JP4819924B2 - リソグラフィ装置内の不均一なレチクル加熱の補正方法、リソグラフィ装置、及びコンピュータ読み取り式記憶媒体。 - Google Patents
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Description
[0001] 本発明はリソグラフィ装置及びデバイス製造方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板のターゲット部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に使用可能である。このような場合、代替的にマスク又はレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを使用して、ＩＣの個々の層上に形成すべき回路パターンを生成することができる。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１つ又は幾つか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、基板に設けた放射感応性材料（レジスト）の層への結像により行われる。一般的に、１枚の基板は、順次パターンが与えられる互いに近接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置は、パターン全体をターゲット部分に１回で露光することによって各ターゲット部分が照射される、いわゆるステッパと、基板を所定の方向（「スキャン」方向）と平行あるいは逆平行にスキャンしながら、パターンを所定の方向（「スキャン」方向）に放射ビームで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、いわゆるスキャナとを含む。パターンを基板にインプリントすることによっても、パターニングデバイスから基板へとパターンを転写することが可能である。
[0003] オーバーレイ性能、つまりＩＣの１つの層をＩＣの別の層の上に位置決めする精度は、露光に誘発されたレチクル加熱の影響を受けることが知られている。露光中に放射ビームから吸収したエネルギはレチクルを加熱し、レチクルの膨張を引き起こす。この膨張は、ウェーハ上の時間及び位置に依存するパターンの変位につながる。その効果のサイズは、使用される露光エネルギ、レチクルの透過率、露光フィールドのサイズ、及び露光時間に影響される。
[0004] 一部のリソグラフィ装置では、センサを使用してレチクルの実際の経時的膨張を測定する。測定結果は、ウェーハの露光中に制御ソフトウェアが補正目的に使用する。
[0005] リソグラフィ装置及び既知の方法は、均一な加熱レチクルに対処することができ、これはレチクルマークが露光されたレチクル領域に近い状態を指し、レチクルマークは基板上に既に生成されているパターンに対するレチクルのアライメントに使用される。均一なレチクル加熱の場合、露光されたレチクル領域に近いレチクルマークの構成により、十分な補正が可能になる。しかし、レチクルの一部しか露光していない場合は、レチクルが不均一に膨張することがあり、その結果、基本的に全体的な熱膨張をもたらす均一な加熱の場合とは対照的に、レチクルパターンが局所的に（熱）変形する。不均一な膨張により、既知の方法は十分な補正を提供しない。
[0006] 不均一なレチクル加熱を補正する方法があることが望ましい。
[0007] 本発明の実施形態によれば、照明システムによって放射ビームを調節すること、パターン像領域及びパターン像領域に隣接する少なくとも１つのレチクルマークを備えるレチクルによってパターン付き放射ビームを形成するために、放射ビームの断面にパターンを与えること、を含むデバイス製造方法が提供される。次に、基板テーブル上に保持されている基板のターゲット部分に、投影システムによってパターン付き放射ビームの像を投影すること、及び少なくとも１つのレチクルマークの空間像を生成するために、放射ビームによって少なくとも１つのレチクルマークを照明すること、基板テーブル上に配置されているイメージセンサに空間像を投影すること、をさらに含む。最後に、投影された空間像の像データをイメージセンサから収集すること、投影された空間像の位置パラメータを像データから取得すること、及び空間像の必要な位置からの位置パラメータの任意の偏差を補正すること、を含み、これは投影システムの倍率設定の推定された倍率補正値によって、照明ビームにより誘発されたレチクルの熱膨張を補償することを含み、推定された倍率補正値はレチクルの時間熱膨張の予測から計算される。
[0008] 本発明のさらなる実施形態では、放射ビームを調節する照明システムと、パターン像領域及びパターン像領域に隣接する少なくとも１つのレチクルマークを備え且つパターン付き放射ビームを形成するために放射ビームの断面にパターンを与えることができるレチクルを支持するサポート構造とを含むリソグラフィ装置が提供される。リソグラフィ装置は、基板を保持する基板テーブルと、基板テーブル上に配置されているイメージセンサと、パターン付き放射ビームの像をパターン像として基板のターゲット部分に投影し、少なくとも１つのレチクルマークの空間像をイメージセンサに投影するように構成された投影システムとをも備える。装置は、サポート構造、基板テーブル及び投影システムの動作をそれぞれ制御するために、支持構造、基板テーブル及び投影システムに結合された制御システムをさらに備え、制御システムは、投影された空間像のイメージセンサからの像データを補正して、投影された空間像の位置パラメータを像データから取得し、空間像の必要な位置からの位置パラメータの任意の偏差を補正するように構成され、これは投影システムの倍率設定の推定された倍率補正値によって、照明ビームにより誘発されたレチクルの熱膨張を補償することを含み、推定された倍率補正値はレチクルの時間熱膨張の予測から計算される。
