JP2007311782A - 放射ビームをパターニングする方法、放射ビームをパターニングするパターニングデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】１つまたは複数のレンズエレメントの非対称熱変形による非対称収差の誘起を回避する。
【解決手段】複数ダイマスクパターン１２０は、ダイ１００が、互いに対向する配向で同じパターンを有する状態で配列される。ダイ１００を配列する方法は、単一ダイ１００のパターンを解析することであって、それによって、ダイ１００の領域にわたって不均一に分布するパターン固有特性を識別する、解析することを含む。分布が非対称であることがわかった場合、それに関する非対称性が明らかである、ダイ領域を２つのハーフダイ領域Ｄ１、Ｄ２に分割する線が、画定される。同じパターン固有特性を有する異なるダイのハーフダイ領域Ｄ１、Ｄ２は、マスクパターンに一緒にグループ化される。マスク領域にわたるパターン固有特性の分布について得られる対称性の増強は、リソグラフィ加工性を高め、それにより、ダイ１００の歩留まりを改善する。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板と基板の表面上のパターンとを備え、パターンが、複数のダイを含む、光投影リソグラフィに使用するためのパターニングデバイスに関する。

従来のリソグラフィ法では、基板上に、通常、基板のターゲット部分上に所望のパターンをイメージングするために、リソグラフィ装置が使用される。リソグラフィ装置は、たとえば、集積回路（ＩＣデバイス）を含む半導体デバイスの製造において使用されることができる。その例では、パターニングデバイス（あるいは、マスクまたはレチクルと呼ばれる）は、ＩＣデバイスの個々の層上に形成される回路パターンを生成するのに使用されてもよい。レチクル上で、回路パターンは、１つまたは複数のダイで構成され、各ダイは、半導体デバイスのある層に対応する。通常、マスクパターンが複数のダイを含むとき、各ダイは、同じ層に対応する。このダイパターンは、基板（たとえば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分に転写される得る。

リソグラフィ装置は、マスクを照射する照射システムと、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）の層上に、イメージングによってパターンを転写する投影システム（投影レンズとも呼ばれる）とを備える。一般に、単一基板は、連続してパターニングされる隣接ターゲット部分のネットワークを含み得る。

公知のリソグラフィ装置は、ステッパすなわちステップおよびリピート装置、ならびに、スキャナすなわちステップおよびスキャン装置を含む。ステッパでは、各ターゲット部分は、全パターンをターゲット部分に一度に露光することによって照射され、ウェーハは、次の露光のために次の位置に所定量だけ移動する。スキャナでは、各ターゲット部分は、所与の方向（「スキャニング」方向）に放射ビームを通るパターンをスキャンし、一方、基板を、この方向と平行または反平行に同期してスキャンすることによって照射され、次に、ウェーハは、次の露光のために次の位置に移動する。

従来の光投影リソグラフィ装置は、基板上のレジスト層をマスクパターンの縮小画像に対して露光するのに使用される。マスクパターンは、たとえば、３６５ｎｍか、２４８ｎｍか、または１９３ｎｍの波長を有する放射によって照射される。２４８ｎｍまたは１９３ｎｍの波長の放射と共に使用するための投影システムのレンズエレメント用の一般的な材料は、石英およびＣａＦ_２である。これらの光学材料は、２４８および１９３ｎｍの放射について十分に高い透過率を有する。しかし、使用時に、一部の放射は、これらの材料によって吸収される。同様に、光学レンズエレメントの表面上の反射防止コーティングは、イメージングに使用される放射について残留吸収を有する場合がある。こうした吸収によって、レンズエレメントへの熱の移動、および、その後のレンズエレメントの熱変形が引き起こされる。

こうした熱変形によって、許容範囲を超えた画像収差が、リソグラフィ装置の動作中に生起することがある。したがって、光投影リソグラフィでは、投影システムのレンズエレメントの熱変形による画像収差（光学収差とも呼ばれる）を制御する必要性が存在する。

光学収差は、たとえば、球面収差、コマ収差、非点収差、画像湾曲、および画像歪と呼ぶ、一般的に知られる低次収差などの、構成収差寄与物からなると考えることができる。これらの、また、他のタイプの高次収差もまた、一般に、光学収差内に存在する。収差寄与物はどれも、対称収差か、非対称収差のいずれかとして分類されることができる。収差寄与物の対称性は、対応する光学系の光学軸に関する収差マグニチュードの対称性、または、光学系の対物フィールドの中心に関する収差マグニチュードの対称性に関連する場合がある。投影リソグラフィ装置の投影レンズの対物フィールドは、投影システムを使用して、イメージングによって、基板上のターゲット部分に対してＩＣ層パターンを転写するのに使用することができるレチクルの最大領域に相当する。レチクルのこの使用可能な最大領域は、以降で、「フィールド」と呼ばれる。たとえば、投影レンズの光学軸に関して回転対称である球面収差などの収差は、フィールドにわたってなお非対称に分布し、非対称収差または非対称フィールド分布収差と分類することもできる。

従来通り、画像収差の制御は、投影システムの１つまたは複数のレンズエレメントの位置調整か、マスクおよび基板の位置および配向の調整か、または、これらの調整のいずれかの組み合わせによって達成される。特に、投影システムの光学軸に沿う投影レンズエレメントの調整（ｚ方向の調整またはｚ調整と呼ばれる）は、投影システムの１つまたは複数のレンズエレメントの対称熱変形によって引き起こされるような、対称光学収差を補正するのに適している。

