JP5295939B2 - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
[0001] 本発明は、リソグラフィ装置と、デバイスを製造する方法とに関する。
[0002] リソグラフィ装置は、基板上に、通常、基板のターゲット部分上に、所望のパターンを付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば集積回路（IC）の製造で使用することができる。その場合、パターニングデバイス、あるいはマスクまたはレチクルと呼ばれるものを使用してＩＣの個々の層上に形成されるべき回路パターンを生成することができる。このパターンは基板（例えばシリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つまたはいくつかのダイの一部を含む）上に転写することができる。パターンの転写は、一般に、基板上に形成された放射感応性材料（レジスト）の層上への結像により行われる。一般に、単一の基板は、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含むことになる。既知のリソグラフィ装置は、ターゲット部分上にパターン全体を一度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いわゆるステッパと、放射ビームにより所与の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、同期して、この方向と平行または反平行に基板を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いわゆるスキャナとを含む。基板上にパターンをインプリントすることによってパターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。
[0003] 光学リソグラフィ装置では、パターン付き放射ビームは、露光時間を低減し、処理能力を増大させるために、通常、高強度である。投影システムの素子はビームのわずかな割合のエネルギーを不可避的に吸収するので、これらの素子は熱くなることになり、それによって歪むことがある。そのような歪みは投影システムに収差をもたらし、投影された像を歪ませる。この問題は総称的にレンズ加熱として知られているが、レンズ加熱はさらにミラーなどの反射素子に影響を与える。レンズ加熱の影響を修正する様々な方法が知られている。これらには、レンズ加熱の影響を予測するためのモデルと、投影システムに修正用収差を導入するための調整可能素子とが含まれる。
[0004] 例えば照明モードまたはパターンが投影されるため、ビームが光学エレメントの小さな領域に集中される場合、レンズ加熱の影響は最も顕著である。そのような場合、ビームが集中される素子の中でビームによって照射されない部分を加熱し、その結果、素子を一様に加熱し、歪みを少なくすることが提案されている。
[0005] レンズ加熱の影響は、一般に、投影されるパターンおよび使用される照明モードに依存するが、それは、ビームが投影システムでどのように集中または分散されるかをこれらの要因が決定するからである。レンズ加熱の利用可能なモデルは、一般に、較正データを必要とし、その較正データは意図した照明モードを使用する特定のパターンの試験露光から得ることができる。しかし、そのような試験露光の生成には一般にかなりの期間を要し、それにより、装置が有用な作業を行うのに利用できる時間が減少する。
[0006] 例えば、リソグラフィ装置のレンズ加熱の影響を較正する改良された方法、特に、短時間で実行できる較正方法を提供することが望ましい。
[0007] 本発明の一態様によれば、処方に従って露光を行うリソグラフィシステムの投影システムの特性への影響のモデルを較正する方法が提供され、この方法は、投影システムの特性の第１の測定を行って第１の測定結果を生成するステップと、処方に従って基板を露光するステップと、投影システムの特性の第２の測定を行って第２の測定結果を生成するステップと、投影システムをある期間冷却できるようにするステップと、投影システムの特性の第３の測定を行って第３の測定結果を生成するステップとを含み、このモデルは、特性への加熱の影響をモデル化する第１の部分と、特性への冷却の影響をモデル化する第２の部分とを有し、第１の部分および第２の部分を較正するために第１、第２、および第３の測定結果が使用される。
[0008] 本発明の一態様によれば、処方に従って露光を行うリソグラフィシステムの投影システムの特性への影響のモデルを較正するステップであって、投影システムの特性の第１の測定を行って第１の測定結果を生成するステップと、処方に従って基板を露光するステップと、投影システムの特性の第２の測定を行って第２の測定結果を生成するステップと、投影システムをある期間冷却できるようにするステップと、投影システムの特性の第３の測定を行って第３の測定結果を生成するステップとを順番に含み、このモデルは、特性への加熱の影響をモデル化する第１の部分と、特性への冷却の影響をモデル化する第２の部分とを有し、第１の部分および第２の部分を較正するために第１、第２、および第３の測定結果が使用される、較正するステップと、修正処置を計算して第２の基板の露光においてレンズ加熱の影響を補償または改善するステップと、処方に従って第２の基板を露光し、修正処置を行うステップとを含むデバイス製造方法が提供される。