[0009] 本発明のさらに別の実施形態では、タンジブルコンピュータ読み取り式記憶媒体のコンピュータプログラムが提供される。
[0010] 次に、本発明の実施形態を添付の略図を参照しながら、ほんの一例として説明する。図面では対応する参照記号は対応する部品を示している。
[0015] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示したものである。この装置は、放射ビームＢ（例えばＵＶ放射又はＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（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を支持するように構成され、特定のパラメータに従って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た第一ポジショナＰＭに接続された支持構造（例えばマスクテーブル）ＭＴと、基板（例えばレジストコートウェーハ）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た第二ポジショナ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、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば１つ又は複数のダイを含む）に投影するように構成された投影システム（例えば屈折投影レンズシステム）ＰＳとを含む。
[0016] 照明システムは、放射の誘導、整形、又は制御を行うための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電気型等の光学コンポーネント、又はそ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んでいてもよい。
[0017] サポート構造は、パターニングデバイスを支持、つまりその重量を支えている。サポート構造はパターニングデバイスを保持する。サポート構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計等の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。このサポート構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械的、真空、静電気等のクランプ技術を使用することができる。サポート構造は、例えばフレーム又はテーブルでよく、必要に応じて固定式又は可動式でよい。サポート構造は、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して確実に所望の位置にくるようにできる。本明細書において「レチクル」又は「マスク」という用語を使用した場合、その用語は、より一般的な用語である「パターニングデバイス」と同義と見なすことができる。
[0018] 本明細書において使用する「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分にパターンを生成するように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用し得る任意のデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。ここで、放射ビームに与えられるパターンは、例えばパターンが位相シフトフィーチャ又はいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分における所望のパターンに正確には対応しないことがある点に留意されたい。一般的に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などのターゲット部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
[0019] パターニングデバイスは透過性又は反射性でよい。パターニングデバイスの例には、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パネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、バイナリマスク、レベンソン型(alternating)位相シフトマスク、ハーフトーン型(attenuated)位相シフトマスクのようなマスクタイプ、さらには様々なハイブリッドマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例として、小さなミラーのマトリクス配列を使用し、そのミラーは各々、入射する放射ビームを異なる方向に反射するよう個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射する放射ビームにパターンを与える。
[0020] 本明細書において使用する「投影システム」という用語は、例えば使用する露光放射、又は液浸液の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、反射屈折光学システム、磁気光学システム、電磁気光学システム及び静電気光学システム、又はその任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」という用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」という用語と同義と見なされる。
[0021] 本明細書で示すように、本装置は透過タイプである（例えば透過マスクを使用する）。あるいは、装置は反射タイプでもよい（例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する、又は反射マスクを使用する）。