非対称収差（たとえば、１つまたは複数のレンズエレメントの非対称熱変形による）の補正は、ずっと難しく、一般に、部分的に可能なだけである。これらの低減のために、レンズエレメントの位置の調整が、依然として使用される可能性がある。しかし、軸方向のｚ調整の方向に垂直な横方向調整（ｘ、ｙ調整と呼ばれる）が、一般に必要とされる。１つまたは複数のレンズエレメントに対して、ｘ、ｙ調整を行うために、専用レンズマニピュレータが、投影システムに組み込まれなければならない。同様に、１つまたは複数のレンズエレメントに対して傾斜を与えるマニピュレータも必要とされる場合がある。限られた数のこうしたアクチュエータだけが利用可能なため、使用時に、非対称収差の誘起を回避するという問題が存在し、使用前の光学投影システムに関して、これらの収差は存在しないか、または、許容範囲内である。

光学収差を制御するために、リソグラフィ投影システムの１つまたは複数のレンズエレメントをオフアクシス調整する必要性をなくすリソグラフィプロセスを提供することが望ましい。

本発明の実施形態によれば、パターニングデバイスを横切る放射ビームをパターニングする方法が提供され、方法は、共通のダイパターンを有する少なくとも２つのダイを含むパターンによって、放射ビームをパターニングすることを含み、ダイパターンは、ダイパターンの対応する局所部分に局所値を有するパターン特性を有し、局所値は、第１パターンを有する、軸の一方の側の第１ハーフダイ領域、および、第２パターンを有する、軸の他方の側の第２ハーフダイ領域に、少なくとも２つのダイのそれぞれのダイ領域を分離する、軸に関して、ダイの領域にわたって非対称に分布し、パターン特性は、第１パターンの一部における第１局所値、および、第２パターンの一部における、第１局所値と異なる第２局所値を有し、方法は、さらに、それぞれの少なくとも２つのダイの２つの直接隣接するハーフダイ領域のそれぞれのパターン特性の局所値が、第１局所値および第２局所値の一方であるように、少なくとも２つのダイを配置（構成）することを含む。

本発明のさらなる実施形態によれば、パターン特性は、放射ビームの放射透過率または反射率、あるいは、リソグラフィプロセスウィンドウサイズである。透過率または反射率は、それぞれ、平均局所透過率または反射率として規定されてもよく、平均は、パターンの部分の領域にわたる空間的平均のことを言う。同様に、プロセスウィンドウサイズは、パターンの部分の領域内に配設される任意のパターンフィーチャのリソグラフィ印刷に関連する有効プロセスウィンドウサイズとして規定されてもよい。

本発明の実施形態によれば、断面パターンによって放射ビームをパターニングするパターニングデバイスが提供され、パターニングデバイスは、基板と基板の表面上のパターンとを含み、パターンは、共通のダイパターンを有する２つのダイを含み、ダイパターンは、ダイパターンの対応する局所部分に局所値を有するパターン特性を有し、局所値は、第１パターンを有する、軸の一方の側の第１ハーフダイ領域、および、第２パターンを有する、軸の他方の側の第２ハーフダイ領域にダイを分離する、軸に関して、ダイの領域にわたって非対称分布を有し、パターン特性は、第１パターンの一部に第１局所値を有し、パターン特性は、第２パターンの一部に、第１局所値と異なる第２局所値を有し、それぞれの２つのダイの２つの直接隣接するハーフダイ領域のそれぞれのパターン特性の局所値が、第１局所値および第２局所値の一方である。

本発明の実施形態は、ここで、添付図面を参照して、例としてだけ述べられるであろう。図面において、対応する参照符号は対応する部品を示す。

本発明の第１の実施形態は、レチクル上の２つのダイの配置構成に関する。２つのダイの従来の配置構成は、図１に示されており、レチクルＭＡ上の２つのダイ１００は、中心マスク軸１３０に関して対称に並んで配設される。レチクルＭＡ上の領域は、照射用放射に対して透明であるか、または、不透明である。たとえば、基板は、ガラス基板であってよく、基板の表面は、パターニングされたクロムマスクを保持して（ｃａｒｒｙ）もよい。レチクルＭＡは、透明なガラス基板（たとえば、溶融シリカ基板など）上に暗いクロム層を含み、暗いフィールドマスクの場合、ＩＣ層フィーチャに相当するパターンフィーチャは、クロム層内の「明るい」透明領域として具現化される。

各ダイ１００は、ダイの側面に平行で、かつ、ダイに関して中心にある中心軸１１０を有する。たとえば、図１では、各ダイは、長方形ダイ形状の長い側面に平行なｙ方向に沿う中心軸を特徴とする。各ダイは、同じＩＣパターン層を含み、同じ四角形の形状と配向を有する。配向は、矢印５００で示される。

図２では、各単一ダイ１００のレイアウトが、詳細に示される。ガラスダイパターン（ＣＯＧダイパターン）上のクロムは、パターン１２０によって、図２で概略的に示される。本発明によれば、ビームをパターニングする方法は、ダイのパターンを解析することであって、それによって、ダイの領域にわたって不均一に分布するパターン固有特性を識別する、解析することを含む。分布が非対称であることがわかった場合、それに関する非対称性が明らかである（ダイ領域を２つの「ハーフダイ」領域に分割する）線が画定される。簡略化のために、この実施形態では、中心軸１１０はこうした線であると仮定される。以降で、「パターン特性」、または、たとえば、物理的実体の測定可能な値などの、パターンに関連する「特性」とも呼ばれる、パターン固有特性は、図１の中心軸１１０の左と右に対して、それぞれ、各ハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２内に配設されたパターンに関連する。本実施形態におけるパターン固有特性は、パターニングされたハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２のそれぞれの少なくとも一部の放射透過率である。透過率は、マスクＭＡが使用されるリソグラフィプロセスに従って基板を露光するのに使用される放射についての透過率のことを言う。

