JP4519823B2 - 基板の熱的に引き起こされる変形を予測する方法 - Google Patents

Description

本発明は、デバイスを製造するための設備及び方法と、デバイスとに関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、普通は基板のターゲット部分に、付与する機器である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用できる。この場合、ＩＣの個々の層上に形成されるべき回路パターンを生じさせるために、マスク又はレチクルと称されることもあるパターニングデバイスを使用することができる。このパターンを、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、一つまたは複数のダイの一部を含む）に転写することができる。パターンの転写は、通常、基板上に設けられた放射光感応材料（レジスト）の層への結像を介する。一般に、１つの基板は、順次にパターニングされる隣接する複数のターゲット部分のネットワークを含む。公知のリソグラフィ装置は、一度に一つのパターン全体をターゲット部分に露光することによって各ターゲット部分が照射されるようになっているいわゆるステッパと、放射線ビームを通してパターンを所与の方向（“スキャン”方向）にスキャンし、同時に基板をこの方向に平行又は逆平行にスキャンすることによって各ターゲット部分が照射されるようになっているいわゆるスキャナとを含む。パターンを基板に刷り込むことによってパターンをパターニングデバイスから基板に転写することも可能である。

より微細な半導体デバイスに対する需要は、リソグラフィ製造プロセスによって微細な限界寸法を有するパターン特徴及びプロファイルを達成させる必要を生じさせた。更に、その様なデバイスは複数の層を含むことができて、前の１つ以上の層の上に次の層を精密に位置決めする必要がある。高品質なデバイスを生産するために、なるべく小さなオーバーレイ・エラーで、これらの微細なデバイスを終始一貫して再現することが重要である。

しかし、リソグラフィ製造プロセス中は、オーバーレイ・エラーの原因となって露光されたパターンの品質を低下させる作業が多数ある。特に、露光された基板は熱エネルギーにさらされる。光リソグラフィ装置の場合、熱エネルギーによる基板加熱は、基板上の露光されているフィールドの変形を生じさせる可能性がある。浸漬リソグラフィ装置では、基板変形は、各フィールドの変形を引き起こす浸液蒸発に起因する。その様な熱的に引き起こされる変形は、許容しがたいオーバーレイ及び焦点調節エラーを生じさせ、歩留まり生産を顕著に減少させる可能性を有する。

リソグラフィにより露光されるべき基板の熱的に引き起こされるフィールド変形を従来技術の観点から改善された性能で予測する方法を提供することが望ましい。

この目的のために、本発明は、リソグラフィにより露光される基板の熱的に引き起こされるフィールド変形を予測する方法を提供する。この方法は：
− 所定の露光情報を設けるステップと；
− 基板の選択された点において熱的に引き起こされるフィールド変形を、その所定露光情報に基づいてモデルを用いて予測するステップとを含み；
そのモデルは
− エネルギーが前記基板を横断して運ばれるときの時間減衰特性と；
− 選択された点と前記基板のエッジとの間の距離と、に基づいている。

本発明は、更に、前記方法で製造される半導体デバイスを提供する。

本発明は、更に、基板の熱的に引き起こされるフィールド変形を予測するための設備を提供する。この設備は：
− 所定の露光情報を受け取るように構成された入力ポートと；
− この入力ポートに接続されて露光される基板の選択された点における熱的に引き起こされるフィールド変形を、受け取られた所定露光情報に基づいて、モデルを使用して予測するプロセッサ・ユニットとを有し、このモデルは、
− エネルギーが前記基板を横断して運ばれるとき、前記の予測された熱的に引き起こされるフィールド変形に基づいて、改善された露光情報を決定する時間減衰特性と；
− 前記の選択された点と前記基板のエッジとの間の距離と；
に基づいていることを特徴とする。

最後に、本発明は、前記設備で製造される半導体デバイスに更に関する。

添付されている概略図を参照して本発明の実施態様を単なる例として説明する。図において、対応する参照記号は対応する部分を示す。

図１は、本発明の一実施態様によるリソグラフィ装置を概略的に描いている。

この装置は：
− 放射線ビームＢ（例えば紫外線放射又は極紫外線放射）を調整するように構成された照明システムＩＬと；
− パターニングデバイス（例えばマスク）ＭＡを支持するように構成されて、特定のパラメータに従って該パターニングデバイスを正確に位置決めするように構成されている第１位置決め装置ＰＭに結合された支持構造（例えばマスク・テーブル）ＭＴと；
− 基板（例えばレジストで被覆されたウェーハ）Ｗを保持するように構成され、特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成されている第２位置決め装置ＰＷに結合された基板テーブル（例えばウェーハ・テーブル）ＷＴと；
− パターニングデバイスＭＡによって放射線ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折式投影レンズ）と；
を含む。

照明システムは、放射を指向させ、成形、又は制御を行うために、屈折型、反射型、磁性型、電磁型、静電型若しくは他のタイプの光学コンポーネント又はそれらの任意の組み合わせなどの、種々のタイプの光学コンポーネントを含むことができる。

支持構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわち、その重量を支える。それは、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置のデザイン、及びその他の、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ということなどの条件に依存する仕方でパターニングデバイスを保持する。支持構造は、パターニングデバイスを保持するために機械式、真空式、静電式、或いはその他のクランプ手法を使用することができる。支持構造は例えばフレーム又はテーブルであってよくて、それは必要に応じて固定されるか或いは移動可能であり得る。支持構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムに関して所望の位置にあることを保証することができる。本書における“レチクル”又は“マスク”という用語は、より一般的な用語“パターニングデバイス”と同義であると考えられて良い。