[0009] 本発明の一態様によれば、投影システムを使用してパターニングデバイスからのパターンを基板上に投影するように構成されたリソグラフィ投影装置が提供され、この装置は、投影システムの特性を測定するように構成されたセンサと、処方による基板の露光の前の第１の測定結果、露光の後の第２の測定結果、および投影システムをある期間冷却できるようにした後の第３の測定結果とを生成するためにセンサを制御するためのコントローラと、処方による露光を行うことの投影システムの特性への影響のモデルを記憶する記憶デバイスであって、このモデルは、特性への加熱の影響をモデル化する第１の部分と、特性への冷却の影響をモデル化する第２の部分とを有し、第１の部分および第２の部分を較正するために第１、第２、および第３の測定結果が使用される記憶デバイスとをさらに含む。
[0010] 次に、対応する参照記号が対応する部分を示す添付の概略図を参照しながら、本発明の実施形態が例としてのみ説明される。
[0016] 図１は、本発明の一実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。この装置は、放射ビームＢ（例えばUV放射またはDUV放射）を調整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をサポートするように構築され、いくつか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１のポジショナＰＭに接続されたサポート構造（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築され、いくつか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２のポジショナ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により放射ビーム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。
[0017] 照明システムは、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折式、反射式、磁気式、電磁気式、静電気式、もしくは他のタイプの光学コンポーネント、また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含むことができる。
[0018] サポート構造ＭＴはパターニングデバイスを保持する。サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスの方位、リソグラフィ装置の設計、および例えばパターニングデバイスが真空環境中に保持されるかどうかなどの他の条件によって決まる方法でパターニングデバイスを保持する。サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスを保持するために、機械、真空、静電気、または他のクランプ技法を使用することができる。サポート構造ＭＴは、例えば必要に応じて固定にも可動にもすることができるフレームまたはテーブルとすることができる。サポート構造ＭＴは、パターニングデバイスが例えば投影システムに対して確実に所望の位置にあるようにすることができる。本明細書における「レチクル」または「マスク」という用語のいかなる使用も「パターニングデバイス」というより一般的な用語と同義であると考えることができる。
[0019] 本明細書で使用される「パターニングデバイス」という用語は、例えば基板のターゲット部分にパターンを生成するために、放射ビームの断面にパターンを付与するのに使用することができるあらゆるデバイスを指すものと広義に解釈されるべきである。例えばパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、放射ビームに付与されたパターンは基板のターゲット部分の所望のパターンと正確には対応しないことがあることに留意されたい。一般に、放射ビームに付与されたパターンは、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定機能層に対応することになる。
[0020] パターニングデバイスは透過式または反射式とすることができる。パターニングデバイスの例には、マスク、プログマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクはリソグラフィではよく知られており、バイナリのレベンソン型位相シフトおよびハーフトーン型位相シフトなどのマスクタイプ、ならびに様々なハイブリッドマスクタイプを含む。プログマブルミラーアレイの例は小さいミラーのマトリクス構成を使用し、各ミラーは入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように個別に傾斜させることができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射される放射ビームにパターンを付与する。
[0021] 本明細書で使用される「投影システム」という用語は、使用される露光放射に適した、または液浸液の使用もしくは真空の使用などの他の要因に適した、屈折式、反射式、反射屈折式、磁気式、電磁気式、および静電式の光学システム、またはこれらの任意の組合せを含む任意のタイプの投影システムを包含するものと広義に解釈されるべきである。本明細書における「投影レンズ」という用語のいかなる使用も「投影システム」というより一般的な用語と同義であると見なすことができる。
[0022] ここで図示されるように、装置は透過タイプ（例えば透過マスクを使用する）である。代わりに、この装置は反射タイプ（例えば、上述したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用するか、または反射マスクを使用する）とすることができる。
