JP4036669B2 - リソグラフィ製造法およびリソグラフィ投影装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリソグラフィ製造法に関し、この方法は、
パターン形成し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を備える第１のリソグラフィ投影装置を用意する工程と、
放射感応材料の層で少なくとも部分的に覆った基板を供給する工程と、
放射システムを使用して放射の投影ビームを供給する工程と、
投影ビームの断面にパターンを与えるパターン形成手段を使用する工程と、
投影された像を得るために投影システムを使用して、放射感応材料の層の目標部分にパターン形成した放射のビームを投影する工程と、
基準のための第２のリソグラフィ投影装置を用意する工程とを備える。
【０００２】
【従来の技術】
本文で用いる「パターン形成手段」という用語は、基板の目標部分に作成すべきパターンに対応するパターン形成した断面を、入射放射ビームに与えるために使用することができる手段のことを言うものとして、広く解釈すべきである。また、用語「光弁」も、これに関連して用いることができる。一般に、前述のパターンは、集積回路または他のデバイスのような、目標部分に作られるデバイス内の特定の機能層に対応する（下を参照されたい）。そのような、パターン形成手段の例は、次のものを含む。
マスク。マスクの概念は、リソグラフィではよく知られており、様々な混成マスクの種類はもちろんのこと、２進位相シフト、交番位相シフト、および減衰位相シフトのようなマスクの種類が含まれる。そのようなマスクを放射ビーム内に配置することで、マスクのパターンに応じて、マスクに当る放射の選択的な透過（透過マスクの場合）または反射（反射マスクの場合）が起こる。マスクの場合、支持構造は一般にマスク・テーブルであり、このマスク・テーブルによって、マスクは、確実に入射放射ビーム内の所望の位置に保持することができるようになり、さらに、望むならば、マスクをビームに対して移動させることができるようになる。
プログラム可能ミラー・アレイ。そのようなデバイスの一例は、粘弾性制御層および反射表面を有するマトリックス・アドレス指定可能表面である。そのような装置の基本原理は、（例えば）反射表面のアドレス指定された領域は入射光を回折光として反射するが、アドレス指定されない領域は入射光を非回折光として反射する。適当なフィルタを使用して、前述の非回折光を、反射ビームからフィルタ除去して、後に回折光だけを残すことができる。このようにして、マトリックス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに従って、ビームはパターン形成されるようになる。プログラム可能ミラー・アレイの他の実施形態では、小さなミラーのマトリックス配列が使用される。この小さなミラーの各々は、適当な局部電界を加えることで、または圧電作動手段を使用することで、軸のまわりに個々に傾斜させることができる。再び、アドレス指定されたミラーが、アドレス指定されないミラーに対して異なる方向に入射放射ビームを反射するように、ミラーはアドレス指定可能なマトリックである。このようにして、反射ビームは、マトリックス・アドレス指定可能ミラーのアドレス指定パターンに応じてパターン形成される。必要なマトリックス・アドレス指定は、適当な電子的な手段を使用して行うことができる。上述の両方の状況で、パターン形成手段は１つまたは複数のプログラム可能ミラー・アレイを含むことができる。ここで言及したようなミラー・アレイについて、例えば、米国特許第５，２９６，８９１号および米国特許第５，５２３，１９３号、およびＰＣＴ特許出願ＷＯ９８／３８５９７およびＷＯ９８／３３０９６からより多くの情報を収集することができる。これらは本明細書に援用する。プログラム可能ミラー・アレイの場合、前述の支持構造は、例えば、フレームまたはテーブルとして具体化することができ、必要に応じて、固定するか、可動にすることができる。
プログラム可能ＬＣＤアレイ。そのような構造の例は、米国特許第５，２２９，８７２号に示されている。この特許は、本明細書に援用する。上述のように、この場合の支持構造は、例えば、フレームまたはテーブルとして具体化することができ、それは、必要に応じて、固定するか、可動にすることができる。
簡単にするために、本明細書の残りは、ある場所では、特別に、マスクおよびマスク・テーブルを含む例に向けられる。しかし、そのような例で述べる一般的な原理は、上で述べたようなパターン形成手段のより広い背景の中で理解すべきである。
【０００３】
リソグラフィ投影装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造で使用することができる。そのような場合、パターン形成手段は、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを生成することができる。このパターンの像が、放射感応材料（レジスト）の層で覆った基板（シリコン・ウェーハ）上の目標部分（例えば、１つまたは複数のダイで構成される）に形成される。一般に、単一のウェーハは全体として網の目のような隣接する目標部分を含み、この隣接する目標部分が、投影システムにより、一度に１つずつ、連続的に放射を照射される。マスク・テーブルのマスクによるパターン形成を使用する現在の装置は、２つの異なる種類の機械に区別することができる。一方の種類のリソグラフィ投影装置では、全マスクパターンを一括して目標部分に露出させることで、各目標部分が放射を照射される。そのような装置は、通常、ウェーハ・ステッパと呼ばれる。走査ステップ式装置と通常呼ばれる他方の装置では、投影ビームの当るマスク・パターンを特定の基準方向（「走査」方向）に漸進的に走査し、同時に、同期して、この方向に対して平行または逆平行に基板テーブルを走査することで、各目標部分が放射を照射される。一般に、投影システムは、拡大率Ｍ（一般に、Ｍ＜１）を持つので、基板テーブルが走査される速度Ｖは、マスク・テーブルが走査される速度の因数Ｍ倍となる。ここで説明したようなリソグラフィ装置に関して、例えば、米国特許第６，０４６，７９２号から、もっと多くの情報を収集することができる。この特許は、本明細書に援用する。
