JP5094874B2 - リソグラフィプロセス及びリソグラフィ装置 - Google Patents

リソグラフィプロセス及びリソグラフィ装置 Download PDF

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Description

本発明はプロセスおよび装置、さらにデバイスに関する。本出願は、２００６年１２月１日に出願され、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１１／６０７，０９８号に対する優先権を主張する。
[0001] 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、代替的にマスクまた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つまたは幾つかのダイの一部を備える）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網の目状の互いに近接したターゲット部分を含んでいる。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具備している。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。
[0002] マスクは通常、電子ビームリソグラフィによって製作され、その方法では所望のマスクパターンを、マスクの感光性層上に、制御下でその層を電子ビームに露光させること（電子ビーム書き込みプロセス）によって生成される。次に、感光性層のパターンを、通常は透明なマスク基層に配置されている金属層であるマスクパターン層内に転写する。
[0003] リソグラフィプロセスのせいで、生成されたマスクパターン層が多少の歪みまたは欠陥を呈することがあることが知られている。欠陥の典型的な原因は、例えば応力に誘発された（マスクパターン層の）歪み、電子ビーム書き込みプロセス中に熱に誘発された歪み、またはマスクに配置されたペリクルによって引き起こされる歪みである。
[0004] ＩＣの生成は、ターゲット部分にて相互に重なった幾つかのパターンを生成することを含む。相互に重なったパターンは通常、それぞれ異なるマスク上にある異なるマスクパターンで生成されている。マスクパターンはそれぞれ、独自の歪みまたは欠陥を有する。マスクパターンをターゲット部分に転写する間に、歪みは、マスクパターンとともにターゲット部分に生成されるパターンに転写される。したがって、ターゲット部分上のオーバーレイパターンは通常、ターゲット部分内のオーバーレイエラーに寄与する異なる歪みを伴う。このようなオーバーレイエラーを、しばしばフィールド内オーバーレイエラー(intra-field overlay error)と呼ぶ。
[0005] 露光パターンの歪みへのマスクパターンの歪みまたは欠陥の寄与を減少または補正することができる装置およびプロセスがあることが望ましい。
[0006] 本発明の一態様によれば、基板のターゲットフィールドにオーバーレイパターンを生成するプロセスであって、
−前記プロセスのモデルの少なくとも１つのプロセスパラメータそれぞれの推奨値に従って前記プロセスを制御することに対応するオーバーレイエラーを、前記オーバーレイパターン間に設け、
−最小オーバーレイエラーに対応する前記少なくとも１つのプロセスパラメータそれぞれの値を、前記モデルを前記設けられたオーバーレイエラーおよび前記少なくとも１つのプロセスパラメータそれぞれの前記推奨値を含むデータに当て嵌めることによって決定し、
−前記オーバーレイパターンを生成し、それによって前記少なくとも１つのプロセスパラメータそれぞれの前記決定された値に従って前記プロセスを制御する
ことを含み、
前記少なくとも１つのプロセスパラメータそれぞれの第一決定値に従って前記オーバーレイパターンのうちの１つの第一部分を生成し、前記少なくとも１つのプロセスパラメータそれぞれの前記第一決定値とは異なる第二決定値に従って前記オーバーレイパターンのうちの前記１つの第二部分を生成することによって、局所残留オーバーレイエラーを決定しかつ照明中に動的補正として適用されるフィールド内補正を決定することを特徴とするプロセス、
が提供される。
[0007] 本発明の一態様によれば、基板上にオーバーレイパターンを生成するプロセスのプロセスパラメータの値を、前記プロセスのモデルを前記プロセスパラメータの推奨値および前記オーバーレイパターン間の推定オーバーレイエラーを含むデータに当て嵌めることによって決定する装置であって、前記推定オーバーレイエラーが、前記プロセスパラメータの前記推奨値に従った前記プロセスの制御に対応し、それによって前記プロセスパラメータの前記決定された値が、最小オーバーレイエラーに対応し、
前記装置は、ターゲットフィールドの第一セクション内に前記オーバーレイパターンの１つの第一部分を生成するために、前記プロセスパラメータの第一値を、前記オーバーレイパターンの前記１つの第二部分を生成するために、前記プロセスパラメータの前記第一値とは異なる第二値を決定することによって、局所残留オーバーレイエラーを決定しかつ照明中に動的補正として適用されるフィールド内補正を決定することを特徴とする装置が提供される。
[0008] 本発明の一態様によれば、基板を保持する基板テーブルを備えるその基板に、幾つかのオーバーレイパターンのうちの第一パターンを生成する装置であって、
−ターゲットフィールドの第一セクションに第一パターンの第一部分を生成し、前記ターゲットフィールドの前記第一セクションとは異なる第二セクションに前記第一パターンの前記第二部分とは異なる第二部分を生成する生成手段、