本書において使用される用語“パターニングデバイス”は、基板のターゲット部分にパターンを生じさせるように放射線ビームの断面にパターンを付与するべく使用され得る任意の装置を指すと広く解されるべきである。放射線ビームに付与されたパターンは、例えば該パターンが位相シフト特徴又はいわゆるアシスト特徴（ａｓｓｉｓｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ）を含むならば、基板のターゲット部分における所望のパターンと正確には一致しないことがあり得ることに注意するべきである。一般に、放射線ビームに付与されるパターンは、集積回路のようなターゲット部分に作られるデバイスの特定の機能層に対応する。

パターニングデバイスは、透過性又は反射性であり得る。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、及びプログラマブルＬＣＤパネルを含む。マスクは、リソグラフィでは良く知られており、バイナリー、交互位相シフト（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ）、及び減衰位相シフト（ａｔｔｅｎｕａｔｅｄ ｐｈａｓｅ−ｓｈｉｆｔ）、また種々のハイブリッド・マスク・タイプのようなマスク・タイプを含む。プログラマブルミラー・アレイの一例は小型ミラーの行列配置を使用し、その各々を、入射した放射線ビームをいろいろな方向に反射するように、個別に傾けることができる。傾けられたミラーは、ミラー・マトリックスによって反射される放射線ビームにパターンを付与する。

本書において使われている用語“投影システム”は、使用される露光放射に、或いは浸液の使用又は真空の使用のような他の要素に関して適切な、屈折光学系、反射光学系、カタディオプトリック光学系、磁性光学系、電磁光学系及び静電光学系、又はこれらの任意の組み合わせを含む任意のタイプの投影システムを含むと広く解されるべきである。本書における用語“投影レンズ”の使用は、より一般的な用語“投影システム”と同義であると見なされて良い。

ここで述べられているように、該装置は透過型（例えば、透過マスクを使用する）の装置である。その代わりとして、該装置は反射型（例えば、上記のタイプのプログラマブルなミラー・アレイを使用するか、又は反射マスクを使用する）の装置であっても良い。

該リソグラフィ装置は、２つ（デュアル・ステージ）又はより多くの基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスク・テーブル）を有するタイプのものであり得る。その様な“マルチステージ”機器においては、付加的なテーブルは並列に使用されて良く、或いは１つ以上のテーブルで準備ステップを実行し、同時に他の１つ以上のテーブルを露光のために使用しても良い。

該リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間のスペースを埋めるように例えば水などの割合に高い屈折率を有する液体により基板の少なくとも一部分を覆うことのできるタイプの装置であっても良い。例えばマスクと投影システムとの間などの、リソグラフィ装置内の他のスペースに浸液を加えても良い。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該技術では良く知られている。本書で使われる用語“液浸”は、基板のような構造を液中に沈めなければならないことを意味するのではなくて、露光中に投影システムと基板との間に液体が置かれることを意味するに過ぎない。

図１を参照すると、照明装置ＩＬは放射光源ＳＯから放射線ビームを受け取る。この放射光源とリソグラフィ装置とは、例えば放射光源がエキシマーレーザーであるときなどには、別々のものであって良い。その様な場合、放射光源はリソグラフィ装置の一部を形成するとは考えられなくて、放射線ビームは、例えば適切な指向ミラー及び／又はビームエキスパンダーなどを含むビームデリバリシステムＢＤの助けによって放射光源ＳＯから照明装置ＩＬに送られる。例えば放射光源が水銀ランプであるときなどの、他の場合には、放射光源はリソグラフィ装置の一体部分であり得る。光源ＳＯ及び照明装置ＩＬは、必要な場合にはビームデリバリシステムＢＤと共に、放射システムと称されても良い。

照明装置ＩＬは、放射線ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、照明装置の瞳面における強度分布の少なくとも外側及び／又は内側の半径方向範囲（一般にそれぞれσ−アウター及びσ−インナーと称される）を調整することができる。更に、照明装置ＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサーＣＯのような他の種々のコンポーネントを含むことができる。照明装置は、その断面において所望の均一性及び強度分布を有するように放射線ビームを調整するために使用され得る。

放射線ビームＢは、支持構造（例えば、マスク・テーブル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）に入射し、このパターニングデバイスによってパターン化される。マスクＭＡを横断した後、放射線ビームＢは投影システムＰＳを通過し、これは該ビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃに収束させる。第２位置決め装置ＰＷ及び位置センサーＩＦ（例えば、干渉計、直線エンコーダー又は静電容量センサーなど）の助けで、例えばいろいろなターゲット部分Ｃを放射線ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、例えばマスク・ライブラリーからの機械的取出しの後に又はスキャン時に、第１位置決め装置ＰＭ及び他の位置センサー（図１には明示的に描かれていない）を用いてマスクＭＡを放射線ビームＢの経路に関して正確に位置決めすることができる。一般に、第１位置決め装置ＰＭ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）及びショートストローク・モジュール（微動位置決め）の助けでマスク・テーブルＭＴの動きを実現することができる。同様に、第２位置決め装置ＰＷの一部を形成するロングストローク・モジュール及びショートストローク・モジュールを用いて基板テーブルＷＴの動きを実現することができる。（スキャナとは対照的に）ステッパの場合には、マスク・テーブルＭＴをショートストローク・アクチュエータだけに結合させるか、又は固定することができる。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１，Ｍ２及び基板アライメントマークＰ１，Ｐ２を用いてアライメントされ得る。図示されている基板アライメントマークは専用のターゲット部分を占めているけれども、これらをターゲット部分同士の間のスペースに置くことができる（これはけがき線アライメントマークとして知られている）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合には、ダイ同士の間にマスクアライメントマークを置くことができる。