[0023] リソグラフィ装置は、２つの基板テーブル（デュアルステージ）またはそれよりも多い基板テーブル（および／または２つ以上のパターニングデバイステーブル）を有するタイプとすることができる。そのような「マルチステージ」機械では、追加のテーブルを並列に使用することができ、あるいは１つまたは複数の他のテーブルを露光のために使用しながら１つまたは複数のテーブルで準備ステップを実行することができる。
[0024] 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満たすように比較的高い屈折率を有する液体、例えば水によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプとすることもできる。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との間に適用することもできる。液浸技法が当技術分野では投影システムの開口数を増大させることでよく知られている。本明細書で使用されるとき「液浸」という用語は、基板などの構造が液体中に沈められなければならないことを意味せず、むしろ液体が露光中に投影システムと基板との間に置かれていることを単に意味する。
[0025] 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る。例えば放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置とは別個の構成要素とすることができる。そのような場合、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、例えば好適な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを用いて放射源ＳＯからイルミネータＩＬに送られる。他の場合、例えば放射源が水銀ランプである場合、放射源はリソグラフィ装置の一体部分とすることができる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要であればビームデリバリシステムＢＤと共に放射システムと呼ぶことができる。
[0026] イルミネータＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するように構成されたアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面における強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調整することができる。さらに、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などの様々な他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使用して、放射ビームをその断面において所望の均一性および強度分布を有するように調整することができる。
[0027] 放射ビームＢは、サポート構造（例えばマスクテーブル）ＭＴに保持される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付けされる。放射ビームＢはパターニングデバイスＭＡを通過した後、投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳはビームを基板Ｗのターゲット部分Ｃ上に合焦する。第２のポジショナ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）を用いて、例えば放射ビームＢの経路中に様々なターゲット部分Ｃを位置決めするように基板テーブルＷＴを正確に移動することができる。同様に、第１のポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１に明確には示されていない）を使用して、例えばマスクライブラリからの機械的抽出の後にまたはスキャン中に、パターニングデバイスＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることができる。一般に、サポート構造ＭＴの移動は、第１のポジショナ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）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（スキャナとは対照的に）、サポート構造ＭＴはショートストロークアクチュエータにのみ接続することができ、または固定することができる。パターニングデバイスＭＡおよび基板Ｗは、パターニングデバイスアライメントマークＭ１、Ｍ２および基板アライメントマーク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メントマークは専用のターゲット部分を占めるが、それらはターゲット部分間の空間に配置することができる（これらはスクライブラインアライメントマークとして知られている）。同様に、１つよりも多いダイがパターニングデバイスＭＡ上に設けられている状況では、パターニングデバイスアライメントマークはダイ間に配置することができる。
[0028]図示の装置は、以下のモードの少なくとも１つで使用することができる。
