スキャッタメータを使用するリソグラフィ測定
【課題】リソグラフィ装置およびリソグラフィ装置によって描像されるフィーチャーの最小寸法を予測する方法を提供する。
【解決手段】リソグラフィ装置は、放射線のビームを調整するように構成された照明装置、およびパターニングデバイスを保持するように構成された支持体を含む。パターニングデバイスは、所望のパターンに従って放射線のビームにパターンを形成するように構成される。リソグラフィ装置は、基板を保持するように構成された基板テーブル、およびパターン形成したビームを基板の目標部分に投影して、基板上にパターン形成した像を形成するように構成された投影システムも含む。装置はさらに、ビームの一部を中断し、パターニングデバイスの少なくとも一部を通るビームの透過を測定するように構成され、配置されたセンサを含む。
【解決手段】リソグラフィ装置は、放射線のビームを調整するように構成された照明装置、およびパターニングデバイスを保持するように構成された支持体を含む。パターニングデバイスは、所望のパターンに従って放射線のビームにパターンを形成するように構成される。リソグラフィ装置は、基板を保持するように構成された基板テーブル、およびパターン形成したビームを基板の目標部分に投影して、基板上にパターン形成した像を形成するように構成された投影システムも含む。装置はさらに、ビームの一部を中断し、パターニングデバイスの少なくとも一部を通るビームの透過を測定するように構成され、配置されたセンサを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、2005年2月25日出願の米国暫定特許出願第60/455,907号に対する優先権および/または利益を主張し、その内容は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明はリソグラフィ装置およびリソグラフィ装置によって描像されるフィーチャー(feature)の最小寸法(critical dimension)を予測する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板の目標部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路(IC)の製造において使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスは、ICの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができる。このパターンを、放射線感光材料(レジスト)の層を有する基板(例えばシリコンウェハ)上の目標部分(例えば1つあるいは幾つかのダイの一部を含む)に描像することができる。一般的に、1枚の基板は、順次照射される近接目標部分のネットワークを含んでいる。既知のリソグラフィ装置は、パターン全体を目標部分に1回露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の方向(「走査」方向)にパターンを投影ビームで走査し、これと同時に基板をこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。
【0004】
リソグラフィにおける新しい装置および方法の開発により、基板上にパターン形成される線およびコンタクトホールまたは通路などの、描像されるフィーチャーの解像度は改善し、場合によっては50nm未満の解像度になる。これは、例えば開口数(NA)が比較的高い投影システム(0.75NA以上)、193nm以下の波長、および豊富な技術、例えば位相シフトマスク、従来とは異なる照明および先進のフォトレジストプロセスなどを使用して達成することができる。
【0005】
しかし、コンタクトホールのような特定の小さいフィーチャーは、作成が特に困難である。波長より小さい解像度(sub-wavelength resolutions)での製造プロセスの成功は、変調の少ない像を印刷する能力、または許容可能なリソグラフィの歩留まりを提供するレベルまで、像の変調を上げる能力に依存する。
【0006】
通常、産業は、プロセスの最小寸法(CD)および焦点深さ(DOF)の能力を評価するためにレイリ基準を使用してきた。CDおよびDOFの尺度は、下式によって与えることができる。
CD=k1(λ/NA) (1)
および
DOF=k2(λ/NA2) (2)
ここでλは、照明放射線の波長であり、k1およびk2は特定のリソグラフィプロセスの定数であり、NAは開口数である。
【0007】
解像度限界におけるリソグラフィに伴う困難を洞察する追加の方策は、露光寛容度(EL)、密集・孤立バイアス(DIB)、およびマスクエラー増大因子(MEEF)(mask error enhancement factor)を含む。露光寛容度とは、パターンの最小寸法(CD)が受容可能な範囲内である露光量の範囲(%)を表わす。露光寛容度は例えば、印刷された線の幅を10%変化させる露光量の変化と定義することができる。露光寛容度は、リソグラフィにおける印刷フィーチャーの信頼性の尺度である。これは、プロセスウィンドウ、つまり最終的なレジストのプロフィールを規定の仕様以内に維持する焦点および露光の領域を決定するためにDOFと共に使用される。密集・孤立バイアス(疎密依存性としても知られる)は、パターン密度による同様のフィーチャー間のサイズ差の尺度である。MEEFは、パターン形成デバイスのCDエラーがいかに基板のCDエラーに伝達されるかを表す。考慮に入れるその他の描像因子は、ピッチなどである。ピッチは、例えばコンタクトホールのような2つのフィーチャー間の距離である。単純化したコヒーレント照明のようなものでは、リソグラフィシステムの解像度は、波長および開口数NAの関数として解像可能である、格子の最小半ピッチに関して見積もることもできる。
【0008】
特に露光および焦点が変動するため、リソグラフィプロセスによって現像されたパターンは、パターンの寸法が許容範囲内にあるかを判断するか、或いはCD均一性(CDU)を評価するために連続的に監視または測定される。パターンフィーチャーの監視およびその寸法の測定(計量)は、一般的に走査電子顕微鏡(SEM)、または光学ツールを使用して実行される。従来のSEM計量は、非常に高い解像力を有し、0.1ミクロンのオーダのフィーチャーを解像することができる。しかし、SEM計量は実施するのに費用がかかり、動作が比較的遅く、自動化が困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
CDの測定は、デバイスの寸法の縮小とともに、ますます困難になっている。デバイスの寸法が小型化するにつれ、デバイスのCDのエラー余裕も減少し、したがって必要とされるプロセスウィンドウがさらに狭くなる。その結果、使用者がCD計量を次世代のデバイス製造に拡張可能にする方法に対する需要がある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の態様によると、リソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、放射線のビームを調整するように構成された照明装置、およびパターニングデバイスを保持するように構成された支持体を含む。パターニングデバイスは、所望のパターンに従って放射線のビームにパターンを形成するように構成される。リソグラフィ装置は、基板を保持するように構成された基板テーブル、およびパターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影して、基板上にパターン形成した像を形成するように構成された投影システムも含む。リソグラフィ装置はさらに、放射線のビームの一部を遮断し、パターニングデバイスの少なくとも一部を通る放射線ビームの透過を測定するように構成され、配置されたセンサを含む。
【0011】
本発明の別の態様によると、モデルを使用してリソグラフィ装置で描像されたフィーチャーの最小寸法を予測する方法が提供される。この方法は、瞳の測定値、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータをモデルに入力することと、最小寸法の計量に関連するパターニングデバイスの情報データを入力することと、最小寸法の計量に関連するプロセス情報データを入力することとを含む。方法はさらに、Bossung曲線の複数のシミュレーションおよび/または測定データ、パターニングデバイスのエラー因子、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することも含む。
【0012】
本発明の更に他の態様によると、モデルを使用してリソグラフィ装置で描像されたフィーチャーの最小寸法を予測する方法が提供される。方法は、瞳の測定値、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータをモデルに入力することと、最小寸法に関連するパターニングデバイスの情報データを取得するために、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することを含む。この方法は更に上記パター人グデバイスの情報データをモデルに入力することと最小寸法の計量に関連するプロセス情報データをモデルに入力することを含む。この方法はさらに、Bossung曲線の複数のシミュレーションおよび/または測定データ、パターニングデバイスのエラー係数、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することも含む。
【0013】
本文ではICの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途の状況においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック(通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール)または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ICを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指す。
【0014】
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線(UV)放射線(例えば、365nm、248nm、193nm、157nm、あるいは126nmの波長を有する)および超紫外線(EUV)放射線(例えば、5nm〜20nmの範囲の波長を有する)を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。
【0015】
本明細書において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するように、ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。放射線ビームに与えられるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。一般的に、ビームに与えられるパターンは、集積回路などの目標部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
【0016】
パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルLCDパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は小さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができる。この方法で、反射するビームにパターンを与える。
【0017】
支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持体は、機械的締め付け、真空、または他の締め付け技術、例えば真空状態での静電気による締め付けを使用することができる。支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルでよく、これは必要に応じて、固定式とするか、もしくは可動式とし、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」なる用途と同義と見なすことができる。
【0018】
本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」なる用語と同義と見なされる。
【0019】
照明システムは、放射線ビームの誘導、成形、あるいは制御を行うために、屈折、反射、および反射屈折光学構成要素の様々なタイプを含むことができ、このような構成要素を、以下では集合的または単独で「レンズ」と呼ぶ。
【0020】
リソグラフィ装置は2つ(デュアルステージ)あるいはそれ以上の基板テーブル(および/または2つもしくはそれ以上のマスクテーブル)を有するタイプのものである。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、1つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が1つ以上のテーブルにて実行される。
【0021】
リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するよう、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うタイプでもよい。浸漬液は、例えばパターニングデバイスと投影システムの最初の要素間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用可能である。
【0022】
本明細書に記載された方法は、ソフトウェア、ハードウェアまたはその組合せとして実現することができる。ある実施形態では、コンピュータシステム上で実行すると、本明細書に記載された方法のいずれか、または全部を実行するようにコンピュータシステムに命令するプログラムコードを有するコンピュータプログラムが提供される。
【0023】
本発明の以上および他の態様は、本発明の現在の例示的実施形態に関する以下の詳細な説明を、添付図面と組み合わせて考察することにより、より明白になり、より容易に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
図1は、本発明の1つの実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
− 放射線ビームPB(例えばUV放射線)を調整するように構成された照明システム(照明装置)ILと、
− パターニングデバイス(例えばマスク)MAを支持するように構成され、かつ、品目PLに対して正確にパターニングデバイスの位置決めを行うように構成された第一位置決めデバイスPMに連結を行った支持構造(例えばマスクテーブル)MTと、
− 基板(例えばレジスト塗布したウェハ)Wを支持するように構成され、かつ、品目PLに対して正確に基板の位置決めを行うように構成された第二位置決めデバイスPWに連結を行った基板テーブル(例えばウェハテーブル)WTと、
− パターニングデバイスMAによってビームPBに与えられたパターンを基板Wの目標部分C(例えば、1つあるいはそれ以上のダイから成る)に投影するように構成された投影システム(例えば屈折性投影レンズシステム)PLとを含む。
【0025】