【０００４】
リソグラフィ投影装置を使用する製造法では、放射感応材料（レジスト）の層で少なくとも部分的に覆った基板に、パターン（例えば、マスク内の）の像が作られる。この像形成工程の前に、基板は、下塗り、レジスト被覆、およびソフト・ベークのような様々な手順を経てもよい。露出後に、基板は、露出後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、および形成した像の特徴の測定／検査のような他の手順に供してもよい。この手順の配列は、デバイス例えばＩＣの個々の層をパターン形成する基礎として使用される。次に、そのようなパターン形成層は、エッチング、イオン打込み（ドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨などのような、全て個々の層を仕上げるために意図された、様々なプロセスを経てもよい。いくつかの層が必要な場合には、この全手順またはその変形を、新しい層ごとに繰り返さなければならない。最終的に、デバイスの配列が基板（ウェーハ）上に存在するようになる。次に、ダイシングまたは鋸引きのような方法で、これらのデバイスを互いに分離し、それから、個々のデバイスは、ピンなどに接続されたキャリアに取り付けることができる。そのようなプロセスに関するより多くの情報は、例えば、「Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ： Ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（マイクロチップの製造：半導体処理への実用的入門書）」，第３版， ｂｙ Ｐｅｔｅｒ ｖａｎ Ｚａｎｔ， ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．， １９９７， ＩＳＢＮ０−０７−０６７２５０−４の本から得ることができる。この書籍を本明細書に援用する。
【０００５】
簡単にするために、投影システムを以下では「レンズ」と呼ぶことがある。しかし、この用語は、例えば、屈折光学システム、反射光学システム、およびカタディオプトリック・システムなどの様々な種類の投影システムを包含するものとして広く解釈すべきである。また、放射システムは、これらの設計方式のいずれかに従って動作して放射の投影ビームを方向付け、整形し、または制御する部品を含んでいてもよい。さらに、そのような部品もまた、下では一括してまたは単独で、「レンズ」と呼ぶことがある。さらに、リソグラフィ装置は、２以上の基板テーブル（および／または２以上のマスク・テーブル）を有する種類であってもよい。そのような「マルチ・ステージ」の装置では、追加のテーブルは並列に用いてもよく、或いは、他の１つまたは複数の他のテーブルを露出に使用しながら、１つまたは複数のテーブルで準備工程を行ってもよい。双子ステージ・リソグラフィ装置は、例えば、米国特許第５，９６９，４４１号および国際公開ＷＯ９８／４０７９１に記載されている。これらを、本明細書に援用する。
【０００６】
ＩＣの個々の層に対応する回路パターンは、一般に、複数のデバイス・パターンおよび相互接続線を含む。デバイス・パターンは、例えば、線間隔パターン（「棒状パターン」）、コンデンサおよび／またはビット線コンタクト、ＤＲＡＭ分離パターン、およびツイン・ホールのパターンなどの異なる空間配列の構造を含んでいてもよい。任意のそのような（異なる空間配列の）構造を、以下では「特徴」と呼ぶ。回路パターンの製造は、デバイスと相互接続線の間、特徴の間、および特徴の要素の間の間隔許容範囲を制御することを含む。特に、デバイスの製造で許容される２線間の最小間隔の間隔許容範囲の制御および／または１本の線の最小幅の制御は重要である。前述の最小間隔および／または最小幅はクリティカル寸法（「ＣＤ」）と呼ぶ。特徴は、空間的に周期的に配列された要素（例えば、棒状のような）を含んでもよい。前述の空間周期的配列と関連した周期の長さを、以下で「ピッチ」と呼ぶ。したがって、そのような（周期的な）特徴のピッチまたはピッチの（限定された）範囲を特定することができる。そのために、本明細書では、特徴のピッチについて言及することがある。一般に、「高密度な」特徴と「孤立した」特徴とは区別される。本発明の背景では、高密度な特徴は、特徴要素の幅がＣＤのオーダーであり、かつそのピッチがＣＤの２〜６倍のオーダーであるような特徴である。同様に、孤立した特徴は、ＣＤのオーダーの幅の要素を含み、かつそのピッチがＣＤの６倍以上のオーダーであるような特徴である。回路パターンの他に、本発明の背景の特徴は、リソグラフィ法の工程を管理するためのテスト・パターンにも関連する場合がある。
【０００７】
リソグラフィでは、光学的近接効果として知られる現象を扱うために、ＣＤ近接整合化として知られている方法が用いられる。この効果は、高密度な特徴に比べて、孤立した特徴の回折パターンが本質的に異なることによって生じる。一般に、光学的近接効果は、高密度な特徴とより孤立した特徴とが同時に印刷されたときのクリティカル寸法（ＣＤ）の差の原因となる。ＣＤのピッチ依存性は、以下では「ＣＤピッチ異常」と呼ぶ。ＣＤピッチ異常が存在する状態では、印刷されたＣＤは、ＣＤの寸法の要素が特徴内に配列されているピッチ（空間周波数の逆数）に依存する。
