JP5020616B2 - 短波長を持つ電磁放射を用いたリソグラフ方法および装置 - Google Patents

短波長を持つ電磁放射を用いたリソグラフ方法および装置 Download PDF

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Description

本発明は、リソグラフ(lithography)の分野に関する。特に、本発明は、例えば、極紫外線(extreme ultraviolet)リソグラフなどの短波長を持つ電磁放射を用いたリソグラフを特徴付けて最適化し実施するための方法および装置に関する。
今日の集積回路の生産において、光学リソグラフが重要な技術の１つである。集積回路や他のデバイスについての継続する小型化は、例えば、短波長を持つ電磁放射を用いたリソグラフなど、新しいタイプのリソグラフの使用をもたらした。その典型的な例は、極紫外線リソグラフである。
従来のリソグラフ技術では、一般に、光がレチクル(reticle)を通して送出されのに対して、極紫外線リソグラフは、一般に、多層コーティングを持つ反射性マスクを使用する。従って、照射は、一般に、レチクル側に関して非テレセントリック系である軸外リングフィールド照射システムを用いて行われる。換言すると、レチクルの照射は、一般に、非ゼロの入射角で行われる。例として、透過型レチクルを用いた光学リソグラフシステムの概略図を図１ａに示し、反射型レチクルを用いた光学リソグラフシステムの概略図を図１ｂに示している。
図１ａは、照射光源２と、透過型レチクル４と、レジスト層８を備えたデバイス６を示す。レジスト層８は、透過型レチクル４によって変調された照射ビーム１０で照射され、所定パターンに従ってレジストを照射することができる。反射型レチクルを用いたシステムは、図１ｂに示すように、照射光源２２、典型的には、軸外照射システムが、反射型レチクル２４に案内される照射ビームを発生する。照射ビーム３０は、反射型レチクル２４にによって変調され、レジスト層８を備えた基板６に向けて反射する。
透過型レチクルを用いたリソグラフ応用および、使用する放射波長が反射型レチクル上の特徴厚さより実質的に長いリソグラフ応用では、一般に、薄いマスク近似（キルヒホッフ近似）が有効である。使用する放射波長がレチクル特徴２６の厚さと実質的に同じオーダーまたはそれより小さいリソグラフ応用では、厚いマスク近似が用いられ、非ゼロの入射角を有する光は、レチクル特徴２６によって阻止されることがある。換言すると、３次元マスク形状と組み合せた非ゼロの入射角は、いわゆる「陰影(shadowing)効果」をもたらす。これは、図１ｃにより詳細に図示しており、図１ｂの部分Ａの拡大図である。
文献（Emerging Lithographic Technologies V, Proc. of SPIE 4343 (2001) 392-401, Krautschik et al.）では、極紫外線（ＥＵＶ）リソグラフに関して薄いマスク近似と厚いマスク近似の間の比較を記載している。反射型ＥＵＶレチクルを用いると、焦点の挙動によるクリティカル寸法（critical dimension:ＣＤ）が厚いマスクについての非対称性および焦点シフトを示すことが判明した。入射角、ピッチ、照射光源の有限なバンド幅での波長、およびマスク配向の依存性が検討された。
文献（21st Annual BACUS Symposium on Photomask Technology, Proc. of SPIE 4562 (2002) 279-287）では、ヤン(Yan)氏は、極紫外線リソグラフに関してBossung（ボスン）曲線の非対称性の原因および最善の焦点シフトを検討し、即ち、そこではマスクの厚さがある役割を演じている。これらの効果は、レチクルパターンエッジでの位相誤差に起因していると議論された。さらに、こうした効果は、透過型および反射型のマスク両方で生じ得ることが示された。米国特許第６８７２４９５号では、シュワルツル(Schwarzl)氏は、例えば、極紫外線リソグラフ用のリソグラフ反射型マスクの製造方法を記載している。基板と反射層との間及び／又は反射層の側面上に、吸収層が設けられ、構造の陰影に起因したクリティカル寸法の変化を低減できるようにしている。上記吸収層は、攪乱することなく像に忠実な方法で、パターン化した反射層を突出させることができる。
さらに、リソグラフシステムなどの光学システムにおいて、一般に、数多くの収差が存在することは知られている。レンズ／ミラーの異なるゾーンが全て１つの面にレンズ／ミラーから同じ距離で像を形成する無能力である球面収差が生ずることがある。これは、一般に、先鋭な合焦が不可能であるという結果になる。光がレンズ／ミラーを斜めに通過する球面収差であるコマ収差が生ずることがある。これは、一般に、離れた点について彗星状(comet)の像が得られ、各細部が滲んで、不鮮明な像となる。光学システムでの屈折面の不均一な曲率である非点収差が生ずることがあり、全ての像が同じ点に形成されず、不鮮明な像となる。リソグラフシステムまたはレチクルにおけるこれらの収差によって、Bossung曲線での傾斜、即ち、合焦によるＣＤの挙動も生ずることがある。
米国特許公報第２００４／０１５７１３６号は、リソグラフプロセスシステムに関するもので、選択収差がリソグラフプロセスシステムに導入され、反射型のマスクでの陰影効果によって固有に生ずるベスト焦点でのシフトを補償している。この文献は、ハードウエアをベースとしたレンズの矯正を提供することによって、ベスト焦点でのシフトを補償する方法を提供している。異なる入射角の測定が説明されている。
ドイツ特許出願第１０２５８４２３Ａ１号は、レンズシステムを特徴付けるための方法およびマスクを記載している。典型的なマスクは、照射システムの分解能より大きなライン幅を持つラインと、照射システムの分解能より小さなライン幅を持つラインとを含む、別々に配向した構造を備える。照射システムの分解能より小さなライン幅を持つラインが結像される程度は、システムに存在するレンズ収差に関する情報を提供する。
米国特許第６８７２４９５号 米国特許公報第２００４／０１５７１３６号 ドイツ特許出願第１０２５８４２３Ａ１号 Emerging Lithographic Technologies V, Proc. of SPIE 4343 (2001) 392-401, Krautschik et al. 21st Annual BACUS Symposium on Photomask Technology, Proc. of SPIE 4562 (2002) 279-287
本発明の目的は、リソグラフプロセス及び／又はリソグラフプロセスシステムを特徴付けるための改善した装置または方法を提供することである。本発明の実施形態の利点は、デバイスのリソグラフプロセスを実施するための装置または方法が、収差問題がほとんど無しで得られることである。
本発明の利点は、システム収差に起因した結像性能効果及び／又はレチクル陰影効果に起因した結像性能効果が、システム収差と別にレチクル陰影効果から独立して、検討及び／又は最適化することができる点である。更なる利点は、システム収差に起因した結像性能効果及び／又はレチクル陰影効果に起因した結像性能効果の検討及び／又は最適化が可能なように、使用するレチクルを含むリソグラフプロセス及び／又はリソグラフプロセスシステムのためのテストキットが提供される点である。
上記目的は、本発明に係る方法および装置によって達成される。
本発明は、レチクルを用いたリソグラフプロセスシステムにより、例えば、デバイスのリソグラフプロセスを特徴付けるための方法に関し、
該リソグラフプロセスは、合焦条件および、選択可能なリソグラフプロセスシステムパラメータ値と選択可能なレチクルパラメータ値のセットによって特徴付けられ、
該方法は、前記リソグラフプロセスシステムパラメータおよび前記レチクルパラメータについての値を受け取ることと、
前記選択した値によって特徴付けられた前記リソグラフプロセスのための合焦条件を受け取ることと、
