JP2018510386A - 回転、並進、および可変の加工条件による露光線量の均一化 - Google Patents

Abstract

基板がフラッド露光処理システム中の基板支持体上に配置されうる。フラッド露光線量プロファイルが選択されうる。基板は、光源からのフラッド照射に露光されることができ、およびフラッド照射は、選択されたフラッド露光線量プロファイルが達成されるときに終了されうる。基板をフラッド照射に露光するステップは、選択されたフラッド露光線量プロファイルを達成するために、基板回転速度、光源走査速度、基板走査速度、光源出力設定、光源から基板までの距離、光源開口設定、フラッド照射の基板に対する入射角、および光源焦点位置の少なくとも１つを制御するステップを含むことができる。

Description

関連出願の相互参照
本開示は、２０１５年３月３１日に出願された“Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ ＵＶ Ｆｌｏｏｄ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｄｏｓｅ Ｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎ ｂｙ Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｏｔａｔｉｏｎ，Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ”という名称の米国仮特許出願第６２／１４１，００３号明細書の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に援用される。

基板加工は、基板ウエハの放射線への露光（exposing）を伴うことが多い。たとえば、基板を高出力ＵＶ線などの紫外（ＵＶ）光に露光することができる。たとえば、フォトリソグラフィプロセスおよび／または他の製造プロセス中に基板を高出力光（たとえば、ＵＶ光）に露光することができる。実質的に均一な強度の光源への基板全体の露光により、たとえば基板全体にわたるフォトリソグラフィ作業の一貫性を保証するために、基板全体がすべての位置で同様に処理されることを保証できる。しかし、広帯域および／またはより狭い帯域の高出力ＵＶフラッド光源の選択肢、またはあらゆる露光光源は、露光領域および時間による大きい線量不均一性を有しうる。高出力ＵＶフラッド露光光源またはその他の光源の設計および／または選択では、半導体加工においていくつかの考慮事項が生じうる。たとえば、考慮事項として以下のものを挙げることができる：
１．スループット：出力と露光方法（たとえば、ウエハ全体、スポットのラスタリングなど）との組み合わせ
２．強度対波長（たとえば、プロセスの吸光度が狭い波長範囲にわたる場合）
３．露光領域における光源からの線量の均一性（たとえば、不均一性は＞５％となる場合があり、あるシステムでは場合により＞１０％となる場合がある）
４．経時による線量制御
５．スループットおよび均一性の考慮事項のコストのトレードオフ。

多くの低コストで高出力のＵＶフラッドの選択肢は、露光領域にわたって顕著な線量不均一性が問題となる（たとえば、不均一性が＞５％、場合により＞１０％となりうる）。同じ低コストで高出力のＵＶフラッドの選択肢の多くでは、経時により平均出力が変動する問題も生じる。

ある高出力ＵＶ源の例を図１の表１００に示している。一部の光源では、Ｎｏｒｄｓｏｎより供給されるものなどのマイクロ波出力ＵＶランプ、またはたとえばＬＥＤアレイを使用することができる。マイクロ波出力ランプ光源では、ある所望の強度のライトバーを形成する６インチまたは１０インチの電球を使用することができる。しかし、このライトバーは大幅な強度低下を示す場合がある。図２はＵＶ強度マップ２００の例である。この例のマップ２００に示されるように、強度は、ＵＶランプの中央付近で最大となる場合があり、ランプ端部に向かって低下することがある。このマップ２００は一例であるが、ＵＶ源は、光源の種類、光源の寿命、製造欠陥の存在などの変量に基づいて異なる強度分布を有することがある。

場合により、不均一なあらかじめ決定された露光を達成することが望ましい場合がある。

本明細書に記載のシステムおよび方法は、選択されたフラッド露光線量プロファイルを達成するための放射線露光方法に関する。たとえば、露光は、高露光線量（＞１Ｊ／ｃｍ^２）ＵＶフラッド露光プロセス、または他の種類の基板加工露光を用いて行うことができる。本明細書に記載のシステムおよび方法は、加工均一性を増加させるため、または不均一で高出力のＵＶフラッド露光光源（たとえば、＜０．５％以下の最終不均一性が得られる）もしくはあらゆる他の露光光源などの光源の選択された線量プロファイルを達成するため、回転、並進、および可変の加工条件の１つ以上を使用することができる。本明細書に記載のシステムおよび方法は、高度なプロセス制御スキームに使用できる光源平均出力および光源全体にわたる不均一性のリアルタイムマッピングを可能とするインサイチュー光センサハードウェアをさらに使用することができる。線量均一化は、図１の表１００に示される例など、多くの可能性のある放射線源に使用することができる。

一例の実施形態では、基板がフラッド露光処理システム中の基板支持体上に配置されうる。フラッド露光線量プロファイルが選択されうる。基板は、光源からのフラッド照射に露光されることができ、およびフラッド照射は、選択されたフラッド露光線量プロファイルが達成されるときに終了されうる。基板をフラッド照射に露光するステップは、選択されたフラッド露光線量プロファイルを達成するために、基板回転速度、光源走査速度、基板走査速度、光源出力設定、光源から基板までの距離、光源開口設定、フラッド照射の基板に対する入射角、および光源焦点位置の少なくとも１つを制御するステップを含むことができる。

