JP2008283178A - リソグラフィ装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 例えばプリントされたパターンの忠実度または品質の向上を図ることである。
【解決手段】 リソグラフィ方法が提供され、同方法は、照明システムを使用して照明モードを有する放射ビームを供給すること、パターニングデバイスを使用して放射ビームに断面においてパターンを与えること、複数の基板上に前記パターニングされた放射ビームを投影すること、を含む。照明モードは、放射ビームが1つまたは複数の基板上に投影された後に調整される。この調整は、1つまたは複数の後続する基板上へのパターンの投影中の投影されたパターンに対するレンズ加熱による収差の影響を低減するように構成されている。
【選択図】図6
【解決手段】 リソグラフィ方法が提供され、同方法は、照明システムを使用して照明モードを有する放射ビームを供給すること、パターニングデバイスを使用して放射ビームに断面においてパターンを与えること、複数の基板上に前記パターニングされた放射ビームを投影すること、を含む。照明モードは、放射ビームが1つまたは複数の基板上に投影された後に調整される。この調整は、1つまたは複数の後続する基板上へのパターンの投影中の投影されたパターンに対するレンズ加熱による収差の影響を低減するように構成されている。
【選択図】図6
Description
[0001] 本発明は、リソグラフィ装置および方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は基板のターゲット部分上に所望のパターンを与える機械である。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され得るものである。この状況において、マスクまたはレチクルとも代わりに呼ばれるパターニングデバイスが、放射ビームに、その断面にパターンを与えるために使用が可能であり、このパターンはICの個々の層の回路パターンに相当する。このパターンは、放射感応性材料(レジスト)の層を有する基板(例えば、シリコンウェーハ)上のターゲット部分(例えば、1つまたは数個のダイの一部を含むもの)上にイメージングされ得る。一般に、単一の基板は、連続して露光される隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。知られているリソグラフィ装置は、一回の工程実施でターゲット部分上にパターン全体のイメージを露光または投影することにより各ターゲット部分が照射されるいわゆるステッパ、および、特定の方向(「スキャン」方向)においてビームを介してパターンがスキャンされる一方で、これと同期して、この方向と平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分が照射されるいわゆるスキャナを含む。リソグラフィプリント工程は、典型的に、イメージング工程に先立ち基板に施されるプライミング、レジストコーティング、および、基板のソフトベークなどの露光前プロセスを含んでいる。イメージング工程の後、基板には、露光後ベーク(PEB)、現像、ハードベーク、および、イメージングされたフィーチャの測定/検査などの他の手順を行うことが可能である。この手順の配列は、例えばICなどのデバイスの個々の層であるパターンを構成するプリントされたフィーチャを設けるための基礎として使用されている。続いて、このようなパターニングされた層は、全てが個々の層を仕上げることを意図されたエッチング、イオン注入(ドーピング)、メタライゼーション、酸化、化学的機械研磨などの様々なプロセスを受けることができる。典型的に、基板上へのパターンの前述のイメージングまたは投影は、放射のパターニングされたビームを投影システムを横切らせることにより行われる。投影システムは一連のレンズを含み、高精度でパターンを投影するために配列されており、すなわち、投影されたパターンに少量の歪または他の誤差のみを導入するものとなっている。リソグラフィ装置の従来の動作においては、多数の基板が次々に順次パターニングされていた。投影システムは、パターンの投影中にこのシステムを通過する放射の吸収により、時間の経過とともに加熱していく。この加熱はレンズの形状を変化させ、それにより、収差を発生させ、この収差は基板上に投影されたパターンを歪ませるか、または、この収差もしくは他のものが、基板上にイメージングされたパターンの忠実度に影響を及ぼす。その結果、イメージングされた、ならびに、プリントされたフィーチャのパターン忠実度は、レンズの加熱により時間の経過とともに影響を受けることがある。
[0003] 収差は、例えばレンズの1つまたは複数が持つ形状などを調整するためのアクチュエータを使用することにより補正され得る。しかし、この補正は、限られた範囲に対してしか機能しない。リソグラフィには、投影システムによる投影中に、より小さな面積にわたり放射が益々集中される照明モードの使用に向かう傾向がある。一般に、リソグラフィ装置は、レーザまたはEUV放射源などの放射源から放射を受け取る照明システムを含み、かつ、パターニングデバイスを照明するための前述の放射のビームを生成する。典型的な照明システム内では、ビームが照明システムの瞳面において所望の空間的強度分布を有するように、ビームが整形および制御されている。瞳面における空間的強度分布は、マスクの高さにおいて照明放射を供給するための仮想放射源として効果的に機能する。前記強度分布のいずれかの特定の形状は、照明モードと呼ばれることがある。パターンをプリントするために使用される照明モードは、例えば、「従来の照明」(前記瞳における最上層円盤型強度分布)、ならびに、環状、双極子、四極子、および、より複雑な形状の配列の照明瞳強度分布などの「オフアクシス」照明モードである。上述の傾向は、特にこのようなオフアクシス照明モードに関連しており、オフアクシス方向でマスクに当たる放射は、基板の露光中に、照明システムおよび投影システムの瞳において、より小さな面積にわたり益々集中されている。放射のこの集中は、放射により、投影システムのレンズが加熱されるか、または、局所的に加熱される程度を高めている。このことは、次に、投影されたイメージの歪または色むらを増加させ、かつ、許容誤差を超えて、プリントされたパターンの忠実度または品質を低下させる可能性がある。
[0004] 上記に述べた問題の1つまたは複数を低減または軽減するリソグラフィ装置および方法を提供することが望ましい。
本発明の一態様によれば、照明システムを使用して照明モードを有する放射ビームを供給すること、パターンを放射ビームにその断面において与えること、投影システムを使用して複数の基板上にパターンを投影すること、を含み、1つまたは複数の基板上にパターンを投影した後に照明モードを調整し、その後に1つまたは複数の後続の基板上にパターンを投影し、かかる調整が、1つまたは複数の後続の基板上へのパターンの投影の間、レンズの加熱による投影されたパターンに対する光学収差の影響を低減することを含むリソグラフィ方法が提供されている。
[0005] 本発明のさらなる態様によれば、照明システムを使用して照明モードを有する放射ビームを供給すること、パターンを放射ビームにその断面において与えること、投影システムを使用して基板上の複数のターゲット部分上にパターンを投影すること、を含み、1つまたは複数のターゲット部分上にパターンを投影した後に照明モードを調整し、その後に1つまたは複数の後続のターゲット部分上にパターンを投影し、かかる調整が、1つまたは複数の後続のターゲット部分上へのパターンの投影の間、レンズの加熱による投影されたパターンに対する収差の影響を低減することを含む方法が提供されている。
本発明のさらなる態様によれば、照明モードを有する放射ビームを供給するための照明システムと、ビームに断面においてパターンを与えるパターニングデバイスを支持するための支持構造体と、基板を保持するための基板テーブルと、基板のターゲット部分上にパターニングされた放射ビームを投影するための投影システムと、照明システムの一部を制御するように構成され、ビームが1つまたは複数の基板上、または、単一の基板上の1つまたは複数のターゲット部分上に投影された後にビームの照明モードを調整するように構成され、かかる調整が、1つもしくは複数の後続の基板または単一の基板上の1つもしくは複数の後続のターゲット部分上へのパターンの投影の間、レンズの加熱によるパターンに対する収差の影響を低減するように構成されているコントローラと、を含むリソグラフィ装置が提供されている。
[0007] 本発明の実施形態が、例のみの方法によって、対応する参照符号が対応する部分を示す添付の模式的な図面を参照して説明される。
[0020] この状況においては、ICの製造におけるリソグラフィ装置の使用に対して特定の参照を行うことが可能ではあるが、本明細書に説明されているリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリのための誘導パターンおよび検出パターン、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜磁気ヘッドの製造などの他の実用例も有することが可能であることを理解されたい。当業者は、そのような代替実用例の状況において、本明細書における用語「ウェーハ」または「ダイ」のいずれの使用も、より一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」とそれぞれ同義であると考えられることを理解されよう。本明細書において言及された基板は、例えば、トラック(典型的に、基板にレジストの層を塗布し、かつ、露光されたレジストを現像するツール)、または、メトロロジーツール、または、インスペクションツールにおいて、露光の前または後にプロセスされることが可能である。適用される場合、本明細書における開示はこのような、および、他の基板プロセスツールに適用されることが可能である。さらに、基板は、例えば多層ICを作成するなどのために、2回以上プロセスされることが可能であり、そのため、本明細書において使用されている用語「基板」はプロセス済みの多数の層を既に含む基板を指すこともできる。
