JP5395269B2 - 光源の能動スペクトル制御 - Google Patents

Description

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２００９年８月２５日出願の米国特許出願第６１／２３６，８４８号明細書及び２０１０年８月２０日出願の米国特許出願第１２／８６０，２８８号明細書の恩典を請求するものであり、これらの両方は、引用により本明細書に全体が組み込まれる。

開示の主題は、リソグラフィ露光装置に光を供給する光源の能動スペクトル制御に関する。

レーザのような光源のスペクトル特性（例えば、帯域幅）の正確な知識は、多くの科学的及び工業的用途において重要である。例えば、光源帯域幅の正確な知識は、深紫外線（ＤＵＶ）光リソグラフィにおいて最小形態部サイズ又は限界寸法（ＣＤ）の制御を可能にするのに必要である。限界寸法は、半導体基板（ウェーハとも呼ばれる）上に印刷する必要がある特徴部サイズであり、従って、ＣＤは、厳しいサイズ制御を要求する可能性がある。光リソグラフィにおいて、基板は、光源によって生成された光ビームによって照射される。多くの場合に、光源は、レーザ源であり、光ビームは、レーザビームである。処理の解像度を強化し、従って、最小形態部サイズを低減するために、１よりも大きい屈折率を有する流体媒体を装置の照明器の最終レンズと基板の間の間隙に充填することができる。

光ビームの帯域幅は、光源からの光ビーム出力の強度スペクトルの幅であり、この幅は、レーザ光の波長又は周波数によって与えることができる。光源スペクトルの詳細に関連するいずれかの適切な数学的構成（すなわち、測定基準）を光ビームの帯域幅を推定するのに使用することができる。例えば、最大ピーク強度の一部分（Ｘ）でのスペクトルの全幅（ＦＷＸＭと呼ぶ）は、光ビーム帯域幅を推定するのに使用することができる。別の例として、積分スペクトル強度の一部分（Ｙ）を含むスペクトルの幅（ＥＹと呼ぶ）も、光ビーム帯域幅を推定するのに使用することができる。

米国特許出願第１２／６０５，３０６号明細書 米国特許第６，９５２，２６７号明細書 米国特許出願第１２／４１３，３４１号明細書 米国特許第７，０８８，７５８号明細書 米国特許第７，１５４，９２８号明細書

Ｔ．Ｂｒｕｎｎｅｒ、Ｄ．Ｃｏｒｌｉｓｓ、Ｓ．Ｂｕｔｔ、Ｔ．Ｗｉｌｔｓｈｉｒｅ、ｃｐ．Ａｕｓｓｃｈｎｉｔｔ、Ｍ．Ｓｍｉｔｈ共著「レーザ帯域幅及びリソグラフィ内の他の焦点ぼけ発生源」、光学マイクロリソグラフィＸＶＩＩＩ、ＳＰＩＥ講演論文集、Ｄｏｎｉｓ Ｇ．Ｆｌａｇｅｌｌｏ編、第６１５４巻、２００６年

一部の一般的な態様では、光ビームのスペクトル特性を制御する。ウェーハ上にパターンを作成するように構成されたリソグラフィ露光装置に光ビームを誘導する。光ビームのスペクトル特性を表す情報及びリソグラフィ露光装置の光学的撮像条件を表す情報を受信する。受信したスペクトル特性情報及び受信した光学的撮像条件情報に基づいて光ビームの特性値を推定する。推定光ビーム特性値がターゲット光ビーム特性値に適合するか否かを判断する。更に、推定光ビーム特性値がターゲット光ビーム特性値に適合しないと判断された場合、光ビームのスペクトル特性を調節する。

実施例は、以下の特徴の１つ又はそれよりも多くを含むことができる。例えば、光ビームを発生させることができる。

光ビームの焦点ぼけ分布の幅を推定することによって光ビーム特性値を推定することができる。光ビームのスペクトルの幅を推定することによって光ビーム特性値を推定することができる。光ビーム特性値は、光ビームのスペクトルを近似する測定基準を使用して推定することができる。

光ビームの帯域幅を調節することによって光ビームスペクトル特性を調節することができる。

光ビームの測定帯域幅を受信することによってスペクトル特性情報を受信することができる。

リソグラフィ露光装置内の投影光学要素の開口数を受信することによって光学的撮像条件情報を受信することができる。ウェーハ上に印刷されるパターンに関する情報を受信することによって光学的撮像条件情報を受信することができる。ウェーハパターンの印刷に向けて照明器の条件を受信することによって光学的撮像条件情報を受信することができる。

第１の範囲モードで作動中に帯域幅の第１の範囲内で光ビームの帯域幅を調節することによって光ビームスペクトル特性を調節することができる。第２の範囲モードで作動中に帯域幅の第２の範囲内で光ビームの帯域幅を調節することによって光ビームスペクトル特性を調節することができる。

リソグラフィ露光装置の機械的撮像条件を表す情報を受信することができる。この場合、受信したスペクトル特性情報、受信した光学的撮像条件情報、及び受信した機械的撮像条件情報に基づいて光ビーム特性値を推定する。

別の一般的な態様では、光システムが、ウェーハ上にパターンを作成するリソグラフィ露光装置に誘導されるように構成された光ビームを生成する。光システムは、光ビームを発生させるように構成された光源と、リソグラフィ露光装置に光ビームを誘導するように構成されたビーム誘導システムと、コントローラと、スペクトル特性選択システムとを含む。コントローラは、光ビームのスペクトル特性を表す情報を受信し、リソグラフィ露光装置の光学的撮像条件を表す情報を受信し、受信したスペクトル特性情報及び受信した光学的撮像条件情報に基づいて光ビームの特性値を推定し、推定光ビーム特性値がターゲット光ビーム特性値に適合するか否かを判断し、推定光ビーム特性値がターゲット光ビーム特性値に適合しないと判断された場合にその判断に基づいて調節を示す信号を出力するように構成される。スペクトル特性選択システムは、出力された信号を受信し、かつ光ビームのスペクトル特性を調節するように構成される。