本明細書に記載のシステムおよび方法は、均一な線量プロファイルを達成するための高出力ＵＶプロセスに関連して議論されるが、提供される選択可能な線量プロファイルの概念は、固有の光源不均一性を有するあらゆる放射線系プロセスに使用することができる。本明細書に記載のシステムおよび方法は、単一の光源システムを用いて使用することができ、および／または複数の光源（たとえば複数のランプ）の統合された強度特性に適用することができる。

光源の選択肢の表である。 ＵＶ強度マップの例である。 本発明の一実施形態による線量均一化システムである。 本発明の一実施形態による基板処理方法である。 本発明の一実施形態によるウエハ上のある点がとる経路である。 本発明の一実施形態によるウエハの未修正の線量誤差対半径である。 本発明の一実施形態によるウエハの修正された線量誤差対半径である。 本発明の一実施形態による線量均一化シミュレーション方法である。 本発明の一実施形態によるウエハグリッドである。 本発明の一実施形態による照明マップである。 本発明の一実施形態による横断マップである。 本発明の一実施形態による線量均一化シミュレーション方法である。 本発明の一実施形態による線量均一化シミュレーションである。 本発明の実施形態によるセンサアレイである。 本発明の実施形態によるセンサアレイである。 本発明の実施形態によるセンサアレイである。 本発明の一実施形態によるウエハである。 本発明の一実施形態による円形の光スポット形状の一連の式である。 本発明の一実施形態による加工レシピである。

図３は、本発明の一実施形態によるＵＶ源３００を使用するための線量均一化システム３１０である。システム３１０は、１つ以上の処理回路（たとえば、均一化回路３２０および／または加工制御回路３４０）、１つ以上のセンサ３３０、メモリ３５０、および／またはその他の素子を含むことができる。センサ３３０は、ＵＶ源３００のランプの強度および低下を測定することができる。均一化回路３２０は、ＵＶ光線量均一化を最適化するためのＵＶ源３００のシステム設定を決定することができる。加工制御回路３４０は、決定されたＵＶ最適化を実施するためにＵＶ源３００の要素（たとえば、モーター、ＵＶ光など）を制御することができる。これらの要素３２０〜３５０の機能および特徴は、以下により詳細に記載される。これらの要素３２０〜３５０は、バス３６０を介して相互接続することができる。一部の要素は組み合わせることができる（たとえば、ある実施形態では、１つの処理回路が均一化回路３２０および加工制御回路３４０の機能を果たすことができる）。ある実施形態では、均一化回路３２０および／または加工制御回路３４０などの要素は、以下に記載の機能を果たすために構成され配列された特殊な目的の回路であってよい。

図４は、本発明の一実施形態による基板処理方法４００である。ＵＶフラッド露光処理システム中の基板支持体４１０上に基板を配置することができる。ＵＶフラッド露光線量プロファイル４２０を選択することができる。基板をＵＶ源３００からのＵＶフラッド照射４３０に露光することができる。後述の実施形態によると、基板をＵＶフラッド照射に露光するステップは、線量均一化を含むことができる。ある実施形態では、ＵＶ源３００放射線を測定することができ４４０、システム３１０は、プロファイルに適合させるために制御設定の変更が必要かどうか（たとえば、ＵＶ源３００の性能が低下したかどうか）を決定することができる４５０。変更が必要な場合、制御パラメータを修正することができる４６０。選択されたＵＶフラッド露光線量プロファイルが達成されると、ＵＶフラッド照射を終了することができる４７０。

線量露光のプロファイリング
ＵＶフラッド照射露光中の均一なプロファイルなどの選択された線量プロファイルの達成は、基板への所望の露光を改善するために行うことができる。選択された線量プロファイルは、選択されたＵＶフラッド露光線量プロファイルを達成するために、基板回転速度、ＵＶ源走査速度、基板走査速度、ＵＶ源出力設定、ＵＶ源から基板までの距離、ＵＶ源開口設定、ＵＶフラッド照射の基板に対する入射角、および／またはＵＶ源焦点位置の少なくとも１つを制御することによって達成できる。均一化回路３２０または線量プロファイル選択回路によって設定を決定することができ、加工制御回路３４０は基板加工を制御するための設定を使用することができる。