−前記生成手段および前記基板テーブルに接続され、プロセスパラメータのグループの値に基づいて、前記基板テーブルおよび前記生成手段を制御することにより、前記幾つかのオーバーレイパターンの前記第一パターンと第二パターンの間のオーバレイを制御するコントローラ
を備え、
前記プロセスパラメータのグループの第一プロセスパラメータの第一値に従って前記第一部分を生成し、前記第一プロセスパラメータの第二値に従って前記第二部分を生成することを特徴とする装置が提供される。
[0009] 本発明の一態様によれば、請求項１から１６いずれかのプロセスによって製造されたデバイスが提供される。
[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。
[0011] 本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を示した図である。 [0012] ターゲット部分の第一マスクパターンと第二マスクパターンとのオーバーレイを示した図である。 [0013] 残留マスクパターン歪みの例を示した図である。 [0014] 図４ａ、図４ｂ、図４ｃは、マスクパターンの歪みに関連したフィールド内オーバーレイエラーの第一補正セットを示した図である。 [0015] 図５ａ、図５ｂ、図５ｃは、マスクパターンの歪みに関連したフィールド内オーバーレイエラーの第二補正セットを示した図である。 [0016] 本発明による方法を実行するように構成されたコンピュータシステムを備えるリソグラフィ装置を示した図である。
[0017] 図１は、既知のリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
・放射ビームＢ（例えばＵＶ放射または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体（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つまた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。
[0018] 照明システムは、放射の誘導、整形、また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、また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。
[0019] 支持構造体は、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。該マスク支持構造体は、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。この支持構造体は、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。支持構造体は、例えばフレームまたはテーブルでよく、必要に応じて固定式または可動式でよい。支持構造体は、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」または「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。
[0020] 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特徴またはいわゆるアシスト特徴を含む場合、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。
[0021] パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。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、およびプログラマブル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、減衰型(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。
[0022] 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、また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および静電気光学システム、また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。
[0023] ここに示している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、または反射マスクを使用する）。
[0024] リソグラフィ装置は２つ（デュアルステージ）またはそれ以上の基板テーブル（および／または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つまたは複数の他のテーブルを露光に使用している間に１つまたは複数のテーブルで予備工程を実行することができる。
[0025] リソグラフィ装置は、投影システムと基板と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、例えばマスクと投影システムの間など、リソグラフィ装置の他の空間に使用してもよい。液浸技術は、投影システムの開口数を増加させるために当技術分野で周知である。本明細書で使用する「液浸」という用語は、基板などの構造体を液体に沈めなければなら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が存在するというほどの意味である。