実施例は、以下の特徴の１つ又はそれよりも多くを含むことができる。例えば、コントローラは、光ビームの焦点ぼけ分布の幅を推定することによって光ビーム特性値を推定するように構成することができる。

コントローラは、光ビームのスペクトルの幅を推定することによって光ビーム特性値を推定するように構成することができる。

スペクトル特性選択システムは、スペクトル特性制御モジュールと、光源の光ビームに光学的に結合されるそれぞれの光学特徴部に接続した１つ又はそれよりも多くのスペクトル特性作動システムとを含むことができる。

スペクトル特性選択システムは、特性の２つ又はそれよりも多くの異なる範囲での光ビームスペクトル特性の調節を可能にする少なくとも２つのスペクトル特性作動システムを含むことができる。

スペクトル特性選択システムは、光ビームの帯域幅を調節することによって光ビームスペクトル特性を調節するように構成することができる。

光源は、光ビームの経路内にあって光ビームのスペクトル特性情報を測定するように構成されたビーム解析モジュールを含むこともでき、コントローラは、ビーム解析モジュールから光ビームのスペクトル特性を表す情報を受信するように構成される。

ビーム解析モジュールは、光ビームのスペクトル特性を表す情報を測定する少なくとも１つのセンサを含むスペクトル値測定システムを含むことができる。

スペクトル値測定システムは、干渉計器又は分散計器のうちの１つ又はそれよりも多くを含むことができる。

リソグラフィシステムを示すブロック図である。 図１のリソグラフィシステム内に使用される光源のブロック図である。 図１のリソグラフィシステムによって実行される手順の流れ図である。 図１のリソグラフィシステムのリソグラフィ露光装置の光学的撮像条件に依存する焦点ぼけ分布値対積分範囲の１組のグラフである。 図１のリソグラフィシステムのリソグラフィ露光装置の光学的撮像条件に依存する焦点ぼけ分布値対積分範囲の付加的な組のグラフである。 図１のリソグラフィシステムのリソグラフィ露光装置の光学的撮像条件に依存する焦点ぼけ分布値対積分範囲の付加的な組のグラフである。

図１を参照すると、リソグラフィシステム１００は、光ビーム１１０を供給する光源１０５を含み、光ビーム１１０は、ビーム誘導システム１１２を通じてウェーハ１２０上にパターンを作成するリソグラフィ露光装置１１５に誘導される。リソグラフィシステム１００はまた、光源１０５から光ビームを受信して光源１０５のスペクトル出力を微調節するスペクトル特性選択システム１５０と、リソグラフィ露光装置１１５に送出される光ビーム１１０の１つ又はそれよりも多くの特性（例えば帯域幅のような）を測定するビーム解析モジュール１８０と、コントローラ１８５とを含む。

光源から光ビーム出力のスペクトル特性は、光ビームの強度スペクトルのいずれかの態様又は表現を含む。例えば、光ビームの帯域幅（又は強度スペクトルの幅の推定値である線幅）は、スペクトル特性である。

一般的に、コントローラ１８５は、光源１０５及びビーム解析モジュール１８０から光ビーム１１０に関する情報、及び光学的撮像条件（以下に説明する）に関する情報をリソグラフィ露光装置１１５から受信し、かつリソグラフィ露光装置１１５に供給された光ビーム１１０の１つ又はそれよりも多くのスペクトル特性（例えば、帯域幅）を調節する方法を判断するために情報に解析を実行する。この判断に基づいて、コントローラ１８５は、スペクトル特性選択システム１５０に光源１０５の作動を制御する信号を送る。

スペクトル特性選択システム１５０は、ファームウエア及びソフトウエアのあらゆる組合せの形態で電子機器を含む帯域幅制御モジュール１５２のような制御モジュールを含むことができる。モジュール１５２は、帯域幅作動システム１５４、１５６、１５８のような１つ又はそれよりも多くの作動システムに接続される。作動システム１５４、１５６、１５８の各々は、光学システム１６６のそれぞれの光学特徴部１６０、１６２、１６４に接続された１つ又はそれよりも多くのアクチュエータを含むことができる。光学特徴部１６０、１６２、１６４は、生成された光ビーム１１０の特定の特性を調節し、それによって光ビーム１１０のスペクトル特性を調節するように構成される。制御モジュール１５２は、コントローラ１８５から信号１６８、すなわち、作動システム１５４、１５６、１５８の１つ又はそれよりも多くを作動又は制御する特定の指令を含む信号１６８を受信する。作動システム１５４、１５６、１５８は、一緒に機能するか又は協力して機能するように選択及び設計することができる。更に、作動システム１５４、１５６、１５８の各々は、特定のクラスの擾乱１０７に応答するように最適化させることができる。たとえ光源１０５が幅広いアレイ擾乱１０７を受ける場合があるとしても、望ましい設定値で又は少なくとも設定値付近の望ましい範囲でスペクトル値（帯域幅など）を保持又は維持するために、コントローラ１８５によってこのような調節及び協力を併せて使用することができる。

各光学特徴部１６０、１６２、１６４は、光源１０５によって生成された光ビーム１１０に光学的に結合される。一部の実施例では、光学特徴部１６０、１６２、１６４を含む光学システム１６６は、反射回折格子のような分散光学要素及び回転可能プリズムのような屈折光学要素を含むことができる。作動システムにより制御される光学特徴部を含む光学システムの例は、「光源帯域幅を選択及び制御するシステム方法及び装置」という名称の２００９年１０月２３日出願の米国特許出願第１２／６０５，３０６号明細書（’３０６出願）に見出され、この特許は、全体が引用により本明細書に組み込まれている。’３０６出願において、ビーム拡大器（１つ又はそれよりも多くのプリズムを含む）及び回折格子のような分散要素を含む光学システムが説明されている。

