JP2007123888A - 迅速かつ頻繁な照明均一性補正モジュール用スキャン検出器に関するシステム、方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速かつ頻繁な照明均一性補正モジュール用のスキャン検出器のためのシステム、方法、および装置を提供する。
【解決手段】レチクル・マスキング・ブレード・デバイスを含むレチクル・マスキング・ブレード・システムを提供する。ブレード・デバイスのブレード上に取り付けられた検出器配列も含まれる。この検出器配列は、露光スリットを通してスキャンし、各露光の直前または直後のスリットの強度を測定する。測定されたプロファイルは強度ベースのフィードバックを均一性制御ソフトウエアに提供し、該ソフトウエアはプロファイルを修正するために均一性補正モジュール内のメカトロニックな動きを制御する。
【選択図】図１

Description

本発明はリソグラフィに関する。より具体的には、本発明はリソグラフィ・システムにおける光源の照明均一性の補正に関する。

最新技術の投影リソグラフィ・システムにおいて、光源光学部品からの露光は、パターニングされたレチクルを透過されまたはこれにより反射され、次に、投影光学部品によりレジストが被覆されたウェーハ表面上で結像される。最新のリソグラフィ機械は、矩形フィールド全体を露光するために、ウェーハおよびレチクルを同期的にスキャンする。レチクルは、ウェーハの不要な露光を防止するために回路パターンを包囲している境界領域に、吸収／反射（典型的にはクロム）層を有している。加えて、最新技術の投影リソグラフィ・システムは通常、可動レチクル・マスキング・ブレードを有しており、これは、（１）広い（すなわち、高価な）境界領域を有する必要を取り除き、（２）そうしないと境界領域のピン・ホールを通って漏れることがある光をブロックし、（３）パターニングされた領域全体の選択された部分が露光されるようにし、（４）レチクル・アラインメント・ターゲットがウェーハ上にプリントされないようにレチクル・アラインメント・ターゲットを選択的にブロックする。

現行の均一性補正モジュールは、リソグラフィ・システム内の各瞳形状について別個に較正される。このプロセスは、極端に長い。例えば、均一性補正モジュール内のフィンガ位置を較正するために必要な時間の現行の推定値は、瞳形状あたり約５〜１０分である。特定の較正シーケンスの間、リソグラフィ・ツールは、合理的に十分な較正を実行するために必要とされるかもしれない瞳形状の数である１００以上の瞳形状についての較正データを格納する。従って、これらのパラメータに基づいて、１００個の瞳形状の較正は、８〜１７時間要することがある。

１時間〜１年オーダーでの透過ヒステリシス、汚染、ビーム逸脱等のリソグラフィ・システム内の照明装置部分の不安定性は、均一性補正モジュールにより実行される較正の質を低下させる。この不安定性により、頻繁な再較正が必要になる。特に複数の瞳形状全体にわたる再較正は、リソグラフィ・システムの生産性を低下させる。例えば、リソグラフィ・システムの光学系部分内の汚染は、照明均一性仕様が４ヶ月ごとに超えられることを引き起こすことがある。

現行の均一性サンプリング方式は、利用可能な補正機構にとっては粗すぎるか、較正に見込まれる時間にとっては密すぎるかである。粗いサンプリングは、較正精度を低下させる。密なサンプリングは、システム生産性を低下させる。

均一性補正モジュール用の較正ソフトウェアは存在するが、非常に複雑なものになっている。さらに、フィンガ位置決め手法の実行時間は法外なものになっている。また、データ・ストレージは、較正ソフトウェアの複雑さに関連した別の重要な要因になっている。

従って、必要とされるものは、従来システムの欠点を克服する較正方法および装置である。より具体的には、必要とされるものは、すべての露光フィールドの間のプロファイル測定を容易にする較正システムである。やはり必要とされるものは、フィンガ位置の微調整を容易にするために均一性補正モジュール・フィンガ位置の動きを制御する際に使用する強度ベースのフィードバックを伴う均一性制御手法である。

本明細書において具体化され大まかに記述される本発明における原理に合わせ、本発明は、レチクル・マスキング・ブレード・デバイスを含むレチクル・マスキング・ブレード・システムを含む。ブレード・デバイスのブレードのエッジ上に取り付けられた検出器配列も含まれる。