[0021] 本明細書において使用されている用語「放射」および「ビーム」は、(例えば、365、248、193、157、または、126nmの波長を有する)紫外(UV)放射および(例えば、5から20nmの範囲の波長を有する)極端紫外(EUV)放射を含めた全てのタイプの電磁放射を包含する。
[0022] 本明細書において使用されている用語「パターニングデバイス」は、基板上のターゲット部分にパターンを作成するなどのために、パターンを放射ビームにその断面において与えるために使用され得るデバイスを指すと広く解釈されたい。放射ビームに与えられたパターンが基板のターゲット部分において所望のパターンに正確に対応しない可能性があることに注意されたい。一般に、放射ビームに与えられたパターンは、集積回路などのターゲット部分に作成されつつあるデバイスにおける特定の機能層に対応する。
[0023] パターニングデバイスは透過型または反射型とすることができる。パターニングデバイスの例は、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パネルを含む。マスクは、リソグラフィにおいてよく知られており、バイナリ、レベンソン型(alternating)位相シフト、および、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに、様々な混合マスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの例は小型ミラーのマトリクス配列を採用しており、このミラーの各々は入射する放射ビームを異なった方向に反射するように個別に傾けられ得る。このようにして、反射されたビームはパターニングされる。
[0024] 支持構造体は、パターニングデバイスを支持する。この構造体は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、例えばパターニングデバイスが真空環境において保持されているか否かなどの他の条件に依存する形でパターニングデバイスを保持する。支持構造体は、機械式クランプ、真空、または、他のクランプ技術、例えば、真空状態における静電クランプなどを使用することができる。支持構造体は、必要に応じて例えば固定または可動とすることができ、かつ、パターニングデバイスが、例えば投影システムなどに関して所望の位置にあることを確実にできるフレームまたはテーブルとすることができる。本明細書における用語「レチクル」または「マスク」のいずれの使用も、より全体的な用語「パターニングデバイス」と同義であると考えることができる。
[0025] 本明細書において使用されている用語「投影システム」は、例えば、使用されている露光用放射に対して、または、液浸用液体の使用もしくは真空の使用などの他の要因などに対して適切であるような屈折性光学系、反射性光学系、反射屈折性光学系を含む様々なタイプの投影システムを包含するとして広く解釈されたい。本明細書における用語「投影レンズ」のいずれの使用も、より一般的な用語「投影システム」と同義であると考えられることが可能である。
[0026] 照明システムは、放射のビームを誘導し、整形し、または、制御するための屈折性、反射性、および、反射屈折性の光学構成部分を含む様々なタイプの光学構成部分も包含することができ、そのような構成部分は、以下、まとめて、または、単独で「レンズ」と呼ばれることも可能である。
[0027] リソグラフィ装置は、2つ(デュアルステージ)またはこれより多くの基板テーブル(および/または、2つ以上の支持構造体)を有するタイプのものとすることができる。このような「マルチステージ」機においては、追加のテーブルは並行して使用することができるか、または、1つまたは複数のテーブルが露光のために使用されている間に、予備工程を1つまたは複数の他のテーブル上で実行することができる。
[0028] リソグラフィ装置は、例えば米国特許出願公開公報2007−0013890A1などに説明されているような2つ以上のマスクの間で(または、制御可能なパターニングデバイス上に供給されたパターンの間で)の迅速な切換えを可能にするタイプのものとすることができる。
[0029] この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満たすために、基板が比較的大きな屈折率を有する液体、例えば水の中に浸されるタイプのものとすることもできる。液浸用液体は、例えばマスクと投影システムの第1要素との間などのリソグラフィ装置における他の空間にも適用することができる。液浸技術は、投影システムの開口数を大きくするために当技術分野では良く知られている。
[0030] 図1は本発明の特定の実施形態によるリソグラフィ装置を示す模式図である。この装置は、以下を含んでいる。
・放射の放射ビームPB(例えば、UV放射またはEUV放射)を条件調整するための照明システム(イルミネータ)ILと、
・パターニングデバイス(例えば、マスク)MAを支持するための、かつ、物体PLに関してパターニングデバイスMAを正確に位置決めするための第1の位置決めデバイスPMに接続された支持構造体(例えば、支持構造体)MTと、
・基板(例えば、レジストコーティング済みウェーハ)Wを保持するための、かつ、物体PLに関して基板を正確に位置決めするための第2の位置決めデバイスPWに接続された基板テーブル(例えば、ウェーハテーブル)WTと、
・基板Wのターゲット部分C(例えば、1つまたは複数のダイを含むもの)上に、パターニングデバイスMAにより放射ビームPBに与えられたパターンをイメージングするように構成された投影システム(例えば、屈折型投影レンズ)PL。
・パターニングデバイス(例えば、マスク)MAを支持するための、かつ、物体PLに関してパターニングデバイスMAを正確に位置決めするための第1の位置決めデバイスPMに接続された支持構造体(例えば、支持構造体)MTと、
・基板(例えば、レジストコーティング済みウェーハ)Wを保持するための、かつ、物体PLに関して基板を正確に位置決めするための第2の位置決めデバイスPWに接続された基板テーブル(例えば、ウェーハテーブル)WTと、
・基板Wのターゲット部分C(例えば、1つまたは複数のダイを含むもの)上に、パターニングデバイスMAにより放射ビームPBに与えられたパターンをイメージングするように構成された投影システム(例えば、屈折型投影レンズ)PL。
[0031] 同図中に示されたように、装置は透過型(例えば、透過型マスクを採用しているもの)のものである。代わりに、装置は、反射型(例えば、上述されたタイプのプログラマブルミラーアレイを採用したもの)のものとすることができる。
[0032] イルミネータILは放射源SOから放射のビームを受光する。放射源SOおよびリソグラフィ装置は、例えば放射源SOがエキシマレーザであると、別個の実体とすることができる。このような場合、放射源SOはリソグラフィ装置の一部を形成しているとは考えられず、かつ、放射ビームBは、例えば適した誘導ミラーおよび/またはビームエキスパンダなどを含むビームデリバリシステムBDの支援を得て、放射源SOからイルミネータILに通過される。他の場合、放射源SOは、例えば放射源SOが水銀ランプであると、リソグラフィ装置の一体化された一部とすることができる。放射源SOおよびイルミネータILは、必要であればビームデリバリシステムBDとともに、放射システムと呼ぶことができる。
[0033] 以下に、イルミネータILがさらに説明される。
[0034] イルミネータILを出た後、放射ビームPBは、支持構造体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に入射する。パターニングデバイスMAを横切って、放射ビームPBは、基板Wのターゲット部分C上にビームPBを合焦させるレンズPLを通過する。第2の位置決めデバイスPWおよび位置センサIF(例えば、干渉計デバイス)の支援を得て、基板テーブルWTは、例えば放射ビームPBの経路内に異なった各ターゲット部分Cを位置決めするなどのために、正確に移動させることができる。同様に、第1の位置決めデバイスPMおよび(図1には明示的に描かれていない)他の位置センサは、例えばマスクライブラリからの機械式取出しの後またはスキャン中などに、放射ビームPBの経路に関してパターニングデバイスMAを正確に位置決めするために使用することができる。一般に、物体テーブルMTおよびWTの移動は、位置決めデバイスPMおよびPWの一部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)の支援を得て実現される。しかし、(スキャナとは対照的に)ステッパの場合、支持構造体MTはショートストロークアクチュエータのみに接続されることが可能であるか、または、固定とされることが可能である。パターニングデバイスMAおよび基板Wは、パターニングデバイス・アライメントマークM1、M2および基板アライメントマークP1、P2を使用してアライメントされることが可能である。
[0035] 示されている装置は、以下の例示的モードにおいて使用され得る。