[0029] １．ステップモードでは、サポート構造ＭＴおよび基板テーブルＷＴを本質的に静止したままにしながら、放射ビームに付与されたパターン全体がターゲット部分Ｃ上に一度に投影される（すなわち単一静的露光）。次に、基板テーブルＷＴは、異なるターゲット部分Ｃを露光することができるようにＸ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は、単一静的露光で結像されたターゲット部分Ｃのサイズを制限する。
[0030] ２．スキャンモードでは、サポート構造ＭＴと基板テーブルＷＴとが同期してスキャンされるとともに、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される（すなわち単一動的露光）。サポート構造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決定することができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズが単一動的露光におけるターゲット部分の幅（非スキャン方向に）を制限するが、スキャン運動の長さがターゲット部分の高さ（スキャン方向に）を決定する。
[0031] ３．別のモードでは、サポート構造ＭＴは本質的に静止したままでプログラマブルパターニングデバイスを保持し、基板テーブルＷＴが移動またはスキャンされるとともに、放射ビームに付与されたパターンがターゲット部分Ｃ上に投影される。このモードでは、一般に、パルス放射源が使用され、基板テーブルＷＴの各移動の後にまたはスキャン中の連続する放射パルス間に必要に応じてプログラマブルパターニングデバイスが更新される。この操作モードは、上述した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利用す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。
[0032] 上述の使用モードの組合せおよび／または変形、または全く異なる使用モードを使用することもできる。
[0033] 典型的なリソグラフィ装置では、投影システムは、全体として、またはその中の１つまたは複数の特定の素子が完全には透過性（または反射性）ではない。これは、リソグラフィ装置が基板を露光するために操作されるとき、投影システムの素子がビームからエネルギーを吸収することを意味する。投影システムの素子がビームからエネルギーを吸収する場合、それは熱くなることになる。そのような加熱は、特にひどく不均一な場合、しばしば投影システムの収差をもたらす、または変更する。これは、素子の形状および／または屈折素子の屈折率の変化によって生じることがある。反射または反射屈折投影システムで生じる場合さえ一般にレンズ加熱と呼ばれるこの現象と戦うための様々な対策が知られている。特に、リソグラフィ装置の投影システムは、投影システムのうちの影響を受ける素子を実質的に一定温度で高精度に維持することを目的とする温度制御システムを含むことがある。他の対策は、レンズ加熱によって引き起こされる収差を補償する（例えば、さらなる収差を導入することによって）ように実時間で制御することができる、投影システム内の１つまたは複数の調整可能素子６１を含む。
[0034] 投影システム用の温度制御システムは、典型的には、投影システムの素子（例えば各レンズ素子）の外側の温度を実質的な固定値に維持しようとする。装置が十分に長い期間使用中でない場合、素子はこの均一「休止」温度となるはずである。これは一般に「コールドレンズ」と呼ばれる。（非均一）加熱の場合、ある期間（しばしば約９０分）の後に様々な熱平衡が実現されることになる。この場合、素子の本体の端から端までの温度分布が存在することになる。この温度分布が収差分布を生じさせることになる。典型的な基板ロット（同じパターニングデバイス、照明、および線量で露出される一群の基板）は約１０分で、すなわち必要とされる最大時定数（約２５分となることがある）よりも短い期間に露光されるので、システムは、ほとんどの時間、ある熱平衡から他の熱平衡へと向かう遷移状態にあることになる。
[0035] ビームが特定の素子に高度に局在化される場合に、レンズ加熱の影響が最も大きい。ビームの局在化は、特定のパターンおよび／または特定の照明モードの露光で生じることがある。例えば、二重極および四重極などの実質的なオフアクシスコンポーネントによる照明モードは、大きなレンズ加熱の影響をもたらす傾向がある。レンズ加熱の影響は、像形成されるパターン、照明モード、および／または使用される投影システムの開口数に強く依存するので、投影システムの補償調整または他のプロセスパラメータを計算するために使用されるレンズ加熱の影響のモデルは、露光されるべき各パターン、照明モード、および開口数の組合せに対して較正される。
[0036] レンズ加熱モデルの較正は、１つまたは複数の基板が露光された後、投影システムの関連結像特性の測定を必要とする。しかし、この較正を始めることができる前に、投影システムを標準温度まで冷却させなければならない。さもなければ、１つまたは複数の先行する露光からの投影システムの冷却に起因する投影システムの測定特性の変化と現在の露光による加熱に起因する変化とを区別することができない。これは図２および３からより明確に分かる。
[0037] 図２は、加熱の停止（上のグラフ）および加熱期間の開始（下のグラフ）における投影システムのパラメータ、例えば非点収差オフセットの典型的な応答を示す。加熱の停止（１つまたは複数の露光）の後、測定特性は、公称休止温度で正常値まで低下して戻る前のある期間、正常値から逸脱し続ける。このふるまいは投影システムの素子の長い熱時定数に起因する。加熱が始まると、投影システムの関連特性は正常値からかなり迅速に逸脱し始め、次に、露光中に到達する何らかの平衡温度での最大偏差値に漸近的に近づく。