[0026] 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、それぞれ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および／またはビームエクスパンダなどを備える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およびイルミネータ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。
[0027] 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、イルミネータの瞳面における強度分布の外側および／または内側半径範囲（一般にそれぞれ、σ-outerおよび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およびコンデンサ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。また、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。
[0028] 放射ビームＢは、支持構造体（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、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを集束する投影システムＰＳを通過する。第二ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）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および別の位置センサ（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、またはスキャン中に、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、第一位置決めデバイス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）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を用いて実現できる。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およびショートストロークモジュールの助けにより実現できる。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および基板Ｗは、マスクアラインメントマークＭ１、Ｍ２および基板アラインメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせすることができる。図示のような基板アラインメントマークは、専用のターゲット位置を占有するが、ターゲット部分の間の空間に配置してもよい（スクライブレーンアラインメントマークと呼ばれる）。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。
[0029] 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。
[0030] １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブル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方向および／または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。
[0031] ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブル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の速度および方向は、投影システムＰＳの拡大（縮小）およ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（またはスキャンフィールド）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の（スキャン方向における）高さが決まる。
[0032] ３．混合モードでは、プログラマブルパターニングデバイスを基本的に静止状態に維持し、基板テーブルＷＴを移動また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、また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なしリソグラフィに容易に利用できる。
[0033] プログラマブルパターニングデバイスを備え、プログラマブルパターニングデバイスおよびターゲット部分が相互に対してスキャンされるようにレイアウトされたリソグラフィ装置も知られている。これは、スキャンするか、基本的に静止したプログラマブルパターニングデバイスと、スキャンするか、実質的に静止した基板テーブルとの様々な組合せによって達成される。プログラマブルパターニングデバイスが基本的に安定したままである場合、これは支持構造体によって支持され、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構成された第一ポジショナＰＭは必要ない。
