KR20120116329A - 광원 최적화 방법, 노광 방법, 디바이스 제조 방법, 프로그램, 노광 장치, 리소그래피 시스템, 광원 평가 방법 및 광원 변조 방법 - Google Patents

광원 최적화 방법, 노광 방법, 디바이스 제조 방법, 프로그램, 노광 장치, 리소그래피 시스템, 광원 평가 방법 및 광원 변조 방법 Download PDF

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Abstract

마스크의 패턴 및 조명 광원을 최적화하는 최적화 계산의 방법인 SMO의 결과(SMO 해)로서 획득된 광원 형상을 목표로 하여, 상기 목표로부터의 어긋남이 허용 범위 내로 되도록 공간 광 변조기(3S)를 제어하여 조명 광원의 형상(광원 형상)을 설정하고(스텝 202?212), 그 설정된 광원 형상을 갖는 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 SMO의 결과(SMO 해)로서 획득된 패턴의 상을 웨이퍼 위에 형성하고, 형성된 패턴의 상을 검출한 검출 결과(선폭 오차)를 평가 지표로서 이용하여 결상 성능으로서 OPE를 평가하며(스텝 220, 222), OPE의 평가 결과에 기초하여 광원 형상이 최적화된다(스텝 222, 218).

Description

광원 최적화 방법, 노광 방법, 디바이스 제조 방법, 프로그램, 노광 장치, 리소그래피 시스템, 광원 평가 방법 및 광원 변조 방법{LIGHT SOURCE OPTIMIZING METHOD, EXPOSURE METHOD, DEVICE MANUFACTURING METHOD, PROGRAM, EXPOSURE APPARATUS, LITHOGRAPHY SYSTEM, LIGHT SOURCE EVALUATION METHOD, AND LIGHT SOURCE MODULATION METHOD}
본 발명은, 광원 최적화 방법, 노광 방법, 디바이스 제조 방법, 프로그램, 노광 장치, 리소그래피 시스템, 광원 평가 방법, 및 광원 변조 방법에 관한 것으로, 특히, 물체 위에 패턴을 형성하기 위한 조명 광원의 형상을 최적화하는 광원 최적화 방법, 상기 광원 최적화 방법을 이용하는 노광 방법, 상기 노광 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법, 노광 장치의 제어용의 컴퓨터로, 조명 광원의 형상을 최적화하는 처리를 실행시키는 프로그램, 조명 광을 조사하여 물체 위에 패턴을 형성하는 노광 장치, 상기 노광 장치를 포함하는 리소그래피 시스템, 및 조명 광원의 형상을 최적화하는 데 바람직한 광원 평가 방법, 및 조명 광원의 휘도 분포를 변조하는 광원 변조 방법에 관한 것이다.
장치 패턴의 미세화에 따라, 반도체 소자 등의 제조에 사용되는, 이른바 스테퍼, 또는 이른바 스캐닝?스테퍼(스캐너라고도 불림) 등의 투영 노광 장치에는, 높은 해상도가 요구되도록 되어 왔다. 해상도 R은, 레일리(Rayleigh)의 식, 즉, R=k1(λ/NA)으로 나타내어진다. 여기서, λ는, 광원(조명 광)의 파장, NA는 투영 광학계의 개구수, k1는 레지스트의 해상성 및/또는 프로세스 제어성으로 결정되는 프로세스?팩터이다. 이것 때문에, 종래, 조명 광의 파장 λ의 단파장화 및 투영 광학계의 개구수의 증대화(고 NA화) 등에 의해 해상도의 향상이 도모되어 왔다. 그런데, 노광 파장의 단파장화에는, 예컨대, 광원 및 초재(glass material)의 개발에 곤란이 따르고, 또한, 고 NA화는 투영 광학계의 초점 심도(DOF)의 저하를 초래하여, 결상 성능(결상 특성)을 악화시키기 때문에, 고 NA화를 함부로 추진하는 것은 가능하지 않다.
상술한 바와 같은 이유에 의해, 조명 광의 파장 λ의 단파장화 및 투영 광학계의 개구수의 증대화(고 NA화)만으로는, 회로 패턴?크기의 미세화에 대해 추종할 수 없었다. 이것 때문에, 노광 장치의 링 대역 조명 등의 변형 조명 기술, 및 위상 시프트 마스크 등의 광 연명 기술의 도입, 레지스트 기술에 있어서의 재료 및 박막화 및 다층화 등의 프로세스 개발 기술에 의한 리소그래피 성능 향상(Lowk1화)의 노력이 이루어져 왔다.
최근에는, 고 NA화를 더 실현하는 것으로서, 국소 액침 노광 기술을 채용한 노광 장치가 실용화되고 있지만, 액침 노광 장치에 있어서도, 조명 광의 파장 λ의 단파장화는 물론, 고 NA화에도 한계가 있어, Lowk1화는 필요 불가결하게 되어 왔다. 최근에서의 Lowk1화에서는, 변형 조명 및 위상 시프트 기술 등의 초해상 기술을 구사할 뿐만 아니라, 수차 등의 광학계 오차 및 레티클 패턴이 웨이퍼 위에 전사될 때에 그 패턴의 충실도가 열화하는 양을 레티클 패턴으로 보정하는 광근접 효과 보정(OPC : Optical proximity correction)의 고려도 필요하게 되어 왔다. 그런데, Lowk1화는, 패턴 상의 콘트라스트 저하를 초래하기 때문에, 이 점에 대한 배려도 필요하다.
이러한 배경 하에서, 저k1 값으로 양산 가능한 광학 결상 솔루션을 제공하도록, 광학 모델에 의해 마스크(레티클)의 패턴과 조명 광원을 동시에 최적화하는 SMO(Source and Mask Optimization)가, 최근에 와서 주목되고 있다. SMO는, 예컨대, 특허 문헌 1 등에 개시되어 있다. SMO에서 출력된 광원 강도 분포는, 예컨대, 특허 문헌 2 등에 개시되는 것과 같은 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)에 의해 실현한다.
그런데, 목표의 광원 강도 분포와 실제로의 광원 강도 분포에는 각종 오차에 의해 어긋남이 생긴다. 이 어긋남에 의해, 결상 성능, 특히 광 근접 효과(OPE : Optical Proximity Effect)가 목표치와 상이한 결과로 된다(OPE 오차를 발생함). 종래의 결상 광학계에서는 OPE 오차를 보정하는 파라미터는, 투영 광학계의 NA, 조명σ, 링 대역 비 등의 비교적 단순한 것이었다. 이것 때문에, OPE 매칭 그 자체도 비교적 용이하게 행할 수 있었다.
그러나 SLM이라는 자유도가 높은 파라미터로 SMO의 해(解)와 같은 복잡한 조명 강도 분포의 OPE 매칭을 효과적으로 행하는 것은, 곤란한 실정이다.
(선행 기술 문헌)
특허 문헌
특허 문헌 1 : 미국 특허 제6,563,566호 명세서
특허 문헌 2 : 미국 특허 출원 공개 제2009/0097094호 명세서
본 발명의 제 1 측면에 의하면, 물체 위에 패턴을 형성하기 위한 조명 광원의 형상인 광원 형상을 최적화하는 광원 최적화 방법으로서, 패턴 및 상기 조명 광원을 최적화하는 최적화 계산의 결과로서 획득된 상기 광원 형상을 목표로 하여, 상기 목표로부터의 어긋남이 허용 범위 내로 되도록 상기 광원 형상을 설정하는 단계와, 설정된 상기 광원 형상을 갖는 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 상기 최적화 계산의 결과로서 획득된 패턴의 상을 상기 물체 위에 형성하며, 형성된 패턴의 상을 검출한 검출 결과를 이용하여 결상 성능을 평가하는 단계와, 상기 결상 성능의 평가 결과에 기초하여 상기 광원 형상을 최적화하는 단계를 포함하는 제 1 광원 최적화 방법이 제공된다.
이에 의하면, 패턴에 대하여 최적의 광원 형상의 설정이 가능하게 된다.
본 발명의 제 2 측면에 의하면, 제 1 광원 최적화 방법에 의해 최적화된 광원 형상을 갖는 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 조사하여 상기 패턴을 물체 위에 전사하는 노광 방법이 제공된다.
이에 의하면, 물체 위에 패턴을 고해상도로 또한 정밀도 좋게 전사할 수 있게 된다.
본 발명의 제 3 측면에 의하면, 본 발명의 노광 방법을 이용하여, 물체 위에 패턴을 형성하는 단계와, 상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 4 측면에 의하면, 조명 광을 조사하여 물체 위에 패턴을 형성하는 노광 장치를 제어하는 컴퓨터로, 상기 조명 광을 생성하는 조명 광원의 형상인 광원 형상을 최적화하는 처리를 실행시키는 프로그램으로서, 패턴 및 상기 조명 광원을 최적화하는 최적화 계산의 결과로서 획득된 광원 형상을 목표로 하여, 상기 목표로부터의 어긋남이 허용 범위 내로 되도록 상기 광원 형상을 설정하는 단계와, 설정된 상기 광원 형상을 갖는 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 상기 최적화 계산의 결과로서 획득된 패턴의 상을 상기 물체 위에 형성하며, 형성된 패턴의 상을 검출한 검출 결과를 이용하여 결상 성능을 평가하는 단계와, 상기 결상 성능의 평가 결과에 기초하여 상기 광원 형상을 최적화하는 단계를 상기 컴퓨터로 실행시키는 프로그램이 제공된다.
이에 의하면, 프로그램을 컴퓨터로 인스톨함으로써 컴퓨터에 의해서 프로그램에 따른 처리가 행하여져, 결과적으로 패턴에 대하여 최적의 광원 형상의 설정이 가능하게 된다.
본 발명의 제 5 측면에 의하면, 조명 광을 조사하여 물체 위에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 상기 조명 광을 생성하는 조명 광원과, 상기 조명 광원의 형상인 광원 형상을 설정하는 설정부와, 패턴 및 상기 조명 광원을 최적화하는 최적화 계산의 결과로서 획득된 상기 광원 형상을 목표로 하여, 상기 목표로부터의 어긋남이 허용 범위 내로 되도록 상기 설정부를 거쳐서 상기 광원 형상을 설정하고, 상기 광원 형상이 설정된 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 상기 물체 위에 형성된 상기 최적화 계산의 결과로서 획득된 상기 패턴의 상의 검출 결과를 이용하여 결상 성능을 평가하며, 상기 결상 성능의 평가 결과에 기초하여 상기 설정부를 거쳐서 상기 광원 형상을 최적화하는 처리 장치를 구비하는 노광 장치가 제공된다.
이에 의하면, 패턴에 대하여 최적의 광원 형상의 설정이 가능하게 되고, 나아가서는 물체 위에 패턴을 고해상도로 또한 정밀도 좋게 형성할 수 있게 된다.
본 발명의 제 6 측면에 의하면, 본 발명의 노광 장치와, 상기 노광 장치를 관리하는 상위 장치를 구비하는 리소그래피 시스템이 제공된다.
본 발명의 제 7 측면에 의하면, 물체 위에 패턴을 형성하기 위한 조명 광원의 형상인 광원 형상을 평가하는 광원 평가 방법으로서, 소정의 강도 분포를 가지는 기준 광원 형상을 준비하는 단계와, 상기 광원 형상의 강도 분포를 취득하는 단계와, 상기 광원 형상의 평가에 이용하기 위해, 상기 기준 광원 형상과 상기 광원 형상과의 변조량을 나타내는 소정의 다항식의 각 항의 계수를 최소 제곱법에 의해 산출하는 단계를 포함하는 광원 평가 방법이 제공된다.
여기서, 최소 제곱법은, 선형 최소 제곱법 및 비선형 최소 제곱법의 양자를 포함한다.
이에 의하면, 기준 광원 형상에 영향을 받는 일없이, 광원 형상의 정확한 평가가 가능하게 된다.
본 발명의 제 8 측면에 의하면, 물체 위에 패턴을 형성하기 위한 조명 광원의 형상인 광원 형상을 최적화하는 광원 최적화 방법으로서, 본 발명의 광원 평가 방법을 이용하여 상기 다항식의 각 항의 계수를 산출하는 단계와, 상기 광원 형상을 갖는 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 패턴의 상을 상기 물체 위에 형성할 때의 결상 성능의 변화와, 상기 다항식의 각 항의 계수와의 관계를 구하는 단계와, 구해진 상기 관계를 이용하여 상기 광원 형상을 최적화하는 단계를 포함하는 제 2 광원 최적화 방법이 제공되다.
이에 의하면, 패턴에 대하여 최적의 광원 형상의 설정이 가능하게 된다.
본 발명의 제 9 측면에 의하면, 물체 위에 패턴 상을 형성하기 위한 조명 광원의 휘도 분포인 동공 휘도 분포를 변조하는 광원 변조 방법으로서, 상기 동공 휘도 분포의 변조량을 표현하는 다항식을 이용하여, 상기 동공 휘도 분포를 표현하는 단계와, 상기 다항식에 포함되는 변조 파라미터의 미소 변화에 따른, 상기 패턴 상의 설계치에 대한 오차를 평가 지표로 하는 결상 성능의 변화를, 상기 변조 파라미터마다 구하는 단계와, 상기 패턴 상의 상기 설계치에 대한 상기 오차의 목표치로부터의 어긋남이 허용 범위 내로 되도록, 상기 변조 파라미터마다 구해진 상기 결상 성능의 변화를 이용하여, 상기 변조 파라미터의 추가 변조치를 구하는 단계를 포함하는 광원 변조 방법이 제공된다.
이에 의하면, 패턴 상을 형성하기 위한 동공 휘도 분포를 정밀하게 변조할 수 있게 된다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 조명계를 구성하는 공간 광 변조 유닛의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 동공 휘도 분포를 측정하는 휘도 분포 측정기의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 노광 장치가 포함되는 리소그래피 시스템을 그 일부에 구비하는 사내 LAN 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 투영 광학계의 상면(상면 좌표계)와 동공면(동공면 좌표계)과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6은 SMO에 의한 광원 형상(동공 휘도 분포)과 레티클 패턴의 최적 설계 순서의 개요를 나타내는 도면이다.
도 7(a)는 SMO에 입력되는 목표 패턴, 도 7(b)는 광원 형상의 SMO 해, 도 7(c) 및 도 7(d)는 마스크 패턴(각각 투과율 분포와 위상 시프트 분포)의 SMO 해, 도 7(e)?도 7(g)는 SMO 해의 성능(투영 상의 포커스 의존성)을 나타내는 도면이다.
도 8(a)는 광원 형상(동공 휘도 분포)의 SMO 해, 도 8(b)는 광원 형상(동공 휘도 분포)의 SMO 해에 대하여 웨이퍼 위에 전사된 테스트 패턴의 선폭의 검출 결과, 도 8(c)는 SMO 해에 기초하여 공간 광 변조 유닛(공간 광 변조기)에 의해 재현된 광원 형상(동공 휘도 분포), 도 8(d)는 재현된 광원 형상(동공 휘도 분포)에 대하여 웨이퍼 위에 전사된 테스트 패턴의 선폭의 검출 결과를 나타내는 도면이다.