[0038] 図３（下のグラフ）に示されるように、冷却の期間（露光された基板をアンロードし、新しい未露光基板をロードする（以下で基板交換と呼ばれる）ために使用される時間に対応する）によって分離された加熱の期間（単一の基板の露光に対応する）を加熱が含むより現実的な場合、光学エレメントの結果として生じるふるまいは極めて複雑である。（単一の基板の露光においてさえ、各基板上のターゲット区域の別々の露光、さらに場合によってはパルスビームの使用のために素子の加熱は断続的であるが、そのような加熱の周期性は投影システムの素子の関連熱時定数よりも非常に小さく、その結果、基板の露光は加熱の単一のとぎれない期間として扱うことができることに留意されたい。）
[0039] レンズ加熱の影響の上述の複雑なふるまいのために、特定のパターンおよび照明モード（処方）に対してレンズ加熱モデルを較正するために、一連の露光の開始前に、投影システムが公称平衡温度に到達できるようにすることが従来必要であった。投影システムの素子の長時間熱定数によれば、投影システムがその公称平衡温度に戻るのに９０分以上要することがある。この期間、装置は必然的にアイドルであり、したがって処理能力を実質的に低下させる。このことは、処方がしばしば変更される場合、レンズ加熱の影響のモデリングおよび補償が非経済的であることを意味する。したがって、レンズ加熱の影響は、多くの場合、メモリの生産などの非常に大量の用途でしかモデル化および補償されない。したがって、例えば装置の不必要なアイドル時間を避けるレンズ加熱の影響の較正の改良された方法を提供することが望ましいであろう。
[0040] 本発明の一実施形態では、特定の光学エレメント特性へのレンズ加熱の影響を較正するために、その特性は、基板の露光の前、基板の露光の後、および次の基板の露光の前に測定される。特性の追加の測定により、冷却の影響および加熱の影響を分離することができ、その結果、その特性へのレンズ加熱の影響のモデルは初期冷却期間なしで較正することができる。この方法は、特定の特性、すなわち非点収差オフセットを参照しながら以下でさらに説明されるが、フィールド湾曲（フィールドにおける像の２次の軸位置誤差）、非点収差湾曲（フィールド上の２次非点収差変化）、拡大、および／または３次歪み（フィールドにおける像の３次の横位置誤差）などの他の特性に適用可能である。原理上は、本発明の実施形態は、センサ６０によって測定することができるあらゆる収差に適用することができる。本発明の実施形態はゼルニケの多項式によって記述される収差に適用される。
[0041] 図４は、投影システムの特性へのレンズ加熱の影響のモデルを較正するための本発明の一実施形態による方法における一連の処置を示す。これらのステップは、この実施形態では、２つの基板テーブルを有するリソグラフィ装置で実行されるが、この方法は、単一の基板テーブルだけまたは２つよりも多い基板テーブルを有するリソグラフィ装置に同様に適用可能である。図４で分かるように、基板の一連の露光１０の完了の後に（それらの細部は、投影システムＰＳの１つまたは複数の光学エレメントを加熱状態に置くこと以外は関係がない）、露光される基板は新しい基板に（例えば基板テーブルの交換によって）交換され１１、新しい基板は、レンズ加熱モデルが較正されることになる処方を用いて露光されることになる。第１のアライメント手順１２が基板Ｗを基板テーブルＷＴにアライメントするために実行され、次に、注目する特性の第１の測定１３が行われる。この測定は、基板テーブル内に一体化することができる画像センサ（例えば伝達画像センサ（transmission image sensor））または干渉計収差センサ６０で行うことができる。次に、第２のアライメント手順１４が、パターニングデバイス上のターゲットを基板テーブルＷＴ上のターゲットにアライメントするために行われ、注目する処方の１つまたは複数の露光が実行される１５。１つまたは複数の露光が完了した後できるだけ早く、注目する特性の第２の測定１６が行われる。別の基板交換操作１７の後、第１のアライメント手順１８が新しい基板に行われる。次に、注目する特性の第３の測定１９が行われる。次に、第２のアライメント手順２０が新しい基板に行われ、これは注目する処方を使用して再び露光される２１。この後、注目する特性の第４の測定２２が行われる。アライメント手順の細部には関係がなく、それらは必要でなければ省略または組み合わせることができ、行われるごとに同じである必要はない。
[0042] 次に、一巡、すなわち交換、第１のアライメント、測定、第２のアライメント、露光、測定が必要であるたびに繰り返される。一実施形態では、これらのステップが全ロットの基板の露光に繰り返され（例えば１２個または２４個の基板は約５〜１０分を要する）、それはロットのフィードバック修正を可能にする。一般に、ロットは一群の基板として定義され、基板は、連続して、投影システムの同じ開口数設定で露光される。一実施形態では、これらのステップは、モデル化される時定数のすべてより長い期間、例えば約３０分間繰り返される。ひとたび十分なデータポイントがレンズ加熱モデルを較正するために収集されれば、注目する特性の測定を省略し、処理能力を増大することができる。投影システムの多数の特性へのレンズ加熱の影響がモデル化されなければならない場合、それらの特性は、使用されるセンサの能力に応じて同時にまたは別個の測定で測定することができる。好ましくは、複数のフィールド位置に対して投影システムの完全な収差状態を同時に測定することができるセンサが使用される。そのようなセンサは、投影システムの多数の特性へのレンズ加熱の影響のより正確なモデリングを可能にする。上述のプロセスは、較正されたモデルを記憶するために記憶デバイス５１をさらに含むコントローラ５０の制御下の装置によって行われる。