リソグラフィ装置は、パターニングデバイスの透過を測定するオンボード露光システム計量センサまたはスポットセンサSSも含む。
【0026】
ここで示しているように、本装置は透過タイプである(例えば透過マスクを使用する)。あるいは、装置は反射タイプでもよい(例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する)。
【0027】
照明装置ILは放射線ソースSOから放射線ビームを受け取る。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別個の存在でよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射線ビームは、例えば適切な配向ミラーおよび/またはビーム拡大器などを含むビーム送出システムBDの助けにより、ソースSOから照明装置ILへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースSOおよび照明装置ILは、必要に応じてビーム送出システムBDとともに放射線システムと呼ぶことができる。
【0028】
照明装置ILは、ビームの角度強度分布を調節する調節デバイスAMを含んでよい。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の少なくとも外部および/あるいは内部放射範囲(一般的にそれぞれ、σ−outerおよびσ−innerと呼ばれる)を調節することができる。また、照明装置ILは、積分器INおよびコンデンサCOのような他の様々な構成要素を含む。照明装置は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有するように、投影ビームPBと呼ばれる放射線の調整済みビームを提供する。
【0029】
投影ビームPBは、支持構造MT上に保持されているパターニングデバイスMAに入射する。投影ビームPBはパターニングデバイスMAを通り抜けて、基板Wの目標部分C上にビームを集束する投影システムPLを通過する。第二位置決めデバイスPWおよび位置センサIF(例えば干渉計デバイス)の助けにより、基板テーブルWTは、例えばビームPBの経路における異なる目標部分Cに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決めデバイスPMおよび別の位置センサ(図1には明示的に図示せず)を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームPBの経路に対してパターニングデバイスMAを正確に位置決めすることができる。一般的に、支持構造MTおよび基板テーブルWTの運動は、第一位置決めデバイスPMの部分を形成するロングストロークモジュール(粗動位置決め)およびショートストロークモジュール(微動位置決め)の助けにより行われる。しかし、ステッパの場合(スキャナとは対照的に)、支持構造MTはショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。パターニングデバイスMAおよび基板Wは、パターニングデバイスのアラインメントマークM1、M2および基板アラインメントマークP1、P2を使用して位置合わせすることができる。ここに表した装置は以下の好ましいモードで使用可能である。
1.ステップモードにおいては、支持構造MTおよび基板テーブルWTは、基本的に静止状態に保たれている。そして、投影ビームに与えたパターン全体が1回で目標部分Cに投影される(すなわち1回の静止露光)。次に基板テーブルWTがX方向および/あるいはY方向にシフトされ、異なる目標部分Cが照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、1回の静止露光で描像される目標部分Cのサイズを制限する。
2.走査モードにおいては、支持構造MTおよび基板テーブルWTを同期走査する一方、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Cに投影する(つまり1回の動的露光)。支持構造MTに対する基板テーブルWTの速度および方向は、投影システムPLの拡大(縮小)および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、1回の動的露光で目標部分の(非走査方向における)幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の(走査方向における)高さを決定する。
3.別のモードでは、支持構造MTが基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Cに投影する間に、基板テーブルWTが動作するか、走査される。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルWTを動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクなしリソグラフィに容易に適用することができる。
【0030】
上述した使用モードの組合せおよび/または変形、または全く異なる使用モードも使用することができる。
【0031】
標準的なCDUシステム評価試験は、「全基板CDU」露光レイアウトを使用する。モデリングの後に、CDを測定し、「フィールド全体にわたる」および「基板全体にわたる」CDUの値を取得する。例えば、線のパターンの場合は、CD測定値を取得し、フィールド全体にわたる線幅の変動および基板全体にわたる線幅の変動の成分を計算する。CDの寄与率を露光システムから分離するために、パターニングデバイスおよびプロセス、パターニングデバイス(レチクル)のエラー補正値(REC)およびプロセスエラー補正値(PEC)を求める。CDUシステム評価試験の最終結果は、RECおよびPECを求めた後に取得する。
【0032】
本発明の発明者は、CDの収支配分(CD budgeting)および予測を可能にするCDUモデルを開発した。図2Aは、本発明の実施形態により、モデルを使用してリソグラフィ装置で描像したフィーチャーの最小寸法を予測する方法の流れ図を示す。モデルの入力は、測定した瞳、レンズの収差および/または線量および焦点プロフィールおよび分布のような露光システムの下位構成要素のデータに基づく(ブロック201参照)。また、CD計量、プロセスおよびパターニングデバイスに関連する情報も入力する(ブロック202および203参照)。例えば、パターニングデバイスの情報は、パターニングデバイスにおけるパターンのフィーチャー(例えば垂直および/または水平の線、または穴)の幾何学的情報を含む。複数のシミュレーションまたは測定のBossung曲線およびマスク(パターニングデバイス)エラー因子(MEF)(mask error factors)を使用することにより、入力値を全基板CDUデータに変換する(ブロック204参照)。その後の解析は、実験で取得したデータセットと同一である。図2Bは、本発明の実施形態により、193nmの放射線波長、および0.93の開口数NAで実行したCDU評価試験の露光レイアウトの例を示す。
【0033】
図3は、本発明の実施形態により、80nmの孤立した線で測定したCDと比較したシミュレーションからのCDを示す。図3は、80nmの孤立線の場合について、スリット全体にわたって測定CDと予測CDとの良好な相関を示す。図3では、「Meas.H」とは水平の線について測定したCDを指し、「Meas.V」とは垂直の線について測定したCDを指し、「Pred.H」とは水平の線についてシミュレーションで予測したCDを指し、「Pred.V」とは垂直の線についてシミュレーションで予測したCDを指す。シミュレーションしたCDU値と実験でのCDU値との良好な一致は、CDUのモデリングおよび解析を予測するために、モデルが強力なツールであることを示す。したがって、CD収支(CD budgets)をこのモデルで構築し、システムの下位構成要素の要件および描像を改善するために使用することができる。
【0034】
上述したCDU予測モデルは、孤立した線のような低いMEFのフィーチャーで成功する。しかし、このモデルは、コンタクトホールまたは密集線のような高いMEFのフィーチャーには十分でないことがある。パターニングデバイスのCD残差(CD residuals)は比較的高いレベルであるので、パターニングデバイスの構成要素が基板のCD収支を支配し始める。したがって、パターニングデバイスと露光システムのCD寄与率を分離するために、パターニングデバイスのCD計量の改善が必要になる。
【0035】
MEFが高くなる2つの傾向がある。第一の傾向は、ピッチの小型化を推進することであり、同じk1でも、ピッチが小さくなるとMEFが増加する。第二の傾向は、k1の描像が低くなることであり、例えばk1=0.35から0.31になると、MEFが約40%増加する。
【0036】
MEFの役割を例示するために、図4は、環状照明および6%減衰した位相シフトマスク(PSM)を使用して、2つのk1値(0.31および0.35)について、より低いk1(より低いハーフピッチ値に関連する)およびより小さいフィーチャーサイズでMEFが増加する傾向を示す。例えば、MEFが5で、パターニングデバイスのCD制御が6.5nmの3σ(4x)である場合、その結果のウェハCD均一性は、8.1mmに等しい3σになり、これはDRAMに関する半導体の国際テクノロジロードマップ(ITRS)の要求より高い。
【0037】
図5は、CD収支に対する様々な寄与率の分布を示す。図5は、パターニングデバイス(レチクル)の構成要素が、(RECを実行した後でも)65nmの密集線のフィールド全体にわたって収支を支配することを示す。RECおよびPECを実行した後、非露光システムが寄与するのは、取得したCDUの結果の30%にすぎないことが望ましい。しかし、図5で示すように、この65nmの密集線での試験では、これが当てはまらないことは明白である。
【0038】
ある実施形態では、線についてCDUシステム評価試験を実行するために、0.94/0.74のσおよび6%減衰PSMを有する環状照明を使用して、0.93のNAの走査ステップ式露光システムで65nmの密集線を印刷する実験を実行する。基板に付着させたレジスト層は、38nmの厚さのAZエレクトリック・マテリアル(AZ Electronic Materials)の1C5D BARC(商標)と、150nmの厚さの日本の東京応化工業のTOK−6111(商標)フォトレジストと、52nmの厚さのAZエレクトリック・マテリアルのAQUATAR(商標)の積み重ねを有する。基板のCD測定は、ナノメトリック社(Nanometrics Corporation)のNANOMETRICS 8300スキャッタメータで実行する。
【0039】
本発明のある実施形態では、0.93のNAの走査ステップ式露光システムで線/空間のCDUシステム評価試験を実行するためにスキャッタメータを選択した。スキャッタメータはCDに負担をかけずに迅速な測定を可能にし、非破壊的である。さらに、スキャッタメータの測定は、40nm未満のCD測定にも拡張することができる。CD−SEMを使用して、パターニングデバイス上のパターンと基板上のパターンとの直接的関係を確立することができる。スキャッタメータを使用する場合、数ダースの線の平均を基板上で測定し、測定値をnmの単位までパターニングデバイスの測定値と一致させる。
【0040】
スキャッタメータの測定では、広帯域光のビーム601(ある実施形態では、スポットサイズが事実上65μm)を基板603上にパターン形成した格子構造602に配向し、次に格子から散乱した光604をスキャッタメータで集光する(図6A参照)。波長および偏光器605の方向およびTEまたはTMの関数として、反射率を測定する(図6A参照)。信号(TEまたはTM)を波長の関数としてプロットし(図6B)、[ライブラリ]によって線プロフィールに変換する。ライブラリは、レジスト特性に関する情報を含む。次に、幾何学的パラメータを調節して、測定したTEのプロットと一致させる(図6B参照)。CDの情報に加えて、散乱光からのスペクトルは、側壁の角度および成分膜(constituent films)の厚さに関する情報を含む。
【0041】
本発明のある実施形態では、NANOMETRICS 8300(商標)を使用して、ウェハCD測定値について総試験再現性(total test reproduceability)(TTR)を取得した。中間CDの精細度については、TTRは65nmの密集線の場合は1.0nm(3σ)であり、TTRは65nmの孤立線(1:6)では0.5nm(3σ)であり、最後にTTRは40nmの半密集(semi-dense)(1:3)線では0.5nm(3σ)である。中間CDの精細度は、TTRの向上、CD−SEMに対する相関の向上、およびプロセスノイズに対する感度低下のために、最大CD精細度と最低CD精細度にわたって選択した。
【0042】
CDUシステムを評価するために、スキャッタメータの基板CD測定値を、65nmの線に関する従来のCD−SEM測定値と相関させる。相関データは、スキャッタメータのCD測定値と従来のCD−SEM測定値が一致することを示す。
【0043】
図7Aから図7Cは、65nmの密集線に関して、スキャッタメータの中間CD測定値とCD−SEM測定値との相関を示す。図7Aは、CD−SEMで取得したBossung曲線(様々な露光エネルギ(mJ/cm2)でのCD対焦点)を示す。図7Bは、スキャッタメータで取得したBossung曲線を示す。図7Cは、最適焦点における相関を示す。
【0044】
図7Aから図7Bで見られるように、スキャッタメータの中間CDの方が遙かに滑らかなBossung曲線が得られる。さらに、図7Cは、65nmの密集線では、スキャッタメータの中間CD測定値とCD−SEM測定値との間に、1.0±0.1という勾配の良好な直線相関が得られたことを示す。
【0045】
最新技術のスキャナのCDUシステム評価は、パターニングデバイスにわたるCDの変動によって阻害されることがある。RECを適用した後でも、CDUに対するパターニングデバイスの寄与率が高いままになることがある。現在のREC手順は、パターニングデバイスのCDをLWMまたはSEM測定することと、パターニングデバイス上のCDエラーがレジストのCDエラーにいかに変換されるかを判断することと(つまりMEF:マスクエラー因子)、測定したレジストのCD分布からこの寄与率を引くことを含む。LWMは、遠紫外線(DUV)光学顕微鏡を含むLEICAマイクロシステムによって現像された基板の自動測定用計量ツールである。
【0046】
LWMでのCD測定は、4nm(4x)に等しい3σの再現性を有する。したがって、例えばMEFが4である場合、予想される最小基板CDUは、「完璧な」露光システムの場合、4nmの3σである。
【0047】
アプライド・マテリアルズ(Applied Materials)のパターニングデバイスのCD−SEMの再現性は、1nmの3σ(4x)でさらに良くなる。スキャッタメータの格子測定の場合、LWMとCD−SEMの両方について、格子内の複数位置を測定しなければならない。65nmのCD−SEMスキャッタメータ格子測定では、格子内CDUが全レチクルCDUの約70%であり、ランダム効果に支配されていることを結果が示している。レチクルのエラー補正(REC)では、スキャッタメータのスポットサイズに応じた特定の位置で、格子内の9個のレチクルCd測定値を使用する。図8Aは、90nmのスキャッタメータ格子モジュール内のパターニングのCD均一性を示し、図8Bは、65nmのスキャッタメータ格子モジュール内のパターニングのCD均一性を示す。
【0048】