作動システム１５４、１５６、１５８のアクチュエータの各々は、光学システム１６６のそれぞれの光学特徴部１６０、１６２、１６４を移動又は制御する機械的装置である。アクチュエータは、モジュール１５２からエネルギを受けてそのエネルギを光学システム１６６の光学特徴部１６０、１６２、１６４に分け与える何らかの種類の動きに変換する。例えば、’３０６出願において、力デバイス（回折格子の領域に力を印加するため）及びビーム拡大器のプリズムの１つ又はそれよりも多くを回転する回転ステージのような作動システムが説明されている。作動システム１５４、１５６、１５８は、例えば、ステッパモータ、弁、圧力制御式デバイス、圧電素子、リニアモータ、油圧アクチュエータ、音声コイルなどのようなモータを含むことができる。

ビーム解析モジュール１８０は、光ビーム１１０のスペクトル特性を表す情報を測定する少なくとも１つのセンサを含むスペクトル値（例えば、帯域幅）測定システム１８２を含む。一部の実施例では、スペクトル値測定システム１８２は、干渉計器又は分散計器（分光計など）を使用する。例えば、スペクトル値測定システム１８２は、２００５年１０月４日に付与された「レーザ出力の帯域幅を測定する方法及び装置」という名称の米国特許第６，９５２，２６７号明細書（’２６７特許）に説明されているような異なるインパルス応答関数を有する１つ又はそれよりも多くの分光計を含むことができ、この特許は、全体が引用により本明細書に組み込まれている。各分光計は、光ビーム１１０のスペクトル特性（例えば、帯域幅）に関する情報に関連するか又はその情報を含む測定されたパラメータを表す出力を供給する。スペクトル値測定システム１８２は、連立方程式の一部として分光計出力を利用する計算装置を含む。方程式は、分光計特定の所定の較正変数を使用し、かつ１つ又はそれよりも多くの測定基準に従って光ビーム１１０のスペクトル情報（例えば、帯域幅）の推定値を計算するのに使用される。

一部の実施例では、測定基準は、得られる最大値の何らかの百分率又は一部分（Ｘ）でのスペクトル全幅（ＦＷＸＭ）である。他の実施例において、測定基準は、総エネルギの何らかの百分率又は一部分（Ｙ）を含む部分の幅（ＥＹ）である。

一部の実施例では、測定基準は、平均絶対焦点ずれ（ＭＡＤ）、すなわち、Ｔ．Ｂｒｕｎｎｅｒ、Ｄ．Ｃｏｒｌｉｓｓ、Ｓ．Ｂｕｔｔ、Ｔ．Ｗｉｌｔｓｈｉｒｅ、ｃｐ．Ａｕｓｓｃｈｎｉｔｔ、Ｍ．Ｓｍｉｔｈ共著「レーザ帯域幅及びリソグラフィ内の他の焦点ぼけ発生源」、光学マイクロリソグラフィＸＶＩＩＩ、ＳＰＩＥ講演論文集、Ｄｏｎｉｓ Ｇ．Ｆｌａｇｅｌｌｏ編、第６１５４巻、２００６年において詳細に説明された測定基準であり、以下でより詳細に説明する。

光源１０５は、光ビーム１１０としてパルスレーザビームを発生させるパルスレーザ光源とすることができる。図２を参照すると、一部の実施例では、光源１０５は、電力増幅器（ＰＡ）２１０にシード光ビーム２０５を供給する主発振器（ＭＯ）２００を含む。コントローラ１８５は、接続部２０２経由で主発振器２００に、かつ接続部２１２経由で電力増幅器２１０に結合される。電力増幅器２１０は、例えば、２００９年３月２７日出願の「再生リング共振器」という名称の米国特許出願第１２／４１３，３４１号明細書に説明されているような再生リング共振器とすることができ、この特許は、全体が引用により本明細書に組み込まれている。主発振器２００は、比較的低い出力パルスエネルギでの中心波長及び帯域幅のようなパラメータの微調節を可能にするものである。電力増幅器２１０は、主発振器２００からシードレーザビーム２０５を受け取って、この出力を増幅し、リソグラフィ露光装置１１５に使用する出力に向けて光ビーム１１０（この実施例においてはレーザビーム）内の必要な電力を得る。

主発振器２００は、２つの長形電極と、レーザガスと、電極間にガスを循環させるファンとを有する放電チャンバを含み、レーザ共振器は、放電チャンバの第１の側のスペクトル特性選択システム１５０と放電チャンバ１１４の第２の側の出力カプラ２１５との間に形成される。光源１０５は、出力カプラ２１５から出力を受信する線中心解析モジュール２２０及び必要に応じてレーザビームのサイズ及び／又は形状を修正する１つ又はそれよりも多くのビーム修正光学システム２２５を含むことができる。放電チャンバに使用されるレーザガスは、所要の波長及び帯域幅でレーザビームを発生させるあらゆる適切なガスとすることができ、例えば、レーザガスは、約１９３ｎｍの波長で光を放出するアルゴンフッ化物（ＡｒＦ）、約２４８ｎｍの波長で光を放出するクリプトンフッ化物（ＫｒＦ）とすることができる。

電力増幅器２１０は、電力増幅器放電チャンバを含み、それが再生リング増幅器である場合、電力増幅器２１０は、循環経路を形成するために放電チャンバに光ビームを反射するビーム反射器２３０を含む。電力増幅器放電チャンバは、１対の長形電極、レーザガス、及び電極間にガスを循環させるファンを含む。シード光ビーム２０５は、電力増幅器２１０を繰返し通過することによって増幅される。ビーム修正光学システム２２５は、シード光ビーム２０５を内結合し、かつ電力増幅器２１０からの増幅された放射線の一部を外結合して出力光ビーム１１０を形成する方法（例えば、部分反射ミラー）を提供する。