도 9는 광원 형상(동공 휘도 분포)의 SMO 해의 OPE 매칭의 개략 순서를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 OPE 매칭에 있어서 채용하는 제 1 모델인 제르니케 다항식(제르니케 함수)를 나타내는 표이다.
도 11은 OPE 매칭에 있어서 채용하는 제 2 모델인 디스토션 함수를 나타내는 표이다.
도 12는 도 11의 제 2 모델을 이용한 디스토션 변조를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 OPE 매칭의 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 일 실시 형태를 도 1?도 13에 기초하여 설명한다.
도 1에는, 일 실시 형태에 따른 노광 장치(100)의 개략적인 구성이 나타내어져 있다. 노광 장치(100)는, 스텝?앤드?스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 스캐너이다. 후술하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는 투영 광학계 PL이 마련되어 있고, 이하에 있어서는, 투영 광학계 PL의 광축 AX와 평행한 방향을 Z축 방향, 이것에 직교하는 면 내에서 레티클과 웨이퍼가 상대 주사되는 주사 방향을 Y축 방향, Z축 및 Y축에 직교하는 방향을 X축 방향으로 하여, X축, Y축, 및 Z축 주위의 회전(경사) 방향을 각각 θx, θy, 및 θz 방향으로 하여 설명을 행한다.
노광 장치(100)는, 조명계 IOP, 레티클 R을 유지하는 레티클 스테이지 RST, 레티클 R에 형성된 패턴의 상을 감응제(레지스트)가 도포된 웨이퍼 W 상에 투영하는 투영 유닛 PU, 웨이퍼 W를 유지하는 웨이퍼 스테이지 WST, 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다.
조명계 IOP는, 광원(1)과, 광원(1)으로부터 사출되는 광빔 LB의 광로 상에 순차적으로 배치된 빔 확장기(2), 공간 광 변조 유닛(3), 릴레이 광학계(4), 광학 적분기로서의 플라이 아이 렌즈(5), 콘덴서 광학계(6), 조명 시야 조리개(레티클 블라인드)(7), 결상 광학계(8), 및 절곡 미러(9) 등을 포함하는 조명 광학계를 포함한다.
광원(1)으로서는, 일례로서, ArF 엑시머 레이저(출력 파장 193nm)가 사용되고 있는 것으로 한다. 광원(1)으로부터 사출되는 광빔 LB는, 일례로서 X축에 긴 직사각형의 단면 형상을 갖는다.
빔 확장기(2)는, 오목 렌즈(2a)와 볼록 렌즈(2b)로 구성되어 있다. 오목 렌즈(2a)는 부의 굴절력을, 볼록 렌즈(2b)는 정의 굴절력을, 각각 갖는다.
공간 광 변조 유닛(3)은, 이른바 K 프리즘(이하, 단지 프리즘이라고 칭함)(3P)과, 프리즘(3P)의 상면(+Z측의 면) 위에 배치된 반사형의 공간 광 변조기(SLM : Spatial Light Modulator)(3S)를 구비하고 있다. 프리즘(3P)은, 형석, 석영 유리 등의 광학 유리로 구성되어 있다.
도 2에 확대하여 도시되는 바와 같이, 프리즘(3P)의 하면, 즉 공간 광 변조기(3S)와 반대측에는, 도 2에 있어서의 X-Z 평면과 평행한 입사면(-Y측면) 및 사출면(+Y측면)에 대하여, 각각 60도로 교차하고, 또한 서로 120도로 교차하는 면 PS1, PS2로 이루어지는 V자 형상의 면(쐐기 형상으로 오목한 면)이 형성되어 있다. 면 PS1, PS2의 이면(프리즘(3P)의 내면)은, 각각, 반사면 R1, R2으로서 기능한다.
반사면 R1은, 빔 확장기(2)로부터 프리즘(3P)의 입사면에 수직으로 입사한 Y축에 평행한 광을 공간 광 변조기(3S)의 방향으로 반사한다. 반사된 광빔 LB는, 프리즘(3P)의 상면을 거쳐서 공간 광 변조기(3S)에 도달하여, 후술하는 바와 같이 공간 광 변조기(3S)에 의해서 반사면 R2를 향해서 반사된다. 프리즘(3P)의 반사면 R2은, 공간 광 변조기(3S)에서 프리즘(3P)의 상면을 거쳐서 도달한 광을 반사하여 릴레이 광학계(4)측에 사출한다.
공간 광 변조기(3S)는, 반사형의 공간 광 변조기이다. 공간 광 변조기란, 입사광의 진폭, 위상 또는 진행 방향 등을 이차원적으로 제어하여, 화상, 또는 패턴화된 데이터 등의 공간 정보를 처리, 표시, 소거하는 소자를 의미한다. 본 실시 형태의 공간 광 변조기(3S)로서는, 이차원(XY) 평면 상에 배열된 다수가 미소한 미러 요소 SE를 갖는 가동 멀티미러 어레이가 사용되고 있다. 공간 광 변조기(3S)는, 다수의 미러 요소를 갖지만, 도 2에서는, 그 중 미러 요소 SEa, SEb, SEc, SEd만이 나타내어져 있다. 공간 광 변조기(3S)는, 다수의 미러 요소 SE와, 상기 다수의 미러 요소 SE를 XY 평면 내의 직교 2축(예컨대, X축 및 Y축) 주위에 소정 범위에서 연속적으로 경사(회동)시키는 동일 수의 구동부를 갖는다. 구동부는, 예컨대, 미러 요소 SE의 이면(+Z측의 면, 즉 반사면과 반대측의 면)의 중앙을 지지하는 지주, 상기 지주가 고정된 기판, 상기 기판 상에 마련된 4개의 전극, 상기 전극에 대향하여 미러 요소 SE의 이면에 마련된 4개의 전극(도시하지 않음)을 갖는다. 또한, 공간 광 변조기(3S)와 마찬가지의 공간 광 변조기에 대한 상세 구성 등은, 예컨대, 미국 특허 출원 공개 제2009/0097094호 명세서에 개시되어 있다.
도 1로 되돌아가, 플라이 아이 렌즈(5)는, 광빔 LB에 대하여 수직 방향으로 조밀하게 배열된 정의 굴절력을 갖는 다수의 미소 렌즈 소자의 집합이다. 또한, 플라이 아이 렌즈(5)로서, 예컨대 미국 특허 제6,913,373호 명세서에 개시되어 있는 원통형 마이크로 플라이 아이 렌즈를 채용할 수 있다.
조명계 IOP에 의하면, 광원(1)으로부터 사출된 광빔 LB는, 빔 확장기(2)에 입사하여, 빔 확장기(2)를 통과하는 것에 의해 그 단면이 확대되고, 소정의 직사각형 단면을 갖는 광빔으로 정형된다. 빔 확장기(2)에 의해 정형된 광빔 LB는, 공간 광 변조 유닛(3)에 입사한다.
예컨대, 도 2에 도시되는 바와 같이, 광빔 LB 중의 Z축 방향으로 배열되는 서로 평행한 4책의 광선 L1?L4는, 프리즘(3P)의 입사면으로부터 그 내부로 들어가서, 반사면 R1에 의해 공간 광 변조기(3S)를 향해서 서로 평행하게 반사된다. 그리고, 광선 L1?L4는, 각각, 복수의 미러 요소 SE 중의 Y축 방향으로 배열되는 서로 다른 미러 요소 SEa, SEb, SEc, SEd의 반사면에 입사한다. 여기서, 미러 요소 SEa, SEb, SEc, SEd는, 각각의 구동부(도시하지 않음)에 의해 독립적으로 기울어져 있다. 이것 때문에, 광선 L1?L4는, 반사면 R2를 향해서, 단지 각각 상이한 방향에 반사된다. 그리고, 광선 L1?L4(광빔 LB)는, 반사면 R2에 의해 반사되어, 프리즘(3P)의 외부에 사출된다. 여기서, 프리즘(3P)의 -Y측면(입사면)으로부터 +Y측면(출사면)까지의 광선 L1?L4의 각각의 공기 환산 광로 길이는, 프리즘(3P)이 마련되어 있지 않은 경우에 대응하는 공기 환산 광로 길이와 동등하게 정해져 있다. 여기서, 공기 환산 광로 길이는, 매질중(굴절률 n)에 있어서의 광의 광로 길이(L)를 공기 중(굴절률 1)에 있어서의 광로 길이로 환산한 광로 길이 L/n이다.
프리즘(3P)의 외부에 사출된 광선 L1?L4(광빔 LB)는, 릴레이 광학계(4)를 거쳐서 Y축에 평행하게 구비되고, 릴레이 광학계(4)의 후방에 배치되는 플라이 아이 렌즈(5)에 입사한다. 그리고, 광선 L1?L4(광빔 LB)는, 플라이 아이 렌즈(5)(의 다수의 렌즈 소자)에 의해서 복수(다수)로 분할(파면 분할)된다. 이것에 의해, 복수의 광원상으로 이루어지는 2차 광원(면 광원, 즉 조명 광원)이, 조명 광학계의 동공면(조명 동공면)에 일치하는 플라이 아이 렌즈(5)의 후측 초점면 LPP에 형성된다.
도 2에는, 플라이 아이 렌즈(5)의 후측 초점면 LPP에서의, 광선 L1?L4에 대응하는 광 강도 분포 SP1?SP4가, 모식적으로 나타내어져 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 2차 광원(조명 광원)의 광 강도 분포(휘도 분포 또는 광원 형상이라고도 칭함)는, 공간 광 변조기(3S)에 의해 자유롭게 설정된다. 또한, 공간 광 변조기로서는, 상술의 반사형의 능동적 공간 광 변조기나, 비능동적인 공간 광 변조기로서의 투과형 또는 반사형의 회절 광학 소자를 이용할 수 있다. 이러한 비능동적인 공간 광 변조기를 이용하는 경우에는, 릴레이 광학계(4)를 구성하는 적어도 일부의 광학 부재(렌즈, 프리즘 부재 등)의 위치나 자세를 제어함으로써, 2차 광원(조명 광원)의 광 강도 분포를 가변적으로 설정할 수 있다. 또한, 회절 광학 소자로서, 예컨대, 미국 특허 제6,671,035호 명세서, 미국 특허 제7,265,816호 명세서 등에 개시되는 복수 구획을 구비한 회절 광학 소자의 위치를 제어함으로써 2차 광원(조명 광원)의 광 강도 분포를 가변적으로 설정하더라도 된다. 또한, 상술의 능동적 또는 비능동적인 공간 광 변조기에 부가하여, 예컨대, 미국 특허 제6,452,662호 명세서에 개시되는 가동 조명 개구 조리개를 이용하여 2차 광원(조명 광원)의 광 강도 분포를 가변적으로 설정하더라도 된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 플라이 아이 렌즈(5)가 형성하는 2차 광원을 조명 광원으로 하여, 후술하는 레티클 스테이지 RST에 유지되는 레티클 R을 켈러(Kohler) 조명한다. 그 때문에, 2차 광원이 형성되는 면은, 투영 광학계 PL의 개구 조리개(41)의 면(개구 조리개면)에 대한 공액면이며, 조명 광학계의 동공면(조명 동공면)이라고 불린다. 또한, 조명 동공면에 대하여 피조사면(레티클 R이 배치되는 면 또는 웨이퍼 W가 배치되는 면)이 광학적인 푸리에 변환면이 된다. 또한, 플라이 아이 렌즈(5)에 의한 파면 분할 수가 비교적 큰 경우, 플라이 아이 렌즈(5)의 입사면에 형성되는 대국적인 광 강도 분포와, 2차 광원 전체의 대국적인 광 강도 분포(동공 강도 분포)가 높은 상관을 나타낸다. 이것 때문에, 플라이 아이 렌즈(5)의 입사면 및 상기 입사면과 광학적으로 공액인 면에서의 광 강도 분포에 관해서도 2차 광원(조명 광원)의 광 강도 분포(휘도 분포 또는 광원 형상)라 지칭할 수 있다.
도 1로 되돌아가, 플라이 아이 렌즈(5)로부터 사출되는 광빔 LB는, 콘덴서 광학계(6)에 의해 집광되고, 또한 조명 시야 조리개(7), 결상 광학계(8), 절곡 미러(9) 등(이하, 콘덴서 광학계(6)로부터 절곡 미러(9)까지를 통합하여 집광 광학계(10)라 칭함)을 거쳐서 조명계 IOP로부터 사출된다. 사출된 광빔 LB는, 도 1에 도시되는 바와 같이, 조명 광 IL로서 레티클 R에 조사된다. 여기서, 조명 시야 조리개(7)에 의해 광빔 LB(조명 광 IL)를 정형함으로써 레티클 R의 패턴면의 일부(조명 영역)가 조명된다.
레티클 스테이지 RST는, 조명계 IOP의 하방(-Z측)에 배치되어 있다. 레티클 스테이지 RST 상에는, 레티클 R이, 예컨대, 진공 흡착에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지 RST는, 예컨대 선형 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동계(도시하지 않음)에 의해서, 수평면(XY 평면) 내에서 미소 구동 가능함과 아울러, 주사 방향(Y축 방향)으로 소정 스트로크 범위에서 구동 가능해지고 있다.
레티클 스테이지 RST의 XY 평면 내의 위치 정보(θz 방향의 회전 정보를 포함함)는, 레티클 레이자 간섭계(이하, 「레티클 간섭계」이라고 칭함)(14)에 의해서, 이동 거울(12)(또는 레티클 스테이지 RST의 단면에 형성된 반사면)을 거쳐서, 예컨대, 0.25nm 정도의 분해능으로 상시 검출된다. 레티클 간섭계(14)의 계측 정보는, 주 제어 장치(20)에 공급된다.
투영 광학계 PL은, 레티클 스테이지 RST의 하방(-Z측)에 배치되어 있다. 투영 광학계 PL로서는, 예컨대, 광축 AX에 따라 배열된 복수의 광학 소자(렌즈 엘리먼트)로부터 이루어지는 굴절 광학계가 사용된다. 투영 광학계 PL은, 예컨대, 양측 텔레센트릭(telecentric)으로, 소정의 투영 배율(예컨대, 1/4배, 1/5배 또는 1/8배 등)을 갖는다. 그 때문에, 전술한 바와 같이 조명계 IOP로부터의 조명 광 IL에 의해서 레티클 R이 조명되면, 투영 광학계 PL을 거쳐서, 레티클 R의 패턴면(투영 광학계의 제 1 면, 물체면) 위의 조명 영역 내의 패턴의 축소상(패턴의 일부의 축소상)이, 레지스트(감응제)가 도포된 웨이퍼 W(투영 광학계의 제 2 면, 상면) 위의 노광 영역 IA에 투영된다.