前記合焦条件は、クリティカル寸法またはライン幅を、レチクルに対する照射ビームの少なくとも２つの異なる入射角について焦点の関数として表現し、リソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能効果とレチクル陰影効果に起因した結像性能効果との分離を可能にする情報を含むものであり、
クリティカル寸法またはライン幅を、レチクルに対する照射ビームの少なくとも２つの異なる入射角について焦点の関数として表現する情報を組み合わせることによって、リソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能効果とレチクル陰影効果に起因した結像性能効果を独立に決定することとを含む。
本発明の実施形態の利点は、結像性能効果および対応するリソグラフプロセスシステム収差が、レチクル陰影効果に起因した変動から独立して決定可能であり、結像性能効果および対応するレチクル陰影効果が、システム収差に起因した変動から独立して決定可能である。これにより、より正確な決定と、リソグラフプロセスシステム収差をできる限り矯正することが可能になる。結像性能効果の決定は、合焦または印刷したラインまたはパターンのライン幅またはクリティカル寸法を決定することを含む。リソグラフプロセスで使用した放射は、レチクルを通した平均的な面に対して垂直な方向での少なくとも１つのレチクル特徴の寸法と実質的に同じオーダーの大きさまたはそれより短い波長を有する電磁放射とすることができる。結像性能の決定は、ＣＤ−ＳＥＭを使用してもよい。結像性能の決定は、光波散乱計測(scatterometry)を使用してもよい。
前記リソグラフプロセスは、極紫外放射を使用してもよい。前記レチクルは、反射型レチクルとしてもよい。
前記リソグラフプロセスは、照射ビームを前記レチクルに案内することを含んでもよく、前記受け取った合焦条件は、クリティカル寸法またはライン幅を、前記レチクルに対する前記照射ビームの少なくとも２つの異なる入射角について焦点の関数として表現する情報を決定することを含む。
クリティカル寸法またはライン幅を焦点の関数として表現する情報は、Bossung（ボスン）曲線としてもよい。レチクルに対する照射ビームの入射角は、有効陰影角度としてもよい。
合焦条件を受け取ることは、前記リソグラフプロセスについての等サイアティック(iso-sciatic)点を受け取ることを含んでもよい。これは、自動的に実施してもよい。
結像性能効果を決定することは、システム関連の収差を決定ことを含んでもよい。
結像性能効果を決定することは、前記結像性能効果を、予め定めた結像性能レベルに関して評価することを含んでもよい。
さらに、方法は、リソグラフプロセスシステムパラメータの前記セットおよび前記レチクルパラメータについての少なくとも第２の値を受け取ることと、
システム収差に起因した結像性能効果と、前記少なくとも第２の値によって決定されるリソグラフプロセスについてのレチクル陰影効果に起因した結像性能効果との分離を可能にする合焦条件を受け取ることと、
システム収差に起因した前記結像性能効果およびレチクル陰影効果に起因した前記結像性能効果の少なくとも１つを決定することと、
リソグラフプロセスシステムパラメータの前記セットおよび前記レチクルパラメータについての前記少なくとも第２の値によって決定される前記リソグラフプロセスを、リソグラフプロセスシステムパラメータの前記セットおよびレチクルパラメータについての第１の値によって決定される前記リソグラフプロセスに関して等級付けることを含む。
これは、リソグラフプロセスシステムの最適化を可能にし、システム収差が推測可能になり、さらに低減することができる。こうしたシステム収差の低減は、自動的及び／又は自動化された方法で実施できる。
また本発明は、リソグラフプロセスシステムで使用されるレチクルに関する。レチクルはテスト構造を備え、テスト構造は、Ｌ／Ｓ格子を含む少なくとも１つのパターンを備える。この少なくとも１つのパターンは、クリティカル寸法またはライン幅を、レチクルに対する照射ビームの少なくとも２つの異なる入射角について焦点の関数として表現する情報を組み合わせることによって、レチクル陰影効果に起因した結像性能及び／又はリソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能効果を独立に評価するのに適している。
該少なくとも１つのパターンは、平行ラインのセットが相互に回転している平行ラインの複数のセットを含んでもよい。
該少なくとも１つのパターンは、平行ラインのセットが相互に回転している平行ラインの複数のセットを含んでもよい。別々の平行ライン間の回転角は、９０°と異なっていてもよく、１８０°と異なっていてもよい。
さらにレチクルは、リソグラフプロセス製造工程で使用するパターンを含んでもよい。
さらに本発明は、レチクルを用いた、デバイスのリソグラフプロセス方法に関するもので、該リソグラフプロセスは、上述したようなリソグラフプロセス方法を用いたことを特徴とする。該方法は、レチクル特徴を有するレチクルを照射することを含み、前記レチクル特徴は、システム収差に起因した結像性能効果または陰影効果に起因した結像性能効果に基づいて決定される。
さらに本発明は、デバイスのリソグラフプロセスで使用されるレチクルに関するもので、該レチクルはレチクル特徴を備え、前記レチクル特徴は、上述のようにリソグラフプロセスを特徴付ける方法によって決定されるように、システム収差に起因した結像性能効果または陰影効果に起因した結像性能効果に基づいて決定される。
さらに本発明は、デバイスのリソグラフプロセスのためのリソグラフプロセスシステムに関するもので、前記リソグラフプロセスシステムは、レチクルを用いて動作するのに適しており、前記リソグラフプロセスシステムは構成要素によって構成され、該構成要素は、上述のようにリソグラフプロセスを特徴付ける方法によって決定されるように、システム収差に起因した結像性能効果または陰影効果に起因した結像性能効果を考慮して決定される。
さらに本発明は、コンピュータシステムに関するもので、該システムは、リソグラフプロセスを決定する選択可能なプロセスパラメータのセットについての値を受け取るための手段と、
前記リソグラフプロセスで使用されるレチクルについて情報を受け取るための手段と、
クリティカル寸法またはライン幅を、レチクルに対する照射ビームの少なくとも２つの異なる入射角について焦点の関数として表現する情報を組み合わせることによって、システム収差に起因した前記リソグラフプロセスの結像性能とレチクル陰影効果に起因した前記リソグラフプロセスの結像性能との分離を可能にする合焦条件を独立に決定するための手段とを備える。
さらに、該システムは、システム収差に起因した前記結像性能およびレチクル陰影効果に起因した前記結像性能の少なくとも１つを評価するための手段を備えてもよい。
さらに本発明は、上述のようにリソグラフプロセスを特徴付けるための方法を実行するコンピュータプログラム製品に関し、こうしたコンピュータプログラム製品を保存するマシン読み取り可能なデータストレージ装置に関し、こうしたコンピュータプログラム製品をローカルエリアまたはワイドエリアの遠距離通信ネットワークで伝送することに関する。
本発明の特定かつ好ましい態様は、付随する独立および従属請求項に記述されている。従属請求項からの特徴は、独立請求項の特徴と組み合わせてもよく、他の従属請求項の特徴と、請求項で明示的に記述されるものだけでなく、適切に組み合わせてもよい。
本発明の教示は、リソグラフプロセスを特徴付けて、リソグラフプロセスシステムをテストして、リソグラフプロセスを実施するための改善した方法および装置の設計を可能にする。本発明の上記または他の特性、特徴および利点は、本発明の原理を例示する添付図面と関連しつつ、下記の詳細な説明から明らかとなるであろう。この説明は、発明の範囲を限定することなく、単に例として用いられる。下記で引用した参照図面は、添付図面を参照する。
異なる図面において、同じ参照符号は同じまたは類似の要素を参照している。
