JP6502325B2 - 基板内に構造を生成するためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、基板内に構造を生成するためのシステムに関する。

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、独国特許出願公開第１０ ２０１３ ２０９ ０９３．５号の優先権を主張するものであり、この特許出願の開示内容は引用により本明細書に組み入れられる。

先行技術によって製造されたマスクをリソグラフィ投影露光システムに使用すると、使用する照明システムにおけるマスク照明の不均一性に起因して、ウェハ上にプリントされる構造の高周波数誤差（ｈｉｇｈ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｒｒｏｒｓ）が生じる。ここで言う「高周波数」とは、照明システム内に存在する強度変動デバイスの可能な解像度に対応する空間周波数よりも高い空間周波数を意味する。特定数の位置では、これらの構造は所望の幅でプリントされるが、これらの位置間では、プリントされた構造幅が所望の構造幅から逸脱するようになる。

欧州特許出願公開第０９５２４９１号明細書 米国特許出願公開第２００１／００９６３１７号明細書 米国特許第７３６２４１３号明細書 米国特許第８６２９９７３号明細書 米国特許第６８５９５１５号明細書 欧州特許出願公開第１２２５４８１号明細書 独国特許出願公開第２０１１０７６１４５号明細書

Ｃｈｒｉｓ Ｍａｃｋ著、「光学リソグラフィの基本原理（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）」教科書、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ社、ＩＳＢＮ ９７８−０−４７０−７２７３０−０

本発明の目的は、ウェハ内に構造を生成するための投影露光装置を含む改善されたシステムを提供することである。

第１の態様によれば、この目的は、以下のシステムによって達成される。
投影露光装置を備え、この投影露光装置が、
− 物体視野（ｏｂｊｅｃｔ ｆｉｅｌｄ）を像視野（ｉｍａｇｅ ｆｉｅｌｄ）内に結像するための投影光学ユニットと、
− 物体視野内に配置可能なリソグラフィマスクを保持するための、走査方向に沿って変位可能なマスクホルダと、
− 像視野内で基板を保持するための、走査方向に沿って変位可能な基板ホルダと、
− 照明光を発生させて物体視野の方に導くための照明システムと、
を含み、照明システムを用いて、物体視野において、走査方向に直角に決められた方向の関数としての走査積分強度分布及び走査積分方向分布を照明光に提供することができ、
リソグラフィマスクは、マスク構造を用いて、投影露光装置を用いた結像中に基板上に基板構造を生成できる、当該マスク構造を有し、
規定のマスク設計位置におけるマスク構造のサイズは、物体視野において照明システムが発生させる照明光の強度分布及び方向分布から決定され、
マスク設計位置間におけるマスク構造のサイズは、マスク設計位置におけるマスク構造のサイズの値の補間（ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）に、比例因子を別として走査積分強度分布のプロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）によって与えられる項を加えた合計によって与えられる、
ことを特徴とするシステム。

第２の態様によれば、この目的は、以下のシステムによって達成される。
投影露光装置を備え、この投影露光装置が、
− 物体視野を像視野内に結像するための投影光学ユニットと、
− 物体視野内に配置可能なリソグラフィマスクを保持するための、走査方向に沿って変位可能なマスクホルダと、
− 像視野内で基板を保持するための、走査方向に沿って変位可能な基板ホルダと、
− 照明光を発生させて物体視野の方に導くための照明システムと、
を含み、照明システム（６０）は、物体視野において、走査方向に直角に決められた方向の関数としての走査積分強度分布及び走査積分方向分布を照明光に提供することができ、
リソグラフィマスクは、マスク構造を用いて、投影露光装置を用いた結像中に基板上に基板構造を生成できる、当該マスク構造を有し、
規定のマスク設計位置におけるリソグラフィマスク上のマスク構造のサイズは、物体視野における照明システムが発生させる照明光の強度分布及び方向分布から決定され、
マスク設計位置間におけるリソグラフィマスク上のマスク構造のサイズは、マスク設計位置におけるマスク構造のサイズの補間である、
ことを特徴とするシステム。

第３の態様によれば、この目的は、以下のシステムによって達成される。
投影露光装置を備え、この投影露光装置が、
− 物体視野を像視野内に結像するための投影光学ユニットと、
− 物体視野内に配置可能なリソグラフィマスクを保持するための、走査方向に沿って変位可能なマスクホルダと、
− 像視野内で基板を保持するための、走査方向に沿って変位可能な基板ホルダと、
− 照明光を発生させて物体視野の方に導くための照明システムと、
を含み、この照明システムは、物体視野における照明光の走査積分強度分布を変化させるための強度変動デバイスを有し、
照明光には、物体視野において、走査積分強度分布及び走査積分方向分布を提供することができ、
リソグラフィマスクは、マスク構造を用いて、投影露光装置を用いた結像中に基板上に基板構造を生成できる、当該マスク構造を有し、
リソグラフィマスクは、マスク構造のサイズの変動が走査積分強度変動に比例する別個の領域に細分化可能である、
ことを特徴とするシステム。

従属請求項は、このシステムの好ましい実施形態に関する。

システムの一実施形態では、少なくとも１つの位置におけるマスク構造のサイズが、ＮＩＬＳ因子及びＭＥＥＦ因子に依存して形成され、マスク設計位置間のリソグラフィマスク上のマスク構造のサイズが、マスク設計位置におけるマスク構造のサイズの補間に、
ＣＤ 基板上の所望の構造幅
ＭＥＥＦ マスク誤差増大因子（Ｍａｓｋ Ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔｏｒ）
ＮＩＬＳ 正規化強度対数の２乗（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｌｏｇａｒｉｔｈｍ Ｓｑｕａｒｅｄ）
β 投影光学ユニットの拡大スケール（ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｃａｌｅ）の絶対値
ΔＩ（ｘ）／Ｉ ｘ座標の関数としての相対的強度偏差（ｒｅｌａｔｉｖｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）
をパラメータとする以下の数学的関係：
によって与えられる項を加えた合計として与えられる。

システムのさらなる実施形態では、複数のマスク設計位置と、強度変動デバイスを用いて走査積分強度の独立補正が可能な複数の位置とが同一である。

システムの１つの有利な展開は、照明システムが、物体視野における照明光の走査積分強度分布を変化させるための強度変動デバイスを有し、この強度変動デバイスが、物体視野における照明光の走査積分強度分布の均一性を改善できるようにセット可能（ｓｅｔｔａｂｌｅ）であることを特徴とする。強度変動デバイスについては、照明光の不均一な強度分布を最良の方法で補正又はより均一にすることができる立証済みのデバイスを使用する。

システムのさらに好ましい実施形態は、照明光の走査積分強度が、物体視野の互いに間隔を置いて配置された少なくとも３つの位置において等しい大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）であることを特徴とする。これにより、リソグラフィマスク上の構造を計算する補間の複雑性が可能な限り低く保たれる。

本発明のさらなる実施形態は、リソグラフィマスク上のマスク構造が、ＮＩＬＳ因子及びＭＥＥＦ因子に依存して形成され、リソグラフィマスクが、
ＣＤ 基板上の所望の構造幅
ＭＥＥＦ マスク誤差増大因子
ＮＩＬＳ 正規化強度対数の２乗
β 投影光学ユニットの拡大スケールの絶対値
ΔＩ（ｘ）／Ｉ ｘ座標の関数としての相対的強度偏差
をパラメータとする以下の数学的関係：
によって位置ｘに対するマスク構造のサイズの依存性が与えられる別個の領域に細分化可能であるという事実によって区別することができる。

これにより、単純な数学的関係を用いて、強度変化を構造サイズの変化に変換することができる。

このように、支援値間の補間及び単純な数式を用いて、照明光の強度不均等の最良な補償を達成する。

一態様では、リソグラフィ投影露光システムのためのマスクの生成方法を提案し、この方法は、
ａ）強度変動デバイスを、できるだけ均一な照明強度をもたらすようにセットする（ｓｅｔｔｉｎｇ）ステップと、
ｂ）第２の座標を平均した後に、マスク上の規定数のマスク設計位置における照明方向分布を第１の座標の関数として決定するステップと、
ｃ）マスク設計位置におけるマスク構造のサイズを、レジスト像において所望のサイズの構造が得られるように計算するステップと、
ｄ）ある位置におけるマスク上の構造のサイズが、マスク設計位置におけるマスク上の構造のサイズの規定の補間によって与えられるようにマスクを生成するステップと、
を含む。