ある実施形態では、一定回転速度と一定並進速度とを組み合わせて、不均一なスリット一定線量露光を均一化することができるか（たとえば、開口を有さないライトバーまたはそれ自体と基板との間にスリット開口を有する光源によって得られる）、または選択されたプロファイルを達成することができる。図５は、本発明の一実施形態によるウエハ上のある点がとる経路５００である。（横軸メモリ上の点０に位置する）ＵＶ源下でウエハが回転し並進すると、ウエハ上の任意の特定の点は、光源の光強度に一貫性がないため、可変の光強度に曝露されうる。たとえば、ＵＶ源の中央の直下でその点が回転し並進する場合、その点は光源の外周コーナーの直下で回転し並進する場合よりも強い光を受けることができる。回転速度および並進速度が最適化されると、一定速度の回転単独では、不均一な強度のスリットを部分的に規格化／平均化して、あらゆる特定の半径の回転角θではるかに均一となりうる半径方向に依存する強度特性を得ることができる。一定並進速度を用いずに一定回転速度単独の場合、ウエハの完全な露光を保証するために、ランプ光源は、ウエハの半径の最小長さとなる必要があり、ライトバーの短軸の１つが回転するウエハの原点またはその付近にあるように配置される必要がある。光スリット下で回転するウエハに一定速度の固定走査速度の並進を加えることで、光源下で回転するウエハの種々の部分（たとえば中央から端部）の積算時間の差のために、半径方向に依存する特性をある程度変化させることができる。一定の回転および一定走査速度の並進に従う半径方向に依存する特性の一例を図６に見ることができる。図６は、ウエハの線量誤差対半径のグラフ６００である。可変の線量誤差パーセント値（この例では約９％の変動）は、ウエハ上の半径方向の位置に基づいて示すことができ、０は中心を表し、±１５０は外側端部を表している。ライトバーの中心に合わせられ（たとえば、ライトバーの中心が回転するウエハの中心の原点上にある）、一定回転速度および一定並進速度の条件下にある場合、ウエハの中心はランプ下で短時間のみ露光が行われる（スリット幅／走査速度によって画定されるため）。固定された（一定の）回転、固定された（一定の）走査速度並進、および固定された（一定の）出力条件下において、半径方向に依存する特性の変化は、以下の基準の一部またはすべてに依存しうる：
１．光源スリットの不均一特性（たとえば、図２に示される）
２．露光スリットの回転するウエハの原点に対する物理的関係
３．露光スリットの長さおよび幅
４．回転速度／並進走査速度に関して選択される定数。

図７は、本発明の一実施形態によるウエハの線量誤差対半径のグラフ７００である。１つ以上の線量均一化設定を変化させることにより、線量誤差のばらつきを大きく（たとえば、この例では約０．９％のばらつきまで）減少させることができる。

線量均一化の概念のある実施形態では、スリット全体にわたる強度差と、回転および並進による積算露光時間の差とを均一化するために、一定走査速度および一定回転速度における並進を通して可変露光線量を提供することができる。デフォルトの半径方向特性（たとえば、図６に示されるような一定露光線量、一定走査速度並進、および一定回転速度を有する）を得ることができる。特性をさらに均一化するために（たとえば、図６に示される特性から図７の特性またはそれより良好になるまで特性を改善するために）、並進（時間）を通して光源出力に逆関数形を概算的に適用することができる。この実施形態および後の実施形態の逆関数形は、図６の関数を規格化し、その規格化した関数を１から引くことによって得ることができる。固定された（一定の）回転、固定された（一定の）走査速度並進、および可変の光源出力条件下において、半径方向に依存する特性の変化は、以下の基準の一部またはすべてに依存しうる：
１．光源スリットの不均一特性（たとえば、図２に示される）
２．露光スリットの回転するウエハの原点に対する物理的関係
３．露光スリットの長さおよび幅
４．回転速度／並進走査速度に関して選択される定数
５．並進中に使用される可変出力の関数形。

線量均一化の概念のある実施形態では、スリット全体にわたる強度差と、回転および並進による積算露光時間の差とを均一化するために、一定出力および一定回転速度における並進を通して可変走査速度を提供することができる。デフォルトの半径方向特性（たとえば、図６に示されるような一定露光線量、一定走査速度並進、および一定回転速度を有する）を得ることができる。特性をさらに均一化するために（たとえば、図６に示される特性から図７の特性またはそれより良好になるまで特性を改善するために）、並進（時間）を通して走査率（たとえば、走査速度）に逆関数形を概算的に適用することができる。固定された（一定の）回転、固定された（一定の）出力、および可変の走査速度条件下において、半径方向に依存する特性の変化は、以下の基準の一部またはすべてに依存しうる：
１．光源スリットの不均一特性（たとえば、図２に示される）
２．露光スリットの回転するウエハの原点に対する物理的関係
３．露光スリットの長さおよび幅
４．回転速度／出力に関して選択される定数
５．並進中に使用される可変走査速度の関数形。

線量均一化の概念のある実施形態では、スリット全体にわたる強度差と、回転および並進による積算露光時間の差とを均一化するために、一定回転速度での並進を通して可変走査速度および可変出力を提供することができる。デフォルトの半径方向特性（たとえば、図６に示されるような一定露光線量、一定走査速度並進、および一定回転速度を有する）を得ることができる。特性をさらに均一化するために（たとえば、図６に示される特性から図７の特性またはそれより良好になるまで特性を改善するために）、並進（時間）を通して走査速度／出力に最適化された共依存関数形を適用することができる。固定された（一定の）回転、可変出力、および可変走査速度条件下において、半径方向に依存する特性の変化は、以下の基準の一部またはすべてに依存しうる：
１．光源スリットの不均一特性（たとえば、図２に示される）
２．露光スリットの回転するウエハの原点に対する物理的関係
３．露光スリットの長さおよび幅
４．回転速度に関して選択される定数
５．並進中に使用される可変走査速度の関数形
６．並進中に使用される可変出力の関数形。