[0043] レンズ加熱モデルを較正するために、第１の特性測定１３の中間点と第２の特性測定１６の中間点との間の期間が投影システムの加熱の期間と考えられ、第２の特性測定１６の中間点と第３の特性測定１９の中間点との間の期間が冷却の期間と考えられる。これらの測定の中間点は黒い矢印によって示されている。したがって、注目する特性の第１および第２の測定、ならびに露光の直前および直後の引き続いての測定を使用して、露光を行うことによる加熱の影響のモデルを較正することができ、一方、注目する特性の第２および第３の測定の結果、および基板交換の両側の引き続いての測定を使用して冷却の注目する特性への影響のモデルを較正することができる。
[0044] 特定の例では、注目する特性は非点収差オフセット、すなわち水平線と垂直線との間の平均焦点差であり、時間の関数としての加熱の影響および冷却の影響（Ａ）は以下のようにモデル化することができ、
ｔは第１の露光の開始に対する時間であり、
μｋ、μｈはスケーリング要因であり、添え字ｋおよびｈは、前の露光および現在の露光の全応答が多数の時定数およびスケーリング要因によって記述されることを示し、
τｈ、τｋは冷却および加熱からの時定数であり、
Ｐは素子を通過するパワー（１つの露光時間ｘ内の）（すなわち、線量、フィールドサイズ、パターニングデバイス（例えばマスク）透過、および露光の回数）、
ｘは露光間の時間および露光時間である。本発明の一実施形態で得られた測定値を使用して様々な時定数を決定することができる。
[0045] これらの等式は、加熱および冷却について各々単一の時定数の簡単化された場合に対して以下に示すように導き出すことができる。これは必要に応じて追加の項を加えることによって多数の時定数に拡張することができる。
ｋ＝０、新しいロットの開始（測定１３）では、
Ａ１（ｔ）＋Ａ２（ｔ）＝μ１ （３）
ｋ＝１、ｔ＝ｘ、均一の露光（測定１６）では、
ｋ＝０、新しいロットの開始（測定１３）では、
Ａ１（ｔ）＋Ａ２（ｔ）＝μ１ （３）
ｋ＝１、ｔ＝ｘ、均一の露光（測定１６）では、
ここで、幾何級数を使用する。
露光前／冷却後：
[0046] いくつかの試験結果が図５に示される。この図において、時間はＸ軸にプロットされ、非点収差オフセットは任意単位でＹ軸にプロットされる。黒い点はデータ点であり、関連する破線はこれらのデータ点へのフィット（fit）である。上述のモデルを使用して、冷却および加熱の影響を分離することができる。二点鎖線は予測される冷却曲線を示し、長い破線は測定データからの冷却の影響を示す。グラフの下の部分で、実線は予測される加熱の影響を示し、円を伴う線は測定データからの加熱の影響を示す。このデータはデュアルステージリソグラフィ装置から得られたものであり、加熱データ中のジグザグはチャック交換の冷却の影響に由来する。
[0047] 一実施形態によるデバイス製造方法が図６に示される。この方法では、複数の基板が同じ処方で露光される。露光されるべき第１の基板、すなわち基板１はレンズ加熱モデルの較正のためのデータを提供するために使用される。したがって、前の基板をアンロードし、基板１をロードするステップのステップ１１と、投影システムを測定するステップのステップ１３と、基板１を露光するステップのステップ１５と、投影システムを測定するステップのステップ１６と、基板１をアンロードし、基板２をロードするステップのステップ１７と、投影システムを測定するステップのステップ１９とが、図４を参照しながら上述されたように行われる。アライメントステップも上述のように行うことができるが、見やすいようにこの図から省略されている。投影システムの３つの測定値からのデータをステップ３０で使用して、この処方のレンズ加熱の影響のモデルを較正する。次に、このモデルをステップ３１で使用して、ステップ２１で基板２を露光する場合に予想されるレンズ加熱の影響を予測し、露光プロセスまたは基板への後続のプロセスへのあらゆる補償または改善の調整を計算する。このモデルは、中間で他の処方が使用される場合でさえ同じ処方を使用してステップ４０で任意の後続の基板、例えば基板Ｎを露光する場合に同様に使用することができる。
[0048] 本発明の一実施形態では、注目する特性の代替のまたは追加の測定が第１のロットと第２のロットとの間に行われる。第２のロットの基板が、第１のロットと比較して投影システムの異なる開口数で露光される場合、２つのロットが同じ開口数で露光される状況と比較して、異なるレンズ加熱の影響が第２のロットの露光中に生じる。これらの異なるレンズ加熱の影響を考慮に入れるために、第１のロットの最後の基板の露光の後の注目する特性の測定である第２の測定が第２のロットの開口数で行われる。第２のロットの最初のウェーハの露光の前の測定である第３の測定も第２のロットの投影システムの開口数で行われる。第２および第３の測定値の直線補間を使用して、注目する特性への冷却の影響のモデルを較正することができる。注目する特性への加熱の予測される影響にこのモデル化した冷却を加えることによって、注目する特性への全影響の予測を第２のロットの第１の基板に対して決定することができる。投影システムの異なる開口数でのこれらの測定は、段落[0041]で説明したような第２および第３の測定の代わりにまたはそれに加えて行うことができる。注目する特性への加熱の予測される影響は、第２のロットの露光条件での基板の試験露光の前後に注目する特性を測定することによって較正することができる。