図１を再び参照すると、リソグラフィ露光装置１１５は、１つ又はそれよりも多くのコンデンサーレンズを有する照明システム１３０と、マスク１３４と、対物構成１３２とを含む光学構成を含む。マスク１３４は、光ビーム１１０の光軸１３８に沿うような１つ又はそれよりも多くの方向に沿って又は光軸１３８に垂直である平面において移動可能である。リソグラフィ露光装置１１５は、ウェーハ１２０上に印刷されるパターンで歪みを低減するために一定の温度と圧力で維持することができる密封チャンバ内に閉じ込められる。更に、リソグラフィ装置１１５は、他の特徴部の中でも特に、リソグラフィコントローラ１４０、調整デバイス、及び様々な電気構成要素のための電源を含むことができる。リソグラフィコントローラ１４０は、どのように層がウェーハ１２０に印刷されるか制御する。照明システム１３０は、マスク１３４に衝突する光ビーム１１０に向けて角度の範囲を調節する。照明システム１３０は、マスク１３４にわたって光ビーム１１０の強度分布も均質化する（均等にする）。対物構成１３２は、投影レンズを含み、かつ画像転写がマスク１３４からウェーハ１２０上のフォトレジストまで行われることを可能にする。

ウェーハ１２０は、ウェーハステージ１４２上に担持され、液浸媒体１４４は、液浸リソグラフィに向けてウェーハ１２０を覆うために供給することができる。ウェーハ１２０は、光ビーム１１０によって照射される。超小型電子特徴部は、一般的に、ウェーハ１２０から材料を選択的に除去し、得られた開口部を絶縁材料、半導体材料、又は導電材料で充填することによってウェーハ１２０に形成される。

超小型電子特徴部は、ウェーハ上で放射線感受性フォトレジスト材料の層を堆積し、次に、フォトレジスト層の上に模様マスク１３４を位置決めし、次に、選択された放射線（すなわち、光ビーム１１０）にマスキングされたフォトレジスト層を露光させることによってウェーハ１２０上に形成することができる．ウェーハ１２０は、次に、塩基水溶液又は溶剤のような現像剤に露出される。１つの場合には、フォトレジスト層は、最初は現像剤にほぼ可溶性であり、マスク１３４内のパターン化された開口部を通じて放射線に露光されたフォトレジスト層の各部は、ほぼ可溶性から変化して現像剤にほぼ抵抗性になる（例えば、低い溶解度を有するように）。代替的に、フォトレジスト層は、最初に現像剤にほぼ不溶性であり、マスク１３４内の開口部を通じて放射線に露光されたフォトレジスト層の各部は、より可溶性になる。いずれにしても、現像剤に抵抗性のフォトレジスト層の部分は、ウェーハ１２０上に残り、残りのフォトレジスト層は、下のウェーハ１２０の材料を露出させるために現像剤により除去される。

ウェーハ１２０は、次に、エッチング処理又は金属堆積処理を受ける。エッチング処理において、エッチング液は、露出材料を除去するが、フォトレジスト層の残りの部分の下に保護された材料は除去しない。従って、エッチング液は、ウェーハ１２０の材料に又はウェーハ１２０上に堆積された材料に開口部（例えば、溝、チャンネル、又は穴）のパターンを作成する。これらの開口部は、ウェーハ１２０上に超小型電子特徴部の層を構成するために絶縁材料、導電材料、又は半導体材料で満たすことができる。ウェーハ１２０は、次に、コンピュータ及び他の消費者向け又は産業向け電子デバイスのような広範な電子製品に組み込むことができる個々のチップを形成するために単品化される。

ウェーハ１２０内に形成された超小型電子特徴部が小形化される時に（例えば、ウェーハ１２０によって形成されるチップを小形化するために）、フォトレジスト層内に形成された特徴部も小形化すべきである。ＣＤを縮小する１つの方法は、対物構成１３２内の投影レンズの開口数（ＮＡ）を増大させることである。しかし、投影レンズのＮＡが増加する時に、光ビーム１１０は、隔離された特徴部で焦点深度（ＤＯＦ）を失う。ＤＯＦは、製造工程には焦点の変動が必要であるので処理済みウェーハの高歩留り化をもたらすのに必要である。低ＤＯＦ化の結果、処理済みウェーハの歩留りは、容認できないほど低くなる可能性がある。

上述の問題に対処する１つの手法は、入射放射線にウェーハ１２０の１つ又はそれよりも多くの比較的大きい場を露光させ、次に、放射線の焦点面がフォトレジスト層のいくつかの階層を通過するように入射放射線（光ビーム１１０）に対して軸線方向にウェーハ１２０を移動する（光軸１３８に沿って）ステッパによる手法である。この処理は、一般的に「焦点穴あけ」と呼ばれる。焦点穴あけ中に、ウェーハ１２０の同じ部分が、異なる焦点位置で露光される。これは、ステッパシャッターが開いている間に光軸１３８に沿ってウェーハステージ１４２を移動することによって達成される。ウェーハ１２０上の画像は、従って、異なる焦点位置での多重露光の統合（又は重ね合わせ）である。この方法は、シャッターが開いている間にＸ又はＹ移動（すなわち、ウェーハの平面に沿った移動）を行わないウェーハステージを有するステッパ工具に向けて開発されたものである。換言すると、ウェーハステージは、基板ステージ１４２の相対位置がＺ方向で変えられた時に、光源に対してＸ又はＹ方向の一定の位置にある。

この原理（焦点自由度強化露光又は「ＦＬＥＸ」と呼ぶ）の１つの特定の適用において、ウェーハ１２０は、ステッパステージ１４２上に設けられ、ウェーハ１２０の１つの場は、マスク１３４を通過して与えられた深さで集束される光ビーム１１０に露光される。焦点面は、次に、異なる深さにあるように変えられ、ウェーハ１２０の場は、再露光される。この処理は、いくつかの焦点面深さに対して順番に繰り返される。