本発明の代表的な実施形態は、リソグラフィ・システムのフィールド・フレーミング・サブシステムにおけるスキャンブレード上に取り付けられた直線検出器配列を含む。この検出器配列は、露光スリットを通してスキャンし、各露光の直前または直後のスリットの強度を測定する。測定されたプロファイルは、強度ベースのフィードバックを均一性制御ソフトウェアに提供するために使用することができ、この均一性制御ソフトウェアは、プロファイルをターゲット・プロファイルに向けて修正するために、均一性補正モジュール内のメカトロニックな動き（フィンガ位置）を制御する。

ウェーハ面における検出器への、提示される検出器配列の周期的なマッピングは、どのような検出器シグニチャ、検出器不安定、および（提示される検出器配列から下流側の）光学系内汚染も、決定論的に補償されるようにすることができる。

以上の代表的な実施形態において、スリット測定がすべての露光（フィールド）に提供される。このスリットは、製品露光時の工程管理の１つの表示をリソグラフィ業者に与える。これはまた、すべての露光と共に位置設定を本質的に微調整する、均一性補正モジュール位置の動きの制御において使用する強度ベースのフィードバックを均一性制御ソフトウェアに提供する。

さらに、プロファイル測定は、より迅速かつより頻繁になり（検出器マッピング以外の時間ペナルティはほとんどないか全くない）、従って、各瞳形状についての別個のフィンガ位置較正の必要がなくなる。

均一性補正モジュール・フィンガ位置決めが迅速かつ頻繁なプロファイル測定に基づく場合、ソフトウェアは、洗練されたモデルおよびアルゴリズムを含む必要がなく、多数の大きい較正ファイルを格納する必要もない。このより単純なソフトウェアは、従来のシステム内で実行されるソフトウェアよりもかなり速く走る。

本発明の様々な実施形態の構造および動作だけでなく、本発明のさらなる実施形態、特徴および利点を、添付図面に関連して以下で詳細に説明する。

本文書に組み込まれ本明細書の一部を成す添付図面は、本発明を例示し、さらに以下の記述と共に、本発明の原理を説明しかつ関連技術分野の当業者が本発明の作成および使用ができるようにするために役立つ。

本発明の以下の詳細な説明は、本発明による代表的実施形態を例示する添付図面を参照する。他の実施形態が可能であり、本発明の精神および範囲の内で実施形態を変形することができる。従って、以下の詳細な説明は、本発明を限定することを意図するものではない。むしろ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲により定義される。

以下に記載されるように、本発明は、図面に例示されるハードウェア、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くの異なる実施形態において実施できることが当業者には明白であろう。本発明を実施するための特化された制御ハードウェアを伴うどのような実際のソフトウェア・コードも、本発明を制限するものではない。従って、本明細書中に提示される詳細のレベルが与えられれば、実施形態の修正および変形が可能であるという理解で、本発明の動作および機能が説明される。

図１は、本発明の１つの実施形態に従って構成された代表的なリソグラフィ・システムのハイレベル概観１００である。図１において、リソグラフィ・システム１００は、エキシマ・レーザまたは他の適切な照明機構のような光源１０２を含む。光源１０２は、例えば、光ビームを生成し、この光ビームを、ビームデリバリシステム１０４を介してリソグラフィ・システム１００の残りの部分に投射する。

光ビームを拡開および／または発散させて所望の瞳形状を作り出すために、瞳定義要素１０６が使用される。より具体的には、瞳定義要素１０６は、レチクルを適切に照明するために、角度の範囲（すなわち、瞳）周りで光を分布させる。変換レンズ１０８が瞳定義要素１０６と協働して望ましい瞳形状を作り出す。

リソグラフィ・システム１００は、フィールド定義要素１１０も含む。フィールド定義要素１１０は、一例として、マイクロレンズの配列を含むことができ、好ましくは、フィールド形状を最終的に定義するためにレンズの瞳に配置される。例えば、フィールド定義要素１１０は、変換レンズへの入射光の分散（以下でより十分に論じられる）を容易にし、変換レンズは入射光をリソグラフィ・システム１００の焦点面において矩形パターンに投射する。

