JP4848229B2 - リソグラフィ装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置及びデバイスを製造するための製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、基板、一般的には基板の目標部分に所望のパターンを適用するマシンである。リソグラフィ装置は、たとえば集積回路（ＩＣ）の製造に使用することができる。その場合、マスク又はレチクルとも呼ばれているパターニング・デバイスを使用して、ＩＣの個々の層に形成すべき回路パターンが生成される。生成されたパターンは、基板（たとえばシリコン・ウェハ）上の目標部分（たとえば部分的に１つ又は複数のダイからなっている）に転送される。パターンの転送は、通常、基板の上に提供されている放射線感応材料（レジスト）の層への画像化を介して実施されている。通常、１枚の基板には、順次パターン化される目標部分に隣接する回路網が含まれている。知られているリソグラフィ装置には、パターン全体を１回で目標部分に露光することによって目標部分の各々が照射されるいわゆるステッパと、パターンを放射ビームで所与の方向（「走査」方向）に走査し、且つ、基板をこの方向に平行又は非平行に同期走査することによって目標部分の各々が照射されるいわゆるスキャナがある。また、パターンを基板に転写することによってパターニング・デバイスから基板へパターンを転送することも可能である。

マイクロチップを製造する場合、フィーチャとフィーチャの間及び／又はフィーチャのエレメントとエレメントの間、たとえばフィーチャの２つのエッジの間などの空間又は幅の許容差を制御しなければならない。詳細には、デバイス即ちＩＣ層の製造で許容される最小のこのような空間の空間許容差の制御は、制御の中でも重要な制御である。前記最小空間及び／又は最小幅は、一般に臨界寸法（「ＣＤ」）と呼ばれている。

リソグラフィ・プロセスによって形成されたデバイスを適切に、且つ、矛盾なく機能させるためには、完成したデバイスのＣＤ又は完成したデバイスの一部のＣＤが可能な限り所望の値に近いことを保証することが重要である。また、異なる基板に形成されたデバイス間のＣＤ値の変化、単一の基板の異なる部分に形成されたデバイス間のＣＤ値の変化、及び単一のデバイスの異なる部分間のＣＤ値の変化が可能な限り小さいことを保証することが重要である。しかしながら、たとえば基板上のレジストの処理条件の変化のため、基板と基板の間でＣＤが変化し、また、基板全体にわたってＣＤが変化することがある。ＣＤの固有の変化は、基板に適用される放射線量を調整することによって補償することができる。

しかしながら、基板の同じ部分に形成されるフィーチャ間でもＣＤが変化することがあることが分かっている。詳細には、孤立フィーチャ（即ち基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるフィーチャ）のＣＤと、稠密フィーチャ（即ち比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるフィーチャ）のＣＤに差がある場合がある。これらの変化によって、プロセス寛容度即ちＣＤの所与の許容差に対する被照射目標部分の露光線量の残留誤差の許容量と相俟った有効焦点深度が制限されることがある。この問題は、パターニング・デバイスの同じ公称臨界寸法を有するフィーチャが、ピッチ依存効果のために、それらのピッチ（即ち隣接するフィーチャとフィーチャの間の分離）に応じて別様に印刷される可能性があることによるものである。たとえば、特定の線幅を有する線からなるフィーチャは、そのフィーチャが孤立している場合、つまりピッチが広い場合と、同じ線幅の他の線と共にパターニング・デバイス上に稠密構造で配置された場合、つまり狭いピッチで配置された場合とでは、同じ線幅を有する同じフィーチャであっても別様に印刷されることになる。したがって、臨界寸法の稠密フィーチャと孤立フィーチャの両方を同時に印刷する必要がある場合、ピッチに依存する印刷ＣＤの変化が生じることになる。この現象は、「孤立−稠密バイアス」と呼ばれている。

孤立−稠密バイアスは、回折効果によって生じることがあり、その結果、意図していない基板上の位置に放射が到達することになる。隣接する２つのパターン・フィーチャとパターン・フィーチャの間の分離即ちピッチは、隣接するパターン・フィーチャの印刷に対するもう一方のパターン・フィーチャからの迷放射の効果に影響を及ぼしている。また、基板に投射される放射の総合強度が孤立−稠密バイアスに影響を及ぼすこともある。さらに、たとえばレジスト・コーティング、レジスト現像及びエッチングなどのリソグラフィ装置の外部での基板処理工程によっても、基板に形成されるパターン・フィーチャに孤立−稠密バイアスが導入されることがある。このような化学処理工程においては、孤立−稠密バイアスは、孤立パターン領域及び稠密パターン領域の反応種の濃度の違いによって生じる。

正確で、且つ、矛盾のないパターンを基板に形成することができるリソグラフィ・システムが提供されることが望ましい。

本発明の一態様によれば、放射ビームを条件付けるようになされた照明システムと、パターン化された放射ビームを形成するべく放射ビームの断面にパターンを付与することができるパターニング・デバイスを支持するように構築された支持構造と、基板を支持するように構築された基板テーブルと、パターン化された放射ビームを基板の目標部分に投射するようになされた投影システムと、少なくとも１つのシステム・パラメータを制御するようになされたコントローラとを備えたリソグラフィ装置であって、前記コントローラが、基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差が、目標部分が配置されている基板上の領域で最小化されるよう、前記少なくとも１つのシステム・パラメータを設定するようになされ、且つ、コントローラが、基板の２つの領域へのパターン化された放射ビームの投射と投射の間に、前記少なくとも１つのシステム・パラメータを再設定するようになされたリソグラフィ装置が提供される。

