JP2014135517A - 高速自由形式ソース・マスク同時最適化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リソグラフィ装置およびプロセスにおいて使用される照明源およびマスクを最適化するツールに関する。
【解決手段】本発明は、コスト関数の勾配の直接的な計算を可能にすることによって最適化の収束を著しく速める。他の態様において、本発明は、ソースとマスクの両方の同時最適化を可能にし、それによって全体的な収束を著しく速める。さらなる態様において、本発明は、従来の最適化技術が必要とする制約無しで自由形式最適化を可能にする。
【選択図】図３

Description

[0002] 本発明は、リソグラフィ装置およびプロセス、特に、リソグラフィ装置およびプロセスにおいて使用される照明源およびマスクを最適化するツールに関する。

[0001] 本出願は、２００８年１１月２１日に出願された米国特許出願第６１／１１６，７８８号の優先権を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

[0003] リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。その場合、マスクは、ＩＣの個々の層に対応する回路パターンを含むことができ、このパターンを放射感応性材料（レジスト）層でコーティングされた基板（シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、１つ以上のダイを含む）上に結像することができる。一般に、単一のウェーハが、投影システムを介して一度に１つずつ連続的に照射される隣接したターゲット部分のネットワーク全体を含んでいる。あるタイプのリソグラフィ投影装置では、ターゲット部分上にマスクパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する。そのような装置は、一般にウェーハステッパと呼ばれる。ステップアンドスキャン装置と一般に呼ばれる別の装置では、投影ビームが当たったマスクパターンを特定の基準方向（「スキャン」方向）に漸進的にスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板テーブルをスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する。一般に、投影システムは、拡大係数Ｍ（一般に、＜１）を有するので、基板テーブルがスキャンされる速度Ｖは、係数Ｍにマスクテーブルのスキャン回数を乗じた値になる。本明細書に記載するリソグラフィデバイスに関する詳細な情報は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，０４６，７９２号から入手することができる。

[0004] リソグラフィ投影装置を用いる製造プロセスでは、放射感応性材料（レジスト）層で少なくとも部分的に覆われた基板上にマスクパターンが結像される。この結像ステップに先立って、基板は、プライミング、レジストコーティング、およびソフトベークなどのさまざまな手順を経ることができる。露光後、結像されたフィーチャの露光後ベーク（ＰＥＢ）、現像、ハードベーク、および測定／検査などの他の手順を基板に施すことができる。この一連の手順は、デバイス、例えば、ＩＣの個々の層にパターン形成する基盤として使用される。次に、そのようなパターン形成された層は、個々の層を完成させるためのエッチング、イオン注入（ドーピング）、金属化、酸化、化学的機械的研磨などのさまざまなプロセスを経ることができる。いくつかの層が必要とされる場合、手順全体、またはその変形手順を新しい層ごとに繰り返す必要がある。最終的に、デバイスのアレイが基板（ウェーハ）上に存在することになる。これらのデバイスは、次に、ダイシングまたはソーイングなどの技術によって互いに分離され、それによって個々のデバイスをピンなどに接続されたキャリア上に取り付けることができる。

[0005] 便宜上、以下、投影システムを「レンズ」と呼ぶことがある。しかし、この用語は、例えば、屈折光学系、反射光学系、および反射屈折光学系を含む各種投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。また、放射システムは放射投影ビームを誘導し、整形し、または制御する任意のこれらの設計タイプのいずれかに従って動作するコンポーネントを含むことができ、そのようなコンポーネントも、以下に総称してまたは単独で「レンズ」と呼ぶことがある。さらに、リソグラフィ装置は、２つ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）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」デバイスにおいては、追加のテーブルは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブル上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルを露光用に使うこともできる。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，９６９，４４１号には、ツインステージリソグラフィ装置が記載されている。

[0006] 上記フォトリソグラフィマスクは、シリコンウェーハ上に集積する回路コンポーネントに対応する幾何学パターンを含む。そのようなマスクを作成するためのパターンは、ＣＡＤ（コンピュータ支援設計）プログラムを用いて生成され、このプロセスはＥＤＡ（電子設計オートメーション）と呼ばれることが多い。ほとんどのＣＡＤプログラムは、機能マスクを作成するために一組の所定のデザインルールに従う。これらのルールは、処理および設計の制限によって設定される。例えば、デザインルールは、回路デバイス（ゲート、コンデンサなど）または相互接続線間の空間許容範囲を定義して、回路デバイスまたは線が望ましくない方法で相互作用しないようにする。デザインルールの限界は、通常、「クリティカルディメンジョン」（ＣＤ）と呼ばれる。回路のクリティカルディメンジョンは、線もしくは穴の最小幅、または２本の線もしくは２つの穴の間の最小空間として定義することができる。こうして、ＣＤは、設計された回路の全体のサイズと密度とを決定する。集積回路の製作の目標の１つが元の回路設計をウェーハ上に（マスクを介して）忠実に再現することであるのは当然である。