[0022] リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）又はそれ以上の基板テーブル（及び／又は２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプでよい。このような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルを並行して使用するか、１つ又は複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つ又は複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
[0023] リソグラフィ装置は、投影システムと基板の間の空間を充填するように、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆えるタイプでもよい。液浸液はリソグラフィ装置の他の空間、例えばマスクと投影システムの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上げるために本技術分野でよく知られている。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に沈めなければいけないという意味ではなく、露光中に投影システムと基板の間に液体を配置するという意味にすぎない。
[0024] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受ける。放射源とリソグラフィ装置とは、例えば放射源がエキシマレーザである場合に、別々の構成要素であってもよい。このような場合、放射源はリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射ビームは、例えば適切な誘導ミラー及び／又はビームエクスパンダなどを含むビームデリバリシステムＢＤの助けにより、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへと渡される。他の事例では、例えば放射源が水銀ランプの場合は、放射源がリソグラフィ装置の一体部分であってもよい。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じて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。
[0024] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調節するアジャスタＡＤを備えていてもよい。通常、少なくともイルミネータの瞳面における強度分布の外側及び／又は内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outer及びσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。また、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の種々のコンポーネントを備えていてもよい。イルミネータを用いて放射ビームを調整し、その断面にわたって所望の均一性と強度分布とが得られるようにしてもよい。
[0026] 放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブルＭＴ）上に保持されたパターニングデバイス（例えばマスクＭＡ）に入射し、パターニングデバイスによってパターンが与えられる。放射ビームＢはマスクＭＡを通り抜けて、投影システムＰＳを通過し、これは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する。第二ポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダ又は容量センサ）の助けにより、基板テーブルＷＴを、例えば放射ビームＢの経路において様々なターゲット部分Ｃに位置決めするように正確に移動できる。同様に、第一ポジショナＰＭ及び別の位置センサ（図１には明示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、又はスキャン中に、放射ビームＢ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。一般的に、マスクテーブルＭＴの移動は、第一ポジショナＰＭの部分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）の助けにより実現できる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第二ポジショナＰＷの部分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実現できる。ステッパの場合（スキャナとは対照的に）、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のみに接続するか、固定してもよい。マスクＭＡ及び基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２及び基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用してアライメントすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット部分を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブラインアラインメントマークとして知られる）。同様に、マスクＭＡ上に複数のダイを設ける状況では、マスクアラインメントマークをダイ間に配置してもよい。