スキャッタメータ格子のパターニングデバイスCD評価に対する1つの要件により、今回のパターニングデバイス(レチクル)測定方法が開発された。この方法はSERUM(スポットセンサにより可能なレチクル均一性測定)と呼ばれる。この方法は、オンボード露光システム計量センサ(スポットセンサSS)を使用し、つまりリソグラフィ装置内で、レチクルのCDに変換された透過を測定する。
【0049】
本発明のある実施形態では、フィールド全体にわたるパターニングデバイスの透過は、基板ステージに配置したスポットセンサSSで測定することができる。パターニングデバイスにわたって広がった(設計が)同一の格子の透過を測定すると、透過値をパターニングデバイスのCDフィンガプリントに変換することができる。このフィンガプリントは、次にレチクル(パターニングデバイス)のエラー補正(REC)に使用可能である。
【0050】
本発明のある実施形態では、パターニングデバイスに装着した保護薄膜なしで、パターニングデバイスのCD測定を実行することができる。あるいは、保護薄膜がある状態で測定を実行することができる。
【0051】
照明の均一性(および不均一なパターニングデバイスの空白透過)の効果を排除できるようにするために、パターニングデバイスの透明区域で基準の均一性測定値を取得する。SERUM方法を使用することの利点の一つは、レチクル全体にわたる2つの方向の91ポイントの測定(正規化測定を含む)にかかる時間が、約2分未満であることである。さらに、スポットセンサの再現性が0.1%(3σ)で、これは理論的なパターニングデバイスのCD測定再現性が0.1nm(3σ、4x)未満であることになる。
【0052】
図9Aを参照すると、この図は、標準的な80μmの格子モジュール中にある直径60μmのスキャッタメータスポットを示す。次に図9Bを参照すると、スポットセンサの直径は約120μmであり、これはスキャッタメータのスポットおよび標準的な格子モジュールより大きい。ある実施形態では、SERUM技術に対応するために、120μmサイズのモジュールを含む様々なサイズのスキャッタメータ格子モジュールで、パターニングデバイスを作成した(図9C)。
【0053】
ある実施形態では、1次以上の回折次数の効果を排除するために、ゼロ次の回折次数のみが基板ステージ上のスポットセンサに到達できる解像度以下のNA/照明モードで、SERUM測定を実行する。その結果、等しい線/空間の透過は0.25であり、これは密集格子が光の半分を遮断するという幾何学的効果のせいである。さらに、小さい格子ピッチ(160nm)を中程度のレンズNA=0.60および248nmの波長と組み合わせると、ゼロ次の回折次数のみがスポットセンサに到達し、これも光の半分である。デューティサイクルが変化すると、基板レベルのゼロ次の透過が異なってくる。パターニングデバイスのCDが増加すると、透過率が低下し、その逆にもなる。この概念を使用して、パターニングデバイスにわたる透過測定値の変動を、パターニングデバイスのフィンガプリントに変換することができる。図10Aから図10Cは、バイナリの80nmL/Sパターニングデバイスに関して、パターニングデバイスのCDの関数として像強度(ゼロ次透過)を示す。図10Aでは、パターンの線/空間寸法は約280/360nmであり、透過は約31%である。図10Bでは、パターンの線/空間寸法は約320/320nmであり、透過は約25%である。図10Cでは、パターンの線/空間寸法は約360/280nmであり、透過は約19%である。
【0054】
本発明のある実施形態では、最初のSERUM測定は、248nmの波長を有する放射線ビームを使用し、露光システムの開口数が0.75である状態で、80nmL/Sバイナリマスク(パターニングデバイス)で実行した。この場合、k1の値は0.24に等しい、これらの値では、ゼロ次の光透過測定値に基づくので、SERUMが可能である。この実施形態では、標準サイズの格子を使用した(図9B参照)。
【0055】
図11Aから図11Gは、水平および垂直の密集線格子、孤立線格子および空白区域について、全フィールドのパターニングデバイス透過測定値の様々なプロットを示す。透過値は、スポットセンサ(SS)/エネルギセンサ(ES)の比率として与えられる。つまり、パターニングデバイスがない透過は1である。上の列は、水平および垂直の密集格子、水平の孤立格子および空白区域について、測定した全フィールドのレチクル(パターニングデバイス)透過を含む。値は、SS/ESの比率として与えられる。下の列は、空白透過で分割し、正規化した後の全フィールドの透過フィンガプリントを含む。図11Eから図11Gは、相対的透過(Tcorr)を示す。例えば、水平な密集線の計算は、下式によって与えられる。
【数1】
【0056】
2つの結果は、さらに詳細な説明が必要である。これらの結果が幾つかの問題から影響を受けるからである。最初の問題は、密集格子の約0.50という透過測定値である。幾何学的効果のせいで、密集格子は光の半分を遮断する。さらに、小さい格子ピッチ(160nm)と0.60という中程度のレンズNAを組み合わせると、ゼロ次の回折格子しかスポットセンサに到達しないことになる(これも光の半分である)。正味の結果は、有効透過が0.25であり、測定値の0.50ではない。この矛盾の理由が図9Bに図示され、これは格子の区域に対してスポットセンサに覆われた区域を示す。図9Bで示すように、光の大部分が、透明な周囲を通ってスポットセンサに到達する。注意すべきもう1つのポイントは、水平密集線と垂直密集線との平均透過率の差である。これは、レチクル格子に対するスポットセンサの誤った位置決めのせいである可能性が最も高く、これは10μmのオーダである。その結果、本発明の発明者らは、これらの実験の欠陥により、欠陥がまったくない場合、RECの効果が低下すると判断した。しかし、実験はなお、SERUMの実現性を示している。本発明の発明者は、これらの欠陥を考慮し、それに従って測定値を調節できると判断した。例えば、スポットセンサの位置決めを調節するか、格子領域の外側にあるスポットセンサの区域を覆い隠して、スポットセンサに到達できる追加の光がなくなるようにすることができる。また、格子に対するスポットセンサの誤った位置決めは、例えば格子区域に対するスポットセンサの位置を微調整することにより、補正することができる。あるいは、図9Cで示すように、さらに大きい格子を使用することができる。
【0057】
別の実施形態では、SERUM測定を、位相シフトマスクと組合せで実行した。位相シフトマスクの場合、SERUMのゼロ次透過測定値は、マスクのCDばかりでなく、位相およびマスク透過にも依存する。
【0058】
図12Aから図12Dを参照すると、これらの図は、65nmのピッチで配置された65nmの線(以降、「65nnL/S」と言う)のパターン、および193nmの放射線波長および約0.93の開口数について、ゼロ次および1次の回折次数(プラスおよびマイナス)の振幅を示す。結果は、バイナリマスク(図12A)、6%減衰位相シフトマスク(図12B)、20%位相シフトマスク(図12C)およびレベンソンマスク(図12D)について与えられている。
【0059】
図12Aから図12Dで見られるように、位相シフトマスクの全体的なマスク透過は、バイナリマスクのそれよりも高い(1次回折次数参照)が、SERUMで測定したゼロ次透過はバイナリマスクよりも低い。1次以上の次数にシフトする光が多いからである。SERUM測定を中程度のNAで実行した場合、1次回折次数は投影レンズで捕捉されず、ゼロ次透過のみが測定される。100%透過の減衰位相シフトマスク、および180°位相のレベンソンマスクの場合、SERUMのゼロ次透過測定は、ゼロに近くなると予想される。全ての光が1次以上の次数にシフトするからである。
【0060】
非化学線波長(non-actinic wavelength)における位相シフトマスクのSERUM測定は可能であるが、マスクの位相および透過は波長に依存する。例えば、72nmのMoSiの吸収体を有する193nm専用の6%減衰PSMは、248nmの波長で約27%の透過率および約130度の位相を有する。位相シフトマスクの位相は、化学線と非化学線の波長のSERUM測定値を組み合わせることによって決定することができる。後者のみが位相に対する感受性を有する。MEFモジュールのモデリングした感度またはSERUM測定値を使用して、パターニングデバイス(レチクル)の成分を取り出し、位相の情報を生成することができる。さらに、本発明のある実施形態では、減衰位相シフトマスクの位相測定をその場で実行することができる。
【0061】
図13は、パターニングデバイスの位相および透過の関数として、ゼロ次透過の像強度を示す。
【0062】
図13から見られるように、像強度は、0%のマスク透過のバイナリマスクで約0.25である。180°の位相シフトマスクを使用すると、像強度はマスク透過とともに低下する。1次へシフトする光が多くなるからである。マスクの透過が約6%で位相が180°の6%減衰PSMでは、像強度は約0.14である。193nmの専用6%減衰PSMを248nmの波長でSERUM測定する場合、像強度は約0.15と予想される。
【0063】
表1は、65nmL/Sの6%減衰位相シフトマスクについて、マスクのSERUM感度および典型的範囲を示す。
【表1】
【0064】
マスク透過の変動が低いので、これは無視することができる。しかし、マスク上の位相変動は、非化学線波長測定の場合は重大である。2.7°の位相範囲は0.6%の像強度範囲になり、これは4.2nmのレチクルCDの変動と等しい。
【0065】
ある実施形態では、0.75のNAを有する投影システムを使用し、248nmの波長を有する放射線でSERUM測定を実行した。この実施形態では、6%減衰PSM(193nm)を使用し、65nmL/Sスキャッタメータ格子を測定する。248nmにおける透過は、6%ではなく20%になり、248nmにおける位相は、180°ではなく140°になり、その結果、レチクルCD感度に及ぼす影響が大きくなる。これに対して、透過および位相の変動は、小さく、低い感度を有するので、無視することができる。
【0066】
SEMおよびSERUMで取得したパターニングデバイスのCD測定値を相関させる。80nmのバイナリマスク/パターニングデバイスについて、SEMおよびSERUMで取得したパターニングデバイスCD測定値の間に良好な相関が得られる。また、80μmのモジュールについてSEMで取得したパターニングデバイスCD測定値(図9A参照)と、80および120μmのモジュールのSERUM(図9Bから図9C参照)とを、65nmL/S減衰位相シフトマスクについて比較した。図14Aから図14Bはそれぞれ、スリット全体にわたる(図14A)およびフィールド全体にわたる(図14B)ポイント間の65nmの密集線について、SERUM−SEMレチクルCDの相関を示す。
【0067】
図14Aから図14Bで見られるように、65nmの垂直の密集線について、80μmモジュールパターニングデバイスのCDのSEM測定値とSERUMの120μmモジュールの測定値の間には、良好な相関が存在する。図は、小さいオフセットおよび感度の補正後に、スリット全体にわたるパターニングデバイスのCDフィンガプリントの優れた相関(R2=0.97、DRMS=0.2nm)を示している。また、個々のフィールド全体にわたるポイントについて、良好な相関(R2=0.93、DRMS=0.4nm)が得られる。デルタRMSはなお、位相エラーおよび比較した様々なモジュールのせいで多少の体系的差を含む。
【0068】
SEMに基づくスキャッタメータ格子測定を使用して、65nmおよび80nmのCDUシステム評価のデータセットに、RECを適用した。
【0069】
SERUMがうまく働くかを試験するために、80nmの密集スキャッタメータ格子のパターニングデバイス透過を測定し、これを使用して、193nmの放射線および0.85のNAを有する投影システムを使用してパターニングデバイスで得たCDUの測定結果を補正する。
【0070】
表2は、垂直および水平の線について、測定したCDU、およびSERUMにRECを適用した後に得られたCDUを示す。SERUMによりREC後の大きいCDUの改善が見られ、特に水平線について見られる。しかし、上記で検討したように、現在の実験には幾つかの問題がある。例えば、スポットセンサの直径が格子面積より大きく、格子に対してスポットセンサの位置合わせ不良がある。上記で検討したように、これらの問題を考慮して、補正し、したがって結果を改善することができる。
【表2】
【0071】
照明の均一性について補正し、正規化した透過フィンガプリントを、図15で示すようにRECに使用する。図15は、密集線のTcorr(空白区域測定で補正した%としてのパターニングデバイス透過)(第一列)、および水平の密集格子(第一行)および垂直の密集格子(第二行)について測定したCDフィンガプリント(CDraw)(第二列)を示す。最終列のプロットは、TcorrとCDrawの間の相関を示す。この適合の残差(residues of this fit)は、第三列、つまりREC適用後のCDフィンガプリントにてプロットにより描かれている。最下行は、水平密集格子(最終列)の透過測定での垂直密集線のCDフィンガプリントと、垂直密集格子のCDフィンガプリント測定値を水平密集格子のTcorrで補正した場合の残差との相関を示す。驚くことに、CDUの値がさらに低い結果となる。これは、おそらく測定欠陥のせいである。図15に対応する補正結果を表3で要約する。この評価では、孤立線の補正は実行しなかった。
【表3】
【0072】
CDのデータなしで勾配∂CDwafer/∂Iを推定することができる。例えば、これは、パターニングデバイスのCD変動による基板レベルでの強度変化を計算することによって実行する(第一ステップ)。これは、空中像シミュレータ、例えばPuptoolで実行可能である。スポットセンサの直径(φ=120μm)は格子サイズ(80×80μm2)より大きいので(図8B参照)、測定した信号の一部のみが、格子の透過によるものである。スポットセンサの面積、および格子の面積および幾何学的効果および回折効果を考慮に入れると、ウェハレベルで測定した強度の24.6%を格子透過に帰することができる。最後の2つのステップは、パターニングデバイスのCDを実験のMEFを介してウェハのCDに変換し、引き継ぐこと(taking one over)である。
【表4】
【0073】
この勾配の数(slope number)は表3のそれと比較できる。差は、おそらく、以前に検討した測定の欠陥に起因している。65nmおよび80nmの密集線に関するREC後のフィールド全体にわたるCDUを、2つのパターニングデバイスのCDデータセット(CD−SEMおよびSERUMで取得したもの)を使用して比較した。
【0074】
ある実施形態では、6%減衰位相シフトマスク、約0.93の開口数および環状照明を使用して、SERUMに基づくRECを、65nmの密集線に関するCDUデータセットに適用した。表5は、SERUMに基づくREC前後における65nmの密集線のスリット全体にわたるCDU結果を示す。表5では、CDU Hは水平線のCDUに対応し、CDU Vは垂直線のCDUに対応する。
【表5】
表5で示すように、SERUMに基づくRECは、スリットにまたがり水平・垂直バイアス(HVバイアス)のCDUを低下させる。
【0075】