（定義）
下記用語は、発明の理解を助けるためにだけに提供される。これらの定義は、当業者によって理解されるものより小さな範囲を有すると解釈すべきでない。
Bossung（ボスン）曲線は、典型的には、ライン幅のクリティカル寸法（ＣＤ）を焦点の関数として示すもので、即ち、印刷ラインについて得られたクリティカル寸法（ＣＤ）のスルーフォーカス挙動、または印刷ラインの空中像(aerial image)を示す。これによりクリティカル寸法は、当業者に周知のように、所定のリソグラフシステムに関するデバイス製造で実現できるラインの最小幅または２つのライン間の最小スペースとして定義される。
等サイアティック(iso-sciatic)は、所定のリソグラフシステムに関して、計算に基づいてまたはシミュレーションを用いて実験を通じて得られる印刷ライン幅またはその空中像が、レチクル、即ち、レチクルを通した平均的な面に関する照射ビームの有効入射角から実質的に独立している状態を参照している。換言すると、等サイアティックとは、得られる印刷ライン幅が陰影効果から実質的に独立している状態を参照する。等サイアティック点、即ち、一定の陰影点は、レチクルへの照射ビームの入射角から実質的に独立している条件を示す。入射角から実質的に独立するとは、０°とレチクルを通した平均的な面の法線に関して、照射ビームの典型的なツール依存の入射角との間、例えば、０°と６°（レチクルに関して照射ビームの入射角としてしばしば用いられる）の間での有効入射角の変動について、等サイアティック条件が、５％、好ましくは２％、より好ましくは１％の範囲で変動し得ることを意味する。
本発明は、特定の実施形態に関して一定の図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されず、請求項によってのみ限定される。記載した図面は、概略的かつ非限定的なものである。図面において、幾つかの要素のサイズは、説明目的のために誇張したり、縮尺どおり描写していないことがある。寸法および相対寸法は、本発明の実際の具体化に対応していない。
請求項で用いた用語「備える、含む(comprising)」は、列挙した手段に限定されるものと解釈すべきでなく、他の要素やステップを排除するものでない。参照したように、記述した特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を特定するものと解釈され、１つ又はそれ以上の他の特徴、整数、ステップまたは構成要素、あるいはこれらのグループの存在や追加を排除するものでない。「ＡとＢとを備えるデバイス」という表現の範囲は、構成要素Ａ，Ｂだけからなるデバイスに限定されるべきでない。本発明に関して、デバイスの関連した構成要素がＡとＢであることを意味する。
本発明の幾つかの実施形態の詳細な説明によって、本発明を説明する。本発明の他の実施形態は、本発明の真の精神または技術的教示から逸脱することなく、当業者の知識に従って構成可能であることは明らかであり、本発明は、添付した請求項の用語によってのみ限定される。
本発明の実施形態は、レチクル特徴の厚さと実質的に同じオーダーの大きさまたはそれより短い波長を有する電磁放射を用いたリソグラフシステムおよび方法に適している。これは、典型的には、極紫外（ＥＵＶ）放射およびＸ線放射を含む。極紫外放射およびＸ線放射に関して、この分野において数多くの僅かに異なる定義が使用されている。極紫外放射は、典型的には３１ｎｍ〜１ｎｍの波長範囲での電磁放射を含み、Ｘ線放射は、典型的には５ｎｍ〜０．４ｎｍの波長範囲での電磁放射を含むことがある。本発明は、これに限定されず、波長範囲の僅かな変動が生じてもよいことに留意する。さらに、例えば、深紫外範囲での短い波長放射、典型的には２５０ｎｍ〜７ｎｍの波長範囲での電磁放射を用いたリソグラフシステムおよび方法についても、本発明から利益を享受できる。
本発明の実施形態は、厚いレチクルの使用に関連している。例えば、レチクル上で厚い吸収体を有するなど、厚いレチクルとは、基板に垂直な方向でのレチクル特徴の寸法がもはや無視できないレチクルを意味する。レチクル特徴の厚さとは、基板に垂直あるいはレチクルを通して平均的な面に対して垂直な方向でのレチクル特徴の寸法のサイズを意味する。
本発明の実施形態は、典型的には、リソグラフプロセスシステムに関連している。例えば、幾つかの実施形態は、リソグラフプロセスシステムで典型的に実施されるような、基板のリソグラフプロセスに関連している。例えば、幾つかの実施形態は、リソグラフプロセスシステムで典型的に実施されるリソグラフプロセスの特徴付け及び／又は最適化、あるいはリソグラフプロセスシステム自体の特徴付け及び／又は最適化に関連している。以下では、リソグラフプロセスシステムの例を説明し、これに関連し、あるいは任意の適切なリソグラフプロセスシステムに関連した本発明の特定の実施形態に係る方法およびシステムは、使用する照射光源の波長がレチクルでのレチクル特徴の厚さのオーダーの大きさまたはそれより短いリソグラフプロセスを可能にする。
図２は、こうしたリソグラフプロセスシステムの例の概略図を示す。ＥＵＶリソグラフでしばしば用いられるような反射型システムを例として示している。システム１００は、照射光源１１０と、照射光源１１０からの照射ビームをレチクルステージ１３０へ案内するための照射ステージ１２０とを備え、レチクルステージ１３０は、レチクル１３２を保持するようにしている。システム１００は、さらに、変調された照射ビームを、レジスト層１５４を典型的に備えたデバイス１５２を保持するようにした基板ステージ１５０へ案内するための投射ステージ１４０を備える。照射光源１１０は、リソグラフプロセスを実施するのに適切な波長の電磁放射、例えば、ＥＵＶ光またはＸ線の放射などを供給するようにしている。照射ステージは、例えば、レーザ励起プラズマ源、放電源、電子ビーム蓄積リングやシンクロトロンでのアンジュレータ(undulator)やウイグラ(wiggler)などである。照射ステージ１２０は、典型的には、１つ又はそれ以上のフィルタ、ミラー、反射面、調整装置などを備え、照射ビームをレチクルステージ１３０へ案内する。
照射光源１１０および照射ステージ１２０は、典型的には、レチクルの軸外照射が得られるようにしている。典型的には、本発明の実施形態に係る短波長を用いたリソグラフシステムは、反射モードで動作することができ、即ち、光学エレメントは、典型的には、透過型エレメントではなく、反射型エレメントである。レチクルステージ１３０は、レチクル１３２を保持するように適合可能である。こうしたレチクルは、より詳細に後述するように、レチクルパラメータのセットによって決定される。それは、典型的には、照射ビームを変調するために用いられるレチクルパラメータに従ったレチクル構造を備え、デバイス１５２のレジスト層１５４にパターンを生成する。
投射ステージ１４０は、典型的には、１つ又はそれ以上のフィルタ、ミラー、反射面、調整装置、可能ならばレンズを備えてもよい。照射ステージ１２０および投射ステージ１４０での構成部品は、光学システムに、典型的な収差、例えば、球面収差、非点収差、コマ収差などを導入することがある。レチクルステージ１３０及び／又は基板ステージ１５０は、レチクルあるいは基板に運動を提供するようにしてもよい。本発明の実施形態では、ウエハステッパシステムやステップアンドスキャンシステムが想定される。
第１実施形態において、本発明は、デバイスのリソグラフプロセスを特徴付けるための方法に関する。デバイスのリソグラフプロセスは、典型的には、とりわけ、合焦条件のセット、選択可能なリソグラフプロセスシステムパラメータ、およびレチクルパラメータのセットによって特徴付けられる。該方法は、リソグラフプロセスシステムパラメータおよびレチクルパラメータについての値を受け取ることを含む。それはまた、選択したパラメータによって特徴付けられた前記リソグラフプロセスのための合焦条件であって、リソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能効果とレチクル陰影効果に起因した結像性能効果との分離を可能にする合焦条件を受け取ることを含む。それはまた、リソグラフプロセスシステム収差に起因した前記結像性能効果およびレチクル陰影効果に起因した前記結像性能効果の少なくとも１つを決定することを含む。該方法は、自動化した方法で実施することができる。説明のため、数多くのステップ（その幾つかは任意）を備える本実施形態に係る例の方法２００は、図３に関連して、より詳細に以下に説明する。