線量均一化の概念のある実施形態では、スリット全体にわたる強度差と、回転および並進による積算露光時間の差とを均一化するために、一定出力および一定回転速度における並進を通して可変露光線量を提供することができる。デフォルトの半径方向特性（たとえば、図６に示されるような一定露光線量、一定走査速度並進、および一定回転速度を有する）を得ることができる。特性をさらに均一化するために（たとえば、図６に示される特性から図７の特性またはそれより良好になるまで特性を改善するために）、並進（時間）を通してスリット型光源開口幅に逆関数形を概算的に適用することができる。スリット型光源開口の幅は、たとえばステッパーモーターによって制御することができる。幅を変化させることで、開口を通過する光の量を制御することができ、それによって基板の時間依存性露光線量を制御することができる。固定された（一定の）回転、固定された（一定の）出力、可変走査速度条件下において、半径方向に依存する特性の変化は、以下の基準の一部またはすべてに依存しうる：
１．光源スリットの不均一特性（たとえば、図２に示される）
２．露光スリットの回転するウエハの原点に対する物理的関係
３．露光スリットの長さおよび幅
４．回転速度／出力に関して選択される定数
５．並進中に使用される可変開口幅の関数形。

線量均一化の概念のある実施形態では、スリット型光源開口によって形成されるスリット全体にわたる強度差と、回転および並進による積算露光時間の差とを均一化するために、一定の出力および一定回転速度における並進を通して可変露光線量を提供することができる。デフォルトの半径方向特性（たとえば、図６に示されるような一定露光線量、一定走査速度並進、および一定回転速度を有する）を得ることができる。特性をさらに均一化するために（たとえば、図６に示される特性から図７の特性またはそれより良好になるまで特性を改善するために）、並進（時間）を通して光源と回転／並進する基板との相対的高さに逆関数形を概算的に適用することができる。光源と回転／並進する基板との間の相対的高さは、たとえばステッパーモーターによって制御することができる。高さを変化させることで、距離とともに顕著に発散する光源の開口を通過する光の量を制御することができ、それによって基板の時間依存性露光線量を制御することができる。ステッパーモーターは、光源または回転／並進する基板を移動させることができる。固定された（一定の）回転、固定された（一定の）出力、可変走査速度条件下において、半径方向に依存する特性の変化は、以下の基準の一部またはすべてに依存しうる：
１．光源スリットの不均一特性（たとえば、図２に示される）
２．露光スリットの回転するウエハの原点に対する物理的関係
３．露光スリットの長さおよび幅
４．回転速度／出力に関して選択される定数
５．並進中に使用される可変高さの関数形。

線量均一化の概念のある実施形態では、スリット全体にわたる強度差と、回転および並進による積算露光時間の差とを均一化するために、一定出力および一定回転速度における並進を通して可変露光条件を提供することができる。可変露光条件を実現するために、光源と基板との間に光学素子（たとえば、ミラーまたはレンズ）を配置することができる。このような実施形態は、前述の別の実施形態と組み合わせて使用することができ、または単独で使用することもできる。中心走査軸に沿った光特性の相対位置を変化させるために振動ミラーを使用することができる。回転および並進を通して特性自体（たとえば、サイズ、形状、および／またはプロファイル）を変化させるために、別の光学素子（たとえば、レンズ）を使用することができる。中心走査軸に沿った光特性の相対位置を変化させるための振動ミラーの変形形態では、光源との局所的な不均一性をある程度平均化するために、回転および並進を通して並進の中心軸に対する光の位置に意図的な高周波数ジッターを導入することができる。回転および並進を通して特性を操作するためのレンズの変形形態では、デフォルトの半径方向特性（たとえば、図６に示されるような一定露光線量、一定走査速度並進、および一定回転速度を有する）を得ることができ、特性をさらに均一化するために（たとえば、図６に示される特性から図７の特性またはそれより良好になるまで特性を改善するために）、並進（時間）を通して光源に対する光学素子の相対的な高さまたは角度に逆関数形を概算的に適用することができる。光学素子の光源に対する相対的な高さまたは角度は、たとえばステッパーモーターによって制御することができる。光学素子の高さまたは角度を変化させることで、開口を通過する光の量を制御することができ（たとえば、焦点を変化させることによって）、それよって基板の時間依存性露光線量を制御することができる。固定された（一定の）回転、固定された（一定の）出力、可変走査速度条件下において、半径方向に依存する特性の変化は、以下の基準の一部またはすべてに依存しうる：
１．光源スリット不均一特性（たとえば、図２に示される）
２．露光スリットの回転するウエハの原点に対する物理的関係
３．露光スリットの長さおよび幅
４．回転速度／出力に関して選択される定数
５．並進中に使用される光学素子の可変の高さまたは角度の関数形。

以上に示した実施形態の説明は、集積されるエネルギーの差をウエハ間で最小化する目的を想定しているが、同じ方法を使用して、初期不均一性を改善することができ、外部プロセスの不均一性（たとえば、ウエハから端部までのエッチングのかたより）を明らかにするために、半径方向の集積線量の系統的な可変特性を意図的に誘発することができる。