ＣＯＧダイパターン１２０は、透過性の密なフィーチャと透過性の孤立したフィーチャの両方を含んでもよく、それにより、主に密なフィーチャを含む第１近傍Ａ１内のダイパターンの空間的平均局所透過は、必ず主に孤立したフィーチャを含む第２近傍Ａ２内のダイパターンの空間的平均局所透過と異なる（暗いフィールドレチクルの場合大きい）。

これらの第１および第２近傍Ａ１およびＡ２が、図２に示すように、左および右ハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２内にそれぞれ配設されるＩＣ層に相当するレチクルパターンの場合、光学透過率測定法を使用して、ハーフダイ領域Ｄ１の透過率値Ｔ１およびハーフダイ領域Ｄ２の透過率値Ｔ２を測定することができる。ハーフダイ領域Ｄ１の透過率Ｔ１は、ハーフダイ領域Ｄ２の透過率Ｔ２と異なってもよい（本実施形態では、Ｔ１＞Ｔ２）。

図１の平面内の各ダイ１００の配向は、同じである（矢印５００が同じ方向を指す）ため、一方のダイのパターン固有透過率Ｔ２を有するハーフダイ領域Ｄ２は、他方のダイの異なるパターン固有透過率Ｔ１を有するハーフダイ領域Ｄ１に面する。そのため、マスクＭＡの局所透過率は、軸１１０およびマスク軸１３０の方向に対して垂直な方向に沿って非対称に分布する。マスクＭＡにわたる局所透過率の分布は、透過率のフィールド分布と呼ばれる。

図３は、図１に示す、ｘ方向に沿う上述した従来の２ダイマスクについての透過率のフィールド分布を概略的に示す。概略的に、この分布は、透過率Ｔ１とＴ２との間で交互に変わる透過率のフィールド分布ＦＤＴによって近似されてもよい。透過率のフィールド分布ＦＤＴは、マスク軸１３０のｘ位置ｘ_１３０に関して非対称である。図３では、水平軸に沿って、図１に示す従来のパターンレイアウトについてのハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２のｘ軸に沿う範囲が示される。

リソグラフィ印刷プロセスでは、レチクルＭＡは、図４に示す放射ビームＢによって均一に照射される。ハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２内のレチクルパターンは、投影システムＰＬによって、基板Ｗ上のターゲット部分上にイメージングされる。透過率のフィールド分布ＦＤＴの非対称性により、投影システムＰＬのレンズまたはレンズ群４１０および４２０（それぞれ、マスクＭＡに近い平面およびレチクルＭＡに共役な平面）は、使用中に、非対称な放射露光、したがって、非対称熱負荷を受ける。非対称熱負荷は、好ましくない非対称光学収差寄与物をもたらす。画像形成ビームが、相互に互いに重なり合う投影レンズ瞳ＰＵの平面の近くでは、この作用は、あまり存在しないか、または、全く存在しない。

本発明によれば、非対称収差を補正することの難しさは、同じパターン特性、ここでは、同じ透過率を有するが、異なるダイのハーフダイ領域が、互いに面するように、レチクル上にダイを再配列（再配置）することによって軽減される。マスクパターン内で同じパターン固有特性を有する異なるダイのハーフダイ領域を一緒にグループ化することによって、マスク領域にわたるパターン固有特性の分布について得られる対称性の増強は、リソグラフィ加工性を高め、それにより、ダイの歩留まりを改善する。図５では、ダイのそれぞれの配向は、やはり矢印５００で示され、それにより、矢印５００に沿って観察されるときの、ハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２の左右の配向が維持される。本発明に従って各ダイのハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２を配列することは、反対方向を指す一対の矢印５００で示すように、隣接するダイが、互いに関して１８０°回転して配向することを意味する。

ダイのこうした対向する配向は、マスクインスペクションに関連する労力を増加させる場合があるが、ダイの本配置構成の利点は、図３に示す非対称な透過率のフィールド分布ＦＤＴと比較して、透過率のフィールド分布が、マスク１３０の中心軸に関する対称性が増すことである。

より対称性のある透過率のフィールド分布ＦＤＴ_ｓｙｍが、図６に示され、図６は、透過率のフィールド分布のプロットならびにハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２の空間配置構成を除いて、図３と同じである。透過率のフィールド分布ＦＤＴの対称性に比べて透過率のフィールド分布ＦＤＴ_ｓｙｍの対称性が増強されるため、図１に示す従来のマスクレイアウトを使用するときの加熱分布と比較して、投影レンズエレメントまたはレンズエレメント群４１０および４２０に誘起される加熱分布も、投影システムＰＬの光学軸ならびにフィールドに関して対称性が増す。そのため、熱誘起収差は、光学軸ならびにフィールドに関してより対称的に分布する。結果として、たとえば、光学画像フィールド湾曲および球面収差を調整するなどのために、投影レンズエレメントまたはレンズエレメント群の従来の軸方向ｚ調整を使用して、熱誘起収差を補償することができる。それによりｘ、ｙレンズマニピュレータの使用する必要性が軽減される。