上述の問題に対処する別の手法は、スキャナによる手法であり、この手法では、ステージ１４２は、ウェーハ１２０及びマスク１３４が互い取り越して走査される時に傾斜経路に沿ってウェーハ１２０を移動し、マスク１３４の連続的部分を下を通過するウェーハ１２０の対応する連続的部分に整列させる。ウェーハ１２０は、ウェーハ１２０及びマスク１３４が互いに対して移動する時に焦点面がフォトレジスト層の１つよりも多い階層を通過するように入射放射線（光ビーム１１０）に対して傾けられる。

上述の問題に対処する別の手法は、より広い帯域幅スペクトルを有する光ビーム１１０を使用することである。殆どの投影レンズ（対物構成１３２に使用）は、色収差を有し、それによって光源１０５に波長誤差がある場合、ウェーハ１２０上で結像誤差が生成される。色収差により引き起こされる最も支配的な誤差は、焦点誤差であり、他の誤差は、遥かに小さくなる傾向がある。例えば、光ビーム１１０の波長がターゲット波長からのものである場合、ウェーハ１２０上の画像は、有意な焦点面誤差を有することになる。これらの特性は、ＤＯＦ改善に使用することができる。より広い帯域幅によるスペクトルが使用された時に、ＤＯＦは、ウェーハ１２０上の殆どのパターンで改善する。このような手法は、「緩和ガス放電レーザリソグラフィ光源」という名称の２００６年８月８日に付与された米国特許第７，０８８，７５８号明細書、及び「帯域幅スペクトル制御のためのレーザ出力ビーム波面スプリッタ」という名称の２００６年１２月２６日に付与された米国特許第７，１５４，９２８号明細書に説明されており、これらの特許の両方は、引用により本明細書に全体が組み込まれている。

焦点穴あけにおいて、光源１０５は、より広い帯域幅で、例えば、０．６ピコメートル（ｐｍ）帯域幅で作動され、かつ非対称とすることができるスペクトル形状を有する。焦点穴あけ中、ウェーハ１２０での限界寸法（ＣＤ）は、ＣＤが変更されないように、ＣＤが値の許容範囲に維持されたことを確認するために測定される。ＣＤは、光源１０５のスペクトルが変わった場合、ピッチと共に変化する可能性がある。従って、焦点穴あけにおいて、確実にＣＤ振れが低減されるようにするために光源スペクトルの振れを最小にするか又は低減することが重要である。

光源スペクトルの振れを低減するために（他の用途の中でも特に焦点穴あけ用途に対して）、光源１０５から出力される光ビーム１１０のスペクトルを推定する方法を有するべきである。完全なスペクトルの高速内蔵リアルタイム測定は、非常に困難である可能性があり、従って、光ビーム１１０のスペクトルを近似するために帯域幅のようなスペクトル特性を推定する測定基準を使用する方が現在は実際的である。

上述のように、光ビームスペクトルに関する２つの一般的に用いられる測定基準は、ＦＷＨＭ及びＥ９５である。しかし、焦点穴あけ用途に見られる非対称スペクトル形状は、単にＥ９５帯域幅測定法又はＦＷＨＭ測定法を使用すると有意な測定誤差をもたらす可能性があり、Ｅ９５だけでは、撮像性能に対して大きい帯域幅（例えば、約０．６ｐｍを超える）及び非対称スペクトルを相関させることに向けて最良の測定基準にはならない場合がある。

より良好にスペクトルを近似するために、光ビームに関する情報及びリソグラフィ露光装置に関する光学情報を組み込む他の測定基準を使用することができる。コントローラ１８５は、より良好に光ビームスペクトルを近似し、より良好に光ビーム１１０のスペクトル特性を制御することができ、その理由は、コントローラ１８５は、ビーム解析モジュール１８０から光源１０５及び光ビーム１１０に関する情報を受信するだけではなく、リソグラフィ露光装置１１５から光学的撮像条件を受信するからである。コントローラ１８５は、リソグラフィ露光装置１１５に供給された光ビーム１１０のスペクトル特性を調節する方法を判断するために受信した情報及び条件に解析を実行する。コントローラの解析により、例えば、ＣＤのより良好な制御及び焦点穴あけ用途に有用であるＣＤの変動の低減を可能にするための光ビーム１１０のスペクトルのより良好なモデルが得られる。コントローラ１８５は、シミュレーション又は実験的な検証を通じてウェーハ１２０でのターゲットパターンを制御するために測定基準及びフィードバックを最適化するか又は改善することにより、スペクトル形状の変化によるウェーハ１２０のＣＤ変化を検出する。測定基準及びフィードバックにより、ＣＤの変化又は変動のより良好な予想が可能である。

一般的に、コントローラ１８５は、ビーム解析モジュール１８０から光ビーム１１０のスペクトル特性（例えば帯域幅のような）を表す情報を受信し、リソグラフィ露光装置１１５からリソグラフィ露光装置１１５の光学的撮像条件（例えば、投影レンズの開口数など）を表す情報も受信する。

図３を参照すると、リソグラフィシステム１００は、光ビーム１１０のスペクトル特性を制御する手順３００を実施する。光源１０５は、光ビーム１１０を生成する（段階３０５）。光源１０５は、コントローラ１８５の制御下で及びスペクトル特性選択システム１５０内の特定の設定に基づいて光ビーム１１０を生成することができる。ビーム誘導システム１１２は、リソグラフィ露光装置１１５に向けて光ビーム１１０を誘導する（段階３１０）。ビーム解析モジュール１８０は、光ビーム１１０の少なくとも一部を受け取り、スペクトル値測定システム１８２は、光ビーム１１０のスペクトル特性を表す情報を測定する。コントローラ１８５は、ビーム解析モジュール１８０から光ビーム１１０のスペクトル特性を表す情報を受信する（段階３１５）。コントローラ１８５は、リソグラフィ露光装置１１５からリソグラフィ露光装置１１５の光学的撮像条件を表す情報も受信する（段階３２０）。光学的撮像条件は、リソグラフィ露光装置１１５内の構成要素の光学特性に関連する条件である。例えば、光学的撮像条件は、対物構成１３２のレンズの開口数、ウェーハパターン印刷のための照明システム１３０内の条件、又はマスク１３４のパターンとすることができる。