また、不均一なスリット（たとえば、開口を有さないライトバー、または光源と基板との間にスリット開口を有する光源によって形成される）が上記実施形態に使用されるが、実施形態は改善された基板間の積算線量均一性のための任意の形状の照明を有するシステムに適用することができる。

シミュレーション
図８は、本発明の一実施形態による線量均一化シミュレーション方法８００である。均一化回路３２０は、ある実施形態で均一化シミュレーションを行うために構成することができる。この方法８００は、前述の選択されたＵＶフラッド露光線量プロファイルを達成するために、たとえば基板回転速度、ＵＶ源走査速度、基板走査速度、ＵＶ源出力設定、ＵＶ源から基板までの距離、ＵＶ源開口設定、ＵＶフラッド照射の基板に対する入射角、および／またはＵＶ源焦点位置の少なくとも１つの制御に基づいて、ＵＶ露光中の線量均一化の設定を決定するために使用することができる。

加工すべき基板のウエハグリッドを画定することができる８１０。図９に示されるように、ウエハグリッドはデカルト座標間隔９００または極座標間隔９１０に基づくことができる。グリッド点の割り出しを行うことができ、割り出された各点の（ｒ，θ）位置を求めることができる。

照明グリッドおよびマップを画定することができる８２０。図１０は、一例の照明マップ１０００を示している。照明の形状は、選択肢を画定すること（たとえば、ＵＶ源の既知の特性の指定）、または個別のマップを（たとえばテキストファイルを介して）入力することのいずれかによって画定することができる。均一な長方形のグリッドマトリックスを照明マップに割り当てることができ、各グリッド点の出力を書き加えることができる。このグリッドはウエハグリッドよりも高い空間分解能である。照明マップの中心を照明の原点として画定することができる。

光源によるウエハの横断を仮定することができる８３０。たとえば、図１１のマップ１１００に示されるように、照明の原点は、ウエハ面の中心軸に沿って横断すると仮定することができ、ウエハ面の原点を通過すると仮定することができる。この仮定の下では、ウエハまたは照明光源が他方に対して移動するかどうかで数学的な違いは存在しない場合がある。

画定されたウエハグリッド、照明グリッドおよびマップ、および横断を用いたシミュレーションを行うことができ８４０、この場合、ウエハが光源に沿って横断する。一例のシミュレーション方法が以下に図１２に関して詳細に記載される。各シミュレーションの反復（たとえば、各シミュレータの時間ステップ）において、ウエハの座標系内の照明の原点の位置は、Ｒ_ｎ＝_Ｒｎ−１＋ΔＲ（式中、ΔＲは、半径のデルタ変化であり、走査速度×シミュレーション時間ステップに基づいて求められる）およびθ_ｎ＝θ_ｎ−１＋Δθ（式中、Δθは、θのデルタ変化であり、ＲＰＭ×シミュレーション時間ステップに基づいて求められる）によって求めることができる８５０。Ｒ_ｎ，θ_ｎは、その時間ステップにおける照明の原点の直下にあるウエハの位置を表すことができる。

さらに、照明マップがウエハの割り付けられた位置の上にあるかどうかを求めることができる８６０。最初に、パックマン（ｐａｃｍａｎ）開口が画定されると、θ_ｎ−ｐａｃｍａｎ_{ａｎｇｌｅ}／２〜θ_ｎ＋ｐａｃｍａｎ_{ａｎｇｌｅ}／２の外側にあるすべてのウエハの割り付けられたグリッドθ点を排除することができる。次に、Ｒ_ｎ，θ_ｎに基づいて、すべての残りのウエハの割り付けられたグリッド点の相対距離を求めることができる。ウエハの割り付けられたグリッド点が照明の下に見出されると（現在のシミュレーションステップの場合）、その点における出力を求めることができる。これは、Ｒ_ｎ，θ_ｎとウエハグリッド点との間の相対距離を見つけ出し、次にこのウエハグリッド点がそのシミュレーションステップで受ける出力の照明出力グリッドを参照することによって行うことができる。たとえば、Ｗａｆｅｒ Ｐｏｓ（ｘ，ｙ）_{Ｐｏｗｅｒ（ｎ）}＝Ｗａｆｅｒ Ｐｏｓ（ｘ，ｙ）_{Ｐｏｗｅｒ（ｎ−１）}＋照明時間ステップ×照明出力マップ（ｒｅｌＸ，ｒｅｌＹ）である。ウエハの割り付けられたグリッド点が照明の下にない場合、Ｗａｆｅｒ Ｐｏｓ（ｘ，ｙ）_{Ｐｏｗｅｒ（ｎ）}＝Ｗａｆｅｒ Ｐｏｓ（ｘ，ｙ）_{Ｐｏｗｅｒ（ｎ−１）}である。

すべての反復が終了した後、シミュレーションを終了することができる８７０。Ｗａｆｅｒ Ｐｏｓ（ｘ，ｙ）_{ｐｏｗｅｒ（ｎ）}の最終マップをプロットすることができ、統計量を求めることができる。これに基づいて、均一化設定を求めることができる８８０。たとえば、前述の実施形態によると、基板回転速度、ＵＶ源走査速度、基板走査速度、ＵＶ源出力設定、ＵＶ源から基板までの距離、ＵＶ源開口設定、ＵＶフラッド照射の基板に対する入射角、およびＵＶ源焦点位置の少なくとも１つを選択して、シミュレートされるシステムの線量を均一化することができる。