本発明の一態様によれば、放射ビームを条件付けるようになされたイルミネータと、パターン化された放射ビームを形成するべく放射ビームの断面にパターンを付与することができるパターニング・デバイスを支持するように構築されたサポートと、基板を支持するように構築された基板テーブルと、パターン化された放射ビームを基板の目標部分に投射するようになされた投影システムと、基板に形成されるパターンの孤立−稠密バイアスに影響を及ぼす少なくとも１つのシステム・パラメータを制御するようになされたコントローラとを備えたリソグラフィ装置であって、コントローラが、基板上の第１の目標部分へのパターン化された放射ビームの投射と、基板上の第２の目標部分へのパターン化された放射ビームの投射との間に、前記少なくとも１つのシステム・パラメータを変更するようになされたリソグラフィ装置が提供される。

本発明の一態様によれば、基板上の比較的パターン密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、基板上の比較的パターン密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差が、基板上のある領域で最小化されるよう、少なくとも１つのシステム・パラメータを設定するステップと、パターン化された放射のビームを基板上の前記領域に投射するステップと、基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差を基板上の第２の領域で最小化するために、前記少なくとも１つのシステム・パラメータを再設定するステップと、パターン化された放射のビームを基板上の前記第２の領域に投射するステップとを含むデバイス製造方法が提供される。

以下、本発明の実施例について、単なる実施例にすぎないが、添付の略図を参照して説明する。図において、対応する参照記号は対応する部品を表している。

図１は、本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を略図で示したものである。このリソグラフィ装置は、
−放射ビームＢ（たとえば波長が２４８ｎｍ又は１９３ｎｍのエキシマ・レーザ放射などのＵＶ放射）を条件付けるようになされた照明システム（イルミネータ）ＩＬ
−パターニング・デバイス（たとえばマスク）ＭＡを支持するように構築された、該パターニング・デバイスを特定のパラメータに従って正確に位置決めするようになされた第１のポジショナＰＭに接続された支持構造（たとえばマスク・テーブル）ＭＴ
−基板（たとえばレジスト被覆ウェハ）Ｗを保持するように構築された、該基板を特定のパラメータに従って正確に位置決めするようになされた第２のポジショナＰＷに接続された基板テーブル（たとえばウェハ・テーブル）ＷＴ
−パターニング・デバイスＭＡによって放射ビームＢに付与されたパターンを基板Ｗの目標部分Ｃ（たとえば１つ又は複数のダイが含まれている）に投影するようになされた投影システム（たとえば屈折投影レンズ系）ＰＬ
を備えている。

照明システムは、放射を導き、整形し、或いは制御するための、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント、静電光学コンポーネント又は他のタイプの光学コンポーネント、或いはそれらの任意の組合せなどの様々なタイプの光学コンポーネントを備えることができる。

支持構造は、パターニング・デバイスを支持している。つまり、支持構造は、パターニング・デバイスの重量を支えている。支持構造は、パターニング・デバイスの配向、リソグラフィ装置の設計及び他の条件、たとえばパターニング・デバイスが真空環境中で保持されているか否か等に応じた方法でパターニング・デバイスを保持している。支持構造には、パターニング・デバイスを保持するための機械式クランプ技法、真空クランプ技法、静電クランプ技法又は他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、たとえば必要に応じて固定又は移動させることができるフレーム又はテーブルであっても良い。支持構造は、パターニング・デバイスをたとえば投影システムに対して所望の位置に確実に配置することができる。本明細書における「レチクル」又は「マスク」という用語の使用はすべて、より一般的な「パターニング・デバイス」という用語の同義語と見なすことができる。

本明細書に使用されている「パターニング・デバイス」という用語は、放射ビームの断面にパターンを付与し、それにより基板の目標部分にパターンを生成するべく使用することができる任意のデバイスを意味するものとして広義に解釈されたい。放射ビームに付与されるパターンは、たとえばそのパターンに移相フィーチャ又はいわゆる補助フィーチャが含まれている場合、基板の目標部分における所望のパターンに必ずしも厳密に対応している必要はないことに留意されたい。放射ビームに付与されるパターンは、通常、目標部分に生成されるデバイス、たとえば集積回路などのデバイス中の特定の機能層に対応している。

パターニング・デバイスは、透過型であっても或いは反射型であっても良い。パターニング・デバイスの実施例には、マスク、プログラム可能ミラー・アレイ及びプログラム可能ＬＣＤパネルがある。マスクについてはリソグラフィにおいては良く知られており、バイナリ、交番移相及び減衰移相などのマスク・タイプ、並びに様々なハイブリッド・マスク・タイプが知られている。プログラム可能ミラー・アレイの実施例には、マトリックスに配列された、入射する放射ビームが異なる方向に反射するよう個々に傾斜させることができる微小ミラーが使用されている。この傾斜したミラーによって、ミラー・マトリックスで反射する放射ビームにパターンが付与される。

本明細書に使用されている「投影システム」という用語は、たとえば使用する露光放射に適した、若しくは液浸液の使用又は真空の使用などの他の要因に適した、屈折光学系、反射光学系、カタディオプトリック光学系、磁気光学系、電磁光学系及び静電光学系、又はそれらの任意の組合せを始めとする任意のタイプの投影システムが包含されているものとして広義に解釈されたい。本明細書における「投影レンズ」という用語の使用はすべて、より一般的な「投影システム」という用語の同義語と見なすことができる。