【０００８】
ＣＤピッチ異常は、また、使用される照明の設定にも依存する。「照明設定」または「照明モード」は、本発明の背景では、本明細書全体を通して、そして特許請求の範囲で、放射システムの瞳面内に予め選択された放射強度分布を設定することを含むと解釈すべきである。放射システムの瞳に照明放射の円板状強度分布を有する、いわゆる従来の照明モードが、元来使用されてきた。より小さな特徴の像を形成する傾向とともに、小さな特徴のプロセスの窓すなわち露出および焦点許容範囲を向上させるために、放射システムの瞳に環状または多極の強度分布を実現する照明設定の使用が標準になっている。しかし、環状照明のような軸外し照明モードにとっては、ＣＤピッチ異常は一層不適切なものになる。
【０００９】
ＣＤピッチ異常の発生を軽減する１つの解決策は、レチクル上の異なる特徴に偏りを加えることで光学的近接補正（以下で、「ＯＰＣ」と呼ぶ）を適用することであった。例えば、偏りを加える一形態によれば、基板上の像で、より孤立した特徴の線が高密度な特徴の線と同じ横寸法で印刷されるように、レチクル上で、その孤立した特徴の線をいくらか厚くすることで特徴に偏りを加える。偏りを加える他の形態では、孤立した特徴または高密度な特徴の線が正しい長さで印刷されるように端部補正を加える。しかし、より小さなピッチのところで、軸外し照明の場合に、ピッチに応じたＣＤの変化は、大きなピッチのところよりも顕著であり、さらに、ピッチに対してより非直線的関係にある。その結果、小さなピッチのところほど線の偏りをより多く加えなければならなくなり、偏り加えることがより複雑になる。ＯＰＣについて、例えば、ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．４０００，ｐａｇｅｓ１０１５ ｔｏ １０２３，「Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐａｒａｌｌｅｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ（自動平行光学近接補正および検証システム）」Ｗａｔａｎａｂｅ ｅｔ ａｌ．に述べられている。理解されるであろうが、高度なソフトウエア・アルゴリズムおよび非常に複雑なマスク製作が、ＯＰＣのために必要になる。これによって、マスクのコストは相当に高くなっている。一般に、大量生産現場では、ＯＰＣを含んだリソグラフィ製造法の工程に異なるリソグラフィ投影装置が使用されることになる。そのような状況では、ＣＤばらつきを減少させるためのような異なるリソグラフィ投影装置の整合化は、通常、１つの選ばれた特徴の種類（例えば、高密度な特徴または孤立した特徴）について、基準に使用される装置を除いた前記の異なるリソグラフィ投影装置の各々で照射エネルギーを調整することで行われる。そのようなリソグラフィ装置の整合化は、例えば、Ｃ．Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ．「Ｒｅｄｕｃｉｎｇ ＣＤ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｖｉａ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｌｙ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｓｔｅｐｐｅｒｓ（ステッパーの統計的整合化によるＣＤばらつきの軽減）」，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＳＰＩＥ， Ｖｏｌ．１２６１，６３−７０（１９９０）、および米国特許第５，５８６，０５９号に記載されている。これらは、本明細書に援用する。印刷したＣＤの整合化は、１つの選ばれた特徴の種類に対して実質的に実施されるので、整合化のために選ばれた特徴のピッチ以外のピッチを持つ特徴のＣＤの整合化は、むしろ悪くなり、または許容範囲から外れることさえあり得る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題を軽減することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的および他の目的は、本発明によると、初めの段落に明記しているようなリソグラフィ製造法において、
放射感応層の投影された像から、第１のリソグラフィ伝達関数の空間周波数依存性についての第１の情報を得る工程と、
第２のリソグラフィ投影装置を使用して、第２のリソグラフィ伝達関数の空間周波数依存性についての、基準のための第２の情報を得る工程と、
前記の第１の情報と前記の第２の情報の差を計算する工程と、
前記の差を最小限にするように第１のリソグラフィ投影装置の機械設定の少なくとも１つに適用するために、前記の機械設定の変更を計算する工程と、
機械設定の計算された変更を適用する工程とを特徴とする方法によって達成される。
【００１２】