さらなる態様では、リソグラフィ投影露光システムのためのマスクの生成方法を提案し、この方法は、
ａ）強度変動デバイスを、できるだけ均一な照明強度をもたらすようにセットするステップと、
ｂ）第２の座標を平均した後に、マスク上の規定数のマスク設計位置における照明方向分布を第１の座標の関数として決定するステップと、
ｃ）レジスト像において所望のサイズの構造が得られることを計算するステップと、
ｄ）可能な限り多くの位置における照明強度を決定するステップと、
ｅ）Δｂ 構造サイズの補正
ＣＤ 基板上の所望の構造幅
ＭＥＥＦ マスク誤差増大因子
ＮＩＬＳ 正規化強度対数の２乗
β 拡大スケール
ΔＩ（ｘ）／Ｉ ｘ座標の関数としての残余強度誤差（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｅｒｒｏｒ ａｓ ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｘ−ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）
をパラメータとする以下の数学的関係：
に従って、構造サイズの補正を考慮したマスクを生成するステップと、
を含む。

さらなる態様では、リソグラフィ投影露光システムのためのマスクの生成方法を提案し、この方法は、
ａ）強度変動デバイスを、できるだけ均一な照明強度をもたらすようにセットするステップと、
ｂ）第２の座標を平均した後に、マスク上の規定数のマスク設計位置における照明方向分布を第１の座標の関数として決定するステップと、
ｃ）マスク設計位置における構造のサイズを、レジスト像において所望のサイズの構造が得られるように計算するステップと、
ｄ）可能な限り多くの位置における照明強度を決定するステップと、
ｅ）各位置に最も近い２つのマスク設計位置におけるマスク上の構造サイズを規定の方法で補間するステップと、
ｆ）Δｂ 構造サイズの補正
ＣＤ 基板上の所望の構造幅
ＭＥＥＦ マスク誤差増大因子
ＮＩＬＳ 正規化強度対数の２乗
β 拡大スケール
ΔＩ（ｘ）／Ｉ ｘ座標の関数としての残余強度誤差
をパラメータとする以下の数学的関係：
に従って、構造サイズの補正を考慮したマスクを生成するステップと、
を含む。

さらなる態様では、この方法のステップｂ）において、独立強度適応が可能な全ての位置において照明方向分布を決定するステップが実行されることを提案する。このように多くの位置間で本発明による補間を実行する結果、わずかなＣＤ誤差さえも可能な最大限まで補償されるという利点が得られる。

さらなる態様では、この方法のステップｂ）において、３〜５の範囲内の複数のマスク設計位置（ＰＭ）において照明方向分布を決定するステップを実行する。この特定の位置選択によってマスク設計位置が減少し、この結果、計算上の複雑性が著しく低減される。

さらなる態様では、この方法のステップｅ）において、マスク設計位置間において、線形補間、２次補間、放物線補間のうちの１つによって構造サイズの補間を行う。この結果、複数の既知の補間方法を実行できることにより、補間要件を高度に可変的に考慮できるという利点が得られる。

さらなる態様では、この方法のステップｂ）において、独立強度適応が可能な１つ又は全ての位置において照明方向分布を決定するステップを実行する。これにより、異なる大きさ（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｍａｇｎｉｔｕｄｅｓ）のマスク補正の改善の可能性を導入することが可能になるという利点が得られる。

さらなる態様では、マスク設計位置（Ｐ）を、マスクの中心、レチクル半径の＋／− ２／３に配置し、又はこれらの位置の１つをマスクの端部に配置する。これにより、どのマスク領域においてマスクの補正要件が最も高いかを考慮することが有利に可能となる。
［当初請求項１］
投影露光装置（１００）を備えたシステムであって、前記投影露光装置（１００）は、 物体視野を像視野内に結像するための投影光学ユニット（１０）と、
前記物体視野内に配置可能なリソグラフィマスク（３０）を保持するための、走査方向（ｙ）に沿って変位可能なマスクホルダ（２０）と、
前記像視野内で基板（５０）を保持するための、前記走査方向（ｙ）に沿って変位可能な基板ホルダ（４０）と、
照明光（Ｌ）を発生させて前記物体視野の方に導くための照明システム（６０）と、
を含み、前記照明システムを用いて、前記物体視野において、前記走査方向（ｙ）に直角に決められた方向（ｘ）の関数としての走査積分強度分布及び走査積分方向分布を前記照明光（Ｌ）に提供することができ、
前記リソグラフィマスク（３０）は、マスク構造（ｂ _M ）を用いて、前記投影露光装置（１００）を用いた前記結像中に前記基板（５０）上に基板構造（ｂ _S ）を生成できる、当該マスク構造（ｂ _M ）を有し、
規定のマスク設計位置（ＰＭ）における前記マスク構造（ｂ _M ）のサイズは、前記物体視野における前記照明システムが発生させる前記照明光（Ｌ）の前記強度分布及び前記方向分布から決定され、
前記マスク設計位置（ＰＭ）間における前記マスク構造（ｂ _M ）の前記サイズは、前記マスク設計位置（ＰＭ）における前記マスク構造（ｂ _M ）のサイズの値の補間に、比例因子を別として前記走査積分強度分布のプロファイルによって与えられる項を加えた合計によって与えられる、
ことを特徴とするシステム。
［当初請求項２］
少なくとも１つの位置における前記マスク構造（ｂ _M ）の前記サイズは、ＮＩＬＳ因子及びＭＥＥＦ因子に依存して形成され、前記マスク設計位置（ＰＭ）間の前記リソグラフィマスク（３０）上の前記マスク構造（ｂ _M ）の前記サイズは、前記マスク設計位置（ＰＭ）における前記マスク構造（ｂ _M ）のサイズの補間に、
ＣＤ 前記基板上の所望の構造幅
ＭＥＥＦ マスク誤差増大因子
ＮＩＬＳ 正規化強度対数の２乗
β 前記投影光学ユニットの拡大スケールの絶対値
ΔＩ（ｘ）／Ｉ ｘ座標の関数としての相対的強度偏差
をパラメータとする以下の数学的関係：
によって与えられる項（Δｂ（ｘ））を加えた合計として与えられる、
ことを特徴とする当初請求項１に記載のシステム。
［当初請求項３］
複数の前記マスク設計位置（ＰＭ）と、前記強度変動デバイス（７０）を用いて走査積分強度の独立補正が可能な複数の位置（ＰＵ）とは同一である、
ことを特徴とする当初請求項２に記載のシステム。
［当初請求項４］
投影露光装置（１００）を備えたシステムであって、前記投影露光装置（１００）は、 物体視野を像視野内に結像するための投影光学ユニット（１０）と、
前記物体視野内に配置可能なリソグラフィマスク（３０）を保持するための、走査方向（ｙ）に沿って変位可能なマスクホルダ（２０）と、
前記像視野内で基板（５０）を保持するための、前記走査方向（ｙ）に沿って変位可能な基板ホルダ（４０）と、
照明光（Ｌ）を発生させて前記物体視野の方に導くための照明システム（６０）と、
を含み、前記照明システム（６０）を用いて、前記物体視野において、前記走査方向（ｙ）に直角に決められた方向（ｘ）の関数としての走査積分強度分布及び走査積分方向分布を前記照明光（Ｌ）に提供することができ、
前記リソグラフィマスク（３０）は、マスク構造（ｂ _M ）を用いて、前記投影露光装置（１００）を用いた前記結像中に前記基板（５０）上に基板構造（ｂ _S ）を生成できる、当該マスク構造（ｂ _M ）を有し、
規定のマスク設計位置（ＰＭ）における前記リソグラフィマスク（３０）上の前記マスク構造（ｂ _M ）のサイズは、前記物体視野における前記照明システム（６０）が発生させる前記照明光（Ｌ）の前記強度分布及び前記方向分布から決定され、
前記マスク設計位置（ＰＭ）間における前記リソグラフィマスク上の前記マスク構造（ｂ _M ）の前記サイズは、前記マスク設計位置（ＰＭ）における前記マスク構造（ｂ _M ）のサイズの補間である、
ことを特徴とするシステム。
［当初請求項５］
前記照明システム（６０）は、前記物体視野における前記照明光（Ｌ）の前記走査積分強度分布を変化させるための強度変動デバイス（７０）を有し、該強度変動デバイス（７０）は、前記物体視野における前記照明光（Ｌ）の前記走査積分強度分布の均一性を改善できるようにセット可能である、
ことを特徴とする当初請求項４に記載のシステム。
［当初請求項６］
前記照明光（Ｌ）の前記走査積分強度は、前記物体視野の互いに間隔を置いて配置された少なくとも３つの位置において同一の大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）である、
ことを特徴とする当初請求項５に記載のシステム。
［当初請求項７］
投影露光装置（１００）を備えたシステムであって、前記投影露光装置（１００）は、 物体視野を像視野内に結像するための投影光学ユニット（１０）と、
前記物体視野内に配置可能なリソグラフィマスク（３０）を保持するための、走査方向（ｙ）に沿って変位可能なマスクホルダ（２０）と、
前記像視野内で基板（５０）を保持するための、前記走査方向（ｙ）に沿って変位可能な基板ホルダ（４０）と、
照明光（Ｌ）を発生させて前記物体視野の方に導くための照明システム（６０）と、
を含み、
前記照明システム（６０）は、前記物体視野における前記照明光（Ｌ）の走査積分強度分布を変化させるための強度変動デバイス（７０）を有し、
前記照明光（Ｌ）には、前記物体視野において、走査積分強度分布及び走査積分方向分布を提供することができ、
前記リソグラフィマスク（３０）は、マスク構造（ｂ _M ）を用いて、前記投影露光装置（１００）を用いた前記結像中に前記基板（５０）上に基板構造（ｂ _S ）を生成できる、当該マスク構造（ｂ _M ）を有し、
前記リソグラフィマスク（３０）は、前記マスク構造のサイズの変動が前記走査積分強度変動に比例する別個の領域に細分化可能である、
ことを特徴とするシステム。
［当初請求項８］
前記リソグラフィマスク（３０）上の前記マスク構造（ｂ _M ）は、ＮＩＬＳ因子及びＭＥＥＦ因子に依存して形成され、前記リソグラフィマスク（３０）は、
ＣＤ 前記基板上の所望の構造幅
ＭＥＥＦ マスク誤差増大因子
ＮＩＬＳ 正規化強度対数の２乗
β 前記投影光学ユニットの拡大スケールの絶対値
ΔＩ（ｘ）／Ｉ ｘ座標の関数としての相対的強度偏差
をパラメータとする以下の数学的関係：
によって位置ｘに対する前記マスク構造（ｂ _M ）の前記サイズの依存性（Δｂ（ｘ））が与えられる別個の領域に細分化可能である、
ことを特徴とする当初請求項７に記載のシステム。