図に示すように、このリソグラフィ装置は、透過型（たとえば透過型マスクを使用した）タイプの装置である。別法としては、このリソグラフィ装置は、反射型（たとえば上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイを使用した、或いは反射型マスクを使用した）タイプの装置であっても良い。

リソグラフィ装置は、２つ（二重ステージ）以上の基板テーブル（及び／又は複数のマスク・テーブル）を有するタイプの装置であっても良い。このような「多重ステージ」マシンの場合、追加テーブルを並列に使用することができ、或いは１つ又は複数の他のテーブルを露光のために使用している間、１つ又は複数のテーブルに対して予備ステップを実行することができる。

また、リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が比較的屈折率の大きい液体、たとえば水で覆われ、それにより投影システムと基板の間の空間が充填されるタイプの装置であっても良い。また、リソグラフィ装置内の他の空間、たとえばマスクと投影システムの間の空間に液浸液を適用することも可能である。液浸技法は、当分野では、投影システムの開口数を大きくすることで良く知られている。本明細書に使用されている「液浸」という用語は、基板などの構造を液体に浸すことを意味しているのではなく、単に、露光の間、投影システムと基板の間に液体が置かれることを意味しているにすぎない。

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取っている。放射源がたとえばエキシマ・レーザである場合、放射源及びリソグラフィ装置は、個別の構成要素にすることができる。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しているとは見なされず、放射ビームは、たとえば適切な誘導ミラー及び／又はビーム・エキスパンダを備えたビーム引渡しシステムＢＤを使用して放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ引き渡される。それ以外のたとえば放射源が水銀灯などの場合、放射源はリソグラフィ装置の一構成要素にすることができる。放射源ＳＯ及びイルミネータＩＬは、必要に応じてビーム引渡しシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。

イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えることができる。通常、イルミネータのひとみ平面内における強度分布の少なくとも外部及び／又は内部ラジアル・エクステント（一般に、それぞれσ−外部及びσ−内部と呼ばれている）は調整が可能である。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などの他の様々なコンポーネントを備えることができる。イルミネータを使用して放射ビームを条件付け、所望する一様な強度分布をその断面に持たせることができる。

支持構造（たとえばマスク・テーブルＭＴ）の上に保持されているパターニング・デバイス（たとえばマスクＭＡ）に放射ビームＢが入射し、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を透過した放射ビームＢは、放射ビームを基板Ｗの目標部分Ｃに集束させる投影システムＰＬを通過する。基板テーブルＷＴは、第２のポジショナＰＷ及び位置センサＩＦ（たとえば干渉デバイス、直線エンコーダ又は容量センサ）を使用して正確に移動させることができ、それによりたとえば異なる目標部分Ｃを放射ビームＢの光路内に配置することができる。同様に、第１のポジショナＰＭ及びもう１つの位置センサ（図１には明確に示されていない）を使用して、たとえばマスク・ライブラリから機械的に検索した後、又は走査中に、マスクＭＡを放射ビームＢの光路に対して正確に配置することができる。通常、マスク・テーブルＭＴの移動は、第１のポジショナＰＭの一部を形成している長ストローク・モジュール（粗位置決め）及び短ストローク・モジュール（精密位置決め）を使用して実現することができる。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２のポジショナＰＷの一部を形成している長ストローク・モジュール及び短ストローク・モジュールを使用して実現することができる。ステッパの場合（スキャナではなく）、マスク・テーブルＭＴは、短ストローク・アクチュエータのみに接続することができ、或いは固定することも可能である。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を使用して整列させることができる。図には専用目標部分を占有している基板アライメント・マークが示されているが、基板アライメント・マークは、目標部分と目標部分の間の空間に配置することも可能である（このような基板アライメント・マークは、スクライブ・レーン・アライメント・マークとして知られている）。同様に、複数のダイがマスクＭＡの上に提供される場合、ダイとダイの間にマスク・アライメント・マークを配置することができる。

図に示す装置は、以下に示すモードのうちの少なくとも１つのモードで使用することができる。
１．ステップ・モード：マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターン全体が目標部分Ｃに１回で投影される（即ち単一静止露光）。次に、基板テーブルＷＴがＸ方向及び／又はＹ方向にシフトされ、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップ・モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一静止露光で画像化される目標部分Ｃのサイズが制限される。
２．走査モード：放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、マスク・テーブルＭＴ及び基板テーブルＷＴが同期走査される（即ち単一動的露光）。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ＰＬの倍率（縮小率）及び画像反転特性によって決まる。走査モードでは、露光視野の最大サイズによって、単一動的露光における目標部分の幅（非走査方向の幅）が制限され、また、走査運動の長さによって目標部分の高さ（走査方向の高さ）が決まる。
３．その他のモード：プログラム可能パターニング・デバイスを保持するべくマスク・テーブルＭＴが基本的に静止状態に維持され、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影されている間、基板テーブルＷＴが移動又は走査される。このモードでは、通常、パルス放射源が使用され、走査中、基板テーブルＷＴが移動する毎に、或いは連続する放射パルスと放射パルスの間に、必要に応じてプログラム可能パターニング・デバイスが更新される。この動作モードは、上で参照したタイプのプログラム可能ミラー・アレイなどのプログラム可能パターニング・デバイスを利用しているマスクレス・リソグラフィに容易に適用することができる。