よく知られていることであるが、投影システムの像形成特性は基本的に光伝達関数（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ、ＯＴＦ）で特徴付けることができる。ＯＴＦ概念の考えに関連した物理的な原理は、例えば、「Ｉｍａｇｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ（イメージ科学）」，Ｊ．Ｃ．Ｄａｉｎｔｙ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，１９７４に述べられている。この関数は、投影システムによる空間周波数成分の伝達を表す。パターン形成手段によって投影ビームに与えられるようなパターンは、ある特定の空間周波数スペクトルを特徴としている。このスペクトルとＯＴＦの積で、前述のパターンの像の空間周波数スペクトルが与えられる。ＯＴＦは、空間周波数の関数であり、一般に、ＯＴＦの値は、空間周波数の増加に対して減少する。その結果、孤立した特徴は、高密度な特徴と異なったように像形成される（孤立された特徴の空間周波数スペクトルは、高密度な特徴のスペクトルに生じる空間周波数に比べて、実質的に低い空間周波数を含む）。同様に、リソグラフィ製造プロセス・ステップは、以下で「ＬＴＦ」と呼ぶリソグラフィ伝達関数（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ ＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）で特徴付けることができる。ＬＴＦは、パターン形成手段により投影ビームに与えられるようなパターンから、印刷されるようなパターンへの空間周波数の伝達を表す。本発明の背景においてリソグラフィ伝達関数という用語は、本明細書全体を通して、そして特許請求の範囲において、電磁放射の位相および／または振幅のパターン（パターン形成手段で供給されるような）から、印刷されるような対応するパターンへの空間周波数の伝達を表す伝達関数を含むように解釈すべきである。
【００１３】
明らかに、ＬＴＦは唯一無二ではない。例えば、基板が露出前および後に受ける手順は（上で言及したように）、印刷されたパターンの空間周波数内容に、したがってＬＴＦの空間周波数依存性に重大な影響を及ぼすことがある。また、単一のリソグラフィ投影装置で実行される方法が、異なるＬＴＦをもたらすことがある。これは、像形成すべき特定のパターンが与えられたとすると、例えば照射量設定および照明設定のような機械設定が、印刷されるようなパターンに重大な影響を及ぼすことができ、したがって印刷されるようなパターンの空間周波数内容に重大な影響を及ぼすことができるということによっている。必然的に、特定の方法の工程に対して、リソグラフィ投影装置が異なると、種類が同じものでも、そのＬＴＦは空間周波数依存性が異なっている。これは、例えば、機械設定の残留較正誤差、およびそれぞれの異なるリソグラフィ投影装置のレンズの残留収差誤差によって生じることがある。また、異なる世代または種類のリソグラフィ投影装置は、たとえ同じ像形成仕様で動作していても、例えば、それぞれの（第１および第２の）投影システムの公称設計の一部である収差の差のために、異なるＬＴＦ、したがって異なった印刷パターンおよび／または異なったＣＤを多分に生じることがある。投影リソグラフィの慣行では、ＬＴＦは、リソグラフィの特徴誤差のピッチ依存性を通して観察することができるので、ＬＴＦの整合化は、例えばＣＤピッチ異常のようなリソグラフィの特徴誤差のピッチ依存性を整合させることで実質的に実現することができる。ＬＴＦの実質的なリソグラフィ装置間整合化がいったん実施されてしまうと、対応する複数の（異なる）ピッチで特徴付けられる複数の特徴の種類で印刷されたＣＤの整合が向上する。簡単にするために、ここで説明するようなリソグラフィ装置間の整合化は、以下では「機械間」整合化と呼ぶことがある。改良した機械間整合化のその他の利点は、レチクルに対して行われるＯＰＣ測定の有効性が向上することである。
【００１４】
本発明によるリソグラフィ製造法を応用するために、第１のＬＴＦおよび第２のＬＴＦそれぞれの空間周波数依存性についての完全な第１および第２の情報、すなわち、ＬＴＦがゼロにならない全ての空間周波数の情報を含む完全な情報を得ることは必要でない。整合化のために、第１のＬＴＦについての十分な第１の情報は、例えば２つの印刷された特徴に生じるような任意のリソグラフィ誤差の大きさであってもよい。ここで前述の２つの特徴は、２つの対応する異なるピッチで特徴付けられる。簡単にするために、印刷された特徴に生じるリソグラフィ誤差は、以下では「特徴誤差」と呼ぶことがある。一般に、特徴誤差の大きさは、その特徴に特有のピッチに依存する。そのような誤差は、例えば、Ｐｒｏｌｉｔｈ（商標）、Ｓｏｌｉｄ−Ｃ（商標）またはＬｉｔｈｏＣｒｕｉｓｅｒ（商標）のような市販のリソグラフィ・シミュレーション・ソフトウェアを使用して測定または計算することができる。例えば、像形成すべき特定の（クリティカルな）特徴が与えられ、投影システムの収差が与えられ、基板上の放射感応層に関するデータが与えられ、さらに、放射のエネルギーおよび波長のような放射ビーム特性が与えられると、特徴誤差の大きさに関する予測は、これらのシミュレーション・プログラムを用いて行うことができる。
【００１５】
同様に、基準のためのデータ（「基準特徴誤差」）をもたらす（基準のための）第２の情報を測定または計算することができる。それから、特徴誤差と基準特徴誤差の大きさの差を、関心のあるピッチについて求めることができる。
【００１６】
特徴誤差に影響を及ぼすことが知られている機械設定の小さな変更を導入し、さらにいくつかのピッチについて特徴誤差の対応する変化を計算して、特徴誤差の大きさと前記の機械設定変化との関係を定量化する係数を確定することができる。それから、これらの係数で、関心のあるピッチについて、特徴誤差と基準特徴誤差の差と機械設定変更の関係も確定される。
【００１７】