技術的に知られているように、システム１１２のような均一性補正システムは、リソグラフィ・システム１００内の照明ビーム内の強度レベルの制御を担う機械的デバイスである。

照明スリットの特定部分から光を取り除く均一性補正システム１１２は、照明均一性を補正するための従来の周知のターンキー均一性補正サブシステムを含むことができる。

本発明において、均一性補正システム１１２は望ましくは、リソグラフィ・システム１００のフィールド面または焦点面に、またはその近くに配置される。均一性補正システム１１２は、ビーム均一性調整を容易にするブレード（フィンガ）またはフィルタのような調整可能な機械的構成要素を含むことができる。均一性補正システムのさらなる機能面の詳細は、当業者には周知であり、ここでさらに説明される必要はない。

均一性補正システム１１２により内部で実行された測定に基づき、照明均一性を補正するために補正パラメータが作成される。

（補正パラメータに基づく）均一性補正システム１１２内の調整可能な機械的構成要素の操作により、照明ビームの均一性特性を変更できる。より具体的には、補正パラメータは、所望の照明ビーム・プロファイルを達成するために、均一性補正システム１１２、または他の均一性補正システムにおいて、ブレードまたはフィルタの位置をどのように変更するかの詳細をもたらす。

均一性について較正および補正された照明ビームは、フィールド・フレーミング・ユニット１１４に投射される。フィールド・フレーミング・ユニット１１４も望ましくは、リソグラフィ・システム１００のフィールド面または焦点面に配置される。フィールド・フレーミング・ユニット１１４は、上記で言及され、以下でより十分に論じられるレチクル・マスキング・ブレードを含む。レチクル・マスキング・ブレードは、レチクルからウェーハに転写されるパターンのエッジを定義するために使用される。より具体的には、レチクル・マスキング・ブレードは、レチクルの何れの部分が照明されるかを定義する。本発明において、例えば、光学スリットを形成するために４つのレチクル・マスキング・ブレードを用いることができ、その場合、スキャンフィールドのエッジを定義するためにブレードのペアが異なる軸線に沿って動く。

その機能性および構造が当業者によく知られているレチクル１２０が、投影光学部品１２２と共に設けられる。最後に、典型的にはウェーハ１２４上に見出されるような感光性表面が含まれ、その上にパターンが書き込まれる。

図２は、図１に示されるリソグラフィ・システム１００のブロック図による例示である。図２のブロック図に示されるように、直線検出器配列２００がフィールド・フレーミング・ユニット１１４に取り付けられている。コンピュータ２０２が、直線検出器配列２００から出力を受け取り、照明ビームの均一性プロファイルを較正するために均一性補正機構１１２に指示を与える。コンピュータ２０２は、例えば、均一性プロセッサ分析器モジュールを含むことができる。

本発明において、直線検出器配列２００は望ましくは、フィールド・フレーミング・ユニット１１４のレチクル・マスキング・ブレードの１つのアクティブ・エッジ上に取り付けられる。レチクル・マスキング・ブレード上への取り付け後、検出器配列２００は、露光スリットを通してスキャンすることができ、すべての露光についてスキャン方向における照明ビームの強度を測定する。これらのスキャンに基づき、検出器配列２００は測定プロファイルを作り出し、この測定プロファイルは次に、コンピュータ２０２を介して均一性制御機構１１２に指示を与えるために使用される。例えば、均一性補正機構１１２内の制御ソフトウェアは、均一性補正機構１１２内のフィンガ位置を変更するためにメカトロニックな動きを制御する。これらのメカトロニックな動きは、ユーザが選択したターゲット・プロファイルに向けて照明ビーム・プロファイルを修正する。

図３は、本発明の１つの実施形態に従って構成された、フィールド・フレーミング・ユニット１１４内のレチクル・マスキング・ブレードのより詳細な例示である。図３は、レチクル・マスキング・ブレード・ステージ機構３００を示す。レチクル・マスキング・ブレード・ステージ機構３００には、第１および第２の平行レチクル・マスキング・ブレード３０２および３０４が可動的に取り付けられている。第３および第４のレチクル・マスキング・ブレード３０６および３０８も含まれている。