本発明の実施形態によれば、マスクは、ＥＵＶ放射と共に使用するためのコントラストデバイスを提供するためにパターニングされた吸収層を含む反射マスクである。図４に示す、透過投影システムＰＬの代わりに、ＥＵＶリソグラフィ投影装置は、反射投影システムを含む。本発明の目的は、上述した実施形態に類似の方法で、こうした反射リソグラフィ装置において得ることができる。フィールド透過率分布の対称性を最適化する代わりに、対称性が増強されたフィールド反射率分布が、図５で説明するレチクルパターンのレイアウトによって提供されてもよい。

本発明の第２の実施形態によれば、パターン特性は、リソグラフィイメージングおよびプリントプロセスウィンドウのサイズまたはサイズにまさに関連する値を表す値のことを言う。許容可能なフィーチャ寸法誤差が与えられたときに、許容可能な焦点およびドーズラティチュードを確立するために、こうした値の、ダイ内の空間分布は、たとえば、複数の焦点設定および露光ドーズ設定でリソグラフィプリントプロセスを実行し、印刷されたフィーチャの対応する寸法誤差を測定することによって、測定されることができる。たとえば、レジストの露光中に、基板が位置決めされなければならない必要とされる焦点範囲は、フィールド位置依存であってよい。焦点範囲のこうしたフィールド分布の基礎になるのは、同じダイ内の非最小フィーチャ（ＣＤより大きい最小サイズを有する）の別の空間分布に対して、最小フィーチャ、すなわち、最小寸法（ＣＤ）を有するフィーチャの、ダイ内における空間分布であり得る。最小寸法ＣＤは、たとえば、投影システムの開口数、投影用放射の所与の波長、ならびに、所与の露光ラティチュードおよび所与の焦点深度を含む所与のセットのリソグラフィプロセスパラメータについての、リソグラフィ的に印刷可能なフィーチャの最小寸法である。本実施形態では、密な線と空間などの最小フィーチャは、図７に示すように、ダイの特定領域Ａ３に空間的にグループ化されたダイパターンで配設される。図７は、異なるパターン固有特性が、概略的に示される以外は、図２と同じである。領域Ａ３にとって相補的な領域では、主に非最小フィーチャが存在し、最小フィーチャは存在しなくてもよい。この場合、矢印５００の方向に沿って観察されると、ダイの左側および右側で、それぞれ、各ハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２に関連するパターン特性は、ハーフダイ領域内の最小寸法ＣＤを有する最小フィーチャの存在に関連する（または、存在である）。すなわち、領域Ｄ１およびＤ２についてのパターン特性は、それぞれ、「最小寸法サイズのフィーチャが存在する」および「最小寸法サイズのフィーチャが存在しない」として定義されてもよく、または、別法として、第１焦点範囲ＦＲ１および第２焦点範囲ＦＲ２として定義されてもよい。

第１の実施形態と同様に、また、図１に戻ると、従来のマスクパターンが、同じ配向５００を有する２つの隣接するダイ１００を含むとき、最良の焦点のフィールド分布（レチクルおよび投影システムを含むリソグラフィ光学系の特性）と、最小寸法サイズのフィーチャのフィールド分布（パターン特性）、または、別法として、焦点範囲のフィールド分布との間に不適合の問題がここで存在する。

一般に、最良焦点の軸方向ｚ位置は、従来のリソグラフィ装置の最良焦点のフィールド分布を表す図８のグラフ８００によって概略的に示されるように、フィールドの中心に関して対称に分布される。理想的には、最良焦点の仮想的な表面（マスクパターンを備えるレチクルの表面に共役な）は、平坦であり、かつ、基板表面に平行である（グラフ８００は、理想的には、ｘ軸に平行な線である）。しかし、対称レンズの収差のために、最良焦点の仮想的な平面は、湾曲し、ターゲット部分の中心でだけ、または、中心の近くで基板に実質的に平行であってよい。

さらに、また、図８に示すように、露光される基板の必要とされる焦点位置は、マスクパターンのフィーチャのサイズおよびレイアウトに依存してもよい。たとえば、本実施形態では、最小寸法ＣＤを有するフィーチャが、許容範囲内の分解能および／またはコントラストで、その中でイメージングされる焦点範囲ＦＲ１は、非最小フィーチャ（ＣＤより大きい最小サイズを有する）が、許容範囲内で、その中でイメージングされる焦点範囲ＦＲ２より小さい。一般に、２つのそれぞれの焦点範囲ＦＲ１およびＦＲ２はまた、図８を参照すると、ｚ方向に沿って互いに関して変位し、範囲ＦＲ１およびＦＲ２が、重ならない範囲として示される。

図８では、図１に示す従来のパターンレイアウトについてのハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２のｘ軸に沿う範囲が、水平軸に沿って示される。陰影を付けた領域Ｗ１は、ダイの領域Ａ３において構成される密なフィーチャが、その中でリソグラフィ的にイメージングされ、処理される焦点フィールド空間内のプロセスウィンドウを表す。同様に、プロセスウィンドウＷ２は、図１のダイのハーフダイ領域Ｄ２内の非最小フィーチャが、その中でリソグラフィ的にイメージングされ、処理される焦点フィールドウィンドウを表す。図１の左のダイの右のハーフダイ領域Ｄ２に関連するプロセスウィンドウＷ２は、図８では、グラフ８００によって横切られない。これは、必要とされる焦点範囲のフィールド分布と最良焦点のフィールド分布との間の不適合を示す。こうした不適合のために、図１の左のダイの非最小フィーチャのイメージングは、ダイパターンフィーチャの印刷された寸法が、許容範囲外である場合があるため、ダイの歩留まりの減少をもたらす場合がある。