関心のあるピッチの数が整合化のために利用できる機械設定変更の数に等しい場合は、上記の計算で結果として一組の式が得られ、この一組の式では、式の数が未知の（整合化のために必要な）機械設定変更の数に等しい。基本的に、任意のピッチについて特徴誤差と基準特徴誤差の間の差ゼロを求めるように、そのような一組の式を解くことができる。ピッチの数が使用すべき機械設定変更の数を超える場合は、代わりに、例えば重み付け最小二乗最小化（最小二乗適合）を用いて、これらのピッチで特徴誤差の差を最小にすることができる。そのような最小化で一組の機械設定変更が与えられ、この一組の機械設定変更によって、客観的なやり方でピッチに依存した特徴誤差の整合を最適化する。したがって、見つかった一組の機械設定変更を適用することによって特定のリソグラフィ製造法に用いられるさまざまな機械の間に起こるようなピッチ依存誤差間の整合を改善することができる。
【００１８】
本発明の態様は、特に、機械間のＣＤピッチ異常整合化を可能にすることである。高密度な特徴（小さなピッチ）では、照射エネルギーを使用して、印刷された特徴に現れるようにＣＤを変えることができることは知られている。孤立した特徴では、照射エネルギーと例えば照明設定「σ−ｉｎｎｅｒ」および「σ−ｏｕｔｅｒ」との両方を使用して印刷されたＣＤに影響を与えることができ、この照明設定の「σ−ｉｎｎｅｒ」および「σ−ｏｕｔｅｒ」は、放射システムの瞳内における環状強度分布の内側半径範囲および外側半径範囲（投影システムの開口数に関係して）をそれぞれ定義する。使用可能な２つの機械設定変更（照射エネルギーと、例えば、σ−ｏｕｔｅｒ）が与えられたとすると、基本的に２つの好ましいピッチを選び、これらの２つのピッチで起こっているクリティカルな特徴に関するＣＤピッチ異常の整合化を実質的に得ることができる。孤立した特徴の印刷されたＣＤは、例えば、投影システムの開口数設定（以下で、ＮＡ設定とも呼ぶ）および基板の露出表面に実質的に垂直な方向での基板の変位の影響も受ける。そのような変位は、以下で、基板の焦点設定の変化と呼ぶ。孤立した特徴の印刷されたＣＤに影響を及ぼす他の可能性は、例えば、パターン形成された投影ビームに、予め選ばれた量の等波面収差を与えることによる。前記の等波面収差は、例えば球面収差を含むことがある。調整可能なレンズ要素を備える投影システムによって、一般に、１つまたは複数の投影システム・レンズ要素の軸方向位置（投影システムの光軸方向）を調整して、予め選ばれた量の球波面収差を設定することが可能になる。
【００１９】
本発明の他の態様は、機械設定変更と（整合化で補償すべきである）ピッチ依存誤差の差との関係を定量化する係数が、パターンの種類、照明設定、およびＮＡ設定のような特定のリソグラフィ製造プロセス・ステップのデータに依存する係数の組または群として、データベースに格納することもできるということである。
【００２０】
本発明のさらに他の態様によれば、ＣＤピッチ異常整合化は、二重露出の可能性を活用して最適化することができる。パターンは、２つの部分パターンに分割され、その各々が特定の範囲のピッチを特徴としている。一方の範囲のピッチは、高密度な特徴に典型的なピッチを含む。これらの高密度な特徴を基板に像形成することは、２ビーム干渉を含む（すなわち、例えば、放射のゼロ次回折ビームと１次回折ビームの干渉）。この範囲のピッチについて、理想的でないＣＤピッチ異常の整合化の主原因は、照射エネルギー誤差である。整合化は、例えば、エネルギー・オフセットで達成することができ、このエネルギー・オフセットにより、結果としてＣＤピッチ曲線のオフセットが生じる。他方の範囲のピッチは、孤立した特徴に典型的なピッチを含む。ここでは、基板の像形成は３ビーム干渉を含む（例えば、ゼロ次、プラス１次、およびマイナス１次の回折ビームを含む）。したがって、例えば、焦点設定、球波面収差、可干渉性（σ設定）、および照射エネルギーなどのより多くのパラメータが、役割を果たす。照射量オフセットによってＣＤピッチ曲線のオフセットを作ること、および、例えば、σ設定変更を用いてＣＤピッチ曲線の傾斜（回転）を作ることで、整合化を達成することができる。この方法により、ピッチの広い範囲にわたって、優れたＣＤピッチ異常整合化が可能になる。
【００２１】
本発明のさらに他の態様に従って、
放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
所望のパターンに従って投影ビームをパターン形成するために使用されるパターン形成手段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、
パターン形成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、
照射エネルギー設定および照明設定のうちの少なくとも１つに適用可能な機械設定とを備えるリソグラフィ投影装置において、さらに、
機械設定を変更するための手段と、
第１のリソグラフィ伝達関数についての第１の情報と第２のリソグラフィ伝達関数についての第２の情報との差、および前記の差を最小限にするために前記の機械設定の少なくとも１つに適用すべき機械設定の変更を計算するためのプロセッサとを備えることを特徴とするリソグラフィ投影装置が、提供される。
【００２２】
この明細書で、本発明に従った装置をＩＣの製造に使用することに特に言及するが、そのような装置は他の多くの可能な用途を有することをはっきりと理解すべきである。例えば、集積光システム、磁気ドメイン・メモリのための誘導および検出パターン、液晶表示パネル、薄膜磁気ヘッドなどの製造で使用することができる。当業者は理解するであろうが、そのような他の背景では、本明細書の「レチクル」、「ウェハー」または「ダイ」の用語の使用は、それぞれ、より一般的な用語「マスク」、「基板」および「目標部分」で置き換えられるものとして考えるべきである。