以下、複数の図を参照しながら本発明をさらなる特徴及び利点と共に詳細に説明する。この場合、説明又は図示する全ての特徴は、特許請求の範囲におけるこれらの組み合わせ又はその従属参照とは無関係に、並びに明細書及び図におけるこれらの表現及び例証とは無関係に、単独で又は任意の組み合わせで本発明の主題を形成する。図は、主に本発明にとって不可欠な原理を明らかにするものである。

投影露光装置の基本平面図である。 強度変動デバイスの細部の平面図である。 補正前の照明の走査積分強度を示す図である。 補正前の走査積分強度分布を示す図である。 補正後の走査積分強度分布を示す図である。 独立強度適応が可能な全ての位置ＰＵにおいて評価した、独立強度適応が可能な各位置ＰＵにおいてマスク設計を行った場合のＣＤ誤差を示す図である。 独立強度適応が可能な全ての位置ＰＵにおいて評価した、視野（ｆｉｅｌｄ）中心（Ｐ０）のみでマスク設計を行った場合のＣＤ誤差を示す図である。 全ての位置において評価した、独立強度適応が可能な各位置ＰＵにおいてマスク設計を行った場合のＣＤ誤差を示す図である。 全ての位置において評価した、視野中心（Ｐ０）のみでマスク設計を行った場合のＣＤ誤差を示す図である。 強度変動デバイスによる補正後のマスク全体の照明強度プロファイルを示す図である。 視野中心のみで従来のマスク設計を行った場合のＣＤ誤差を示す図である。 視野中心のみで従来のマスク設計を行った場合のＣＤ誤差を示す図である。 視野中心のみで従来のマスク設計を行った場合のＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ２／３視野幅においてマスク設計を行い、構造サイズの線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ２／３視野幅においてマスク設計を行い、構造サイズの線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ２／３視野幅においてマスク設計を行い、構造サイズの線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び視野端部においてマスク設計を行い、構造サイズの線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び視野端部においてマスク設計を行い、構造サイズの線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び視野端部においてマスク設計を行い、構造サイズの線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ４／５視野幅においてマスク設計を行い、構造サイズの２次補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ４／５視野幅においてマスク設計を行い、構造サイズの２次補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ４／５視野幅においてマスク設計を行い、構造サイズの２次補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 強度変動デバイスのフィンガーの各位置において従来のマスク設計を行った場合のＣＤ誤差を示す図である。 強度変動デバイスのフィンガーの各位置において従来のマスク設計を行った場合のＣＤ誤差を示す図である。 強度変動デバイスのフィンガーの各位置において従来のマスク設計を行った場合のＣＤ誤差を示す図である。 視野中心のみでマスク設計を行い、構造幅の補正を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心のみでマスク設計を行い、構造幅の補正を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心のみでマスク設計を行い、構造幅の補正を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ２／３視野幅においてマスク設計を行い、等式（４）による補正の後に線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ２／３視野幅においてマスク設計を行い、等式（４）による補正の後に線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ２／３視野幅においてマスク設計を行い、等式（４）による補正の後に線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び視野端部においてマスク設計を行い、等式（４）による補正の後に線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び視野端部においてマスク設計を行い、等式（４）による補正の後に線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び視野端部においてマスク設計を行い、等式（４）による補正の後に線形補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ４／５視野幅においてマスク設計を行い、等式（４）による補正の後に２次補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ４／５視野幅においてマスク設計を行い、等式（４）による補正の後に２次補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 視野中心及び＋／− ４／５視野幅においてマスク設計を行い、等式（４）による補正の後に２次補間を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 強度変動デバイスの各フィンガーにおいてマスク設計を行い、等式（４）による補正を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 強度変動デバイスの各フィンガーにおいてマスク設計を行い、等式（４）による補正を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 強度変動デバイスの各フィンガーにおいてマスク設計を行い、等式（４）による補正を行った場合の、本発明によって低減されたＣＤ誤差を示す図である。 ＥＵＶ波長領域のための照明システムの詳細図である。

図１に、従来の投影露光装置１００又は投影露光システムを基本平面図で示す。ここでは、投影露光装置１００が、物体面内の物体視野を像面内の像視野上に結像するための投影光学ユニット１０を含む。さらに、（「マスク」又は「レチクル」と呼ばれる）リソグラフィマスク３０をマスク面内に保持する可動式マスクホルダ２０が設けられ、マスクホルダ２０は、マスク変位駆動部（図示せず）によって変位方向に沿って変位可能であることが好ましい。マスク面は、投影光学ユニット１０の物体面と一致する。以下では、この変位方向を「走査方向」とも呼び、ｙ軸と平行になるように選択する。

さらに、ウェハ又は基板５０を投影光学ユニット１０の像視野内に保持するためのウェハ又は基板ホルダ４０も示しており、基板ホルダ４０は、ウェハ変位駆動部（図示せず）によって変位方向に沿って変位可能であることが好ましい。