図示されている装置は以下のモードのうちの少なくとも１つで使用され得る。

１． ステップ・モードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは基本的に静止状態に保持され、同時に、放射線ビームに付与された１つのパターン全体がターゲット部分Ｃに一度に投影される（すなわち、単一静止露光）。その後、別のターゲット部分Ｃを露光し得るように、基板テーブルＷＴはＸ方向及び／又はＹ方向に移動される。ステップ・モードでは、露光フィールドの最大サイズは単一静止露光で結像されるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。

２． スキャンモードでは、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期してスキャンされ、同時に、放射線ビームに付与されたパターがターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち、単一動的露光）。マスク・テーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度及び方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）倍率と画像反転特性とによって決定され得る。スキャンモードでは、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、これに対してスキャン運動の長さがターゲット部分の（スキャン方向における）高さを決定する。

３． 他の１つのモードでは、マスク・テーブルＭＴはプログラマブルなパターニングデバイスを保持する基本的に静止している状態に保たれ、基板テーブルＷＴは移動すなわちスキャンされ、同時に、放射線ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃに投影される。このモードでは、一般にパルス放射光源が使用され、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の各移動後に、又はスキャン時の連続する放射パルス同士の間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、上記タイプのプログラマブルミラー・アレイのようなプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレス・リソグラフィに容易に使用され得る。

上記使用態様の組み合わせ及び／又は変更態様又は全く異なる使用態様を使用することもできる。

液浸技術を用いるリソグラフィ装置を提供するいろいろな解決策が知られている。液体を供給するための１つの公知システムは、基板Ｗの局所領域と、投影システムＰＬの最終素子ＦＥ及び基板Ｗの間とだけに、液体閉じ込めシステムを用いて液体を供給するシステムを使用することである（基板Ｗは一般に投影システムＰＬの最終素子ＦＥより大きな表面積を有する）。そのための１つの公知方法が図２及び３に示されており、ここでは液体は、好ましくは最終素子ＦＥに対する基板Ｗの移動方向に沿って、少なくとも１つの入口ＩＮにより基板Ｗ上に供給され、そして投影システムＰＬの下を通過した後に少なくとも１つの出口ＯＵＴにより除去される。すなわち、基板Ｗが該素子の下で−Ｘ方向にスキャンされるとき、液体は該素子の＋Ｘ側で供給され、−Ｘ側で吸収される。

図２は、液体が入口ＩＮを介して供給されて、該素子の他方の側で、低圧源に結合されている出口ＯＵＴによって吸収されるようになっている設備を概略的に示している。図２において、液体は最終素子ＦＥに対する基板Ｗの移動の方向に沿って供給されるが、実際にはそうでなくても良い。最終素子の周りに配置された入口及び出口のいろいろな方向及び数が可能である。一例が図３に示されており、この場合、両側に出口を伴なう入口のセットが規則的パターンをなして最終素子の周りに４つ設けられている。

提案されている１つの別の解決策は、投影システムＰＬの最終素子ＦＥと基板テーブルＷＴとの間のスペースの境界の少なくとも一部分に沿って延在するシール部材を液体供給システムに設ける。その様な解決策が図４に示されている。シール部材はＸＹ平面において投影システムに対して実質的に静止しているが、Ｚ方向に（光軸の方向に）或る程度の相対運動があっても良い。シール部材と基板の表面との間にシールが形成される。好ましくは、該シールは、ガスシールのような無接触シール（ｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓ ｓｅａｌ）である。

液浸設備では、液体１１が装置の一方の側の中に送り込まれ、装置の他方の側から出される。図５に示されているように、液体が基板表面と投影システムＰＬの最終素子ＦＥとの間のスペースを埋めて閉じ込められるように、リザーバ１０は投影システムＰＬの画像フィールドの周りに基板Ｗに対する無接触シールを形成する。リザーバ１０は、投影システムＰＬの最終素子ＦＥの下に位置して最終素子ＦＥを囲むシール部材１２によって形成される。液体１１は、投影システムＰＬの下におけるシール部材１２の中のスペースに送り込まれる。シール部材１２は、投影システムの最終素子ＦＥの下面より少し上に伸びており、液面は、液体のバッファー１１が与えられるように最終素子ＦＥの上に上昇する。シール部材１２の液体で満たされているスペースは、上端において投影システムＰＬ又はその最終素子ＦＥの形状に好ましくは密接に従う内周を有し、例えば丸い形状であることができる。底において、この液体で満たされたスペースの内周は画像フィールドの形状（例えば矩形）に密接に従うが、実際にはそうでなくても良い。

液体１１は、シール部材１２の底と基板Ｗの表面との間のガスシール１６によってリザーバ１０内に閉じ込められる。ガスシール１６は、加圧されてシール部材１２と基板Ｗとの間のギャップに入口１５を介して供給されて第１出口１４を介して抜き取られる例えば空気又は合成空気（ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｉｒ）などのガス（好ましくはＮ_２又は他の不活性ガス）により形成される。ガス入口１５に加わる超過圧と、第１出口１４に加わるより低い圧力（例えば真空レベル）と、該ギャップの形状寸法とは、液体１１を閉じ込める内方への高速空気流が存在するように整えられる。