【００２３】
本文献において、「放射」および「ビーム」の用語は、紫外線放射（例えば、波長が３６５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍである）およびＥＵＶ（極端紫外放射、たとえば、波長が５〜２０ｎｍの範囲である）を含んだ、あらゆる種類の電磁放射を包含するように使用される。
【００２４】
ここで本発明の実施形態を、添付の模式図を参照して、例としてのみ説明する。
【００２５】
図において、対応する参照符号は対応する部分を示す。
【００２６】
【発明の実施の形態】
実施形態１
図１は、本発明の特定の実施形態に従ったリソグラフィ投影装置を模式的に示す。本装置は、
放射（例えば、ＥＵＶ放射）の投影ビームＰＢを供給するための、この場合に放射源ＬＡを備える放射システムＥｘ、ＩＬと、
マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスク・ホルダを備え、かつ要素ＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１の位置決め手段に接続された第１の物体テーブル（マスク・テーブル）ＭＴと、
基板Ｗ（例えば、レジスト被覆シリコン・ウェーハ）を保持するための基板ホルダを備え、かつ要素ＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２の位置決め手段に接続された第２の物体テーブル（基板テーブル）ＷＴと、
マスクＭＡの放射照射部分の像を、基板Ｗの目標部分Ｃ（例えば、１つまたは複数のダイで構成される）に形成するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、石英および／またはＣａＦ₂レンズ・システム、またはそのような材料で作られたレンズ要素を含むカタディオプトリック・システム）とを備える。
ここに示すように、本装置は、透過型（すなわち、透過マスクを有する）である。しかし、一般に、本装置は、例えば、反射型（反射マスクを有する）であってもよい。もしくは、本装置は、上で言及したような種類のプログラム可能ミラー・アレイのような、他の種類のパターン形成手段を使用することができる。
【００２７】
放射源ＬＡ（例えば、ＵＶ（紫外線）エキシマ・レーザ）は、放射のビームを生成する。このビームは、直接か、または、例えばビーム拡大器Ｅｘなどのコンディショニング手段を通り抜けた後かいずれかで、照明システム（照明装置）ＩＬに送られる。照明装置ＩＬは、ビーム内の強度分布の外側半径範囲および／または内側半径範囲（通常、それぞれ、σ−ｏｕｔｅｒ、σ−ｉｎｎｅｒと呼ばれる）を設定するための調整手段ＡＭを備えることができる。さらに、照明装置は、一般に、積分器ＩＮ、集光器ＣＯなどの様々な他の部品を備える。このようにして、マスクＭＡに当っているビームＰＢは、その断面内に所望の一様強度分布を持つ。
【００２８】
図１に関して留意すべきことであるが、放射源ＬＡは、リソグラフィ投影装置のハウジング内にあることがあるが（例えば、放射源ＬＡが水銀ランプの場合、そうであることが多い）、また、放射源ＬＡがリソグラフィ投影装置から遠く離れており、それの生成する放射ビームが装置の中に導かれることがある（例えば、適当な方向付けミラーを使用して）。この後者のシナリオは、放射源ＬＡがエキシマ・レーザである場合に多い。本発明および特許請求の範囲は、これらのシナリオの両方を含む。
【００２９】
ビームＰＢは、その後、マスク・テーブルＭＴに保持されているマスクＭＡと交差する。マスクＭＡを通り抜けたビームＰＢは、レンズＰＬを通り抜ける。このレンズＰＬは、基板Ｗの目標部分ＣにビームＰＢを収束させる。第２の位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）を使って、基板テーブルＷＴは、例えばビームＰＢの経路内に異なった目標部分Ｃを位置決めするように、正確に移動させることができる。同様に、第１の位置決め手段を使用して、例えば、マスク・ライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後で、または走査中に、ビームＰＢ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。一般に、物体テーブルＭＴ、ＷＴの移動は、長行程モジュール（粗い位置決め）と短行程モジュール（精密位置決め）を使って行われる。これらのモジュールは、図１に明示的に示さない。しかし、ウェーハ・ステッパ（走査ステップ式装置に対して）の場合は、マスク・テーブルＭＴは、短行程用アクチュエータに接続されるだけでよく、または、固定されることもある。
【００３０】
図示の装置は、２つの異なるモードで使用することができる。
１．ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴは基本的に静止したままであり、全マスク像が一括して（すなわち、単一「フラッシュ」で）目標部分Ｃに投影される。次に、異なる目標部分ＣがビームＰＢで照射されるように、基板テーブルＷＴがｘおよび／またはｙ方向に移動される。
２．走査モードでは、基本的に同じシナリオが当てはまるが、ただ、特定の目標部分Ｃが単一「フラッシュ」で露出されないことが異なる。代わりに、マスク・テーブルＭＴが、特定の方向（いわゆる「走査方向」、例えば、ｙ方向）に速度ｖで移動可能であり、その結果、投影ビームＰＢはマスク像全体を走査することができるようになる。これと並行して、基板テーブルＷＴが、速度Ｖ＝Ｍｖで、同じまたは反対方向に同時に移動する。ここで、ＭはレンズＰＬの拡大率である（一般に、Ｍ＝１／４または１／５）。このようにして、分解能で妥協する必要なく、比較的大きな目標部分Ｃを露出させることができる。
