JP4486925B2 - 均一性補正システム - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィシステムにおける均一性の補正に関している。

従来のリソグラフィシステムは、受信したレーザービームの均一な強度分布を形成する照明システムを含んでいる。そこでは結果として生じる照明ができるだけ均一性を有していることが望まれており、何らかの均一性エラーはできるだけ小さくなるように留められる。
照明均一性は、照射フィールド全体に亘る均一線幅を形成する照明システムの能力に影響を及ぼす。照明の均一性エラーは、リソグラフィシステムによって生成されるデバイス品質に重大な影響を与えかねない。

均一性を補正するための技術には、照明スロットの反対側から挿入されるプレートのような複合的補正要素を備えた補正システムが含まれる。そのような補正要素は、ゼロ以外の減衰量を有している（例えば９０％）。しかしながら様々な制約のために、隣接する補正要素間にはギャップが存在する。この隣接する補正要素間のギャップは、ギャップリプルや影などの不所望な光学的作用を生じさせる。なぜならば各ギャップは０％の減衰量（若しくは１００％の透過量）を有し、それに対して補正要素は、ゼロ以外の減衰量を有するからである。光はギャップを通って基板上に高い強度のストリーク若しくはバンドを結果的に生じさせる。この高い強度のストリークないしバンドは、照射領域のライン幅に影響を及ぼす。さらに各補正要素は、限られた厚しか有さない。従って、各補正要素は複数のエッジを有する。光が角度を伴って入射するならば（例えばシグマ大）、光の一部はエッジで反射され基板上に影を落としてしまう。

それ故に、隣接する補正要素間のギャップに起因する光学的作用を補償することができ、かつスロット全体でみた均一性を増大させ、さらに限界寸法も向上させることのできるような、均一性補正システムが求められている。

故に本発明の課題は、前記したような従来技法の欠点に鑑みこれを解消できるような均一性補正システムを提供することである。

前記課題は本発明により、複数の補正要素を有しており、各補正要素は補償部分と通常減衰部分を含んでおり、前記補償部分は、第１の減衰量を有しており、前記通常減衰部分は、第２の減衰量を有している構成によって解決される。

本発明は、光リーク補償機能を有する均一性補正のためのシステムと方法に方向付けされている。本発明の趣旨によれば、この均一性補正システムは、複数の補正要素を有している。本発明の実施例によれば、これらの補正要素は、照明スロット内で可動である。隣接する補正要素は、ギャップによって分離されている。各補正要素は、補償部分と、通常減衰部分を含んでいる。本発明の実施例によれば、この補償部分は、第１の減衰量を有しており、さらに通常減衰部分は第２の減衰量を有している。補償部分の幅は、隣接するフィンガ間のギャップの幅に等しい。

有利な実施例によれば、補償部分は、補正要素の第１の表面上のバンドである。このバンドは、補正要素の第１の経度方向エッジ上の第１のポイントから、補正要素の第１の経度方向エッジ上の第２のポイントまで延在している。別の有利な実施例によれば、第１のポイントは、補正要素の第１の緯度方向エッジと一致する。別の有利な実施例によれば、バンドは、補正要素の第２の経度方向エッジ上の第１のポイントから、補正要素の第２の経度方向エッジ上の第２のポイントまで延在している。さらに別の実施例によれば、補償部分は、補正要素の第２の表面上のバンドである。このバンドは、第１の経度方向エッジに沿って延在するか若しくは第２の経度方向エッジに沿って延在している。

補償バンドは、減衰特性を有している何らかの材料によって形成される。本発明の実施例によれば、この補償バンドは、補正要素の表面に利用されているコーティングである。代替的な実施例によれば、補償バンドは、補正要素内部に存在する。

次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。これらの図面中、同じ構成要素若しくは機能的に類似した構成要素には同じ番号が用いられている。なお各参照番号の最も左の桁の数字はそれぞれの図面番号に相応させたものである。

図１には、本発明の実施例による、例示的なリソグラフィシステム１００が示されている。この実施例によれば、リソグラフィシステム１００は、レチクル若しくはマスクを使用したシステムである。別の代替的な実施例によれば、このシステム１００は、マスクレスのリソグラフィシステムである。

