されている。図１５は、ＦＷＨＭ（半値全幅＝０．２ｐｍ）が一定で、公称６５ｎｍの稠密線及び孤立線のスペクトル非対称性を大きくした場合のシミュレーションによる効果を示したものである（Ｐｒｏｌｉｔｈ５パス計算、ＮＡ０．９３、シグマ０．９４／０．７４、バイナリ・レチクル、較正済みレジスト・モデル）。Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線１１１’、１１２’、１１３’及び１１４’は、それぞれスペクトル１１１、１１２、１１３及び１１４に対応している。計算から期待されるように、この効果によって、焦点軸に沿ってＢｏｓｓｕｎｇ曲線がシフトし、且つ、固定焦点におけるＢｏｓｓｕｎｇ曲線の傾斜が変化することになる。同じ露光線量を使用してすべての計算が実行されたことに留意されたい。

最後に図１６を参照すると、図１６に示す焦点シフト修正後の結果と同じ結果が示されている。図に示すように、Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線は、計算から期待されるように、ＦＷＨＭ（半値全幅＝０．２ｐｍ）が一定の公称６５ｎｍ孤立線に非対称レーザ帯域幅を導入することによって傾斜している（Ｐｒｏｌｉｔｈ５パス計算、ＮＡ０．９３、シグマ０．９４／０．７４、バイナリ・レチクル、較正済みレジスト・モデル）。同じ露光線量を使用してすべての計算が実行されたことに留意されたい。

図７に示すブロック形重み関数Ｗ（ｆ）によって近似された対称スペクトル強度分布による画像スメア・アウトは、目標部分を露光中の基板の連続的なｚ運動による画像スメア・アウトに極めて類似している。図１７及び１８は、この類似を略図及び大まかなグラフで示したものである。図１７を参照すると、ウェハＲｘ傾斜（ｘ軸に平行の軸の周りの回転）の導入が略図で示されており、Ｒｘ傾斜したウェハを露光すると、走査中、異なる焦点位置（−Ｆから＋Ｆまで）でウェハが露光されることを示している。走査方向では、ウェハの個々のポイントが−ａ・Ｒ_ｘからａ・Ｒ_ｘまでの範囲に及ぶスルー・フォーカス挙動に遭遇することになる。（２ａは、スリットの幅である。）

また、図１７に示すような画像化状態は、有限レーザ帯域幅を使用することによって達成することができる。通常、波長は、最良焦点位置に対する影響力を有しているため、レーザの帯域幅を広くすることにより、ウェハ傾斜のような構造の空中画像に対して同様の結果が得られる。

図１８を参照すると、通常の露光と比較した場合の画像化すべき構造から見た焦点及び線量に対するウェハＲｘ傾斜の効果及びレーザ帯域幅を広くする効果が大まかなグラフで示されている。

露光中、基板の焦点位置を連続的に変化させることによる平均ＣＤに対する効果は、

を基板の焦点変位範囲の半分に置換することによって式４〜８を使用してモデル化することができる。したがって、基板が傾斜し、且つ、走査移動が傾斜方向に沿って実行される場合の印刷ＣＤに対する効果を記述するためには、図１７に示すように、式４〜８の

をａ・Ｒ_ｘに置換しなければならない。この類似性の観点から、また、本発明の一態様によれば、露光中に存在する基板の残留傾斜及び傾斜変動を相補定数及びスペクトル強度分布Ｉ（λ）の帯域幅の変動部分で補うことができるため、残留傾斜及び有限スペクトル帯域幅の追加効果は、露光中、一定であり、したがってＣＤの一様性が改善される。