マスク３０及びウェハ５０は、互いに同期して移動又は変位することが好ましい。これらの変位方向は、互いに平行に配置され、ウェハ５０の変位速度は、マスク３０の変位速度と投影光学ユニット１０の拡大スケールとの積に等しいことが好ましい。この結果、変位過程中にマスク３０の各物体点がウェハ５０の同じそれぞれの像点上に結像されるように、マスク３０をウェハ５０の一部上に結像することができる。この過程は「走査」と呼ばれ、これに応じて投影露光装置は「スキャナ」と呼ばれる。

例えば１９３ｎｍの波長を有するレーザビームを放出するレーザの形の放射セル６１を有する照明システム６０は、照明光Ｌを生成して物体視野の方に導くことができる。照明光Ｌは、場合によっては位置に依存する強度分布及び方向分布を伴って物体視野に入射する。ウェハ５０の一地点に入射する光強度は、対応する物体視野の地点における照明強度に比例する。特にマスク３０を配置するという理由で物体視野に回折構造を導入する場合、像視野の強度は、物体視野内の照明光の方向分布にさらに依存する。

光は、走査中にウェハ５０に入射する。ウェハ５０は、感光層で覆われている。ある地点における感光層の化学的特性は、全体的な露光過程中にその地点に入射する光の線量に依存して変化し、すなわちウェハ５０上のある地点における線量は、その地点における光強度の時間積分である。ウェハ５０の考察点が像視野内に位置し、対応するマスク３０上の点が物体視野の照明領域内に位置する限り、この積分への寄与のみが存在する。

従って、この過程は「走査積分」とも呼ばれる。走査過程が終了した後のウェハ５０上のある地点における線量は、強度分布及び方向分布の完全な空間依存性に依存せず、むしろ走査を通じた、すなわちｙ方向を通じた対応する積分値のみに依存する。従って、走査積分強度分布という用語、及び走査積分方向分布という用語を使用する。これらの２つの変数は、変位方向と平行な座標にはもはや依存せず、むしろ変位方向と直交する座標のみに依存する。以下、変位方向と直交する方向をｘ軸として選択する。共通面上に存在する同じｘ座標を有する点は、ｙ軸に平行な直線を形成するが、この文脈では「直線」という用語はあまり用いられないので、以下ではこの直線を位置と呼ぶ。従って、「点」は２つの座標成分によって識別され、「位置」は１つの座標成分のみによって識別される。

さらに、強度変動デバイス７０も設けられる。強度変動デバイス７０は、物体視野内の走査積分強度分布の適応を可能にする。具体的には、強度変動デバイス７０を使用すると、物体視野において、可能な最大限まで位置に依存する走査積分強度分布をセットすることができる。また、強度変動デバイス７０を用いて、製造欠陥、時間ドリフト、時効効果などの影響を少なくとも部分的に補償することもできる。物体視野内の照明光の方向分布は、図１に示していない照明光学ユニット６０のコンポーネントを用いて任意に変化させることができる。方向分布を変化させると、特に製造欠陥、時間ドリフト、時効効果などが存在しない場合であっても、走査積分強度分布が変化してしまう。このような変化が生じた場合、強度変動デバイス７０によってこの変化を少なくとも部分的に補償することができる。

強度変動デバイス７０は、例えば２５個のフィンガー７１などの複数のフィンガー７１を含む。各フィンガー７１は、ｙ軸に沿って互いに独立して変位可能である。フィンガー７１は、物体視野が配置された物体面の近くに取り付けられ、或いは物体視野に対して共役な面の近くに配置される。フィンガー７１を好適に変位させた場合、物体視野の特定の領域を、もはや照明光Ｌによって照明されないようにすることができる。従って、これらの位置では、走査積分強度分布の値が減少する。

フィンガー７１の各々は、強度変動デバイス７０の個々のフィンガー７１間の距離の値に対応する規定幅を有する。幅及び距離はｘ座標に関連し、すなわちフィンガー７１の変位方向と直交する方向に測定される。

各フィンガー７１は、その先端、すなわちフィンガー７１が照明光Ｌに入り込む部分に、投影レンズ１０の物体視野の曲率の投影に対応する曲率を有する。強度変動デバイス７０に対応する均一性補正装置は、例えば、欧州特許出願公開第０９５２４９１号、米国特許出願公開第２００１／００９６３１７号、米国特許第７３６２４１３号、及び米国特許第８６２９９７３号から公知である。フィンガー７１は、傾斜したエッジ領域を有することができる。フィンガー７１は、重なるように配置することができる。フィンガー７１は、物体視野の片側に配置することができる。フィンガー７１は、物体視野の片側に各々が配置された２つのグループに分類することができる。２つの異なるグループのフィンガー７１は、互いにずれた（ｏｆｆｓｅｔ）形で配置することができる。

リソグラフィマスク３０は、投影露光装置１００を用いた結像中に基板５０上の感光層に構造が生成されるような構造を有する。このような基板５０内の構造の生成は、構造の「プリント」とも呼ばれる。感光層内の構造は、その後のステップで基板５０内に転写することができるが、ここではこのステップについてこれ以上説明しない。マスク３０上の構造の範囲、大きさ（ｅｘｔｅｎｔ）は、ｂ_Mとして示される。構造が実質的に線形状を有している場合、線の厚み（ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｉｎｅｓ）が範囲、大きさ（ｅｘｔｅｎｔ）ｂ_Mを表すことができる。構造が実質的に楕円形状を有している場合、２つの軸の一方が範囲、大きさ（ｅｘｔｅｎｔ）ｂ_Mを表すことができる。異なる形状を有する構造については、同様の又は異なる方法で範囲、大きさ（ｅｘｔｅｎｔ）ｂ_Mを定めることができる。

ウェハ５０上又はその上に存在する感光層上に生成された構造は、範囲、大きさ（ｅｘｔｅｎｔ）ｂ_Sを有する。大まかに近似すると、ｂ_Sは、ｂ_Mに投影光学ユニット１０の拡大スケール（ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｃａｌｅ）を乗算することよって得られる。しかしながら、この近似値と実際の範囲、大きさ（ｅｘｔｅｎｔ）との間には偏差（又は、ずれ。ｄｅｖｉａｔｉｏｎ。他の箇所においても同様。）が存在する。この偏差の大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）は、物体視野内の走査積分強度分布及び走査積分方向分布に依存する。

特に、走査積分強度分布及び走査積分方向分布は、変位方向と直交する座標ｘ、すなわち物体視野内の位置に依存するので、ウェハ５０上に結像されることによって互いに等しい寸法の構造をもたらすマスク３０上の構造の範囲、大きさ（ｅｘｔｅｎｔ）ｂ_Mは、マスク３０上の構造の位置の座標ｘ、すなわちマスク３０上の位置に依存する。マスク上のこのような構造のサイズｂ_M同士の差異は、１ｎｍ未満、具体的には０．５ｎｍ未満であることが好ましい。マスク上のこれらの構造は、同じ形状及び同じ配向を有することが好ましい。マスク３０上のこれらの構造は、ウェハ５０上の構造と同じ形状、特に同じ配向を有することが好ましい。

「光近接効果補正（ＯＰＣ）」又は「マスク設計」（これらの２つの用語は同じ処理を表す）を用いて、マスク上の構造のために定められた既定位置において、所定のサイズｂ_Sを有する構造を基板５０上に生成させるサイズｂ_Mを決定することができる。ＯＰＣは、強力なコンピュータでさえも長い計算時間を必要とする数値的に複雑な処理である。

リソグラフィマスク３０は、規定位置ＰＭにおける構造のサイズｂ_Mを、照明システム６０によって物体視野に生成される照明光の強度分布及び方向分布から決定できることを特徴とし、この場合、位置ＰＭ間における構造のサイズｂ_Mは、位置ＰＭにおける構造のサイズｂ_Mの補間である。

このように、リソグラフィマスク３０を用いて、照明システム６０の光分布の位置依存性を補償することができる。このことは、構造の必要なサイズｂ_Mの正確な計算を、その位置の光分布に基づいてほんの数箇所で行えばよいことを意味し、この結果、相当量の計算の複雑性を削減することができる。