リソグラフィシステム１００は、照明システム１１０と、均一性補正システム１２０と、コントラストデバイス１３０と、投影光学系１５０と、基板ステージ１６０を含んでいる。

照明システム１１０は、コントラストデバイス１３０を照明している。この照明システム１１０は、リソグラフィシステムによって要求される照明のタイプを使用する（例えば矩形状タイプ、環状タイプなど）。さらにこの照明システム１１０は、部分コヒーレンスやフィル形状等の種々の照明特性の変更もサポートしている。このような照明システムの詳細は当業者にとっては周知なことなので、ここでの詳細な説明は省く。

コントラストデバイス１３０は、基板ステージ１６０によって保持されている基板１６５（例えばウエハ又はガラスプレート）の部分にパターンを結像するのに用いられる。第１実施例によれば、コントラストデバイス１３０は、レチクルのようなスタティックマスクであり、基板１６５はウエハである。マスクレスの第２実施例によれば、コントラストデバイス１３０は、プログラミング可能なアレイである。このプログラミング可能なアレイは、光空間変調器（ＳＬＭ）か若しくはその他の適切なマイクロミラーアレイである。代替的に前記光空間変調器は、反射型又は透過型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）やグレージング露出値（ＧＬＶ）を含む。第２実施例によれば、基板１６５は、ガラス片若しくはフラットパネルディスプレイなどである。

投影光学系１５０は、（コントラストデバイスによって定められた）パターンのイメージを基板上に投影するために構成されている。この投影光学系１５０の詳細は、使用されるリソグラフィシステムのタイプに依存している。投影光学系の特有機能の詳細は、当業者には周知なことなのでここでの詳細な説明は省く。

基板ステージ１６０は、イメージ平面１８０に位置している。この基板ステージ１６０は、基板１６５を支持している。当該実施例においては、この基板はレジストコーティングされたウエハである。代替的な実施例においては、基板はガラス片、フラットパネルディスプレイなどでありえる。

均一性補正システム１２０は、当該システム１００に対応付けられた照明フィールドの特定区分内の照明レベルをコントロールするデバイスである。この均一性補正システム１２０は、照明光学系１１０とコントラストデバイス１３０の間の補正平面に配置されている。当該実施例では、この補正平面は、コントラストデバイスステージ（例えばレチクルステージ）に近接して配置されている。代替的実施例においては、補正平面は、照明光学系１１０とコントラストデバイス１３０の間のどこかに配置され得る。

図２Ａ及びＢには、例示的な均一性補正システム２２０の詳細なブロックダイヤグラムが示されている。図２のＡ及びＢによれば、この均一性補正システムは、多重補正要素２２０ａ−ｎと任意の多重補正要素２２２ａ−ｎを含んでいる。これらの多重補正要素２２０ａ−ｎ及び２２２ａ−ｎは、所定の構成において照明スロット内に挿入されている。これらの多重構成要素２２０，２２２は、均一性の作用をもたらすなんらかの機構であり得る。当該実施例では、これらの多重補正要素２２０ａ−ｎ及び２２２ａ−ｎは、透過性材料から構成されたプレートである（これはフィンガとも称する）。例えばある実施例によれば、各フィンガは、１０％の減衰量を有する。当該分野の当業者にとってこれらの補正要素にその他の減衰量を使用できることは認知されている。

図２Ａは補正システム２２０Ａの全体図である。この補正システム２２０Ａでは、多重補正要素２２０ａ−ｎ及び２２２ａ−ｎは、傾斜された構成を有している。この構成では、多重補正要素２２０ａ−ｎが、照明スロットの第１の側（例えば左側）から走査方向（若しくはＹ軸方向）に関してαの角度で挿入されている。多重補正要素２２２ａ−ｎは、照明スロットの反対側（例えば右側）から走査方向（若しくはＹ軸方向）に関してαの角度で挿入されている。この実施例では、これらの補正要素２２０ａ−ｎ及び２２２ａ−ｎの最大の挿入量は、中性点までである。このことは、補正要素２２０の先端と補正要素２２２の先端が近接するポイントまで各補正要素を挿入できることを意味する。