[0034] 基板のターゲット部分における第一パターンＰＴ１と第二パターンＰＴ２とのオーバーレイが、図２に図示されている。
[0035] 第一パターンＰＴ１および第二パターンＰＴ２は、
−感光性層を基板に設け、
−投影システムに対してパターニングデバイスをスキャンし、それによって放射ビームをパターニングし、
−パターニングデバイスの第一像をスリット内に生成し、
−スリットに対してターゲットフィールドをスキャンし、それによって基板の感光性層を像に露光し、それによって第一パターンＰＴ１を生成する
ことを含む既知のプロセスを使用して、基板に生成されている。
[0036] スリットに生成された像は通常、同じ規模でパターニングデバイスに細部を生成しなくて済む状態で、非常に小さい細部があるパターンを生成できるように、オリジナルの４または５分の１（ここでは像収縮率(image shrink factor)と呼ぶ）である。
[0037] 図３は、平行移動、回転およびスケーリングを全体的に補正した後の、第一および第二パターンＰＴ１、ＰＴ２の残留オーバーレイエラーマップの例を示す。オーバーレイエラーマップ内に、局所オーバーレイエラーが図示されている。局所オーバーレイエラーは、補正モデル、この場合は６パラメータのオーバーレイ補正モデルによる全体補正後の残留オーバーレイエラーに関する。
[0038] 局所オーバーレイエラーはベクトル線として描かれ、その長さはオーバーレイエラーの大きさに関連し、その方向はオーバーレイエラーの方向に関する。
[0039] 楕円形の区域内に、局所オーバーレイエラーの比較的突然の変化が見られる。
[0040] 本発明の一実施形態では、第二パターンＰＴ２の照明中に、所与の局所残留オーバーレイエラーに対してフィールド内補正が提供される。説明したように、このような局所残留オーバーレイエラーは、マスクの歪みを原因とすることがある。フィールド内補正を、６パラメータのオーバーレイ補正モデルによって提供される任意のオーバーレイ補正に、動的（一時的）補正として重ね合わせる。
[0041] 一実施形態では、フィールド内補正は、投影システムパラメータ（またはレンズパラメータ）の動的／一時的調節に関する第一補正セット、および第二パターンＰＴ２のスキャン中のスキャンパラメータの動的／一時的調節に関する第二補正セットを含む。スキャンパラメータの動的調節を、６パラメータのオーバーレイ補正モデルに従って全体的スキャンパラメータに重ね合わせ、第一パターンＰＴ１に対する第二パターンＰＴ２のスキャンの全体的補正を提供する。最小オーバーレイエラーを獲得するために、第一補正セットおよび第二補正セットを並列で適用する。
[0042] 本発明の一実施形態による第一補正セットが、図４ａ、図４ｂ、図４ｃに図示され、これは例えばマスクパターンの歪みによって引き起こされたフィールド内オーバーレイエラーの第一補正セットを示す。レンズパラメータを使用して、レンズの倍率および３次レンズ収差を調節することができる。おそらく、他のレンズ収差も、補正として使用するために調節可能であるが、これは、投影レンズシステムの設計、およびこのような他のレンズ収差を補正するために、レンズの作動に適切なアクチュエータを使用できるかによって決定される。スキャンを実行中に、Ｙ方向のスキャン路、つまり露光スキャン中に横断する軌道に沿って、レンズの倍率を変更することができる。
[0043] 本発明による第一タイプのレンズパラメータ補正は、Ｘ方向（スキャン方向Ｙに対して直角である）にレンズ倍率を直線的に変更することである。
[0044] 当業者に知られているように、レンズ倍率というのが頻繁に使用されている用語であるが、通常は像が収縮している。その理由から、代替的に像収縮率という用語を使用することができる。
[0045] 第一タイプは、図４ａに台形区域４ａとして概略的に図示され、これはスキャンフィールドおよびその局所倍率に関する。
[0046] スキャンフィールドの下方領域（例えばスキャンの始まり）では、Ｘ方向の倍率が相対的に小さい。スキャンフィールドの上方領域では、倍率が異なり、この例では相対的に大きくなっている。第一タイプのレンズパラメータ補正により、（Ｘ方向での）パターンの倍率は、スキャン中に直線的に変化する。
[0047] 本発明による第二タイプのレンズパラメータ補正は、Ｘ方向に倍率を非直線的に変更することである。第二タイプは、図４ｂに可変区域４ｂとして概略的に図示されている。
[0048] 非直線的変更の例が、図４ｂに図示されている。可変区域４ｂの下方領域Ｒ１では、Ｘ方向のレンズ倍率が、スキャン中に低下する（区域４ｂの左右境界線の第一収束で示されている）。次の領域Ｒ２では、Ｘ方向のレンズ倍率が上昇する（区域４ｂの左右境界線の第一発散で示されている）。さらなる領域Ｒ３では、Ｘ方向のレンズ倍率が再び低下する（区域４ｂの左右境界線の第二収束で示されている）。最後に、さらなる領域Ｒ４では、Ｘ方向のレンズ倍率が再び上昇する（区域４ｂの左右境界線の第二発散で示されている）。
[0049] 本発明による第三タイプのレンズパラメータ補正は、Ｘ方向での３次レンズ収差補正の変形である。第三タイプは、図４ｃにスキャンフィールド区域４ｃとして図示されている。
[0050] Ｘ方向のレンズ倍率は一定であり、その結果、長方形のスキャンフィールドになる。スキャンフィールド内で、３次レンズ収差補正を、Ｙ方向に沿って変更することができる。この変更が、Ｘ方向に向いた矢印によって図示されている。矢印の長さは、Ｙ方向における３次レンズ収差の変化を示すために、Ｙ方向の位置の関数として変化している。