図２は、強度変動デバイス７０のフィンガー７１の基本平面図である。フィンガー７１の各々は、ｘ方向に約４ｍｍの幅を有する。フィンガー７１を用いてこれらを互いの方に動かすことにより、物体視野内の照明光Ｌによって照明される領域を短縮することができる。このことを、「走査スロット」を短縮すると言うことができる。フィンガー７１を引き離すことに対応して、走査スロットを伸ばすこともできる。

これらの帯状に具体化されたフィンガー７１を用いて露光補正が行われる。従って、フィンガー７１を用いて走査積分強度分布の一定の補正を行うことは可能であるが、これはシステムが定める方法において制限され、この結果、強度変動デバイス７０を用いて走査積分強度分布の完全に正確な補正を行うことはできないことが明らかである。

図１８は、ＥＵＶ波長帯のための照明システム６０の構成の詳細図である。プラズマ６１１は、例えば５ｎｍと３０ｎｍの間の波長領域の照明光Ｌを放出する。照明光Ｌは、集光器６１２によって集束された後、ＥＵＶ照明光Ｌを望ましくない放射又は粒子成分から分離するために使用できる中間焦点面６１３を通過する。このようなプラズマ及び集光器に関する情報は、例えば米国特許第６８５９５１５（Ｂ２）号及び欧州特許出願公開第１２２５４８１（Ａ２）号から公知である。

照明光Ｌは、中間焦点面６１３を通過した後、最初にフィールド・ファセット（さらに詳細には図示せず）から成るフィールド・ファセットミラー６２に入射する。フィールド・ファセットに入射した光は、瞳ファセットミラー６３の瞳ファセット（さらに詳細には図示せず）を通じて導かれる。照明光Ｌは、図１８では一例として３つのミラー６４１、６４２、６４３から成る伝達光学ユニット６４を通じて物体視野に導かれる。このような照明システムは、例えば独国特許出願公開第２０１１０７６１４５号から公知である。ミラー６４３は、かすり入射によって具体化することができる。ミラー６４３は、屈折力を伴わずに具体化することもできる。伝達光学ユニット６４のミラーの一部又は全部を省略することもできる。物体視野に近接して、ただし物体視野に入射する照明光Ｌから見た物体視野の上流側に、フィンガー７１を有する強度変動デバイス７０が配置される。

瞳ファセットミラー６３は、瞳面の近くに配置され、すなわち照明光を導く瞳ファセットの選択によって物体視野上の入射方向が予め定められる。フィールド・ファセットミラー６２のフィールド・ファセットを変位可能とすることにより、フィールド・ファセットに入射する照明光を、変位状態に応じて異なる瞳ファセットを通じて誘導することができる。これにより、物体視野における照明光の方向分布を変化させることができる。

フィールド・ファセットミラーは、物体視野に対して共役な面又はその近くに配置される。従って、各フィールド・ファセットは、少なくとも近似的に物体視野の面内に結像される。従って、フィールド・ファセットに入射する照明光Ｌの強度が不均一であると、特定の瞳ファセットを通じて導かれる照明光の強度が、物体視野への入射時に不均一になる。

フィールド・ファセットミラー６２の照明、従って各個々のフィールド・ファセットの照明は、プラズマ源６１１及び集光器６１２の特性に依存する。一般に、フィールド・ファセットミラー６２の均一な照明、従って各個々のフィールド・ファセットの均一な照明は達成不可能である。瞳ファセットミラー６３は、瞳面又はその近くに配置されるので、この不均一性によって方向分布が物体視野上の点に依存するようになり、従って走査積分方向分布もその位置に依存するようになる。

従って、根本的な物理的理由により、走査積分方向分布は、物体視野上の「位置」に依存する可能性がある。また、照明システム６０内で照明光を導く際の照明システム６０のミラー上の層などの影響又は幾何学的因子によって、走査積分強度分布又は走査積分方向分布の位置依存が生じる可能性もある。フィールド・ファセットミラー６２のフィールド・ファセットの変位により、物体視野における方向分布を意図的に変化させた場合、同様に走査積分強度分布も変化する可能性がある。

これらの変化は予測可能であり、すなわち時効効果又は熱ドリフトなどに依存しないことができる。特に、これらの変化は、全ての投影露光装置１００又は１つのタイプの照明システム６０について同じものとなり得る。これらの変化は、照明システム６０及び／又はそのコンポーネントの時効効果、熱ドリフト又は生産変動に基づくことができる。これらの変化は、特に投影露光装置１００間、又は１つのタイプの照明システム６０間で異なることができる。

図３に、照明光の走査積分強度Ｉの放物線状に具体化されたプロファイルを原理的に示す。図示のプロファイルは、強度変動デバイス７０のフィンガー７１による補正前に存在するものである。言うまでもなく、上向きに湾曲した放物線も考えられる。具体的には、フィールド・ファセットミラー６２のフィールド・ファセットの１つの変位状態について下向きに湾曲した放物線が生じ、フィールド・ファセットの別の変位状態について上向きに湾曲した放物線が生じる可能性がある。

図４ａは、図３のプロファイルを、強度変動デバイス７０のフィンガー７１と共に再び示す。強度プロファイルＩ（ｘ）上の点によって強調した位置では強度分布の正確な補正が行われるが、これらの位置の間の領域では行われず、この結果、フィンガー７１による補正後には、図４ｂに示すようにジグザグ状に具体化された走査積分強度プロファイルが得られる。

本発明は、リソグラフィマスク３０上の構造を補正することにより、強度プロファイルの補正できない部分の補正を実現する。

本発明の利点を立証するために、本発明による、光源６１によって生成されるフィールド・ファセットミラー６２上の強度分布が異なる３つの異なる投影露光装置１００について検討する。これらの投影露光装置は、例えばプラズマ源６１１又は集光器６１２が異なることができる。

リソグラフィ工程でウェハ５０上に所望の構造を生成するには、最初にマスク３０を「設計」する必要があることが知られている。このことは、マスク３０上の構造サイズを、正確にはウェハ５０上に生成するように意図される所望の構造に関する知識に基づいて、並びに走査積分照明強度分布及び（「照明瞳」とも呼ばれる）走査積分照明方向分布に関する想定に基づいて計算する必要があることを意味する。リソグラフィ工程中に、マスク３０がこの照明強度分布及び照明方向分布で正確に照明された場合、正確に所望のサイズを有する構造がウェハ５０上に生じる。実際の照明強度分布及び／又は照明方向分布を考慮することは複雑すぎるので、想定される照明強度分布及び／又は照明方向分布は、実際の照明強度分布及び／又は照明方向分布と異なることが多い。

以下の例示的な実施形態で検討する構造は、３６ｎｍと１２６ｎｍの間のピッチを有する１８ｎｍ幅の線である。１００個の異なる構造について、正確には水平配向及び垂直配向の各々における５０個ずつの異なるピッチについて検討する。すなわち、ウェハ５０上に１００個の異なる構造を生成し、これらの構造の各々をウェハ５０上の異なる位置に数多く生成できるマスク３０を検討する。従って、以下では、「構造サイズの位置依存性」という標準名称を明確に定義する。

マスク設計の前に、可能な限り最良な方法で均一性が補正されるように、強度変動デバイス７０を用いてレチクル照明の空間的にほぼ一定の強度プロファイルをセットする。このセッティングは、シミュレーションによって行うこともできる。この場合、物体視野内の全ての位置において実質的に同じ走査積分強度が得られるように強度変動デバイス７０のフィンガー７１の位置を模索する。フィンガー７１は、一方向のみに沿って動かすことができ、従って自由度は１つしか存在しないので、１つの位置ＰＵにおける唯一の走査積分強度をフィンガー７１毎に自由に選択することもできる。いずれの場合にも、この位置ＰＵがフィンガーの中心に置かれると想定する。このことは、図４ａの説明図にも対応する。従って、全ての位置Ｐのうち、所望の強度を保証できるのは特定の位置ＰＵのみであり、その数はフィンガー７１の数によって決まる。