図16Aは、レチクルのSEMおよびSERUMの両方に基づくREC前後の65nm密集線に関するスリット全体にわたるCDUを示す。図16Bは、改良されたRECおよびレチクルのCD計量後のフィールド全体にわたるCD収支を示す。SEMとSERUMのレチクルCDのスリットフィンガプリントの良好な相関から予想されるように、RECの地のウェハCDのスリットフィンガプリントは同等である。両方の場合で、プロトタイプシステムのスリット全体にわたるCDUは、REC後に5.1nm(3σ)から1.9nm(3σ)へと減少する。図16Bは、RECおよびレチクルCD計量改良後に環状照明を使用した密集線の65nmのフィールド全体にわたるCD収支を示す。図16Bで見られるように、レチクルの残差成分はもはや、CDUシステムの評価試験において優勢ではない。
【0076】
本明細書で説明した方法は、スキャッタメータによる65nmの線/空間のCDUシステム評価を提供する。SERUMは、スキャッタメータによるレチクルCD測定にとって有望な新技術であり、迅速で再現性が非常に優れた解析を提供する。CDU予測モデルを、65nmのCD収支解析にうまく使用した。スキャッタメータおよびSERUMによって測定の再現性を改良することにより、非露光ツールのCDの寄与率を、65nmの密集線について、フィールド全体にわたるCD収支全体の30%未満まで減少させることができた。
【0077】
当業者には多数の改造および変更が容易に思い浮かぶので、本発明を本明細書で説明したそのままの構造および動作に制限することは望ましくない。例えば、SERUM測定は、特定の放射線波長、特定の投影システムの状態および/または特定のパターニングデバイスのような特定のパラメータで実行したが、SERUM測定は、このような実施形態に制限されず、選択した任意のパラメータで実行できることを理解されたい。
【0078】
さらに、本発明のプロセス、方法および装置は、リソグラフィ技術で使用する関連の装置およびプロセスのように、性質が複雑である傾向があり、往々にして動作パラメータの適切な値を経験的に決定するか、任意の用途にとって最適な設計に到達するコンピュータシミュレーションを実施することによって実践することが最善となる。したがって、全ての適切な改造および均等物は、本発明の精神および範囲に入るものと考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0079】
【図1】本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置を示したものである。
【図2A】本発明の実施形態により、モデルを使用してリソグラフィ装置が描像したフィーチャーの最小寸法を予測する方法の流れ図を示す。
【図2B】最小寸法の均一性認証試験の露光レイアウトの例を示したものである。
【図3】本発明の実施形態により、測定した最小寸法と比較したシミュレーションによる最小寸法を示す。
【図4】k1の値が小さく、フィーチャーのサイズを小型の場合に、パターニングデバイスのエラー計数が増加する傾向を示すシミュレーションの例を示したものである。
【図5】最小寸法収支への様々な寄与率の分布を示したものである。
【図6A】図6Aは、本発明の実施形態によりスキャッタメータを使用する測定方法の概要を示したものである。
【図6B】図6Bは、本発明の実施形態によりスキャッタメータを使用する測定方法の概要を示したものである。
【図7A】65nmの密集線について、スキャッタメータの中間CDとCD−SEM測定値との間の補正例を示したものである。
【図7B】65nmの密集線について、スキャッタメータの中間CDとCD−SEM測定値との間の補正例を示したものである。
【図7C】65nmの密集線について、スキャッタメータの中間CDとCD−SEM測定値との間の補正例を示したものである。
【図8】図8Aおよび図8Bは、それぞれ60nmのスキャッタメータの格子モジュールと65nmのスキャッタメータの格子モジュール内で最小寸法の均一性をパターン形成する例を示したものである。
【図9A】標準的な80μmの格子モジュールにおける60μm直径のスキャッタメータのスポットを概略的に示したものである。
【図9B】標準的な80μmの格子モジュールにおける120μmのスポットセンサ直径を概略的に示したものである。
【図9C】120μmサイズのモジュールにおける120μmのスポットセンサ直径を概略的に示したものである。
【図10】図10Aから図10Cは、異なる線/空間比率での様々な線のパターンを示したものである。
【図11A】パターニングデバイスの水平の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11B】パターニングデバイスの垂直の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11C】パターニングデバイスの水平の孤立線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11D】パターニングデバイスの空白区域について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11E】パターニングデバイスの水平の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11F】パターニングデバイスの垂直の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11G】パターニングデバイスの垂直の孤立線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図12】図12Aから図12Dは、様々なパターニングデバイスのタイプについて、65nmのピッチで配置した65nmの線のパターンの0次および1次回折次数(プラスおよびマイナス)のシミュレーションした振幅を示したものである。
【図13】パターニングデバイスの位相および透過の関数として、ゼロ次透過のシミュレーションした像強度を示したものである。
【図14A】スリット全体にわたるポイント間の65nmの密集線に関する例示的なSERUM−SEMレチクルのCD補正の相関関係を示すものである。
【図14B】フィールド全体にわたるポイント間の65nmの密集線に関する例示的なSERUM−SEMレチクルのCD補正の相関関係を示すものである。
【図15】本発明の実施形態により、照明の均一性を補正し、パターニングデバイスのエラー補正を正規化した透過フィンガプリントの例を示したものである。
【図16A】レチクルSEMとSERUM両方に基づき、RECの前後で65nmの密集線のスリット全体にわたるCDUの例を示したものである。
【図16B】REC後のフィールド全体にわたるCD収支、およびレチクルCDの計量の改良点を示したものである。
【技術分野】
【0001】
本出願は、2005年2月25日出願の米国暫定特許出願第60/455,907号に対する優先権および/または利益を主張し、その内容は参照により全体が本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明はリソグラフィ装置およびリソグラフィ装置によって描像されるフィーチャー(feature)の最小寸法(critical dimension)を予測する方法に関する。
【背景技術】
【0003】
リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板に、通常は基板の目標部分に適用する機械である。リソグラフィ装置は例えば、集積回路(IC)の製造において使用可能である。このような場合、代替的にマスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスは、ICの個々の層に対応する回路パターンの生成に使用することができる。このパターンを、放射線感光材料(レジスト)の層を有する基板(例えばシリコンウェハ)上の目標部分(例えば1つあるいは幾つかのダイの一部を含む)に描像することができる。一般的に、1枚の基板は、順次照射される近接目標部分のネットワークを含んでいる。既知のリソグラフィ装置は、パターン全体を目標部分に1回露光することによって各目標部分が照射される、いわゆるステッパと、所定の方向(「走査」方向)にパターンを投影ビームで走査し、これと同時に基板をこの方向と平行に、あるいは反平行に走査することにより、各目標部分が照射される、いわゆるスキャナとを含む。
【0004】
リソグラフィにおける新しい装置および方法の開発により、基板上にパターン形成される線およびコンタクトホールまたは通路などの、描像されるフィーチャーの解像度は改善し、場合によっては50nm未満の解像度になる。これは、例えば開口数(NA)が比較的高い投影システム(0.75NA以上)、193nm以下の波長、および豊富な技術、例えば位相シフトマスク、従来とは異なる照明および先進のフォトレジストプロセスなどを使用して達成することができる。
【0005】
しかし、コンタクトホールのような特定の小さいフィーチャーは、作成が特に困難である。波長より小さい解像度(sub-wavelength resolutions)での製造プロセスの成功は、変調の少ない像を印刷する能力、または許容可能なリソグラフィの歩留まりを提供するレベルまで、像の変調を上げる能力に依存する。
【0006】
通常、産業は、プロセスの最小寸法(CD)および焦点深さ(DOF)の能力を評価するためにレイリ基準を使用してきた。CDおよびDOFの尺度は、下式によって与えることができる。
CD=k1(λ/NA) (1)
および
DOF=k2(λ/NA2) (2)
ここでλは、照明放射線の波長であり、k1およびk2は特定のリソグラフィプロセスの定数であり、NAは開口数である。
【0007】
解像度限界におけるリソグラフィに伴う困難を洞察する追加の方策は、露光寛容度(EL)、密集・孤立バイアス(DIB)、およびマスクエラー増大因子(MEEF)(mask error enhancement factor)を含む。露光寛容度とは、パターンの最小寸法(CD)が受容可能な範囲内である露光量の範囲(%)を表わす。露光寛容度は例えば、印刷された線の幅を10%変化させる露光量の変化と定義することができる。露光寛容度は、リソグラフィにおける印刷フィーチャーの信頼性の尺度である。これは、プロセスウィンドウ、つまり最終的なレジストのプロフィールを規定の仕様以内に維持する焦点および露光の領域を決定するためにDOFと共に使用される。密集・孤立バイアス(疎密依存性としても知られる)は、パターン密度による同様のフィーチャー間のサイズ差の尺度である。MEEFは、パターン形成デバイスのCDエラーがいかに基板のCDエラーに伝達されるかを表す。考慮に入れるその他の描像因子は、ピッチなどである。ピッチは、例えばコンタクトホールのような2つのフィーチャー間の距離である。単純化したコヒーレント照明のようなものでは、リソグラフィシステムの解像度は、波長および開口数NAの関数として解像可能である、格子の最小半ピッチに関して見積もることもできる。
【0008】
特に露光および焦点が変動するため、リソグラフィプロセスによって現像されたパターンは、パターンの寸法が許容範囲内にあるかを判断するか、或いはCD均一性(CDU)を評価するために連続的に監視または測定される。パターンフィーチャーの監視およびその寸法の測定(計量)は、一般的に走査電子顕微鏡(SEM)、または光学ツールを使用して実行される。従来のSEM計量は、非常に高い解像力を有し、0.1ミクロンのオーダのフィーチャーを解像することができる。しかし、SEM計量は実施するのに費用がかかり、動作が比較的遅く、自動化が困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
CDの測定は、デバイスの寸法の縮小とともに、ますます困難になっている。デバイスの寸法が小型化するにつれ、デバイスのCDのエラー余裕も減少し、したがって必要とされるプロセスウィンドウがさらに狭くなる。その結果、使用者がCD計量を次世代のデバイス製造に拡張可能にする方法に対する需要がある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の態様によると、リソグラフィ装置が提供される。このリソグラフィ装置は、放射線のビームを調整するように構成された照明装置、およびパターニングデバイスを保持するように構成された支持体を含む。パターニングデバイスは、所望のパターンに従って放射線のビームにパターンを形成するように構成される。リソグラフィ装置は、基板を保持するように構成された基板テーブル、およびパターン形成した放射線ビームを基板の目標部分に投影して、基板上にパターン形成した像を形成するように構成された投影システムも含む。リソグラフィ装置はさらに、放射線のビームの一部を遮断し、パターニングデバイスの少なくとも一部を通る放射線ビームの透過を測定するように構成され、配置されたセンサを含む。
【0011】
本発明の別の態様によると、モデルを使用してリソグラフィ装置で描像されたフィーチャーの最小寸法を予測する方法が提供される。この方法は、瞳の測定値、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータをモデルに入力することと、最小寸法の計量に関連するパターニングデバイスの情報データを入力することと、最小寸法の計量に関連するプロセス情報データを入力することとを含む。方法はさらに、Bossung曲線の複数のシミュレーションおよび/または測定データ、パターニングデバイスのエラー因子、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することも含む。
【0012】
本発明の更に他の態様によると、モデルを使用してリソグラフィ装置で描像されたフィーチャーの最小寸法を予測する方法が提供される。方法は、瞳の測定値、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータをモデルに入力することと、最小寸法に関連するパターニングデバイスの情報データを取得するために、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することを含む。この方法は更に上記パター人グデバイスの情報データをモデルに入力することと最小寸法の計量に関連するプロセス情報データをモデルに入力することを含む。この方法はさらに、Bossung曲線の複数のシミュレーションおよび/または測定データ、パターニングデバイスのエラー係数、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することも含む。
【0013】
本文ではICの製造におけるリソグラフィ装置の使用に特に言及しているが、本明細書で説明するリソグラフィ装置が他の多くの用途においても使用可能であることは明確に理解されるべきである。例えば、これは、集積光学装置、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、液晶ディスプレイ(LCD)、薄膜磁気ヘッド等の製造に使用され得る。こうした代替的な用途の状況においては、本文にて使用した「ウェハ」または「ダイ」といった用語は、それぞれ「基板」または「目標部分」といった、より一般的な用語に置き換えて使用され得ることが当業者には理解される。本明細書で言及する基板は、露光前または露光後に、例えばトラック(通常はレジストの層を基板に塗布し、露光したレジストを現像するツール)または計測または検査ツールで処理することができる。適宜、本明細書の開示は、以上およびその他の基板処理ツールに適用することができる。さらに、基板は、例えば多層ICを生成するために、複数回処理することができ、したがって本明細書で使用する基板という用語は、既に複数の処理済み層を含む基板も指す。
【0014】