本実施形態では、デバイスのリソグラフプロセスを特徴付けるために、選択可能なリソグラフプロセスシステムパラメータ値のセットをステップ２１０で受け取り、レチクルパラメータのセットをステップ２２０で受け取る。両ステップのいずれを最初に実施するかは、本実施形態では限定されていない。
選択可能なリソグラフプロセスシステムパラメータ値のセットを受け取ることによって、デバイス１５２のリソグラフプロセスのために典型的に使用されるリソグラフプロセスシステム１００が決定できる。選択可能なリソグラフプロセスシステムパラメータ値は、照射ステージ１２０でのタイプ、位置、配向、構造および光学部品の数、照射光源１１０のタイプおよび形状、投射ステージ１４０でのタイプ、位置、配向、構造および光学部品の数、ならびに他のシステムパラメータ、例えば、使用するレジストタイプ、露光時間などの照射条件とすることができる。受け取ったパラメータは、初期のシステムパラメータに基づいて、予め定めた範囲内の幾つかのパラメータの変動に基づいて、利用可能なシステムオプションに基づいて選択することができ、あるいはリソグラフプロセスに用いることが好ましいリソグラフシステムに対応したパラメータのセットとすることができる。
本発明の実施形態では、例えば、ＥＵＶまたはＸ線などの短波長放射を用いたリソグラフシステム１００の照射ステージ１２０及び／又は投射ステージ１４０で使用される光学部品は、典型的には、例えば、多層の反射層を備えたミラーとすることができるが、本発明はこれに限定されない。こうした多層の例は、例えば、モリブデンとシリコンを交互にした約４０ペアからなる多層とすることができる。レチクルパラメータのセットは、レチクルのタイプ、レチクルの構成、レチクル特徴の形状、位置および寸法、ＯＰＣ特徴の使用などを含んでもよい。レチクルパラメータのセットはまた、レチクル１３２に存在するパターンを記述するパラメータ、例えば、ピッチ、ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）値を含んでもよい。使用するパターンは、例えば、結像性能を研究するのに特に適切なパターンであってもよく、デバイス１５２で行われる印刷用のパターンであってもよい。
本応用の実施形態で典型的に用いられるリソグラフレチクル１３２は、反射型レチクルである。本発明の実施形態に係る方法およびシステムで使用可能なレチクル１３２の例は、本発明はこれに限定されないが、例えば、モリブデンとシリコンを交互にした約４０ペアと、例えば、ＳｉＯ２などのバッファ層と、最後に積み重ね上部の、例えば、ＴａＮなどの吸収層とを含む多層で覆われた低熱膨張基板を備えてもよい。バッファおよび吸収体の厚さは、典型的には、それぞれ１０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲および５０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とすることができる。吸収体の厚さは、材料の吸収能力によって決定される。
結論として、ステップ２１０，２２０において、リソグラフプロセスシステムパラメータおよびレチクルパラメータによって決定された検討段階のリソグラフプロセスのパラメータが決定され、こうしてリソグラフプロセスを特徴付ける。システム１００と使用するレチクル１３２の光学特性は、特定のシステム結像特性、例えば、システム収差などを決定する。あるシステムについてのリソグラフプロセスシステム収差を研究すること、及び／又はリソグラフプロセスシステム収差を最適化することが、本実施形態に係る方法の特定の目的であってもよい。
該方法は、さらにステップ２３０において、システム収差、例えば、球面収差、コマ収差、非点収差などに起因した結像性能効果とレチクル陰影効果に起因した結像性能効果との分離を可能にする合焦条件を受け取ることを含む。これは、典型的には、リソグラフプロセスに使用される放射波長と比較して、レチクルの厚さに関係している。こうした合焦条件を受け取ることは、例えば、選択したプロセスおよびレチクルのパラメータに従ったリソグラフプロセスのシミュレーションと、これに基づいた合焦条件を受け取ることによって実施してもよい。こうしたシミュレーションは、例えば、何れか適切なシミュレーションソフトウエア、例えば、ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社のＰｒｏｌｉｔｈ ９．０ ＡＭＰ、Ｐａｎｏｒａｍｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社のＥＭ−Ｓｕｉｔｅ、Ｓｉｇｍａ−Ｃ社のＳｏｌｉｄ−ＥＵＶ ２．１などを用いて行うことができる。典型的には、結果を得るために使用するシミュレーションソフトウエアは、使用するリソグラフレチクル１３２の立体形状(topography)を考慮することが好ましい。
リソグラフレチクル１３２の立体形状を考慮するこうしたアプローチの必要性は、図４ａに説明している。実線で示すキルヒホッフ近似に基づいたものと、破線で示す厳密な電磁界（ＥＭＦ）近似に基づいたものとでシミュレーションしたBossung曲線についての比較を示している。レチクル／光の相互作用のモデル化のためのキルヒホッフ近似では、強度および位相は２Ｄ設計を用いて変調され、即ち、強度は、反射領域は１であり、吸収領域でゼロである。厳密な電磁界シミュレーションでは、レチクルの立体形状および光学材料特性に関する全ての情報が考慮され、即ち、変調は、レチクルの３Ｄ設計に基づいている。図４ａに示した、５０ｎｍ密度のライン／スペースで有効陰影角度０°に関する例のシミュレーションは、ＮＡ＝０．２５、コヒーレンスσ＝０．２５を持つ従来の照射、および空中像(aerial image)閾値０．２２というシミュレーション設定を用いている。
キルヒホッフ近似では、対称的なBossung曲線が得られるが、一方、現実の状態をより良く描写するＥＭＦシミュレーションは非対称の挙動を示しており、これは複雑な位相の挙動から由来している。両方のシミュレーション間のライン幅オフセットは、マスク立体形状にも関連しており、露光量を適合させることによって除去できる。図４ｂにおいて、レチクル面に対する入射角６°を有するリソグラフシステムに関して異なるスリット位置について、実線で示す０°水平ライン、点線で示す９０°垂直ライン、および破線で示す４５°傾斜ラインについての有効陰影角度を示している。これは、別々の陰影効果が発生していることを示している。
図４ａと図４ｂの両方とも、好ましくはマスクの立体形状を考慮するシミュレーションが、リソグラフシステムに存在する光学的効果を含むように用いられることを説明している。代替として、より高いコストに起因するものでないが、システム収差に起因した結像性能効果とレチクル陰影効果に起因した結像性能効果との分離を可能にする合焦条件を受け取ることは、ステップ２３０で説明したように、実験的に実施することも可能である。合焦条件を受け取ることは、外部ソース、例えば、本やデータベースなどから合焦条件を受け取ることを含んでもよい。
こうした合焦条件を受け取ることは、等サイアティック点、即ち、得られた結果がレチクル１３２への入射角から独立している点を決定することを含んでもよい。これは、自動化した方法で実施してもよい。こうした合焦条件では、陰影効果の固定した影響が存在している。こうした条件は、少なくとも２つの異なる有効陰影角度に関する焦点の関数として、クリティカル寸法またはライン幅を表現する情報を決定することによって、得ることができる。これは、ステップ２３０の一部の可能性ある仕様である、任意のステップ２３２によって示される。少なくとも２つの異なる有効陰影角度に関する焦点の関数として、クリティカル寸法またはライン幅を表現する情報は、焦点の関数としてライン幅またはクリティカル寸法のプロットであるBossung曲線において提供してもよい。有効陰影角度は、図４ｂに示すように、レチクル上のラインの配向、スリット位置、およびレチクルに対する照射ビームの入射角によって決定される。