上で説明した使用モードの組合せ及び／又はその変形形態、或いは全く異なる使用モードを使用することも可能である。

基板にパターン・フィーチャを形成するためには、露光の前後にリソグラフィ処理工程が必要である。リソグラフィ装置による基板へのレチクル回路パターンの露光に先立って、様々なプロセスを基板に施すことができる。基板は、露光に先立って、パターン化すべき目標層、たとえばドープされた多結晶シリコン層などでコーティングされる。この目標層の付着後、基板は、露光に先立って、光活性化レジスト（即ちフォトレジスト）材料の層で処理又はコーティングすることができる。さらに、露光に先立って、浄化、エッチング、イオン注入（たとえばドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨、プライミング及びソフト・ベークなどのプロセスを基板に施すことも可能である。また、たとえば露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハード・ベーク、エッチング、イオン注入（たとえばドーピング）、メタライゼーション、酸化、化学機械研磨及び浄化などの多くの露光後プロセスを基板に施すことも可能である。また、たいていの基板がそうであるが、個々の基板に複数の層を必要とする場合、すべて処理手順又はその変形形態が新しい層毎に繰り返されることになる。

本明細書及び特許請求の範囲の中で、「形成される」或いは「基板に形成される」デバイス又はパターン或いはフィーチャが参照されている場合、前記「形成される」には、露光の実行だけでなく、１つ又は複数のリソグラフィ露光前処理工程又はリソグラフィ露光後処理工程の実行が含まれている。

露光前処理工程及び露光後処理工程のいずれかが、基板に形成されるパターン・フィーチャに孤立−稠密バイアスを導入する可能性がある。詳細には、たとえばレジスト・コーティング、レジスト現像及びエッチングなどのリソグラフィ装置の外部での基板処理工程によって、基板に形成されるパターン・フィーチャに孤立−稠密バイアスが導入されることがある。このような化学処理工程においては、孤立−稠密バイアスは、孤立パターン領域及び稠密パターン領域の反応種の濃度の違いによって生じる。反応種の濃度は、必ずしもダイ全体又は基板全体にわたって一様ではない。また、反応種の濃度並びにこのような濃度の空間一様性は、場合によっては基板のバッチ内の基板毎に変化する。以下、露光前処理工程及び露光後処理工程による孤立−稠密バイアスは、同じく「固有孤立−稠密バイアス」又は「固有孤立−稠密バイアス変化」と呼ぶ。

図２に示すように、リソグラフィ装置は、リソグラフィ装置の少なくとも１つのシステム・パラメータを設定することができるコントローラ１０を備えている。図２に示すように、システム・パラメータは、放射源ＳＯ内における設定値、ビーム引渡しシステムＢＤの設定値、イルミネータＩＬ内における設定値、マスク・テーブルＭＴの設定値、投影システムＰＬ内における設定値及び基板テーブルＷＴの設定値、又はこれらの設定値の任意の組合せであっても良い。以下で説明するように、コントローラ１０によって設定される１つ又は複数のシステム・パラメータは、基板に形成されるデバイス又はデバイスの層のパターンの孤立−稠密バイアスに影響を及ぼしている。１つ又は複数のシステム・パラメータを調整することによって、孤立−稠密バイアス値のオフセット又は孤立−稠密バイアス値の空間分布のいずれかに影響を及ぼすことができ、場合によってはその両方に影響を及ぼすことができる。つまり、コントローラ１０は、基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差が最小化されるよう、システム・パラメータを設定することができる。基板上のある領域における、基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差の最小化には、露光後プロセスによる孤立−稠密バイアスの事前補償を含むことができる。この事前補償は、反対の符号の孤立−稠密バイアスを露光済みの投影画像に慎重に生成することによって実施することができる。たとえば、エッチングによる孤立−稠密バイアスの寄与が存在している場合、レジスト中のパターンは孤立−稠密バイアスを示すことになるが、この孤立−稠密バイアスは、エッチング後に最小化することができる。別法としては、前記差の最小化には、露光前プロセスによる孤立−稠密バイアスの事後補償を含むことも可能である。この事後補償は、空間一様性補償又は空間非一様性補償のいずれであっても良い。

本発明によるリソグラフィ装置のコントローラ１０は、基板の第１の部分へのパターン化された放射ビームの投射と基板の第２の部分へのパターン化された放射ビームの投射との間にシステム・パラメータを再設定することができるようになされている。したがって、たとえば基板又は基板のバッチを完全に露光するために、システム・パラメータを単純に設定するのではなく、基板上の個々の部分毎にシステム・パラメータの設定値を最適化することができる。それにより孤立−稠密バイアスが基板上の個々の部分毎に確実に最小化される。したがってリソグラフィ装置は、基板全体の孤立−稠密バイアスの変化或いは基板毎の孤立−稠密バイアスの変化を最小化することによって、つまり孤立−稠密バイアスの固有変化を補償することによって、可能な限り正確にデバイスを形成することができる。

孤立−稠密バイアスを最小化するためにコントローラ１０によって制御されるシステム・パラメータは、放射のビームの偏光度であっても良い。この偏光度は、所与の偏光状態の相対強度を制御することによって設定することができる。この相対強度の制御は、４分の１波長板をたとえばイルミネータＩＬ内に備えることによって達成することができる。この４分の１波長板は、名目上、４分の１波長板の複屈折結晶軸が放射のビームの複数の公称偏光方向のうちの１つに平行に配向されるように配向される。４分の１波長板を放射のビームの光軸の周りに若干回転させることによって放射のビームの偏光状態に楕円型性が導入され、したがって放射のビームの偏光度が調整される。