투영 광학계 PL을 구성하는 복수 개의 렌즈 엘리먼트 중, 물체면측(레티클 R 측)의 복수 개의 렌즈 엘리먼트(도시하지 않음)는, 주 제어 장치(20)의 배하에 있는 결상 성능 보정 컨트롤러(48)에 의해서, 예컨대, 투영 광학계 PL의 광축 방향인 Z축 방향, 및 XY 평면에 대한 경사 방향(즉, θx 및 θy 방향)으로 구동 가능한 가동 렌즈로 되어 있다. 또한, 투영 광학계 PL의 동공면의 근방에는, 개구수(NA)를 소정 범위 내에서 연속적으로 변경하는 개구 조리개(41)가 마련되어 있다. 개구 조리개(41)로서는, 예컨대, 이른바 홍채 조리개가 사용된다. 개구 조리개(41)는, 주 제어 장치(20)에 의해서 결상 성능 보정 컨트롤러(48)를 거쳐서 제어된다.
웨이퍼 스테이지 WST는, 선형 모터 등을 포함하는 스테이지 구동계(24)에 의해서, 스테이지 빔(22) 위를 X축 방향, Y축 방향으로 소정 스트로크로 구동됨과 아울러, Z축 방향, θx 방향, θy 방향, 및 θz 방향으로 미소 구동된다. 웨이퍼 스테이지 WST 위에는, 웨이퍼 W가, 웨이퍼 홀더(도시하지 않음)를 거쳐서 진공 흡착 등에 의해서 유지되어 있다.
웨이퍼 스테이지 WST의 XY 평면 내의 위치 정보(회전 정보(요우잉(yawing)량(θz 방향의 회전량), 피치(pitch)량(θx 방향의 회전량) 및 롤링(rolling)량(θy 방향의 회전량))를 포함함)는, 레이저 간섭계 시스템(이하, 「간섭계 시스템」이라고 약기함)(18)에 의해서, 이동 거울(16)(또는 웨이퍼 스테이지 WST의 단면에 형성된 반사면)을 거쳐서, 예컨대, 0.25nm 정도의 분해능으로 상시 검출된다. 간섭계 시스템(18)의 계측 정보는, 주 제어 장치(20)에 공급된다.
또한, 웨이퍼 W의 표면의 Z축 방향의 위치 및 경사는, 투영 광학계 PL의 결상면을 향해서 다수의 핀홀 또는 슬릿의 상을 형성하기 위한 결상 광속을 광축 AX에 대하여 경사 방향으로부터 조사하는 조사계(60a)와, 그들의 결상 광속의 웨이퍼 W 표면에서의 반사광속을 수광하는 수광계(60b)를 갖는 초점 위치 검출계에 의해서 계측된다. 초점 위치 검출계(60a, 60b)로서는, 예컨대, 미국 특허 제5,448,332호 명세서 등에 개시되는 경사 입사 방식의 다점초점 위치 검출계와 마찬가지의 구성의 것이 사용된다.
또한, 웨이퍼 스테이지 WST 위에는, 그 표면이 웨이퍼 W의 표면과 동일한 높이에 있는 기준판 FP가 고정되어 있다. 기준판 FP의 표면에는, 얼라인멘트계 AS의 베이스라인 계측 등에 사용되는 기준 마크, 후술하는 레티클 얼라인멘트계에서 검출되는 한 쌍의 기준 마크 등이 형성되어 있다.
또한, 웨이퍼 스테이지 WST에는, 동공 휘도 분포를 온 바디(on body)로 측정하는 휘도 분포 측정기(80)가 마련되어 있다. 도 3에 간략화하여 도시되는 바와 같이, 휘도 분포 측정기(80)는, 커버 유리(80a), 집광 렌즈(80b), 수광부(80c) 등으로 구성된다.
커버 유리(80a)의 상면은, 투영 광학계 PL의 결상면 위치, 즉, 웨이퍼 스테이지 WST 위에 탑재되는 웨이퍼 W의 면 위치와 동등하게 마련되어 있다. 커버 유리(80a)의 상면에는, 크롬 등의 금속의 증착에 의해 중앙부에 원형의 개구(핀홀)를 갖는 차광막이 형성되어 있다. 이 차광막에 의해서, 동공 휘도 분포의 계측 시에, 주위로부터 불필요한 광이 수광부(80c)에 들어가지 않도록 차광된다. 수광부(80c)의 수광면은, 집광 렌즈(80b)를 거쳐서 투영 광학계 PL의 개구 조리개(41)(즉, 투영 광학계 PL의 동공면 및 조명계 IOP의 동공면)의 위치와 광학적으로 공액인 위치 또는 그 위치로부터 약간 어긋난 위치에 배치되어 있다. 수광부(80c)는, 2차원 CCD 등으로 이루어지는 수광 소자와, 예컨대, 전하 전송 제어 회로 등의 전기 회로 등을 갖고 있다. 또한, 수광부(80c)에서의 계측 데이터는, 주 제어 장치(20)에 전송된다.
상술의 구성의 휘도 분포 측정기(80)에서는, 투영 광학계 PL로부터 사출된 조명 광 IL의 일부가 커버 유리(80a)의 핀홀을 통과하고, 집광 렌즈(80b)에 의해 집광되며, 수광부(80c)의 수광면에 입사한다. 즉, 수광부(80c)의 수광면은, 투영 광학계 PL의 동공면 및 조명계 IOP의 동공면과 공액인 위치에 배치되어 있는 것으로 간주할 수 있고, 그 동공면에서의 동공상에 대응하는 광속을 수광한다. 여기서, 수광부(80c)의 수광면에는, 투영 광학계 PL의 개구 조리개(41)에 있어서의 조명 광 IL의 강도 분포가 재현된다. 즉, 수광부(80c)에 의해, 커버 유리(80a)의 핀홀을 통과하는 조명 광 IL의 일부의 개구 조리개(41) 상에서의 강도 분포가 측정된다. 여기서, 개구 조리개(41)의 위치는 투영 광학계 PL의 동공면 및 조명계 IOP의 동공면의 위치와 광학적으로 공액이기 때문에, 조명 광 IL의 강도 분포를 측정하는 것은 동공 휘도 분포를 측정하는 것과 동일하다.
또한, 커버 유리(80a)의 상면에는, 핀홀과의 위치 관계가 기지의 위치 맞춤 마크(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 위치 맞춤 마크는, 스테이지 좌표계 상에서의 핀홀의 위치, 즉, 휘도 분포 측정기(80)의 위치를 교정하기 위해서 사용된다.
웨이퍼 스테이지 WST(즉 휘도 분포 측정기(80))를 XY 이차원 방향으로 이동시켜, 상술의 측정을 행하는 것에 의해, 피조사면(제 2 면) 위의 복수점에 관한 동공 휘도 분포가 측정된다. 동공 휘도 분포의 측정에 관해서는 더 후술한다.
도 1로 되돌아가, 투영 유닛 PU의 거울통(40)의 측면에는, 웨이퍼 W에 형성된 얼라인멘트 마크 및 기준 마크를 검출하는 얼라인멘트계 AS가 마련되어 있다. 얼라인멘트계 AS로서는, 예컨대, 할로젠 램프 등의 브로드밴드(광대역)광에 의해 마크를 조명하여 검출하고, 검출된 마크의 상(화상)을 화상 처리함으로써 마크의 위치를 계측하는 화상 처리 방식의 결상식 얼라인멘트 센서의 일종인 FIA(Field Image Alignment)계가 사용되고 있다.
노광 장치(100)에서는, 도시하지 않지만, 레티클 스테이지 RST의 상방에, 예컨대, 미국 특허 제5,646,413호 명세서 등에 개시된, 노광 파장의 광을 이용한 TTR(Through The Reticle) 얼라인멘트계로 이루어지는 한 쌍의 레티클 얼라인멘트계가 마련되어 있다. 레티클 얼라인멘트계의 검출 신호는, 주 제어 장치(20)에 공급된다.
상기 제어계는, 도 1 중, 주 제어 장치(20)에 의해서 주로 구성된다. 주 제어 장치(20)는, CPU(중앙 연산 처리 장치), ROM(read only memory), RAM(random access memory) 등으로 이루어지는 이른바 워크 스테이션(또는 마이크로컴퓨터) 등으로 구성되어, 장치 전체를 통괄하여 제어한다. 또한, 주 제어 장치(20)에는, 예컨대, 하드 디스크로 이루어지는 기억 장치(42), 키보드, 마우스 등의 포인팅 디바이스 등을 포함하는 입력 장치(45), CRT 디스플레이(또는 액정 디스플레이) 등의 표시 장치(44), 및 CD(compact disc), DVD(digital versatile disc), MO(magneto-optical disc) 또는 FD(flexible disc) 등의 정보 기록 매체의 드라이브 장치(46)가, 외부 부착으로 접속되어 있다. 또한, 주 제어 장치(20)는, LAN(918)에 접속되어 있다.
기억 장치(42)에는, 투영 광학계 PL에 의해서 웨이퍼 W 위에 투영되는 투영 상의 결상 상태가 최적(예컨대, 수차 또는 선폭이 허용 범위 내)으로 되는 광원 형상(동공 휘도 분포)에 관한 정보, 그것에 대응하는 조명계 IOP, 특히 공간 광 변조기(3S)의 미러 요소 SE의 제어 정보, 및 투영 광학계 PL의 수차에 관한 정보 등이 저장되어 있다.
드라이브 장치(46)에는, 후술하는 바와 같이 광원 형상과 레티클 패턴을 최적 설계하는 SMO(Source and Mask Optimization) 프로그램, 광원 형상의 SMO에 의한 해(SMO 해)를 더 최적화하는 광원 조건 최적화 프로그램, 휘도 분포 측정기(80)의 측정 결과를 후술하는 제르니케 계수로 변환하는 변환 프로그램 등이 기입된 정보 기록 매체(이하의 설명에서는 편의상 CD-ROM으로 함)가 세트되어 있다. 또한, 이들의 프로그램은 기억 장치(42)에 인스톨되어 있어도 된다. 주 제어 장치(20)는, 적절하게, 이들의 프로그램을 메모리 상에서 판독한다.
또한, 주 제어 장치(20)는, 도 4에 도시되는 바와 같이, 클린 룸(clean room) 내에 마련된 노광 장치(100)가 포함되는 리소그래피 시스템(912)의 다른 노광 장치(9222, 9223), 및 리소그래피 시스템(912)을 통괄 관리하는 상위 컴퓨터(920)에, LAN(918)을 거쳐서 접속되어 있다. 상위 컴퓨터(920)는, LAN(local area network)(926)을 거쳐서 클림 룸 외부의 서버(930)에 접속되어 있다. 상기 리소그래피 시스템(912)과 서버(930)는, 반도체 공장 내에 구축된 사내 LAN 시스템(1000)의 일부를 각각 구성하고 있다.
노광 장치(100)에서는, 통상의 스캐너와 마찬가지로, 웨이퍼 교환, 레티클 교환, 레티클 얼라인멘트, 얼라인멘트계 AS의 베이스라인 계측부 및 웨이퍼 얼라인멘트(EGA 등) 등의 준비 작업의 후, 스텝?앤드?스캔 방식의 노광 동작이 행하여진다. 상세 설명은 생략한다.
다음에, 노광 장치(100)에 있어서의 공간 광 변조 유닛(3)(공간 광 변조기(3S))의 제어 원리에 대하여 설명한다.
노광 장치(100)에서는, 광원 형상(동공 휘도 분포)의 설계 데이터 또는 변조량의 데이터(이하, 변조 데이터라 표기함)에 기초하여, 공간 광 변조기(3S)(미러 요소 SE의 경사)가, 그 제어부(이 경우, 주 제어 장치(20))에 의해서 제어되는 것에 의해, 조명 동공면 상에서의 조명 광의 강도 분포(동공 휘도 분포), 즉, 광원 형상이 재현된다.
공간 광 변조기(3S)에 의해서 실제로 형성된 광원 형상(동공 휘도 분포)은, 동공면내의 좌표, 예컨대, 직교 좌표 ξ, η의 함수를 Ψ(ξ, η)을 이용하여 나타내어진다. 이 동공 휘도 분포는, 본래, 공간 광 변조기(3S)에 대하여 형성시키려고 한 본래 원하는 동공 휘도 분포 ΨDESIGN(ξ, η)는 일반적으로 상이한 분포로 된다고 생각할 수 있다. 그 이유로서는, 예컨대, 공간 광 변조기(3S) 그 자체의 각종 제어 오차나, 렌즈의 투과율 분포나 광학계가 가지는 수차 등을 생각할 수 있다. 따라서, 실제로 얻어지고 있는 Ψ(ξ, η)를 조금이라도 ΨDESIGN(ξ, η)에 근접하게 되도록 공간 광 변조기(3S)에 대하여 피드백을 걸거나, 또는 복수 회의 피드백 후에 적지 않게 남게 되는 잔차량이 허용해야 할 것인지 여부를 적확하게 파악하는 수단으로서, ΨDESIGN(ξ, η)와 Ψ(ξ, η)의 인과 관계를 대상으로 복수 파라미터를 포함하는 식 표현으로 모델링한다고 하는 사고 방식이 유효하게 된다.
상기의 인과 관계는, 일반적으로는,
Figure pct00001
라는 것과 같은 현실적인 모델을 반영시킨 변조 조작 Q과, 복수의 변조 인자 Z1, Z2… Zi를 이용하여 근사적으로 표현할 수 있다. 이 변조 조작과 변조 인자에 관한 모델의 일례로서, 여기서는 광학계에 의한 분포 변조 작용으로서 대표적인, 투과율 변조 효과와, 디스토션 변조 효과에 대하여 설명한다. 우선, 전자의 투과율 변조의 경우는, 이하와 같은 표현을 생각할 수 있다.
Figure pct00002
여기서, T(ξ, η)는 실제의 투과율 분포 함수를 의미하여, fi(ξ, η)는 프린지 제르니케 다항식을 의미한다. 각 차수의 전개 계수 Zi는, 어느 것도 투과율 변조가 없는 경우가 0에 상당하며, 그 경우에는, 투과율은 정확하게 1이 된다.
식(2b)에 의해 정의되는 지수 함수형의 투과율 분포 함수 T(ξ, η)는, 프린지 제르니케 다항식의 선형합을 멱 지수로서 갖기 때문에, i차 프린지 제르니케 다항식 fi(ξ, η)에 의해 표현되는 i차 투과율 분포 함수 Ti(ξ, η)≡exp[Zifi(ξ, η)]의 적 T(ξ, η)=∏ iTi(ξ, η)으로서 표현할 수 있으며, 즉, 다른 복수의 차수 i의 투과율 분포 함수 Ti(ξ, η)에 의해 표현되는 투과율 변조의 합성으로서 전(全)투과율 변조를 표현할 수 있다. 또한, 전개 계수 Zi가 0인 때에 투과율 분포 함수 Ti(ξ, η)=1로 된다. 따라서, 투과율 분포 함수 T(ξ, η)는, 투과율 변조를 표현하는 데 적합하다.
또한, 디스토션 변조의 경우는, 일반적으로, 변조 전후의 동공 좌표치를 대상으로, 다음과 같이 표기할 수 있다.