パターンを基板Ｗ上のターゲット・フィールドＣに投影するために使用されるリソグラフィ露光プロセスは、露光中の基板Ｗによる熱エネルギーの吸収又は消散に起因するパターン・シフトのようなパターン変形を引き起こす可能性を有する。その様な熱的に引き起こされる変形は、許容し得ないオーバーレイ・エラーを基板にもたらす可能性を有する。非浸漬リソグラフィ露光装置では、これらの熱的に引き起こされる変形は、基板Ｗを局所的に熱する熱エネルギーの吸収から生じる。しかし、液浸システムでは、これらの熱的に引き起こされる変形は、浸液１１の蒸発に起因する基板Ｗの冷却から生じる。

ターゲット・フィールドの変形は、いろいろな形で発生し得る。それは、並進運動変形（図６ａ）、拡大変形（図６ｂ）、回転変形（図６ｃ）、形状変形（図６ｄ）及び／又はこれらの何らかの組み合わせ（図６ｅ）を含む。

図７は、露光中に従来技術のリソグラフィ投影装置において投影システムＰＬの下で基板Ｗの上に存在するリザーバ１０の代表的な軌跡を概略的に示す。基板Ｗは数個のターゲット・フィールドＣ_ｉ（ｉ＝１，．．．，Ｎ）を含む。本明細書の全体において、ターゲット・フィールドＣ_ｉは、特定のサイズを持って基板Ｗ上の特定の箇所に存する１つの領域として呈示される。しかし、ターゲット・フィールドＣ_ｉは、例えば１つのバッチ内の次の基板の上のなんらかのターゲット領域などの、基板Ｗとは異なる基板の上の領域を指すこともでき、該ターゲット領域は、Ｃ_ｉが基板Ｗ上に有するのと同様のサイズを持っていて同様の箇所に存在する。

ターゲット・フィールドＣ_ｉがどの様に影響を受けるかは、特に、基板Ｗの吸収、伝導、放射などのような熱的特性と、前の露光中に基板Ｗ上に位置決めされたパターンの同様の熱的特性とによる。

ターゲット・フィールドＣ_ｉの露光により、ターゲット・フィールドＣ_ｉを囲む隣接するターゲット・フィールドＣ_ｉ＋ｋも熱せられる可能性がある。連続する隣のターゲット・フィールドＣ_ｉ＋１が後に露光されるとき、先行するターゲット・フィールドＣ_ｉは冷え始めるが、ターゲット・フィールドＣ_ｉ＋１の露光により或る程度の残留加熱を経験する可能性もある。従って、基板Ｗ上のターゲット・フィールドＣ_ｉのサイズ、個数及び相互の間隔は、加熱による熱的変形に起因するオーバーレイ・エラーに影響を及ぼす重要なパラメータである。

更に、液浸リソグラフィ装置では、ターゲット・フィールドＣ_ｉを露光している間、基板Ｗが水の蒸発によって冷えて全ての連続するフィールドＣ_１−Ｃ_Ｎを変形させる可能性がある。ターゲット・フィールドＣ_ｉのサイズ、個数及び間隔は冷却による熱的変形において役割を果たすが、冷却プロセスに関してもっと重要なのは露光順序付けである。例えば、異なるフィールド・サイズを導入すれば、露光の順序が変更される事態に至る可能性がある。この変更は、別の熱的変形効果をもたらす。しかし、基板がたどる経路が変更されなければ、異なるフィールド・サイズが異なる変形パターンをもたらすとは限らない。これは、露光による基板加熱に関しては異なるということに留意しなければならない。なぜならば、その場合には、フィールド・サイズは、基板が異なる量のエネルギーを受け取るという事実に起因して、重要な役割を果たすからである。

図８は、本発明の特定の実施態様に従って構成されて機能する熱的補正プロセス１００の一般的発明思想の流れ図を概略的に示す。該補正プロセスは２つの動作、すなわち動作１０２及び動作１０４から始まる。

動作１０２において、初期露光レシピが与えられる。この露光レシピは、製造者により指定された特徴と、露光されるパターンの輪郭とに従うように投影ビームＰＢによって基板Ｗの各ターゲット・フィールドＣ_１−Ｃ_Ｎに収束されるべきエネルギーの量を指示する。露光レシピは、露光時間、露光エネルギー、露光座標位置決め及び露光順序付けを含むことができる。

動作１０４において、基板上の複数のフィールドについて熱的に引き起こされるフィールド変形の情報を予測するためにモデルが与えられる。該モデルは、動作１０２で与えられた、前もって指定された（すなわち所定の）露光情報を使用することができる。熱的に引き起こされる変形の情報の予測は

としてモデル化され、ここで
Δｒは予測時間依存変形効果を表し；
Ｔ_ｉは点ｉにおけるタイミング効果を表し；
Ｄ_ｉは点ｉの空間的効果を表す。

図９に示されているように、Δｒはｄｘ_ｐ及びｄｙ_ｐの関数として表示され得る、すなわちΔｒ＝（ｄｘ_ｐ、ｄｙ_ｐ）であり、ここでｘ_ｐ及びｙ_ｐはそれぞれｘ方向及びｙ方向における予測時間依存変形効果である。