「光学的撮像条件」という用語は、ステージの傾き又はステージの振動のようなリソグラフィ露光装置１１５内の機械的撮像条件とは区別されるものとする。

コントローラ１８５は、受信したスペクトル特性情報及び受信した光学的撮像条件情報に基づいて特性値（例えば、光ビーム１１０の帯域幅又はウェーハ１２０での焦点ぼけなど）を推定する（段階３２５）。

一部の実施例では、コントローラ１８５は、ＭＡＤ測定基準（先に上述済み）を使用し、ＭＡＤ測定基準は、モジュール１８０から判断される光ビーム１１０のスペクトル特性に関する情報を使用し、コントローラ１８５は、リソグラフィ露光装置１１５の光学的撮像条件の変化に対処するためにＭＡＤ測定基準計算を調節する。ＭＡＤ測定基準は、より広い帯域幅の光源（すなわち、約０．６ｐｍを超える帯域幅を有する光源）に対応してＥ９５よりも正確に光ビームスペクトルを推定し、従って、ＭＡＤ測定基準を使用して、ＣＤが光ビームスペクトルの関数としてどのように変動するかを判断又は予想することができる。

ＭＡＤ測定基準は、レーザ帯域幅色誤差が、機械的振動及びステージ１４２の傾きと共に焦点ぼけに寄与するという考え方に立脚しており、焦点ぼけの測定により、レーザ帯域幅に関する情報を得ることができる。ＭＡＤ測定基準により、焦点ぼけの測定値／推定値が得られる。焦点ぼけ推定値は、焦点オフセットｚの分布を提供する。焦点オフセットｚは、ｚ＝（ｄｆ／ｄλ）ｘ（λ−λ₀）のように、光ビーム１１０の帯域幅（λ−λ₀）及び対物構成１３２内の投影レンズの色収差（ｄｆ／ｄλ）に関連する。

ＭＡＤ測定基準の計算は、以下である。

ここで、Ｆ_NET（ｚ）は、正味焦点ぼけ分布である。この測定基準は、光ビーム１１０の帯域幅により引き起こされる画像のぼけを説明する。ＭＡＤ測定基準は、以下のように、上の変換方程式を使用して波長λに関して与えることができる。

従って、ＭＡＤ測定基準は、項ｚがビーム解析モジュール１８０から受信される測定帯域幅（λ−λ₀）に依存するので、光ビーム１１０のスペクトル特性に関する情報を含む。焦点オフセットｚは、対物構成１３２内の投影レンズの色収差（ｄｆ／ｄλ）にも依存する。対物構成レンズの色収差は、一般的に定数である。更に、分布Ｆ_NET内の他の２つの項（すなわち、光軸に沿った機械的振動及びステージ傾き）は、一般的に一定である。ＭＡＤ測定基準は、正味焦点ぼけ分布にわたる計算の積分の範囲（λ₁、λ₂）を調節することにより、リソグラフィ露光装置１１５から受信した光学的撮像条件情報に対処するように調節される。

図４に示すグラフは、様々な開口数に対して、かつ一方は従来照明（ｃｏｎｖ）であり、他方は環状照明（環状）である２つの異なる照明器条件に対して、ＭＡＤ測定基準計算対０．９５〜１．１５ｐｍの積分範囲に対する積分範囲（λ₁、λ₂）から得られた焦点ぼけ帯域幅の値に対応している。これらのデータは、全て、１９０ｎｍのピッチを有する特定のマスクパターンに対して及び１組の試験光ビームスペクトルに対して取ったものである。例えば、グラフ４００は、１．０５の開口数、従来照明、及び１９０ｎｍのマスクピッチに関するＭＡＤ計算を示している。別の例として、グラフ４０５は、１．２の開口数、環状照明、及び１９０ｎｍのマスクピッチに関するＭＡＤ計算を示している。

各グラフ（及び従って光学的撮像条件の各々の可能な組合せ）は、特定のＣＤをもたらすためにＭＡＤ測定基準を計算するための最適積分範囲を有する。

例えば、あらゆる照明条件に対して、スペクトル形状変動の影響を受けない最適ＭＡＤ測定積分範囲（λ₁、λ₂）を判断することができる。ウェーハで１．３５のＮＡを有する環状照明に対して、上述の積分は、約０．９５ｐｍ（すなわち、λ₁−λ₂＝０．９５ｐｍ）の範囲で取ることができる。別の例として、ウェーハで１．３５のＮＡを有する従来照明に対して、上述の積分は、約１．１ｐｍ（すなわち、λ₁−λ₂＝１．１ｐｍ）の範囲で取ることができる。

図５に示すグラフは、１．０５、１．２、及び１．３５の開口数に対して、かつ一方は従来照明（ｃｏｎｖ）であり、他方は環状照明（環状）である２つの異なる照明器条件に対して、ＭＡＤ測定基準計算対０．８〜１．０ｐｍまで積分範囲に対する積分範囲（λ₁、λ₂）から得られた焦点ぼけ帯域幅の値に対応する。これらのデータは、全て、１７０ｎｍのピッチを有する特定のマスクパターンに対して及び１組の試験光ビームスペクトルに対して取ったものである。

図６に示すグラフは、１．０５、１．２、及び１．３５の開口数に対して、かつ一方は従来照明（ｃｏｎｖ）であり、他方は環状照明（環状）である２つの異なる照明器条件に対して、ＭＡＤ測定基準計算対０．９５〜１．１５ｐｍまで積分範囲に対する積分範囲（λ₁、λ₂）から得られた焦点ぼけ帯域幅の値に対応する。これらのデータは、全て、１７０ｎｍのピッチを有する特定のマスクパターンに対して及び１組の試験光ビームスペクトルに対して取ったものである。