原理上、必要である場合、マスクＭＡの位置および／または傾斜調整と共に、１つまたは複数の投影レンズエレメントまたはレンズエレメント群の位置および／または傾斜の調整によって、最良焦点のフィールド分布（図８のグラフ８００で示される）の形状および位置を調整することが可能である。しかし、図８に示す、中心マスク軸１３０に関してプロセスウィンドウの非対称分布のために、これらの調整のいずれか、または、調整の組み合わせを用いて、第１および第２ダイに関連する４つの焦点フィールドプロセスウィンドウＷ１およびＷ２全てを横切る単一の最良焦点面は、容易には得られない。

本発明の第１の実施形態と同様に、レチクル上の２つのダイの配向は、最小寸法ＣＤのフィーチャが配設される領域Ａ３を備える２つの異なるハーフダイ領域か、または、領域Ａ３を備えない２つのハーフダイ領域が、互いに面し、その結果、互いに面するハーフダイ領域が、同じパターン固有のリソグラフィプロセスウィンドウを有するように再配列される。配向５００が反転していること以外は図５と同じである図９に示すように、２つのダイは、各ダイの領域Ａ３を含むハーフダイ領域が、互いに面するように配列される。反対方向を指す一対の矢印５００で示すように、隣接するダイが、互いに関して１８０°回転して配向する。

図１０では、必要とされる焦点範囲のフィールド分布と最良焦点のフィールド分布８００との間の適合に及ぼすダイの配置構成の対応する影響が示される。両方の分布は、マスク中心軸１３０に関して対称である。そのため、図８に示す従来の状況と比較すると、２つの分布間の改善された適合が得られる。ダイの本配置構成の利点は、従来の軸方向マスク調整および投影レンズエレメントまたはレンズエレメント群調整によって、グラフ８００の対称な形状変更を得ることができるため、必要とされる焦点範囲のフィールド分布を、最良焦点位置のフィールド分布に最適に適合させることができることである。結果として、イメージング、リソグラフィ処理、およびダイの歩留まりの改善が実現される。

本発明の実施形態によれば、第２の実施形態において、ハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２の目立つパターン特性は、リソグラフィプロセスウィンドウの、ダイ内の空間分布に制限されるのではなく、たとえば、透過率のフィールド分布も含んでもよい。

本発明の別の実施形態によれば、マスクパターン層をパターニングすることであって、それにより、ダイの最小フィーチャが、予め選択された焦点範囲フィールド分布に従ってハーフダイ領域にグループ化される、パターニングすることを記述する機械読取可能命令の１つまたは複数のシーケンスを含むコンピュータプログラムが提供される。同様に、こうしたコンピュータプログラムを内部に記憶しているデータ記憶媒体（たとえば、半導体メモリ、磁気ディスク、または光ディスク）が提供される。

図１１は、上述した本発明の任意の実施形態によるリソグラフィ装置を概略的に示す。装置は、
放射ビームＢ（たとえば、１９３ｎｍまたは１５７ｎｍの波長で動作するエキシマレーザによって生成されるようなＵＶ放射、あるいは、１３，６ｎｍの波長で動作するレーザ点火プラズマ源によって生成されるようなＥＵＶ放射）を調節するように構成された照明システム（照明器）ＩＬと、
パターニングデバイス（たとえば、マスク）ＭＡを支持するように構築され、一定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１ポジショナＰＭに接続された支持構造（たとえば、マスクテーブル）ＭＴと、
基板（たとえば、レジストコートウェーハ）を保持するように構築され、一定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２ポジショナＰＷに接続された基板テーブル（たとえば、ウェーハテーブル）と、
パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに与えられたパターンを、基板Ｗのターゲット部分Ｃ（たとえば、１つまたは複数のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（たとえば、屈折投影レンズ系）ＰＳとを備える。

照射システムは、放射を誘導し、成形し、制御するための、屈折、反射、磁気、電磁気、静電、または他のタイプの光学部品、あるいは、それらの任意の組み合わせなどの種々のタイプの光学部品を含んでもよい。

支持構造は、パターニングデバイスを支持する、すなわち、その重量を支える。支持構造は、パターニングデバイスの配向、リソグラフィ装置の設計、および、たとえば、パターニングデバイスが真空環境で保持されるか否かなどの他の条件に依存する方法で、パターニングデバイスを保持する。支持構造は、パターニングデバイスを保持するために、機械式、真空式、静電式、または、他のクランプ技法を使用することができる。支持構造は、たとえば、必要であれば、固定されるかまたは可動であってよい、フレームまたはテーブルであってよい。支持構造は、パターニングデバイスが、たとえば、投影システムに対して所望の位置にあることを確実にしてもよい。本明細書における、用語「レチクル」または「マスク」の任意の使用は、より一般的な用語「パターニングデバイス」と同意語であると考えられてもよい。

本明細書で使用される用語「パターニングデバイス」は、基板のターゲット部分にパターンを作成するためなどで、放射ビームに、断面のパターンを与えるのに使用することができる任意のデバイスのことを指しているものと、幅広く解釈されるべきである。たとえば、パターンが位相シフトフィーチャ、すなわち、アシストフィーチャを含む場合、放射ビームに与えられるパターンは、基板のターゲット部分の所望のパターンに正確に対応しない場合があることが留意されるべきである。一般に、放射ビームに与えられるパターンは、集積回路などの、ターゲット部分に作成されるデバイスの特定の機能層に相当するであろう。