第１および第２のレチクル・マスキング・ブレード３０２および３０４をｙ軸に沿って動かし、第３および第４のレチクル・マスキング・ブレード３０６および３０８をｘ軸に沿って動かすために１つ以上の駆動機構が配置される。レチクル・マスキング・ブレード３０６および３０８は移動可能であるが、それらの動きは本発明においては必要ではない。注記：ｙ軸はスキャン軸である。

レチクル・マスキング・ブレード３０２／３０４および３０６／３０８のエッジが露光スリット３１０を形成する。すなわち、ブレード３０２／３０４の水平エッジが露光フィールド３１０のｙ次元を形成し、ブレード３０６／３０８の垂直エッジが露光フィールド３１０のｘ次元を形成する。図３に示されるように、一例として、直線検出器配列２００は、ｙ軸に沿って動くレチクル・マスキング・ブレード３０２および３０４の１つのアクティブ・エッジ上に取り付けることができる。

図４は、ｙ軸に沿ってスキャンするレチクル・マスキング・ブレード３０２／３０４、ｘ軸に沿って位置決めされるレチクル・マスキング・ブレード３０６／３０８、およびそれらから形成される露光フィールド３１０の相対的な位置のより詳細な図面を提供する。レチクル・マスキング・ブレード３０６／３０８はｘ軸に沿って動くことができるが、本発明は、例示目的のため、ｙ軸に沿ったレチクル・マスキング・ブレード３０２／３０４の動きに主に注目する。

図５は、レチクルおよびブレードがｙ方向に同期的にスキャンする際の単一レチクル露光の例示である。スキャン開始時（４０２）、レチクル１２０およびブレード４０８は、ビーム４１１がパターン３１０を露光できるようにし始める。スキャンが継続するにつれ（４０４）、ビーム４１１は、完全にパターン３１０内に入る。どちらのブレードも光をブロックしていない。スキャンがさらに継続するにつれ（４０６）、ボトム・ブレードがビームをブロックし始める（４１１）。パターンの露光はまもなく完了する。

均一性の観点から、ビームからのエネルギーが露光の間にスキャン方向に積分されるので、スリット内での光（照明ビーム）のスキャン積分された強度が非スキャン方向（すなわち、ｘ方向）において均一であることが望ましい。上述のような均一性により、均一な露光およびより優れた工程管理が可能になる。

例えば、露光の最初の部分（４０２）の間に、光ビーム４１１が部分的に（例えば、途中まで）オンになると露光が始まる。すなわち、光４１１の一部がレチクル・マスキング・ブレード４０８のアクティブ・エッジによりブロックされる。従って、スキャンの最初の部分（４０２）の間に、ブレード４０８／４１０がレチクル１２０と同期的にスキャンしている時に露光が始まる。示されるように、ブレード４０８／４１０およびブレード４１４／４１６は、スリット４１２のエッジを定義する。例えば、ｙ軸に沿って配置されたブレード４０８／４１０の水平エッジは、プリントされるフィールドのｙ次元を定義する。

続いて起こる露光（４０４）の間に、レチクル１２０がスキャンするにつれて、光ビーム４１１は完全にオンになる。言い換えれば、露光の中間部分（４０４）の間、光ビーム４１１は、プリントされるパターンを有するレチクル１２０の部分の上にある。露光のこの部分（４０４）の間、例えば、一番上のレチクル・マスキング・ブレード４０８はもはや光ビーム４１１をブロックしていない。最後に、露光の第３の部分（４０６）（露光終了時）の間に、レチクル・マスキング・ブレード４１０のアクティブ・エッジが光ビーム４１１をブロックし始める。

露光全体の間、ブレード４０８、４１０がレチクルと同期的にスキャンすることは必須ではない。それらのブレードは、スキャンの開始時（４０２）および終了時（４０６）に、ビームと交差する場合に、パターン・エッジと一致しさえすればよい。

図６は、本発明の１つの実施形態に従って構成されたフィールド・フレーミング・ユニット１１４の単一レチクル露光５００の例示である。図６において、直線検出器配列２００は、例えば、レチクル・マスキング・ブレード３０４のアクティブ・エッジ５０７上に設置される。レチクル・マスキング・ブレード３０２または３０４の１つに直線検出器配列２００を設置し、ｙ軸に沿ってスキャンすることにより、検出器配列２００は、照明ビーム５０８全体を測定できる。