本明細書では、「放射線」および「ビーム」という用語は、イオンビームあるいは電子ビームといったような粒子ビームのみならず、紫外線(UV)放射線(例えば、365nm、248nm、193nm、157nm、あるいは126nmの波長を有する)および超紫外線(EUV)放射線(例えば、5nm〜20nmの範囲の波長を有する)を含むあらゆるタイプの電磁放射線を網羅するものとして使用される。
【0015】
本明細書において使用する「パターニングデバイス」なる用語は、基板の目標部分にパターンを生成するように、ビームの断面にパターンを与えるために使用し得るデバイスを指すものとして広義に解釈されるべきである。放射線ビームに与えられるパターンは、基板の目標部分における所望のパターンに正確に対応しないことがあることに留意されたい。一般的に、ビームに与えられるパターンは、集積回路などの目標部分に生成されるデバイスの特別な機能層に相当する。
【0016】
パターニングデバイスは透過性または反射性でよい。パターニングデバイスの例には、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルLCDパネルがある。マスクはリソグラフィにおいて周知のものであり、これには、様々なハイブリッドマスクタイプのみならず、バイナリマスク、レベンソンマスク、減衰位相シフトマスクといったようなマスクタイプも含まれる。プログラマブルミラーアレイの一例は小さなミラーのマトリクス配列を用いる。そのミラーの各々は、異なる方向に入射の放射線ビームを反射するよう個々に傾斜することができる。この方法で、反射するビームにパターンを与える。
【0017】
支持構造は、パターニングデバイスの方向、リソグラフィ装置の設計、および他の条件、例えばパターニングデバイスが真空環境で保持されているか否かに応じた方法で、パターニングデバイスを保持する。支持体は、機械的締め付け、真空、または他の締め付け技術、例えば真空状態での静電気による締め付けを使用することができる。支持構造は、例えばフレームもしくはテーブルでよく、これは必要に応じて、固定式とするか、もしくは可動式とし、パターニングデバイスが例えば投影システムなどに対して所望の位置にあることを保証することができる。本明細書において使用する「レチクル」または「マスク」なる用語は、より一般的な「パターニングデバイス」なる用途と同義と見なすことができる。
【0018】
本明細書において使用する「投影システム」なる用語は、例えば使用する露光放射線、または浸漬流体の使用や真空の使用などの他の要因に合わせて適宜、例えば屈折光学システム、反射光学システム、および反射屈折光学システムを含むさまざまなタイプの投影システムを網羅するものとして広義に解釈されるべきである。本明細書において「投影レンズ」なる用語を使用した場合、これはさらに一般的な「投影システム」なる用語と同義と見なされる。
【0019】
照明システムは、放射線ビームの誘導、成形、あるいは制御を行うために、屈折、反射、および反射屈折光学構成要素の様々なタイプを含むことができ、このような構成要素を、以下では集合的または単独で「レンズ」と呼ぶ。
【0020】
リソグラフィ装置は2つ(デュアルステージ)あるいはそれ以上の基板テーブル(および/または2つもしくはそれ以上のマスクテーブル)を有するタイプのものである。このような「多段」機械においては、追加のテーブルが並列して使用される。もしくは、1つ以上の他のテーブルが露光に使用されている間に予備工程が1つ以上のテーブルにて実行される。
【0021】
リソグラフィ装置は、投影システムの最終要素と基板との間の空間を充填するよう、基板の少なくとも一部を水などの比較的高い屈折率を有する液体で覆うタイプでもよい。浸漬液は、例えばパターニングデバイスと投影システムの最初の要素間など、リソグラフィ装置の他の空間に適用してもよい。浸漬技術は、投影システムの開口数を増加させるために使用可能である。
【0022】
本明細書に記載された方法は、ソフトウェア、ハードウェアまたはその組合せとして実現することができる。ある実施形態では、コンピュータシステム上で実行すると、本明細書に記載された方法のいずれか、または全部を実行するようにコンピュータシステムに命令するプログラムコードを有するコンピュータプログラムが提供される。
【0023】
本発明の以上および他の態様は、本発明の現在の例示的実施形態に関する以下の詳細な説明を、添付図面と組み合わせて考察することにより、より明白になり、より容易に理解される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
図1は、本発明の1つの実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示したものである。この装置は、
− 放射線ビームPB(例えばUV放射線)を調整するように構成された照明システム(照明装置)ILと、
− パターニングデバイス(例えばマスク)MAを支持するように構成され、かつ、品目PLに対して正確にパターニングデバイスの位置決めを行うように構成された第一位置決めデバイスPMに連結を行った支持構造(例えばマスクテーブル)MTと、
− 基板(例えばレジスト塗布したウェハ)Wを支持するように構成され、かつ、品目PLに対して正確に基板の位置決めを行うように構成された第二位置決めデバイスPWに連結を行った基板テーブル(例えばウェハテーブル)WTと、
− パターニングデバイスMAによってビームPBに与えられたパターンを基板Wの目標部分C(例えば、1つあるいはそれ以上のダイから成る)に投影するように構成された投影システム(例えば屈折性投影レンズシステム)PLとを含む。
【0025】
リソグラフィ装置は、パターニングデバイスの透過を測定するオンボード露光システム計量センサまたはスポットセンサSSも含む。
【0026】
ここで示しているように、本装置は透過タイプである(例えば透過マスクを使用する)。あるいは、装置は反射タイプでもよい(例えば上記で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイを使用する)。
【0027】
照明装置ILは放射線ソースSOから放射線ビームを受け取る。ソースとリソグラフィ装置とは、例えばソースがエキシマレーザである場合に、別個の存在でよい。このような場合、ソースはリソグラフィ装置の一部を形成すると見なされず、放射線ビームは、例えば適切な配向ミラーおよび/またはビーム拡大器などを含むビーム送出システムBDの助けにより、ソースSOから照明装置ILへと渡される。他の場合、例えばソースが水銀ランプの場合は、ソースが装置の一体部品でもよい。ソースSOおよび照明装置ILは、必要に応じてビーム送出システムBDとともに放射線システムと呼ぶことができる。
【0028】
照明装置ILは、ビームの角度強度分布を調節する調節デバイスAMを含んでよい。一般的に、照明装置の瞳面における強度分布の少なくとも外部および/あるいは内部放射範囲(一般的にそれぞれ、σ−outerおよびσ−innerと呼ばれる)を調節することができる。また、照明装置ILは、積分器INおよびコンデンサCOのような他の様々な構成要素を含む。照明装置は、その断面に亘り所望する均一性と強度分布とを有するように、投影ビームPBと呼ばれる放射線の調整済みビームを提供する。
【0029】
投影ビームPBは、支持構造MT上に保持されているパターニングデバイスMAに入射する。投影ビームPBはパターニングデバイスMAを通り抜けて、基板Wの目標部分C上にビームを集束する投影システムPLを通過する。第二位置決めデバイスPWおよび位置センサIF(例えば干渉計デバイス)の助けにより、基板テーブルWTは、例えばビームPBの経路における異なる目標部分Cに位置を合わせるために正確に運動可能である。同様に、第一位置決めデバイスPMおよび別の位置センサ(図1には明示的に図示せず)を使用して、例えばマスクライブラリから機械的に検索した後に、あるいは走査運動の間に、ビームPBの経路に対してパターニングデバイスMAを正確に位置決めすることができる。一般的に、支持構造MTおよび基板テーブルWTの運動は、第一位置決めデバイスPMの部分を形成するロングストロークモジュール(粗動位置決め)およびショートストロークモジュール(微動位置決め)の助けにより行われる。しかし、ステッパの場合(スキャナとは対照的に)、支持構造MTはショートストロークアクチュエータに連結されるだけであるか、あるいは固定される。パターニングデバイスMAおよび基板Wは、パターニングデバイスのアラインメントマークM1、M2および基板アラインメントマークP1、P2を使用して位置合わせすることができる。ここに表した装置は以下の好ましいモードで使用可能である。
1.ステップモードにおいては、支持構造MTおよび基板テーブルWTは、基本的に静止状態に保たれている。そして、投影ビームに与えたパターン全体が1回で目標部分Cに投影される(すなわち1回の静止露光)。次に基板テーブルWTがX方向および/あるいはY方向にシフトされ、異なる目標部分Cが照射され得る。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズが、1回の静止露光で描像される目標部分Cのサイズを制限する。
2.走査モードにおいては、支持構造MTおよび基板テーブルWTを同期走査する一方、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Cに投影する(つまり1回の動的露光)。支持構造MTに対する基板テーブルWTの速度および方向は、投影システムPLの拡大(縮小)および像反転特性によって決定される。走査モードでは、露光フィールドの最大サイズが、1回の動的露光で目標部分の(非走査方向における)幅を制限し、走査動作の長さが目標部分の(走査方向における)高さを決定する。
3.別のモードでは、支持構造MTが基本的に静止状態に維持されて、プログラマブルパターニングデバイスを保持し、投影ビームに与えられたパターンを目標部分Cに投影する間に、基板テーブルWTが動作するか、走査される。このモードでは、一般的にパルス状放射線ソースを使用して、基板テーブルWTを動作させるごとに、または走査中に連続する放射線パルス間に、プログラマブルパターニングデバイスを必要に応じて更新する。この動作モードは、以上で言及したようなタイプのプログラマブルミラーアレイなどのプログラマブルパターニングデバイスを使用するマスクなしリソグラフィに容易に適用することができる。
【0030】
上述した使用モードの組合せおよび/または変形、または全く異なる使用モードも使用することができる。
【0031】
標準的なCDUシステム評価試験は、「全基板CDU」露光レイアウトを使用する。モデリングの後に、CDを測定し、「フィールド全体にわたる」および「基板全体にわたる」CDUの値を取得する。例えば、線のパターンの場合は、CD測定値を取得し、フィールド全体にわたる線幅の変動および基板全体にわたる線幅の変動の成分を計算する。CDの寄与率を露光システムから分離するために、パターニングデバイスおよびプロセス、パターニングデバイス(レチクル)のエラー補正値(REC)およびプロセスエラー補正値(PEC)を求める。CDUシステム評価試験の最終結果は、RECおよびPECを求めた後に取得する。
【0032】
本発明の発明者は、CDの収支配分(CD budgeting)および予測を可能にするCDUモデルを開発した。図2Aは、本発明の実施形態により、モデルを使用してリソグラフィ装置で描像したフィーチャーの最小寸法を予測する方法の流れ図を示す。モデルの入力は、測定した瞳、レンズの収差および/または線量および焦点プロフィールおよび分布のような露光システムの下位構成要素のデータに基づく(ブロック201参照)。また、CD計量、プロセスおよびパターニングデバイスに関連する情報も入力する(ブロック202および203参照)。例えば、パターニングデバイスの情報は、パターニングデバイスにおけるパターンのフィーチャー(例えば垂直および/または水平の線、または穴)の幾何学的情報を含む。複数のシミュレーションまたは測定のBossung曲線およびマスク(パターニングデバイス)エラー因子(MEF)(mask error factors)を使用することにより、入力値を全基板CDUデータに変換する(ブロック204参照)。その後の解析は、実験で取得したデータセットと同一である。図2Bは、本発明の実施形態により、193nmの放射線波長、および0.93の開口数NAで実行したCDU評価試験の露光レイアウトの例を示す。
【0033】
図3は、本発明の実施形態により、80nmの孤立した線で測定したCDと比較したシミュレーションからのCDを示す。図3は、80nmの孤立線の場合について、スリット全体にわたって測定CDと予測CDとの良好な相関を示す。図3では、「Meas.H」とは水平の線について測定したCDを指し、「Meas.V」とは垂直の線について測定したCDを指し、「Pred.H」とは水平の線についてシミュレーションで予測したCDを指し、「Pred.V」とは垂直の線についてシミュレーションで予測したCDを指す。シミュレーションしたCDU値と実験でのCDU値との良好な一致は、CDUのモデリングおよび解析を予測するために、モデルが強力なツールであることを示す。したがって、CD収支(CD budgets)をこのモデルで構築し、システムの下位構成要素の要件および描像を改善するために使用することができる。
【0034】
上述したCDU予測モデルは、孤立した線のような低いMEFのフィーチャーで成功する。しかし、このモデルは、コンタクトホールまたは密集線のような高いMEFのフィーチャーには十分でないことがある。パターニングデバイスのCD残差(CD residuals)は比較的高いレベルであるので、パターニングデバイスの構成要素が基板のCD収支を支配し始める。したがって、パターニングデバイスと露光システムのCD寄与率を分離するために、パターニングデバイスのCD計量の改善が必要になる。
【0035】
MEFが高くなる2つの傾向がある。第一の傾向は、ピッチの小型化を推進することであり、同じk1でも、ピッチが小さくなるとMEFが増加する。第二の傾向は、k1の描像が低くなることであり、例えばk1=0.35から0.31になると、MEFが約40%増加する。
【0036】
MEFの役割を例示するために、図4は、環状照明および6%減衰した位相シフトマスク(PSM)を使用して、2つのk1値(0.31および0.35)について、より低いk1(より低いハーフピッチ値に関連する)およびより小さいフィーチャーサイズでMEFが増加する傾向を示す。例えば、MEFが5で、パターニングデバイスのCD制御が6.5nmの3σ(4x)である場合、その結果のウェハCD均一性は、8.1mmに等しい3σになり、これはDRAMに関する半導体の国際テクノロジロードマップ(ITRS)の要求より高い。
【0037】
図5は、CD収支に対する様々な寄与率の分布を示す。図5は、パターニングデバイス(レチクル)の構成要素が、(RECを実行した後でも)65nmの密集線のフィールド全体にわたって収支を支配することを示す。RECおよびPECを実行した後、非露光システムが寄与するのは、取得したCDUの結果の30%にすぎないことが望ましい。しかし、図5で示すように、この65nmの密集線での試験では、これが当てはまらないことは明白である。
【0038】
ある実施形態では、線についてCDUシステム評価試験を実行するために、0.94/0.74のσおよび6%減衰PSMを有する環状照明を使用して、0.93のNAの走査ステップ式露光システムで65nmの密集線を印刷する実験を実行する。基板に付着させたレジスト層は、38nmの厚さのAZエレクトリック・マテリアル(AZ Electronic Materials)の1C5D BARC(商標)と、150nmの厚さの日本の東京応化工業のTOK−6111(商標)フォトレジストと、52nmの厚さのAZエレクトリック・マテリアルのAQUATAR(商標)の積み重ねを有する。基板のCD測定は、ナノメトリック社(Nanometrics Corporation)のNANOMETRICS 8300スキャッタメータで実行する。