計算された予測時間変形情報の下記のセットを次のように計算することができる：

ここで
Ｔ_ｉ ^ｘはｘ方向における、ターゲット・フィールドＣ_ｉを露光することのタイミング効果を表し；
Ｔ_ｉ ^ｙはｙ方向における、ターゲット・フィールドＣ_ｉを露光することのタイミング効果を表し；
Ｄ_ｉ ^ｘは露光されたターゲット・フィールドＣ_ｉ内の点と、現在露光されるべきターゲット・フィールドの中の点との間の距離によって引き起こされるｘ方向における空間的効果を表し；
Ｄ_ｉ ^ｙは露光されたターゲット・フィールドＣ_ｉ内の点と、現在露光されるべきターゲット・フィールドの中の点との間の距離によって引き起こされるｙ方向における空間的効果を表す。

ａ．露光加熱
この場合、熱的に引き起こされる変形の情報の予測は、前に露光されたダイに加えられたエネルギーに起因する局所的変形から顕著な影響を受ける。従って、リソグラフィ露光の結果としてのターゲット・フィールドＣ_ｉ（すなわちダイ）の加熱により引き起こされる変形の場合には、Ｔ_ｉ及びＤ_ｉは下記のように表示され得る：

ここでτはリソグラフィ露光コンポーネントの熱的特性に依存する時間感度定数を表し；
ｔは絶対時間を表し；
ｔ_ｉはターゲット・フィールドＣ_ｉが露光される時間を表す。そして

ここで
ｒ_ｉは、オーバーレイが推定されるターゲット・フィールドＣ_ｉ上の点を表し、この点は、液体１１で満たされたリザーバ１０がたどる露光経路上に存在する点であり；
ｒは、現在露光されている基板Ｗ上の点を表し；
χは、リソグラフィ露光コンポーネント（例えば、露光チャック、基板処理など）の空間的熱特性を表し；
ｋは、リソグラフィ露光コンポーネントの熱特性に依存するが一般的には所与のコンポーネントのセットについて一定である比例定数を表す。

ターゲット・フィールドＣ_ｉを露光することの熱的効果は、エネルギーが基板Ｗを横断して運ばれるに従い減衰する。空間的効果は、露光されたターゲット・フィールドＣ_ｉと、露光されるべきターゲット・フィールドとの間の距離｜ｒ_ｉ−ｒ｜に関連する。

ｂ．液浸冷却
この場合、熱的に引き起こされる変形の情報の予測は、前のダイを露光している間に基板Ｗに加えられたエネルギーから顕著な影響を受ける。従って、熱的効果Ｔ_ｉは、露光加熱の場合と同様にモデル化される。しかし、空間的効果は、別様にモデル化される。露光加熱と比較して、熱変形は特定の期間中に露光されるフィールドＣ_ｉに限定されない。液体１１は割合に大きな領域を覆い、液体１１の蒸発は、例えばリザーバ１０の周辺などで、該フィールドから離れていても生じ得るであろう。この冷却現象に起因する点

における熱変形は、今や、下記の：

によって推定され得る。ここで、

は、オーバーレイが推定される点を表し；

は、“シャワーヘッド”とも称される、投影システムＰＬの最終素子ＦＥ、リザーバ１０、液体１１及びシール部材１２の組み合わせを表し；

は、基板露光中のシャワーヘッドＳＨの中心の位置を表し；
Ｎは、積分推定に必要とされる最大数である。

基板Ｗの露光中、シャワーヘッドＳＨは基板露光経路を（すなわち図７に示されているように）たどる。

その結果として、基板Ｗにおけるオーバーレイ効果は、

として推定され得る。

ここで、Ｄ_ｉは、

と書き換えられて良く、ここで
ｒ_ｉは、ターゲット・フィールドＣ_ｉ上の点を表し；
ｒは、シャワーヘッドが現在たどっている基板Ｗ上の点を表し；
χは、リソグラフィ露光コンポーネントの空間熱特性を表し；
Ｎは、積分推定に必要な最大数であり、
Ｗは、基板である。

Ｄ_ｉは、この様に、その中心が一点に存するシャワーヘッドの半径に沿って他の点に関して取られた基板上での熱効果の総和として、点の各対について計算される。

しかし、上記熱的解析は、基板Ｗにおけるエッジ効果に起因する付加的な熱的に引き起こされる変形を全く考慮していない。エッジでは、基板Ｗの変形に対する束縛は少なく、従って熱的に引き起こされる変形は、その様な箇所では別の性質を有する。

従って、本発明の１つの実施態様では、基板内の隣り合うダイの前記の熱的擾乱の他に、モデル内でエッジ効果も推定される。この推定は、下記のうちの１つ以上を含めることによって計算することができる：

１． 基板のエッジにおける変形は、基板のエッジからエネルギー源までの距離に依存する。エッジ効果を推定するために、１つの点からエッジまでの最小距離を考慮に入れることができる。

図１０に概略的に示されているエッジまでの距離は、

として計算され、ここで
ｘ^ｅは，ｘ方向における基板Ｗのエッジまでの距離を表し；
ｙ^ｅは、ｙ方向における基板Ｗのエッジまでの距離を表し；
ｘ_ｉは、ｒ_ｉのｘ座標を表し；
ｙ_ｉは、ｒ_ｉのｙ座標を表し；
Ｒは、基板Ｗの半径を表す。