少なくとも２つの異なる有効陰影角度に関する焦点の関数として、クリティカル寸法またはライン幅を表現する情報を決定することは、上述したシミュレーションソフトウエアを用いて行うことができる。ステップ２３０の一部の可能性ある仕様である更なる任意のステップ２３４において、少なくとも２つの異なる有効陰影角度に関する焦点の関数として、クリティカル寸法またはライン幅を表現する情報は組み合わされる。この組み合わせた情報から、ステップ２３０の一部の可能性ある仕様である任意のステップ２３６において、等サイアティック点が決定できる。
図５では、５０ｎｍのＬ／Ｓラインについての空中像についての数多くのBossung曲線の例を、有効陰影角度０°と６°の間で１°ステップで示している。Bossung曲線は、使用する有効陰影角度から独立した特定の点、即ち、等サイアティック点で交差していることが判る。
図３に戻って、ステップ２４０において、リソグラフシステム収差に起因した結像性能効果またはレチクル陰影効果に起因した結像性能効果の少なくとも１つが決定される。これは、受け取った合焦条件を用いて行われ、システム収差またはレチクル陰影効果による影響を低減する。これは、自動化した方法で行ってもよい。この決定は、例えば、リソグラフシステム収差、例えば、コマ収差、球面収差または非点収差などに起因した結像性能効果を決定することを含んでもよい。こうした決定は、焦点の関数としてクリティカル寸法またはライン幅を表現する上記受け取り情報に基づいてもよい。それは、レチクル１３２に対する照射ビームの入射角から実質的に独立した情報を提供することから、選択したパラメータおよび受け取った合焦条件を用いてリソグラフプロセスをシミュレーションすることによって行ってもよい。換言すると、受け取った条件を用いて、固定した陰影効果が得られ、リソグラフシステム収差の研究を可能にする。
結像性能効果を決定することはまた、レチクル陰影効果に起因した結像性能効果を決定することを含んでもよい。これは、例えば、最初に、リソグラフシステム収差に起因した結像性能効果を特徴付けし、そしてリソグラフシステム収差に起因した、決定済みの結像性能効果を考慮してレチクル陰影効果を研究することによって、行ってもよい。結像性能効果を決定することはまた、デバイスのリソグラフプロセスにおいて充分な印刷が得られるか否かについて、結像性能効果または、該結像性能効果によって影響されるシステムの結像性能を評価することを含んでもよい。これは、リソグラフプロセスのための得られたプロセスウインドウ、即ち、露光／焦点ウインドウに基づいてもよい。
こうした評価により、リソグラフプロセスパラメータ及び／又はレチクルパラメータの一部または全てについての他の値を受け取ること、あるいは、パラメータ値を出力すること、及び／又は、受け取ったパラメータのセットを用いてリソグラフプロセスを前回決定した結果と比較することを生じさせてもよい。こうした評価は、任意のステップ２５０に示すように、リソグラフプロセスシステムパラメータ値またはレチクルパラメータ値を変更して、結像性能を改善することを任意に含んでもよい。結像性能効果を評価することはまた、システム収差及び／又はレチクル陰影効果に起因した結像性能効果を評価することと、システム収差及び／又は陰影効果が予め定めた仕様の範囲内であるか否かを決定することを含んでもよい。こうした所定の仕様は、リソグラフプロセスシステムに許容される最大システム収差を備えてもよい。
上述した方法での別々のステップは、適切または許容されるプロセスパラメータ値のセットが決定されるまで、即ち、例えば、より小さく、好ましくは最小となるシステム収差、またはより小さく、好ましくは最小となるレチクル陰影効果を生じさせるセットが得られるまで、繰り返してもよい。該効果を予め定めたレベル以下に最小化することに努めてもよい。本発明に係る方法は、自動化した方法、例えば、特定のコンピュータで実行されるアルゴリズム、ニューラルネットワークなどをベースとして、実施してもよい。
第２実施形態において、本発明は、レチクルを用いた、デバイスのリソグラフプロセスのための方法に関する。このリソグラフプロセスのための方法は、照射ステップと、当業者に周知である典型的な他のリソグラフプロセスステップとを含む。本実施形態において、照射ステップは、レチクル陰影効果に起因した変動から独立して、システム収差に起因した結像性能効果を考慮したり、あるいは、システム収差に起因した変動から独立して、レチクル陰影効果に起因した結像性能効果を考慮するようにしている。これは、第１実施形態に係る方法を用いて決定したように、システム収差に起因した結像性能効果が小さくまたは皆無となる特定の照射条件を決定することによって行うことができる。これはまた、第１実施形態に係る方法を用いて決定したように、レチクル陰影効果に起因した結像性能効果が小さくまたは皆無となる特定の照射条件を得ることによって行うことができる。
その代替または組合せで、照射ステップはまた、第１実施形態に係る方法を用いて決定したように、レチクル陰影効果に起因した変動から独立して、システム収差に起因した結像性能効果に基づいて、あるいは、システム収差に起因した変動から独立して、レチクル陰影効果に起因した結像性能効果に基づいて決定されるレチクル特徴を備えるレチクル１３２を選択するようにしてもよい。デバイスのリソグラフプロセスのための方法は、改善したリソグラフプロセスを導いて、より高い品質の得られた印刷像をもたらす。この方法は、自動化した方法で行ってもよい。
第３実施形態において、本発明は、第１実施形態に係る、対応したリソグラフプロセスを特徴付けるための方法によって決定されるように、システム収差に起因した結像性能効果または陰影効果に起因した結像性能効果に基づいて決定される特徴を備える、リソグラフプロセスシステム１００またはレチクル１３２またはこれらの組合せなどの、リソグラフプロセス装置に関する。
本実施形態は、例えば、システム収差に起因した結像性能効果または陰影効果に起因した結像性能効果に基づいて決定されるレチクル特徴を備えるレチクルに関する。こうしたレチクル特徴は、レチクルの構造／構成、レチクル特徴の形状、位置および寸法、ＯＰＣ特徴の使用などを含んでもよい。レチクルの構造は、例えば、反射領域を作成するために、レチクル上で用いられる反射コーティングを調整したり、あるいは、レチクル上で用いられるバッファ層または吸収層を調整することによって変更してもよい。レチクルの構成は、例えば、反射コーティング材料、バッファ層材料または吸収体材料が存在することになるレチクル上の位置を調整することによって変更してもよい。レチクル特徴の形状、位置および寸法を変更したり、ＯＰＣ特徴を使用することによって、システム収差またはレチクル陰影効果を矯正してもよく、これらの効果は第１実施形態に係る方法を用いて決定される。
これらのレチクル特徴の変更は、レチクル設計の作成の際に実施してもよく、例えば、米国の会社であるＣａｄｅｎｃｅ社またはＮｕｍｅｒｉｃａｌ Ｇｒａｐｈｉｃｓ社あるいはオランダの会社であるＡＳＭ−Ｌ Ｍａｓｋｔｏｏｌｓ社などから提供されるＥＤＡ(Electronic Design Automation)ツールなどのソフトウエア手段を用いて実施してもよい。所定の設計からスタートして、適合したレチクルの新たな設計は、典型的には、この所定の設計のパターン情報を操作することによって、例えば、寸法を変化させたり、特徴などを消去したり追加することによって、生成することができる。