[0027] 図示のリソグラフィ装置は以下のモードのうち少なくとも１つにて使用可能である。
[0028] １．ステップモードにおいては、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維持される一方、放射ビームに与えたパターン全体が１回でターゲット部分Ｃに投影される（すなわち１回の静止露光）。次に、別のターゲット部分Ｃを露光できるように、基板テーブルＷＴが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によって、１回の静止露光で像が形成されるターゲット部分Ｃのサイズが制限される。
[0029] ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴは同期的にスキャンされる一方、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する（つまり１回の動的露光）。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）及び像反転特性によって求めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズによって、１回の動的露光におけるターゲット部分Ｃの（非スキャン方向における）幅が制限され、スキャン動作の長さによってターゲット部分Ｃの（スキャン方向における）高さが決まる。
[0030] ３．別のモードでは、マスクテーブルＭＴはプログラマブルパターニングデバイスを保持して基本的に静止状態に維持され、基板テーブルＷＴを移動又はスキャンさせながら、放射ビームに与えられたパターンをターゲット部分Ｃに投影する。このモードでは、一般にパルス状放射源を使用して、基板テーブルＷＴを移動させる毎に、又はスキャン中に連続する放射パルスの間で、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で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使用するマスクレスリソグラフィに容易に利用できる。
[0031] 上述した使用モードの組み合わせ及び／又は変形、又は全く異なる使用モードも利用できる。
[0032] レチクルのアライメントを制御するために、本発明の実施形態によるリソグラフィ装置は、各レチクルアライメントプロセスの調節を制御することができる制御システムを含む。さらに、リソグラフィ装置は、以下でさらに詳細に説明するようにレチクルのアライメントに関する情報を測定するように構成されたアライメントセンサシステムを含む。
[0033] 通常、制御システムは、算術演算を実行するプロセッサＰＲ、及びメモリＭＥを備えるコンピュータシステムＣＡに関係する。プロセッサＰＲは、メモリＭＥと連絡するように構成される。メモリＭＥは、テープユニット、ハードディスク、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）、及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの、命令及びデータを記憶するように構成された任意のタイプのメモリとすることができる。
[0034] プロセッサＰＲは、以下でさらに詳細に説明するように、メモリＭＥ内に記憶されたプログラミングラインを読み取り、実行するように構成することができ、これはレチクルアライメント及びレチクルアライメントの調節を実行する機能をプロセッサＰＲに提供する。
[0035] プロセッサＰＲは、上述した方法の実施形態を実行するように特に提供することができるが、リソグラフィ装置を全体的に制御するように構成された中央処理装置でもよく、ここでは上述した方法の実施形態を実行するための追加の機能を備える。
[0036] 当業者に知られているメモリユニット、入力装置、読み取り装置など、追加のコンピュータシステムユニットを提供してもよいことを理解されたい。さらに、必要に応じてその１つ又は複数を、プロセッサＰＲから物理的に遠隔に配置することができる。プロセッサＰＲは１つのボックスとして図示されているが、当業者に知られているように、並列で機能するか、１つのメインプロセッサＰＲによって制御され、相互に遠隔に配置することができる幾つかの処理ユニットを備えることができる。
[0037] 図１の全ての接続部は物理的接続部として図示されているが、その１つ又は複数は無線にすることができる。これは、「接続された」ユニットが何らかの方法で相互に連絡するように構成されていることを示すということを意図しただけである。コンピュータシステムは、本明細書で検討する機能を実行するように構成されたアナログ、デジタル、又はソフトウェア技術の任意の組合せを有する任意の信号処理システムとすることができる。
[0038] リソグラフィ装置によって露光を実行する前に、レチクルＭＡをウェーハステージＷＴとアライメントするという目的を有するレチクルアライメントを含め、幾つかのアライメント手順を実行しなければならない。基本的なレチクルアライメント手順について、以下で説明する。
[0039] 図２はレチクルのレイアウトを示している。
[0040] レチクルＭＡは像領域ＩＭを備え、ここに基板のフォトレジスト層に転写すべきパターンが投影される。この像領域の隣には、レチクルマーク（又はレチクルアラインメントマーク）ＲＭ１、ＲＭ２、ＲＭ３及びＲＭ４が位置する。この例示的なレチクルのレイアウトでは、レチクルマークが像領域の隅部分に隣接して、像領域ＩＭの中心から方向Ｙに沿って投影距離ｄＹに位置する。像領域ＩＭは、方向Ｙに沿ってサイズＬＹを、方向Ｘに沿って第二サイズＬＸを有する。