エッジ・オーバーレイ効果は、

として推定され、ここで

及び

は、それぞれｘ方向及びｙ方向におけるエッジ・オーバーレイ効果の第１推定値であり；

は、点

において浸液１１を有する投影システムＰＬに起因する変形であり、その

及び

はそれぞれｘ成分及びｙ成分であり；

は、フィット（ａ ｆｉｔ）によって得られたそれぞれｘ方向及びｙ方向における第１及び第２のパラメータである。

２． 浸漬冷却の場合には、エッジ変形は、基板Ｗと投影システムＰＬとの間で基板Ｗから浸液１１に移るエネルギーの量にも依存する。この依存性は、浸液が基板Ｗ上に留まっている期間の対数に比例すると見なし得ると推定することができる。該モデルでは、これは

として実現され得る。ここで、

及び

は、それぞれｘ方向及びｙ方向におけるエッジ・オーバーレイ効果の更なる推定値を表し、ここではリザーバ１０内の液体１１に吸収されるエネルギーの量に対する依存性が考慮される。
ｆ_ｉは、露光の経路に従って露出される点のインデックスを表し、
Ｍは、点の総数を表す。

が基板Ｗのエッジに近づくと

及び

が大きくなることが分かる。これを避けるために最小エッジ距離補正を導入することができ、それは：

の形をとることができ、ここで

は最小エッジ距離補正を表す。

この補正を用いて、ｘ方向及びｙ方向における基板Ｗのエッジまでの距離をそれぞれ次のように表示することができる：

すると、総オーバーレイ補正を次のように表示することができる：

ここで
ｄｘ_ｉ ^{ｔｏｔａｌ}及びｄｙ_ｉ ^{ｔｏｔａｌ}は、点ｒ_ｉにおけるそれぞれｘ方向及びｙ方向の総オーバーレイ補正を表し；
τ^ｘ及びτ^ｙは、それぞれｘ方向及びｙ方向についてのリソグラフィィック露光コンポーネントの熱的特性に依存する時間感度定数を表し；
χ^ｘ及びχ^ｙは、それぞれｘ方向及びｙ方向におけるリソグラフィィック露光コンポーネント（例えば、露光チャック、基板処理など）の空間的熱特性を表し；

は、それぞれｘ方向及びｙ方向における第１定数及び第２定数であり、その第１定数はバルク効果によるオーバーレイ補正に関連する項に対応し、第２定数はエッジ効果によるオーバーレイ補正に関連する項と対応する。

熱的補正プロセス１００は次に動作１０６に進む、すなわち、モデルにより予測された熱的に引き起こされる変形の情報に基づいて所定露光情報を修正する。ウェーハ基板Ｗを横断してエネルギーが運ばれるときに熱的効果がターゲット・フィールドＣ_ｉをどのように変形させるかに関する予測を持つことによって、フィールドＣ_ｉにおけるオーバーレイ・エラーの公算を低下させるために各ターゲット・フィールドＣ_１−Ｃ_Ｎについての所定露光情報を修正するべく該予測変形情報を用いることができる。その修正された所定露光情報は、露光座標位置又は他の調整可能な露光パラメータを調整するように計算された露光位置オフセットを含むことができる。

動作１０８において、熱的補正プロセス１００が続行されて、動作１０６で修正された所定露光情報での第１露光を露光するか否か選択する。本発明の他の実施態様ではこの選択はより頻繁に行われて良く、また第１露光のみに限定されないことに留意しなければならない。更に、第１露光が特定の基板の第１露光に限定されないことが理解されなければならない。それは、基板の１つのバッチで露光されるべき特定のパターンの第１露光にも関連し得る。もしそれが該第１露光であれば、熱的補正プロセス１００は動作１１０に続く、すなわち、動作１０６で修正された所定露光情報で基板Ｗ上のフィールドＣ_１−Ｃ_Ｎを露光する。適用される量、露光座標位置決め及び露光順序付けを含む、修正された所定露光情報に従ってリソグラフィ装置を介して、ターゲット・フィールドＣ_１−Ｃ_Ｎの各々が所望のパターンで露光される。動作１０８は無くても良いということが理解されなければならない。この場合には、該方法は、動作１０６での所定露光情報の修正後、動作１１０に従ってフィールドを直ちに露光する。

最後に、当業者にとっては明らかであるように、これまでに記載された方法は１つのバッチの中の全ての基板に適用されなくても良い。該モデルにより予測された熱的に引き起こされる変形の情報に基づいて所定露光情報を修正（すなわち、動作１０６）した後、該バッチ内の、同じ露光を受けるように予定されている全ての基板を、修正された同じ所定露光情報で露光することができる。

上記の修正が全ての熱的に引き起こされる変形を補正するわけではないであろう。従って、動作１１２において基板Ｗ上の露光されたフィールドの属性を測定することによって熱的補正プロセス１００を更に向上させることが可能である。この測定は、冷却のような、熱的効果を示すターゲット・フィールドＣ_１−Ｃ_Ｎ及び／又は基板Ｗの種々の属性及びアーチファクトを測定するように構成される。その様な測定される属性は、例えば、個々のターゲット・フィールドＣ、特定のテスト・パターン、層依存性の位置合せマーク、ターゲット・フィールドＣの特徴物同士の間のギャップ、ターゲット・フィールドのＸ直径及び／又はＹ直径、穴及び／又はポートなどのサイズを含むことができて、リソグラフィ露光装置内のメカニズムによって又は外部装置によって実行され得る。

露光されたターゲット・フィールドＣ_１−Ｃ_Ｎの測定された属性に基づいて、熱的補正プロセス１００は、予測された熱的に引き起こされる変形の情報を修正するために動作１１４で補正情報を決定する。これは、属性の測定により得られた情報が各ターゲット・フィールドＣ_ｉ内の複数の選択された点についての予測変形の更新されたセットをもたらし得ることを意味する。