図３を再び参照すると、コントローラ１８５は、推定された特性値がターゲット特性値に適合するか否かを判断する（段階３３０）。推定された特性値は、光源１０５及び光ビーム１１０に作用する様々な擾乱１０７（例えば、温度勾配、圧力勾配、光学的歪みなど）のためにターゲット特性値に適合することができない。コントローラ１８５が、推定特性値がターゲット特性値に適合しないと判断した場合、コントローラ１８５は、この判断に基づく調節を示す信号をスペクトル特性選択システム１５０に出力する（段階３３５）。スペクトル特性選択システム１５０は、コントローラ１８５から受信する信号に基づいて、ＣＤを一定に維持するために光ビーム１１０のスペクトル特性を調節する（段階３４０）。例えば、光ビーム１１０のスペクトル特性が帯域幅である場合、コントローラ１８５は、推定された帯域幅がターゲット帯域幅に適合するか否かを判断し、スペクトル特性選択システム１５０は、光源１０５により出力された光ビーム１１０の帯域幅を調節するように構成される。

上述の例を使用して、コントローラ１８５が修正後のＭＡＤ測定基準を使用して特性値として焦点ぼけ帯域幅を推定した場合、段階３３０で、この推定された焦点ぼけ帯域幅をターゲット焦点ぼけ帯域幅と比較することができる。ターゲット焦点ぼけ帯域幅は、特定の用途、すなわち、ウェーハ上に形成されるパターンに依存する値とすることができる。例えば、１つの特定の焦点穴あけ用途に対して、コントローラ１８５は、１８０ｎｍのターゲット焦点ぼけに光源１０５を制御し（色収差が３００ｎｍ／ｐｍである場合）、ステージ傾きが６０ｎｍの焦点ぼけを追加する場合、コントローラ１８５は、１２０ｎｍの焦点ぼけを送出する光源スペクトルを生成するように光源１０５を調節する。

ＭＡＤ測定基準は、光ビームのスペクトルを推定又は近似するのに使用することができる潜在的な測定基準であると説明したが、全スペクトルから導出することができる他の可能な測定基準を使用することもできる。例えば、第２のモーメント、歪度／尖度のような標準的な統計的対称性パラメータ、又は何らかの他の計算／モデルを使用することができる。従って、測定基準は、光源１０５を能動的に制御してＣＤ変動を最小にするか又は低減するために、光源１０５上のスペクトルの直接の測定値から及びリソグラフィ露光装置１１５から受信した光学的撮像条件情報から計算及び／又は導出される。従って、能動制御は、作動中に光源１０５上で測定された実際のスペクトルに基づいている。スペクトルが新しい内蔵型測定法からパルス毎に利用可能であると仮定すると、ＣＤの影響に対するモデルは、パルス毎のスペクトル測定値から生成され、ＣＤに対して直接に制御する何らかの作動方式を考案することができる。

一部の実施例では、ビーム解析モジュール１８０の出力は、外部処理モニタリングに向けて表示することができる。

他の実施例では、コントローラ１８５は、ビーム解析モジュール１８０から受信した情報及びリソグラフィ露光装置１１５からの光学的撮像条件情報だけでなく、リソグラフィ露光装置１１５からの情報機械的撮像条件に関する情報、又は例えばターゲットエネルギ及び負荷サイクル補償に関連する他のレーザ信号からの情報を使用することもできる。コントローラ１８５は、ウェーハ１２０の既知の非平面マップ、マスク１３４の非平面マップ、又は球面収差のようなレンズの収差に関連する情報を使用することができる。

本明細書に説明するリソグラフィシステム１００は、焦点穴あけ用途に有用であるが、それは、光ビームのスペクトル特性の改良型制御及び／又はウェーハ１２０でのＣＤの改良型制御を必要とする非焦点穴あけ用途に使用することができる。

コントローラ１８５は、デジタル電子回路、コンピュータハードウエア、ファームウエア、及びソフトウエアのうちの１つ又はそれよりも多くを含むことができる。コントローラ１８５はまた、適切な入力及び出力デバイス、コンピュータプロセッサ、及びプログラマブルプロセッサによる実行に向けて機械可読記憶デバイスに有形に具現化されるコンピュータプログラム製品を含むことができる。この技術（上述の）を具現化する手順は、入力データに対して作動して適切な出力を発生することによって望ましい機能を実行する命令のプログラムを実行するプログラマブルプロセッサによって実施することができる。一般的に、プロセッサは、読取専用メモリ及び／又はランダムアクセスメモリから命令及びデータを受信する。コンピュータプログラム命令及びデータを有形に具現化ことに適する記憶デバイスは、一例として、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びフラッシュメモリデバイスのような半導体メモリデバイスを含む全ての形態の不揮発性メモリ、内部ハードディスク及び着脱式ディスクのような磁気ディスク、光磁気ディスク、及びＣＤ−ＲＯＭディスクを含む。以上のいずれも専用ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）によって補足されるか又はそこに組み込むことができる。

他の実施例も、以下の特許請求の範囲内である。

１００ リソグラフィシステム
１０５ 光源
１１０ 光ビーム
１５０ スペクトル特性選択システム
１８０ ビーム解析モジュール

Claims (20)