本実施形態はまた、例えば、システム収差に起因した結像性能効果または陰影効果に起因した結像性能効果に基づいて決定されるシステム構成要素を備えるリソグラフシステムに関する。リソグラフシステムの例は、図２で見ることができ、本発明はこれに限定されない。本実施形態では、このシステム構成要素は、照射ステージ１２０での特定のタイプ、位置、配向、構造及び／又は光学部品の数を選択したり、照射光源１１０の特定のタイプ及び／又は形状を選択したり、投射ステージ１４０での特定のタイプ、位置、配向、構造および光学部品の数を選択したりすることによって、適合させることができる。改善したレチクル、リソグラフプロセスシステムまたはこれらの組合せは、例えば、レチクル陰影効果及び／又はシステム収差効果からほぼ影響を受けないように得ることができる。
第４実施形態において、本発明は、リソグラフプロセスを特徴付けるための方法または上記実施形態のいずれかに係るリソグラフプロセスを研究するための方法において使用可能なレチクルに関する。レチクルは、テスト構造を備え、該テスト構造は、レチクル陰影効果に起因した結像性能及び／又はリソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能の評価を可能にする少なくとも１つのパターンを備える。好ましい実施形態において、該テスト構造は、マスクを実質的に横断するように繰り返され、結像野全体での収差効果を解明するテストパターンを備える。図６において、例としてのテストパターン２７０が図示されている。例としてのテストパターン２７０は、例えば、格子状(grid)のテストパターン２７０で繰り返してもよい。図６に示すテストレチクルでは、格子は７×６の格子である。
レチクル陰影効果に起因した結像性能及び／又はリソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能の評価を可能にする少なくとも１つのパターンは、相互に回転したＬ／Ｓ格子を備えてもよい。これは、図６ａでも図示しており、例えば、第１の方向を有する第１の平行ライン２７２および、第１の平行ライン２７２に対してある角度で回転した平行ラインの少なくとも１つのセット、例えば、２０°ステップで１６０°に渡って、例えば、水平方向に関して２０°ステップで−９０°から７０°まで回転した平行ライン２７４の複数のセットを持つテストパターンの拡大図を示している。平行ラインのこうしたセットは、光波散乱計測(scatterometry)の目的のため、例えば、５０×５０μｍ２のサイズとしてもよい。それは、例えば、ＣＤ−ＳＥＭ測定のための固定した数の１０μｍ長のラインなど、より小さいパターンでもよい。
図６ｂでは、図６ａに記載したテストレチクルの格子配向を用いて得られた有効陰影角度を示し、所定のリソグラフツールに関して、異なる配向を用いて、テスト格子が各スリット位置で全ての領域を実質的に覆うことが可能であることを示している。図６ａの例について示した格子の異なる配向は、単なる例示であって、本発明を限定するものでないことは明らかであろう。好ましくは、格子配向は、研究段階のリソグラフシステムについて関連した有効陰影角度での代表的な点、例えば、ほぼ全範囲に広がった数多くの点が探査されるようにする。
本実施形態では、パターンは、典型的には、反射型レチクルが作成されるように設けられる。こうしたレチクルは、当業者に周知のような標準レチクルプロセス技術を用いて製作できる。例として、こうしたパターンは、例えば、モリブデンとシリコンを交互にした約４０ペアを含む多層で覆われた低熱膨張基板を用意することによって、製作できる。こうした多層は、レチクルの反射部分として機能し得る。レチクルが非反射性型である必要がある場合、例えば、ＳｉＯ２などのバッファ層と、最後に、例えば、ＴａＮなどの吸収層を積み重ねに設けてもよい。バッファおよび吸収体の厚さは、典型的には、それぞれ１０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲および５０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とすることができるが、本発明はこれに限定されない。吸収体の厚さは、材料の吸収能力によって決定される。
さらにレチクルは、デバイスのリソグラフプロセスの際、デバイスに結像されるパターン、例えば、デバイスの製造に使用されるデバイス特有のパターンを備えてもよい。これは、例えば、ダイ加工(die)用の製造ステップで使用されるパターンを備えてもよい。こうしてレチクルは、標準プロセスおよび上記方法に係る特徴付けの両方のための使用することができる。それは、結果は同時に得られることが好都合となる。
第５実施形態において、本発明は、本発明に係る方法の実施形態が実施されるプロセスシステムに関する。換言すると、本発明に係る、デバイスのリソグラフプロセスを特徴付けるための方法２００を実施するように適合したプロセスシステムに関するもので、リソグラフプロセスシステムパラメータおよびレチクルパラメータについての値を選択することと、リソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能効果とレチクル陰影効果に起因した結像性能効果との分離を可能にする合焦条件を得ることとを含む。該プロセスシステムはまた、リソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能効果を、レチクル陰影効果に起因した変動から独立して決定し、及び／又は、レチクル陰影効果に起因した結像性能効果を、システム収差に起因した変動から独立して決定するようにしている。例示のプロセスシステム３００は、図７に示している。
図７は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭなど、少なくとも１つの形態のメモリを含むメモリサブシステム３０５と接続した少なくとも１つのプログラム可能なプロセッサ３０３を備えたプロセスシステム３００の一構成を示す。少なくとも１つのディスクドライブ及び／又はＣＤ−ＲＯＭドライブ及び／又はＤＶＤドライブを有するストレージサブシステム３０７を設けてもよい。幾つかの実施形態では、使用者が情報を手動で入力するためのユーザインタフェイスサブシステム３０９の一部として、ディスプレイシステム、キーボードおよび印刷装置を設けてもよい。データの入出力用のポートを設けてもよい。
図７では図示していないが、例えば、ネットワーク接続や種々の装置とのインタフェイスなどのエレメントを設けてもよい。プロセスシステム３００の種々のエレメントは、簡単のため単一のバスとして図７に示しているが、当業者には少なくとも１つのバスのシステムを含むものと理解されるバスサブシステム３１３を経由するなど、種々の方法で接続することができる。メモリサブシステム３０５のメモリは、プロセスシステム３００上で実行されると、ここで説明した方法の実施形態のステップを実行する命令セットの一部または全部（いずれの場合も符号３１１として図示している）を時おり保持し得る。こうして図７に示したようなプロセスシステム３００は先行技術であるが、本発明の態様を実行する命令を含んだシステムは先行技術でなく、よって、図７は先行技術のラベルを付していない。
プロセッサ３０３または複数のプロセッサは、汎用のものまたは特別な目的のプロセッサであってもよく、デバイス、例えば、別の機能を実施する別の構成要素を有するチップの中に組み込み用であってもよいことに留意する。こうして本発明の１つ又はそれ以上の態様は、デジタル電子回路またはコンピュータのハードウエア、ファームウエア、ソフトウエアもしくはこれらの組合せにおいて実施することができる。さらに、本発明の態様は、プログラム可能なプロセッサで実行するためのマシン読み取り可能なコードを搭載したキャリア媒体の中に有形的に埋め込まれたコンピュータプログラム製品において実行することができる。本発明の態様の方法ステップは、例えば、入力データ上で動作し、出力データを発生することによって、本発明の態様の機能を実施するための命令を実行するプログラム可能なプロセッサによって実施してもよい。