[0049] 本発明の一実施形態を使用して、複数の処方について記憶デバイスに記憶されている較正されたレンズ加熱モデルのライブラリを引き出すことができる。適切なレンズ加熱モデルを選択および使用して、レンズ加熱の影響を予測し、事前に較正されていた任意の処方に対する補償対策を計算することができる。このようにして、異なる処方が使用されるごとにレンズ加熱モデルを再較正する必要なしに、異なる処方を任意の順序で使用することができる。
[0050] 本発明の一実施形態では、注目する特性の追加の測定は、レンズ加熱モデルの較正への測定雑音の影響を低減するために行われる。追加の測定は第１、第２、第３、または第４の測定の少なくとも１つの後に連続して行うことができ、あるいは代替または追加として第１、第２、第３、および第４の測定の間に行うことができる。
[0051] 本文ではＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用について特に言及しているが、本明細書で説明したリソグラフィ装置は集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の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の製造のような他の用途を有することができることが理解されるべきである。そのような他の用途との関連で、本明細書における「ウェーハ」または「ダイ」という用語のいかなる使用もそれぞれ「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であると見なすことができることを当業者なら理解されよう。本明細書で言及した基板は、露光の前後に、例えば、トラック（一般に基板にレジストの層を塗布し、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツール中で処理することができる。本明細書の開示は、適用可能である場合、そのような基板処理ツールおよび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２回以上処理することができ、その結果、本明細書で使用した基板という用語は多数の処理された層を既に含んでいる基板を指すこともできる。
[0052] 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ついて上述で特に言及しているが、本発明は他の用途、例えばインプリントリソグラフィで使用することができ、状況が許す場合、光学リソグラフィに限定されないことが理解されよう。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイス中のトポグラフィが基板に生成されるパターンを画定する。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジストの層中にプレス加工することができ、その後、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せを適用することによってレジストは硬化される。レジストが硬化した後、パターニングデバイスはレジストから外に移され、パターンがレジスト中に残る。
[0053] 本明細書で使用した「放射」および「ビーム」という用語は、紫外（UV）放射（例えば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、もしくは１２６ｎｍの波長、またはそれらに近い波長を有する）および極端紫外（EUV）放射（例えば、５〜２０ｎｍ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、ならびにイオンビームまたは電子ビームなどの粒子ビームを包含する。
[0054] 「レンズ」という用語は、状況が許す場合、屈折式、反射式、磁気式、電磁気式、および静電気式の光学コンポーネントを含む様々なタイプの光学コンポーネントの任意の１つまたは組合せを指すことができる。
[0055] 本発明の特定の実施形態を上述で説明したが、本発明は説明したもの以外で実施できることが理解されよう。例えば、本発明は、上述で開示した方法を記述する機械読取可能な命令の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、またはそのようなコンピュータプログラムを中に記憶しているデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気または光学ディスク）の形態をとることができる。
[0056] 上述の説明は限定ではなく例示するためのものである。したがって、当業者には、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、説明したような本発明に変形を加えることができることは明らかであろう。
Claims (10)
- 処方に従って露光を行うリソグラフィシステムの投影システムの特性への影響のモデルを較正する方法であって、
前記投影システムの前記特性の第１の測定を行って第１の測定結果を生成するステップと、
前記処方に従って第１の基板を露光するステップと、
前記投影システムの前記特性の第２の測定を行って第２の測定結果を生成するステップと、
前記第１の基板を第２の基板に交換する時間を含む前記投影システムの冷却の期間を確立するステップと、
前記投影システムの前記特性の第３の測定を行って第３の測定結果を生成するステップと
を順番に備え、
前記モデルが、前記特性への加熱の影響をモデル化する第１の部分と、前記特性への冷却の影響をモデル化する第２の部分とを有し、
前記第１および第２の測定結果を使用して前記第１の部分を較正し、前記第２および第３の測定結果を使用して前記第２の部分を較正し、