パターニングデバイスは、透過式であってもよく、または、反射式であってもよい。パターニングデバイスの例は、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パネルを含む。マスクは、リソグラフィにおいてよく知られており、バイナリ、Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ位相シフト、および減衰位相シフト、ならびに、種々のハイブリッドマスクタイプなどのマスクタイプを含む。プログラマブルミラーアレイの例は、小さなミラーのマトリクス配置構成を使用し、ミラーはそれぞれ、入ってくる放射ビームを異なる方向へ反射するために個々に傾斜することができる。傾斜したミラーは、ミラーマトリクスによって反射される放射ビームにパターンを与える。

本明細書で使用される用語「投影システム」は、使用される露光放射、あるいは、液浸液の使用、または、真空の使用などの、他の因子に適切である、屈折式、反射式、反射屈折式、磁気式、電磁式、および静電式光学系、または、それらの任意の組み合わせを含む、任意のタイプの投影システムを包含するものと、幅広く解釈されるべきである。本明細書における、用語「投影レンズ」の任意の使用は、より一般的な用語「投影システム」と同意語であると考えられてもよい。

本明細書で示すように、装置は、透過タイプ（たとえば、透過マスクを使用する）である。あるいは、装置は反射タイプ（たとえば、先に参照したタイプのプログラマブルミラーアレイを使用するか、または、反射式マスクを使用する）であってよい。

リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブル（および／または２つ以上のマスクテーブル）を有するタイプであってよい。こうした「複数ステージ」機械では、付加的なテーブルが並列に使用されるか、または、１つまたは複数の他のテーブルが露光のために使用される間に、準備ステップが、１つまたは複数のテーブル上で実行されてもよい。

リソグラフィ装置はまた、投影システムと基板の間の空間を充填するために、基板の少なくとも一部分が、比較的高い屈折率を有する液体、たとえば、水によって覆われることができるタイプであってもよい。投影システムの開口数を増加するための液浸技術は、当技術分野でよく知られている。本明細書で使用される用語「液浸」は、基板などの構造が、液体に浸らねばならないことを意味するのではなく、むしろ、露光中に、液体が投影システムと基板との間にあることを意味するだけである。

図１を参照すると、照明システムＩＬは、放射源ＳＯからの放射ビームを受け取る。たとえば、放射源がエキシマレーザであるとき、放射源およびリソグラフィ装置は、別々の実体であってもよい。こうした場合、放射源は、リソグラフィ装置の一部（ｐａｒｔ）を形成するとは考えられず、放射ビームは、たとえば、適した誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを備えるビーム送出システムＢＤを使用して、放射源ＳＯから照射器ＩＬへ渡される。他の場合では、たとえば、放射源が水銀ランプであるとき、放射源は、リソグラフィ装置と一体の部分であってよい。放射源ＳＯおよび照明システムＩＬは、必要である場合、ビーム送出システムＢＤと共に、放射システムと呼ばれてもよい。

照明システムＩＬは、放射ビームの角度強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えてもよい。一般に、照明システムの瞳面内の、少なくとも外側および／または内側半径範囲（一般に、それぞれ、σ−ｏｕｔｅｒおよびσ−ｉｎｎｅｒと呼ぶ）の強度分布を調整することができる。さらに、照明システムＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯなどの種々の他の部品を備えてもよい。照明システムは、放射ビームの断面において所望の均一性および強度分布を有するように、放射ビームを調節するのに使用されてもよい。

放射ビームＢは、支持構造（たとえば、マスクテーブルＭＴ）上に保持される、パターニングデバイス（たとえば、マスクＭＡ）上に入射し、パターニングデバイスによってパターニングされる。マスクＭＡを横切って、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームを収束させる。第２ポジショナＰＷおよび位置センサＩＦ（たとえば、干渉計デバイス、リニアエンコーダまたは容量センサ）を使用して、基板テーブルＷＴは、たとえば、放射ビームＢの経路内で異なるターゲット部分Ｃを位置決めするために、正確に移動することができる。同様に、第１ポジショナＰＭおよび別の位置センサ（図１１には明示的には示さず）を使用して、たとえば、マスクライブラリから機械的に取出した後か、または、スキャン中に、放射ビームＢの経路に対してマスクＭＡを正確に位置決めすることができる。一般に、マスクテーブルＭＴの移動は、第１ポジショナＰＭの一部を形成する、ロングストロークモジュール（粗動位置決め）とショートストロークモジュール（微動位置決め）を使用して実現されてもよい。同様に、基板テーブルＷＴの移動は、第２ポジショナＰＷの一部を形成する、ロングストロークモジュールとショートストロークモジュールを使用して実現されてもよい。ステッパの場合（スキャナと対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータだけに接続されるか、または、固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１、Ｍ２、および、基板アライメントマークＰ１、Ｐ２を使用して位置合わせされてもよい。示される基板アライメントマークは、専用のターゲット部分を占めるが、ターゲット部分どうしの間の空間内に位置してもよい（これらは、けがき線アライメントマークとして知られる）。同様に、２つ以上のダイがマスクＭＡ上に設けられる状況では、マスクアライメントマークは、ダイの間に位置してもよい。

かかる装置を、以下のモードの少なくとも１つのモードで使用することができるであろう。

１．ステップモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられる全体のパターンが、ターゲット部分Ｃ上に１度で投影される間、実質的に静止したままにされる（すなわち、単一静的露光）。基板テーブルＷＴは、その後、異なるターゲット部分Ｃを露光できるようにＸおよび／またはＹ方向にシフトされる。ステップモードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一静的露光でイメージングされるターゲット部分Ｃのサイズを制限する。