[0051] スキャンフィールドの１つの領域と別の領域とで、Ｘ方向の倍率または３次レンズ収差補正を変更することにより、１つの領域にあるパターンのフィーチャの（Ｘ方向に平行な）寸法を、他の領域にあるパターンの別のフィーチャに対して調節することができる。
[0052] 図４ａ、図４ｂおよび図４ｃは、レンズパラメータのバリエーションの例を示していることに留意されたい。本発明によるレンズパラメータのバリエーションは、これらの例に制限されない。
[0053] 本発明の一実施形態による第二補正セットが、図５ａ、図５ｂおよび図５ｃに図示されている。
[0054] 第二補正セットは、６パラメータのオーバーレイ補正モデルに従って全体的スキャンパラメータセットに重ね合わせたスキャンパラメータを動的に調節し、第一パターンＰＴ１に対して第二パターンＰＴ２のスキャンを全体的に補正することに関する。
[0055] スキャンパラメータのこれらの動的調節を使用することにより、以下で説明するように、Ｙ方向のパターンの倍率を変更し、平行移動を変更し、回転を変更することができる。
[0056] 一実施形態では、スキャンフィールド５ａのＹ方向における倍率の変化は、Ｙ方向でマスクステージとウェーハステージとのスキャン速度を変更することによって実現される（図５ａ）。実施形態では、幾つかの領域はスキャン速度の減速（矢印が下向きの領域）に対応し、幾つかの領域は加速（矢印が上向きの領域）に対応する。マスクステージとウェーハステージの間で、スキャンフィールドの１つの領域から別の領域へとスキャン速度を変更することによって、１つの領域内にあるパターンのフィーチャの（Ｙ方向に平行な）寸法を、他の領域にあるパターンの別のフィーチャに対して調節することができる。この寸法は、像収縮率を変更する必要なく調節されることが分かる。
[0057] さらなる一実施形態では、Ｘ方向の変更移動の変更は、スキャンフィールド５ｂのスキャン路の関数として実現される（図５ｂ）。
[0058] Ｘ方向の平行移動は、一方向（矢印Ｘ＋で示す）または反対方向（矢印Ｘ−で示す）でＸ方向に沿って偏光することができる。平行移動方向が、スキャンフィールド内に図示されている。
[0059] 一実施形態（図５ｂ）では、下方領域Ｒ５では平行移動は方向Ｘ−で実行される。次の領域Ｒ６では、他の方向Ｘ＋で平行移動が実行される。さらなる領域Ｒ７では、平行移動が再び方向Ｘ−で実行される。その後の領域Ｒ８では、平行移動が再び方向Ｘ＋に向けられる。次の領域Ｒ９では、平行移動は実質的にゼロである。最終領域Ｒ１０では、平行移動は方向Ｘ＋で実行される。
[0060] スキャンフィールドの１つの領域から別の領域で平行移動を変更することにより、１つの領域内にあるパターンのフィーチャの位置を、他の領域にあるパターンの別のフィーチャの位置に対して調節することができる。
[0061] さらなる一実施形態では、回転の変更は、スキャンフィールド５ｃのスキャン路の関数として実現される（図５ｃ）。
[0062] スキャンフィールド５ｃ内に、１方向の回転の向き（矢印が下向きの領域）または反対の回転の向き（矢印が上向きの領域）を有する領域がある。領域内の矢印の長さは、その領域の回転中心から矢印までの距離を示す。
[0063] スキャンフィールドの１つの領域と別の領域で回転の向きを変更することにより、１つの領域内にあるパターンのフィーチャの配向を、他の領域にあるパターンの別のフィーチャの配向に対して調節することができる。
[0064] 本発明の方法によるレンズパラメータおよびスキャンパラメータの動的調節は、以上で示したようなスキャンを実行しながら、第一パターンＰＴ１および第二パターンＰＴ２のオーバーレイの残留マスク歪みから決定される。マスクの残留局所歪みは、半導体基板に生成されたオーバーレイパターンの測定から導出することができるが、追加的または代替的に第一および／または第二マスクパターンの歪み測定から導出することができる。残留局所歪みを決定する手順は、当業者に知られている。
[0065] 残留局所マスク歪みを決定する場合に、既知の６パラメータのオーバーレイ補正モデルによる補正を考慮に入れることができる。
[0066] 本発明の一実施形態では、残留歪みマップによって表すことができる残留局所歪みを決定した後、レンズパラメータおよびスキャンパラメータの必要な調節が決定される。スキャンの投影特徴（つまり一連の線形パターンを、Ｘ方向に平行に、Ｙ方向のスキャン路に沿って一続きで投影する）のせいで、Ｙ方向のスキャン路に沿った各点について、Ｘ方向およびＹ方向の両方で残留歪みを最小限に抑えるように、動的調節が決定される。
[0067] 本発明の一実施形態では、歪んだマスクパターンの歪み測定から局所歪みが決定され、露光中にパターン像が補正される。
[0068] 残留歪みを最小限に抑えるために必要とされるようなレンズパラメータおよびスキャンパラメータの調節は、図４ａから図４ｃおよび図５ａから図５ｃに関して説明したような１つまたは複数のレンズパラメータおよび１つまたは複数のスキャンパラメータの調節を任意に組み合わせたものでよい。
[0069] ある実施形態では、パターン像は単一マスクパターンのパターン像に関する。別の実施形態では、パターン像は、第一パターンと第二パターンとのオーバーレイに関する。
[0070] 図６は、本発明による方法を実行するように構成されたコンピュータシステムＣＡを備えるリソグラフィ装置を示している。
[0071] 図６では、以前の図に示したのと同じ参照番号を付けた項目は、以前の図の対応する項目を指す。
[0072] スキャン中にレンズパラメータおよびスキャンパラメータの調節を制御するために、リソグラフィ装置には、スキャン路に沿った各点で必要な調節を制御することができる制御システムが装備されている。