図２Ａから見て取れることは、この構成において、各補正要素２２０ａ−ｎがその対応する補正要素２２２ａ−ｎに対向していることである（例えば補正要素２２０ａは、補正要素２２２ａに対向し、補正要素２２０ｂは補正要素２２２ｂに対向し、…など）。従って各補正要素２２０ａ−ｎ及びそれに対応する補正要素２２２ａ−ｎは、同じ補正スロットで考察可能である。つまり図２Ａにおいては各側毎に４つの補正要素しか示されていないが、しかしながら本発明ではそれ以外にも、各側毎に任意の数のフィンガを用いることが可能である。

図２Ｂは、補正システム２２０Ｂの全体図である。この補正システム２２０Ｂでは、多重補正要素２２０ａ−ｎ及び２２２ａ−ｎが山形状の構成（シェブロン構成）を有している。この構成において、多重補正要素２２０ａ−ｎは照明スロットの第１の側（例えば左側）から走査方向（若しくはＹ軸方向）に関してαの角度で挿入されている。多重補正要素２２２ａ−ｎは、照明スロットの反対の側（例えば右側）から走査方向（若しくはＹ軸方向）に関してαの角度で挿入されている。この構成では、補正要素２２０および２２２は、これらの構成要素２２０と２２２が重なるような深さで挿入可能である。当該実施例では各補正要素が最大挿入ポイントまで任意に挿入可能である。

図２Ａ及びＢから見て取れるように、隣接するこれらの補正要素（例えば２２０ａ−ｎ及び２２２ａ−ｎ）は、ギャップ２２５ａ−ｎによって分離されている。当該分野の当業者にとっては、これらの隣接するフィンガが補償システムの枠内で求められる任意のサイズのギャップによって分離可能であることは周知である。

隣接する補正要素間のギャップは、ギャップリプルや影などの不所望な光学的作用を生ぜしめる。これらの作用の例は図３に示されている。この図３は、隣接する複数の補正要素３２０ａ−ｃを有する補正システム３３０の一部を示したものである。隣接する補正要素３２０ａ−ｃは、ギャップ３２５ａ，ｂによって分離されている。なぜならば各ギャップは０％の減衰率（若しくは１００％の透過率）を有し、ギャップを通過する光が基板上に多大な強度のストリーク若しくはバンドを生じさせる。ストリークの強度は、入射光の角度に依存する。例えば光ビームが図３の矢印３９０によって表わされている光のようにほぼ並列に入射するならば（すなわち光は小さなシグマを有する）、最大量の光がギャップを通過して入射する。しかしながら光が図３の矢印３９５によって表わされている光のように種々の角度で広がっているならば（すなわち光は大きなシグマを有する）、光の一部が反射され、ストリークの強度の低減を引き起こす。角度が増すと（すなわちシグマの増加）、ギャップを通って得れる光が減少し、さらにストリークの強度も低減する。エリア３６０ａは、入射光が最小のシグマを有する場合のギャップによってもたらされる強度を表わした領域である。エリア３６０ｂは、入射光が最大のシグマを有する場合のギャップによってもたらされる強度を表わした領域である。図に示されているように、エリア３６０ａは、エリア３６０ｂよりも狭幅である。しかしながらエリア３６０ａの光は、エリア３６０ｂの光よりも高い強度を有している。

図３からもみてとれるように、各補正要素は、限られた厚さしか持たない。従って各補正要素は、複数のエッジ３２２を有している。光が角度をつけて入射すると（すなわちシグマ大）、光の一部がエッジ３２２で反射し、基板上に影を引き起こす。２つの補正要素３２０ｂ，ｃが隣接し、光が角度をつけて一方の側から入射すると、１つの影が第１のフィンガ３２０ｂのエッジ３２２によって引き起こされ、さらに第２の影が第２のフィンガ３２０ｃのエッジ３２２によって引き起こされる。これらの影は、使用される照明モードによっては悪化しかねない。例えばダイポール照明が使用されているならば、光は補正要素において第１の方向から入射し、さらにこの第１の方向とは反対の第２の方向からも入射する。従って隣接するフィンガのエッジは、ギャップによって引き起こされる強度のストリークの他に、基板上におちる４つの影を引き起こす。