[0036] 1.ステップモードにおいて、支持構造体MTおよび基板テーブルWTは基本的に静止に保たれる一方、放射ビームPBに与えられたパターン全体が一回の工程実施においてターゲット部分C上に投影される(すなわち、単一静止露光)。続いて、基板テーブルWTは、異なったターゲット部分Cが露光され得るようにXおよび/またはY方向に移動される。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズは単一静止露光においてイメージングされるターゲット部分Cのサイズを制限している。
[0037] 2.スキャンモードにおいて、支持構造体MTおよび基板テーブルWTは同期してスキャンされる一方、放射ビームPBに与えられたパターンがターゲット部分C上に投影される(すなわち、単一動的露光)。支持構造体MTを基準とした基板テーブルWTの速度および方向は、投影システムPLの拡大(縮小)倍率およびイメージ反転特性により決定されている。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズが単一動的露光におけるターゲット部分の(非スキャン方向における)幅を制限しているのに対し、スキャン移動の長さはターゲット部分の(スキャン方向における)高さを決定している。
[0038] 3.他のモードにおいて、支持構造体MTは基本的に静止に保たれ、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、基板テーブルWTは移動されるか、または、スキャンされる一方、放射ビームPBに与えられたパターンがターゲット部分C上に投影される。このモードにおいて、一般に、パルス放射源が採用され、かつ、プログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルWTの各移動の後に、または、スキャン中の連続した放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、上記に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利用したマスクレスリソグラフィに直ちに適用され得る。
[0039] 上述の使用モードまたは完全に異なった使用モードに対する組合せおよび/または変形も、採用されることが可能である。
[0040] イルミネータILは放射ビームPBの角度強度分布を調整するための調整手段AMを含むことができる。この手段は、例えば、イルミネータILの瞳面における強度分布の(一般にそれぞれσ−outerおよびσ−innert呼ばれる)外側および/または内側半径範囲の調整を可能とすることができる。加えて、イルミネータILは、一般に、インテグレータINおよび結合光学系COなどの様々な他の構成部分を含んでいる。例えば水晶のロッドとすることができるインテグレータは、放射ビームPBの均一性を改善する。
[0041] イルミネータの瞳面での放射ビームPBの空間強度分布は、放射ビームPBがパターニングデバイス(例えば、マスク)MAに入射する前に、角度強度分布に変換される。言い換えれば、イルミネータILの瞳面とパターニングデバイスMA(パターニングデバイスはフィールド面にある)との間にはフーリエ関係がある。これは、イルミネータ瞳面が、パターニングデバイスMA上に放射ビームPBを合焦させる結合光学系COの前方焦点面と実質的に一致していることによるものである。
[0042] 瞳面における適切な空間強度分布の選択は、パターニングデバイスMAのイメージが基板W上に投影される正確さを改善するために使用され得る。特に、双極子、環状、または、四極子のオフアクシス照明プロファイルを持つ空間強度分布は、パターンが投影される分解能を増強するため、または、投影レンズの収差、露光ラチチュード、および、焦点深度に対する感度などの他のパラメータを改善するために使用されることが可能である。
[0043] 検出器DTは基板テーブルWT内に設けられており、放射ビームPB内に存在する収差を測定するように構成されている。検出器DTはプロセッサPRを介してコントローラCTに接続されている。コントローラCTは、測定システムから受信された信号に応じてイルミネータILの設定を調整するように構成されている。これが行われる方法は、図6に関して以下にさらに説明される。
[0044] 図2は、放射ビームPBの対応する角度および空間の強度分布の原理を示す模式図である。従来技術の装置によれば、放射ビームの外側および/または内側半径範囲(それぞれ、σ−outerおよびσ−inner)は、回折要素4のアレイを使用して設定されることが可能である。各回折要素4は、発散光線束5を形成する。光線束5は、放射ビームPBの一部またはサブビームに相当する。光線束5はフォーカスレンズ6に入射する。フォーカスレンズ6の後側焦点面8において、光線束5は照明された領域に対応する。この領域のサイズは、この光線束5の光線が伝播する方向の範囲に依存している。この方向の範囲が小さい場合、後側焦点面8における照明された領域のサイズも小さい。方向の範囲が大きい場合、後側焦点面8における照明された領域のサイズも大きい。さらに、全ての同一の方向の光線束5、すなわち、互いに平行な全ての光線は、後側焦点面8における同じ特定の点に対応する(但し、理想的な光学的条件が適用されることを条件とする)。
[0045] 環状の形状を有する放射ビームPBの断面における(特に、放射ビームPBの瞳面における)空間強度分布を作成することが知られている。これは環状照明モードとして知られている。この環状形状の例は、2つの同心円により図4に示されている。環状形状の内側半径範囲(σ−inner)は、ゼロまたはゼロに近い強度を持つ中央領域に相当し、かつ、回折性光学要素の適切なアレイを使用することにより設定され得る。例えば、図2を参照すると、回折性要素4のアレイが選択され得、このアレイは、光線の鉛筆状束5のいずれも中央領域には入射せず、かつ、代わりに、環状領域のみに入射するように構成されている(しかし、実際には、分散などの効果により中央領域にはゼロより大きな強度が存在する可能性がある)。回折性要素アレイ4の適切な選択により、双極子照明または四極子照明などの他の空間強度分布は、断面領域において生成され得る。放射ビームPBの角度分布にさらなる修正を施すために、ズームレンズまたはアキシコンなどの(図示されていない)追加の光学要素が使用されることが可能である。
[0046] 図3は代案となる従来技術の装置を示す模式図である。放射源31(図1のSOと等価のもの)は、シャッター11を通過する比較的狭くコリメートされた放射ビームを出力する。続いて、この放射ビームは、反射性要素33a、33b、33c、33d、33eのアレイ33のサイズに相当するサイズに、このビームを拡張するビーム開散光学系32を通過する。理想的には、放射ビーム開散光学系32はコリメートされたビームを出力するものである。好ましくは、拡張された放射ビームのサイズは、放射ビームが全ての反射性要素33aから33eに入射するのに十分である。図3において、例として、拡張された放射ビームの3本のサブビームが示されている。
[0047] 第1のサブビームは反射性要素33bに入射する。アレイ33の他の反射性要素33a、および、33cから33eのように、反射性要素33bは、サブビームが所望の所定の方向に反射されるように、自身の向きを調整するように制御され得る。フォーカスレンズを含むことができる再誘導光学系16は、サブビームが放射ビームの断面平面18における所望の点または小さな領域に入射するようにサブビームを再誘導する。断面平面18は瞳面と一致することがあり、これは、(図3では示されていない)イルミネータの他の部分のための仮想放射源として機能する。図3に示された他のサブビームは、平面18の他の点に入射するように、反射性要素33c、33dにより反射され、再誘導光学系16により再誘導される。反射性要素33aから33eの向きを制御することにより、断面平面18におけるほとんどいずれの空間強度分布も生成され得る。
[0048] 図3は5個の反射性要素33aからeのみを示しているが、アレイ33は、例えば二次元グリッドなどに配列されたより多くの反射性要素を含むことができる。例えば、アレイ33は1,024個(例えば、32×32)のミラー、もしくは、4,096個(例えば、64×64)のミラー、または、いずれの他の適した数のミラーを含むことができる。ミラーの2つ以上のアレイも使用されることが可能である。例えば、32×32個のミラーを有する4つのミラーアレイのグループも使用されることが可能である。以下の説明において、用語「アレイ」は単一のアレイまたはミラーアレイのグループを意味することができる。
[0049] 図4は、リソグラフィ装置のイルミネータILにより生成されることが可能な瞳面における空間強度分布を示している。図4は、複数のサブビームを使用して空間強度分布を生成する原理を説明する模式図として理解されてもよい。図4の図面平面は、放射ビームPBの断面、例えば、図3の断面平面18と一致している。図4は、閾値よりも大きな照明強度を持つ領域を表す15個の円形領域23を示している。図4に示された強度分布はほぼ平行四辺形の形状を有している。放射ビームPBのサブビームが断面領域のいずれの所望の場所にも誘導され得るため、ほとんどいずれの強度プロファイルも生成され得る。しかし、例えば環状形状、双極子形状、四極子形状などを持つ従来の強度分布と考えられるものを生成することも可能である。図4において、内円と外円との間の領域21は環状領域23で満たされ得る。σ−outerおよびσ−innerは、内円と外円との間の対応する場所にサブビームを誘導することにより調整され得る。