[0041] 照明ビームによって、レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２、ＲＭ３及びＲＭ４のうち１つ又は複数の空間像が、ウェーハステージＷＴ上にアライメントセンサとして配置された個々のイメージセンサに投影される。イメージセンサが１つ又は複数の空間像から収集した像データに基づいて、位置パラメータ、つまりレチクルの位置、回転及び倍率のうち少なくとも１つに関する情報が取得される。次に、倍率に関する情報を使用して、投影システムＰＳを、及びレチクルを保持するマスクテーブルＭＴとウェーハステージＷＴとの間の距離を調節して、空間像の必要な位置からの偏差を全て補正する。レチクルアライメント手順はこれより複雑なシナリオを含むことがあるが、これらのシナリオの詳細な検討は本発明に鑑みて関係なく、したがって本明細書では省略されることが認識される。
[0042] 図３ａから図３ｅは、不均一なレチクル加熱がオーバーレイ性能に及ぼす影響を示す。
[0043] 図３ａはウェーハレベルで測定したフィールドフィンガープリントの例を示す。オーバーレイ精度が測定点のグリッドによって描かれている。各測定点のオーバーレイエラーが矢印によって示されている。各矢印のサイズ及び方向は、対応する測定点におけるオーバーレイエラーのサイズ及び方向のガイドである。
[0044] 図３ｂから図３ｅは、様々なイメージサイズフィールドについてオーバーレイエラーの分布の例を示す。像フィールド毎に、半径方向の距離の関数としてオーバーレイエラーを測定点毎にプロットすることにより、オーバーレイエラーの分布ＯＥを割り出す。半径方向の距離は、個々のイメージフィールドの中心位置に対して割り出される。
[0045] 図３ｂは、２０４ｍＷ／ｃｍ2のドーズ及び３１３秒の露光時間で露光した場合に、３×３ｍｍ2のイメージフィールドのオーバーレイエラー分布を示す。
[0046] 図３ｃは、１７４ｍＷ／ｃｍ2のドーズ及び３６８秒の露光時間で露光した場合に、５×５ｍｍ2のイメージフィールドのオーバーレイエラー分布を示す。
[0047] 図３ｄは、１２６ｍＷ／ｃｍ2のドーズ及び５０６秒の露光時間で露光した場合に、１０×１０ｍｍ2のイメージフィールドのオーバーレイエラー分布を示す。
[0048] 図３ｅは、７７ｍＷ／ｃｍ2のドーズ及び８３６秒の露光時間で露光した場合に、２０×２０ｍｍ2のイメージフィールドのオーバーレイエラー分布を示す。
[0049] 本明細書で述べるような露光の線量は、レチクルレベルにおける時間平均強度に関係する。本明細書で述べるような露光時間は、イメージフィールドの露光を終了するために必要な合計時間に関係する。
[0050] 以上の測定では、レチクルの温度分布における非飽和効果を回避するために、露光時間をレチクルの加熱時定数よりも長くとったことが分かる。
[0051] 図３ｂから図３ｅによると、以上で与えられたような状況では、オーバーレイエラーと半径方向距離の間に非線形関係が存在し、露光中にレチクルの加熱が不均一であることを示す。
[0052] レチクルの不均一な加熱によるオーバーレイエラーは、本明細書でさらに詳細に説明するレチクルのアライメント中の補正方法によって軽減することができる。
[0053] まず、均一なレチクル加熱の場合、レチクルは実質的に均一な状態で膨張している。この膨張は大部分がレチクルの温度に比例する。その結果、レチクルが均一に膨張するために、補正方法は投影システムＰＳの倍率設定を変更することによって膨張を補償する。膨張が均一であるので、レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２、ＲＭ３及びＲＭ４間の距離（例えばＸＲ）の相対的増加は、レチクルＭＡの像領域の膨張に比例する。
[0054] したがって、所与の時間ｔにおける倍率ＣＭの補正は、ＸＲで測定した膨張に比例する。レチクルの膨張は、ウェーハステージＷＴの１つ又は複数のイメージセンサによって測定したままのレチクルマーク空間像の位置から導出することができる。
ＣＭ（ｔ）≡ＸＲ（ｔ） ［式１］
ＣＭ（ｔ）≡ＸＲ（ｔ） ［式１］
[0055] 不均一な加熱の場合、式１によるレチクルマークの膨張測定値によって上述したように補正すると、通常はレチクルの実際の膨張を過小評価してしまう。というのは、レチクルマークが位置するレチクルの部分が、露光中に照明ビームによって加熱された像領域の部分より低温になることがあるからである。また、有限の時間の後でしか温度分布の静止状態（又は飽和）に到達しないという事実により、不均一な加熱は動的効果である。
[0056] 補正方法では、測定されたレチクル膨張ＸＲは、時間ｔの関数としてレチクルの加熱に誘発された膨張ＥＴ（ｔ）の予測された効果で補償され、その結果を時間ｔの関数、つまり露光時間ｔの関数として推定される倍率補正値ＣＭ’として適用する。この方法が式２で示されている。重み付け係数ｋの値は、レチクルマークの位置及び照明される像領域のサイズに依存することがある（これについては、式６に関してさらに詳細に説明する）。
ＣＭ’（ｔ）＝ｋ・ＸＲ（ｔ）＋（１−ｋ）・ＥＴ（ｔ） ［式２］
ＣＭ’（ｔ）＝ｋ・ＸＲ（ｔ）＋（１−ｋ）・ＥＴ（ｔ） ［式２］
[0057] 以上を詳述すると、照明されたレチクル領域ＥＳの飽和状態におけるモデル予測膨張は、レチクルレベルＩＲにおける時間平均強度に固定された比例定数Ｃを掛けた値に直接関係する。
ＥＳ＝Ｃ・ＩＲ ［式３］
ここで、レチクルレベルＩＲにおける時間平均強度は下式によって与えられる。
ＩＲ＝（Ｎ・Ｄ）／（Ｍ２・Ｌｔ・ｔｅ） ［式４］
ここで、Ｎはウェーハ当たりの露光フィールド数、Ｄは露光ドーズ、Ｍは投影システムの縮小率、Ｌｔは照明ビームに対する投影システムの透過率、ｔｅはＮ個のフィールドを露光するために使用する合計時間である。
ＥＳ＝Ｃ・ＩＲ ［式３］
ここで、レチクルレベルＩＲにおける時間平均強度は下式によって与えられる。
ＩＲ＝（Ｎ・Ｄ）／（Ｍ２・Ｌｔ・ｔｅ） ［式４］