図４には、ギャップリプルの原因が示されている。この図４では、左側から挿入された多重の隣接する補正要素４２０ａ−ｃを有している照明スロットの一部４３５が描写されている。これらの隣接する補正要素４２０ａ−ｃは、ギャップ４２５ａ，ｂによって分離されている。さらに図４では、当該補正システムに係る平均スロット横断減衰量４８０も表わされている。

図４からみてとれるように、符号４４２で表わされる走査線は、ギャップ領域４２５ａに入射しないか若しくは当該ギャップ領域を横断しない。その結果として、スロット横断減衰量は通常となる（減衰率約８％）。走査線４４４は、ギャップ領域４２５ａを横断する。その結果、より多くの光が通過してその強度が増し、減衰量は低下する。走査線４４６は、ギャップ領域４２５ｂに入射するものもあるが、ギャップ領域４２５ａ又はｂを横断しないものもある。その結果としてスロット横断減衰量は変動する。走査線４４８もギャップ領域４２５ｂに入射するものがあるが、ギャップ領域４２５ａ（又はｂ）を横断しないものもある。その結果スロット横断減衰量は変動する。従って図示の平均スロット横断減衰量のプロット図からみてとれるような減衰リプルが生成される。

図５Ａ及びＢには、補正要素間のギャップとエッジによって引き起こされる光学的作用を補償する機能を備えた本発明の実施例による例示的な補正要素５２０が描写されている。図５Ａには、補正要素５２０の全体図、Ｂには側面図が示されている。この補正要素５２０は、第１の表面５２２と、第２の表面５２４と、第１の経度方向エッジ５３２と、第２の経度方向エッジ５３４と、第１の緯度方向エッジ５４２と、第２の緯度方向エッジ５４４によって確定される。

補正要素５２０はさらに、補償部分５６０と（以下補償バンドとも称する）、通常の減衰部分（５６４）も含んでいる。図５に示されている実施例では、補償バンド５６０は、第１の表面５２２上に位置し、第２の経度方向エッジ５３４上の第１のポイント５６２から第２の経度方向エッジ５３４上の第２のポイント５６８まで延在している。当該実施例では、第１のポイント５６２は、第１の緯度方向エッジ５４２と一致しており、第２のポイント５６８は、第２の緯度方向エッジ５４４と一致している。従って当該実施例では、補償バンド５６０は、当該補正要素の長手方向に延在する。しかしながら当該分野の当業者には、これらの第１のポイント５６２と第２のポイント５６８が、第２の経度方向エッジ５３４に沿った任意の箇所に配置できることが明らかである。従ってそのような実施例では、バンドの長さは補正要素の長さよりも少ない。

補償部分５６０は、第１の減衰量を有し、通常減衰部分５６４は、第２の減衰量を有している。当該実施例では補償部分５６０の減衰量は、通常減衰部分５６４の減衰量よりも多い。例えば通常減衰部分５６４は１０％の減衰率を有し、補償部分５６０は、２０％の減衰率を有し得る。当業者にとっては、通常減衰部分と補償部分に対して種々異なる値がリソグラフィシステムに対する要求に応じて用いられることは明らかである。さらに通常減衰部分５６４は、それぞれが減衰値を有した多重の減衰セグメントを含んでいてもよいし、あるいは通常減衰部分５６４が可変の減衰量を有していてもよい。

当該実施例では、補償部分５６０は、均一な幅を有している。この実施例では、補償部分５６０の幅が均一性補正システム内の隣接する補正要素間のギャップの幅に等しい。しかしながら当業者には、補正バンド５６０が、リソグラフィシステムによって求められるその他の幅を有し得ることは明らかである。

代替的実施例においては、補償部分５６０は、多重セグメント５６６ａ，ｂを含んでいる。この実施例では、セグメント５６６ａは均一な幅を有し、セグメント５６６ｂは、変化した幅を有している。ここでの補償部分５６０は、２つのセグメントを有したものとして描写されているが、均一な若しくは可変の幅を有する任意の数のセグメントが使用可能である。例えばある実施例によれば、１つの若しくはそれ以上のセグメントの幅が均一性補正システム内の隣接する補正要素間のギャップの幅に等しい。しかしながら当業者にとっては、補償部分５６０のセグメント５６６がリソグラフィシステムによって求められるその他の幅を有し得ることは明らかである。