動作１１４で決定された各ターゲット・フィールドＣ_ｉ内の複数の選択された点についての予測変形の更新されたセットは、動作１０６において既に修正された所定露光情報を調整するために動作１１６で使用され得る。補正情報オフセットは、調整のために修正済み所定露光情報にフィードバックされるので、その修正され調整された所定露光情報を、動作１１０で、例えばバッチ内の後続の基板に対して、後の露光のために使用することができる。

代わりに、動作１１０において、単一のターゲット・フィールドＣ_ｉを修正済み所定情報で露光することができることが理解されなければならない。動作１１２で、このターゲット・フィールドＣ_ｉの属性を測定することができ、これらの測定された属性に基づいて、動作１１４で、補正情報を決定することができる。修正済み所定露光情報は、動作１１６で、この補正情報に基づいて調整され得る。最後に、同じ基板Ｗ上の後続のフィールドＣ_ｉを、動作１１０等で修正され調整された所定露光情報で露光することができる。

該所定露光情報は、露光時間、露光順序付け、及び露光座標情報を含むことができる。基板上のフィールドＣ_１−Ｃ_Ｎ内の露光されたパターンが、製造者により元の所定露光情報で指定された所望の特徴及びプロファイルを達成するまで、熱的補正プロセス１００の動作１１０，１１２，１１４，１１６を例えばバッチ内の後続の基板に対して数回反復することができる。該反復プロセスの最終結果に従って修正され調整された所定露光情報により後続の基板を露光することができる。

動作１０８と動作１１６との間の矢印は、動作１１４及び１１２でそれぞれ測定された属性に基づいて補正情報が決定された第１基板と同じ露光を受けるように予定されている該基板バッチ中の基板についての状況を示す。修正済み所定露光情報は前記補正情報に基づいて既に調整されているので、これらの基板は動作１１０において後者の露光情報で直接露光され得る。

図１１は、本発明の１つの実施態様に従うリソグラフィ装置２０１を示す。この実施態様では、リソグラフィ装置２０１で露光された基板は（トラックによる現像の後に）測定ステーション２０２に移動される。測定ステーション２０２は、プロセッサ２０４とメモリー２０５とを含むプロセッサ・ユニット２０３に結合されている。測定ステーション２０２は、基板上に設けられている複数のフィールドの属性を測定する。測定ステーション２０２は、測定データを得て、この測定データをプロセッサ・ユニット２０３に提供するように構成されている。プロセッサ・ユニット２０３のメモリー２０５には、基板Ｗ上に露光されるべきパターンに関する所定露光情報を格納することができる。プロセッサ・ユニット２０３のプロセッサ２０４は、測定ステーション２０２から受け取られた測定データとメモリー２０５に格納されている所定露光情報とを比較することによって基板Ｗの複数のフィールドについての熱的に引き起こされるフィールド変形の情報を予測するためのモデルを決定するために使用される。決定されたモデルもメモリー２０５に格納することができる。その決定されたモデルで、プロセッサ・ユニット２０３は、熱的に引き起こされるフィールド変形の情報を予測して、所定露光情報を修正することができる。プロセッサ・ユニット２０３は、その修正された所定露光情報をリソグラフィ装置２０１に提供することができる。リソグラフィ装置２０１は、この情報を、後続の基板Ｗの露光に用いることができる。

本発明の代わりの実施態様では、これらのパラメータの得られた値は、リソグラフィ装置２０１にではなくて、トラック、コンピュータ端末又はディスプレイなどの別のエンティティーに供給される。後者の場合、リソグラフィ装置２０１の操作を担当するオペレータは、予測されたオーバーレイ・エラーが予め設定されたオーバーレイ要件の範囲内にあるか否かチェックすることができる。

本発明の他の実施態様では、数学的モデルをプロセッサ・ユニット２０３以外のエンティティーに格納することができる。本発明の１つの実施態様では、リソグラフィ装置２０２のパラメータを効率良く制御するためにリソグラフィ装置２０１と測定ステーション２０２との両方を同じトラックに結合することができる。

本書ではリソグラフィ装置をＩＣの製造に使用することに詳しく言及しているけれども、本書に記載されているリソグラフィ装置を、一体型光学系、磁気ドメインメモリー用の案内及び検出のパターン、フラットパネル・ディスプレイ、液晶表示装置（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造のような、他の分野に応用し得ることが理解されるべきである。その様な代替応用分野に関しては本書における“ウェーハ”又は“ダイ”という用語の使用はそれぞれより一般的な“基板”又は“ターゲット部分”という用語と同義であると考えて良いことを当業者は理解するであろう。本書において言及されている基板は、露光の前又は後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に付け、露光されたレジストを現像するツール）、計測ツール及び／又は検査ツールなどにおいて処理され得る。該当する場合には、本書の開示内容をその様な、及びその他の、基板処理ツールに適用することができる。更に、例えば多層ＩＣを作るために基板を２回以上処理することができるので、本書で使われる基板という用語は複数の処理済みの層を既に含んでいる基板をも指すことができる。

以上、光リソグラフィに関連させて本発明の実施態様の使用を特に言及したが、本発明を例えばインプリント・リソグラフィなどの他の分野に用いることができ、場合によっては光リソグラフィに限定されないということが理解されるであろう。インプリント・リソグラフィでは、パターニングデバイスにおける微細構成が、基板上に作られるパターンを定める。パターニングデバイスの微細構成は基板に供給されたレジストの層に押し込まれ、その後、該レジストは、電磁放射、熱、圧力又はその組み合わせを加えることによって硬化される。レジストが硬化された後、パターニングデバイスはレジストから離されて、その中にパターンを残す。