【0039】
本発明のある実施形態では、0.93のNAの走査ステップ式露光システムで線/空間のCDUシステム評価試験を実行するためにスキャッタメータを選択した。スキャッタメータはCDに負担をかけずに迅速な測定を可能にし、非破壊的である。さらに、スキャッタメータの測定は、40nm未満のCD測定にも拡張することができる。CD−SEMを使用して、パターニングデバイス上のパターンと基板上のパターンとの直接的関係を確立することができる。スキャッタメータを使用する場合、数ダースの線の平均を基板上で測定し、測定値をnmの単位までパターニングデバイスの測定値と一致させる。
【0040】
スキャッタメータの測定では、広帯域光のビーム601(ある実施形態では、スポットサイズが事実上65μm)を基板603上にパターン形成した格子構造602に配向し、次に格子から散乱した光604をスキャッタメータで集光する(図6A参照)。波長および偏光器605の方向およびTEまたはTMの関数として、反射率を測定する(図6A参照)。信号(TEまたはTM)を波長の関数としてプロットし(図6B)、[ライブラリ]によって線プロフィールに変換する。ライブラリは、レジスト特性に関する情報を含む。次に、幾何学的パラメータを調節して、測定したTEのプロットと一致させる(図6B参照)。CDの情報に加えて、散乱光からのスペクトルは、側壁の角度および成分膜(constituent films)の厚さに関する情報を含む。
【0041】
本発明のある実施形態では、NANOMETRICS 8300(商標)を使用して、ウェハCD測定値について総試験再現性(total test reproduceability)(TTR)を取得した。中間CDの精細度については、TTRは65nmの密集線の場合は1.0nm(3σ)であり、TTRは65nmの孤立線(1:6)では0.5nm(3σ)であり、最後にTTRは40nmの半密集(semi-dense)(1:3)線では0.5nm(3σ)である。中間CDの精細度は、TTRの向上、CD−SEMに対する相関の向上、およびプロセスノイズに対する感度低下のために、最大CD精細度と最低CD精細度にわたって選択した。
【0042】
CDUシステムを評価するために、スキャッタメータの基板CD測定値を、65nmの線に関する従来のCD−SEM測定値と相関させる。相関データは、スキャッタメータのCD測定値と従来のCD−SEM測定値が一致することを示す。
【0043】
図7Aから図7Cは、65nmの密集線に関して、スキャッタメータの中間CD測定値とCD−SEM測定値との相関を示す。図7Aは、CD−SEMで取得したBossung曲線(様々な露光エネルギ(mJ/cm2)でのCD対焦点)を示す。図7Bは、スキャッタメータで取得したBossung曲線を示す。図7Cは、最適焦点における相関を示す。
【0044】
図7Aから図7Bで見られるように、スキャッタメータの中間CDの方が遙かに滑らかなBossung曲線が得られる。さらに、図7Cは、65nmの密集線では、スキャッタメータの中間CD測定値とCD−SEM測定値との間に、1.0±0.1という勾配の良好な直線相関が得られたことを示す。
【0045】
最新技術のスキャナのCDUシステム評価は、パターニングデバイスにわたるCDの変動によって阻害されることがある。RECを適用した後でも、CDUに対するパターニングデバイスの寄与率が高いままになることがある。現在のREC手順は、パターニングデバイスのCDをLWMまたはSEM測定することと、パターニングデバイス上のCDエラーがレジストのCDエラーにいかに変換されるかを判断することと(つまりMEF:マスクエラー因子)、測定したレジストのCD分布からこの寄与率を引くことを含む。LWMは、遠紫外線(DUV)光学顕微鏡を含むLEICAマイクロシステムによって現像された基板の自動測定用計量ツールである。
【0046】
LWMでのCD測定は、4nm(4x)に等しい3σの再現性を有する。したがって、例えばMEFが4である場合、予想される最小基板CDUは、「完璧な」露光システムの場合、4nmの3σである。
【0047】
アプライド・マテリアルズ(Applied Materials)のパターニングデバイスのCD−SEMの再現性は、1nmの3σ(4x)でさらに良くなる。スキャッタメータの格子測定の場合、LWMとCD−SEMの両方について、格子内の複数位置を測定しなければならない。65nmのCD−SEMスキャッタメータ格子測定では、格子内CDUが全レチクルCDUの約70%であり、ランダム効果に支配されていることを結果が示している。レチクルのエラー補正(REC)では、スキャッタメータのスポットサイズに応じた特定の位置で、格子内の9個のレチクルCd測定値を使用する。図8Aは、90nmのスキャッタメータ格子モジュール内のパターニングのCD均一性を示し、図8Bは、65nmのスキャッタメータ格子モジュール内のパターニングのCD均一性を示す。
【0048】
スキャッタメータ格子のパターニングデバイスCD評価に対する1つの要件により、今回のパターニングデバイス(レチクル)測定方法が開発された。この方法はSERUM(スポットセンサにより可能なレチクル均一性測定)と呼ばれる。この方法は、オンボード露光システム計量センサ(スポットセンサSS)を使用し、つまりリソグラフィ装置内で、レチクルのCDに変換された透過を測定する。
【0049】
本発明のある実施形態では、フィールド全体にわたるパターニングデバイスの透過は、基板ステージに配置したスポットセンサSSで測定することができる。パターニングデバイスにわたって広がった(設計が)同一の格子の透過を測定すると、透過値をパターニングデバイスのCDフィンガプリントに変換することができる。このフィンガプリントは、次にレチクル(パターニングデバイス)のエラー補正(REC)に使用可能である。
【0050】
本発明のある実施形態では、パターニングデバイスに装着した保護薄膜なしで、パターニングデバイスのCD測定を実行することができる。あるいは、保護薄膜がある状態で測定を実行することができる。
【0051】
照明の均一性(および不均一なパターニングデバイスの空白透過)の効果を排除できるようにするために、パターニングデバイスの透明区域で基準の均一性測定値を取得する。SERUM方法を使用することの利点の一つは、レチクル全体にわたる2つの方向の91ポイントの測定(正規化測定を含む)にかかる時間が、約2分未満であることである。さらに、スポットセンサの再現性が0.1%(3σ)で、これは理論的なパターニングデバイスのCD測定再現性が0.1nm(3σ、4x)未満であることになる。
【0052】
図9Aを参照すると、この図は、標準的な80μmの格子モジュール中にある直径60μmのスキャッタメータスポットを示す。次に図9Bを参照すると、スポットセンサの直径は約120μmであり、これはスキャッタメータのスポットおよび標準的な格子モジュールより大きい。ある実施形態では、SERUM技術に対応するために、120μmサイズのモジュールを含む様々なサイズのスキャッタメータ格子モジュールで、パターニングデバイスを作成した(図9C)。
【0053】
ある実施形態では、1次以上の回折次数の効果を排除するために、ゼロ次の回折次数のみが基板ステージ上のスポットセンサに到達できる解像度以下のNA/照明モードで、SERUM測定を実行する。その結果、等しい線/空間の透過は0.25であり、これは密集格子が光の半分を遮断するという幾何学的効果のせいである。さらに、小さい格子ピッチ(160nm)を中程度のレンズNA=0.60および248nmの波長と組み合わせると、ゼロ次の回折次数のみがスポットセンサに到達し、これも光の半分である。デューティサイクルが変化すると、基板レベルのゼロ次の透過が異なってくる。パターニングデバイスのCDが増加すると、透過率が低下し、その逆にもなる。この概念を使用して、パターニングデバイスにわたる透過測定値の変動を、パターニングデバイスのフィンガプリントに変換することができる。図10Aから図10Cは、バイナリの80nmL/Sパターニングデバイスに関して、パターニングデバイスのCDの関数として像強度(ゼロ次透過)を示す。図10Aでは、パターンの線/空間寸法は約280/360nmであり、透過は約31%である。図10Bでは、パターンの線/空間寸法は約320/320nmであり、透過は約25%である。図10Cでは、パターンの線/空間寸法は約360/280nmであり、透過は約19%である。
【0054】
本発明のある実施形態では、最初のSERUM測定は、248nmの波長を有する放射線ビームを使用し、露光システムの開口数が0.75である状態で、80nmL/Sバイナリマスク(パターニングデバイス)で実行した。この場合、k1の値は0.24に等しい、これらの値では、ゼロ次の光透過測定値に基づくので、SERUMが可能である。この実施形態では、標準サイズの格子を使用した(図9B参照)。
【0055】
図11Aから図11Gは、水平および垂直の密集線格子、孤立線格子および空白区域について、全フィールドのパターニングデバイス透過測定値の様々なプロットを示す。透過値は、スポットセンサ(SS)/エネルギセンサ(ES)の比率として与えられる。つまり、パターニングデバイスがない透過は1である。上の列は、水平および垂直の密集格子、水平の孤立格子および空白区域について、測定した全フィールドのレチクル(パターニングデバイス)透過を含む。値は、SS/ESの比率として与えられる。下の列は、空白透過で分割し、正規化した後の全フィールドの透過フィンガプリントを含む。図11Eから図11Gは、相対的透過(Tcorr)を示す。例えば、水平な密集線の計算は、下式によって与えられる。
【数1】
【0056】
2つの結果は、さらに詳細な説明が必要である。これらの結果が幾つかの問題から影響を受けるからである。最初の問題は、密集格子の約0.50という透過測定値である。幾何学的効果のせいで、密集格子は光の半分を遮断する。さらに、小さい格子ピッチ(160nm)と0.60という中程度のレンズNAを組み合わせると、ゼロ次の回折格子しかスポットセンサに到達しないことになる(これも光の半分である)。正味の結果は、有効透過が0.25であり、測定値の0.50ではない。この矛盾の理由が図9Bに図示され、これは格子の区域に対してスポットセンサに覆われた区域を示す。図9Bで示すように、光の大部分が、透明な周囲を通ってスポットセンサに到達する。注意すべきもう1つのポイントは、水平密集線と垂直密集線との平均透過率の差である。これは、レチクル格子に対するスポットセンサの誤った位置決めのせいである可能性が最も高く、これは10μmのオーダである。その結果、本発明の発明者らは、これらの実験の欠陥により、欠陥がまったくない場合、RECの効果が低下すると判断した。しかし、実験はなお、SERUMの実現性を示している。本発明の発明者は、これらの欠陥を考慮し、それに従って測定値を調節できると判断した。例えば、スポットセンサの位置決めを調節するか、格子領域の外側にあるスポットセンサの区域を覆い隠して、スポットセンサに到達できる追加の光がなくなるようにすることができる。また、格子に対するスポットセンサの誤った位置決めは、例えば格子区域に対するスポットセンサの位置を微調整することにより、補正することができる。あるいは、図9Cで示すように、さらに大きい格子を使用することができる。
【0057】
別の実施形態では、SERUM測定を、位相シフトマスクと組合せで実行した。位相シフトマスクの場合、SERUMのゼロ次透過測定値は、マスクのCDばかりでなく、位相およびマスク透過にも依存する。
【0058】
図12Aから図12Dを参照すると、これらの図は、65nmのピッチで配置された65nmの線(以降、「65nnL/S」と言う)のパターン、および193nmの放射線波長および約0.93の開口数について、ゼロ次および1次の回折次数(プラスおよびマイナス)の振幅を示す。結果は、バイナリマスク(図12A)、6%減衰位相シフトマスク(図12B)、20%位相シフトマスク(図12C)およびレベンソンマスク(図12D)について与えられている。
【0059】
図12Aから図12Dで見られるように、位相シフトマスクの全体的なマスク透過は、バイナリマスクのそれよりも高い(1次回折次数参照)が、SERUMで測定したゼロ次透過はバイナリマスクよりも低い。1次以上の次数にシフトする光が多いからである。SERUM測定を中程度のNAで実行した場合、1次回折次数は投影レンズで捕捉されず、ゼロ次透過のみが測定される。100%透過の減衰位相シフトマスク、および180°位相のレベンソンマスクの場合、SERUMのゼロ次透過測定は、ゼロに近くなると予想される。全ての光が1次以上の次数にシフトするからである。
【0060】
非化学線波長(non-actinic wavelength)における位相シフトマスクのSERUM測定は可能であるが、マスクの位相および透過は波長に依存する。例えば、72nmのMoSiの吸収体を有する193nm専用の6%減衰PSMは、248nmの波長で約27%の透過率および約130度の位相を有する。位相シフトマスクの位相は、化学線と非化学線の波長のSERUM測定値を組み合わせることによって決定することができる。後者のみが位相に対する感受性を有する。MEFモジュールのモデリングした感度またはSERUM測定値を使用して、パターニングデバイス(レチクル)の成分を取り出し、位相の情報を生成することができる。さらに、本発明のある実施形態では、減衰位相シフトマスクの位相測定をその場で実行することができる。
【0061】
図13は、パターニングデバイスの位相および透過の関数として、ゼロ次透過の像強度を示す。
【0062】
図13から見られるように、像強度は、0%のマスク透過のバイナリマスクで約0.25である。180°の位相シフトマスクを使用すると、像強度はマスク透過とともに低下する。1次へシフトする光が多くなるからである。マスクの透過が約6%で位相が180°の6%減衰PSMでは、像強度は約0.14である。193nmの専用6%減衰PSMを248nmの波長でSERUM測定する場合、像強度は約0.15と予想される。
【0063】
表1は、65nmL/Sの6%減衰位相シフトマスクについて、マスクのSERUM感度および典型的範囲を示す。
【表1】
【0064】
マスク透過の変動が低いので、これは無視することができる。しかし、マスク上の位相変動は、非化学線波長測定の場合は重大である。2.7°の位相範囲は0.6%の像強度範囲になり、これは4.2nmのレチクルCDの変動と等しい。
【0065】
ある実施形態では、0.75のNAを有する投影システムを使用し、248nmの波長を有する放射線でSERUM測定を実行した。この実施形態では、6%減衰PSM(193nm)を使用し、65nmL/Sスキャッタメータ格子を測定する。248nmにおける透過は、6%ではなく20%になり、248nmにおける位相は、180°ではなく140°になり、その結果、レチクルCD感度に及ぼす影響が大きくなる。これに対して、透過および位相の変動は、小さく、低い感度を有するので、無視することができる。
【0066】