別法又は追加として、孤立−稠密バイアスを最小化するためにコントローラ１０によって設定されるシステム・パラメータは、イルミネータＩＬのひとみ平面における放射のビームの強度分布であっても良い。たとえば、上で説明したように、イルミネータＩＬは、強度分布の外部及び／又は内部ラジアル・エクステントを設定することができるアジャスタを備えることができる。このような強度分布設定値は、孤立−稠密バイアスに対する効果を有しており、孤立−稠密バイアスを最小化するためにコントローラ１０によって設定することができることは理解されよう。

別法又は追加として、孤立−稠密バイアスを最小化するためにコントローラ１０によって設定されるシステム・パラメータは、投影システムの開口数（ＮＡ）を含むことができる。投影システムの開口数は、たとえば投影システムのひとみ平面に配置されているダイヤフラムの開口を調整することによって変更することができる。

別法又は追加として、孤立−稠密バイアスを最小化するためにコントローラ１０によって設定されるシステム・パラメータは、放射のビーム中の放射の波長のスペクトル分布であっても良い。このスペクトル分布は、様々な手段によって設定することができる、スペクトル分布は、放射源ＳＯの設定値を調整することによって調整することができる。別法又は追加として、スペクトル分布は、異なるスペクトル分布を有する複数の放射源、及び放射のビームにそれぞれ寄与している放射の相対強度を調整するシステムを備えることによって調整することも可能である。別法又は追加として、所与の波長又は所与の波長範囲の放射を減衰させる１つ又は複数の同調可能フィルタをビームの光路に備えることによって放射のビームのスペクトル分布を調整することも可能である。別法又は追加として、他のシステムを使用して放射のビームのスペクトル分布を調整することも可能であることは理解されよう。たとえば、レーザ・ビームの放射スペクトルが２つの個別のスペクトル強度ピークを含むようにエキシマ・レーザを配置し、且つ、動作させることによって、ピークとピークの間のスペクトル距離及び／又は２つのピークの相対的な大きさを調整することができる。これらのシステム・パラメータはいずれも、それらを調整するか或いは変更することによって孤立−稠密バイアスに影響を及ぼすことができる。

孤立−稠密バイアスに対する上記システム・パラメータの効果は、一般には、孤立−稠密バイアスが基板の露光領域全体にわたって空間的に実質的に一様になるよう、オフセットを提供することである。

パターン・フィーチャを露光している間に、基板に投射されるパターン化された放射のビームに対して基板が移動すると、形成される画像がぼやけることになる。このぼやけの効果によって、形成されるパターンの臨界寸法が変化する。臨界寸法に対するこの効果は、ピッチに依存している。したがって、別法又は追加として、孤立−稠密バイアスを最小化するためにコントローラ１０によって設定されるシステム・パラメータを使用して、露光の間、パターン化された放射のビームと基板の間の相対移動を制御することも可能である。この相対移動の制御は、露光の間、パターニング・デバイス、基板及び投影システムのうちの少なくともいずれか１つの位置、若しくは投影システムの１つ又は複数の光学素子の位置、又は投影システムの一部の位置を調整することによって実施することができる。孤立−稠密バイアスに対する前記相対移動の効果は、孤立−稠密バイアスにオフセットを提供することであるか、或いは孤立−稠密バイアスに空間的に非一様な変化を提供することである。たとえば、相対移動を投影システムの光軸の周りでわずかに回転発振させることにより、半径方向に依存する非一様な孤立−稠密バイアス効果が基板の露光領域全体に導入される。

別法又は追加として、たとえば基板に投影される画像のコントラストを抑制するために、孤立−稠密バイアスを最小化するためにコントローラ１０によって設定されるシステム・パラメータを使用して投影システムに誤った調整を導入することができる。たとえば球面収差の視野依存量を導入することにより、対応する視野依存孤立−稠密バイアス効果を基板の露光領域全体に導入することができる。上で説明したぼやけの効果と同様、コントラストを抑制する効果はピッチに依存しており、したがってこの効果を使用して孤立−稠密バイアスを最小化することができる。

コントローラ１０を使用してリソグラフィ装置の１つ又は複数の部分の他のシステム・パラメータを設定し、それにより孤立−稠密バイアスを最小化することも可能であることは理解されよう。同様に、複数のシステム・パラメータを同時に調整することによってとりわけ有利な効果を提供することも可能である。

図２に示すように、リソグラフィ装置は、さらに、放射のビームの強度を調整するようになされた強度コントローラ１１を備えることができる。図に示すように、放射のビームの強度の調整は、生成される放射ビームの強度を制御するための制御信号を放射源ＳＯに提供することによって実施することができる。しかしながら、強度コントローラ１１は、別法又は追加として、リソグラフィ装置の任意の便利な位置に配置することができる、放射のビーム又はパターン化された放射のビームを減衰させるようになされた、基板に投射される所望の強度のパターン化された放射のビームを提供するための可変減衰器を制御することも可能である。放射のビームの強度の制御を使用して、基板に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法を調整することができる。詳細には、強度コントローラ１１は、基板の第１の領域へのパターン化された放射ビームの投射と、基板の第２の領域へのパターン化された放射ビームの投射との間に放射のビームの強度を再設定することができるように構成することができる。したがって、生成されるパターンの臨界寸法の変化を最小化するために、基板と基板の間及び基板全体にわたって、パターン化された放射のビームの強度を調整することができる。パターン化された放射のビームの強度の参照は、パターン化された放射のビームのピーク強度、つまりパターニング・デバイスによって減衰していない放射のビーム部分（たとえば投影画像中の明るいフィーチャ又は明るい背景視野に対応する部分）を意味していることは理解されよう。