従って、本発明は、コンピュータ装置上で実行した場合、本発明に係る方法のいずれかの機能性を提供するコンピュータプログラム製品を含む。さらに、本発明は、コンピュータ製品をマシン読み取り可能な形式で保存しており、コンピュータ装置上で実行した場合、本発明の方法の少なくとも１つを実行する、例えば、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭまたはディスケットなどのデータキャリアを含む。今日では、こうしたソフトウエアはダウンロード用にインターネットまたは会社のイントラネット上でしばしば提供されており、よって本発明は、本発明に係るコンピュータ製品をローカルまたはワイドエリアネットワーク上で伝送することを含む。
本発明の実施形態に係る方法およびシステムの利点について、例としてさらに説明する。球面収差、コマ収差および非点収差を研究するための実験を行った。リソグラフプロセスを研究または特徴付けるための調整した方法は、用意した専用実験の幾つかの例によって説明している。例として、２つの一連の例についての結果を提供しており、第１のものは、球面収差についての等サイアティック点の劣化およびシフトに関する報告であり、第２のものは、コマ収差についての等サイアティック点の劣化およびシフトに関する報告である。
示した結果は、モリブデンとシリコンを交互にした４０ペアと、ＳｉＯ２バッファ層と、最後に積み重ね上部の、ＴａＮ吸収層とを含む反射型マスクに基づいている。バッファおよび吸収体の厚さは、典型的にはそれぞれ２５ｎｍと８０ｎｍとすることができる。モリブデン層は典型的には２．８ｎｍ、シリコン層は典型的には４．２ｎｍであった。吸収体の厚さは、、材料の吸収能力によって決定される。使用したマスクおよびミラーの反射特性は、例として図８ａと図８ｂに示している。
図８ａは、実線で示す、露出した多層に関するＥＵＶ反射を示す。ＥＵＶ光は、小さなバンド幅で反射するだけであることが判る。図８ａでの破線は、上述のような多層を含む６個のミラーで反射したＥＵＶ光に関する反射率を示す。減少したバンド幅が得られることが判る。図８ｂは、バッファ層および吸収体を多層の上部に追加した反射率への効果を示す。これは、反射率を強く減少させている。コヒーレントの１３．５ｎｍ波長の放射を用いて、上述のようなＳｉＯ２バッファ層およびＴａＮ吸収体についての結果は点線で示し、図８ａに示すような減少したバンド幅を有する放射を用いて、同様なシステムについての結果は実線で示し、コヒーレントの１３．５ｎｍ波長の放射を用いて、吸収体としてゲルマニウムを用いたシステムについての結果は破線で示している。これは、結像性能がマスク材料に依存することを示している。
この例において、示した結果は、開口数ＮＡ＝０．２５と、コヒーレンス０．５の従来の光源と、５０ｎｍ密度のＬ／Ｓパターンを持つレチクルパターンとを有するリソグラフシステムのシミュレーションに基づいている。ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社のＰｒｏｌｉｔｈ ９．０ ＡＭＰとＳｉｇｍａ−Ｃ社のＳｏｌｉｄ−ＥＵＶを用いて、入射角を変化させたBossung曲線シミュレーションを示している。両方のリソグラフシミュレーションのパケットは、同じ結果を示す。入射角は、本例において、０°と７．２°の範囲で約１．４°ステップで変化している。曲線４０２，４０４，４０６，４０８，４１０，４１２は、入射角０°、１．４°、２．９°、４．３°、５．７°、７．２°に関するBossung曲線をそれぞれ示している。
離散したデフォーカスオフセットにおいて、印刷ライン幅は、入射角から独立していることが判る。換言すると、離散したデフォーカスオフセットにおいて、印刷ライン幅は、陰影効果から独立している。こうしたポイントは、等サイアティック点と称し、一定の陰影のポイントとしても参照される。理想的な光学システムでは、このことは、所定のマスクＣＤおよび配向を持つ印刷した特徴のサイズは、スリットを通じて変化しないことを意味する。
適切なテスト構造を用いて、この効果を使用して、マスク立体形状に起因したものと、スリットを通じて収差からの照射効果に起因したものの結像性能を区別することが可能である。コマ収差、球面収差および非点収差について、この手法のテストを行った。等サイアティック点の焦点位置およびΔＣＤｍａｘ−ΔＣＤｍｉｎとして定義されるクリティカル寸法（ＣＤ）の広がりは、収差によって影響を受けることが判った。本例では、焦点位置シフトおよびＣＤの広がりは、測定規準(metric)として用いている。
図１０ａと図１０ｂは、コマ収差に関する焦点位置シフトおよびＣＤの広がりを示す。図１１ａと図１１ｂは、球面収差に関する焦点位置シフトおよびＣＤの広がりを示す。図１２ａと図１２ｂは、非点収差に関する焦点位置シフトおよびＣＤの広がりを示す。収差係数は、波長で除算した光路差である単位[waves]で表している。コマ収差または球面収差が無い場合、等サイアティックのＣＤの広がりは、最小サイズとなることが判る。収差が増加すると、この広がりも増加して、即ち、コマ収差に関してリニアに増加し、球面収差に関して二次関数で増加し、等サイアティック焦点のリニアなシフトを示している。焦点位置シフトは、かなり大きく、即ち、数十ナノメータの範囲であり、ＣＤの広がり領域の寸法での増加（１ｎｍより小さい）より大きい。一定量の非点収差は、僅かに小さな等サイアティック領域をもたらすことが判る。
上述のことから、現時点で利用可能な計測ツール、例えば、ＣＤ−ＳＥＭや光波散乱計測などの限界に起因して、等サイアティック領域についてのＣＤ広がりのサイズの増加を決定することは、実験的には困難であることが判る。従って、一般に、等サイアティック点のシフトは、収差効果を決定するために使用することができる。
ここでは、本発明に係る装置について好ましい実施形態、特定の構成および構造、材料を検討したが、本発明の範囲および精神を逸脱することなく、形状および詳細の種々の変化や変更が可能である。
透過型レチクルを用いた、従来のリソグラフプロセスに準拠した光経路の概略図である。 先行技術−極紫外線リソグラフ応用における、反射型レチクルを用いて動作するリソグラフシステムに準拠した光経路の概略図である。 マスク近傍の光反射の詳細を示し、極紫外線リソグラフ応用において典型的に発生するような陰影効果を図示する、図１ｂの部分拡大図Ａである。 本発明の実施形態に係る方法で使用可能な、リソグラフプロセスシステムの例の概略図である。 本発明の第１実施形態に係る、基板のリソグラフプロセスシステムを特徴付けるたろの方法のフロー図である。 キルヒホッフ近似と電磁場近似を用いた、５０ｎｍ密度のラインについてのBossung（ボスン）曲線を示し、本発明に係る実施形態を考慮したような陰影効果を示す。 レチクルへの入射角６°を有する照射を用いたリソグラフシステムに関して、異なるライン配向（０°：実線、４５°：破線、９０°：点線）についての陰影効果を示し、本発明に係る実施形態を考慮したような陰影効果を示す。 本発明に係る実施形態で使用可能な原理に従って、等サイアティック(iso-sciatic)点で交差する、別々の有効陰影角度についてのBossung曲線のセットを示す。 本発明に係る実施形態で使用可能な、リソグラフプロセスを特徴付けるためのテスト構造を持つレチクルの概略図である。 図６ａに示したテスト構造を持つレチクルについて得られる、スリット位置の関数としての有効陰影角度のダイヤグラムである。 本発明に係る方法の実施形態のいずれかまたは一部を実施するために適合したプロセスシステムの概略図である。 本発明に係る実施形態で使用可能な、リソグラフシステムおよびレチクルで使用される多層の反射率を示す。 本発明に係る実施形態で使用可能な、リソグラフシステムおよびレチクルで使用される、バッファ層および吸収体で覆われた多層の反射率を示す。 本発明に係る実施形態で使用される原理に従って、等サイアティック点で交差する別々の入射角についてのBossung曲線のセットの例である。 本発明に係る実施形態と一致する、コマ収差についてのクリティカル寸法の変動を示す。 本発明に係る実施形態と一致する、コマ収差についての等サイアティック点の位置変動を示す。 本発明に係る実施形態と一致する、球面収差についてのクリティカル寸法の変動を示す。 本発明に係る実施形態と一致する、球面収差についての等サイアティック点の位置変動を示す。 本発明に係る実施形態と一致する、非点収差についてのクリティカル寸法の変動を示す。 本発明に係る実施形態と一致する、非点収差についての等サイアティック点の位置変動を示す。