1. 光ビームのスペクトル特性を制御する方法であって、
   ウェーハ上にパターンを作成するように構成されたリソグラフィ露光装置に光源によって生成された光ビームを誘導する段階と、
   １又は２以上の光源及び誘導される光ビームの経路にあるビーム解析モジュールから前記光ビームのスペクトル特性を表す情報を受信する段階と、
   前記リソグラフィ露光装置から、前記リソグラフィ露光装置内の１又は２以上の構成要素の光学特性に関連する光学的撮像条件を表す情報を受信する段階と、
   受信したスペクトル特性を表す情報及び受信した光学的撮像条件を表す情報の両方を含む測定基準を計算することによって、前記光ビームのスペクトルを近似する段階と、
   前記計算された測定に基づいて前記光ビームの特性値を推定する段階と、
   前記推定光ビーム特性値がターゲット光ビーム特性値に適合するか否かを判断する段階と、
   前記推定光ビーム特性値が前記ターゲット光ビーム特性値に適合しないと判断された場合に前記光ビームの前記スペクトル特性を調節する段階と、
   を含むことを特徴とする方法。
2. 光ビームのスペクトル特性を制御する方法であって、
   ウェーハ上にパターンを作成するように構成されたリソグラフィ露光装置に光源によって生成された光ビームを誘導する段階と、
   １又は２以上の光源から及び誘導される光ビームの経路にあるビーム解析モジュールからの前記光ビームのスペクトル特性を表す情報を受信する段階と、
   前記リソグラフィ露光装置から前記リソグラフィ露光装置の光学的撮像条件を表す情報を受信する段階と、
   受信したスペクトル特性を表す情報及び受信した光学的撮像条件を表す情報に基づいて、前記光ビームの特性値を推定する段階と、
   前記推定光ビーム特性値が前記ターゲット光ビーム特性値に適合しないと判断された場合に前記光ビームの前記スペクトル特性を調節する段階と、
   を含み、
   前記光ビーム特性値を推定する段階は、前記光ビームの焦点ぼけ分布の幅を推定する段階を含むことを特徴とする方法。
3. 前記光ビーム特性値を推定する段階は、前記光ビームの帯域幅を推定する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記光ビームスペクトル特性を調節する段階は、前記光ビームの帯域幅を調節する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記スペクトル特性情報を受信する段階は、前記光ビームの測定帯域幅を受信する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記光学的撮像条件情報を受信する段階は、前記リソグラフィ露光装置内の投影光学要素の開口数を受信する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記光学的撮像条件情報を受信する段階は、前記ウェーハ上に印刷される前記パターンに関する情報を受信する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記光学的撮像条件情報を受信する段階は、前記ウェーハパターンの前記印刷に向けて照明器の条件を受信する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記光ビームスペクトル特性を調節する段階は、第１の範囲モードで作動中に帯域幅の第１の範囲内に前記光ビームの帯域幅を調節する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記光ビームスペクトル特性を調節する段階は、第２の範囲モードで作動中に帯域幅の第２の範囲内に前記光ビームの帯域幅を調節する段階を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記リソグラフィ露光装置の機械的撮像条件を表す情報を受信する段階を更に含み、
    前記光ビーム特性値を推定する段階は、前記受信したスペクトル特性情報、前記受信した光学的撮像条件情報、及び前記受信した機械的撮像条件情報に基づく、
    ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. ウェーハ上にパターンを作成するリソグラフィ露光装置に誘導されるように構成された光ビームを生成する光システムであって、
    前記光ビームを発生するように構成された光源と、
    １又は２以上の光源から及び誘導される光ビームの経路に設けられ、前記光ビームのスペクトル特性を表す情報を測定するよう構成されたビーム解析モジュールと、
    リソグラフィ露光装置に前記光ビームを誘導するように構成されたビーム誘導システムと、
    コントローラであって、
    １又は２以上の光源及び誘導される光ビームの経路にあるビーム解析モジュールから前記光ビームのスペクトル特性を表す情報を受信し、
    前記リソグラフィ露光装置から、前記リソグラフィ露光装置内の１又は２以上の構成要素の光学特性に関連する光学的撮像条件を表す情報を受信し、
    受信したスペクトル特性を表す情報及び受信した光学的撮像条件を表す情報の両方を含む測定基準を計算し、
    前記計算した測定基準に基づいて前記光ビームの特性値を推定し、
    前記推定光ビーム特性値がターゲット光ビーム特性値に適合するか否かを判断し、
    前記推定光ビーム特性値が前記ターゲット光ビーム特性値に適合しないと判断された場合に該判断に基づく調節を示す信号を出力する、
    ように構成されたコントローラと、
    前記出力された信号を受信し、かつ前記光ビームのスペクトル特性を調節するように構成されたスペクトル特性選択システムと、
    を含むことを特徴とする光システム。
13. 前記コントローラは、前記光ビームの焦点ぼけ分布の幅を推定することによって前記光ビーム特性値を推定するように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の光システム。
14. 前記コントローラは、前記光ビームのスペクトルの幅を推定することによって前記光ビーム特性値を推定するように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の光システム。
15. 前記スペクトル特性選択システムは、
    スペクトル特性制御モジュールと、
    前記光源の前記光ビームに光学的に結合されたそれぞれの光学特徴部に接続した１つ又はそれよりも多くのスペクトル特性作動システムと、
    を含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の光システム。
16. 前記スペクトル特性選択システムは、特性の２つ又はそれよりも多くの異なる範囲での前記光ビームスペクトル特性の調節を可能にする少なくとも２つのスペクトル特性作動システムを含むことを特徴とする請求項１２に記載の光システム。
17. 前記スペクトル特性選択システムは、前記光ビームの帯域幅を調節することによって前記光ビームスペクトル特性を調節することを特徴とする請求項１２に記載の光システム。
18. 前記ビーム解析モジュールは、前記光ビームの前記スペクトル特性を表す前記情報を測定する少なくとも１つのセンサを含むスペクトル値測定システムを含むことを特徴とする請求項１２に記載の光システム。
19. 前記スペクトル値測定システムは、干渉計器又は分散計器の１つ又はそれよりも多くを含むことを特徴とする請求項１８に記載の光システム。
20. 前記光ビームの特性値を推定する段階は、前記光ビームの焦点ぼけ分布の幅を推定する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。

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