[0007] 上記の通り、マイクロリソグラフィは半導体集積回路の製造の中心的ステップであり、半導体ウェーハ基板上に形成されたパターンによってマイクロプロセッサ、メモリチップなどの半導体デバイスの機能要素が画定される。フラットパネルディスプレイ、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）、および他のデバイスの形成にも同様のリソグラフィ技術が使用される。

[0008] 半導体製造プロセスが進歩し続けるにつれて、回路素子の寸法は絶えず縮小され、デバイスあたりのトランジスタなどの機能要素の量は、「ムーアの法則」と一般に呼ばれるトレンドに従って、数十年間にわたって着実に増え続けてきた。現在の技術状態では、深紫外線レーザ光源からの照明を用いて基板上にマスク像を投影し、１００ｎｍを十分に下回る寸法、すなわち、投影光の波長の半分未満の寸法を有する個々の回路フィーチャを作成するスキャナとして知られる光リソグラフィ投影システムを使用して、最先端デバイスのクリティカル層が製造される。

[0009] 光学投影システムの伝統的な解像限界より小さい寸法のフィーチャがプリントされるこのプロセスは、解像式ＣＤ＝ｋ_１×λ／ＮＡにより、一般に低ｋ_１リソグラフィとして知られており、ここで、λは使用する放射の波長（現在、ほとんどの場合で２４８ｎｍまたは１９３ｎｍ）であり、ＮＡは投影光学系の開口数であり、ＣＤは一般に最小プリントフィーチャサイズである「クリティカルディメンジョン」であり、ｋ_１は実験的解像度係数である。一般に、ｋ_１が小さいほど、特定の電気的機能性および性能を達成するために回路設計者が計画した形状および寸法に似ているパターンをウェーハ上に再現することは困難になる。このような困難を克服するために、高度な微調整ステップが投影システムおよびマスク設計に適用される。こうしたステップとしては、例えば、ＮＡおよび光コヒーレンスの設定の最適化、カスタマイズした照明方式、位相シフトマスクの使用、マスクレイアウトの光近接効果補正、または一般に「超解像技術」（ＲＥＴ）として定義される他の方法を含むが、これらに限定されない。

[0010] 重要な例の１つとして、光近接効果補正（ＯＰＣ、「光学およびプロセス補正」とも呼ばれることもある）は、ウェーハ上にプリントされたフィーチャの最終的なサイズおよび配置が単にマスク上の対応するフィーチャのサイズおよび配置の関数になるわけではない、ということに対処するものである。なお、本明細書では「マスク」と「レチクル」という用語が区別なく使用される。典型的な回路設計上に小さいフィーチャサイズおよび高いフィーチャ密度が存在する場合、所与のフィーチャの特定のエッジの位置が、他の隣接するフィーチャの有無によってある程度影響を受ける。このような近接効果は、フィーチャ間で結合される微量の光から発生する。同様に、近接効果は、一般にリソグラフィ露光に続く露光後ベーク（ＰＥＢ）、レジスト現像、およびエッチング中の拡散および他の化学効果から発生する場合もある。

[0011] 所与のターゲット回路設計の要件に応じて半導体基板上にフィーチャが生成されることを確実にするために、高度な数値モデルを使用して近接効果を予測する必要があり、ハイエンドデバイスの正常な製造が可能になる前に、マスクの設計に対して補正または予歪を適用する必要がある。「Ｆｕｌｌ−Ｃｈｉｐ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ − Ｈｏｗ ＯＰＣ Ｉｓ Ｃｈａｎｇｉｎｇ ＩＣ Ｄｅｓｉｇｎ」，Ｃ． Ｓｐｅｎｃｅ，Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ． ５７５１，ｐｐ １−１４ （２００５）という論文には、現在の「モデルベース」光近接効果補正プロセスの概要が示されている。典型的なハイエンド設計では、ターゲット設計に十分に似かよったプリントパターンを達成するために、ほとんどすべてのフィーチャエッジが何らかの変更を必要とする。このような変更としては、エッジ位置または線幅のシフトまたはバイアス、ならびにそれ自体をプリントするためのものではない「アシスト」フィーチャの適用を含むことができるが、関連する主要フィーチャの特性に影響するであろう。