したがって、通常、リソグラフィ装置は、たとえばプロセスの変化によって生じる基板全体にわたる臨界寸法の全体的な変化及び基板と基板の間の臨界寸法の全体的な変化を最小化するようになされた強度コントローラ１１、及び生成されるパターンの、パターンのピッチの相違（つまりパターン・フィーチャの密度が比較的大きい領域に形成されるフィーチャ、及びパターン・フィーチャの密度が比較的小さい領域に形成されるフィーチャに起因する相違）によって生じる臨界寸法の変化を最小化するようになされたコントローラ１０を備えることができる。この２つのコントローラを組み合わせて両方の機能を実行する単一のコントローラを形成することができることは理解されよう。

リソグラフィ装置は、個々の基板上の複数のデバイスに必要なパターンを形成することができるように構築することができる。たとえば、図１に示すように、基板Ｗ上の複数の目標部分Ｃの各々は、単一のデバイスに対応していても良い。コントローラ１０は、１つのシステム・パラメータ（又は複数のシステム・パラメータ）の設定値を、あるデバイスに対応する基板の一部へのパターン化された放射のビームの投射と、第２のデバイスに対応する基板の一部へのパターン化された放射のビームの投射との間に再設定することができるように構築することができる。したがって、基板の個々の部分毎に、つまり基板に形成されるデバイス毎に孤立−稠密バイアスを最小化することができる。これは、従来知られている、設定値が基板全体で固定され、したがって形成されるすべてのデバイスに対して設定値を最適化することができないデバイスに対する重要な改善である。

別法又は追加として、コントローラ１０は、コントローラ１０によって設定される１つのシステム・パラメータ（又は複数のシステム・パラメータ）を、形成されるデバイスに対応する基板の一部へのパターン化されたビームの投射と、同じデバイスの異なる部分に対応する基板の第２の部分へのパターン化されたビームの投射との間に再設定することができるように構築することも可能である。したがって、個々のデバイス全体にわたってシステム・パラメータを最適化することができ、延いては個々のデバイスに対応するパターン全体の臨界寸法の一様性をさらに最適化することができる。詳細には、上で説明した走査モードで動作している装置のコントローラ１０は、パターンを走査露光している間、１つのシステム・パラメータ（又は複数のシステム・パラメータ）を再設定するように構築することができる。それにより、この場合も、そのデバイスに対応するパターン全体にわたってシステム・パラメータの設定値を確実に最適化することができ、それによりパターン全体にわたる孤立−稠密バイアスの変化が最小化される。

また、リソグラフィ装置の上で説明した使用モードに無関係に、基板にパターンを露光している間、任意の瞬間に所与のサイズの露光視野（放射のビームＢによって照射されるレチクルの領域に対応している）を基板に投影することができることは理解されよう。したがって、コントローラ１０は、別法又は追加として、好ましくは明確に画定された孤立−稠密バイアス変化を露光視野全体にわたって誘導するためのシステム・パラメータを設定することができる。したがって、形成される最終パターンの孤立−稠密バイアスを露光視野に対応するパターンの個々の部分毎に最適化することができるだけでなく、露光視野に対応するパターンの個々の部分内でも最適化することができる。したがって、たとえば上で説明した走査モードで動作している装置の場合、孤立−稠密バイアスは、走査方向だけではなく、非走査方向にも最適化することができる。孤立−稠密バイアスのこの走査方向及び非走査方向の最適化は、たとえば、露光中、基板に対するパターニング・デバイスの相対移動を誘導し、且つ、その相対移動が視野の位置に依存するように誘導することによって達成することができる。

上で説明した方法と同じ方法で強度コントローラ１１を構築し、異なるデバイスに対応する基板部分への露光と露光の間、及び／又は同じデバイスの異なる部分に対応する基板領域への露光と露光の間に、基板に投射される放射のビームの強度を再設定することができることは理解されよう。この方法によれば、基板全体及び／又は個々のデバイス全体の変化を最小化することができ、且つ、孤立−稠密バイアスの変化が最小化される。

コントローラ１０は、１つのシステム・パラメータ（又は複数のシステム・パラメータ）を設定するために必要なデータが記憶されている記憶装置１５に結合することができる。記憶装置は、たとえば、１つのシステム・パラメータ（又は複数のシステム・パラメータ）に必要な設定値に対応するデータを基板の領域毎に記憶することができる。詳細には、領域毎に記憶される設定値は、その領域の孤立−稠密バイアスを最小化するために必要な設定値に対応していても良い。別法又は追加として、記憶装置は、１つのシステム・パラメータ（又は複数のシステム・パラメータ）の複数の異なる設定値に対する、基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差に対応するデータを基板の領域毎に記憶することができる。したがって、コントローラ１０は、記憶装置１５に記憶されているデータをアクセスすることによって、１つのシステム・パラメータ（又は複数のシステム・パラメータ）を基板上の領域毎に適切な設定値に設定することができ、それにより孤立−稠密バイアスを最小化することができる。

上で説明した強度コントローラ１１を有する装置の場合、記憶装置１５は、臨界寸法の一様性が最適化されるよう、同じく強度コントローラを設定するための同様のデータを記憶することができることは理解されよう。別法又は追加として、強度コントローラ１１が使用するデータを記憶するための個別の記憶装置を提供することも可能である。