当該実施例では、補償部分５６０は、四角形状を有している。代替的実施例においては、当該補償部分５６０は、三角形若しくは多角形を含めたその他の幾何学的形状を有し得る。補償部分５６０は、非線形なエッジを有する複数のセグメントを有し得る。

補償部分５６０は、ゼロでない減衰量を有する任意の材料で形成可能である。例えば補償部分５６０は、所定の濃度を有する一連のドットからなるコーティングを有し得る。このコーティングの減衰量は、ドットの濃度を変えることで変更が可能となる。補償部分５６０は、補正要素の表面に接合される材料層であってもよいし連続的なコーティングであってもよい。代替的に、補償部分５６０は、補正要素の表面内へエッチング処理されたものであってもよい。さらなる実施例においては、補償部分５６０は、補正要素の構成要素であってもよい（例えば補正要素は、その構造内に集積された補償部分５６０を有するように形成されてもよい）。

補正要素５２０は、当該均一性補正システムによって使用される種々の構成の補正要素として使用可能である。例えば１つ又はそれ以上の補正要素５２０が図２Ａの傾斜構成における補正要素のように使用されてもよいし、図２Ｂの山形構成における構成要素のように使用されてもよい。

図５には、第１の表面上に配置され、第２の経度方向エッジ５３４に沿って延在する補償部分５６０は、当該分野の当業者にとっては、その他の構成も使用可能であることは明らかである。当該実施例では、補償部分は第１の表面上に配置され、第１の経度方向エッジ上の第１のポイントから第２の経度方向エッジへ延在している。代替的に補償部分は、第２の表面上に配置され、第１又は第２の経度方向エッジに沿って延在され得る。

図６Ａには、本発明の実施例による、ライトリーク補償機能を有する例示的な均一性補正システム６２０が示されている。この補正システム６２０は、複数の補正要素を有している。前述したように各補正要素は、補償部分と通常減衰部分を含んでいる。

当該実施例においては、均一性補正システム６２０は、任意の光学的補償プレート６５０を含んでいる。この光学的補償プレート６５０は、複数の補正要素の上に配置されてもよい。また代替的に光学的補償プレート６５０は、複数の補正要素の下に配置されていてもよい。また別の実施例によれば、“光リーク及びシャドウ補償機能を有する均一性補正システム”のタイトル名で２００４年１２月に出願された“Attorney Docket Number 1857.3340000”の共同出願明細書中に記載されているように、光学的補償プレート６５０は、補正要素間のギャップによって引き起こされる光学的作用を補償する付加的手段を含み得る。

図６Ｂは、ライトリーク補償機能を有する均一性補正システム６２０と共に平均スロット横断減衰量６８０が描写されている。図６Ａに示されているように、走査線６４２はギャップ領域６２５ａに入射しない。従ってスロット横断減衰量は通常である。走査線６４４は、ギャップと補償領域を同じ長さだけ横断しているので、結果的に通常のスロット横断減衰量である。図６Ｂに示されているように、補正システム６２０は、隣接する補正要素間のギャップによって生ぜしめられる光リークを改善する。

結論
以上本発明の種々の実施形態を説明してきたが、それらはあくまでも例示にすぎず、限定を意味するものではないことを理解されたい。特に実施形態や詳細において種々の変更が本発明の趣旨を逸脱することなく行えることは、当業者にとっては明らかである。したがって本発明の範囲と趣旨は上述の実施形態によって制限されるものではなく、以下に特定する特許請求の範囲とそれに等価的な範囲によってのみ規定される。

本発明の実施例による均一性補正システムを有している例示的なリソグラフィシステムを表わした図 Ａ，Ｂは本発明の実施例による例示的な均一性補正システムの詳細なブロックダイヤグラム 隣接する補正要素間のギャップに起因する光学的作用を表わした図 ギャップリプルの原因を表わした図 Ａ，Ｂは、隣接する補正要素間のギャップに起因する光学的作用の補償機能を有する、本発明の実施例による例示的な補正要素を表わした図 Ａは光リーク補償機能を有する本発明の実施例による例示的な均一性補正システムの一部を表わした図、Ｂは光リーク補償機能を有する均一性補正システムによる平均スロット横断減推量を表わした図