符号の説明
１００ システム
１１０ 照射光源
１２０ 照射ステージ
１３０ レチクルステージ
１３２ レチクル
１４０ 投射ステージ
１５０ 基板ステージ
１５２ デバイス
１５４ レジスト層
２７０ テストパターン
２７２，２７４ 平行ライン
３００ プロセスシステム
３０３ プロセッサ
３０５ メモリサブシステム
３０７ ストレージサブシステム
３０９ ユーザインタフェイスサブシステム
３１１ 命令セット
３１３ バスサブシステム

Claims (13)

  1. レチクル（１３２）を用いたリソグラフプロセスシステム（１００）により、リソグラフプロセスを特徴付けるための方法（２００）であって、
    該リソグラフプロセスは、合焦条件および、選択可能なリソグラフプロセスシステムパラメータ値と選択可能なレチクルパラメータ値のセットによって特徴付けられものであって、
    該方法は、前記リソグラフプロセスシステムパラメータおよび前記レチクルパラメータについての値を受け取ること（２１０，２２０）と、
    前記選択した値によって特徴付けられた前記リソグラフプロセスのための合焦条件であって、クリティカル寸法またはライン幅を、レチクルに対する照射ビームの少なくとも２つの異なる入射角について焦点の関数として表現し、リソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能効果とレチクル陰影効果に起因した結像性能効果との分離を可能にする情報を含む合焦条件を受け取ること（２３０）と、
    リソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能効果とレチクル陰影効果に起因した結像性能効果を決定すること（２４０）とを含み、
    リソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能効果とレチクル陰影効果に起因した結像性能効果を決定することは、クリティカル寸法またはライン幅を、レチクル（１３２）に対する照射ビームの少なくとも２つの異なる入射角について焦点の関数として表現する情報を組み合わせることによって、独立に行うものであり、
    合焦条件を受け取ることは、前記リソグラフプロセスについて、レチクル上の照射ビームについて一定の陰影の点となる等サイアティック点を受け取ることを含み、
    結像性能効果を決定することは、システム関連の収差を決定することを含むことを特徴とする方法（２００）。
  2. 結像性能効果を決定することは、前記結像性能効果を、予め定めた結像性能レベルに関して評価することを含む請求項１記載の方法（２００）。
  3. リソグラフプロセスシステムパラメータの前記セットおよび前記レチクルパラメータについての少なくとも第２の値を受け取ることと、
    システム収差に起因した結像性能効果と、前記少なくとも第２の値によって決定されるリソグラフプロセスについてのレチクル陰影効果に起因した結像性能効果との分離を可能にする合焦条件を受け取ることと、
    システム収差に起因した前記結像性能効果およびレチクル陰影効果に起因した前記結像性能効果の少なくとも１つを決定することと、
    リソグラフプロセスシステムパラメータの前記セットおよび前記レチクルパラメータについての前記少なくとも第２の値によって決定される前記リソグラフプロセスを、リソグラフプロセスシステムパラメータの前記セットおよびレチクルパラメータについての前記第１の値によって決定される前記リソグラフプロセスに関して等級付けることとを含む請求項１または２記載の方法（２００）。
  4. リソグラフプロセスシステム（１００）で使用されるレチクル（１３２）であって、
    該レチクル（１３２）は、テスト構造を備え、
    該テスト構造は、Ｌ／Ｓ格子を含む少なくとも１つのパターン（２７０）を備え、
    該少なくとも１つのパターン（２７０）は、クリティカル寸法またはライン幅を、レチクル（１３２）に対する照射ビームの少なくとも２つの異なる入射角について焦点の関数として表現する情報を組み合わせることによって、レチクル陰影効果に起因した結像性能及び／又はリソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能効果を独立に評価するのに適していることを特徴とするレチクル（１３２）。
  5. Ｌ／Ｓ格子のラインは、クリティカル寸法の走査電子顕微鏡または光波散乱計測に適合している請求項４記載のレチクル（１３２）。
  6. 該少なくとも１つのパターンは、平行ラインのセットが相互に回転している平行ラインの複数のセットを含んでいる請求項４または５記載のレチクル（１３２）。
  7. レチクルは、リソグラフプロセス製造工程で使用するパターンをさらに含んでいる請求項４〜６のいずれかに記載のレチクル（１３２）。
  8. レチクル（１３２）を用いた、デバイス（１５２）のリソグラフプロセス方法であって、
    該リソグラフプロセスは、請求項１〜３のいずれかに記載の方法を用いたことを特徴とする方法。
  9. 前記レチクル（１３２）は、レチクル特徴を備え、
    該方法は、前記レチクル（１３２）を照射することを含み、
    前記レチクル特徴は、システム収差に起因した結像性能効果または陰影効果に起因した結像性能効果に基づいて決定されるようにした請求項８記載の方法。
  10. デバイス（１５２）のリソグラフプロセスで使用されるレチクル（１３２）であって、
    該レチクル（１３２）は、レチクル特徴を備え、
    前記レチクル特徴は、請求項１〜３のいずれかに記載の方法によって決定されるように、システム収差に起因した結像性能効果または陰影効果に起因した結像性能効果に基づいて決定されるようにしたレチクル（１３２）。
  11. デバイス（１５２）のリソグラフプロセスのためのリソグラフプロセスシステム（１００）であって、
    前記リソグラフプロセスシステム（１００）は、レチクル（１３２）を用いて動作するのに適しており、前記リソグラフプロセスシステムは構成要素によって構成され、
    前記構成要素は、請求項１〜３のいずれかに記載の方法によって決定されるように、システム収差に起因した結像性能効果または陰影効果に起因した結像性能効果を考慮して決定されるようにしたリソグラフプロセスシステム（１００）。
  12. リソグラフプロセスを決定する選択可能なプロセスパラメータのセットについての値を受け取るための手段と、
    前記リソグラフプロセスで使用されるレチクルについて情報を受け取るための手段と、
    システム収差に起因した前記リソグラフプロセスの結像性能とレチクル陰影効果に起因した前記リソグラフプロセスの結像性能との分離を可能にする合焦条件を決定するための手段とを備え、
    合焦条件を決定するための手段は、クリティカル寸法またはライン幅を、レチクルに対する照射ビームの少なくとも２つの異なる入射角について焦点の関数として表現する情報を組み合わせることによって、リソグラフプロセスシステム収差に起因した結像性能とレチクル陰影効果に起因した結像性能との分離を独立に可能にするように適合していることを特徴とするコンピュータシステム（３００）。
  13. システム収差に起因した前記結像性能およびレチクル陰影効果に起因した前記結像性能の少なくとも１つを評価するための手段をさらに備える請求項１２記載のコンピュータシステム（３００）。
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