[0050] 図5aおよび5bは、例えば、図3に模式的に示された反射性要素のアレイ33の一部などを形成することができる反射性要素の例を模式的に示している。反射性要素のアレイは、例えば、1,000個を超えるそのような反射性要素を含むことができ、これらは、例えば、放射ビームを横切る平面においてグリッド状編成などに配列されることが可能である。反射性要素は図5aにおいて上方から、および、図5bにおいて斜視図において見られる。例示の容易さのために、図5aに示された詳細の一部は図5bには含まれていない。反射性要素は、長方形の反射性表面領域を持つミラー61を含んでいる。一般に、ミラー61は、例えば、正方形、長方形、円形、六角形などのいかなる所望の形状も有することができる。ミラー61は回転接続部65を介して支持部材63に接続されている。ミラー61は支持部材63に関して回転されることが可能であり、回転は(ダッシュ線により示されている)第1の軸Xの周囲のものである。支持部材63は(図示されていない)基板により支持されている脚部67に回転可能に接続されている。支持部材63は(ダッシュ線により示されている)第2の軸Yの周囲を回転されることが可能である。したがって、ミラー61をX軸およびY軸での回転の組合せを必要とする方向に向けることが可能となる。
[0051] ミラー61の向きは、静電アクチュエータ71を使用して制御されることが可能である。静電アクチュエータ71は、所定の電荷が印加されたプレートを含んでいる。電荷は静電吸引力を介してミラー61を吸引し、ミラー61の向きを調整するために変化される。ミラー61の向きのフィードバック制御をもたらすために、センサが設けられる。センサは、例えば光学センサとすることができるか、または、例えば容量性フィードバックセンサとすることができる。静電アクチュエータとして使用されているプレートは、容量性フィードバックセンサとして機能することもできる。図5bでは2つの静電アクチュエータ71のみが示されているが、3つ以上が使用されることも可能である。アクチュエータのいずれの他の適した形態も使用されることが可能である。例えば、圧電アクチュエータが使用されることも可能である。
[0052] ミラー61の向きは、入射放射ビームを半球のいずれの所望の方向にも反射するように調整され得る。図5aおよび5bに示されたタイプおよび他のタイプの反射性要素に関するさらなる詳細は、例えば米国特許第6031946号明細書に開示されている。
[0053] 図6は図1の簡略版であり、本発明の実施形態に関連するリソグラフィ装置のいくつかの要素を示している。上記にさらに説明されたように、放射源SOは、例えば、放射ビームPBをイルミネータILに誘導するように構成されたレーザを含むことができる。イルミネータILは、必要な照明モードを上述の方法で提供するように構成されたミラーのアレイを含むことができる。イルミネータILは、所望のモードを持つ放射を、放射ビームPBにパターンを与えるマスクMA上に誘導するように構成されている。一組の屈折性レンズを含むことができる投影システムPLは、基板テーブルWT上に支持された基板W上にパターンを投影するように構成されている。
[0054] 検出器DTは、放射ビーム中の収差を測定するように構成されている。収差とは、投影システムPLを横切る放射ビームに対して投影システムPLにより与えられた光学収差を指し、イメージに存在するイメージ収差として、または、同等に、放射ビーム中に存在する波面の波面収差として表されることが可能である。検出器DTは、プロセッサPRを介してコントローラCTに接続されている。コントローラCTは、イルミネータIL内に設けられたミラーアレイの向きを制御する。
[0055] 使用において、リソグラフィ装置はパターンを多数の基板上に順次投影するように構成されている。基板上へのパターンの投影中、放射の大半は投影システムPLを通過し、基板Wに入射する。しかし、放射の小さな部分は、投影システムPL内のレンズにより吸収され、レンズを加熱させる。これは知られている効果であり、「レンズの加熱」としばしば呼ばれている。レンズが熱くなる速度は、レンズの温度が最終的に安定する(これは時に「飽和」と呼ばれる)まで、時間の経過とともに低下する。典型的なリソグラフィ装置において、レンズの温度は、例えば15分間で安定することがある(この時間は、異なった装置に対しては異なる)。放射ビームによりレンズに熱が加えられた速度と同じ速度で、一旦レンズが放射ビームにより供給された熱を放散すれば、レンズ温度の安定化が生じる。レンズの加熱は、基板テーブルWT上に投影されているパターンに影響を及ぼす光学収差を引き起こすことがある。基板テーブルに設けられた検出器DTはこれらの収差を検出または測定し、かつ、時間の経過に伴う収差の変化を測定するように構成されている。検出器DTは、例えば、シアリング干渉計システムの一部として構築および配列されることが可能である。シアリング干渉計はリソグラフィ装置内に含められることが可能である。投影システム収差のその場での収差測定のためのシアリング干渉計の詳細は、米国特許出願公開公報US2002/0001088号明細書から収集可能である。リソグラフィ装置の一部であるシアリング干渉計は、典型的に、放射源モジュールおよび検出器DTを含んでいる。放射源モジュールは、投影システムPLの物体面(マスクパターンの平面)内に定置されたクロムのパターニング済み層を有し、このクロム層の上方に設けられた追加の光学系を有する。この組合せは、投影システムPLの瞳全体に放射の波面を提供する。この実施形態における検出器DTは、投影レンズPLのイメージ平面内に定置されたクロムのパターニング済み層(レンズ干渉計マーカ)、および、前記クロムの層のある距離後方に定置されたカメラを含んでいる。検出器上のクロムのパターニングン済み層は、互いに干渉してインターフェログラムを発生させる数個の回折次に放射を回折させる。インターフェログラムはカメラにより測定される。投影レンズPLの収差は、測定されたインターフェログラムに基づくソフトウェアにより決定され得る。代案として、検出器DTは、透過型イメージセンサとして構築および配列されることも可能であり、マスク(レチクル)の高さにおけるマークパターンの投影領域内イメージの基板の高さにおける位置を測定するために使用されることが可能である。基板の高さにおける投影イメージは、露光放射の波長に匹敵する線幅を持つラインパターンであってもよい。透過型イメージセンサは、光電セルを下に備えた透過パターンを使用して、上述のマークパターンを測定する。センサは投影システムの光学的性能を測定するために使用されることが可能である。異なった投影イメージとの組合せで異なった照明設定を使用することにより、コマ収差、球面収差、非点収差、および、像面湾曲などの収差が測定され得る。相当する測定方法の詳細な説明は、米国特許第6787789号明細書から収集され得る。上述の実施形態のいずれにおいても、検出器DTは、放射ビームの異なった部分に存在する1つまたは複数の収差が測定されることを可能にするために、放射ビームPBを横断して移動されることが可能である。これは、基板Wが上に所在する基板テーブルWTを移動することにより達成される。収差を波の位相誤差として(すなわち、波長λの一部として)表した波面収差Wa(ρ,θ)を表す収差のデータは、従来、直交ゼルニケ(Zernike)円多項式fj(ρ,θ)、および、個々のゼルニケ多項式の存在に重み付けしている対応するゼルニケ収差係数Zjの項において記載されている。
例えば、「Optical imaging in projection microlithography」、Alfred Kwok−Kit Wong、Tutorial texts in Optical Engineering、Vol.TT66、2005年、SPIE Press社、米国ワシントン州Bellingham、7.3章を参照されたい。
[0056] ゼルニケ多項式には、例えば、正規化されたか、または、非正規化の、および、異なった番号付け方式などの多数の定義があることに注意されたい。本発明の実施形態の機能性は、ゼルニケ多項式の特定の定義には依存しない。
[0057] 検出器DTにより出力された収差データは、プロセッサPRに送られる。プロセッサPRは、放射ビーム中の収差の分布の表示を形成するためにこのデータを使用する。続いて、プロセッサPRは、基板W上に投影されたパターンへの収差の影響を決定する。これを行うために、プロセッサPRには、マスクMA上のパターンの表示が供給されている。これは、例えば、プロセッサPRの一部を形成することができるメモリなどの記憶デバイスに保存されることが可能である。プロセッサPRは、基板W上に投影されたパターンに対する収差の影響を一旦決定すれば、続いて、基板W上に投影されたパターンの忠実度を改善するために使用されることが可能な照明モードの調整値を算出する。言い換えれば、照明モードの調整値は、投影されたパターンが照明モードの調整のない場合に投影されたであろうパターンよりも正確になるように算出される。
[0058] 一旦照明モードの所望の調整が決定されれば、この情報は、コントローラCTに送られる。コントローラCTは、ミラーの向きに対して必要となる調整を決定し、それに従って、ミラーアレイのミラーに送られる制御信号を変化させる。
[0059] 放射ビームにおける収差の分布の表示の形成、および、基板W上に投影されたパターンに対する収差の影響の決定は、2つの別個の工程として上記に説明されている。しかし、プロセッサPRは、これらの工程を単一の工程として行ってもよい。