Figure pct00003
이 식의 의미하는 바는, 예컨대, 도 12에 도시되는 바와 같이, 변조 전의 동공면내의 각 위치 (ξ, η)(수치 계산적으로는 각 픽셀에 상당)가 함수 gx, gy에 기초하여 결정되는 위치(ξ’, η’)로 미소 이동한다고 하는 조작이며, 그것에 의하여, 예컨대, 실패 형태나 통 형태로 대표되는 것과 같은 디스토션 작용(분포의 변형)에 근거하는 동공 휘도 분포의 변조 작용이 결과적으로 생긴다. 또한, 이러한 디스토션 변조 작용에 관해서도 앞서 기술한 제르니케 다항식 표현을 적용하는 것에 의해서 구체적 정의가 가능하게 된다. 도 11은 그것을 의미하고 있고, 예컨대, 4차의 디스토션 다항식(Dist-4)만의 변조가 있었던 경우, 다음 식(4)으로서 구체화된다.
Figure pct00004
여기서, Z'4는, 디스토션 다항식의 4차 전개 계수에 상당하며, 이 수치의 대소로 이 4차 디스토션 작용의 크기가 결정된다. 즉, 도 11의 DX와 DY는, 동공면 좌표 ξ와 η 각각 어느 쪽의 파라미터를 대상으로 변조를 가할 것인지 라고 하는 것을 의미하는 단위 벡터로 된다. 따라서, 이 디스토션 다항식을 이용한 보다 일반적인 변조 작용은, 다음 식(5)와 같이 복수의 차수의 디스토션 변조의 혼합 효과로서 표현할 수 있다.
Figure pct00005
여기서, Di은, 도 11에서 정의된 각 차수의 디스토션 다항식(벡터 표현)이며, Dξ, Dη는, 동공면 좌표 ξ, η를 대상으로 한 단위 벡터이다. 이와 같이 정의된 디스토션 다항식이면, 각 차수의 변조 작용이 서로 직교한 조작에 상당하고 있기 때문에, 변화표 관리나 지표 표현 등에 도움이 된다고 하는 장점이 있다.
이와 같이 ΨDESIGN(ξ, η)와 Ψ(ξ, η)의 변조 관계를 구체적 형태로 모델링해 두는 것에 의해서, 예컨대, 이후에 상술되는 바와 같이, 미리 각 변조 파라미터 Zi의 각 계수의 변화량에 대응하는 결상 성능의 변화량에 대한 정보를 데이터베이스화하는 것, 즉, 각 변조 파라미터 Zi를 대상으로, 각각 단독으로 그 계수를 미소량만 변화시켜 화상에 변조를 가한 조명 휘도 분포의 경우에서의 결상 성능 변화를 대상으로 한 정보를 데이터베이스화하는 것이 가능하다.
이것에 의해서, 실제로 얻어지고 있는 조명 휘도 분포 Ψ(ξ, η)가 가지는 결상 성능을 본래 얻고자 하는 조명 휘도 분포 ΨDESIGN(ξ, η)에 의한 결상 성능에 실효적으로 근접한다고 하는 목적으로, 각 변조 파라미터 Zi의 값으로부터 결정되는 조명 휘도 분포의 추가적인 미소 변조를 공간 광 변조기(3S)에 대하여 실시하는 것이 가능하게 된다(OPE 매칭).
또한, 이러한 변조 작용에 관한 모델링의 다른 용도로서, 예컨대, 변조 전후의 화상의 관계에 정합하는 식(1)에 근거하는 파라미터군 Zi를 최소 제곱법 등에 의해서 산출함으로써, 종래의 단순한 링 대역 조명이나 다극 조명 등의 몇개의 기하학적 파라미터만으로는 도저히 표현할 수 없는 복잡한 동공 휘도 분포의 경우이더라도, 그 휘도 분포의 소성을 결정하는 대표적인 지표치로서 Zi를 이용하는 것이 가능하고, 그것을 사양 값으로서 이용하거나 하는 용도도 생각할 수 있다.
또한, 상기의 두 가지의 모델 이외에도, 예컨대, 광학계로 인해 발생하는 보케(Bokeh) 효과나, 플래어(flare) 광과 같은 성분에 관해서도 필요에 따라 모델로서 추가하는 것도 가능하고, 보다 현실적인 조명 휘도 분포에 관한 변조 작용을 표현하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 노광 장치(100)에 있어서의, 광원 형상(동공 휘도 분포)의 측정에 대하여 설명한다. 광원 형상(동공 휘도 분포)의 측정은, 전술한 계산 파라미터의 작성, 후술하는 광원 형상(SMO 해)의 최적화(OPE 매칭) 등에 있어서 실시된다.
광원 형상(동공 휘도 분포)의 측정은, 오퍼레이터 등의 지시에 의해 개시된다. 주 제어 장치(20)는, 지시 후, 측정의 개시에 앞서, 휘도 분포 측정기(80)의 위치를 교정한다. 여기서, 주 제어 장치(20)는, 스테이지 구동계(24)를 거쳐서 웨이퍼 스테이지 WST를 구동하여, 웨이퍼 스테이지 WST에 탑재된 휘도 분포 측정기(80)를 얼라인멘트계 AS의 바로 아래에 위치 결정한다. 위치 결정 후, 주 제어 장치(20)는, 얼라인멘트계 AS를 이용하여, 휘도 분포 측정기(80)에 마련된 위치 맞춤 마크(도시하지 않음)를 검출한다. 주 제어 장치(20)는, 위치 맞춤 마크의 검출 결과와 검출시의 간섭계 시스템(18)의 계측 결과를 이용하여, 스테이지 좌표계상에서의 위치 맞춤 마크, 즉, 휘도 분포 측정기(80)의 정확한 위치를 구한다.
교정이 종료하면, 주 제어 장치(20)는, 레티클 로더(도시하지 않음)를 이용하여 계측용 레티클(이하, 핀홀 레티클이라고 칭함) PR를 레티클 스테이지 RST 상에 로드한다(도 3 참조). 핀홀 레티클 PR은, 그 패턴면 상의 조명 영역 IAR와 동일한 영역 내의 복수(N)점에 핀홀 패턴이 형성된 레티클이다. 또한, 핀홀 패턴의 배치는, 핀홀 패턴을 통과하는 조명 광 IL이 투영 광학계 PL의 동공면의 거의 전역에 분산되도록, 즉 조명계 IOP의 조명 동공면으로부터 발생하는 조명 광 IL의 거의 모두가 어느 하나의 핀홀을 통과하도록, 정해져 있다. 이것에 의해, 조명계 IOP의 조명 동공면의 거의 전역에 대한 동공 휘도 분포, 즉, 광원 형상을 측정할 수 있다.
핀홀 레티클 PR의 로드 후, 주 제어 장치(20)는, 레티클 얼라인멘트를 행한다. 여기서, 주 제어 장치(20)는, 전술의 한 쌍의 레티클 얼라인멘트계를 이용하여, 핀홀 레티클 PR에 형성된 한 쌍의 레티클 얼라인멘트 마크를 검출하고, 그 검출 결과에 기초하여 레티클 스테이지 RST를 미소 구동하며 핀홀 레티클 PR을 소정의 위치에 위치 결정한다. 이것에 의해, 핀홀 레티클 PR의 중심과 투영 광학계 PL의 광축 AX가 거의 일치한다.
레티클 얼라인멘트가 종료하면, 주 제어 장치(20)는, 광원 형상(동공 휘도 분포)의 본 측정을 개시한다.
주 제어 장치(20)는, 전술한 바와 같이, 광원 형상(동공 휘도 분포)의 설계 데이터에 기초하여, 공간 광 변조기(3S)(미러 요소 SE의 경사)를 제어하며, 광원 형상(동공 휘도 분포)을 재현한다. 이것에 의해, 최적 설계된 광원 형상(동공 휘도 분포)을 갖는 조명 광 IL이, 도 3에 도시되는 바와 같이, 조명계 IOP로부터 사출되어, 핀홀 레티클 PR에 조사된다. 핀홀 레티클 PR의 복수의 핀홀을 통과하는 조명 광 IL이, 투영 광학계 PL을 거쳐서 상면 상에 집광되어, 핀홀의 상이 결상된다.
주 제어 장치(20)는, 간섭계 시스템(18)의 계측치를 모니터하면서 스테이지 구동계(24)를 거쳐서 웨이퍼 스테이지 WST를 구동하며, 어느 하나의 핀홀(여기서는 제 1 핀홀)의 상이 결상되는 위치(결상점)에 휘도 분포 측정기(80)의 커버 유리(80a) 위의 개구의 중심을 위치 결정한다. 이것과 동시에, 주 제어 장치(20)는, 초점 위치 검출계(60a, 60b)를 이용하여 커버 유리(80a)의 면 위치 및 경사를 계측하며, 스테이지 구동계(24)를 거쳐서 웨이퍼 스테이지 WST를 포커스?레벨링 제어하여, 커버 유리(80a)의 상면을 결상점(상면)에 위치 결정한다. 이것에 의해, 제 1 핀홀을 통과하는 조명 광(검출 광)이, 커버 유리(80a) 위의 개구를 통해, 집광 렌즈(80b)를 거쳐서, 수광부(80c) 내의 수광 소자에 의해서 수광된다.
수광부(80c) 내의 수광 소자(2차원 CCD 등)는, 제 1 핀홀 및 개구를 통해 조명 광 IL의 그 단면내에서의 광 강도를 검출한다(광 강도 분포를 계측함). 이 광 강도 분포는, 제 1 핀홀을 통과하는 조명 광 IL의 일부에 대한 동공 휘도 분포 ψ1(ξ, η)에 대응한다. 여기서, 도 5에, 투영 광학계 PL의 상면(상면 좌표계)과 동공면(동공면 좌표계)의 관계가 나타내어져 있다.
제 1 핀홀을 이용한 동공 휘도 분포의 계측이 종료하면, 주 제어 장치(20)는, 다음 핀홀을 이용하여 마찬가지의 동공 휘도 분포의 계측을 행한다. 주 제어 장치(20)는, 웨이퍼 스테이지 WST를 구동하며, 제 2 핀홀의 상이 결상되는 결상점에 휘도 분포 측정기(80)의 커버 유리(80a) 위의 개구의 중심을 위치 결정한다. 위치 결정 후, 이전과 마찬가지로, 동공 휘도 분포 ψ2(ξ, η)를 계측한다.
마찬가지로, 주 제어 장치(20)는, 모든 핀홀 n(=1?N)을 이용하여 동공 휘도 분포 ψn(ξ, η)를 계측한다. 이것에 의해, 전체 동공면 상에서의 동공 휘도 분포 Ψ(ξ, η)=Σn=1?NΨn(ξ, η)가 얻어진다.
주 제어 장치(20)는, 광원 형상(동공 휘도 분포) Ψ(ξ, η)의 계측 결과를, 상위 컴퓨터(920) 또는 서버(930)에 전송한다. 또한, 엄밀하게는, 광원 형상(동공 휘도 분포)은 동공면 좌표계상의 이산점에 대하여 계측되기 때문에, 계측 결과 Ψ(ξ, η)는 이산 데이터로서 표현된다.
또한, 노광 장치(100)에서는, 투영 광학계 PL을 거쳐서 조명 광 IL을 검출하기 때문에, 동공 휘도 분포의 계측 결과에는, 원리상, 투영 광학계 PL의 광학계 오차가 포함된다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 특히 배제하지 않는 한, 투영 광학계 PL의 광학계 오차는 없거나, 또는 보정되어 있는 것으로 한다.
다음에, SMO(Source and Mask Optimization)에 의한 광원 형상(동공 휘도 분포)와 마스크 패턴의 최적 설계에 대하여 간단히 설명한다.
노광 장치(100)에서는, 공간 광 변조 유닛(3)(공간 광 변조기(3S))을 이용하는 것에 의해, 소망(임의)의 조도 분포로 마스크(레티클)의 패턴면을 조명할 수 있다. 이것에 의해, 종래의 링 대역 조명, 다중극 조명 등의 변형 조명 등에 의한 조명 조건의 조정 한계를 초과하며, 투영 상의 해상도, 콘트라스트, 초점 심도 등을 더 개선하는 것이 가능해진다.
전술한 바와 같이, 공간 광 변조기(3S)는 복수(J개)의 미러 요소 SE를 갖고, 각 미러 요소 SE를 독립적으로 직교 2축 주위에 경사시켜, 광빔 LB의 반사 방향을 빔 단면내에서 부분적으로 변조함으로써 원하는 광원 형상(동공 휘도 분포)을 형성한다.
여기서, 공간 광 변조기(3S)는, 적어도 미러 요소 SE의 수와 경사 방향의 수의 곱과 동일한 수(2J)의 자유도를 갖는다. 이와 같이 큰 수의 자유도를 갖는 공간 광 변조기(3S)를 이용하여 조명 광원의 형상(광원 형상)을 설정하고, 마스크에 형성된 패턴을 웨이퍼 위에 정확하게 전사하기(즉, 패턴의 투영 상을 원하는 결상 성능으로 웨이퍼 위에 형성함) 위해서, 최근에는, 광원 형상(동공 휘도 분포)과 마스크 패턴의 양쪽을 함께 최적 설계하는 SMO가 프로세스 개발에 있어서 이용되고 있다.
도 6에는, SMO의 순서의 개요가 나타내어져 있다. SMO를 개시하는 데 있어, 웨이퍼 위에 전사하는 패턴의 목표(목표 패턴), 광원 형상과 마스크 패턴의 초기 설계(초기 조건), 최적 설계에 따른 각종 조건(최적화의 평가 방법, 노광 장치의 성능에 유래되는 제약 조건 등)을 지정한다. 일례로서, 도 7(a)에 나타내어지는 목표 패턴에 대하여, 허용 범위 내의 투영 상의 콘트라스트가 얻어지는 포커스 범위(초점 심도)가 최대로 되도록, 광원 형상과 마스크 패턴을 최적 설계한다. 또한, 도 7(a)의 목표 패턴에서는, 명 패턴 및 암 패턴이 각각 백색이 배제된 원 및 흑색이 부가된 원을 이용하여 표현되어 있다. 또한, 양 패턴의 경계는, 이른바 로그 슬로프이다.
우선, 초기 조건으로서 지정된 광원 형상에 대하여, 최대의 초점 심도로 목표 패턴의 투영 상이 얻어지는 마스크 패턴을 구한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 광의 투과율을 0으로부터 1까지, 투과하는 광의 위상을 0으로부터 π까지 연속적으로 변조 가능한 위상 시프트 마스크가 채용된다. 그 때문에, 마스크 패턴으로서, 투과율 분포와 위상 시프트 분포가 설계된다. 초기 조건으로서 지정된 마스크 패턴을, 예컨대, 해석 방법의 일종인 시행 착오법을 적용하여, 반복 최적화한다. 최적화 후, 구해진 마스크 패턴에 대하여, 최대의 초점 심도로 목표 패턴의 투영 상이 얻어지는 광원 형상을 구한다. 초기 조건으로서 지정된 광원 형상을, 예컨대, 시행 착오법을 적용하여, 반복 최적화한다.
다음에, 위의 1 사이클번째의 최적화에 의해 구해진 광원 형상과 마스크 패턴에 대하여, 동일한 최적화를 행한다. 동일한 최적화를 더 반복하고, 반복할 때마다, 허용 범위 내의 투영 상의 콘트라스트가 얻어지는 초점 심도(최대 초점 심도)를 구한다. 구해진 최대 초점 심도가 지정된 수속율의 범위 내에 수속했을 때에, 반복을 종료한다.