ここで、Ｎはウェーハ当たりの露光フィールド数、Ｄは露光ドーズ、Ｍは投影システムの縮小率、Ｌｔは照明ビームに対する投影システムの透過率、ｔｅはＮ個のフィールドを露光するために使用する合計時間である。
[0058] 次に式３から、飽和の時間効果に時間補正係数を掛けた値を含めることにより、任意の時間ｔにおいて照明されたレチクル領域で予測されるレチクル膨張ＥＴを計算することができる。
ＥＴ（ｔ）＝ＥＳ・（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ）） ［式５］
ここでτはレチクルの熱時定数である。
ＥＴ（ｔ）＝ＥＳ・（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ）） ［式５］
ここでτはレチクルの熱時定数である。
[0059] 最後に、式２に示すように、測定されたレチクル膨張ＸＲ（ｔ）とモデル予測値ＥＴ（ｔ）との最適な組合せの結果から、推定される倍率補正値ＣＭ’（ｔ）が生じる。
[0060] そこで、重み付け係数ｋの値の適切な選択肢は、レチクルマークの位置及び照明される像領域のサイズに影響される（図２参照）。
ｋ＝（Ｌｙ／２）／ｄＹ ［式６］
ここで、Ｌｙは方向Ｙにおけるレチクルの長さ、ｄＹはレチクルの中心と個々の各レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２、ＲＭ３及びＲＭ４の位置との間の方向Ｙにおける投影距離である。したがって、重み付け係数ｋは、レチクルのレイアウトによって、つまりレチクルのサイズ及び照明される像領域の位置に対するレチクルマークの位置によって割り出される計数である。
ｋ＝（Ｌｙ／２）／ｄＹ ［式６］
ここで、Ｌｙは方向Ｙにおけるレチクルの長さ、ｄＹはレチクルの中心と個々の各レチクルマークＲＭ１、ＲＭ２、ＲＭ３及びＲＭ４の位置との間の方向Ｙにおける投影距離である。したがって、重み付け係数ｋは、レチクルのレイアウトによって、つまりレチクルのサイズ及び照明される像領域の位置に対するレチクルマークの位置によって割り出される計数である。
[0061] 式５に基づいて、露光中の任意の時間ｔにおけるレチクル膨張の推定値Ｅ（ｔ）は、図３ｂから図３ｅに示すような測定値毎に計算することができる。その結果を表１に示す。また表１には、実質的に像領域の中心で測定された通りのレチクルの膨張Ｅ０、及びレチクルマークの膨張ＸＲの結果も含まれる。
[0062]
表１ 図３ｂから図３ｅの状態で露光した場合の、式５によりレチクル膨張について計算した推定値Ｅ(ｔ)、レチクルの像領域の中心で測定した膨張Ｅ０、及びレチクルマークの膨張測定値ＸＲ。加熱するためのレチクルの熱時定数τ＝３００秒。
表１ 図３ｂから図３ｅの状態で露光した場合の、式５によりレチクル膨張について計算した推定値Ｅ(ｔ)、レチクルの像領域の中心で測定した膨張Ｅ０、及びレチクルマークの膨張測定値ＸＲ。加熱するためのレチクルの熱時定数τ＝３００秒。
[0063] レチクルマークで測定した膨張ＸＲは、レチクルの中心で測定した膨張Ｅ０より小さい。それと同時に、均一な加熱の場合に計算される推定値Ｅ（ｔ）が、レチクルの中心で測定した膨張Ｅ０よりはるかに大きいことは明白である。両方の観察結果は、レチクルの膨張が不均一であり、実質的にレチクルの（露光）像領域に局所化されることを示す。
[0064] レチクルの中心で測定された膨張Ｅ０は、式２で定義するように、推定された倍率補正値ＣＭ’によって推定できることが認識される。表１から、ＣＭ’の方がＸＲ又はＥ（ｔ）よりも優れた（誤差が相対的に小さい）近似値を提供することが分かる。したがって、露光のシーケンス中に、式２によるＣＭ’とＸＲとの関係を使用して露光と露光の間にレチクルマークの膨張を測定することにより、レチクルの像領域の実際の膨張に関する推定値を取得することができる。
[0065] 補正推定値ＣＭ’によるレチクル膨張の補正は、式２によって定義されるようなレチクルマークにおける測定膨張ＸＲと予測されるレチクル膨張ＥＴとの線形関係に限定されないことが分かる。あるいは、ＸＲおよびＥＴで重み付けした非線形関係又は重み付けした多項関係からＣＭ’を割り出してもよいことが認識される。
[0066] 図４は、本発明の実施形態による補正方法４００を示す。
[0067] 補正方法４００は、ソフトウェアのフィードフォワードモデルによって不均一なレチクル加熱の効果を補償することを求める。モデルの出力はレチクルマークの時間及び空間的変位であり、これはレチクルマークにて測定した膨張ＸＲ及び予測された時間的レチクル膨張ＥＴの加重平均による時間及び空間的補正を使用して計算される。リソグラフィ装置の制御ソフトウェアから容易に使用可能になり得る入力パラメータは、露光エネルギＩＲ、レチクルの透過率ＬＴ、方向Ｘの露光フィールドサイズＬＸ及び方向ＹのＬＹ、及び加熱時定数τである。モデルへのさらなる入力は、露光が実行される実際の時間である。
[0068] レチクルマークの時間及び空間的変位のモデル出力と、レチクルアライメント測定との相互作用が図４に図示されている。
[0069] ブロック４０２では、本技術分野で知られている方法でレチクルのアライメントが測定される。プロセッサＰＲが、図２に示すように、イメージセンサによってアラインメントマークＲＭ１、ＲＭ２、ＲＭ３及びＲＭ４のうち１つ又は複数の位置パラメータに関する情報を割り出す。位置パラメータは、測定されるレチクルマークの空間像の位置、方向及び倍率のうち少なくとも１つに関係する。ブロック４０４では、プロセッサＰＲは、上述したモデルに従って上述したような入力パラメータを使用し、レチクルマークの時間及び空間的変位に関する情報を割り出す。