[0060] 図7は、上述されたプロセスを説明するフローチャートである。照明モードが選択され(ステップ720)、この照明モードは投影されるパターンに対して適切なものである。パターンが1つまたは複数の基板上に投影される(ステップ730)。放射ビーム中に存在する収差が測定される(ステップ740)。投影されたパターンに対する収差の影響が算出または決定される(ステップ750)。基板上に投影されたパターンの正確さを改善する照明モードの調整が算出される(ステップ760)。ミラーアレイのミラーに送られる制御信号の必要な修正が決定され(ステップ770)、修正された制御信号がミラーに印加される(ステップ780)。
[0061] 上記に説明されたように、投影システムPL内のレンズは、かなりの時間にわたり加熱を続ける。この理由のために、図7において説明されているプロセスは、所定の時間が経過した後に反復されている。例えば、プロセスは、パターンまたは隣接したパターンのネットワークの基板W上への投影が完了した後で反復されることが可能である。このことは図7の点線により示され、この点線は、ミラーアレイのミラーに修正済み制御信号を印加する最終プロセスステップ(ステップ780)を、後続する1つまたは複数の基板を露光するプロセスステップ(ステップ790)に、および、次に、収差を測定するプロセスステップ740に接続している。
[0062] 図7に示された一連のプロセスを各基板の露光の後に反復することが望ましい場合がある。これは、例えば、測定された収差が不変であると見出され、レンズの温度が安定したことを示すまで継続することができる。
[0063] 一連のプロセスを、さほどしばしばではなく、例えば、各第2の基板の露光の後に、または、各第3の基板の露光の後に、または、いくつかの他の数の基板の後に反復することを所望することができる。レンズ温度の上昇の速度が時間の経過とともに低下するため、プロセスの連続の各反復の間の時間は、長くなることがある。例えば、プロセスは、第1の基板、第2の基板、第3の基板、第6の基板などの露光の後に行われることが可能である。
[0064] 特定の実体により行われている特定のプロセスへの言及は例のみであり、かつ、いくつかのプロセスが他の実体により行われる場合もあってよい。加えて、または、代案として、1つまたは複数のプロセスが単一の実体により行われることも可能である。例えば、照明モードの調整の算出に加えて、プロセッサPRは、ミラーに印加される制御信号を算出することもできる。
[0065] 照明モードの調整は、例えば従来の四極子照明モードと環状照明モードとの間などの一般に知られている異なったタイプの照明モード間での1工程での変更ではない。代わりに、単一の照明モード調整の前後で、照明モードのタイプは実質的に同じまま存続し、その照明モードの特性が調整される。例えば、照明瞳における強度分布の半径範囲は、特定の方向において延長されることが可能であるか、より大きくされることが可能であるか、または、より小さくされることが可能である。
[0066] プロセッサPRは、例えば、オランダのVeldhovenのASML社から入手可能であるLithoGuideとして知られているプログラムを使用することができる。LithoGuideは、レンズ加熱の表示、および、投影されたパターンならびにプリントされたパターンに対するレンズ加熱の影響を含むモデル化用ソフトウェアである。
[0067] 投影されたパターンに対するレンズの加熱または冷却の影響は、例えば、以下の等式を含むモデルに基づくことができる。
ここで、Bは、例えばフィーチャの幅などのイメージパラメータである。フィーチャは、例えば溝とすることができ、Bは最小の印刷可能なクリティカルディメンジョンとすることができる。さらに、Ziは異なった次数iの収差のゼルニケ収差係数を示し、Siは特定の次数iの収差に対する感度の測定値である。
本発明の上述の実施形態において、照明モードの所望の調整はリアルタイムで、すなわち、収差の測定値が取得された直後に算出される。本発明の代案実施形態において、プロセスステップのフローは、照明モードの適切な調整が生産工程の前に算出されることを可能にするために、事前に行われることが可能である較正露光工程を含む。プロセスステップの代案となるフローは図11に示されている。生産工程のために使用される照明モードを選択(ステップ720)した後、収差の時間依存性の較正が実行される(ステップ1120)。較正は、例えば一連の25枚の基板などを含む1バッチの基板の露光工程を含むことができ、放射ビーム中に存在する収差は、2枚の後続する基板の露光と露光の間に、または、基板の各露光の後に検出器DTを使用して測定される。しかし、レンズ加熱時定数によっては、較正が、25枚未満の基板を含む基板露光工程を含むことができることを理解されよう。例えば、15分未満の値を有する時定数の場合、較正は、例えばちょうど5枚の基板からちょうど1枚の基板までの露光を含むことができる。較正が、例えば、2回以上の露光と露光の間に、または、2枚の後続する基板の露光と露光の間などに発生することがあるように、レンズの冷却についての時定数および振幅特性の同様の決定も含むことができることを理解されよう。較正工程に続いて、プロセッサPRは、投影されたパターンに対する収差の影響を、データの各測定済みセットに対して、および、この影響を低減するための照明モードの適切な調整を決定するために使用される。レンズの加熱に誘起された収差の影響は、時間の経過とともに動的に変化し、そのため、このレンズ加熱誘起収差影響を補正するために、本実施形態は、レンズの加熱の影響の上述のモデルを採用している。等式(1)を参照されたい。レンズの加熱は、時間の関数として1つまたは複数のゼルニケ係数Ziを表すことにより説明される。例えば、このモデルは、指数関数の和としてゼルニケ係数を表すことができ、ここで、指数関数は、個々の振幅および時定数により特徴付けられている。このような振幅および時定数は、以下に「モデルパラメータ」と呼ばれるパラメータの例である。較正の測定値は、特定の収差の測定済み時間依存性をモデル化された時間依存性と比較するために使用される。すなわち、収差の時間依存性を較正するために必要な異なった時刻における収差の測定が、図11の較正プロセスステップ1120の一部となっているのである。モデルパラメータを取得および保存する次のプロセスステップ(図11のステップ1130)は、収差の測定済み時間依存性の個々のモデル化時間依存性への適合を含むことができる。このような適合は個々のモデルパラメータに対する見積り値をもたらす。これらのモデルパラメータはデータ保存媒体にデータとして保存され得、このデータはプロセッサPRにより検索可能である。
得られたモデルパラメータは、基板を露光する後続の生産工程中の収差係数Ziの変化、および、後続する生産工程中の時間の経過とともに進む(フィーチャ幅などの)事前選択されたイメージパラメータBの対応する変化の予測を可能にする。収差のこのような予測効果は、図11のステップ1140により表される。例えば、プロセッサPRは等式1に基づきイメージパラメータBの変化の予測値を算出することができ、ここで、(上記に説明されたように)ゼルニケ収差を表す指数関数の振幅および時定数の較正済みの値は、算出のために検索および使用される。
これらの予測値に基づき、生産工程実施中にイメージパラメータBの個々の許容誤差内に同パラメータを保つなどのために、照明モードを表していて、かつ、イメージ忠実度パラメータBの変化を補償するために必要になっている強度分布へのフィードフォワード補正が算出され得、かつ、適用され得る(前出の実施形態における通りのステップ760、770、および、780)。次に、1つまたは複数のウェーハを露光する生産工程が実行され得(ステップ1150)、照明モードのフィードフォワード調整が、(図11の点線の矢印により示されたように)1つまたは複数のウェーハを露光する後続する工程実施のために反復され得る。
[0068] 較正工程は、異なった照明モードに対して行われることが可能であり、特定のタイプだが異なった特性を有する照明モードに対して行われることも可能である。較正工程は、異なったパターンまたは異なったタイプのパターンに対しても行われることが可能である。
[0069] 後続する生産工程中、適切な照明モードがマスクMA上に設けられたパターンに対して選択される。この照明モードのために行われた較正工程実施の結果がメモリから検索される。これらの結果は、イルミネータIL内のミラーアレイのミラーの向きを制御するためにコントローラCTを介して使用される。これは、投影されたパターンに対するレンズの加熱の影響を低減するための照明モードの調整を提供する。この調整は、基板の露光と露光の間の放射ビームの収差を測定する必要なく、かつ、露光と露光の間の調整値を算出する必要なく提供される。
[0070] 本発明のさらなる代案実施形態において、時間の関数としての収差係数および照明モードの対応する調整は、1つまたは複数の較正実施工程を介して決定され、かつ、データのセットとして保存されることが可能である。後続する生産工程実施中、収差は基板の露光後に測定されることが可能である。測定された収差は、保存されている最も類似した収差を見出すために、データのセットと比較されることが可能である。続いて、適切な照明モード調整が保存されているデータから検索され、かつ、照明モードに適用される。
[0071] 全般に、本発明の実施形態は、照明モードの調整を介してレンズ加熱により引き起こされた収差の補正を提供する。