記憶装置１５に記憶されるデータは、複数の基板にコントローラ１０によって制御される１つのシステム・パラメータ（又は複数のシステム・パラメータ）の様々な設定値で試験パターンを形成することによって生成することができる。次に、形成された試験パターンを検査し、臨界寸法及び孤立−稠密バイアスの変化を基板上の領域毎に決定し、且つ、使用された設定値毎に決定することができる。この検査の結果から、記憶装置１５に記憶するための適切なデータが生成される。リソグラフィ装置の応答は、場合によっては設定値によって常に変化することは理解されよう。したがって、周期的に試験基板を生成し、且つ、検査することにより、必要に応じて記憶装置に記憶されているデータを更新することができる。別法又は追加として、デバイスが形成される基板（又は基板のサンプル）を検査し、検査した結果を使用して、必要に応じて記憶装置１５に記憶されているデータを更新することも可能である。

本明細書においては、とりわけＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が参照されているが、本明細書において説明したリソグラフィ装置は、集積光学系、磁気領域メモリのための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）、薄膜磁気ヘッド等の製造などの他のアプリケーションを有していることを理解されたい。このような代替アプリケーションのコンテキストにおいては、本明細書における「ウェハ」又は「ダイ」という用語の使用はすべて、それぞれより一般的な「基板」又は「目標部分」という用語の同義語と見なすことができることは当業者には理解されよう。本明細書において参照されている基板は、たとえばトラック（通常、基板にレジストの層を塗布し、且つ、露光済みのレジストを現像するツール）、度量衡学ツール及び／又は検査ツール中で、露光前又は露光後に処理することができる。適用可能である場合、本明細書における開示は、このような基板処理ツール及び他の基板処理ツールに適用することができる。また、基板は、たとえば多層ＩＣを生成するために複数回にわたって処理することができるため、本明細書において使用されている基板という用語は、処理済みの複数の層が既に含まれている基板を指している場合もある。

また、本発明による実施例の使用について、とりわけ光リソグラフィのコンテキストの中で参照されているが、本発明は、他のアプリケーション、たとえば転写リソグラフィに使用することができ、コンテキストが許容する場合、光リソグラフィに限定されないことは理解されよう。転写リソグラフィの場合、基板に生成されるパターンは、パターニング・デバイスのトポグラフィによって画定される。パターニング・デバイスのトポグラフィが、基板に供給されているレジストの層にプレスされ、次に、レジストを硬化させるべく、電磁放射、熱、圧力又はそれらの組合せが印加される。レジストが硬化すると、パターニング・デバイスがレジストから除去され、後にパターンが残される。

本明細書に使用されている「放射」及び「ビーム」という用語には、紫外（ＵＶ）放射（たとえば波長が３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ又は１２６ｎｍの放射或いはその近辺の波長の放射）、及び極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば波長の範囲が５〜２０ｎｍの放射）、並びにイオン・ビーム又は電子ビームなどの粒子線を含むあらゆるタイプの電磁放射が包含されている。

コンテキストが許容する場合、「レンズ」という用語は、屈折光学コンポーネント、反射光学コンポーネント、磁気光学コンポーネント、電磁光学コンポーネント及び静電光学コンポーネントを始めとする様々なタイプの光学コンポーネントのうちの任意の１つ又は組合せを意味している。

以上、本発明の特定の実施例について説明したが、説明した以外の方法で本発明を実践することができることは理解されよう。たとえば本発明は、上で開示した方法を記述した１つ又は複数の機械可読命令シーケンスを含んだコンピュータ・プログラムの形態を取ることができ、或いはこのようなコンピュータ・プログラムを記憶したデータ記憶媒体（たとえば半導体記憶装置、磁気ディスク又は光ディスク）の形態を取ることができる。

以上の説明は、本発明の例示を意図したものであり、本発明を何ら限定するものではない。したがって、特許請求の範囲に示す各請求項の範囲を逸脱することなく、上で説明した本発明に改変を加えることができることは当業者には明らかであろう。

本発明の一実施例によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明による制御システムを示す図である。

符号の説明

ＡＤ 放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタ
Ｂ 放射ビーム（放射のビーム）
ＢＤ ビーム引渡しシステム
Ｃ 基板の目標部分
ＣＯ コンデンサ
ＩＦ 位置センサ
ＩＬ 照明システム（イルミネータ）
ＩＮ インテグレータ
ＭＡ パターニング・デバイス（マスク）
ＭＴ 支持構造（マスク・テーブル）
Ｍ１、Ｍ２ マスク・アライメント・マーク
ＰＬ 投影システム
ＰＭ 第１のポジショナ
ＰＷ 第２のポジショナ
Ｐ１、Ｐ２ 基板アライメント・マーク
ＳＯ 放射源
Ｗ 基板
ＷＴ 基板テーブル
１０ コントローラ
１１ 強度コントローラ
１５ 記憶装置

Claims (15)