SEMおよびSERUMで取得したパターニングデバイスのCD測定値を相関させる。80nmのバイナリマスク/パターニングデバイスについて、SEMおよびSERUMで取得したパターニングデバイスCD測定値の間に良好な相関が得られる。また、80μmのモジュールについてSEMで取得したパターニングデバイスCD測定値(図9A参照)と、80および120μmのモジュールのSERUM(図9Bから図9C参照)とを、65nmL/S減衰位相シフトマスクについて比較した。図14Aから図14Bはそれぞれ、スリット全体にわたる(図14A)およびフィールド全体にわたる(図14B)ポイント間の65nmの密集線について、SERUM−SEMレチクルCDの相関を示す。
【0067】
図14Aから図14Bで見られるように、65nmの垂直の密集線について、80μmモジュールパターニングデバイスのCDのSEM測定値とSERUMの120μmモジュールの測定値の間には、良好な相関が存在する。図は、小さいオフセットおよび感度の補正後に、スリット全体にわたるパターニングデバイスのCDフィンガプリントの優れた相関(R2=0.97、DRMS=0.2nm)を示している。また、個々のフィールド全体にわたるポイントについて、良好な相関(R2=0.93、DRMS=0.4nm)が得られる。デルタRMSはなお、位相エラーおよび比較した様々なモジュールのせいで多少の体系的差を含む。
【0068】
SEMに基づくスキャッタメータ格子測定を使用して、65nmおよび80nmのCDUシステム評価のデータセットに、RECを適用した。
【0069】
SERUMがうまく働くかを試験するために、80nmの密集スキャッタメータ格子のパターニングデバイス透過を測定し、これを使用して、193nmの放射線および0.85のNAを有する投影システムを使用してパターニングデバイスで得たCDUの測定結果を補正する。
【0070】
表2は、垂直および水平の線について、測定したCDU、およびSERUMにRECを適用した後に得られたCDUを示す。SERUMによりREC後の大きいCDUの改善が見られ、特に水平線について見られる。しかし、上記で検討したように、現在の実験には幾つかの問題がある。例えば、スポットセンサの直径が格子面積より大きく、格子に対してスポットセンサの位置合わせ不良がある。上記で検討したように、これらの問題を考慮して、補正し、したがって結果を改善することができる。
【表2】
【0071】
照明の均一性について補正し、正規化した透過フィンガプリントを、図15で示すようにRECに使用する。図15は、密集線のTcorr(空白区域測定で補正した%としてのパターニングデバイス透過)(第一列)、および水平の密集格子(第一行)および垂直の密集格子(第二行)について測定したCDフィンガプリント(CDraw)(第二列)を示す。最終列のプロットは、TcorrとCDrawの間の相関を示す。この適合の残差(residues of this fit)は、第三列、つまりREC適用後のCDフィンガプリントにてプロットにより描かれている。最下行は、水平密集格子(最終列)の透過測定での垂直密集線のCDフィンガプリントと、垂直密集格子のCDフィンガプリント測定値を水平密集格子のTcorrで補正した場合の残差との相関を示す。驚くことに、CDUの値がさらに低い結果となる。これは、おそらく測定欠陥のせいである。図15に対応する補正結果を表3で要約する。この評価では、孤立線の補正は実行しなかった。
【表3】
【0072】
CDのデータなしで勾配∂CDwafer/∂Iを推定することができる。例えば、これは、パターニングデバイスのCD変動による基板レベルでの強度変化を計算することによって実行する(第一ステップ)。これは、空中像シミュレータ、例えばPuptoolで実行可能である。スポットセンサの直径(φ=120μm)は格子サイズ(80×80μm2)より大きいので(図8B参照)、測定した信号の一部のみが、格子の透過によるものである。スポットセンサの面積、および格子の面積および幾何学的効果および回折効果を考慮に入れると、ウェハレベルで測定した強度の24.6%を格子透過に帰することができる。最後の2つのステップは、パターニングデバイスのCDを実験のMEFを介してウェハのCDに変換し、引き継ぐこと(taking one over)である。
【表4】
【0073】
この勾配の数(slope number)は表3のそれと比較できる。差は、おそらく、以前に検討した測定の欠陥に起因している。65nmおよび80nmの密集線に関するREC後のフィールド全体にわたるCDUを、2つのパターニングデバイスのCDデータセット(CD−SEMおよびSERUMで取得したもの)を使用して比較した。
【0074】
ある実施形態では、6%減衰位相シフトマスク、約0.93の開口数および環状照明を使用して、SERUMに基づくRECを、65nmの密集線に関するCDUデータセットに適用した。表5は、SERUMに基づくREC前後における65nmの密集線のスリット全体にわたるCDU結果を示す。表5では、CDU Hは水平線のCDUに対応し、CDU Vは垂直線のCDUに対応する。
【表5】
表5で示すように、SERUMに基づくRECは、スリットにまたがり水平・垂直バイアス(HVバイアス)のCDUを低下させる。
【0075】
図16Aは、レチクルのSEMおよびSERUMの両方に基づくREC前後の65nm密集線に関するスリット全体にわたるCDUを示す。図16Bは、改良されたRECおよびレチクルのCD計量後のフィールド全体にわたるCD収支を示す。SEMとSERUMのレチクルCDのスリットフィンガプリントの良好な相関から予想されるように、RECの地のウェハCDのスリットフィンガプリントは同等である。両方の場合で、プロトタイプシステムのスリット全体にわたるCDUは、REC後に5.1nm(3σ)から1.9nm(3σ)へと減少する。図16Bは、RECおよびレチクルCD計量改良後に環状照明を使用した密集線の65nmのフィールド全体にわたるCD収支を示す。図16Bで見られるように、レチクルの残差成分はもはや、CDUシステムの評価試験において優勢ではない。
【0076】
本明細書で説明した方法は、スキャッタメータによる65nmの線/空間のCDUシステム評価を提供する。SERUMは、スキャッタメータによるレチクルCD測定にとって有望な新技術であり、迅速で再現性が非常に優れた解析を提供する。CDU予測モデルを、65nmのCD収支解析にうまく使用した。スキャッタメータおよびSERUMによって測定の再現性を改良することにより、非露光ツールのCDの寄与率を、65nmの密集線について、フィールド全体にわたるCD収支全体の30%未満まで減少させることができた。
【0077】
当業者には多数の改造および変更が容易に思い浮かぶので、本発明を本明細書で説明したそのままの構造および動作に制限することは望ましくない。例えば、SERUM測定は、特定の放射線波長、特定の投影システムの状態および/または特定のパターニングデバイスのような特定のパラメータで実行したが、SERUM測定は、このような実施形態に制限されず、選択した任意のパラメータで実行できることを理解されたい。
【0078】
さらに、本発明のプロセス、方法および装置は、リソグラフィ技術で使用する関連の装置およびプロセスのように、性質が複雑である傾向があり、往々にして動作パラメータの適切な値を経験的に決定するか、任意の用途にとって最適な設計に到達するコンピュータシミュレーションを実施することによって実践することが最善となる。したがって、全ての適切な改造および均等物は、本発明の精神および範囲に入るものと考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0079】
【図1】本発明の実施形態によるリソグラフィ投影装置を示したものである。
【図2A】本発明の実施形態により、モデルを使用してリソグラフィ装置が描像したフィーチャーの最小寸法を予測する方法の流れ図を示す。
【図2B】最小寸法の均一性認証試験の露光レイアウトの例を示したものである。
【図3】本発明の実施形態により、測定した最小寸法と比較したシミュレーションによる最小寸法を示す。
【図4】k1の値が小さく、フィーチャーのサイズを小型の場合に、パターニングデバイスのエラー計数が増加する傾向を示すシミュレーションの例を示したものである。
【図5】最小寸法収支への様々な寄与率の分布を示したものである。
【図6A】図6Aは、本発明の実施形態によりスキャッタメータを使用する測定方法の概要を示したものである。
【図6B】図6Bは、本発明の実施形態によりスキャッタメータを使用する測定方法の概要を示したものである。
【図7A】65nmの密集線について、スキャッタメータの中間CDとCD−SEM測定値との間の補正例を示したものである。
【図7B】65nmの密集線について、スキャッタメータの中間CDとCD−SEM測定値との間の補正例を示したものである。
【図7C】65nmの密集線について、スキャッタメータの中間CDとCD−SEM測定値との間の補正例を示したものである。
【図8】図8Aおよび図8Bは、それぞれ60nmのスキャッタメータの格子モジュールと65nmのスキャッタメータの格子モジュール内で最小寸法の均一性をパターン形成する例を示したものである。
【図9A】標準的な80μmの格子モジュールにおける60μm直径のスキャッタメータのスポットを概略的に示したものである。
【図9B】標準的な80μmの格子モジュールにおける120μmのスポットセンサ直径を概略的に示したものである。
【図9C】120μmサイズのモジュールにおける120μmのスポットセンサ直径を概略的に示したものである。
【図10】図10Aから図10Cは、異なる線/空間比率での様々な線のパターンを示したものである。
【図11A】パターニングデバイスの水平の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11B】パターニングデバイスの垂直の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11C】パターニングデバイスの水平の孤立線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11D】パターニングデバイスの空白区域について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11E】パターニングデバイスの水平の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11F】パターニングデバイスの垂直の密集線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図11G】パターニングデバイスの垂直の孤立線格子について、例示的な全フィールドのパターニングデバイス透過測定値のプロットを示したものである。
【図12】図12Aから図12Dは、様々なパターニングデバイスのタイプについて、65nmのピッチで配置した65nmの線のパターンの0次および1次回折次数(プラスおよびマイナス)のシミュレーションした振幅を示したものである。
【図13】パターニングデバイスの位相および透過の関数として、ゼロ次透過のシミュレーションした像強度を示したものである。
【図14A】スリット全体にわたるポイント間の65nmの密集線に関する例示的なSERUM−SEMレチクルのCD補正の相関関係を示すものである。
【図14B】フィールド全体にわたるポイント間の65nmの密集線に関する例示的なSERUM−SEMレチクルのCD補正の相関関係を示すものである。
【図15】本発明の実施形態により、照明の均一性を補正し、パターニングデバイスのエラー補正を正規化した透過フィンガプリントの例を示したものである。
【図16A】レチクルSEMとSERUM両方に基づき、RECの前後で65nmの密集線のスリット全体にわたるCDUの例を示したものである。
【図16B】REC後のフィールド全体にわたるCD収支、およびレチクルCDの計量の改良点を示したものである。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モデルを使用してリソグラフィ装置が描像するフィーチャーの最小寸法を予測する方法であって、
測定された瞳、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータを前記モデルに入力することと、
最小寸法の計量に関連するパターニングデバイスの情報データを入力することと、
最小寸法の計量に関連するプロセス情報データを入力することと、
Bossung曲線の複数のシミュレーションおよび/または測定データ、パターニングデバイスのエラー因子、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することとを含む方法。
【請求項2】
基板の前記最小寸法均一性データが、基板の測定した最小寸法データとの良好な相関を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
測定した最小寸法データが、スキャッタメータを使用して取得される、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
スキャッタメータを使用して取得された最小寸法データ測定値が、走査電子顕微鏡を使用して取得した最小寸法データ測定値と相関する、請求項5に記載の方法。
【請求項5】
パターニングデバイスの情報データを入力することが、パターニングデバイスにおけるパターンのフィーチャーの幾何学的情報を入力することを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
フィーチャーが垂直線、水平線またはその両方を含む、請求項5に記載の方法。
【請求項7】
フィーチャーが穴を含む、請求項5に記載の方法。
【請求項8】
さらに、パターニングデバイスの情報データを取得するために操舵電子顕微鏡で測定を実行することを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
さらに、パターニングデバイスの情報データを取得するために遠紫外線顕微鏡で測定を実行することを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
さらに、パターニングデバイスの情報データを取得するために、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項11】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することが、パターニングデバイスを通る放射線の透過を測定するために、リソグラフィ装置内に設けたスポットセンサを使用することを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項12】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することが、パターニングデバイスの透明区域を通した基準均一性測定を実行することを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項13】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、リソグラフィ装置内の放射線ビームを使用することを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項14】
放射線ビームが紫外線スペクトルの波長を有する、請求項10に記載の方法。
【請求項15】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域に対するスポットセンサの位置を考慮するために調節される、請求項10に記載の方法。
【請求項16】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域の面積に対するスポットセンサの面積を考慮するために調節される、請求項10に記載の方法。