[0072] 本発明のさらなる実施形態のプロセスフローが図12に示されている。このプロセスフローは、図11のステップ1150を除き、図11に示されたフローと同じである。前出の実施形態においては、フィードフォワード補正が、何枚かの基板全体の露光の後に適用された(図11を参照されたい)のに対して、本実施形態においては、フィードフォワード補正が、図12のステップ1250により示されているように、単一の基板の1つまたは複数のターゲット部分を露光する前に適用され(かつ、その露光後に反復され)る。1時間当りのウェーハ全体の露光に関しては、より大きなスループットに対する要求が高まり、与えられる放射ビーム強度は、パターンイメージ忠実度に対するレンズ加熱の影響が、単一の基板上の後続する2つの複数のターゲット部分の露光と露光の間、または、後続する単一のターゲット部分の間においてさえも照明モード調整による補償を必要とすることがある程度にまで増大している。
[0073] 本発明による照明モード調整の実施例、および、この照明モード調整により低減されるパターンの投影中のレンズ加熱による投影されたパターンに対する光学収差の影響の実施例が以下に説明され、かつ、上記に説明された実施形態を示している。図8aおよび8bは、四極子照明モードの調整およびその調整の効果をそれぞれ模式的に示している。四極子照明モードは、この説明の目的のために、上部極101、下部極102、左側極103、および、右側極104と呼ばれる4つの極を含んでいる。図9aに示されているように、これらの4つの極は、照明システムの瞳の比較的に大きな強度の領域を表し、瞳の平面はxy平面であり、極103および104はx軸に関して中央に集まり、極101および102はy軸に関して中央に集まっている。図8bは、基板上に突き出したようなコンタクトホール105を上方から見て示している。
[0074] 図8aおよび8bに示された状況において、コンタクトホール105は、これが円形となることを意図されているのに対して、(レンズ加熱により引き起こされた放射ビーム中の収差のために)楕円形である。したがって、コンタクトホール105は両方向の矢印により示された方向に引き伸ばされる必要がある。これは、四極子照明モードの上部極101および下部極102を修正することにより達成される。この修正は、例えば上部極101および下部極102の外側半径範囲を増大させ、内側半径範囲を減少させることなどにより、図8aの両方向の矢印により示された両極101、102を引き伸ばすことを含んでいる。両極が引き伸ばされる程度は、さらに上記に説明されたようにプロセッサPRにより決定される。左側極103および右側極104は修正されていず、したがって、同じままとなっている。
[0075] 図8bに示されたタイプの歪は、例えば、放射ビームに存在するゼルニケ収差係数Z5により表される非点収差の量の増加により生じる。照明モードの調整はZ5収差の影響を最小に抑えるか、または、少なくとも低減する。
[0076] 図9aおよび9bは、四極子照明モード、および、図8bのイメージングされたコンタクトホール105の形状に対するこの照明モードの変化の影響の個々のプロットを模式的に示している。図9aに示されたように、照明モードに行われることが可能な調整は、左側極103および右側極104の内側半径範囲を減少(σinnerを減少)させることにより、これらの極103、104を一体に近づくように移動される工程を含んでいる。同時に、これらの極の外側半径範囲σouterが、σinner+0.5(σouter−σinner)定数により定義される半径範囲の中央値を保つように増大される(図9bにおいて、照明モードのこのような変化への言及は、本文「固定シグマ Xセクタの中央」により行われている)。図9bはZ5収差の影響を示し、左側極および右側極の位置の調整がこの収差の影響を最小に抑えるためにどのようにして使用されることが可能かを説明している。コンタクトホール105の楕円率の輪郭のプロットが示されている。この楕円形は、相互に直交する短軸および長軸を規定し、楕円率は{1−(短軸に沿った大きさ/長軸に沿った大きさ)}として定義されている。図9bの水平軸に沿って、両極103および104の外側半径範囲σouterがプロットされている。垂直軸に沿って、放射ビームの波長の一部としてZ5収差の値がプロットされている。図9bにおいて、ダークグレイ色領域と白色領域の間の過渡領域上にあることが好ましい。何らのZ5収差もない場合、左側極103および右側極104の好ましい半径範囲σouterは、0.8である(開口数の一部として表されたもの)。しかし、一旦何らかのZ5収差が導入されれば、左側極103および右側極104の好ましい半径範囲σouterは減少する。例えば、Z5が0.04であると、σouterに対する好ましい値は約0.74である。距離の低減は、図9aの矢印により模式的に示されているように、照明モードの左側極103および右側極104の内側範囲を一体に移動させることにより達成される。
[0077] 図10aおよび10bは、コンタクトホール105の形状に対するZ5収差の影響を最小に抑えるために使用されることが可能である照明モードの代案調整を示している。図9bのように、図10bは、コンタクトホール105の楕円率の輪郭プロットを示している。図10bは、いわゆるxセクタ極(すなわち、左側極103および右側極104)の相対強度の変化の楕円率に対する影響を示している。xセクタ極の相対強度は図10bの水平軸に沿ってプロットされている。xセクタ極の相対強度は、いわゆるyセクタ極(すなわち、上部極101および下部極102)の強度により正規化されたこれらの極の強度として定義されている。図10bにおいて、垂直軸に沿って、図9bにあるように収差Z5の値がプロットされている。図9bと共通して、ダークグレイ色領域と白色領域の間の過渡領域上に留まることが好ましい。図10bからは、何らのZ5収差も存在しない場合、xセクタとyセクタの強度の比は1としてもよく、すなわち、同じ量のエネルギーが、上部極101および下部極102に存在するように、左側極103および右側極104にも存在していることが理解される。しかし、放射に何らかのZ5収差が存在していると、極における相対強度の調整が必要となる。例えば、Z5=0.04であると、極101から104の相対強度は、xセクタ極(左側極103および右側極104)の強度が、yセクタの極(上部極101および下部極102)の強度の比約0.89となるように調整される。
[0078] 本発明による照明モード調整のさらなる例が以下に説明され、かつ、スキャンリソグラフィ装置の投影システムのy方向(スキャン方向)に沿った倍率(または、縮小率)の誤差を表すレンズ加熱誘起収差の補償を含んでいる。このような収差は、ゼルニケ収差係数Z3により説明され得、ここで、例えば、y方向(スキャン方向)に沿って配置された(基板の高さにおける)イメージ点について、Z3の値は、それらのイメージ点のy座標とともに線形的に変化する。投影システムの光学軸上で、パターンのイメージングされた部分の中央において、y=0においては、Z3もZ3=0である。収差の線形的変化の観点から、この収差はy倍率誤差もしくはZ3傾き収差、または、簡単に「Z3傾き」とも呼ばれる。Z3傾きの値は、イメージングされた部分のエッジ部におけるイメージ点に対する対応した波面収差の最大値を参照する。
[0079] Z3傾き収差の存在は、プリントプロセスがスキャン露光を含む際に、特にプリントされたパターンの忠実度に影響を及ぼすことがあり、ここで、「水平」および「垂直」の線の形状のフィーチャの双方を含むマスクパターンが基板上にイメージングされる。水平および垂直の線の形状のフィーチャは、以下、H線およびV線とも呼ばれ、かつ、それぞれx方向およびy方向に位置合わせされている。結果として得られる水平および垂直のプリントされた線の形状のフィーチャは、通常、クリティカルディメンジョンまたはCDと呼ばれる同じ幅を有している。Z3傾き収差の結果として、所謂H−V差が許容誤差を超えてもよく、ここで、「H−V差」は水平線のCDと垂直線のCDとの間の差を指す。
[0080] Z3傾き収差などのy倍率誤差は、典型的に、図8aに示されたものなどの四極子照明モードの存在に導入されることが可能である。4個の極がx軸およびy軸によって二等分された各象限に配置されている四極子モードは、直交四極子モードとも呼ばれることが可能である。このような照明モードは、水平線形状フィーチャおよび垂直線形状フィーチャの双方を含む投影用パターンを伴う使用に適している。例えば、直交四極子照明モードは、双方がクリティカルディメンジョンCD=65nmの線幅を有するH線およびV線を含むパターンをプリントするために使用されることが可能である。このようなパターンの線をプリントするためのリソグラフィプリントプロセスは、例えば、0.93である投影システムの開口数、193nmである放射ビームの波長、それぞれ0.7および0.9であるσinnerおよびσouterの設定、ならびに、35度である図8aの各極101、102、103、および、104の(xy平面における)正接角度範囲の設定により特徴付けられることが可能である。後者の角度範囲は、照明システムの瞳における光軸上の点に関して各極により限定される(度で表された)角度を指す。このプロセスを使用してプリントされるパターンは、寸法CD=65nmの公称線幅を有する規則的に間隔を空けられた隔離されたH線、および、同様に規則的に間隔を空けられた隔離されたV線を含むことができ、ここで「隔離された」とは、ピッチ、例えば3CD(195nm)よりも大きいピッチで配列されたそのような規則的に間隔を空けられた線のアレイを指す。