符号の説明

１００ リソグラフィシステム
１１０ 照明システム
１２０ 均一性補正システム
１３０ コントラストデバイス
１５０ 投影光学系
１６０ 基板ステージ

Claims (10)

1. 均一性補正システムにおいて、
   複数の補正要素を有しており、
   各補正要素は、基板の走査方向に対して斜め方向に傾いたスリット状のギャップによって隣接する補正要素から分離されており、
   各補正要素は前記補正要素間のギャップによって引き起される光学的作用を補償する補償部分と通常減衰部分を含んでおり、
   前記補償部分は、前記ギャップと走査方向にオーバーラップする部分であって、前記走査方向に垂直な方向に向けて減衰量が調整されており、
   前記補償部分は、第１の減衰量を有しており、
   前記通常減衰部分は、第２の減衰量を有しており、
   当該均一性補正システムに係る前記複数の補正要素の平均横断減衰量が略一定となるように、前記第１の減衰量が設定されていることを特徴とする、走査露光を行うリソグラフィシステムにおける照明レベルをコントロールするための均一性補正システム。
2. 前記第１の減衰量は、第２の減衰量よりも大きい、請求項１記載のシステム。
3. 前記補償部分の幅は、隣接する前記補正要素を分離しているギャップの幅に等しい、請求項１記載のシステム。
4. 均一性補正システムにおいて、
   複数の補正要素を有しており、
   各補正要素は、第１の表面と第２の表面を有しており、
   各補正要素は、基板の走査方向に対して斜め方向に傾いたスリット状のギャップによって隣接する補正要素から分離されており、
   各補正要素は第１の表面上に前記補正要素間のギャップによって引き起される光学的作用を補償する補償バンドと通常減衰部分を有しており、
   前記補償バンドは、前記ギャップと走査方向にオーバーラップする部分であって、前記走査方向に垂直な方向に向けて減衰量が調整されており、
   各補正要素毎に、前記補償バンドは第１の減衰量を有し、前記通常減衰部分は第２の減衰量を有しており、
   当該均一性補正システムに係る前記複数の補正要素の平均横断減衰量が略一定となるように、前記第１の減衰量が設定されていることを特徴とする、走査露光を行うリソグラフィシステムにおける照明レベルをコントロールするための均一性補正システム。
5. 各補償バンドは、第１のセグメントと第２のセグメントを有し、第１のセグメントは均一な幅を有し、第２のセグメントは位置に応じて異なる幅を有している、請求項４記載のシステム。
6. 補償バンドの幅は、隣接する前記補正要素を分離しているギャップの幅に等しい、請求項４記載のシステム。
7. 第１のセグメントの幅は、隣接する前記補正要素を分離しているギャップの幅に等しい、請求項４記載のシステム。
8. 前記補償バンドは、四辺形の形状を有する、請求項４記載のシステム。
9. 前記補償バンドの減衰量は、前記通常減衰部分の減衰量よりも大きい、請求項４記載のシステム。
10. 均一性補正システムにおいて、
    複数の補正要素を有しており、
    各補正要素は、基板の走査方向に対して斜め方向に傾いたスリット状のギャップによって隣接する補正要素から分離されており、
    各補正要素は、第１の表面と第２の表面を有しており、
    各補正要素は、隣接する補正要素からギャップによって分離されており、
    各補正要素は第２の表面上に前記補正要素間のギャップによって引き起される光学的作用を補償する補償バンドと通常減衰部分を有しており、
    前記補償バンドは、前記ギャップと走査方向にオーバーラップする部分であって、前記走査方向に垂直な方向に向けて減衰量が調整されており、
    各補正要素毎に、前記補償バンドは第１の減衰量を有し、前記通常減衰部分は第２の減衰量を有しており、
    当該均一性補正システムに係る前記複数の補正要素の平均スロット横断減衰量が略一定となるように、前記第１の減衰量が設定されていることを特徴とする、走査露光を行うリソグラフィシステムにおける照明レベルをコントロールするための均一性補正システム。