上では液浸リソグラフィ装置において浸液の蒸発に起因する冷却について補償を行うための本発明の実施態様の使用に詳しく言及しているけれども、在来の光リソグラフィ装置すなわち浸液が存在しない光リソグラフィ装置における放射による基板の加熱に起因する熱的に引き起こされた変形について補償を行うためにも本発明の幾つかの実施態様を使用しうることが理解されなければならない。

本書において使用された“放射”及び“ビーム”という用語は、（例えば、約３６５，３５５，２４８，１９３，１５７又は１２６ｎｍの波長を有する）紫外線（ＵＶ）及び（例えば５−２０ｎｍの範囲の波長を有する）超紫外線（ＥＵＶ）を含むあらゆるタイプの電磁放射、並びにイオン・ビーム又は電子ビームのような粒子線を含む。

“レンズ”という用語は、場合によっては、屈折型、反射型、磁気型、電磁型及び静電型の光学コンポーネントを含むいろいろのタイプのうちの任意の１つ又はその組み合わせを指すことができる。

上では本発明の特定の実施態様が記載されているが、本発明を上記以外の仕様で実施し得ることが理解されるであろう。例えば、本発明は、上述の方法を記述した機械読取り可能指令の１つ以上のシーケンスを含むコンピュータ・プログラム、又は、その様なコンピュータ・プログラムが格納されているデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリー、磁気ディスク又は光ディスク）の形をとることができる。

上の記述は、限定ではなくて例示を意図している。記載されている発明を請求項の範囲から逸脱せずに改変し得ることは当業者にとっては明らかであろう。

本発明の実施態様によるリソグラフィ装置を示す。 従来技術のリソグラフィ投影装置において使用される液体供給システムを示す。 従来技術のリソグラフィ投影装置において使用される液体供給システムを示す。 他の従来技術リソグラフィ投影装置による液体供給システムを示す。 従来技術リソグラフィ投影装置による液体供給システムの別の図を示す。 熱的に引き起こされた種々のターゲット・フィールド変形を示す。 従来技術のリソグラフィ投影装置において露光される基板に関しての投影システムの代表的な軌跡を概略的に示す。 本発明の実施態様を示す機能フロー図を概略的に示す。 本発明の実施態様による予測時間依存変形効果の分解を概略的に示す。 本発明の実施態様において使用される基板のエッジまでの距離の分解を概略的に示す。 本発明の実施態様による設備を示す。

符号の説明

ＢＤ ビームデリバリシステム
Ｃ 基板のターゲット部分
ＣＯ コンデンサー
ＩＦ 位置センサー
ＩＬ 照明装置
ＩＮ インテグレータ
Ｍ１，Ｍ２ マスクアライメントマーク
ＭＡ パターニングデバイス
ＭＴ 支持構造
Ｐ１，Ｐ２ 基板アライメントマーク
ＰＢ 投影ビーム
ＰＬ 投影システム
ＰＭ 第１位置決め装置
ＰＷ 第２位置決め装置
ＳＯ 放射光源
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル

Claims (11)

1. リソグラフィにより露光される基板の熱的に引き起こされるフィールド変形を予測する方法であって、
   所定の露光情報を設けるステップと、
   前記基板の選択された点において熱的に引き起こされるフィールド変形を、前記所定の露光情報に基づいてモデルを用いて予測するステップと、を含み、
   前記モデルは、
   前記選択された点と前記基板のエッジとの間の距離、
   に基づいている方法。
2. 前記モデルは、更に、前記選択された点とエネルギー源との間の距離に基づいている請求項１に記載の方法。
3. 前記予測された熱的に引き起こされるフィールド変形に基づいて、改良された露光情報を決定するステップを含む請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記改良された露光情報を決定するステップは、露光フィールド順序付け情報を調整することを含む請求項３に記載の方法。
5. 前記改良された露光情報を用いて複数のフィールドを露光するステップを更に含む、請求項３又は４のうちのいずれか１つに記載の方法。
6. 前記複数のフィールドのうちの各フィールドは、前記選択された点のうちの１つ以上の点を有する請求項５に記載の方法。
7. 前記方法は、前記露光ステップ後において更に、
   前記複数のフィールドのうちの第１フィールドの属性に関する測定値を集めるステップと、
   前記露光の熱的効果によって引き起こされた前記第１フィールドの変形を前記測定値を用いて評価するステップと、
   その評価された変形に基づいて補正情報を決定するステップと、
   前記補正情報に基づいて前記改良された露光情報を補正するステップと、
   を含む請求項５又は６に記載の方法。
8. 前記所定露光情報は、露光エネルギー情報、露光時間情報、露光フィールド位置情報、露光フィールド順序付け情報及び露光フィールド変形情報のうちの少なくとも１つを含む請求項１から請求項７のうちのいずれか１つに記載の方法。
9. 前記モデルは、第１期間中に前記基板と接触している第１材料へ前記基板から移されるエネルギーの量に更に基づいている請求項１から請求項８のうちのいずれか１つに記載の方法。
10. 前記エネルギーの量は、前記期間の対数に比例するようにモデル化される請求項９に記載の方法。
11. 前記材料は浸液であり、前記熱的に引き起こされるフィールド変形は前記浸液の蒸発による前記基板の冷却に起因する請求項９又は１０に記載の方法。