최후에, 광원 형상 및 마스크 패턴의 SMO 해, 및 SMO 해의 성능이 보고된다. 도 7(a)의 목표 패턴에 대하여, 도 7(b)에 나타내어지는 광원 형상(동공 휘도 분포), 도 7(c) 및 도 7(d)에 각각 나타내어지는 마스크 패턴의 투과율 분포와 위상 시프트 분포가 얻어진다. 또한, 최적 설계된 광원 형상(동공 휘도 분포)과 마스크 패턴에 대하여, 도 7(e) ?도 7(g)에 도시되는 바와 같이, 초점 심도 100nm의 범위 내에서, 허용 범위 내의 콘트라스트로 목표 패턴의 투영 상이 얻어지는 것을 알 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상술의 SMO는, 노광 장치(100) 등을 포함하여 구성되는 디바이스 제조 시스템을 통괄 관리하는 상위 컴퓨터(920), 또는 서버(930)가 행하는 것으로 한다. 최적 설계된 마스크 패턴에 기초하여 마스크가 제작된다. 여기서, 적어도 하나의 디바이스의 제조에 사용되는 복수의 마스크가 제작된다. 제작된 마스크의 패턴에 대응하여, 최적 설계된 광원 형상의 설계 데이터가, 노광 장치(100)의 주 제어 장치(20)에 접속된 기억 장치(42)에 기억(저장)된다. 주 제어 장치(20)는, 노광 처리 시 등에, 마스크 패턴에 대응하는 광원 형상의 설계 데이터를 기억 장치(42)로부터 판독하고, 그 판독된 광원 형상의 설계 데이터에 기초하여, 전술한 바와 같이 공간 광 변조기(3S)(미러 요소 SE의 경사)를 제어하여, 광원 형상(동공 휘도 분포)을 재현한다.
그러나, 상술한 바와 같이, 공간 광 변조 유닛(3)(공간 광 변조기(3S))에 의해 재현되는 광원 형상(동공 휘도 분포)은, 각종 오차에 의해 SMO에 의해 최적 설계된 광원 형상(SMO 해)으로부터 어긋난다. 이 어긋남에 의해, 결상 성능, 특히 OPE가 목표치와 상이한 결과로 된다(OPE 오차를 발생함).
도 8(a)에는, 광원 형상(동공 휘도 분포)의 SMO 해가 나타내어져 있다. 또한, 도 8(b)에는, SMO 해에 대하여, 노광 장치(100)에 있어서 웨이퍼 위에 투영되는 테스트 패턴의 상의 선폭(의 결상 시뮬레이션의 결과)이 나타내어져 있다. 여기서, 테스트 패턴으로서, 선폭 45nm 및 피치 110?500nm의 복수(8개)의 라인 패턴을 포함하는 라인?앤드?스페이스 패턴이 사용되어 있다. 도 8(b)로부터 명백한 바와 같이, 선폭은 설계(45nm)로부터 약간 어긋나지만, 그 어긋남의 정도는 작고, 또한 피치 및 디포커스에 대한 의존도도 크지는 않다.
도 8(c)에는, 도 8(a)의 SMO 해에 기초하여 공간 광 변조 유닛(3)(공간 광 변조기(3S))과 마찬가지의 공간 광 변조 유닛에 의해 재현된 광원 형상(동공 휘도 분포)이 나타내어져 있다. 또한, 광원 형상(동공 휘도 분포)은, 전술한 바와 같이 휘도 분포 측정기(80)와 마찬가지의 측정기를 이용하여 측정된다. SMO 해와 비교하여 명백한 바와 같이, 그 윤곽은 거의 정확하게 재현되어 있지만, 미세한 형상이 재현되지 않고 윤곽이 매끄럽게 되고, 또한 에지 슬로프가 완만하게 되어 있는 것을 알 수 있다.
또한, 도 8(d)에는, 재현된 광원 형상(동공 휘도 분포)에 대하여, 노광 장치(100)와 마찬가지의 노광 장치를 이용하여 웨이퍼 위에 전사된 테스트 패턴의 선폭의 검출 결과가 나타내어져 있다. 도 8(b)와 비교하여 명백한 바와 같이, 선폭의 검출 결과는 설계(45nm)로부터 크게 어긋나고, 또한 피치에 대해서도 변화된다. 또한, 변화의 정도는, 디포커스가 커짐에 따라 현저하게 되는 것을 알 수 있다.
상술의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 금후의 디바이스 룰(rule) 32nm 이하의 디바이스 제조 시에는, 특히 OPE 오차를 고려하여, SMO에 의해 설계된 광원 형상(SMO 해)를 더 최적화할 필요가 있다.
종래부터, OPE 매칭의 한 수단으로서, 조명 휘도 분포를 대상으로 미세조정을 실시한다고 하는 것이 행하여져 왔다. 그 경우, 간단한 원형 조명이면 그 반경이 변화되는 것과 같은 미세조정을 조명계 내의 가동 기구를 구사하여 행하고, 링 대역 조명이면 외경과 내경을 대상으로 미세 조정한다고 하는 것과 같은 것이 행하여져 왔다. 한편, 작금으로서는, 상술한 바와 같이 매우 복잡한 조명 휘도 분포를 요구되는 경우가 많고, 그와 같은 조명 휘도 분포를 실현하기 위한 구체적 수단으로서 공간 광 변조기(3S)의 존재가 위치 부여된다. 그리고 그와 같은 복잡한 조명 휘도 분포를 대상으로 어떠한 미세조정을 실시함으로써, 결과적으로 원하는 결상 성능을 달성시키기 위해서는, 상술한 바와 같이, 본래 원하는 조명 휘도 분포와 실제로 형성된 조명 휘도 분포 사이의 변조 내용에 관한 몇 개의 파라미터(식(1)의 Z1, Z2… Zi에 상당)를 대상으로 관리, 제어하는 것이 바람직하다고 생각할 수 있다. 그 이유는 그러한 변조 파라미터는, 본래의 조명 휘도 분포에는 전혀 의존하지 않는 물리량이기 때문에, 얼마만큼 복잡한 분포이더라도 동일한 내용의 파라미터로 실제로 계측된 조명 휘도 분포의 태생을 표현할 수 있기 때문이다.
그리고 여기에서는, OPE 매칭이라는 목적에만 사로잡히지 않고, 예컨대, 프로세스 윈도우 정보 등의 결과적인 결상 성능에 관한 임의의 물리 지표 중, 적어도 어느 하나의 물리 지표를 대상으로, 본래 원하는 성능까지 포함하여 가는 방법이라는 목적으로 설명해 간다. 즉, 그 하나의 목적으로서 OPE라고 하는 대표적인 결상 성능 지표를 대상으로 한, OPE 매칭이라는 것이 포함된다.
결과적인 결상 성능을 나타내는 물리량을 여기서는 U라 표기한다. 실제로 이용하는 마스크 정보는 항상 동일하다고 하는 전제이면, 이 물리량 U는, 이하와 같은 관계로 결부된다.
Figure pct00006
여기서, P는, 구체적인 조명 휘도 분포가 주어졌을 때에, OPE로 대표되는 것과 같은 결상 성능 평가용 물리량인 U를 산출하기 위한 연산 조작을 의미하고 있다. 즉, 예컨대, 투영 광학계를 대상으로 한 파동 광학적 결상 계산에 상당한다. 그 때, 본래 원하는 조명 휘도 분포 ΨDESIGN(ξ, η)의 경우에 얻어지는 평가 지표치를 이하와 같이 정의해 둔다.
Figure pct00007
여기서, 본 발명자들이 정말로 주목해야 할 물리량으로서는, 실제로 얻어지고 있는 조명 휘도 분포의 경우의 결상 성능에 관한 이상 상태로부터의 상대 변화이므로 그것을 Δ이라고 하면, 이하와 같이 정의할 수 있다.
Figure pct00008
여기서 이 Δ는, 식(1)을 고려에 넣으면, 이하의 물리량에 의존한 함수이면 해석할 수 있다.
Figure pct00009
즉, 본래 원하는 조명 휘도 분포로부터의 미소 변화를 정하는 복수의 파라미터 Z1, Z2… Zi에 의존하여, 소정의 결상 성능이 본래 원하는 상태로부터 어긋난다고 하는 인과 관계로 설명이 가능하게 된다. 단, 상기 파라미터와 Δ의 관계는 일반적으로는 복잡한 비선형 관계가 된다. 그러나, 이미 공간 광 변조기(3S)에 의해서 개략적인 피드백은 이미 완료되어 있고, 이후에는 결상 성능적인 관점도 고려에 넣은 미소한 변조에 의해서 본래 원하는 결상 성능을 얻을 수 있다는 것을 전제로 하면, 파라미터 Zi가 미소량만 유한의 값을 가진 경우의 Δ의 0으로부터의 변화는, 선형적인 변화로서 근사적으로 취급하는 것이 유효한 것으로 된다.
상기와 같은 목적에 있어서, 미리 준비해 두어야 하는 것은, 본래 원하는 조명 휘도 분포로부터의 미소 변화를 정하는 복수의 파라미터 Z1, Z2… Zi의 각각 단독의 미소 변조에 의해서 Δ가 얼마만큼 변화하는 것인지라고 하는 것에 관한 일련의 변화표 정보가 된다. 즉, 이하와 같은 Z1, Z2… Zi 각각이 0의 근방에서의 Δ의 변화, 즉, 기울기(편미분) 정보가 필요하게 된다.
Figure pct00010
이 정보는, 구체적으로는, 미소량 Zi에 의해서 미소 변조된 조명 휘도 분포를 대상으로 결상 계산을 행하고, 그것에 의하여 획득된 결상 물리 지표에 관한 이상 값으로부터의 변화 Δ를 계산하여, 그 값을 본래 변조시키는 데 사용한 Zi로 나눈 것으로 산출하는 것이 가능하다. 그리고 동일한 작업을, 일련의 변조 파라미터를 대상으로 모두 계산해 둔다.
여기부터는 상기에 나타내어진 변화표 정보를 이용하여, OPE 매칭으로 대표되는 것과 같은 조명 휘도 분포를 대상으로 한 미소 변조 피드백 방법에 대하여 설명한다. 우선 그와 같은 피드백을 필요로 하는 실제의 조명 휘도 분포 Ψ(ξ, η)를 대상으로, 그 결상 성능을 식(6)에 기초하여 계산해 둔다. 그리고, 그것에 의하여 획득된 이상 휘도 분포로부터의 결상 성능 지표치에 대한 괴리량 Δ을 ΔREAL로 한다. 다음에, 이 ΔREAL을 식(10)의 변화표 정보에 근거하는 선형 결합으로 복원할 수 있도록 최소 자승 필터링을 행한다.
Figure pct00011
여기서, c1, c2,…, ci는, 결과적으로 필터링된 때의 계수를 의미한다. 도 13에는, 식(11)에 기초하여 필터링을 행한 일례가 나타내어져 있다. 또한, OPE 평가의 경우는, 상기의 Δ가 패턴의 피치를 대상으로 한 함수가 되기 때문에, 실제로는 그와 같은 함수 분포를 대상으로 필터링을 가한다고 하는 작업으로 된다. 도 13의 예에서는, 몇 개의 조명 휘도 분포를 변화시키는 파라미터에 의한 변화표 정보를 바탕으로, 실선의 ΔREAL의 OPE 곡선에 맞추기 위해서는, 어떠한 변조를 어떠한 가중치로 조합하면 동일한 효과를 기대할 수 있는 지라고 하는 의미의 필터링을 하고 있는 것으로 된다. 그리고 이 필터링에 의해서 획득된 계수 c1, c2,…, ci를 바탕으로, 현 단계에서 얻어지고 있는 조명 휘도 분포 Ψ(ξ, η)를 대상으로 그 역변조, 즉, 식(1)의 표현을 이용하면, 이하와 같은 추가 변조를 행한다.
Figure pct00012
이것에 의해서, 소정의 추가 변조를 가한 조명 휘도 분포 ΨOPTIMIZED(ξ, η)에 의한 결상 성능 지표치 U는, 본래 원하는 조명 휘도 분포 ΨDESIGN(ξ, η)의 경우에 얻어지는 평가 지표치 U0에 근접한 값이 되는 것을 기대할 수 있다. 또한 선형성이 성립하지 않는 영역에서의 피드백이었다고 해도, 상기의 필터링 작업을 점차적으로 수회 정도 행함으로써, 원하는 최적화가 가능하게 된다.
도 9에는, SMO 해의 OPE 매칭의 개략 순서를 나타내는 흐름도가 나타내어져 있다. SMO 해의 OPE 매칭은, 입력 장치(45)를 통해서 오퍼레이터 등에 의해 지시되는 것에 의해 개시한다.
또한, SMO 해의 OPE 매칭에 앞서, 전술의 SMO에 의해 광원 형상 및 마스크 패턴이 최적 설계되어, 그들의 설계 데이터가 기억 장치(42) 내에 기억(저장)되어 있는 것으로 한다.
최초의 스텝(202)에서는, 광원 형상의 최적화 조건, 예컨대, 전술의 광원 형상(조명 휘도 분포) 및 마스크 패턴의 SMO 해, 광원 형상(식(1)에 있어서의 변조 조작 Q)을 표현하는 모델, OPE(OPE 오차)를 평가하기 위한 테스트 패턴(종류, 투영 위치 등), OPE 오차로 하여 평가하는 지표(물리량) 및 그 허용 한계, 광원 형상을 평가하는 지표, 그 허용 한계, 및 기준으로 되는 광원 형상(기준 형상)《Ψ》 등이 설정된다. 여기서, 주 제어 장치(20)는, 기억 장치(42)로부터, 광원 형상 및 마스크 패턴의 SMO 해를 판독한다. 그 밖의 조건은, 입력 장치(45)를 거쳐서 오퍼레이터 등에 의해 설정된다. 일례로서, 테스트 패턴으로서 동일 선폭 45nm로부터 피치가 110?500nm의 범위에서 서로 상이한 복수(K) 종류의 라인?앤드?스페이스 패턴(k=1?K), OPE 오차의 평가 지표로서 결상 선폭의 오차(선폭 오차), 광원 형상의 평가 지표로서 기준 형상으로부터의 RMS(Root Mean Square) 오차 등이 설정된다.
또한, 식(1)에 있어서의 변조 조작 Q을 표현하는 모델로서, 도 10에 나타내어져 있는 제르니케 다항식, 또는 도 11에 나타내어져 있는 디스토션 함수가 설정된다. 또한, 기준 형상《Ψ》으로서, SMO 해 ΨDESIGN(ξ, η)를 선택한다.
또한, 주 제어 장치(20)는, 광원 형상의 SMO 해 ΨDESIGN(ξ, η)에 기초하여 공간 광 변조기(3S)를 제어한다. 이것에 의해, 광원 형상 Ψ(ξ, η)이 얻어진다. 단, 전술한 바와 같이 OPE 오차를 위해, 얻어지는 광원 형상 Ψ(ξ, η)은 ΨDESIGN(ξ, η)로부터 어긋난다. 또한, OPE 매칭을 통하여, 투영 광학계 PL(및 집광 광학계(10))는 기준 상태에 있는 것으로 한다. 또한, 특히 배제하지 않는 한, 투영 광학계 PL의 수차 등, 그 광학계 오차는 없거나, 또는 광학계 오차는 보정되어 있는 것으로 한다.