図１２は、本発明の一実施形態による線量均一化シミュレーション方法１２００である。図１３は、本発明の一実施形態による一例の線量均一化シミュレーション１３００である。（たとえば、前述のように作成した照明グリッドおよびマップから）照明の形状を画定することができる１２１０。加工レシピの現在のバージョン（走査速度対半径方向位置）をロードすることができる１２２０。このレシピの積算出力を計算することができ１２３０、規格化された平均半径方向出力に変換することができる１２４０（たとえば、平均に規格化することができる）。レシピ条件（たとえば、走査速度および／または半径方向位置）は、規格化された比例出力誤差に基づいて各点で変更して１２５０、加工レシピの次のバージョンとして使用することができ、ステップ１２２０〜１２４０を繰り返すことができる。誤差が十分なレベルに減少するまで、ステップ１２２０〜１２５０を複数回繰り返すことができる（たとえば、３〜８回の反復）。

センサのフィードバック
前述の１つ以上の実施形態により、たとえば以下のセンサシステムおよびプロセス制御スキームを使用して、線量均一化を制御することができる。一例のセンサシステムおよびプロセス制御スキームでは、リアルタイムのスリット不均一性情報を得るために、ウエハ端部に搭載された光センサ３３０を使用することができる。たとえば、図１４のセンサアレイ１４００に示されるように、３つ以上のＵＶ光センサ３３０（たとえば、センサの故障および／またはセンサの較正ミスに対する冗長性のために３つ以上）を回転するウエハ端部のすぐ外側の回転ステージ上に搭載することができる（たとえば、３００ｍｍウエハの場合、半径１５２ｍｍに搭載される）。ＵＶ光センサ３３０は、搭載用の環の円弧に沿って等間隔で配置することができる（たとえば、１２０度の間隔で３つのセンサが搭載される）。回転／並進中、各センサ３３０は、ライトバーの面積の大部分をサンプリングすることができるが、その理由は、時間が経過する間に各センサ３３０がライトバーの複数の領域を検出できるからである（たとえば、図５参照）。検出した情報は、現在のランプの平均出力および現在のライトバーの不均一特性を理解するために使用することができる。均一化回路３２０は、検出された情報を受信し、それを設定の決定に使用することができ、加工制御回路３４０は、その設定を使用して基板加工を制御することができる。現在の平均出力および現在の不均一特性の両方をプロセス制御スキームに使用して、設定を次のウエハまたはロットにフィードバックすることができ、たとえば以下の１つ以上を変更することができる：
１．出力設定の補償／較正
２．並進中に使用される可変走査速度の関数形
３．並進中に使用される可変出力の関数形
４．並進中に使用される可変光源開口幅の関数形。

別の一例のセンサシステムおよびプロセス制御スキームでは、図１５のセンサアレイ１５００に示されるように、回転するウエハの直径以上の長さのバー／スリットＣＣＤアレイ３３０を、（たとえば、回転ステージ／ウエハの下にはないが、それぞれの並進でライトバーの下で走査データが依然として得られるように）回転ステージの前または後ろのいずれかで並進ステージ上に搭載することができる。走査されたデータは、現在のランプの平均出力および現在のライトバーの不均一特性を理解するために使用することができる。均一化回路３２０は、検出された情報を受信し、それを設定の決定に使用することができ、加工制御回路３４０は、その設定を使用して基板加工を制御することができる。現在の平均出力および現在の不均一特性の両方をプロセス制御スキームに使用して、設定を次のウエハまたはロットにフィードバックすることができ、たとえば以下の１つ以上を変更することができる：
１．出力設定の補償／較正
２．並進中に使用される可変走査速度の関数形。

別の一例のセンサシステムおよびプロセス制御スキームでは、図１６のセンサアレイ１６００に示されるように走査／ステージ並進軸に沿って広がる照明以上の長さの電動式走査バー／スリットＣＣＤアレイ３３０を、（たとえば、使用していない間に回転／並進ステージに衝突しないように）並進ステージに対して垂直に搭載することができる。基板並進ステージが光源下にない時間中、電動式走査バー／スリットＣＣＤアレイ３３０は光源を走査してデータを収集することができる。収集したデータは、現在のランプの平均出力および現在のライトバーの不均一特性を理解するために使用することができる。均一化回路３２０は、検出された情報を受信し、それを設定の決定に使用することができ、加工制御回路３４０は、その設定を使用して基板加工を制御することができる。現在の平均出力および現在の不均一特性の両方をプロセス制御スキームに使用して、設定を次のウエハまたはロットにフィードバックすることができ、たとえば以下の１つ以上を変更することができる：
１．出力設定の補償／較正
２．並進中に使用される可変走査速度の関数形。