本発明の一態様によれば、図１に示すコントローラＣＯＮの一部である制御インタフェースは、ステップ・アンド・スキャン・リソグラフィ装置と、リソグラフィ装置の放射システムの一部であり、パルス放射を提供しているエキシマ・レーザの間に提供することができる。リソグラフィ装置は、このインタフェースを使用して波長セットポイントをパルス−パルス・ベースでレーザに送信する。レーザは、パルス毎に波長を測定する内部モジュールを有している。リソグラフィ装置は、実際の測定波長と波長セットポイントの差をパルス−パルス帰還制御ループの誤差信号として使用し、それによりコントローラは、露光中、レーザの波長を調整することができる。たとえば、露光中、波長プロファイルを使用して焦点プロファイルを露光中に補償することができる。したがって、露光中に放射ピーク波長λ_Ｐを変化させることができ、それによりスペクトル強度分布Ｉ（λ）の帯域幅のスペクトルがシフトし、また、この帯域幅のシフトを余分のマニピュレータとして使用してリソグラフィ印刷プロセスを最適化することができる。たとえば、本発明によれば、圧力変動及びウェハの非平坦性による印刷ＣＤに対する影響を補償することができる（動的像面湾曲修正の一部として）。

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。また、開示した実施例には、本明細書において特許請求するあらゆる特徴が包含されていることは理解されよう。

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。 本発明の他の実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 それぞれピーク波長、中心波長及びＥ９５波長の位置を有する非対称スペクトル強度分布の実施例を示すグラフである。 対称スペクトル強度分布の実施例を示すグラフである。 非対称スペクトル強度分布の実施例を示すグラフである。 有効焦点範囲を示す、非対称Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線によって特性化されたリソグラフィ印刷プロセスの実施例を示すグラフである。 図４（ａ）に示すプロセスにスペクトル強度分布が非対称の放射ビームを使用した本発明による方法によって得られた対称Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線の実施例を示すグラフである。 スペクトルが重畳した２つの強度分布の重ね合わせとして対称スペクトル強度分布を示し、また、互いに変位した２つのスペクトル強度分布の重ね合わせとして非対称スペクトル強度分布を示すグラフである。 稠密フィーチャ及び孤立フィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線を示す大まかなグラフである。 対称スペクトル強度分布及び強度分布を表す重み係数を示すグラフである。 稠密フィーチャ及び孤立フィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線、及びスペクトル帯域幅を広くすることによる効果の実施例を示すグラフである。 非対称レーザ・スペクトル強度分布及び隣接する２つのブロック形セクションからなる典型的な重み関数を示すグラフである。 稠密フィーチャ及び孤立フィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線、及びスペクトル強度分布の非対称性を大きくすることによる効果の実施例を示すグラフである。 比較的狭い対称スペクトル強度分布から、孤立フィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線上のより広い対称スペクトル強度分布及びより広い非対称スペクトル強度分布への移行効果を示す大まかなグラフである。 公称６５ｎｍ孤立線のＦＷＨＭ（半値全幅）の対称性を大きくした場合のシミュレーションによる効果を示すグラフである。 図１２のシミュレーションに使用するための対称レーザ・スペクトル強度分布を示すグラフである。 ＦＷＨＭ（半値全幅）を一定にして強度分布の非対称性を大きくした場合の効果のシミュレーションに使用するための４つの強度分布を示すグラフである。 図１４のスペクトルに対応する稠密フィーチャ及び孤立フィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線を示すグラフである。 焦点シフト修正後の図１４のスペクトルに対応する稠密フィーチャ及び孤立フィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線を示すグラフである。 ｘ軸の周りの回転によるウェハ傾斜の導入を示す略図である。 走査中のウェハの一部から見た焦点履歴に対するウェハ傾斜の効果の類比、及び傾斜が存在しない代わりに有限帯域幅を有するレーザ・スペクトル強度分布を有する公称露光を示す大まかなグラフである。