다음 스텝(204)에서는, 결상 성능 변화표의 일종인 OPE 변화표가 작성된다. 여기서, OPE 변화표란, 식(10)에 의해 정의되는 편미분 정보이다. 주 제어 장치(20)는, 스텝(202)에 있어서 OPE 오차 Δ를 평가하는 지표로서 설정된 k 번째의 테스트 패턴(=1?K)에 대한 선폭 오차 ΔCD ,k에 대한 편미분 정보를 계산한다. 구해진 편미분 정보의 수치 데이터는, 테이블 형식으로 메모리(도시하지 않음) 내에 유지된다.
다음 스텝(206)에서는, 변조 조작 Q(변조 파라미터 Z1 ?Zi)에 기초하여 공간 광 변조기(3S)를 제어하여, 광원 형상이 설정된다. 여기서는, 변조 파라미터 Z1 ?Zi는 주어져 있지 않기(Z1?Zi=0) 때문에, 변조는 실시되지 않는다. 따라서, 스텝(202)에 있어서 초기 설정된 광원 형상 Ψ(ξ, η)이 유지된다.
다음 스텝(208)에서는, 스텝(206)에 있어서 노광 장치(100) 상에서 재현된 광원 형상 Ψ이, 휘도 분포 측정기(80)를 이용하여 측정된다. 측정 방법의 상세한 것은, 전술한 바와 같다. 광원 형상 Ψ의 측정 결과를 〈Ψ〉로 표기한다.
다음 스텝(210)에서는, 스텝(208)에서 획득된 광원 형상의 측정 결과〈Ψ〉가 평가된다. 주 제어 장치(20)는, 측정 결과〈Ψ〉와 기준 형상《Ψ》의 RMS 오차 ε를 구한다. 주 제어 장치(20)는, 구해진 RMS 오차 ε가 스텝(202)에 있어서 설정된 허용 한계 ε0인지 여부를 판단함으로써, 광원 형상의 목표로부터의 어긋남이 허용 범위 내인지 여부, 즉, 목표로 된 광원 형상에 대한 설정된 조명 광원의 형상의 일치 정도를 평가한다. 그리고, 이 스텝(202)에 있어서의 판단이 부정된 경우에는, 스텝(212)으로 이행한다.
또한, 전술한 바와 같이 기준 형상《Ψ》으로서 광원 형상의 SMO 해 ΨDESIGN(ξ, η)를 부여하였기 때문에, 이것에 의해, OPE 매칭에 의해 요청되는 광원 형상이 SMO 해로부터 크게 괴리하는 것, 또한 OPE 매칭의 최적화 흐름이 발산하는 것 등이 방지된다.
스텝(212)에서는, 주 제어 장치(20)는, 광원 형상 Ψ에 대하여, 허용 한계 ε0 이하의 RMS 오차 ε를 인가하는 변조 ΔΨ(변조 파라미터 Z1?Zi)의 후보를 작성한다. 일례로서, 변조 ΔΨ의 후보를, 가중치 0<w<1를 이용하여, ΔΨ= w(《Ψ》-Ψ)로 인가한다. 가중치 w는, 스텝(202)에 있어서 설정된다. 변조 ΔΨ가 주어지면, 주 제어 장치(20)는, 설정된 모델을 이용하여, 즉 제르니케 다항식과 기준 형상의 곱 또는 디스토션 함수와 기준 형상과의 곱을 이용하여 전개한다. 그 전개 계수로부터, 변조 파라미터 Z1?Zi가 얻어지고, 스텝(206)로 되돌아간다.
한편, 스텝(210)에 있어서의 판단이 긍정된 경우에는, 스텝(214)으로 진행한다.
스텝(214)에서는, 스텝(208)에 있어서 측정된 광원 형상의 측정 결과〈Ψ〉를 이용하여 결상 성능, 즉, 스텝(202)에 있어서 설정된 선폭(선폭 오차)이 예측된다. 여기서, 선폭(ΔCD, k로 표기함)은, 스텝(202)에 있어서 설정된 k 번째의 테스트 패턴(k=1?K)에 대하여 예측된다.
또한, 몇 종류의 포커스에 대하여 선폭 ΔCD ,k를 예측하더라도 된다. 또한, 몇 종류의 노광 도우즈량(정확하게는 노광 시간)에 대하여 선폭 ΔCD ,k를 예측하더라도 된다.
위의 예측에 의해, 도 8(b) 및 도 8(d)와 마찬가지의 선폭의 예측 결과가 얻어진다. 이들의 결과로부터, 참된 선폭 45nm로부터의 어긋남(선폭 오차)이 얻어진다. 또한, k 번째의 테스트 패턴에 대하여 예측된 어긋남(선폭 오차)을 〈ΔCD ,k〉로 표기한다.
다음 스텝(216)에서는, 스텝(214)에 있어서 예측된 선폭 오차〈ΔCD ,k〉가 허용 범위 내인지 여부가 판단된다(결상 성능이 평가된다). 구체적으로는, 주 제어 장치(20)는, 선폭 오차〈ΔCD ,k〉의 모든 테스트 패턴(k=1?K)에 대한 평균(가중치 평균)〈ΔCD , AVG〉 또는 선폭 오차의 최대치〈ΔCD , MAX〉가, 스텝(202)에 있어서 설정된 허용 한계보다도 큰지 여부를 판단한다. 그리고, 이 스텝(216)에 있어서의 판단이 부정된 경우, 광원 형상의 최적화가 더 필요하기 때문에, 스텝(218)으로 이행한다.
스텝(218)에서는, 위에서 예측된 선폭 오차〈ΔCD ,k〉(k=1?K)로부터 변조 파라미터 Z1?Zi가 구해진다. 주 제어 장치(20)는, 선폭 오차〈ΔCD ,k〉(k=1?K)를 식(11)의 좌변에, 변화표 정보를 우변의 각 항에 대입하여, K개의 선형 방정식을 동시에 만족시키는 계수 c1?ci의 세트를, 최소 제곱법 등을 이용하여 결정한다. 이들의 계수 c1?ci가, 변조 파라미터 Z1?Zi를 인가한다. 변조 파라미터가 구해지면, 스텝(206)으로 되돌아간다.
한편, 스텝(216)에 있어서의 판단이 긍정된 경우, 즉, 예측된 선폭 오차〈ΔCD,k〉가 허용 범위 내이다라고 판단된 경우에는, 다음 스텝(220)으로 이행한다.
다음 스텝(220)에서는, 테스트 레티클을 이용하여 테스트 노광이 행하여진다. 여기서, 테스트 레티클로서, 스텝(202)에 있어서 설정된 k 번째의 테스트 패턴(k=1?K)이 형성된 레티클이 사용된다. 주 제어 장치(20)는, 전술의 노광 동작을 행하여 웨이퍼를 노광한다. 노광 종료 후, 주 제어 장치(20)는, 노광 완료된 웨이퍼를 노광 장치(100)에, 예컨대, 인라인 접속된 도시하지 않은 코터 디벨로퍼(coater?developer : C/D)에 반송하여 현상한다. 주 제어 장치(20)는, 현상된 웨이퍼를 두 번째 웨이퍼 스테이지 WST에 로드하고, 얼라인멘트계 AS를 이용하여 웨이퍼 위에 형성된 테스트 패턴의 레지스트 상을 검출하여, 그 선폭(선폭 오차)을 구한다.
또한, 테스트 노광 시, 몇 종류의 포커스에 대하여 노광을 행하더라도 된다. 또한, 몇 종류의 노광 도우즈량(정확하게는 노광 시간)에 대하여 노광을 행하더라도 된다.
위의 테스트 노광에 의해, 도 8(b) 및 도 8(d)와 마찬가지의 선폭의 검출 결과가 얻어진다. 테스트 노광에서는 선폭의 검출 결과에 OPE가 반영되기 때문에, 참된 선폭(45nm)으로부터의 어긋남(선폭 오차)은 보다 현저하게 된다. 또한, k 번째의 테스트 패턴에 대하여 구해진 어긋남(선폭 오차)을 〈ΔCD ,k〉로 표기한다.
다음 스텝(222)에서는, 스텝(220)에 있어서 획득된 선폭 오차〈ΔCD ,k〉가 허용 범위 내인지 여부가 판단된다(결상 성능이 평가된다). 구체적으로는, 주 제어 치(20)는, 선폭 오차〈ΔCD ,k〉의 모든 테스트 패턴(k=1?K)에 대한 평균(가중치 평균)〈ΔCD , AVG〉 또는 최대 선폭 오차〈ΔCD , MAX〉가, 스텝(202)에 있어서 설정된 허용 한계보다도 큰지 여부를 판단한다. 큰 경우, 광원 형상의 최적화가 더 필요하다고 판단되어, 스텝(218)으로 이행한다.
스텝(218)에서는, 위에서 구해진 선폭 오차〈ΔCD ,k〉(k=1?K)부터 변조 파라미터 Z1?Zi가 구해진다. 주 제어 장치(20)는, 선폭 오차〈ΔCD ,k〉(k=1?K)를 식(11)의 좌변에, 변화표 정보를 우변의 각 항에 대입하고, K의 선형 방정식을 동시에 만족시키는 계수 c1?ci의 세트를, 최소 제곱법 등을 이용하여 결정한다. 이들의 계수 c1?ci가, 변조 파라미터 Z1?Zi를 인가한다. 변조 파라미터가 구해지면, 스텝(206)으로 되돌아간다.
스텝(206)으로 되돌아가면, 스(텝212 또는 218)에 있어서 구해진 변조 데이터 ΔΨ, 즉, 변조 파라미터 ΔZi(i= 1?I)를 이용하여, 광원 형상이 변조된다. 이것에 의해, 최적화된 광원 형상(동공 휘도 분포) Ψ+ΔΨ가 재현된다.
이후, 스텝(222)에 있어서의 판단이 긍정될 때까지, 스텝(206?220)이 반복된다.
스텝(222)에 있어서의 판단이 긍정되면, 선폭 오차〈ΔCD ,k〉(k=1?K)가 최소로 되는 최적 광원 형상 ΨOPTIMIZED(ξ, η)이 얻어지고, OPE 매칭가 종료한다. 여기서, 주 제어 장치(20)는, 최적 광원 형상 ΨOPTIMIZED(ξ, η)과 대응하는 선폭 오차〈ΔCD,k〉(k=1?K)를 표시 장치(도시하지 않음) 위에서 보고하고, 획득된 최적 광원 형상 ΨOPTIMIZED(ξ, η)을 기억 장치(42)에 기억(저장)한다.
주 제어 장치(20)는, 웨이퍼를 노광할 때에, 마스크 패턴에 대응하는 최적 광원 형상 ΨOPTIMIZED(ξ, η)을 기억 장치(도시하지 않음)로부터 판독하고, 그것에 따라서, 공간 광 변조기(3S)(미러 요소 SE의 경사)를 제어하여, 광원 형상(동공 휘도 분포)을 재현한다. 그 다음에, 통상의 스캐너와 마찬가지의 스텝?앤드?스캔 방식의 노광 동작을 실행한다.
또한, 위의 설명에서는 특히 배제하지 않았지만, 본 실시 형태의 SMO 해의 OPE 매칭에서는, OPE(OPE 오차)를 평가하기 위한 테스트 패턴의 투영 위치는, 결상면 상의 상이한 복수의 위치에 정해져 있다. 이것에 의해, 광원 형상, 즉, 동공면의 거의 전체 면 내의 휘도 분포를, 결상면 내의 거의 전면에 걸쳐, 정확하게 최적화하는 것이 가능해진다.
또한, 스텝(220)에서는, 제 k 번째의 테스트 패턴(=1?K)을 이용하여 테스트 노광을 행하여, 웨이퍼에 전사된 패턴을 검출하여 결상 성능(선폭 오차)을 평가했지만, 이것 대신에 또는 병용하여, 웨이퍼 스테이지 WST 위에 마련된 광 검출기(휘도 분포 측정기(80) 등), 또는, 예컨대, 미국 특허 출원 공개 제 2002/0041377호 명세서 등에 개시되는 공간상 계측기 등을 이용하여 제 k 번째의 테스트 패턴의 투영 상을 검출하는 것에 의해 결상 성능(선폭 오차)을 평가할 수도 있다. 여기서, 레지스트 특성 등을 더 고려하여, 결상 성능(선폭 오차)을 평가하면 된다.