２．スキャンモードでは、マスクテーブルＭＴおよび基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられるパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される間、同期してスキャンされる（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴに対する基板テーブルＷＴの速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小率）拡大率および画像反転特性によって決めることができる。スキャンモードでは、露光フィールドの最大サイズは、単一動的露光におけるターゲット部分（スキャンしない方向の）幅を制限し、一方、スキャニング運動の長さは、ターゲット部分の（スキャニング方向の）高さを決める。

３．別のモードでは、プログラマブルなパターニングデバイスを保持するマスクテーブルＭＴは、実質的に静止したままにされ、基板テーブルＷＴは、放射ビームに与えられるパターンが、ターゲット部分Ｃ上に投影される間、移動する、または、スキャンされる。このモードでは、一般に、パルス放射源が使用され、プログラマブルなパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴのそれぞれの移動後か、または、スキャン中における連続放射パルスの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、先に参照したタイプのプログラマブルなミラーアレイなどの、プログラマブルなパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。

上述した使用モードに関する組み合わせ、および／または、変形、あるいは、全く異なる使用モードが使用されてもよい。

本明細書では、ＩＣの製造におけるリソグラフィ装置の使用が特に参照される場合があるが、本明細書で述べるリソグラフィ装置は、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用の誘導および検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッドなどの製造などの他の適用形態を有してもよいことが理解されるべきである。こうした代替の適用形態において、本明細書における、用語「ウェーハ」または「ダイ」のいずれの使用も、より一般的な用語「基板」または「ターゲット部分」と、それぞれ同意語であると考えることができることを当業者は理解するであろう。本明細書で参照される基板は、露光の前または後で、たとえば、トラック（通常、レジスト層を基板に与え、露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／または、インスペクションツールにおいて処理されてもよい。適用可能である場合、本明細書における開示を、こうした、また、他の基板処理ツールに適用してもよい。さらに、基板は、たとえば、多層ＩＣを作るために、２回以上処理されてもよいため、本明細書で使用される基板という用語は、処理された複数の層を既に含む基板のことを言ってもよい。

本明細書で使用される用語「放射」および「ビーム」は、紫外（ＵＶ）放射（たとえば、３６５、３５５、２４８、１９３、１５７、または１２６ｎｍの、または、そのあたりの波長を有する）、および、極紫外（ＥＵＶ）放射（たとえば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含む、全てのタイプの電磁放射を包含する。

状況が許す場合、用語「レンズ」は、屈折式および反射式光学部品を含む種々のタイプの光学部品の任意の１つ、または、その組み合わせを指してもよい。

本発明の実施形態によれば、第１および第２の実施形態は、２つのダイだけを備えるマスクに限定されない。従来の複数ダイマスクに対する本発明の有利な効果は、図１２に示すマスクパターンレイアウトについても得られる。図１２では、４つのダイ１００が、マスク軸１３０の一方のそれぞれの側において同じ配向５００を有し、これらの２つの側の間で対向する配向５００を有する。たとえば、スキャニング方向が、図１２のｙ軸に沿って配列された、スキャナリソグラフィ装置において、マスクが使用されるとき、第１および第２の実施形態の原理および働きと全く類似して、フィールド依存収差の低減が得られる。

本発明の実施形態によれば、第１および第２の実施形態で画定された、ダイの中心軸は、ダイの側面に平行な軸に制限されるのではなく、たとえば、中心軸が、ダイの幾何学的中心に交差するという意味で、「中心」軸であるに過ぎなくてもよい。これは、図１３に示されており、２つのハーフダイ領域は、対角線中心軸１１１によって画定される。同様に、ダイの配向を規定する矢印は、ダイの側面に平行な矢印に制限されず、図１３の矢印５０１で示される対角線に平行に選択されてもよい。ステップおよびリピートリソグラフィ装置の場合、従来の複数ダイマスクに対する本発明の有利な効果は、先の実施形態と同様に、同じパターン関連特性を有するハーフダイ領域が、図１４に示すように直接隣接するように、複数のダイを配列することによって、得られることができる。全体としてのマスクパターンの回転対称性の増強によって、第１および第２の実施形態の原理および働きと全く類似して、フィールド依存収差の低減が得られる。

本発明の特定の実施形態を先に述べたが、本発明は、述べた以外の方法で実施されてもよいことが理解されるであろう。

先の説明は、例示することを意図し、制限することを意図しない。そのため、添付特許請求項の範囲から逸脱することなく、述べられる本発明に対して変更を行ってもよいことが、当業者には明らかになるであろう。

本発明によれば、ビームをパターニングする方法は、ダイのパターンを解析することであって、それによって、ダイの領域にわたって不均一に分布するパターン固有特性を識別する、解析することを含む。分布が非対称であることがわかった場合、それに関する非対称性が明らかである（ダイ領域を２つの「ハーフダイ領域」に分割する）線が、画定される。

以降で、「パターン特性」、または、単に、パターンに関連する「特性」とも呼ばれる、パターン固有特性は、図１の中心軸１１０の左と右に対して、それぞれ、各ハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２内に配設されたパターンに関連する。本実施形態におけるパターン固有特性は、パターニングされたハーフダイ領域Ｄ１およびＤ２のそれぞれの少なくとも一部の放射透過率である。