1. 放射ビームを条件付けるようになされた照明システムと、
   パターン化された放射ビームを形成するべく前記放射ビームの断面にパターンを付与することができるパターニング・デバイスを支持するように構築された支持構造と、
   基板を支持するように構築された基板テーブルと、
   パターン化された放射ビームを前記基板の目標部分に投射するようになされた投影システムと、
   少なくとも１つのシステム・パラメータを制御するようになされたコントローラとを備えたリソグラフィ装置であって、
   前記コントローラが、前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差が、前記目標部分が配置されている前記基板上のある領域で最小化されるよう、前記少なくとも１つのシステム・パラメータを設定するようになされ、且つ、
   前記コントローラが、基板の２つの領域への前記パターン化された放射ビームの投射と投射の間に、前記少なくとも１つのシステム・パラメータを再設定するようになされたリソグラフィ装置。
2. 前記少なくとも１つのシステム・パラメータが、前記投影システムの開口数、前記放射のビームの偏光度、前記照明システムのひとみ平面における前記放射のビームの強度分布、前記放射のビーム中の放射の波長のスペクトル分布、露光中における前記基板に対する前記パターン化された放射ビームの移動、及び前記基板に投影される画像のコントラストのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域及び前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域のうちの少なくともいずれか一方に形成されるパターン・フィーチャの所望の臨界寸法を提供するために、前記放射のビームの強度を設定するようになされた強度コントローラをさらに備え、
   前記強度コントローラが、前記基板の２つの領域への前記パターン化された放射ビームの投射と投射の間に、前記放射ビームの強度を再設定するようになされた、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記リソグラフィ装置が、前記基板に複数のデバイスを形成するように構築され、前記コントローラが、前記複数のデバイスのうちの第１のデバイスに対応する第１の領域への前記パターン化されたビームの投射と、前記複数のデバイスのうちの第２のデバイスに対応する第２の領域への前記パターン化されたビームの投射との間に、前記少なくとも１つのシステム・パラメータを再設定するようになされた、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記リソグラフィ装置が、前記基板に複数のデバイスを形成するように構築され、前記コントローラが、前記複数のデバイスのうちの１つの第１の部分に対応する第１の領域への前記パターン化されたビームの投射と、前記デバイスの第２の部分に対応する第２の領域への前記パターン化されたビームの投射との間に、前記少なくとも１つのシステム・パラメータを再設定するようになされた、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記支持構造が、前記パターニング・デバイスによって提供されるパターンの異なる部分を連続的に露光するために、露光中、前記パターニング・デバイスを前記放射のビームに対して移動させるように構築され、
   前記コントローラが、前記露光中、前記パターニング・デバイスが前記放射のビームに対して移動している間に前記少なくとも１つのシステム・パラメータを再設定するように構築された、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記コントローラが、前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差に対する前記少なくとも１つのシステム・パラメータの効果が、前記パターン化された放射のビームによって同時に露光される基板の第１の部分と第２の部分とでそれぞれ異なるように前記少なくとも１つのシステム・パラメータを設定するように構築された、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の前記差を最小化するために、前記基板の複数の領域に対する前記少なくとも１つのシステム・パラメータに必要な設定値に対応するデータを記憶するように構築された記憶装置をさらに備え、
   前記コントローラが、前記記憶装置に記憶されているデータを使用して前記少なくとも１つのシステム・パラメータを設定する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記少なくとも１つのシステム・パラメータの複数の異なる設定値に対する、前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差に対応するデータを前記基板の複数の領域毎に記憶するように構築された記憶装置をさらに備え、
   前記コントローラが、前記記憶装置に記憶されているデータを使用して前記少なくとも１つのシステム・パラメータを設定する、請求項１に記載のリソグラフィ装置。
10. 基板にパターンを露光するように構築されたリソグラフィ装置のためのコントローラであって、前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、前記基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差が、前記リソグラフィ装置によって露光される前記基板上のある領域で最小化されるよう、前記リソグラフィ装置の少なくとも１つのシステム・パラメータを設定するようになされ、且つ、
    前記基板上の２つの領域の露光と露光の間に、前記少なくとも１つのシステム・パラメータを再設定するようになされたコントローラ。
11. 基板上の比較的パターン密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、基板上の比較的パターン密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差が、前記基板上のある領域で最小化されるよう、少なくとも１つのシステム・パラメータを設定するステップと、
    パターン化された放射のビームを前記基板上の前記領域に投射するステップと、
    基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差を前記基板上の第２の領域で最小化するために、前記少なくとも１つのシステム・パラメータを再設定するステップと、
    パターン化された放射のビームを前記基板上の前記第２の領域に投射するステップとを含むデバイス製造方法。
12. 前記領域及び前記第２の領域が、１つのダイの２つの異なる領域、１つの目標部分の２つの異なる領域、前記基板上の２つの異なるダイ、及び前記基板上の２つの異なる目標部分からなる領域の対のグループのうちの１つに対応する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記設定ステップ及び前記再設定ステップによって、露光前リソグラフィ・プロセス又は露光後リソグラフィ・プロセスによる臨界寸法の孤立−稠密バイアスが補償される、請求項１１に記載の方法。
14. コンピュータ・システム上で実行されると、請求項１１に記載の方法を実行するようリソグラフィ装置に命令するコンピュータ・プログラム。
15. 第１の基板上の比較的パターン密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、第１の基板上の比較的パターン密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差が、前記基板上のある領域で最小化されるよう、少なくとも１つのシステム・パラメータを設定するステップと、
    パターン化された放射のビームを前記第１の基板上の前記領域に投射するステップと、
    第２の基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が大きい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法と、第２の基板上の比較的パターン・フィーチャ密度が小さい領域に形成されるパターン・フィーチャの臨界寸法の差を前記基板上の第２の領域で最小化するために、前記少なくとも１つのシステム・パラメータを再設定するステップと、
    パターン化された放射のビームを前記第２の基板上の前記第２の領域に投射するステップとを含むデバイス製造方法。

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