이상 구체적으로 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)에서는, 마스크의 패턴 및 조명 광원을 최적화하는 최적화 계산의 방법인 SMO의 결과(SMO 해)로서 획득된 광원 형상을 목표로 하여, 상기 목표로부터의 어긋남이 허용 범위 내로 되도록 공간 광 변조기(3S)를 제어하여 조명 광원의 형상(광원 형상)을 설정하고(스텝(202?212)), 그 설정된 광원 형상을 갖는 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 SMO의 결과(SMO 해)로서 획득된 패턴의 상을 웨이퍼 위에 형성하며, 형성된 패턴의 상을 검출한 검출 결과(선폭 오차)를 평가 지표로서 이용하여 결상 성능으로서 OPE를 평가하고(스텝(220,222)), OPE의 평가 결과에 기초하여 광원 형상이 최적화된다(스텝(222, 218)). 즉, 본 실시 형태에서는, 이와 같이 하여, SMO 해의 OPE 매칭이 행해진다. 이것에 의해, 레티클의 패턴에 대하여 최적의 광원 형상의 설정이 가능하게 된다. 또한, 설정된 광원 형상을 갖는 조명 광원에 의해 생성되는 조명 광을 이용하는 것에 의해, 웨이퍼 위에 레티클의 패턴을 고 해상도로 또한 정밀도 좋게 전사하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시 형태의 OPE 매칭에서는, 변조 조작 Q을 표현하는 모델로서 제르니케 다항식 또는 디스토션 함수를 채용했다. 이것에 의해, 큰 수의 자유도를 갖는 공간 광 변조기(3S)에 의해 실현되는 광원 형상을, 제르니케 다항식 또는 디스토션 함수의 항의 수에 대응하는 작은 수의 자유도로 효율적이고 정확하게 변조하여, 원하는 광원 형상을 얻는 것이 가능해진다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 광원 형상을 기술하는 데 적합하면, 제르니케 다항식 또는 디스토션 함수에 한하지 않고, 임의의 다항식을 이용할 수 있다. 또한, 도 10 및 도 11에 제르니케 다항식 및 디스토션 함수를 부여하였지만, 이들의 일부의 항을 제외한 다항식을 이용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서의 OPE 매칭에서는, 제르니케 다항식 및 디스토션 함수를 이용하는 2개의 모델을 이용하는 변조를 예에 설명했지만, 마찬가지의 취급에 의해, 보케 효과를 취급하는 변조도 가능하다. 보케 효과를 포함하는 동공 휘도 분포 Ψ(ξ, η)는, 본래 원하는 동공 휘도 분포 ΨDESIGN(ξ, η)와 보케의 휘도 분포를 나타내는 보케 함수(포인트 스프레드 함수) B(ξ, η)와의 콘볼류션으로서 Ψ(ξ, η)=(ΨDESIGN?B)*(ξ, η)로 구해진다. 함수 B는, 예컨대, 폭σ을 갖는 가우스 함수에 의해 주어진다. 콘볼류션은 푸리에 변환하는 것에 의해 F(Ψ)=F(ΨDESIGN) F(B)와 식(2a)과 마찬가지의 형태로, 또한 변조를 의미하는 F(B)는 식(2b)와 마찬가지의 형태(가우스 함수)로, 다시 기록된다. 따라서, OPE 매칭와 마찬가지의 취급에 의해, 보케 효과가 최소로 되는 폭σ을 구하여, 광원 형상을 변조할 수도 있다. 또한, 플래어 성분을 취급하는 것도 가능하다. 플레어 성분의 변조는, 식(2b) 우변에 있어야 할 지수 내의 DC 성분에 의해 표현된다. 따라서, OPE 매칭과 마찬가지의 취급에 의해, 플레어 성분이 최소로 되는 DC 성분의 값을 구하여, 광원 형상을 변조할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 스텝(214, 216)에서, 스텝(208)에 있어서 측정된 광원 형상의 측정 결과〈Ψ〉를 이용하여 결상 성능(일례로서 OPE 오차의 평가 지표인 선폭 오차)이 예측되어, 예측된 선폭 오차〈ΔCD ,k〉가 허용 범위 내인지 여부가 판단(결상 성능이 평가)되고, 또한, 스텝(220, 222)에서 실 노광에 의해 테스트 패턴이 웨이퍼 위에 전사되어, 그 웨이퍼를 현상 후에 얻어지는 테스트 패턴의 레지스트 상의 선폭 오차(OPE 오차의 평가 지표)가 실측되고, 그 실측된 선폭 오차〈ΔCD,k〉가 허용 범위 내인지 여부가 판단되는 것으로 했다. 그러나, 이것에 한하지 않고, 스텝(214, 216) 및 스텝(220, 222) 중 어느 한쪽, 예컨대, 스텝(214, 216)의 처리는, 생략하더라도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, OPE 오차의 평가 지표로서, 패턴의 선폭(선폭 오차)을 이용하는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한하지 않고, 선폭 오차 이외의 결상 성능, 또는 복수의 결상 성능의 조합을, 평가 지표로 하여 OPE 오차를 평가할 수도 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, SMO 해의 결상 성능의 매칭의 일례인 OPE 매칭을 취하여 설명했다. 그리고, 결상 성능의 변화표로서 OPE 변화표를, 결상 성능의 평가 지표로서 OPE 오차의 평가 지표의 하나인 패턴의 선폭(선폭 오차)을, 각각 이용하는 것으로 했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, SMO 해의 결상 성능의 매칭은, OPE에 한하지 않고, 예컨대, 투영 상의 변형 등의 결상 성능을 SMO 해의 결상 성능의 매칭의 대상으로 하여, 이것에 대응하는 결상 성능의 변화표 및 그 결상 성능의 평가 지표를 이용하도록 하면 된다. 또한, SMO 해의 매칭의 대상으로 하여 복수의 결상 성능을 정하더라도 된다.
또한, 본 실시 형태에 따른 노광 장치(100)에서는, 웨이퍼 스테이지 WST 위에 마련된 휘도 분포 측정기(80)를 이용하여 웨이퍼면 상에서 동공 휘도 분포를 측정하는 구성을 채용했지만, 휘도 분포 측정기(80)를 레티클 스테이지 RST 상에 마련하여, 레티클의 패턴면 상에서 동공 휘도 분포를 측정하는 구성을 채용할 수도 있다. 이 경우, 동공 휘도 분포의 측정 결과에 투영 광학계 PL의 광학 특성의 효과가 포함되지 않기 때문에, 동공 휘도 분포를 정밀하게 측정하는 데에 있어서 적합하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 주 제어 장치(20)가 SMO 해의 OPE 매칭을 실행하는 것으로 했지만, 호스트 컴퓨터, 또는 디바이스 제조 시스템에 접속된 전용 컴퓨터가 실행하여, 이들의 지시 하에서 주 제어 장치(20)가 테스트 노광, 광원 형상 측정 등을 실행하도록 해도 된다.
또한, 본 실시 형태의 노광 장치(100)에서는, 하나의 공간 광 변조 유닛(공간 광 변조기)을 이용했지만, 복수의 공간 광 변조 유닛(공간 광 변조기)을 이용하는 것도 가능하다. 복수의 공간 광 변조 유닛을 이용한 노광 장치에 향한 조명 광학계로서, 예컨대, 미국 특허 출원 공개 제2009/0109417호 명세서 및 미국 특허 출원 공개 제2009/0128886호 명세서에 개시되는 조명 광학계를 채용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태의 노광 장치(100)에서는, 이차원적으로 배열된 미러 요소의 경사를 독립으로 제어하는 공간 광 변조기를 채용했지만, 그러한 공간 광 변조기로서, 예컨대, 유럽 특허 출원 공개 제779530호 명세서, 미국 특허 제6,900,915호 명세서, 및 미국 특허 제7,095,546호 명세서 등에 개시되는 공간 광 변조기를 채용할 수 있다.
또한, 공간 광 변조기로서, 미러 요소의 높이를 독립적으로 더 제어하는 공간 광 변조기를 채용하는 것도 가능하다. 그러한 공간 광 변조기로서, 예컨대, 미국 특허 제5,312,513호 명세서, 및 미국 특허 제6,885,493호 명세서에 개시되는 공간 광 변조기를 채용할 수 있다. 또한, 상술의 공간 광 변조기를, 예컨대, 미국 특허 제6,891,655호 명세서, 또는 미국 특허 출원 공개 제 2005/0095749호 명세서의 개시에 기초하여 변형하는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 노광 장치가 스캐닝?스테퍼인 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한하지 않고, 스테퍼 등의 정지형 노광 장치에 상기 실시 형태를 적용하더라도 된다. 또한, 샷(shot) 영역과 샷 영역을 합성하는 스텝?앤드?스티치 방식의 축소투영 노광 장치에도 상기 실시 형태는 적용할 수 있다.
또한, 예컨대, 미국 특허 제6,590,634호 명세서, 미국 특허 제5,969,441호 명세서, 미국 특허 제6,208,407호 명세서 등에 개시된 바와 같이, 복수의 웨이퍼 스테이지를 구비한 멀티스테이지형의 노광 장치에도 상기 실시 형태를 적용할 수 있다. 또한, 예컨대, 미국 특허 제7,589,822호 명세서 등에 개시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지와는 별도로, 계측 부재(예컨대, 기준 마크, 및/또는 센서 등)를 포함하는 계측 스테이지를 구비하는 노광 장치에도 상기 실시 형태는 적용이 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 노광 장치(100)가, 액체(물)를 거치지 않고 웨이퍼 W의 노광을 행하는 드라이 타입의 노광 장치로 있는 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한하지 않고, 예컨대, 유럽 특허 출원 공개 제1420298호 명세서, 국제 공개 제 2004/055803호, 미국 특허 제6,952,253호 명세서 등에 개시되어 있는 바와 같이, 투영 광학계와 웨이퍼 사이에 조명 광의 광로를 포함하는 액침 공간을 형성하고, 투영 광학계 및 액침 공간의 액체를 거쳐서 조명 광으로 웨이퍼를 노광하는 노광 장치에도 상기 실시 형태를 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태의 노광 장치의 투영 광학계는 축소계 뿐만 아니라 등배 및 확대계 중 어느 하나이어도 되고, 투영 광학계는 굴절계 뿐만 아니라, 반사계 및 반사 굴절계 중 어느 하나이어도 되며, 이 투영 상은 도립 상 및 정립 상 중 어느 하나이어도 된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 미국 특허 출원 공개 제 2006/0170901호 명세서나 미국 특허 출원 공개 제 2007/0146676호 명세서에 개시된, 이른바 편광 조명 방법을 적용하는 것도 가능하다.
또한, 노광 장치의 광원은, ArF 엑시머 레이저에 한하지 않고, KrF 엑시머 레이저(출력 파장 248nm), F2 레이저(출력 파장 157nm), Ar2 레이저(출력 파장 126nm), Kr2레이저(출력 파장 146nm) 등의 펄스 레이저 광원, g선(파장 436nm), i선(파장 365nm) 등의 휘선을 발하는 초고압 수은 램프 등을 이용하는 것도 가능하다. 또한, YAG 레이저의 고조파 발생 장치 등을 이용하는 것도 가능하다. 이 외에, 예컨대, 미국 특허 제7,023,610호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 진공 자외광으로서 DFB 반도체 레이저 또는 섬유 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저광을, 예컨대, 에르븀(erbium)(또는 에르븀과 이트륨(ytterbium)의 양쪽)이 도핑된 섬유 증폭기로 증폭하여, 비선형 광학 결정을 이용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 이용하더라도 된다.
또한, 예컨대, 국제 공개 제2001/035168호에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭 줄무늬를 웨이퍼 W 위에 형성함으로써, 웨이퍼 W 상에 라인?앤드?스페이스 패턴을 형성하는 노광 장치(리소그래피 시스템)를, 노광 장치(110)로서 채용할 수 있다.
또한, 예컨대, 미국 특허 제6,611,316호 명세서에 개시되어 있는 바와 같이, 2개의 레티클 패턴을, 투영 광학계를 거쳐서 웨이퍼 위에서 합성하여, 1회의 스캔 노광에 의해서 웨이퍼 위의 하나의 샷 영역을 거의 동시에 이중 노광하는 노광 장치를, 노광 장치(110)로서 채용할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태로 패턴을 형성해야 할 물체(에너지 빔이 조사되는 노광 대상의 물체)는 웨이퍼로 한정되는 것은 아니고, 유리 플레이트, 세라믹 기판, 필름 부재, 또는 마스크 블랭크 등 다른 물체라도 된다.
노광 장치의 용도로서는 반도체 제조용의 노광 장치로 한정되지 않고, 예컨대, 코너형의 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용의 노광 장치나, 유기 EL, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CCD 등), 마이크로머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또한, 반도체 소자 등의 마이크로디바이스 뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X선 노광 장치, 및 전자선 노광 장치 등으로 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 상기 실시 형태를 적용할 수 있다.
반도체 소자 등의 전자 디바이스는, 디바이스의 기능?성능 설계를 행하는 스텝, 이 설계 스텝에 기초한 레티클을 제작하는 스텝, 실리콘 재료로 웨이퍼를 제작하는 스텝, 상술한 실시 형태의 리소그래피 시스템의 일부를 구성하는 노광 장치(패턴 형성 장치) 및 그 노광 방법에 의해 마스크(레티클)의 패턴을 웨이퍼에 전사하는 리소그래피 스텝, 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상 스텝, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외의 부분의 노출 부재를 에칭에 의해 제거하는 에칭 스텝, 에칭이 완료하여 불필요하게 된 레지스트를 제거하는 레지스트 제거 스텝, 디바이스 조립 스텝(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함), 검사 스텝 등을 거쳐서 제조된다. 이 경우, 리소그래피 스텝그래서 상기 실시 형태의 리소그래피 시스템의 일부를 구성하는 노광 장치를 이용하여 전술의 노광 방법이 실행되고, 웨이퍼 위에 디바이스 패턴이 형성되기 때문에, 고 집적도의 디바이스를 생산성 좋게 제조할 수 있다.
(산업상 이용가능성)
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 광원 최적화 방법은, 조명 광을 생성하는 조명 광원의 형상을 최적화하는 데 적합하다. 또한, 본 발명의 노광 방법 및 노광 장치는, 조명 광을 이용하여 물체 위에 패턴을 형성하는 데 적합하다. 또한, 본 발명의 프로그램은, 노광 장치를 제어하는 컴퓨터로 본 발명의 광원 최적화 방법을 실행시키는 데 적합하다. 또한, 본 발명의 디바이스 제조 방법 및 리소그래피 시스템은, 반도체 소자 또는 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스를 제조하는 데 적합하다. 또한, 본 발명의 광원 평가 방법은, 조명 광원의 형상을 최적화하는 데 적합하다. 또한, 본 발명의 광원 변조 방법은, 동공 휘도 분포를 정밀하게 변조하는 데 적합하다.

Claims (54)

  1. 물체 위에 패턴을 형성하기 위한 조명 광원의 형상인 광원 형상을 최적화하는 광원 최적화 방법으로서,
    패턴 및 상기 조명 광원을 최적화하는 최적화 계산의 결과로서 획득된 상기 광원 형상을 목표로 하여, 상기 목표로부터의 어긋남이 허용 범위 내로 되도록 상기 광원 형상을 설정하는 단계와,
    설정된 상기 광원 형상을 갖는 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 상기 최적화 계산의 방법에 의해서 결정된 패턴의 상을 상기 물체 위에 형성하고, 형성된 패턴의 상을 검출하는 검출 결과를 이용하여 결상 성능을 평가하는 단계와,
    상기 결상 성능의 평가 결과에 기초하여 상기 광원 형상을 최적화하는 단계
    를 포함하는 광원 최적화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 최적화하는 단계에서는, 상기 광원 형상의 최적화를 위해, 상기 광원 형상을 표현하는 모델을 이용하는 광원 최적화 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 광원 형상을 표현하는 모델은, 상기 광원 형상의 변조량을 표현하는 모델을 포함하는 광원 최적화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 모델에 포함되는 파라미터와 상기 결상 성능과의 관계를 구하는 단계를 더 포함하여,
    상기 최적화하는 단계에서는, 상기 관계를 이용하여 상기 결상 성능이 개선되도록 상기 파라미터를 결정하는 광원 최적화 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 모델로서, 제르니케(Zernike) 다항식과 디스토션 다항식 중 어느 하나가 사용되는 광원 최적화 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결상 성능은, 검출된 상기 패턴의 상의 선폭의 설계상의 선폭에 대한 오차를 평가 지표로 하여 평가되는 광원 최적화 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 형상은, 상기 조명 광을 상기 물체 위에 조사하는 광학계의 동공면 상에서의 상기 조명 광의 강도 분포에 의해 정의되고,
    상기 광원 형상을 설정하는 단계에서는, 상기 강도 분포를 재현하도록 상기 조명 광원이 제어되는 광원 최적화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 강도 분포는, 상기 조명 광을 분할하여 반사하는 복수의 미러 소자를 갖는 광 변조기에 의해서 설정되고,
    상기 광원 형상을 설정하는 단계에서는, 결정된 상기 광원 형상을 목표로 하여 상기 복수의 미러 소자의 위치가 개별적으로 제어되는 광원 최적화 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 강도 분포는, 상기 조명 광을 회절하는 회절 광학 소자를 갖는 광 변조기와, 상기 광 변조기로부터의 회절된 조명 광을 상기 광학계의 동공면에 유도하는 릴레이 광학계에 의해 설정되고,
    상기 광원 형상을 설정하는 단계에서는, 결정된 상기 광원 형상을 목표로 하여 상기 회절 광학 소자의 위치 또는 상기 릴레이 광학계 중의 광학 부재가 제어되는 광원 최적화 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 형상을 설정하는 단계에서는, 상기 최적화 계산의 결과로서 획득된 상기 광원 형상을 목표로 하는 상기 광원 형상의 설정, 설정된 광원 형상의 실측, 및 실측된 광원 형상의 상기 목표로부터의 어긋남이 허용 범위 내인지 여부의 판단이, 적어도 1회 행해지는 광원 최적화 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결상 성능을 평가하는 단계에서는, 상기 패턴의 상을 상기 물체 위에 형성하기 위한 전사가 행하여져, 전사된 상기 패턴의 상이 실측되는 광원 최적화 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결상 성능을 평가하는 단계에서는, 상기 패턴의 상이 상기 물체 위에 투영되어, 투영된 상기 패턴의 상이 검출되는 광원 최적화 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 형상을 설정하는 단계와, 상기 결상 성능을 평가하는 단계와, 상기 광원 형상을 최적화하는 단계를, 원하는 상기 결상 성능이 얻어질 때까지 반복하는 광원 최적화 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설정된 상기 광원 형상을 갖는 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 상기 최적화 계산의 결과로서 획득된 패턴의 상을 상기 물체 위에 형성하는 시뮬레이션을 행하여, 상기 패턴의 상의 결상 성능을 예측하는 단계와,
    상기 결상 성능의 예측 결과에 기초하여, 상기 광원 형상을 최적화하는 단계를 더 포함하는 광원 최적화 방법.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재의 광원 최적화 방법에 의해 최적화된 광원 형상을 갖는 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 조사하여 상기 패턴을 물체 위에 전사하는 노광 방법.