前記第１の基板が、第１の開口数で露光する第１のロットの基板であり、前記第２の基板が、前記第１の開口数と異なる第２の開口数で露光する第２のロットの基板である場合、前記第２の測定および前記第３の測定は前記第２の開口数で行われる、方法。 - 前記処方に従って前記第２の基板を露光するステップと、
前記投影システムの前記特性の第４の測定を行って第４の測定結果を生成するステップと、
前記第２の基板を第３の基板に交換する時間を含む前記投影システムの冷却の期間を確立するステップと、
前記投影システムの前記特性の第５の測定を行って第５の測定結果を生成するステップと
を順番にさらに備え、
前記第３および第４の測定結果を使用して前記第１の部分を較正し、前記第４および第５の測定結果を使用して前記第２の部分を較正する、請求項１に記載の方法。 - 前記特性が、非点収差オフセット、フィールド湾曲、非点収差湾曲、拡大、３次歪み、またはゼルニケの多項式およびゼルニケの多項式の和によって記述される収差からなる群から選択された少なくとも１つの特性である、請求項１または２に記載の方法。
- 前記測定結果を使用して、加熱曲線および冷却曲線の時定数を決定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第１の部分が、
前記第２の部分が、
- 処方に従って露光を行うリソグラフィシステムの投影システムの特性への影響のモデルを較正するステップであって、
前記投影システムの前記特性の第１の測定を行って第１の測定結果を生成するステップと、
前記処方に従って第１の基板を露光するステップと、
前記投影システムの前記特性の第２の測定を行って第２の測定結果を生成するステップと、
前記第１の基板を第２の基板に交換する時間を含む前記投影システムの冷却の期間を確立するステップと、
前記投影システムの前記特性の第３の測定を行って第３の測定結果を生成するステップと
を順番に備え、
前記モデルが、前記特性への加熱の影響をモデル化する第１の部分と、前記特性への冷却の影響をモデル化する第２の部分とを有し、
前記第１および第２の測定結果を使用して前記第１の部分を較正し、前記第２および第３の測定結果を使用して前記第２の部分を較正する、較正するステップと、
修正処置を計算して前記第２の基板の露光においてレンズ加熱の影響を補償または改善するステップと、
前記処方に従って前記第２の基板を露光し、前記修正処置を行うステップと
を備え、
前記第１の基板が、第１の開口数で露光する第１のロットの基板であり、前記第２の基板が、前記第１の開口数と異なる第２の開口数で露光する第２のロットの基板である場合、前記第２の測定および前記第３の測定は前記第２の開口数で行われる、デバイス製造方法。 - 前記第２の基板を露光する前記ステップが少なくとも１つの他の処方による基板の露光の後に行われる、請求項６に記載の方法。
- 投影システムを使用してパターニングデバイスからのパターンを基板上に投影するように構成されたリソグラフィ投影装置であって、
前記投影システムの特性を測定するセンサと、
処方による第１の基板の露光の前の第１の測定結果、前記露光の後の第２の測定結果、および、前記第１の基板を第２の基板に交換する時間を含む前記投影システムの冷却の期間を確立した後の第３の測定結果を生成するために前記センサを制御するためのコントローラと、
前記処方に従って露光を行うことの前記投影システムの特性への前記影響のモデルを記憶する記憶デバイスであって、前記モデルが、前記特性への加熱の影響をモデル化する第１の部分と、前記特性への冷却の影響をモデル化する第２の部分とを有し、前記第１および第２の測定結果を使用して前記第１の部分を較正し、前記第２および第３の測定結果を使用して前記第２の部分を較正する、記憶デバイスと
をさらに備え、
前記第１の基板が、第１の開口数で露光する第１のロットの基板であり、前記第２の基板が、前記第１の開口数と異なる第２の開口数で露光する第２のロットの基板である場合、前記第２の測定結果および前記第３の測定結果は前記第２の開口数について生成される、装置。 - 前記記憶デバイスが、複数の処方に従って露光を行う前記投影システムの特性への前記影響の複数のモデルを記憶する、請求項８に記載のリソグラフィ装置。
- 処方に従って露光を行うリソグラフィシステムの投影システムの特性への影響のモデルを較正する方法であって、
前記投影システムの前記特性の第１の測定を行って第１の測定結果を生成するステップと、
前記処方に従って第１の基板を露光するステップと、
前記投影システムの前記特性の第２の測定を行って第２の測定結果を生成するステップと、
前記第１の基板を第２の基板に交換する時間を含む前記投影システムの冷却の期間を確立するステップと、
前記投影システムの前記特性の第３の測定を行って第３の測定結果を生成するステップと
を順番に備え、
前記モデルが、加熱の期間における前記特性への加熱の影響をモデル化する第１の部分と、冷却の期間における前記特性への冷却の影響をモデル化する第２の部分とを有し、
前記第１および第２の測定結果を使用して前記第１の部分を較正し、前記第２および第３の測定結果を使用して前記第２の部分を較正し、
前記加熱の期間が、前記第１の測定の中間点と前記第２の測定の中間点との間の期間であり、前記冷却の期間が、前記第２の測定の中間点と前記第３の測定の中間点との間の期間であり、
前記第１の基板が、第１の開口数で露光する第１のロットの基板であり、前記第２の基板が、前記第１の開口数と異なる第２の開口数で露光する第２のロットの基板である場合、前記第２の測定および前記第３の測定は前記第２の開口数で行われる、方法。
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