[0070] 次にブロック４０６において、プロセッサＰＲはブロック４０２からのレチクル測定情報を補正するために、ブロック４０４からのレチクルマークの時間及び空間的変位に関する情報を使用する。次に、レチクルと基板テーブルとのアライメントを割り出すために、補正されたレチクル情報が使用される。プロセッサは、出力４０８として、基板とレチクルとのアライメント手順に使用するために、推定された倍率補正値ＣＭ’に基づいて補正されたレチクルアライメントデータを提供する。このようなアライメント手順は、相互に対するマスクテーブルＭＴの位置及び／又は基板テーブルＷＴの位置を制御することによって、当技術分野で知られている方法でプロセッサＰＲにより実行される。
[0071] 補正モデル４００は、熱に誘発されたレンズ倍率効果を補正するレンズ（投影システム）加熱モデルとの組合せで動作できることが分かる。露光中に投影システムが加熱され、そのレンズが加熱された結果、（基準温度における倍率値に対して）レンズの倍率が変化する。レンズの加熱を補正する場合、補正モデルはブロック４０５を含み、ここでプロセッサはレンズの加熱による倍率変化に関する情報を引き出す。倍率の温度及び／又は時間に基づく変化がブロック４０６に入力され、ここでプロセッサは投影される空間像の位置パラメータに関して取得した情報を補正するために、さらなるパラメータとしてレンズ倍率に関する情報を適用する。
[0072] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置には他の用途もあることを理解されたい。例えば、これは、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用誘導及び検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造である。こうした代替的な用途に照らして、本明細書で「ウェーハ」又は「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」又は「ターゲット部分」という、より一般的な用語と同義と見なしてよいことが、当業者には認識される。本明細書に述べている基板は、露光前又は露光後に、例えばトラック（通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール）、メトロロジーツール及び／又はインスペクションツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上及びその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに基板は、例えば多層ＩＣを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指すことができる。
[0073] 以上では光学リソグラフィとの関連で本発明の実施形態の使用に特に言及しているが、本発明は、インプリントリソグラフィなどの他の用途においても使用可能であり、状況が許せば、光学リソグラフィに限定されないことが理解される。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスのトポグラフィによって、基板上に生成されるパターンが画定される。パターニングデバイスのトポグラフィを基板に供給されたレジストの層に押しつけ、その後に電磁放射、熱、圧力又はその組合せにより、レジストを硬化する。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジストにパターンを残してレジストから離される。
[0074] 本明細書で使用する「放射」及び「ビーム」という用語は、イオンビーム又は電子ビームなどの粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ若しくは１２６ｎｍ、又はこれら辺りの波長を有する）及び極端紫外線光（ＥＵＶ）放射（例えば、５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むあらゆるタイプの電磁放射を網羅する。
[0075] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気及び静電気光学部品を含む様々なタイプの光学部品のいずれか一つ、又はその組合せを指すことができる。
[0076] 以上、本発明の特定の実施形態を説明したが、説明とは異なる方法でも本発明を実践できることが理解される。例えば、本発明は、上記で開示したような方法を述べる機械読み取り式命令の１つ又は複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、又はこのようなコンピュータプログラムを内部に記憶したデータ記憶媒体（例えば半導体メモリ、磁気又は光ディスク）の形態をとることができる。
[0077] 上記の説明は例示的であり、限定的ではない。したがって、請求の範囲から逸脱することなく、記載されたような本発明を改修できることが当業者には明白である。
Claims (11)
- 照明システムを使用して放射ビームを調節すること、
パターン像領域及び前記パターン像領域に隣接する少なくとも１つのレチクルマークを備えるレチクルを使用して、パターン付き放射ビームを形成するために、前記放射ビームの断面にパターンを与えること、
基板テーブル上に保持されている基板のターゲット部分に、投影システムによって前記パターン付き放射ビームの像を投影すること、
前記少なくとも１つのレチクルマークの空間像を生成するために、前記放射ビームによって前記少なくとも１つのレチクルマークを照明すること、
前記基板テーブル上に配置されているイメージセンサに前記空間像を投影すること、
前記投影された空間像の像データを前記イメージセンサから収集すること、
前記投影された空間像の位置パラメータを前記像データから取得すること、及び
前記空間像の必要な位置からの前記位置パラメータの任意の偏差を補正すること
を含み、
前記補正が、前記投影システムの倍率設定の推定された倍率補正値によって、照明ビームにより誘発された前記レチクルの熱膨張を補償することを含み、前記推定された倍率補正値が前記レチクルの時間的熱膨張の予測から計算され、