符号の説明

ＡＭ ビームの角強度分布を調整するための調整可能光学エレメント
Ｂ 放射ビーム
ＢＤ ビーム引渡しシステム
Ｃ 基板の目標部分
ＣＯ コンデンサ
ＣＯＮ コントローラ
ＩＦ 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
ＭＡ パターン化デバイス（マスク）
ＭＴ 支持構造（マスク・テーブル）
Ｍ１、Ｍ２ マスク・アライメント・マーク
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ、ＰＳ 投影システム（レンズ）
ＰＭ 第１の位置決めアクチュエータ（第１のポジショナ）
ＰＷ 第２の位置決めアクチュエータ
Ｐ１、Ｐ２ 基板アライメント・マーク
ＳＯ 放射源
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
１１１、１１２、１１３、１１４ 非対称スペクトル強度分布
１１１’、１１２’、１１３’、１１４’、１４０、１４１、１４２ Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線
１４３ 従来の比較的狭い対称スペクトル強度分布
１４４ 帯域幅が広がった非対称分布
１４５ 非対称スペクトル強度分布
１４６ 総合焦点範囲
３００ 非対称スペクトル分布曲線
３０１ Ｅ９５帯域幅
３０２、３０４、３０６ 対称スペクトル放射分布
３０３、３０５、３０７ 非対称スペクトル放射分布
５００ 放射強度
５０１ 第１のピーク・スペクトル強度分布
５０２ 第２のピーク・スペクトル強度分布
５０３ 第１の帯域幅
５０４ 第２の帯域幅
５０６ 調整によって得られる強度分布
６００ 孤立フィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線
６０１ 稠密構造のフィーチャのＢｏｓｓｕｎｇ曲線
７００、９１０、９２０ ブロック関数
８００ Ｂｏｓｓｕｎｇ曲線のシフト
８１０ レーザ帯域幅が広がったＢｏｓｓｕｎｇ曲線
９００ オフセット
９０１ 焦点範囲

Claims (23)