照明方向分布及び照明強度は、空間的に一定ではないので、各位置において上記の前提条件下でマスク設計を行う場合、ウェハ５０上に同じ構造をプリントしたつもりでも、マスク３０上には異なる構造幅が生じるようになる。マスク設計の高度な数値的複雑性により、マスクの各位置におけるマスク３０上の構造の必要な幅ｂ_Mの正確な計算はまれに実行できるのみである。

先行技術で知られている以下の２つの選択肢について調査する。

１．例えば２５個の位置ＰＵの各々において正確なマスク設計を実行し、すなわち走査積分照明強度及び走査積分方向分布に基づいて、強度変動デバイスのフィンガー７１毎にマスク上の必要な構造幅ｂ_Mを計算する。投影光学ユニット１０を用いてマスク３０上の構造によって像面４０内に生成される像の必要な計算は、「空間像計算（ａｅｒｉａｌ ｉｍａｇｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ）」とも呼ばれる。これらの対応する幅を、関連するフィンガーの対象となる各位置Ｐにおいて使用する。

２．物体視野の中心（位置Ｐ０）のみでマスク設計を行い、その後これらの構造幅をマスク３０上の各位置に使用する。

図５ａ及び図５ｂに、ウェハ５０上に生成される構造の構造サイズ偏差、すなわち構造の所望の範囲、大きさ（ｅｘｔｅｎｔ）と実際の範囲、大きさ（ｅｘｔｅｎｔ）との間の偏差を定性的観点から示す。座標Ｒは、ｘ軸と平行に延び、すなわち走査方向と直交する。この構造サイズ偏差は、「ＣＤ誤差（ＣＤ ｅｒｒｏｒ）」とも呼ばれる。図５ａ及び図５ｂには、位置ＰＵにおける構造サイズ偏差しか示しておらず、すなわち位置ＰＵ間の構造サイズ誤差のプロファイルは示してはいない。

図５ａでは、各位置ＰＵにおいてマスク設計を行った場合、ウェハ上の全ての検討構造について、各位置ＰＵで正確に所望の構造幅が生じている。従って、ＣＤ誤差は、全ての位置ＰＵにおいてゼロに等しい。

対照的に、図５ｂに示すように、１つの位置Ｐ０、すなわちフィールドの中心（Ｒ＝０ｍｍ）のみでマスク設計を行った場合、ＣＤ誤差は、フィールドの中心のみで全ての構造についてゼロに等しい。他の全ての位置では、限られたＣＤ誤差が生じる。（構造毎に１つの点に対応する）各位置ＰＵについて１００個の点を描いているが、図ではこれらの点が部分的に重なり合っており、従って全てが個々の点として識別できるわけではない。

マスク設計は、空間像の計算に基づき、従って数値的に要求が厳しい。従って、マスクメーカーは、計算の複雑性を抑えるために、ルールに基づくマスク適応を使用する。この適応は、１つ又は少数の空間像計算によって設計されたマスク３０を選択し、単純な数値ルールを用いてこのマスクを適応させるものである。これらのルールの単純さに起因して、この種のマスク適応には、有利にわずかな計算時間しか要しない。

図５には、位置ＰＵ間に存在する位置ＰのＣＤ誤差を示していない。図６ａ及び図６ｂに、位置ＰＵ間に存在する位置ＰのＣＤ誤差をさらに定性的に示す。曲線プロファイルは、異なる構造のＣＤ誤差を位置の関数として示すものである。１００個の曲線を示しており、各個々の線は１つの構造に対応する。位置ＰＵにおけるＣＤ誤差の値については点で示しているが、このことは、対応する位置ＰＵの各点が対応する曲線上に存在することを意味する。

各位置ＰＵでマスク設計を行った場合でも、有意なＣＤ誤差が生じていることが分かる（図６ａを参照）。この主な原因は、強度変動デバイス７０によって局所的強度の均一性を制限できる点にある。物体視野中心のみでマスク設計を行った場合には、特に照明方向分布の位置依存性が加わることにより、ＣＤ誤差がさらに顕著である（図６ｂを参照）。

図７に、強度変動デバイス７０を用いて、上述した強度プロファイルの補正を行った後の照明強度の不均一性を位置の関数として定性的に示す。フィンガー７１の中心点ＰＵ間の位置Ｐでは、対応するフィンガー７１の位置が最適でない。曲線の途切れは、強度変動デバイス７０の１つのフィンガー７１が終端し、隣接するフィンガー７１が開始する場所を示す。図７は、フィンガー７１の形状の異なる実施形態を表す図４ｂに対応する。

従来のマスク設計によって達成されるＣＤ誤差を系統的に調査すると、図８ａ〜図８ｃ及び図１２ａ〜図１２ｃに定性的に示すＣＤ誤差結果が生じる。

図８ａ〜図８ｃ及び図１２ａ〜図１２ｃには、光源６１の特性が異なる３つの異なるリソグラフィ装置のＣＤ誤差の３つのプロファイルをそれぞれ示している。これら３つの異なる状況を、Ａ、Ｂ及びＣとして示す。光源が異なると、物体視野を照明する強度プロファイル及び照明方向分布も異なるようになる。破線は、一連の１００個の異なる構造にわたる構造サイズ誤差の最小値及び最大値を示す。位置ＰＵにおける値は、水平エラーバーで示している。

図８ａ〜図８ｃには、１つの位置Ｐ０、すなわち物体視野の中心のみでマスク設計を行った場合のＣＤ誤差を示している。図１２ａ〜図１２ｃには、各位置ＰＵ、すなわち強度変動デバイス７０の各フィンガー７１においてマスク設計を行った場合のＣＤ誤差のプロファイルを示している。従って、この図は、図６ｂ及び図６ａに類似する包括的な図である。以下では、マスク設計が行われる位置をＰＭとして示す。ＰＵは、走査積分強度の補正が行われる位置を常に示す。従って、図８ａ〜図８ｃでは、ＰＭ＝Ｐ０であり、ＰＭ≠（等しくない）ＰＵである。図１２ａ〜図１２ｃでは、ＰＭ＝ＰＵである。

図８ａ〜図８ｃと比較すると、図１２ａ〜図１２ｃには、大幅に減少したＣＤ誤差がはっきりと認められる。

上述したように、位置ＰＵ間の位置ＰにおいてＣＤ誤差の値が大きくなる主な理由は、強度変動デバイス７０の各フィンガー７１の幅にわたる照明強度変動であり、位置ＰＭ間又は位置ＰＭの外側の照明方向分布の変動もある程度考えられる。

以下の数学的関係に従い、（正規化強度対数の２乗を表す）いわゆるＮＩＬＳを用いて強度変動ΔＩを構造のＣＤ変動ΔＣＤの予測に変換することができる。
（１）

ＮＩＬＳは、以下の数学的関係に従い、関連する構造の空間像強度のプロファイルＩ（ｘ）から直接計算することができる。
（２）
この場合、この式は、線のエッジをプリントしようとする位置ｘ０で計算しなければならない。変数ＮＩＬＳ（並びに、後程紹介する変数ＭＥＥＦ）は、リソグラフィ工程の開発における標準的変数である。これらの変数は、例えば、Ｃｈｒｉｓ Ｍａｃｋ著、「光学リソグラフィの基本原理（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）」教科書、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ社、ＩＳＢＮ ９７８−０−４７０−７２７３０−０に記載されている。

このように、マスク設計の場合の複雑性を加えずに各構造のＮＩＬＳ値を計算することができ、この計算は、既に自動的に行われていることが多い。

従って、等式（１）を用いて、例えば図７に示す強度プロファイルを、これによって生じるＣＤ誤差の予測に変換することができる。その後、この予測を用いて、できるだけ完全にＣＤ誤差を補償するようにしてマスク３０上に構造サイズを適応させることができる。

いわゆる（マスク誤差増大因子を表す）ＭＥＥＦは、マスク３０上の構造の幅ｂが変化した場合に、ウェハ上にプリントされた構造の幅が変化する範囲、大きさ（ｅｘｔｅｎｔ）を示す。ＣＤ変動については、以下の式が当てはまる。
（３）