【００３１】
図２に、リソグラフィ投影装置で発生するようなＣＤピッチ異常を模式的に示すグラフを示す。縦軸および横軸方向に、印刷されたＣＤとそのピッチをそれぞれ示す。グラフは、次のデータで特徴付けられるリソグラフィ製造法を表している。すなわち、放射ビームの波長λは２４８ｎｍであり、開口数はＮＡ＝０．７であり、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒの設定はそれぞれ０．８と０．５５であり、および公称ＣＤは１３０ｎｍである。グラフ２１は、第２のリソグラフィ投影装置に特有なＣＤピッチ異常を表す。この装置は、簡単にするために以下で、「基準ツール」と呼ぶ。整合されるべき任意の他の第１のリソグラフィ投影装置は、以下で、「ツール」と呼ぶ。グラフ２２は、ツールのＣＤピッチ異常を表す。ツールに加えられた照射量の小さな変化は、矢印２３で示すように、グラフ２２を縦軸に平行に平行移動させる効果がある。図３に、グラフ２１と２２のＣＤ値の差として定義されるＣＤピッチ異常整合を、ｎｍ単位で、ピッチの関数としてプロットする。前記の照射量調整は、図２のグラフに対して持つのと同じ平行移動効果を図３のグラフに対しても持つ（矢印２３で示すように）。従って、照射量調整を使用して、図３のＣＤピッチ異常整合をゼロ・ナノメートルのレベル（すなわち、図３の横軸）まで移動させることができる。ＣＤピッチ異常整合をさらに改善するために、例えばσ−ｏｕｔｅｒに対するツール設定の変更の効果を使用することができる。この効果を模式的に図２に示す。この効果は、良い近似で、グラフ２２の一部を点２５の周りに回転２４させることから成る。ここで、ピッチはピッチＰｒよりも大きい。
Ｐｒ＝λ／ＮＡ （１）
ピッチＰｒは、図２にピッチ２６として示す。このように、σ−ｏｕｔｅｒの調整によって、図２のグラフ２２１および２２２のようなＣＤピッチ異常のグラフになる。ＣＤピッチ異常整合に対するσ−ｏｕｔｅｒ調整の対応する効果を図３に示す。この対応する効果もまた、例えばＣＤピッチ異常整合のグラフ３２および３３を生じさせる前記の回転を含む。明らかに、図３のグラフ３３をゼロ・ナノメートル・レベルに平行移動させるσ−ｏｕｔｅｒ変化と照射量変化の組合せで、ＣＤピッチ異常の整合化は最適化される。
【００３２】
下に説明するようなことを除いては実施形態２と同じである他の実施形態では、図２および図３で矢印２４で表される前記の回転は、基板を移動させるための焦点設定の変更で実施される。基板の焦点設定を実現しかつ正確に制御する手段に加えて、リソグラフィ投影装置は球波面収差を制御調整する手段もまた備えることができる。そのような手段は、調整可能な投影システム・レンズ要素を備えてもよい。球面収差を調整する効果は、焦点設定の変更の効果と実質的に同様であり、同じく図２および図３に矢印２４で模式的に表す。したがって、この実施形態で、ＣＤピッチ異常整合化は投影システム・レンズ要素の調整も含むことがある。σ設定の調整、焦点設定の調整、および球面収差設定の調整などの設定変更の組合せを使用してＣＤピッチのグラフの回転２４を実現し、したがって、ＣＤピッチ異常整合化を最適化することができる。
【００３３】
他の好ましい実施形態では、パターンを２つの部分パターンに分割する。一方の部分パターンは、ピッチＰｒよりも小さなピッチの特徴を実質的に含み、他方の部分パターンは、ピッチＰｒよりも大きなピッチの特徴を実質的に含む。ＣＤピッチ異常整合化に関して前記のパターンを分割すること（および二重露出の可能性を利用すること）の利点は、例えば、ツールの投影システムに比較的高次の残留球面収差が存在する効果を考察するときに明らかになる。図４は、上記の実施形態で説明したリソグラフィ製造プロセスについてのＣＤピッチ異常のグラフを示す。ここで、基準ツールは球面収差を示さず（グラフ４１）、またツールの投影システム（整合されるべきもの）は、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数Ｚ１６で特徴付けられる０．０５波の球面収差を示す（グラフ４２）。図５は、計算された結果としてのＣＤピッチ異常整合の詳細なプロットを示す。グラフ５１を参照されたい。高密度なピッチ（ピッチ＜λ／ＮＡ）については、整合は＋１ｎｍと−１ｎｍの範囲内であるが、孤立したピッチ（＞λ／ＮＡ）については、＋３ｎｍまで非整合化が起こる。二重露出を使用するために、今や、λ／ＮＡよりも小さなピッチに対して既に得られた十分なＣＤピッチ異常整合化とは無関係に、λ／ＮＡより大きなピッチに対してＣＤピッチ異常整合化を改善することが可能である。これを図５に示す。ここで、組み合わされた照射量（矢印５２で示される効果）とσ−ｏｕｔｅｒ調整（矢印５３で示される効果）を使用して、ピッチ＞Ｐｒの部分パターンについてＣＤピッチ異常整合化を最適化する。二重露出像に対して結果的に生じる全体的なＣＤピッチ異常整合化を図６に示す。パターンで起こるピッチの全範囲について、＋および−１ｎｍよりも優れた整合が得られる。
【００３４】
本発明の特定の実施形態を上で説明したが、本発明は説明したのとは別の方法で実施することができることは理解されるであろう。説明は、本発明を限定する意図ではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に従ったリソグラフィ投影装置を示す図である。