1. 放射強度のスペクトル分布を有する電気−磁気放射のビームを提供するための放射システムと、
   前記放射の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デバイス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、
   パターン化された前記放射の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、
   第１の焦点位置における露光及び第２の焦点位置における露光に関連し、且つ、フィーチャの対応する第１の印刷サイズ及び第２の印刷サイズを表すデータに基づいて放射強度の前記スペクトル分布を調整するようになされ、且つ、配置されたコントローラとを備えたリソグラフィ装置。
2. 放射強度の前記スペクトル分布が、帯域幅を有するスペクトル強度ピークを含み、前記調整が前記帯域幅を変化させることからなる、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 放射強度の前記スペクトル分布が、それぞれ同じ第１の帯域幅及び第２の帯域幅、それぞれ同じ第１の強度及び第２の強度、及びそれぞれ第１のピーク波長及び第２のピーク波長を有する第１のピーク・スペクトル強度分布と第２のピーク・スペクトル強度分布の重ね合わせであり、前記調整が前記第１のピーク波長と第２のピーク波長の差を変化させることからなる、請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 放射強度の前記スペクトル分布が、中心波長に対して形状が対称のスペクトル強度ピークを含み、前記調整が前記対称形状を前記中心波長に対して非対称形状に変化させることからなる、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記データが、前記フィーチャの前記対応する第１の印刷サイズと第２の印刷サイズの差を表す、請求項２又は４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記データが、前記フィーチャの前記対応する第１の印刷サイズと第２の印刷サイズの目標差をさらに含む、請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 放射強度の前記スペクトル分布の前記調整が、前記差を前記目標差に整合させるようになされた、請求項６に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記目標差が、補足リソグラフィ装置の前記パターン化デバイスを使用して印刷する際の前記フィーチャの前記対応する第１の印刷サイズと第２の印刷サイズの差である、請求項７に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記放射コントローラが前記放射のビーム源を制御する、請求項１、２又は４のいずれかに記載のリソグラフィ装置。
10. 放射強度の前記スペクトル分布が、それぞれ第１の帯域幅及び第２の帯域幅、第１のピーク波長及び第２のピーク波長、及び第１の強度及び第２の強度を有する第１のピーク・スペクトル強度分布と第２のピーク・スペクトル強度分布の重ね合わせであり、前記調整が、
    前記第１のピーク波長と第２のピーク波長の差、及び前記第１の帯域幅と第２の帯域幅の差、
    前記第１のピーク波長と第２のピーク波長の差、及び前記第１の強度と第２の強度の差、若しくは
    前記第１のピーク波長と第２のピーク波長の差、前記第１の帯域幅と第２の帯域幅の差、及び前記第１の強度と第２の強度の差
    のうちの１つを変化させることからなる、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記第１のピーク波長と第２のピーク波長の差が、０ｐｍと１ｐｍの間及び０ｐｍと０．５ｐｍの間からなるグループから選択される、請求項１０に記載のリソグラフィ装置。
12. 放射強度の前記スペクトル分布が、帯域幅を有するスペクトル強度ピークを含み、前記放射システムが、前記放射のビームを提供するための、前記帯域幅を制御するようになされた帯域幅コントローラを有するエキシマ・レーザを備え、前記帯域幅コントローラが、使用者によって供給される、それぞれ選択された帯域幅、ピーク波長、形状及び前記スペクトル分布の帯域幅及びピーク波長を表す信号に反応して、前記帯域幅、前記スペクトル強度分布のピーク波長、前記スペクトル強度分布の形状、及び前記波長帯域及び前記ピーク波長のうちの１つを調整するように構築され、且つ、配置された、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記スペクトル分布の選択された帯域幅を表す前記信号が前記コントローラによって提供される、請求項１２に記載のリソグラフィ装置。
14. 放射強度のスペクトル分布の帯域幅を制御するようになされ、且つ、使用者によって供給される、前記スペクトル分布の選択された帯域幅シフトを表す信号に反応して前記帯域幅のスペクトルをシフトさせるように構築され、且つ、配置された帯域幅コントローラを有するエキシマ・レーザ。
15. 放射強度のスペクトル分布を有する電気−磁気放射のビームを提供するステップと、
    パターン化デバイスを使用して前記放射のビームの断面をパターンでパターン化するステップと、
    パターン化された前記放射のビームを基板の目標部分に投射するステップと、
    第１の焦点位置における露光及び第２の焦点位置における露光に関連し、且つ、フィーチャの対応する第１の印刷サイズ及び第２の印刷サイズを表すデータに基づいて放射強度の前記スペクトル分布を調整するステップとを含むデバイス製造方法。
16. 放射強度の前記スペクトル分布が、帯域幅を有するスペクトル強度ピークを含み、前記調整ステップが前記帯域幅を変化させるステップを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 放射強度の前記スペクトル分布が、中心波長に対して形状が対称のスペクトル強度ピークを含み、前記調整ステップが、前記スペクトル強度ピークを前記中心波長に対して形状が非対称のスペクトル強度ピークに変化させるステップを含む、請求項１５に記載の方法。
18. 前記データが、前記フィーチャの前記対応する第１の印刷サイズと第２の印刷サイズの差を表す、請求項１６又は１７に記載の方法。
19. 前記データが、前記フィーチャの前記対応する第１の印刷サイズと第２の印刷サイズの目標差をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 放射強度の前記スペクトル分布を調整する前記ステップが、前記差を前記目標差に整合させるステップを含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記目標差が、それぞれ第１のリソグラフィ装置及び第２のリソグラフィ装置の前記パターン化デバイスを使用して印刷する際の前記フィーチャの前記対応する第１の印刷サイズと第２の印刷サイズの差である、請求項２０に記載の方法。
22. 前記調整ステップが、基板上の目標部分を走査露光している間、及び基板上の対応する複数の目標部分を複数回に渡って走査露光している間のいずれかの間に提供される、請求項１５又は１６に記載の方法。
23. 請求項１５から２２までのいずれか１項に記載の方法に従って製造された超小型電子デバイス。