【請求項17】
パターニングデバイスが、バイナリマスクおよび位相シフトマスクのうち一方である、請求項10に記載の方法。
【請求項18】
さらに、パターニングデバイスのエラー補正を、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定に適用することを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項19】
保護薄膜をパターニングデバイスに装着した場合に、前記測定を実行する、請求項10に記載の方法。
【請求項20】
パターニングデバイスが位相シフトマスクであり、化学線および非化学線の波長で測定を実行する、請求項10に記載の方法。
【請求項21】
位相シフトマスクの位相を測定から得る、請求項20に記載の方法。
【請求項22】
リソグラフィ装置であって、
放射線のビームを調整するように構成された照明装置と、
パターニングデバイスを保持するように構成された支持体とを有し、パターニングデバイスが、所望のパターンに従ってビームにパターンを形成するように構成され、さらに、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
パターン形成したビームを基板の目標部分に投影して、基板上にパターン形成した像を形成するように構成された投影システムと、
ビームの一部を遮断し、パターニングデバイスの少なくとも一部を通るビームの透過を測定するように構成され、配置されたセンサとを有する装置。
【請求項23】
センサが、基板テーブルの近傍に配置されたスポットセンサである、請求項22に記載の装置。
【請求項24】
センサが、パターニングデバイスの透明区域を通る透過を測定して、基準均一性測定値を確立するように構成される、請求項22に記載の装置。
【請求項25】
さらに、センサの透過測定値をパターニングデバイスの最小寸法データに変換するように構成された計算器を有する、請求項22に記載の装置。
【請求項26】
計算器がさらに、Bossung曲線の複数のシミュレーションおよび/または測定データ、パターニングデバイスのエラー因子、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換するように構成される、請求項25に記載の装置。
【請求項27】
入力データが、瞳の測定値、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、最小寸法計量に関連するプロセス情報データ、またはその任意の組合せを有する、請求項26に記載の装置。
【請求項28】
センサが、保護薄膜をパターニングデバイスに装着した場合に、ビームの透過を測定するように構成される、請求項22に記載の装置。
【請求項29】
パターニングデバイスが位相シフトマスクであり、センサが、化学線および非化学線の波長でビームの透過を測定するように構成される、請求項22に記載の装置。
【請求項30】
モデルを使用してリソグラフィ装置が描像するフィーチャーの最小寸法を予測する方法であって、
測定された瞳、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータをモデルに入力することと、
最小寸法に関連するパターニングデバイスの情報データを取得するために、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することと、
パターニングデバイスの情報データをモデルに入力することと、
最小寸法の計量に関連するプロセス情報データをモデルに入力することと、
Bossung曲線の複数のシミュレーションおよび/または測定データ、およびパターニングデバイスのエラー因子を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することとを含む方法。
【請求項31】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することが、パターニングデバイスを通る放射線の透過を測定するために、リソグラフィ装置に設けたスポットセンサを使用することを含む、請求項30に記載の方法。
【請求項32】
放射線が紫外線スペクトルの波長を有する、請求項31に記載の方法。
【請求項33】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域に対するスポットセンサの位置を考慮するために調節される、請求項30に記載の方法。
【請求項34】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域の面積に対するスポットセンサの面積を考慮するために調節される、請求項30に記載の方法。
【請求項35】
さらに、パターニングデバイスのエラー補正を、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定に適用することを含む、請求項30に記載の方法。
【請求項1】
モデルを使用してリソグラフィ装置が描像するフィーチャーの最小寸法を予測する方法であって、
測定された瞳、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータを前記モデルに入力することと、
最小寸法の計量に関連するパターニングデバイスの情報データを入力することと、
最小寸法の計量に関連するプロセス情報データを入力することと、
Bossung曲線の複数のシミュレーションおよび/または測定データ、パターニングデバイスのエラー因子、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することとを含む方法。
【請求項2】
基板の前記最小寸法均一性データが、基板の測定した最小寸法データとの良好な相関を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
測定した最小寸法データが、スキャッタメータを使用して取得される、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
スキャッタメータを使用して取得された最小寸法データ測定値が、走査電子顕微鏡を使用して取得した最小寸法データ測定値と相関する、請求項5に記載の方法。
【請求項5】
パターニングデバイスの情報データを入力することが、パターニングデバイスにおけるパターンのフィーチャーの幾何学的情報を入力することを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
フィーチャーが垂直線、水平線またはその両方を含む、請求項5に記載の方法。
【請求項7】
フィーチャーが穴を含む、請求項5に記載の方法。
【請求項8】
さらに、パターニングデバイスの情報データを取得するために操舵電子顕微鏡で測定を実行することを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
さらに、パターニングデバイスの情報データを取得するために遠紫外線顕微鏡で測定を実行することを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
さらに、パターニングデバイスの情報データを取得するために、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項11】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することが、パターニングデバイスを通る放射線の透過を測定するために、リソグラフィ装置内に設けたスポットセンサを使用することを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項12】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することが、パターニングデバイスの透明区域を通した基準均一性測定を実行することを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項13】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、リソグラフィ装置内の放射線ビームを使用することを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項14】
放射線ビームが紫外線スペクトルの波長を有する、請求項10に記載の方法。
【請求項15】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域に対するスポットセンサの位置を考慮するために調節される、請求項10に記載の方法。
【請求項16】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域の面積に対するスポットセンサの面積を考慮するために調節される、請求項10に記載の方法。
【請求項17】
パターニングデバイスが、バイナリマスクおよび位相シフトマスクのうち一方である、請求項10に記載の方法。
【請求項18】
さらに、パターニングデバイスのエラー補正を、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定に適用することを含む、請求項10に記載の方法。
【請求項19】
保護薄膜をパターニングデバイスに装着した場合に、前記測定を実行する、請求項10に記載の方法。
【請求項20】
パターニングデバイスが位相シフトマスクであり、化学線および非化学線の波長で測定を実行する、請求項10に記載の方法。
【請求項21】
位相シフトマスクの位相を測定から得る、請求項20に記載の方法。
【請求項22】
リソグラフィ装置であって、
放射線のビームを調整するように構成された照明装置と、
パターニングデバイスを保持するように構成された支持体とを有し、パターニングデバイスが、所望のパターンに従ってビームにパターンを形成するように構成され、さらに、
基板を保持するように構成された基板テーブルと、
パターン形成したビームを基板の目標部分に投影して、基板上にパターン形成した像を形成するように構成された投影システムと、
ビームの一部を遮断し、パターニングデバイスの少なくとも一部を通るビームの透過を測定するように構成され、配置されたセンサとを有する装置。
【請求項23】
センサが、基板テーブルの近傍に配置されたスポットセンサである、請求項22に記載の装置。
【請求項24】
センサが、パターニングデバイスの透明区域を通る透過を測定して、基準均一性測定値を確立するように構成される、請求項22に記載の装置。
【請求項25】
さらに、センサの透過測定値をパターニングデバイスの最小寸法データに変換するように構成された計算器を有する、請求項22に記載の装置。
【請求項26】
計算器がさらに、Bossung曲線の複数のシミュレーションおよび/または測定データ、パターニングデバイスのエラー因子、またはその両方を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換するように構成される、請求項25に記載の装置。
【請求項27】
入力データが、瞳の測定値、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、最小寸法計量に関連するプロセス情報データ、またはその任意の組合せを有する、請求項26に記載の装置。
【請求項28】
センサが、保護薄膜をパターニングデバイスに装着した場合に、ビームの透過を測定するように構成される、請求項22に記載の装置。
【請求項29】
パターニングデバイスが位相シフトマスクであり、センサが、化学線および非化学線の波長でビームの透過を測定するように構成される、請求項22に記載の装置。
【請求項30】
モデルを使用してリソグラフィ装置が描像するフィーチャーの最小寸法を予測する方法であって、
測定された瞳、投影システムの収差、放射線量のプロフィール、焦点プロフィール、またはその任意の組合せを含むデータパラメータをモデルに入力することと、
最小寸法に関連するパターニングデバイスの情報データを取得するために、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することと、
パターニングデバイスの情報データをモデルに入力することと、
最小寸法の計量に関連するプロセス情報データをモデルに入力することと、
Bossung曲線の複数のシミュレーションおよび/または測定データ、およびパターニングデバイスのエラー因子を使用して、入力データを基板の最小寸法均一性データに変換することとを含む方法。
【請求項31】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定を実行することが、パターニングデバイスを通る放射線の透過を測定するために、リソグラフィ装置に設けたスポットセンサを使用することを含む、請求項30に記載の方法。
【請求項32】
放射線が紫外線スペクトルの波長を有する、請求項31に記載の方法。
【請求項33】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域に対するスポットセンサの位置を考慮するために調節される、請求項30に記載の方法。
【請求項34】
スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定が、パターニングデバイス内の格子領域の面積に対するスポットセンサの面積を考慮するために調節される、請求項30に記載の方法。
【請求項35】
さらに、パターニングデバイスのエラー補正を、スポットセンサにより可能なパターニングデバイス測定に適用することを含む、請求項30に記載の方法。
【図1】
【図2A】
【図10】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図11F】
【図11G】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図2A】
【図10】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図11E】
【図11F】
【図11G】
【図12】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【公開番号】特開2006−237626(P2006−237626A)
【公開日】平成18年9月7日(2006.9.7)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2006−86490(P2006−86490)
【出願日】平成18年2月27日(2006.2.27)
【出願人】(504151804)エイエスエムエル ネザランドズ ベスローテン フエンノートシャップ (1,856)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年9月7日(2006.9.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−86490(P2006−86490)
【出願日】平成18年2月27日(2006.2.27)
【出願人】(504151804)エイエスエムエル ネザランドズ ベスローテン フエンノートシャップ (1,856)
【Fターム(参考)】
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