図７は、レチクル・マスキング・ブレード３０４のエッジ５０７上に設置された直線検出器配列２００のより詳細な図６００である。図７に示されるように、直線検出器配列２００は、複数の個々の検出器ｄ（１）−ｄ（ｎ）を含んでいる。検出器配列がスリット３１０を通してスキャンすると、検出器ｄ（１）−ｄ（ｎ）の各々は、照明ビーム５０８のそれぞれの部分を通してスキャンする。検出器配列２００内の個々の検出器ｄ（１）−ｄ（ｎ）の出力を合計して、照明ビーム５０８のスキャン積分均一性プロファイルを生成することができる。次にこのプロファイルを分析して、結果として生じる指示を均一性補正機構１１２にフィードバックできる（例えば、図２参照）。従って、スリット３１０に対して均一性補正を行うことができる。

図８は、本発明の検出器マッピング・プロセス７００の説明である。生産露光の間にレチクル・マスキング・レベルにおいて測定がなされる間、ウェーハ・レベルでの均一な照明が実際には決定的なパラメータである。レチクル・マスキング・レベルおよびウェーハ・レベルで得られた測定の間には差異が存在する。これらの差異は、検出器要素ごとに異なる検出器応答だけでなく、レチクル・マスキング・レベルとウェーハ・レベルとの間の異なる光学要素からの光透過シグニチャにも起因する。レチクル・マスキング・レベルにおいて得られた測定値に基づいてウェーハ・レベルにおいて均一性を正確に推測するために、検出器を相互にマッピングすることが望ましい。

図８において、露光が行われていない時に、ウェーハ面検出器７０２を照明することができる。ウェーハ面検出器７０２を用いることにより、直線検出器配列２００およびウェーハ面検出器７０２双方を用いて均一性をほぼ同時に測定することができる。次にコンピュータ２０２は、ウェーハ面検出器７０２の測定値と直線検出器配列２００の測定値との比率を分析して、伝達関数を生成することができる。この分析の結果、およびその結果として生じる伝達関数は、直線検出器配列２００からの均一性測定値に適用して、ウェーハ・レベルにおける均一性の制御のためのより高品質の指示の提供を支援することができる。

図９は、本発明の実施形態を実施する代表的な方法８００のフローダイアグラムである。図９において、リソグラフィ・システム内の均一性補正機構は、ステップ８０２に示されるように、スキャン方向に積分される。積分された強度は、ステップ８０４において測定される。そしてステップ８０６において、積分されたビーム・エネルギーは、積分された強度の測定値に基づいてスキャン方向と直交する方向の関数として補正される。

結論
本発明は、リソグラフィ・システム内でのあらゆる露光（フィールド）の間の均一性プロファイル測定を容易にする。このプロセスは、製品露光の間の少なくとも１つの工程管理手段をリソグラフィ業者に提供する。本発明は、製品露光時の工程管理の１つの表示をリソグラフィ業者に与える。本発明はまた、すべての露光と共にフィンガ位置構成を本質的に微調整する、均一性補正モジュール・フィンガ位置の動きの制御において使用する強度ベースのフィードバックを均一性制御ソフトウェアに提供する。フィンガ位置決めが迅速かつ頻繁なプロファイル測定に基づく場合、関連ソフトウェアの複雑さを最小限にし、速度を向上させ、較正ファイルのストレージを低減できる。

本発明の実施形態を以上のとおり説明してきたが、これらの実施形態は単に例示の目的で提示されたものであり、限定の目的で提示されたのではないことが理解されるべきである。添付の特許請求の範囲において定義されるような本発明の精神および範囲を逸脱することなく、形状および細部の様々な変更を行い得ることが当業者により理解されるであろう。従って、本発明の幅および範囲は、上述の代表的な実施形態によって限定されるべきでなく、以下の請求項およびそれらの均等物のみに従って定義されるべきである。