前記推定された倍率補正値ＣＭ’（ｔ）を、前記レチクルの測定された時間的熱膨張ＸＲ（ｔ）及び時間的熱膨張の予測値ＥＴ（ｔ）の加重平均から決定することをさらに含む、
方法。 - 前記レチクルの前記測定された時間熱膨張ＸＲ（ｔ）及び前記予測された時間熱膨張ＥＴ（ｔ）の前記加重平均が、下式によって与えられ、
ＣＭ’（ｔ）＝ｋ・ＸＲ（ｔ）＋（１−ｋ）・ＥＴ（ｔ）
ここで、ｋが重み付け係数である、請求項１に記載の方法。 - 前記加重平均が、前記レチクルの前記時間熱膨張ＸＲ（ｔ）及び前記予測された時間熱膨張ＥＴ（ｔ）の非線形関数である、請求項１に記載の方法。
- 前記レチクルの前記パターン像領域の位置に対する少なくとも１つのレチクルマークの中心位置から、前記重み付け係数ｋを決定することをさらに含む、請求項２に記載の方法。
- 前記重み付け係数ｋが下式によって決定され、
ｋ＝（Ｌｙ／２）／ｄＹ
ここでＬｙが第一方向における前記レチクルの長さ、ｄＹが前記レチクルの前記パターン像領域の中心と少なくとも１つのレチクルマークの中心位置との間の第一方向における距離である、請求項４に記載の方法。 - 飽和状態の前記レチクルの熱膨張から、前記レチクルの前記時間熱膨張を決定することをさらに含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
- 飽和状態の前記レチクルの前記熱膨張ＥＳからの、前記レチクルの前記時間熱膨張ＥＴ（ｔ）の前記決定が、下式によって与えられ、
ＥＴ（ｔ）＝ＥＳ・（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ））
ここでτが熱時定数である、請求項６に記載の方法。 - 前記レチクルにおける時間平均強度から、飽和状態の前記レチクルの前記熱膨張を決定することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
- 前記レチクルにおける前記時間平均強度ＩＲを決定することが、下式によって与えられ、
ＩＲ＝（Ｎ・Ｄ）／（Ｍ２・Ｌｔ・ｔｅ）
ここでＮが基板当たりの露光フィールド数、Ｄが露光ドーズ、Ｍが前記投影システムの縮小率、Ｌｔが前記照明ビームに対する前記投影システムの透過率、ｔｅがＮ個のフィールドを露光するために使用する合計時間である、請求項５乃至８のいずれか１項に記載の方法。 - 放射ビームを調節する照明システムと、
パターン像領域及び前記パターン像領域に隣接する少なくとも１つのレチクルマークを備え且つパターン付き放射ビームを形成するために前記放射ビームにパターンを与えることができるレチクルを支持するサポートデバイス、
基板を保持する基板テーブルと、
前記基板テーブル上に配置されているイメージセンサと、
前記パターン付き放射ビームの像をパターン像として前記基板のターゲット部分に投影し、前記少なくとも１つのレチクルマークの空間像を前記イメージセンサに投影する投影システムと、
前記サポートデバイス、前記基板テーブル及び前記投影システムに結合された制御システムと
を備え、
前記制御システムが、
前記投影された空間像の前記イメージセンサからの像データを収集し、
前記投影された空間像の位置パラメータを前記像データから取得し、
前記空間像の必要な位置からの前記位置パラメータの任意の偏差を補正するように構成され、前記補正が、前記投影システムの倍率設定の推定された倍率補正値によって、照明ビームにより誘発された前記レチクルの熱膨張を補償することを含み、前記推定された倍率補正値が前記レチクルの前記時間的熱膨張の予測から計算され、前記推定された倍率補正値ＣＭ’（ｔ）が、前記レチクルの測定された時間的熱膨張ＸＲ（ｔ）及び時間的熱膨張の予測値ＥＴ（ｔ）の加重平均から決定される
リソグラフィ装置。 - コンピュータによってロードされるコンピュータプログラムコードが記録されたコンピュータ読み取り式記憶媒体であって、
前記コンピュータが、プロセッサ及び前記プロセッサに接続されたメモリを備え且つリソグラフィ装置の一部であり、
前記リソグラフィ装置が、
放射ビームを調節する照明システムと、
パターン像領域及び前記パターン像領域に隣接する少なくとも１つのレチクルマークを備え且つパターン付き放射ビームを形成するために前記放射ビームにパターンを与えることができるレチクルを支持するサポートデバイスと、
基板を保持する基板テーブルと、
前記基板テーブル上に配置されているイメージセンサと、
前記パターン付き放射ビームの像をパターン像として前記基板のターゲット部分に投影し、前記少なくとも１つのレチクルマークの空間像を前記イメージセンサに投影する投影システムと、
前記サポートデバイス、前記基板テーブル、及び前記投影システムに結合された制御システムとして構成された前記コンピュータと
を備え、
前記コンピュータプログラムコードは、
プロセッサによって実行された場合に、所望の結果を生成し、
前記プロセッサが、前記投影された空間像のイメージデータを前記イメージセンサから収集できるようにするコンピュータプログラムコード、
前記プロセッサが、前記投影された空間像の位置パラメータを前記イメージデータから取得できるようにするコンピュータプログラムコード、及び
前記プロセッサが、前記空間像の必要な位置からの前記位置パラメータの任意の偏差を補正できるようにするコンピュータプログラムコード
を備え、
前記補正が、前記投影システムの倍率設定の推定された倍率補正によって、照明ビームに誘発された前記レチクルの熱膨張を補償することを含み、前記推定された倍率補正が、前記レチクルの前記時間熱膨張の予測から計算され、前記推定された倍率補正値ＣＭ’（ｔ）が、前記レチクルの測定された時間的熱膨張ＸＲ（ｔ）及び時間的熱膨張の予測値ＥＴ（ｔ）の加重平均から決定される
コンピュータ読み取り式記憶媒体。
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