  16. 청구항 15에 기재의 노광 방법을 이용하여, 물체 위에 패턴을 형성하는 것과,
    상기 패턴이 형성된 상기 물체를 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.
  17. 조명 광을 조사하여 물체 위에 패턴을 형성하는 노광 장치를 제어하는 컴퓨터에 상기 조명 광을 생성하는 조명 광원의 형상인 광원 형상을 최적화하는 처리를 실행시키는 프로그램으로서,
    패턴 및 상기 조명 광원을 최적화하는 최적화 계산의 결과로서 획득된 광원 형상을 목표로 하여, 상기 목표로부터의 어긋남이 허용 범위 내로 되도록 상기 광원 형상을 설정하는 단계와,
    설정된 상기 광원 형상을 갖는 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 상기 최적화 계산의 결과로서 획득된 패턴의 상을 상기 물체 위에 형성하고, 형성된 패턴의 상을 검출한 검출 결과를 이용하여 결상 성능을 평가하는 단계와,
    상기 결상 성능의 평가 결과에 기초하여 상기 광원 형상을 최적화하는 단계
    를 상기 컴퓨터에 실행시키는 프로그램.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 최적화하는 단계에서는, 상기 광원 형상의 최적화를 위해, 상기 광원 형상을 표현하는 모델이 사용되는 프로그램.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 광원 형상을 표현하는 모델은, 상기 광원 형상의 변조량을 표현하는 모델을 포함하는 프로그램.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 모델에 포함되는 파라미터와 상기 결상 성능과의 관계를 구하는 단계를, 상기 컴퓨터에 더 실행시키고,
    상기 최적화하는 단계에서는, 상기 관계를 이용하여 상기 결상 성능이 개선되도록 상기 파라미터가 결정되는 프로그램.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 모델로서, 제르니케 다항식과 디스토션 다항식 중 어느 하나가 사용되는 프로그램.
  22. 제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결상 성능은, 검출된 상기 패턴의 상의 선폭의 이론상의 선폭에 대한 오차를 평가 지표로 하여 평가되는 프로그램.
  23. 제 17 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 형상은, 상기 조명 광을 상기 물체 위에 조사하는 광학계의 동공면 상에서의 상기 조명 광의 강도 분포에 의해 정의되고,
    상기 광원 형상을 설정하는 단계에서는, 상기 강도 분포를 재현하도록 상기 조명 광원이 제어되는 프로그램.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 강도 분포는, 상기 조명 광을 분할하여 반사하는 복수의 미러 소자를 갖는 광 변조기에 의해서 설정되고,
    상기 광원 형상을 설정하는 단계에서는, 결정된 상기 광원 형상을 목표로 하여 상기 복수의 미러 소자의 위치가 개별적으로 제어되는 프로그램.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 강도 분포는, 상기 조명 광을 회절하는 회절 광학 소자를 갖는 광 변조기와, 상기 광 변조기로부터의 회절된 조명 광을 상기 광학계의 동공면에 유도하는 릴레이 광학계에 의해 설정되며, 상기 조명 광이 조사되는 회절 광학 소자를 갖는 광 변조기에 의해서 설정되고,
    상기 광원 형상을 설정하는 단계에서는, 결정된 상기 광원 형상을 목표로 하여 상기 회절 광학 소자의 위치 또는 상기 릴레이 광학계 중의 광학 부재가 제어되는 프로그램.
  26. 제 17 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 형상을 설정하는 단계에서는, 상기 최적화 계산의 결과로서 획득된 상기 광원 형상을 목표로 하는 상기 광원 형상의 설정, 설정된 광원 형상의 실측, 및 실측된 광원 형상의 상기 목표로부터의 어긋남이 허용 범위 내인지 여부의 판단이, 적어도 1회 실시되는 프로그램.
  27. 제 17 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결상 성능을 평가하는 단계에서는, 상기 패턴의 상을 상기 물체 위에 형성하기 위한 전사가 행하여져, 전사된 상기 패턴의 상이 실측되는 프로그램.
  28. 제 17 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 결상 성능을 평가하는 단계에서는, 상기 패턴의 상이 상기 물체 위에 투영되어, 투영된 상기 패턴의 상이 검출되는 프로그램.
  29. 제 17 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 컴퓨터에, 상기 광원 형상을 설정하는 단계와, 상기 결상 성능을 평가하는 단계와, 상기 광원 형상을 최적화하는 단계를, 원하는 상기 결상 성능이 얻어질 때까지 반복하게 하는 프로그램.
  30. 제 17 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 설정된 상기 광원 형상을 갖는 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 상기 최적화 계산의 결과로서 획득된 패턴의 상을 상기 물체 위에 형성하는 시뮬레이션을 행하여, 상기 패턴의 상의 결상 성능을 예측하는 단계와,
    상기 결상 성능의 예측 결과에 기초하여, 상기 광원 형상을 최적화하는 단계를 상기 컴퓨터에 더 실행시키는 프로그램.
  31. 조명 광을 조사하여 물체 위에 패턴을 형성하는 노광 장치로서,
    상기 조명 광을 생성하는 조명 광원과,
    상기 조명 광원의 형상인 광원 형상을 설정하는 설정부와,
    패턴 및 상기 조명 광원을 최적화하는 최적화 계산의 결과로서 획득된 상기 광원 형상을 목표로 하여, 상기 목표로부터의 어긋남이 허용 범위 내로 되도록 상기 설정부를 거쳐서 상기 광원 형상을 설정하고, 상기 광원 형상이 설정된 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 상기 물체 위에 형성된 상기 최적화 계산의 결과로서 획득된 상기 패턴의 상의 검출 결과를 이용하여 결상 성능을 평가하며, 상기 결상 성능의 평가 결과에 기초하여 상기 설정부를 거쳐서 상기 광원 형상을 최적화하는 처리 장치를 구비하는 노광 장치.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 처리 장치는, 상기 광원 형상을 최적화할 때에, 상기 광원 형상을 표현하는 모델을 이용하는 노광 장치.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 광원 형상을 표현하는 모델은, 상기 광원 형상의 변조량을 표현하는 모델을 포함하는 노광 장치.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 처리 장치는, 상기 모델에 포함되는 파라미터와 상기 결상 성능과의 관계를 이용하여 상기 결상 성능이 개선되도록 상기 파라미터를 결정하는 노광 장치.
  35. 제 33 항 또는 제 34 항에 있어서,
    상기 모델로서, 제르니케 다항식과 디스토션 다항식 중 어느 하나가 사용되는 노광 장치.
  36. 제 31 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 광을 상기 물체를 향해서 사출하는 광학계를 더 구비하며,
    상기 광원 형상은, 상기 광학계의 동공면 위에서의 상기 조명 광의 강도 분포에 의해 정의되고,
    상기 처리 장치는, 상기 강도 분포를 재현하도록 상기 설정부를 거쳐서 상기 광원 형상을 설정하는 노광 장치.
  37. 제 36 항에 있어서,
    상기 조명 광을 분할하여 반사하는 복수의 미러 소자의 개개의 위치에 따라 상기 강도 분포를 설정하는 광 변조기를 갖고,
    상기 설정부는, 상기 복수의 미러 소자의 위치를 개별적으로 제어하며,
    상기 처리 장치는, 상기 광원 형상을 목표로 하여 상기 설정부를 제어하는 노광 장치.
  38. 제 36 항에 있어서,
    상기 조명 광을 회절하는 회절 광학 소자를 갖는 광 변조기와, 상기 광 변조기로부터의 회절된 조명 광을 상기 광학계의 동공면에 유도하는 릴레이 광학계를 갖고,
    상기 설정부는, 상기 회절 광학 소자의 위치 또는 상기 릴레이 광학계 중의 광학 부재를 제어하며,
    상기 처리 장치는, 상기 광원 형상을 목표로 하여 상기 설정부를 제어하는 노광 장치.
  39. 제 31 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체 위에 전사된 패턴의 상을 검출하는 검출계를 더 구비하며,
    상기 처리 장치는, 상기 물체 위에 전사된 상기 패턴의 상의 상기 검출계에 의한 검출 결과를 이용하여 결상 성능을 평가하는 노광 장치.
  40. 제 31 항 내지 제 38 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체 위에 투영된 상기 패턴의 상을 검출하기 위한 광 검출기를 더 구비하며,
    상기 처리 장치는, 상기 패턴의 상의 상기 광 검출기에 의한 검출 결과를 이용하여 결상 성능을 평가하는 노광 장치.
  41. 제 31 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 장치는, 또한 상기 설정된 상기 광원 형상을 갖는 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 상기 최적화 계산의 결과로서 획득된 패턴의 상을 상기 물체 위에 형성하는 시뮬레이션을 행하고, 상기 패턴의 상의 결상 성능을 예측하며, 상기 예측 결과에 기초하여, 상기 광원 형상을 최적화하는 노광 장치.
  42. 청구항 31 내지 청구항 41 중 어느 한 항에 기재의 노광 장치와,
    상기 노광 장치를 관리하는 상위 장치
    를 구비하는 리소그래피 시스템.
  43. 물체 위에 패턴을 형성하기 위한 조명 광원의 형상인 광원 형상을 평가하는 광원 평가 방법으로서,
    소정의 강도 분포를 가지는 기준 광원 형상을 준비하는 단계와,
    상기 광원 형상의 강도 분포를 취득하는 단계와,
    상기 광원 형상의 평가에 이용하기 위해, 상기 기준 광원 형상과 상기 광원 형상의 변조량을 나타내는 소정의 다항식의 각 항의 계수를 최소 제곱법에 의해 산출하는 단계
    를 포함하는 광원 평가 방법.
  44. 제 43 항에 있어서,
    상기 소정의 다항식은, 제르니케 다항식에 상기 기준 광원 형상의 상기 강도 분포를 승산한 것을 포함하는 광원 평가 방법.
  45. 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서,
    상기 소정의 다항식은, 디스토션 다항식에 변조 전의 동공 좌표치를 승산한 것을 포함하는 광원 평가 방법.
  46. 제 43 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 다항식은, 보케(Bokeh)의 휘도 분포를 나타내는 보케 함수와 상기 기준 광원 형상의 상기 강도 분포와의 콘볼루션을 포함하는 광원 평가 방법.
  47. 제 43 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정의 다항식은, 플래어(flare) 성분에 의한 변조에 관한 소정의 지수 함수를 포함하는 광원 평가 방법.
  48. 물체 위에 패턴을 형성하기 위한 조명 광원의 형상인 광원 형상을 최적화하는 광원 최적화 방법으로서,
    청구항 43 내지 청구항 47 중 어느 한 항에 기재의 광원 평가 방법을 이용하여 상기 다항식의 각 항의 계수를 산출하는 단계와,
    상기 광원 형상을 갖는 상기 조명 광원으로부터의 조명 광을 이용하여 패턴의 상을 상기 물체 위에 형성할 때의 결상 성능의 변화와, 상기 다항식의 각 항의 계수와의 관계를 구하는 단계와,
    구해진 상기 관계를 이용하여 상기 광원 형상을 최적화하는 단계
    를 포함하는 광원 최적화 방법.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 최적화하는 것에서는, 상기 다항식의 계수를 변경하는 것을 포함하는 광원 최적화 방법.
  50. 제 48 항 또는 제 49 항에 있어서,
    상기 결상 성능의 변화는, 상기 패턴의 상기 상을 형성하는 결상 광학계의 결상 성능의 변화인 것을 특징으로 하는 광원 최적화 방법.
  51. 물체 위에 패턴 상을 형성하기 위한 조명 광원의 휘도 분포인 동공 휘도 분포를 변조하는 광원 변조 방법으로서,
    상기 동공 휘도 분포의 변조량을 표현하는 다항식을 이용하여, 상기 동공 휘도 분포를 표현하는 단계와,
    상기 다항식에 포함되는 변조 파라미터의 미소 변화에 따른, 상기 패턴 상의 설계치에 대한 오차를 평가 지표로 하는 결상 성능의 변화를, 상기 변조 파라미터마다 구하는 단계와,
    상기 패턴 상의 상기 설계치에 대한 상기 오차의 목표치로부터의 어긋남이 허용 범위 내로 되도록, 상기 변조 파라미터마다 구해진 상기 결상 성능의 변화를 이용하여, 상기 변조 파라미터의 추가 변조치를 구하는 단계
    를 포함하는 광원 변조 방법.
  52. 제 51 항에 있어서,
    상기 동공 휘도 분포의 변조량을 표현하는 상기 다항식은, 상기 조명 광원이 형성되는 면내의 위치 ξ, η 에 관한 프린지 제르니케 다항식 fi(ξ, η)과 상기 프린지 제르니케 다항식의 각 차수의 전개 계수 Zi를 이용하여 정의되는 투과율 변조 함수 T(ξ, η) ≡ exp[Σi Zi fi (ξ, η)]를 구비하는 광원 변조 방법.
  53. 제 51 항 또는 제 52 항에 있어서,
    상기 동공 휘도 분포의 변조량을 표현하는 상기 다항식은, 디스토션 다항식 ξ’= ΣiZ’i {Di(ξ, η)?Dξ},η’=Σi Z’i {Di(ξ, η)?Dη}을 구비하는 광원 변조 방법.
  54. 제 51 항 내지 제 53 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추가 변조치를 이용하여 상기 동공 휘도 분포를 변조시키는 단계를 더 포함하는 광원 변조 방법.
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