ＭＥＥＦの他の既知の定義は、ＭＥＥＦの変数に拡大スケールβを含める。ＭＥＥＦも、マスク設計中に複雑性を加えることなく有利に計算することができる。

従って、ＮＩＬＳ及びＭＥＥＦの値は、マスク設計が行われた各位置ＰＭにおける各構造について個別に利用することができる。等式（１）と（３）を組み合わせることにより、空間強度変動の影響を補償するマスク幅の補正を以下のように計算することができる。
（４）

等式（４）に従って補正を行った場合、図９〜図１１及び図１３〜図１７に定性的に示すような、本発明によって達成される結果が得られる。

等式（４）は、マスク３０上の構造サイズを補正するために比較的大きな複雑性を伴わずに有利に実装可能な、ルールに基づくマスク適応を記述するものである。さらに、この手順には、マスクメーカーの既知の工程を変更する必要がないという利点もある。

図１３ａ〜図１３ｃ及び図１７ａ〜図１７ｃに、本発明に従って低減されたＣＤ誤差のプロファイルを示す。ここでは、図１３ａ〜図１３ｃには、マスク設計を視野中心のみで行った場合に等式（４）に従って補正を行った時の、すなわちＰＭ＝Ｐ０について正確な計算を実行した後に全ての位置Ｐについて等式（４）に従って補正を行った時のＣＤ誤差のプロファイルを示している。図１７ａ〜図１７ｃには、各位置ＰＵでマスク設計を行った後に各位置Ｐにおいて等式（４）に従って補正を行った場合のＣＤ誤差のプロファイルを示している。

本発明によって提案する補正方法では、強度変動デバイス７０のフィンガー７１の位置ＰＵにおいて生じるＣＤ誤差の値よりも良くなることはあり得ない。この最小ＣＤ誤差は、照明方向分布の位置依存性の変化によって生じる。

各位置ＰＵでマスク設計を行う場合（図１２ａ〜図１２ｃ及び図１７ａ〜図１７ｃを参照）、この最小ＣＤ誤差はゼロに等しくなる。図１７ａ〜図１７ｃと図１２ａ〜図１２ｃとを比較すると、等式（４）による構造サイズの補正によってＣＤ誤差を１桁（ｂｙ ａｎ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）低減できることが明らかである。

対照的に、視野中心のみでマスク設計を行った場合には、明らかに最小ＣＤ誤差が大きい。ＣＤ誤差に対する高周波数の寄与の低減が同様に良好であったとしても、すなわち図８ａ〜図８ｃのＣＤ誤差と図１３ａ〜図１３ｃのＣＤ誤差との絶対差が、図１２ａ〜図１２ｃのＣＤ誤差と図１７ａ〜図１７ｃのＣＤ誤差との絶対差とほぼ同じ大きさ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）であったとしても、ＣＤ誤差全体の相対的低減は２の因子にすぎない。このことは、図１２のＣＤ誤差は既に非常に小さいが、必要なマスク設計には非常に大きな計算上の複雑性が必要であるという不利点があり、従って実際にはめったに使用されないという事実によって説明することができる。

上述した２つの選択肢は、マスク設計を各位置ＰＵで行うか、それとも視野中心Ｐ０のみで行うかであり、すなわち２つの選択肢は、ＰＭ＝ＰＵとＰＭ＝Ｐ０であった。各位置ＰＵでマスク設計を行うことの変形は、計算上の複雑性が必要であるため常に実行できるとは限らない。対照的に、空間像計算を用いて視野中心のみでマスク３０を設計する場合には、照明方向分布の視野依存の結果として生じる、等式（４）によって補正できないＣＤ誤差が、用途及び光源６１に依存して望ましくないほど大きくなる可能性がある。

従って、さらなる代替案として、例えば３箇所などのわずかな位置ＰＭにおいてマスク設計が行われることを可能にする第３の選択肢をさらに提案する。３つの位置ＰＭを使用する場合、これらの位置は、例えば視野中心、並びにレチクル半径のそれぞれ＋／− ２／３及び＋／− ４／５に位置することができる。場合によっては等式（４）による補正が実行される前の、同じサイズの構造をウェハ上に生成することが意図されているマスク３０上の構造のサイズを、位置ＰＭにおけるマスク３０の構造サイズの所定の補間（例えば、線形補間、２次補間、放物線補間など）によって決定する。全ての位置ＰＭにおけるマスク３０の構造サイズを、又は位置ＰＭの一部における構造サイズのみを、ある位置における補間に使用することができる。一例として、３つの点ＰＭを使用する場合、構造サイズに放物線補間を行うことも、或いは３つの地点ＰＭのうちの２つの隣接する地点間で線形補間を行うこともできる。２つの設計位置ＰＭのみを使用することも、同様に３つよりも多くの設計位置ＰＭを使用することも考えられる。

図９ａ〜図９ｃ及び図１４ａ〜図１４ｃに、本発明による、等式（４）に従う補正手段を用いて低減したＣＤ誤差（図１４ａ〜図１４ｃ）、及び等式（４）に従う補正手段を用いずに低減したＣＤ誤差（図９ａ〜図９ｃ）をそれぞれ示す。従って、図では、特に視野中心及び＋／− ２／３視野幅における（すなわち、０及び約＋／− ３５ｍｍにおける）３つの選択したマスク設計位置においてＣＤ誤差がゼロに等しいことが分かる。

さらなる代替例は、各事例において、使用するレチクル領域のエッジに３つのマスク設計支持点のうちの２つを配置する方法である。この選択は、特にエッジにおける挙動によってＣＤ誤差のプロファイルが決まる場合に適している。

この事例を、図１０ａ〜図１０ｃ及び図１５ａ〜図１５ｃに示す。ここで、図１０ａ〜図１０ｃには、後で設計位置ＰＭ間を線形補間したマスク設計を、３つの異なる光源Ａ、Ｂ及びＣについて示している。図１５ａ〜図１５ｃは、線形補間と、等式（４）による補正措置とを行ったマスク設計を、３つの光源Ａ、Ｂ及びＣについて示している。

さらなる代替例として、図１１ａ〜図１１ｃ及び図１６ａ〜図１６ｃにも、視野中心及び＋／− ４／５視野幅でマスク設計を行った場合のＣＤ誤差のプロファイルを示す。この場合、図１１ａ〜図１１ｃでは、上記設計位置ＰＭ間の２次補間を行った。同様に、図１６ａ〜図１６ｃでは、等式（４）による構造幅の補正も行った。

要約すると、投影露光装置とリソグラフィマスクとを用いてウェハに構造を生成するためのシステムであって、ルールに基づくマスク適応を行うことにより、ＣＤ誤差に対する高周波数の寄与をほぼ完全に除去できるシステムを提案する。このようなルールに基づくマスク適応は、マスクメーカーにとっては標準的工程であり、本発明によって提案する、等式（４）に従う補正、又は補間というルールは、さらなる高度な複雑性を伴わずに有利に実行することができる。

この結果、ＣＤ誤差の残余効果（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｅｆｆｅｃｔ）として残るのは、典型的な周期がレチクル幅の約半分である長距離の、すなわち低周波数の曲線プロファイルである。十分に多くの地点でマスク設計を行った場合には、この残余効果を完全に除去できると思われる。しかしながら、このことは、計算上の複雑性によって実施不可能であることが多い。従って、その修正として、たった３箇所におけるマスク設計及びその後のマスク設計補正によってＣＤ誤差の有意な改善を実現できることを示した。

従って、本発明によるシステムによれば、リソグラフィマスクの計算上の複雑性をほとんど必要としないルールに基づく単純な補正方法を用いて、既知の照明システム（例えば、ＥＵＶ又はＶＵＶ投影露光システム）とより良好に相互作用する、或いはこれらの照明システムの可能性をより良好に活用できる改善された構造をウェハ上に生成することが有利に可能となる。