[0081] 本実施形態において、Z3傾きの影響を低減するための使用のための照明モードの調整は、yセクタ極101および102のσinnerの設定の同様の変化と組み合わされた設定σouterの変化により引き起こされたyセクタの極101および102の半径方向の位置の調整を含むことができる。このような半径方向の位置は、σの値と同じ方法で正規化され、以下、RPyと示されている。照明モードの調整は、yセクタ極の角度範囲の調整をさらに含むことができる。この角度範囲は、以下、φyにより示される。照明モードの調整はyセクタ極の相対強度の調整をさらに含むことができる。この相対強度は、xセクタ極103および104の強度の一部RIyとして表される。調整可能な他のプロセスパラメータ設定は、EDにより以下に示される露光量である。本発明によれば、リソグラフィプリントプロセスは、これらの調整のいずれかと、対応する結果的に得られるCDの変化との間の関係を表す感度Sにより特徴付けられることが可能である。感度Sは、表1に掲げられているように、感度Sijの4×4行列の要素として配列され得、ここで、行の指標iはi=1からi=4まで進行し、参照、それぞれ高密度V線、隔離されたV線、高密度H線、および、隔離されたH線の結果的に得られたCD(ΔCD)の変化を表現している。表1において、列の指標jはj=1からj=4まで進行し、露光量の調整量(ΔED)、yセクタ極の半径方向位置の調整量(ΔRPy)、yセクタ極の相対強度の調整量(ΔRIy)、および、yセクタ極角度の調整量(Δφy)への参照をそれぞれ表現している。例えば、S23は、CD変化RIfにより除されたRIyの対応する変化の結果としてのCD変化の比を指す。
[0082] レンズの加熱により16nm(0.08の波)の収差のZ3傾きが存在する場合、2nmH−V誤差がもたらされることがある。すなわち、隔離されたV線が65nmのままにプリントされる一方、隔離されたH線は63nmにプリントされる。この加熱誘起H−V誤差の大きさは、例えばスループットおよび露光量などにより制御されるように、放射ビームに伴う加熱パワーに実質的に線形的に依存している。H−V誤差は、yセクタ極の半径方向の位置ならびにyセクタ極101および102の角度範囲を調整することにより補償され得る。表1に示されたような感度の場合、−0.03だけyセクタ極101および102のσinnerおよびσouterの設定の双方を減少させ、かつ、35度から55度にyセクタ極角度範囲を増加させる組合せ調整の結果、2nmH−Vの低減が得られる。
[0083] 本発明のさらなる実施形態によれば、レンズ加熱による光学収差の影響はプリントされたパターンのCDピッチ特性の変化となってもよい。パターンは、ここで、前出の実施形態で説明されたような隔離されたH線およびV線に加えて、CD=65nmの公称幅を有する高密度H線ならびに高密度V線も含んでいる。これらの高密度線は、規則的に間隔を空けられた線として配列され、ここで、「高密度」は、2CD(130nm)に等しいピッチで配列されているこのような規則的に間隔を空けられた線のアレイを指す。
[0084] Z3傾きの存在は、線がパターンに存在する個々の異なったピッチに対して異なって、プリントされた線のCDに影響を及ぼすことがあり、そのため、個々の高密度かつ隔離されたH線およびV線に対して異なって影響を及ぼすことがある。レンズ加熱誘起収差がない場合、プリントされた線は65nmの公称線幅を有し、そのため、ピッチに応じて、(高密度かつ隔離されたH線を含む)水平線のグループ内に、および、同様に、(高密度かつ隔離されたV線を含む)垂直線のグループ内にも、(許容誤差を超えた)CDの変化は(実質的には)ない。CDピッチ特性は、2つの個々の異なったピッチで配列された同じ向きになった線の2つのセットのプリントされたCDのピッチを少なくとも指し、例えば、プリントされたCDとピッチのプロットとすることが可能である。前出の実施形態におけるように、レンズ加熱により、隔離されたH線およびV線に対して2nmのH−V誤差が存在することが可能である。しかし、Z3傾き収差は、高密度のH線およびV線に異なって影響を及ぼす(これらの線のプリントされたCDはZ3傾きにはさほど敏感ではない)。そのため、レンズ加熱により、かつ、レンズ加熱の影響の低減がない場合、水平線に対するCDピッチ特性は、垂直線のCDピッチ特性とは異なっている。
[0085] 本発明の一態様によれば、前出の実施形態におけるように、前述の2つの異なったCDピッチ特性の間の差を低減するために、(照明モードおよび露光量の)同じ調整が使用され得る。レンズ加熱誘起Z3傾きのない場合のパターンのプリントに対して、使用するためのプロセスパラメータ設定の考えられるセットは、露光量ED=29mJ/cm2、σinner=0.7およびσouter=0.9、ならびに、35度に選択された図8aの極101、102、103、および、104の角度範囲の設定とすることができる。0.08個の波のZ3傾きが存在し、かつ、CDピッチ誤差の低減を適用しない場合、高密度かつ隔離された水平線は、異なった量のCD変化により影響を受ける。すなわち、隔離された水平線の幅は、高密度線の幅よりも強く影響を受ける。例えば、隔離されたH線の幅は約2nm減少することができるのに対して、高密度水平線の幅はH線幅の減少の一部1/60のみ減少することができる。したがって、水平線のCDピッチ特性は約2nmの等密度誤差を特徴としている。垂直線の幅は実質的に不変のまま存続し、そのため、水平線と垂直線のCDピッチ特性の間には差がある。コンピューターを含むコントローラは、表1に表示されたものなどの感度Sijの保存された値をメモリデバイスから読み出すように構成され得、かつ、そのようなCDピッチ差などを、リソグラフィ装置に適用されると、低減する調整設定のセットを得るために最小自乗適合法をその後に適用するようにプログラムされ得る。例えば、設定の変化ΔED=1.02[mJ/cm2]、ΔRPy=0.04、ΔRIy=−0.07、および、Δφy=−34[度]は、65nmの公称線幅での隔離されたH線のプリントをもたらす一方、他の線の幅の実質的に65nmの公称サイズでのプリントを維持する。これにより、水平と垂直のプリントされた個々の線のCDピッチ特性の間の差は低減される。yセクタ極の位置およびyセクタ極の角度範囲の変化は、この低減に最も貢献している。本発明が表1に述べられた調整に限定されないことは理解されよう。リング幅(σouter−σinner)などの他の照明モード調整に対する感度も考慮されることが可能である。本発明の一態様によれば、上記に説明された実施形態において、調整は、露光と露光の間の、または、後続する基板の露光と露光の間の冷却の影響に対して補償するために、照明モードに適用されることが可能である。
[0086] 上記に示されたように、本発明の方法は、レンズ加熱誘起CDピッチ特性の変化を許容誤差内に維持するために使用されることが可能である。本発明が、a)ダイの単一の露光、b)連続した複数のダイの露光、および、c)連続した基板の露光のいずれか1つの間のパターンフィーチャの水平と垂直の多ピッチ配列の間のCDピッチ差を低減することに限定されないことは理解されよう。生産環境において、(本実施形態のプロセスなどの)同じリソグラフィプロセスは、2つ以上の異なったリソグラフィ投影装置で実行されることが可能である。対応する異なったリソグラフィ装置を使用して異なった基板上にプリントされた同じパターンのCDピッチ特性は異なっていてよく、レンズ加熱誘起ピッチ依存線幅の変化のない場合も同様である。このような差は、例えば、(装置が動作できる異なった開口数、または、異なった残存投影レンズ収差などの)異なった投影システムの光学特性の間の差により引き起こされることがある。第1の装置を使用してプリントされたようなパターンのCDピッチ特性が参照CDピッチ特性として採用されることが可能である。または、より詳細には、個々の第1および第2のピッチにおいて配列された相互に平行な線の第1および第2のプリントされたCDが第1および第2の参照線幅として採用されることが可能である。本発明の一態様によれば、本発明の方法は、第2の装置を使用してプリントされた同じパターンのレンズ加熱誘起CDピッチ特性の変化を許容誤差内に維持するために使用されることが可能である。特に、本発明の方法は、個々のプリントされた第1および第2の線幅と個々の参照第1および第2の線幅との間の差を低減するために、個々の第1および第2のピッチで配列された相互に平行な線のプリントされたパターンのレンズ加熱誘起第1および第2の線幅の変化を予測および補償するために使用されることが可能である。この補償は、露光中のマスクパターンのイメージにおける対応する線幅の補償を含んでいる。
[0087] 投影されたパターンに対するレンズ加熱の影響を低減するために使用されることが可能な照明モードの他の調整は、(例えば、極のエッジ部で強度を先細りさせるなどの)極の形状の変更、極の内側エッジ部の移動、および、極の外側エッジ部の移動、ならびに、シグマ−innerおよびシグマ−outerの非点収差の改善的な変更(すなわち、環状領域の半径方向幅をより広くまたは狭くすること)を含んでいる。
[0088] 照明モード調整が極に関連して説明されたが、調整の少なくともいくつかは、極を含まないモードタイプに適用されることが可能である。例えば、調整は、環状モード、円盤モード、または、特定のパターンをプリントするために最適化され、かつ、照明瞳における複数の比較的明るい、および、比較的暗い領域により特徴付けられたより複雑な照明モードにも適用されることが可能である。