図１の平面内の各ダイ１００の配向は、同じである（矢印５００が同じ方向を指す）ため、一方のダイのパターン固有透過率Ｔ２を有するハーフダイ領域Ｄ２は、他方のダイの異なるパターン固有透過率Ｔ１を有するハーフダイ領域Ｄ１に面する（ｆａｃｅ）。そのため、マスクＭＡの局所透過率は、軸１１０およびマスク軸１３０の方向に対して垂直な方向に沿って非対称に分布する。マスクＭＡにわたる局所透過率の分布は、透過率のフィールド分布と呼ばれる。

非対称収差を補正することの難しさは、同じパターン特性、ここでは、同じ透過率を有するが、異なるダイのハーフダイ領域が、互いに面するように、レチクル上にダイを再配列することによって軽減される。マスクパターン内で同じパターン固有特性を有する異なるダイのハーフダイ領域を一緒にグループ化することによって、マスク領域にわたるパターン固有特性の分布について得られる対称性の増強は、リソグラフィ加工性を高め、それにより、ダイの歩留まりを改善する。

２つのダイを備える従来のマスクを示す図である。 本発明の第１の実施形態における単一ダイのレイアウトを示す図である。 従来のマスクパターンの透過率分布を示す図である。 リソグラフィ投影システム、および、マスクの異なる断面から出る対応する画像形成ビームが横切るいくつかの光学経路を示す図である。 本発明の第１の実施形態による２つのダイを備えるマスクを示す図である。 図５に示すマスクの透過率分布を示す図である。 本発明の第２の実施形態における単一ダイのレイアウトを示す図である。 垂直軸に沿った、異なるダイパターンについての、最良焦点の位置および基板の所望のｚ位置のｚ座標、水平軸に沿った、フィールド点のｘ座標、ならびに、ダイの異なる部分をイメージングするための、それぞれ、最良焦点と所望の焦点範囲のフィールド分布を示す図である。 本発明の第２の実施形態による２つのダイを備えるマスクを示す図である。 図９のマスクが使用される、リソグラフィプロセスについて、ダイの異なる部分をイメージングするための、それぞれ、最良焦点と所望の焦点範囲の適合したフィールド分布を示す図である。 本発明の実施形態によるリソグラフィ装置を示す図である。 本発明の実施形態による４つのダイを備えるマスクを示す図である。 それぞれが異なるパターンを有する２つのハーフダイ領域へのダイパターンの対角線分割を示す図である。 図１３による４つのダイを備え、本発明の実施形態に従って配列されたマスクを示す図である。

Claims (11)

1. パターニングデバイスを横切る放射ビームをパターニングする方法であって、
   共通のダイパターンを有する２つのダイを含むパターンによって前記放射ビームをパターニングすることを含み、前記ダイパターンは、前記ダイパターンの対応する局所部分に局所値を有するパターン特性を有し、前記局所値は、
   第１パターンを有する、軸の一方の側の第１ハーフダイ領域と、
   第２パターンを有する、軸の他方の側の第２ハーフダイ領域と、
   に前記ダイを分離する軸に関して、前記ダイの領域にわたって非対称分布を有し、
   前記パターン特性は、前記第１パターンの一部に第１局所値を有し、
   前記パターン特性は、前記第２パターンの一部に、前記第１局所値と異なる第２局所値を有しており、
   前記それぞれの２つのダイの２つの直接隣接するハーフダイ領域のそれぞれの前記パターン特性の局所値が、前記第１局所値および前記第２局所値の一方であるように、前記２つのダイを配置すること、
   を含む方法。
2. 前記放射ビームは、リソグラフィ装置の投影システムを横切る、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記パターン特性は、前記放射ビームの放射透過率である、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記パターン特性は、前記放射ビームの放射用の反射率である、
   請求項１または２に記載の方法。
5. 前記パターン特性は、リソグラフィプロセスウィンドウサイズである、
   請求項２に記載の方法。
6. 前記プロセスウィンドウサイズは、前記リソグラフィ装置を使用した基板の露光に必要とされる範囲の前記基板の焦点位置を含む、
   請求項５に記載の方法。
7. 断面のパターンによって放射ビームをパターニングするパターニングデバイスであって、基板と前記基板の表面上のパターンとを含み、前記パターンは、共通のダイパターンを有する２つのダイを含み、前記ダイパターンは、前記ダイパターンの対応する局所部分に局所値を有するパターン特性を有し、前記局所値は、
   第１パターンを有する、軸の一方の側の第１ハーフダイ領域と、
   第２パターンを有する、軸の他方の側の第２ハーフダイ領域と、
   に前記ダイを分離する軸に関して、前記ダイの領域にわたって非対称分布を有し、
   前記パターン特性は、前記第１パターンの一部に第１局所値を有し、
   前記パターン特性は、前記第２パターンの一部に、前記第１局所値と異なる第２局所値を有しており、
   前記それぞれの２つのダイの２つの直接隣接するハーフダイ領域のそれぞれの前記パターン特性の局所値が、前記第１局所値および前記第２局所値の一方である、
   パターニングデバイス。
8. 前記パターン特性は、前記放射ビームの放射透過率である、
   請求項７に記載のパターニングデバイス。
9. 前記パターン特性は、前記放射ビームの放射反射率である、
   請求項７に記載のパターニングデバイス。
10. 前記パターン特性は、リソグラフィプロセスウィンドウサイズである、
    請求項７に記載のパターニングデバイス。
11. 前記プロセスウィンドウサイズは、パターニングデバイスおよびリソグラフィ装置を使用した基板の露光に必要とされる範囲の前記基板の焦点位置を含む、
    請求項１０に記載のパターニングデバイス。

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