特定の実施形態の以上の説明により、本発明の一般的性質が十分に明らかなるので、他者は、当該技術分野の知識（本明細書中で引用された参照の内容を含む）を応用することにより、本発明の一般的概念を逸脱することなく、必要以上の実験なしで、そのような特定の実施形態を様々な応用分野用に容易に修正および／または適合させることができる。従って、そのような適合および修正は、本明細書中に提示される教示および指導に基づいて、開示された実施形態の同等物の意味および範囲の内にあることを意図している。本明細書中の言い回しまたは専門用語は説明を目的とするものであって限定を目的とするものではないことが理解されるべきであり、従って、本明細書の専門用語または言い回しは、当該技術における通常の技能と組み合わせたここに提示される教示および指導に照らして当業者により解釈されるべきである。

本発明の１つの実施形態に従って構成された代表的なリソグラフィ・システムのハイレベル概観である。 図１に示されるリソグラフィ・システムのブロック図による例示である。 図１のリソグラフィ・システムにおいて用いられる代表的なレチクル・マスキング・ブレードの例示である。 図３に例示されるレチクル・マスキング・ブレードによりフレーミングされたレチクルの例示である。 従来のリソグラフィ・システムにおいて図４に示される露光スリットを通してレチクルおよびスキャンブレード（図４）が同期的にスキャンする際の単一レチクル操作の例示である。 本発明の実施形態に従って構成されたリソグラフィ・システムにおけるレチクル・マスキング・ブレードに付属する直線検出器配列を付加した図５の複製である。 図６に示される直線検出器配列のより詳細な例示である。 検出器マッピング・プロセスが記載されたブロック図による例示である。 本発明の実施形態を実施する代表的な方法の流れ図である。

Claims (15)

1. レチクル・マスキング・ブレード・デバイスと、
   ブレード・デバイスのブレード上に取り付けられた検出器配列と、
   を備えるレチクル・マスキング・ブレードシステム。
2. 均一性補正機構およびフィールド・フレーミング・サブシステムを含む装置であって、
   スキャン用に構成されたフィールド・フレーミング・サブシステム内のレチクル・マスキング・ブレード・デバイスと、
   レチクル・マスキング・ブレード・デバイス上に取り付けられた検出器配列とを備える装置。
3. レチクル・マスキング・ブレードのエッジが、アクティブ・エッジ、リーディング・エッジ、およびトレーリング・エッジを含む群のうちの少なくとも１つを含む請求項２に記載の装置。
4. 検出器配列は、照明ビームの強度を積分するように構成される請求項３に記載の装置。
5. 強度は、スキャン方向に積分される請求項４に記載の装置。
6. 強度は、露光ごとにのみ積分される請求項５に記載の装置。
7. 検出器配列は、１つ以上のカメラを含む請求項６に記載の装置。
8. 検出器配列に結合されかつ露光間の光を測定するために構成された測定デバイスをさらに備える請求項２に記載の装置。
9. 測定は、ほぼリアルタイムで行われる請求項８に記載の装置。
10. 測定デバイスは、均一性補正機構を更新するように構成される請求項９に記載の装置。
11. リソグラフィ・システム内の照明ビームの均一性を補正するための方法であって、
    積分されたビーム・エネルギーを測定するために、スキャン方向におけるビーム・エネルギーを積分するステップと、
    測定した積分されたビーム・エネルギーをスキャン方向に直交する方向の関数として補正するステップとを含む方法。
12. スキャン方向に直交する方向は、ｘ方向およびｙ方向を含む群のうちの少なくとも１つを含む請求項１１に記載の方法。
13. 強度は、スキャン方向に積分される請求項１２に記載の方法。
14. 強度は、露光ごとにのみ積分される請求項１３に記載の方法。
15. リソグラフィ・システム内の照明ビームの均一性を補正するための方法を１つ以上のプロセッサにより実行するための１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを有するコンピュータ読取可能媒体であって、前記命令は、１つ以上のプロセッサにより実行された場合に、１つ以上のプロセッサに、
    積分されたビーム・エネルギーを測定するために、スキャン方向におけるビーム・エネルギーを積分するステップと、
    測定した積分されたビーム・エネルギーをスキャン方向に直交する方向の関数として補正するステップとを実行させる、コンピュータ読取可能媒体。

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