【図２】ＣＤピッチ異常のグラフを示す図である。印刷されるＣＤをｎｍ（ナノメートル）単位で縦軸方向に与え、横軸方向にピッチをｎｍ単位で与える。
【図３】ＣＤピッチ異常と基準に使用されるＣＤピッチ異常との差のグラフを示す図である。印刷されるＣＤの差をｎｍ単位で縦軸方向に与え、横軸方向にピッチをｎｍ単位で与える。
【図４】球面収差誘起不整合化の効果を説明するＣＤピッチ異常のグラフを示す図である。印刷されるＣＤをｎｍ（ナノメートル）単位で縦軸方向に与え、横軸方向にピッチをｎｍ単位で与える。
【図５】ＣＤピッチ異常と基準に使用されるＣＤピッチ異常との差のグラフを示す図である。また、機械設定変更の効果を示す図である。印刷されるＣＤの差をｎｍ（ナノメートル）単位で縦軸方向に与え、横軸方向にピッチをｎｍ単位で与える。
【図６】二重露出球面収差誘起不整合化を使用する効果を説明するＣＤピッチ異常のグラフを示す図である。印刷されるＣＤをｎｍ（ナノメートル）単位で縦軸方向に与え、横軸方向にピッチをｎｍ単位で与える。
【符号の説明】
ＬＡ 放射源
Ｅｘ ビーム拡大器
ＩＬ 照明装置
Ｅｘ，ＩＬ 放射システム
ＡＭ 調整手段
ＩＮ 積分器
ＣＯ 集光器
ＰＬ 投影システム
ＭＡ マスク（レチクル）
ＭＴ 第１の物体テーブル（マスク・テーブル）
Ｃ 目標部分
ＰＢ 投影ビーム
Ｗ 基板（ウェーハ）
ＷＴ 第２の物体テーブル（基板テーブル）
４１ 球面収差なし
４２ ０．０５波の球面収差
５１ ＣＤピッチ異常整合
５２ 照射量の効果
５３ σ−ｏｕｔｅｒ調整
２３ 照射量の小さな変化の効果
２２ ＣＤピッチ異常
２１ 第２のリソグラフィ投影装置に特有なＣＤピッチ異常
３２ ＣＤピッチ異常整合
３３ ＣＤピッチ異常整合

Claims (8)

1. 基板の目標部分にパターン形成したビームを投射するための投影システムを備える第１のリソグラフィ投影装置を用意する工程と、
   放射感応材料の層で少なくとも部分的に覆った基板を用意する工程と、
   放射システムを使用して放射の投影ビームを供給する工程と、
   パターン形成手段を用いて前記投影ビームの断面にパターンを与える工程と、
   前記投影システムを使用して、前記層の目標部分に前記パターン形成した放射のビームを投影して、投影された像を得る工程と、
   基準のための第２のリソグラフィ投影装置を用意する工程とを備えるリソグラフィ製造法において、
   前記放射感応層の前記投影された像から、第１のリソグラフィの特徴誤差のピッチ依存性についての第１の情報を得る工程と、
   前記第２のリソグラフィ投影装置を使用して、第２のリソグラフィの特徴誤差のピッチ依存性についての、基準のための第２の情報を得る工程と、
   前記第１の情報と前記第２の情報の差を計算する工程と、
   前記差を最小限にするように前記第１のリソグラフィ投影装置の機械設定のうちの少なくとも１つに適用するためのこれら機械設定の変更を計算する工程と、
   前記計算した機械設定の変更を適用する工程とを特徴とするリソグラフィ製造法。
2. 機械設定の変更を計算する前記工程が、前記差に影響を及ぼす前記第１のリソグラフィ投影装置の機械設定の少なくとも１つと前記差との間の関係を定量化する複数の係数を計算することを含む、請求項１に記載のリソグラフィ製造法。
3. 前記係数が、前記放射システムおよび／または投影システムの様々な照明設定および投影すべき前記パターンの様々な特徴の少なくとも１つのための、複数群の係数を含む、請求項２に記載のリソグラフィ製造法。
4. 前記機械設定の変更が、照射量の変更、照明設定の変更、前記投影システムの開口数設定の変更、前記基板の焦点設定の変更、および投影システムのレンズ要素設定の変更のうちの少なくとも１つを含む、請求項１または請求項３までのいずれか１つに記載のリソグラフィ製造法。
5. 前記第１の情報および前記第２の情報がＣＤピッチ異常である、請求項１から請求項４までのいずれか１つに記載のリソグラフィ製造法。
6. 前記パターンが、少なくとも２つの部分パターンを含み、これら少なくとも２つの部分パターンの各々が、それぞれのピッチの範囲内のピッチを有する特徴を含み、さらに放射のパターン形成したビームを目標部分に投射する前記工程が２つの工程を含み、その２つの工程中に、工程ごとに、機械設定の変更を計算しかつ適用する、請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載のリソグラフィ製造法。
7. 前記それぞれのピッチの範囲を、ピッチ＜１．５λ／ＮＡおよび０．７λ／ＮＡ＜ピッチであるように選ぶ、請求項６に記載のリソグラフィ製造法。
8. 放射の投影ビームを供給するための放射システムと、
   所望のパターンに従って前記投影ビームをパターン形成するために用いるパターン形成手段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、
   前記基板の目標部分に前記パターン形成したビームを投射するための投影システムと、
   照射エネルギー設定および照明設定のうちの少なくとも１つに適用可能な機械設定とを備えるリソグラフィ投影装置において、さらに、
   機械設定を変更するための手段と、
   第１のリソグラフィの特徴誤差のピッチ依存性についての第１の情報と、第２のリソグラフィの特徴誤差のピッチ依存性についての第２の情報との差、およびこの差を最小限にするために前記機械設定のうちの少なくとも１つに適用すべき機械設定の変更を計算するためのプロセッサとを備えることを特徴とするリソグラフィ投影装置。

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