[0089] 上述の実施形態のいずれにおいても、照明モードの調整は、照明モードのタイプを実質的に変化させない照明モードの修正を含んでいる。これは、例えば、実質的に等しい強度を有する4つの照明極を持つ四極子モードと環状モードとの間での1工程切換えを含むことは意図されていない。このような切換えは米国特許第6658084号明細書に開示されている。しかし、上述の実施形態のいずれにおいても、生産露光工程の開始時(または、本発明による方法の適用の開始時)に使用される照明モードを基準とした照明モードの実質的な修正は、本発明による時間の経過に伴う複数の照明モード調整の累積効果の結果として達成されることが可能である。例えば、当初、実質的なレンズ加熱のない場合、双極子照明モードが使用中の照明モードであってよい。次に、複数回の露光の後、かつ、レンズ加熱がある場合、レンズ加熱による非点収差の影響は、対応する四極子配列における2つの余分な照明極を導入することにより緩和されることが可能である。典型的に、照明モードのこのような変更が適用されると、結果的に得られる四極子モードは、4つの照明極、すなわち、実質的に異なった強度を有する(各セットが2つの反対側の極を含む)2セットの極により特徴付けられることが可能である。そのため、本発明による照明モードの修正は、1つの照明モードタイプから他の異なった照明モードタイプへの漸進的な移行を含むことができる。証明モードの調整は、放射ビームの角度分布の調整であると考えられる。
[0090] 本発明の実施形態が上記にミラーアレイに関連して説明されたが、個々に制御可能な要素の他の適したアレイも使用されることが可能である。
[0091] 本発明の特定の実施形態が上記に説明されたが、本発明が説明された以外でも実現可能であることは理解されよう。説明は本発明を限定することを意図されていない。
[0006]
Claims (18)
- 照明システムを使用して照明モードを有する放射ビームを供給すること、
前記放射ビームに断面においてパターンを与えること、および、
投影システムを使用して複数の基板上に前記パターンを投影すること、
を含み、
1つまたは複数の基板上に前記パターンを投影した後に前記照明モードを調整し、その後に1つまたは複数の後続する基板上に前記パターンを投影し、
前記調整が、
前記1つまたは複数の後続する基板上への前記パターンの投影の間、レンズ加熱による前記投影されたパターンに対する光学収差の影響を低減することを含む、リソグラフィ方法。 - 前記光学収差の影響を低減することが、
前記投影システムを横切る前記放射ビームの光学収差に関する情報を取得すること、
前記投影されたパターンに対する前記光学収差の影響を決定すること、
前記1つまたは複数の後続する基板上への前記パターンの投影の間、前記光学収差の前記影響を少なくとも部分的に補償する照明モードの変化を決定すること、および、
前記変化を前記照明モードに適用すること、
を含む、請求項1に記載の方法。 - 前記光学収差に関する情報を取得することが、
前記パターンの投影の間、レンズ加熱による前記収差の時間依存性のモデルを提供することであって、前記モデルが少なくとも1つのモデルパラメータによりパラメータ化される少なくとも1つの時間依存性関数を含むこと、
前記モデルパラメータを較正すること、および、
前記1つまたは複数の後続する基板上への前記パターンの前記投影の間、前記較正済みモデルを使用して前記収差の前記影響を予測すること、
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記光学収差に関する情報を取得することが、前記複数の基板のいずれか1つを保持するために構成された基板ホルダ内に配置された検出器を使用して前記収差を測定することをさらに含む、請求項2または3に記載の方法。
- 前記複数の基板上への前記パターニングされた放射ビームの投影を開始する前に前記照明モードを調整することをさらに含み、
前記投影を開始する前に調整することが、
前記複数の基板上への前記パターンの投影の間、較正済みモデルを使用して収差の影響を予測すること、
前記複数の基板上への前記パターンの投影の間、レンズ加熱による前記投影されたパターンに対する前記収差の前記予測された影響を低減すること、
を含む、請求項3または4に記載の方法。 - 照明システムを使用して照明モードを有する放射ビームを供給すること、
前記放射ビームに断面においてパターンを与えること、
投影システムを使用して基板上の複数のターゲット部分上に前記パターンを投影すること、
を含み、
1つまたは複数のターゲット部分上に前記パターンを投影した後に前記照明モードを調整し、その後に1つまたは複数の後続するターゲット部分上に前記パターンを投影し、
前記調整が、
前記1つまたは複数の後続するターゲット部分上への前記パターンの投影の間、レンズ加熱による前記投影されたパターンに対する収差の影響を低減することを含む、リソグラフィ方法。 - 前記光学収差の影響を低減することが、
前記投影システムを横切る前記放射ビームの光学収差に関する情報を取得すること、
前記投影されたパターンに対する前記光学収差の影響を決定すること、
前記1つまたは複数の後続するターゲット部分上への前記パターンの投影の間、前記光学収差の前記影響を少なくとも部分的に補償する照明モードの変化を決定すること、および、
前記変化を前記照明モードに適用すること、
を含む、請求項6に記載の方法。 - 前記光学収差に関する情報を取得することが、
前記パターンの投影の間、レンズ加熱による前記収差の時間依存性のモデルを提供することであって、前記モデルが少なくとも1つのモデルパラメータによりパラメータ化される少なくとも1つの時間依存性関数を含むこと、
前記モデルパラメータを較正すること、および、
前記1つまたは複数の後続するターゲット部分上への前記パターンの前記投影の間、前記較正済みモデルを使用して前記収差の前記影響を予測すること、
を含む、請求項7に記載の方法。 - 前記光学収差に関する情報を取得するが、前記基板を保持するために構成された基板ホルダ内に配置された検出器を使用して前記収差を測定することをさらに含む、請求項7または8に記載の方法。
- 前記複数のターゲット部分上への前記パターニングされた放射ビームの投影を開始する前に前記照明モードを調整することをさらに含み、
前記投影を開始する前に調整することが、
前記複数のターゲット部分上への前記パターンの投影の間、較正済みモデルを使用して収差の影響を予測すること、
前記複数のターゲット部分上への前記パターンの投影の間、レンズ加熱による前記投影されたパターンに対する前記収差の前記予測された影響を低減すること、
を含む、請求項8または9に記載の方法。 - 前記パターンは、各々の第1および第2のピッチで配列された相互に平行な線である第1および第2のアレイを含み、
光学収差の影響を低減することが、前記投影されたパターンの第1および第2の線幅の変化を補償して、各々のプリントされた第1および第2の線幅と、各々の第1および第2のターゲット線幅との間の差を低減することを含む、請求項3、4、5、8、9、または、10に記載の方法。 - 前記照明システムは、個別に制御可能な要素のアレイと、前記照明モードを提供するように構成された関連光学要素と、を含み、
前記方法が、前記照明モードの調整を提供するために前記制御可能な要素を調整することをさらに含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。 - 前記照明モードの前記調整が、前記照明モードの1つまたは複数の極を広げること、前記照明モードの1つまたは複数の極間の分離を変化させること、前記照明モードの極の相対強度を変化させること、前記照明モードの内側または外側の境界を変化させること、および、前記照明モードのエッジ部における放射の強度を先細りさせることのいずれか1つを含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- 照明モードを有する放射ビームを供給するための照明システムと、
前記ビームに断面においてパターンを与えるパターニングデバイスを支持するための支持構造体と、
基板を保持するための基板テーブルと、
前記基板のターゲット部分上に前記パターニングされた放射ビームを投影するための投影システムと、
前記照明システムの一部を制御するように構成され、前記ビームが1つまたは複数の基板上、または、単一の基板上の1つまたは複数のターゲット部分上に投影された後に前記ビームの前記照明モードを調整するように構成され、前記調整が1つもしくは複数の後続する基板または前記単一の基板上の1つもしくは複数の後続するターゲット部分上への前記パターンの投影の間、レンズ加熱による前記パターンに対する収差の影響を低減するように構成されている、コントローラと、
を含む、リソグラフィ装置。 - 前記収差を測定するように構成された検出器をさらに含む、請求項14に記載の装置。
- 複数の収差値と連結された複数の照明モード調整値を保存するように構成されたメモリをさらに含む、請求項14または15に記載の装置。
- 前記照明システムは、個別に制御可能な要素のアレイと、前記照明モードを提供するように構成された関連光学要素と、を含み、
前記コントローラは、前記個別に制御可能な要素のアレイを制御して前記照明モードの前記調整値を提供するように構成されている、請求項14から16のいずれか一項に記載の装置。 - 前記コントローラは、
前記照明モードの1つまたは複数の極を広げること、
前記照明モードの1つまたは複数の極間の分離を変化させること、
前記照明モードの極の相対強度を変化させること、
前記照明モードの内側または外側の境界を変化させること、および、
前記照明モードのエッジ部における放射の強度を先細りさせることの少なくとも1つを実行するように構成されている、請求項14に記載の装置。
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