[0073] 通常、このような制御システムは、算術演算を実行するプロセッサＰＲ、およびメモリＭＥを備えるコンピュータシステムＣＡを含む。これは図６に概略的に図示され、これは図１に示すようなリソグラフィ装置と同様のリソグラフィ装置の例を示し、ここではさらに、メモリＭＥまたは他の何らかの形態の１つまたは複数の機械可読媒体と通信するように構成されたプロセッサＰＲを備える。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）、非揮発性ランダムアクセスメモリ（ＮＶＲＡＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの、命令およ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でよい。
[0074] プロセッサＰＲは、上述した調節方法を実行する機能をプロセッサＰＲに提供するメモリＭＥに記憶されている１つまたは複数のプログラムを読み出し、実行するように構成することができる。これらの方法を実行可能にするためにプロセッサＰＲは、マスクテーブルＭＴの位置、基板テーブルＷＴの位置および／または投影システムＰＳ（レンズシステム）、および場合によってはリソグラフィ装置のさらなる構成要素のパラメータを求め、制御するように構成される。プロセッサＰＲは、記載された方法の実施形態を実行するように特別に装備または構成することができるが、リソグラフィ装置を全体として制御するように構成され、現在は記載された方法の実現または実施形態、または方法の他の実現形態を実行する追加の機能を設けられている中央処理装置でもよい。
[0075] 当業者に知られているメモリユニット、入力装置および読み出し装置などのさらに多くの、および／または他のユニットを設けてよいことを理解されたい。さらに、その１つまたは複数は、必要に応じてプロセッサＰＲから物理的に離れて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、相互から離れて配置できる幾つかの処理ユニットを備えてよい。
[0076] 図６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、これらの接続部の１つまたは複数は無線にしてよいことが分かる。これは「接続された」ユニットが、何らかの方法で相互と通信するように構成されることを示すことのみを意図している。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および／またはデジタルおよび／またはソフトウェア技術を有する任意の信号処理システムでよい。
[0077] コンピュータシステムは、残留歪みマップで第一パターンＰＴ１と第二パターンＰＴ２の間のオーバーレイの残留歪みを求めるように構成することもできる。
[0078] 第一パターンＰＴ１と第二パターンＰＴ２の間のオーバーレイに関するオーバーレイデータは、第一および第二パターンＰＴ１、ＰＴ２のフィールド内局所オーバーレイを測定する計測ツールから取得することができる。あるいは、オーバーレイデータは、第一および第二マスクパターンの歪み測定値から取得することができる。また、本発明の一実施形態では、計測ツールまたは独立型ツール内でプロセスパラメータ（つまりスキャンパラメータおよび／またはレンズパラメータ）が決定される。一実施形態では、次にプロセスパラメータを、例えばスキャンモードまたは混合モードで動作するリソグラフィ装置、またはプログラマブルパターニングデバイスを備えるリソグラフィ装置に供給する。
[0079] コンピュータシステムは、Ｙ方向のスキャン路に沿った各点で、Ｘ方向およびＹ方向での残留歪みの最小化を決定するように構成することもでき、ここで最小化は、少なくとも１つのレンズパラメータおよび／または少なくとも１つのスキャンパラメータの調節によって実現される。
[0080] さらに、コンピュータシステムは、スキャンの第二パターンの露光中に、スキャン路に沿って各点で、少なくとも１つのレンズパラメータおよび／または少なくとも１つのスキャンパラメータの調節を実行することにより、Ｘ方向およびＹ方向の残留歪みについて決定された最小化を提供するように構成することができる。
[0081] レンズパラメータに関するスキャン中の動的調節は、投影システムＰＳの設定を制御することによって実現することができる。スキャンパラメータに関するスキャン中の動的調節は、代替的または追加的に、マスクテーブルＭＴの位置および／または基板テーブルＷＴの位置を制御することによって実行することができる。レンズパラメータおよびスキャンパラメータの調節は、各点についてＹ方向のスキャン路に沿ってコンピュータシステムによって制御される。
[0082] 以上の実施形態は、第二パターンＰＴ２の照明中にフィールド内補正を適用するものとして説明されているが、本発明は、第一パターンＰＴ１と第二パターンＰＴ２とのオーバーレイを改善するために、すでに第一パターンＰＴ１の生成中にフィールド内補正を適用することによっても適用することができる。あるいは、実施形態では、これらの２つのパターンのオーバーレイに関するオーバーレイ補正は、第一パターンＰＴ１および第二パターンＰＴ２の両方を生成中に補正することによって獲得される。
[0083] 本発明は、プロセスのプロセスパラメータ（スキャンパラメータおよびレンズパラメータなど）の値を決定することにも関連することが認識される。本発明は、本発明を適用しなくても使用されるようなパラメータの値を補正するために、決定された値を重ね合わせることに限定されない。むしろ、本発明は、例えば非線形パラメータの場合に、本発明を適用せずに使用されるようなプロセスパラメータのパラメータを置換するプロセスパラメータの値を決定することを含む。