以下の実施例では、前述の線量均一化を図１７の例のウエハ１７００に適用することができる。ウエハ１７００は反時計回りに回転することができ、対象のウエハの環は、ウエハ１７００の中心から離れた特定の半径に位置することができる。ウエハ１７００が光スポット走査速度（または走査されるウエハの中心軸に沿って光スポットが固定された位置にある場合にはウエハ走査速度）よりもはるかに速く回転する場合、ウエハの環が光スポットのすべての領域の下を通過すると仮定することができる。ウエハ１７００の任意の１回転のドウェル時間（ｄｗｅｌｌ ｔｉｍｅ）は、光スポットの距離を角速度で割ることで求めることができる。積算後の、光スポット下の環のすべての回転のドウェル時間は、以下のように、光スポットの面積を円周と光スポット速度（または走査されるウエハの中心軸に沿って光スポットが固定された位置にある場合にはウエハ走査速度）との積で割ることによって求めることができる（式中、ｒは光スポットの半径であり、Ｒはウエハの半径である）。

任意の半径のドウェル時間は、光スポット速度（または走査されるウエハの中心軸に沿って光スポットが固定された位置にある場合にはウエハ走査速度）の関数となることができ、これは以下のように、ドウェル時間の関数として光スポット速度を求めるために変形させることができる。

走査する光スポットのプロセス時間を求めるために、以下のように、光スポット速度の式の逆数を積分することができる。

しかし、光スポット速度は中心で無限大となりうるため、中心からのある一定の距離で計算を開始することができる。したがって、以下のように出発半径から終了半径までの定積分を求めることができる。

最後に、全プロセス時間を求めるために、以下のように、光スポットが中心から出発位置に移動するのに要する時間を加えることができる。

したがって、円形の光スポット形状の場合の計算のための式１８００は、図１８に示されるようなものであってよい。式１８００は、目的を達成するために使用されることができ、たとえば、６０秒以内の８ｍｍの光スポット半径の場合に適した走査レシピを見つけるために使用されうる。これは以下のように進めることができる：
１．中心から離れた出発位置および停止位置を決定する。
Ｒ_{ｓｔａｒｔ}＝１０ｍｍ／ｓにおいて０〜２０ｍｍ
Ｒ_ｅｎｄ＝１４７ｍｍ
２．光スポット走査のドウェル時間を計算する。
Ｔ_{ｄｗｅｌｌ}＝（６０−２０／１０）×８２／（１４７２−２０２）
Ｔ_{ｄｗｅｌｌ}＝０．１７５［秒］
３．光スポットの式を作成する。
Ｖ_ｌｓ＝８２／（２×Ｒ×０．１７５）
Ｖ_ｌｓ＝１８２．８３６／Ｒ［ｍｍ／ｓ］
４．式の結果を確認する。

これにより、図１９に示すレシピの例１９００を得ることができる。

前述のように、フラッド露光プロセスの線量均一化に関するシステムおよび方法では、回転および並進を組み合わせて、不均一なスリット（またはスポット）露光を均一化することができる。並進中の一定の走査速度における可変出力を使用して、スリット（またはスポット）全体にわたる強度差と、回転および並進方法による露光時間差とを均一化することができ、それによってウエハ全体にわたって均一化された積算出力を得ることができる。並進中の一定出力における可変走査速度を使用して、スリット（またはスポット）全体にわたる強度差と、回転および並進方法による露光時間差とを均一化することができ、それによってウエハ全体にわたって均一化された積算出力を得ることができる。並進中の可変走査速度および可変出力を使用して、スリット（またはスポット）全体にわたる強度差と、回転および並進方法による露光時間差とを均一化することができ、それによってウエハ全体にわたって均一化された積算出力を得ることができる。並進中の一定走査速度における可変光源開口を使用して、スリット（またはスポット）全体にわたる強度差と、回転および並進方法による露光時間差とを均一化することができ、それによってウエハ全体にわたって均一化された積算出力を得ることができる。並進中の一定走査速度における光源と基板との間の可変の相対的高さを使用して、スリット（またはスポット）全体にわたる強度差と、回転および並進方法による露光時間差とを均一化することができ、それによってウエハ全体にわたって均一化された積算出力を得ることができる。並進中の一定走査速度における光源とレンズとの間の可変の相対高さまたは角度を使用して、スリット（またはスポット）全体にわたる強度差と、回転および並進方法による露光時間差とを均一化することができ、それによってウエハ全体にわたって均一化された積算出力を得ることができる。回転および並進中の中心走査軸に沿った光特性の相対位置を振動させることで、スリット（またはスポット）全体にわたる強度差の平均化を促進することができ、それによってウエハ全体にわたって均一化された積算出力を得ることができる。

さらに、ウエハ端部に搭載される回転する光センサまたは並進するＣＣＤアレイを使用して、ＡＰＣ制御ループに使用するためのリアルタイムのスリット（またはスポット）不均一性の情報、および平均出力の情報を得ることができる。観察される平均ドリフトのために、出力目標のＤＣシフトを次のウエハ（または次のロット）に使用することができる。観察されるスリット不均一性の変化のために、並進の変化中の可変走査速度または可変線量を次のウエハ（または次のロット）に使用することができる。

種々の実施形態を以上に説明してきたが、それらは例として提供されており、限定として提供されたものではないことを理解すべきである。趣旨および範囲から逸脱することなく、それらの形態および詳細の種々の変更形態が可能であることは関連する技術分野の当業者に明らかであろう。実際には、以上の説明を読めば、関連する技術分野の当業者には別の実施形態の実施方法が明らかとなるであろう。