当業者であれば、本発明の本質から逸脱することなく、説明した特徴を適切に修正し、又はこれらの特徴を互いに組み合わせると思われる。

１０ 投影光学ユニット
１００ 投影露光装置
２０ マスクホルダ
３０ リソグラフィマスク
４０ 基板ホルダ
５０ ウェハ
６０ 照明システム
６１ 放射セル
７０ 強度変動デバイス
７１ フィンガー
Ｌ 照明光

Claims (7)

1. 投影露光装置（１００）を備えたシステムであって、前記投影露光装置（１００）は、
   物体視野を像視野内に結像するための投影光学ユニット（１０）と、
   前記物体視野内に配置可能なリソグラフィマスク（３０）を保持するための、走査方向（ｙ）に沿って変位可能なマスクホルダ（２０）と、
   前記リソグラフィマスク（３０）と、
   前記像視野内で基板（５０）を保持するための、前記走査方向（ｙ）に沿って変位可能な基板ホルダ（４０）と、
   照明光（Ｌ）を発生させて前記物体視野の方に導くための照明システム（６０）と、
   を含み、
   前記照明システムを用いて、前記物体視野において、前記走査方向（ｙ）に直角に決められた方向（ｘ）の関数としての走査積分強度分布及び走査積分方向分布を前記照明光（Ｌ）に提供することができ、
   前記照明システム（６０）は、前記物体視野における前記照明光（Ｌ）の前記走査積分強度分布を変化させるための強度変動デバイス（７０）を有し、該強度変動デバイス（７０）は、前記物体視野における前記照明光（Ｌ）の前記走査積分強度分布の均一性を改善できるようにセット可能（ｓｅｔｔａｂｌｅ）であり、
   前記リソグラフィマスク（３０）は、マスク構造（ｂ _M ）を用いて、前記投影露光装置（１００）を用いた前記結像中に前記基板（５０）上に基板構造（ｂ_S）を生成できる、前記マスク構造（ｂ_M）を有し、
   規定のマスク設計位置（ＰＭ）における前記マスク構造（ｂ_M）のサイズは、前記物体視野における前記照明システムが発生させる前記照明光（Ｌ）の前記強度分布及び前記方向分布から決定され、
   前記マスク設計位置（ＰＭ）間における前記マスク構造（ｂ_M）の前記サイズは、前記マスク設計位置（ＰＭ）における前記マスク構造（ｂ_M）のサイズの値の補間に、比例因子を別として前記走査積分強度分布のプロファイルによって与えられる項を加えた合計によって与えられる、ことを特徴とするシステム。
2. 少なくとも１つの位置における前記マスク構造（ｂ_M）の前記サイズは、ＮＩＬＳ因子及びＭＥＥＦ因子に依存して形成され、前記マスク設計位置（ＰＭ）間の前記リソグラフィマスク（３０）上の前記マスク構造（ｂ_M）の前記サイズは、前記マスク設計位置（ＰＭ）における前記マスク構造（ｂ_M）のサイズの補間に、
   ＣＤ 前記基板上の所望の構造幅
   ＭＥＥＦ マスク誤差増大因子
   ＮＩＬＳ 正規化強度対数の２乗
   β 前記投影光学ユニットの拡大スケールの絶対値
   ΔＩ（ｘ）／Ｉ ｘ座標の関数としての相対的強度偏差
   をパラメータとする以下の数学的関係：
   によって与えられる項（Δｂ（ｘ））を加えた合計として与えられる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 複数の前記マスク設計位置（ＰＭ）と、前記強度変動デバイス（７０）を用いて走査積分強度の独立補正が可能な複数の位置（ＰＵ）とは同一である、
   ことを特徴とする請求項２に記載のシステム。
4. 投影露光装置（１００）を備えたシステムであって、前記投影露光装置（１００）は、
   物体視野を像視野内に結像するための投影光学ユニット（１０）と、
   前記物体視野内に配置可能なリソグラフィマスク（３０）を保持するための、走査方向（ｙ）に沿って変位可能なマスクホルダ（２０）と、
   前記リソグラフィマスク（３０）と、
   前記像視野内で基板（５０）を保持するための、前記走査方向（ｙ）に沿って変位可能な基板ホルダ（４０）と、
   照明光（Ｌ）を発生させて前記物体視野の方に導くための照明システム（６０）と、
   を含み、
   前記照明システム（６０）を用いて、前記物体視野において、前記走査方向（ｙ）に直角に決められた方向（ｘ）の関数としての走査積分強度分布及び走査積分方向分布を前記照明光（Ｌ）に提供することができ、
   前記照明システム（６０）は、前記物体視野における前記照明光（Ｌ）の前記走査積分強度分布を変化させるための強度変動デバイス（７０）を有し、該強度変動デバイス（７０）は、前記物体視野における前記照明光（Ｌ）の前記走査積分強度分布の均一性を改善できるようにセット可能であり、
   前記リソグラフィマスク（３０）は、マスク構造（ｂ _M ）を用いて、前記投影露光装置（１００）を用いた前記結像中に前記基板（５０）上に基板構造（ｂ_S）を生成できる、前記マスク構造（ｂ_M）を有し、
   規定のマスク設計位置（ＰＭ）における前記リソグラフィマスク（３０）上の前記マスク構造（ｂ_M）のサイズは、前記物体視野における前記照明システム（６０）が発生させる前記照明光（Ｌ）の前記強度分布及び前記方向分布から決定され、
   前記マスク設計位置（ＰＭ）間における前記リソグラフィマスク上の前記マスク構造（ｂ_M）の前記サイズは、前記マスク設計位置（ＰＭ）における前記マスク構造（ｂ_M）のサイズの補間である、ことを特徴とするシステム。
5. 前記照明光（Ｌ）の前記走査積分強度は、前記物体視野の互いに間隔を置いて配置された少なくとも３つの位置において同一の大きさである、
   ことを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 投影露光装置（１００）を備えたシステムであって、前記投影露光装置（１００）は、
   物体視野を像視野内に結像するための投影光学ユニット（１０）と、
   前記物体視野内に配置可能なリソグラフィマスク（３０）を保持するための、走査方向（ｙ）に沿って変位可能なマスクホルダ（２０）と、
   前記リソグラフィマスク（３０）と、
   前記像視野内で基板（５０）を保持するための、前記走査方向（ｙ）に沿って変位可能な基板ホルダ（４０）と、
   照明光（Ｌ）を発生させて前記物体視野の方に導くための照明システム（６０）と、
   を含み、
   前記照明システム（６０）は、前記物体視野における前記照明光（Ｌ）の走査積分強度分布を変化させるための強度変動デバイス（７０）を有し、
   前記照明光（Ｌ）には、前記物体視野において、走査積分強度分布及び走査積分方向分布を提供することができ、
   前記強度変動デバイス（７０）は、前記物体視野における前記照明光（Ｌ）の前記走査積分強度分布の均一性を改善できるようにセット可能であり、
   前記リソグラフィマスク（３０）は、マスク構造（ｂ _M ）を用いて、前記投影露光装置（１００）を用いた前記結像中に前記基板（５０）上に基板構造（ｂ_S）を生成できる、前記マスク構造（ｂ_M）を有し、
   前記リソグラフィマスク（３０）は、前記マスク構造のサイズの変動が前記走査積分強度変動に比例する別個の領域に細分化可能である、ことを特徴とするシステム。
7. 前記リソグラフィマスク（３０）上の前記マスク構造（ｂ_M）は、ＮＩＬＳ因子及びＭＥＥＦ因子に依存して形成され、前記リソグラフィマスク（３０）は、
   ＣＤ 前記基板上の所望の構造幅
   ＭＥＥＦ マスク誤差増大因子
   ＮＩＬＳ 正規化強度対数の２乗
   β 前記投影光学ユニットの拡大スケールの絶対値
   ΔＩ（ｘ）／Ｉ ｘ座標の関数としての相対的強度偏差
   をパラメータとする以下の数学的関係：
   によって位置ｘに対する前記マスク構造（ｂ_M）の前記サイズの依存性（Δｂ（ｘ））が与えられる別個の領域に細分化可能である、
   ことを特徴とする請求項６に記載のシステム。