[0084] 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、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用誘導および検出パターン、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」または「ダイ」という用語を使用している場合、それぞれ、「基板」または「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、露光前または露光後に、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）、メトロロジツールおよび／また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、以上およ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。
[0085] 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、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。
[0086] 本明細書で使用する「放射」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線（ＵＶ）放射（例えば、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍまたは１２６ｎｍ、またはその近辺の波長を有する）および極端紫外線光（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。
[0087] 「レンズ」という用語は、状況が許せば、屈折、反射、磁気、電磁気およ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、またはその組合せを指す。
[0088] 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つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラム、また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（例えば半導体メモリ、磁気または光ディスク）の形態をとることができる。
[0089] 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変更できることが当業者には明白である。

Claims (19)

  1. 基板の露光ターゲットフィールドに、第一パターンおよび第二パターンを含むオーバーレイパターンを生成するリソグラフィプロセスであって、
    前記オーバーレイパターン間のオーバーレイエラーを供給し、
    最小オーバーレイエラーに対応する投影システムパラメータ及びスキャンパラメータのそれぞれの値を、前記オーバーレイエラー並びに前記投影システムパラメータ及び前記スキャンパラメータの所定値を用いて決定し、
    前記投影システムパラメータ及び前記スキャンパラメータを用いて前記オーバーレイパターンを生成し、
    前記投影システムパラメータ及び前記スキャンパラメータのそれぞれの第一決定値に従って前記第一パターンの第一部分を生成し、かつ、前記投影システムパラメータ及び前記スキャンパラメータのそれぞれの前記第一決定値とは異なる第二決定値に従って前記第一パターンの第二部分を生成することによって、局所残留オーバーレイエラーを決定しかつ照明中に動的補正として適用されるフィールド内補正を決定する、
    ことを含み、
    前記投影システムパラメータは、投影システムの３次レンズ収差を含む、
    リソグラフィプロセス。
  2. 前記オーバーレイエラーを設けることが、前記オーバーレイパターンのうちのただ１つの生成に関するデータに基づいて、前記オーバーレイエラーを推定することを含む、
    請求項１に記載のプロセス。
  3. 前記オーバーレイパターンのうちの前記ただ１つが前記第二パターンである、
    請求項２に記載のプロセス。
  4. 前記オーバーレイエラーを設けることが、前記投影システムパラメータ及び前記スキャンパラメータのそれぞれの前記所定値に従って処理された試験基板上で、オーバーレイエラーを測定することを含む、
    請求項１から３のいずれか一項に記載のプロセス。
  5. 前記第二パターンが、前記第一パターンに先立って前記基板上に生成される、
    請求項１から４のいずれか一項に記載のプロセス。
  6. パターニングデバイスによって放射ビームをパターニングし、
    前記パターニングされた放射ビームで前記露光ターゲットフィールドを照明することによって、前記第一パターンの前記第一部分および前記第二部分を生成する、
    ことを含む、
    請求項１から５のいずれか一項に記載のプロセス。
  7. 前記パターニングデバイスのフィーチャの測定値を使用して、前記オーバーレイエラーを推定する、
    ことを含む、
    請求項６に記載のプロセス。
  8. 前記投影システムに対して前記パターニングデバイスをスキャンし、
    第一時に、前記パターニングデバイスの第一セクションの第一像をスリット内に生成し、