さらに、機能および利点を強調しているあらゆる図面は例示の目的でのみ提供されることを理解すべきである。本開示の方法およびシステムのそれぞれは、図示される以外の方法で利用できるように十分に適応および構成が可能である。

本明細書、請求項および図面において「少なくとも１つ」という用語が多くの場合に使用されうるが、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「その（ｔｈｅ）」、「前記」などの用語は、本明細書、請求項および図面において「少なくとも１つ」または「その少なくとも１つ」も意味する。

最後に、「〜の手段」または「〜のステップ」の表現を含む請求項のみが、米国特許法第１１２条（ｆ）の下で解釈されることを本出願人は意図している。「〜の手段」または「〜のステップ」の語句を明示的に含まない請求項は、米国特許法第１１２条（ｆ）の下で解釈すべきではない。

Claims (20)

1. 基板を処理する方法であって、
   フラッド露光処理システム中の基板支持体上に前記基板を配置するステップと、
   フラッド露光線量プロファイルを選択するステップと、
   前記基板を光源からのフラッド照射に露光し、前記選択されたフラッド露光線量プロファイルが達成されるときに前記フラッド照射を終了するステップと、
   を含み、
   前記基板をフラッド照射に露光するステップが、前記選択されたフラッド露光線量プロファイルを達成するために、基板回転速度、光源走査速度、基板走査速度、光源出力設定、前記光源から前記基板までの距離、光源開口設定、フラッド照射の前記基板に対する入射角、および光源焦点位置の少なくとも１つを制御するステップを含む、方法。
2. 前記基板をフラッド照射に露光するステップが、前記基板回転速度、前記光源走査速度、前記基板走査速度、前記光源出力設定、前記光源から前記基板までの前記距離、前記光源開口設定、フラッド照射の前記基板に対する前記入射角、および前記光源焦点位置からなる群から選択される少なくとも２つのパラメータを制御するステップを含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記フラッド露光線量プロファイルが実質的に均一な線量プロファイルを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記フラッド露光線量プロファイルが約２％未満の不均一性を有する、請求項１に記載の方法。
5. 前記フラッド露光線量プロファイルが、前もしくは後の基板加工ステップまたはその両方における不均一性を補償するために選択される不均一線量プロファイルを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記光源が単一の光源を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記光源が複数の光源を含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記光源が紫外（ＵＶ）源を含む、請求項１に記載の方法。
9. 前記ＵＶ源がマイクロ波ＵＶランプ、ＵＶ発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＵＶ ＬＥＤアレイ、またはＵＶレーザーを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記基板回転速度、前記光源走査速度、前記基板走査速度、前記光源出力設定、前記光源から前記基板までの前記距離、前記光源開口設定、フラッド照射の前記基板に対する前記入射角、および前記光源焦点位置からなる群から選択される少なくとも１つのパラメータを制御するステップが、前記光源の空間的不均一性もしくは前記光源の時間的不均一性またはその両方を補償する、請求項１に記載の方法。
11. 光センサを用いて前記光源からの前記フラッド照射を測定するステップと；
    測定された空間的ＵＶフラッド照射不均一性もしくは測定された時間的フラッド露光不均一性またはその両方を補償するために、前記基板回転速度、前記光源走査速度、前記基板走査速度、前記光源出力設定、前記光源から前記基板までの前記距離、前記光源開口設定、フラッド照射の前記基板に対する前記入射角、および前記光源焦点位置からなる群から選択される少なくとも１つのパラメータを制御するステップと
    をさらに含む、請求項１に記載の方法。
12. 前記光センサが前記基板の周囲に隣接して前記基板ホルダ上に搭載される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記光センサが前記光源に沿って走査することができる、請求項１１に記載の方法。
14. フラッド露光処理システムが複数の光センサを含む、請求項１１に記載の方法。
15. 前記光センサがフォトダイオードを含む、請求項１１に記載の方法。
16. 光源からのフラッド照射を測定するように構成された少なくとも１つの光センサと；
    前記測定されたフラッド照射に基づいて、基板回転速度、光源走査速度、基板走査速度、光源出力設定、前記光源から基板までの距離、光源開口設定、フラッド照射の前記基板に対する入射角、および光源焦点位置からなる群から選択される少なくとも１つのパラメータを求めるように構成された少なくとも１つの均一化回路と；
    測定された空間的フラッド照射不均一性もしくは測定された時間的フラッド露光不均一性またはその両方を補償するために、前記少なくとも１つのパラメータを用いて基板加工を制御するように構成された少なくとも１つの制御回路と
    を含む、装置。
17. 前記少なくとも１つの光センサが前記基板の周囲に隣接して基板ホルダ上に搭載される、請求項１６に記載の装置。
18. 前記少なくとも１つの光センサがＵＶ源に沿って走査することができる、請求項１６に記載の装置。
19. 前記少なくとも１つの光センサがフォトダイオードを含む、請求項１６に記載の装置。
20. 前記光源が紫外（ＵＶ）源を含む、請求項１６に記載の装置。

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