    前記第一時とは異なる第二時に、前記パターニングデバイスの前記第一セクションとは異なる第二セクションの第二像をスリット内に生成し、
    前記スリットに対して前記露光ターゲットフィールドをスキャンし、それによって前記露光ターゲットフィールドの前記第一セクションを前記第一像で照明して、前記露光ターゲットフィールドの前記第二セクションを前記第二像で照明する、
    ことを含み、
    前記第一像および前記第二像が、前記パターニングデバイスの前記第一セクションおよび前記第二セクションそれぞれに対して像収縮率で収縮する、
    請求項６または７に記載のプロセス。
  9. 前記投影システムパラメータは、前記像収縮率を含む、
    請求項８に記載のプロセス。
  10. 前記パターニングデバイスが、前記投影システムに対してスキャンされ、前記露光ターゲットフィールドおよび前記スリットが、軌道および速度を含む前記スキャンパラメータに従って相互に対してスキャンされる、
    請求項８または９に記載のプロセス。
  11. 前記スキャンパラメータの１つが、前記スリットに対する前記ターゲットフィールドの速度に対応する、または前記投影システムに対する前記パターニングデバイスの速度に対応する、
    請求項１０に記載のプロセス。
  12. 前記スキャンパラメータの１つが、前記ターゲットフィールドに対する前記パターニングデバイスの前記回転に対応する、
    請求項１１に記載のプロセス。
  13. 基板上にオーバーレイパターンを生成するリソグラフィプロセスの、最小オーバーレイエラーに対応する投影システムパラメータ及びスキャンパラメータの値を、推定オーバーレイエラー、並びに前記投影システムパラメータ及び前記スキャンパラメータの所定値を用いて決定する装置であって、
    前記オーバーレイパターンが、第一パターンおよび第二パターンを含み、
    前記装置は、露光ターゲットフィールドの第一セクション内に前記第一パターンの第一部分を生成するために、前記投影システムパラメータ及び前記スキャンパラメータの第一値を決定し、かつ、前記第一パターンの第二部分を生成するために、前記投影システムパラメータ及び前記スキャンパラメータの前記第一値とは異なる第二値を決定することによって、局所残留オーバーレイエラーを決定しかつ照明中に動的補正として適用されるフィールド内補正を決定し、
    前記フィールド内補正は、第一補正セットと第二補正セットを含み、
    前記第一補正セットは、前記投影システムパラメータの補正に使用され、露光スキャン中にスキャン路に沿って、スキャン方向に対して直角の方向にレンズの倍率を変更するためのものであり、
    前記第二補正セットは、前記スキャンパラメータの補正に使用され、前記第二パターンの、スキャン方向のパターンの倍率、平行移動および回転を変更するためのものであり、
    前記投影システムパラメータは、投影システムの３次レンズ収差を含む、
    装置。
  14. 前記投影システムパラメータ及び前記スキャンパラメータの前記所定値に従って処理された試験基板に関するオーバーレイエラーの測定値を使用して、前記オーバーレイエラーを推定する、
    請求項１３に記載の装置。
  15. 前記オーバーレイエラーの前記測定を実行する、
    請求項１４に記載の装置。
  16. パターニングデバイスで放射ビームをパターニングし、前記パターニングされた放射ビームを使用して、前記露光ターゲットフィールド上に前記第一パターンの前記第一部分および前記第二部分を生成することを含むプロセスで使用するために、パターニングデバイスのフィーチャの測定値を使用して前記オーバーレイエラーを推定する、
    請求項１３から１５のいずれか一項に記載の装置。
  17. パターニングデバイスで放射ビームをパターニングし、前記パターニングされた放射ビームを使用して、前記露光ターゲットフィールド上に前記第一パターンの前記第一部分および前記第二部分を生成することを含むプロセスで使用するために、パターニングデバイスの生成に関する情報を使用して前記オーバーレイエラーを推定する、
    請求項１３から１６のいずれか一項に記載の装置。
  18. 基板を保持する基板テーブルを備え、当該基板に、幾つかのオーバーレイパターンのうちの第一パターンを生成する装置であって、
    露光ターゲットフィールドの第一セクションに第一パターンの第一部分を生成し、前記ターゲットフィールドの前記第一セクションとは異なる第二セクションに前記第一パターンの前記第一部分とは異なる第二部分を生成する生成手段と、
    前記生成手段および前記基板テーブルに接続され、投影システムパラメータ及びスキャンパラメータのグループの値に基づいて、前記基板テーブルおよび前記生成手段を制御することにより、前記幾つかのオーバーレイパターンの前記第一パターンと第二パターンの間のオーバレイを制御するコントローラと、を備え、
    前記投影システムパラメータ及び前記スキャンパラメータのグループの第一パラメータセットの第一値に従って前記第一部分を生成し、前記第一パラメータセットの第二値に従って前記第二部分を生成し、
    請求項１３から１６のいずれか一項に記載の装置を備える、
    装置。
  19. 前記生成手段が、前記装置によって支持されたパターニングデバイスを結像する投影システムを備え、前記像が、像収縮率だけ前記パターニングデバイスより小さく、前記生成手段がさらに、前記第一パラメータセットの前記第一および第二値に基づいて前記収縮率を制御する投影システムマニピュレータを備える、
    請求項１８に記載の装置。
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