[0012] チップ設計内に数百万個のフィーチャが通常存在する場合、モデルベースＯＰＣのターゲット設計への適用には、良好なプロセスモデルとかなりの計算リソースが必要である。しかし、ＯＰＣの適用は、一般に、「精密科学」ではないが、レイアウト上に存在し得るすべての欠点を必ずしも解決しない実験的な反復過程である。従って、設計欠陥がマスクセットの製造に組み込まれる可能性を最小限にするために、ＯＰＣ後の設計、すなわち、ＯＰＣおよび任意の他のＲＥＴによるすべてのパターン変更の適用後のマスクレイアウトは、設計検査、すなわち、較正された数値プロセスモデルを使用する集中的なフルチップシミュレーションによって検証する必要がある。このことは、数百万ドルの範囲で行われるハイエンドマスクセット作成に要する膨大なコスト、ならびに製造された後で実際のマスクを再加工または修理することによるターンアラウンドタイムへの影響によって余儀なくされる。

[0013] ＯＰＣとフルチップＲＥＴ検証の両方とも、例えば、米国特許出願第１０／８１５，５７３号および「Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｆｏｒ Ｆａｓｔ， Ｆｕｌｌ Ｃｈｉｐ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ」，Ｙ．Ｃａｏ他，Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ， Ｖｏｌ． ５７５４，４０５ （２００５）という論文に記載されている数値モデリングシステムおよび方法に基づくことができる。

[0014] 結像結果を最適化する目的で前述のマスク調整（例えば、ＯＰＣ）を行うことに加えて、全体的なリソグラフィの忠実度を改善する目的で、結像プロセスに利用される照明スキームを、マスク最適化とともに、あるいは単独に最適化することもできる。１９９０年代以降、輪帯、四極、およびダイポールなど多くのオフアクシス光源が導入され、より高い自由度をＯＰＣ設計にもたらし、それによって結像結果が改善されてきた。既知の通り、オフアクシス照明は、マスクに含まれる微細構造（すなわち、ターゲットフィーチャ）を解像する実証済みの方法である。しかし、従来のイルミネータと比較すると、オフアクシスイルミネータは、通常、空間像（ＡＩ）についてより低い光強度をもたらす。従って、イルミネータを最適化することを試みて、より高い解像度と減少した光強度の最適なバランスを達成することが必要になる。

[0015] 多数の従来の照明最適化手法が知られている。例えば、Ｒｏｓｅｎｂｌｕｔｈ他による「Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｍａｓｋ ａｎｄ Ｓｏｕｒｃｅ Ｐａｔｔｅｒｎｓ ｔｏ Ｐｒｉｎｔ Ａ Ｇｉｖｅｎ Ｓｈａｐｅ」，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ，Ｍｉｃｒｏｆａｂｉｒｉｃａｔｉｏｎ，Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ １（１），ｐｐ．１３−２０，（２００２）という論文では、ソースがいくつかの領域に分割され、各領域が瞳スペクトルの特定の領域に対応する。そして、ソース分布は各ソース領域で均一になると見なされ、各領域の輝度はプロセスウィンドウに対して最適化される。しかし、ソース分布が各ソース領域で均一であるというそのような仮定は常に妥当ではなく、結果として、この手法の有効度は低下することになる。Ｇｒａｎｉｋによる、「Ｓｏｕｒｃｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｆｉｄｅｌｉｔｙ ａｎｄ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ」，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒｐｈｙ，Ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ ３（４），ｐｐ．５０９−５２２，（２００４）という論文に記載される別の例では、いくつかの既存のソース最適化手法の概観が示され、ソース最適化問題を一連の非負の最小二乗最適化に変換する、イルミネータピクセルに基づく方法が提案されている。これらの方法はある程度の成功を実証してきているが、通常、多数の複雑な収束するための反復を必要とする。さらに、いくつかの追加のパラメータ、例えば、ウェーハ像忠実度についてソースを最適化することとソースの平滑度要件のトレードオフを表す、Ｇｒａｎｉｋの方法のγの適正値／最適値を決定することが難しい場合がある。

[0016] 低ｋ_１フォトリソグラフィに関して、ソースとマスクの両方の最適化は、クリティカルパターンを印刷するための実行可能なプロセスウィンドウを確実なものとするために重要である。既存のアルゴリズム（例えば、Ｓｏｃｈａ他，Ｐｒｏｃ． ＳＰＩＥ ｖｏｌ， ５８５３， ２００５， ｐ．１８０）はソースとマスクの両方の同時最適化を実行することはできず、逆に、一般に、照明を独立したソースポイントに、そしてマスクを空間周波数領域の回折次数に離散化させ、別途、ソース強度およびマスク回折次数から光学結像モデルによって予測され得る露光寛容度などのプロセスウィンドウのメトリクスに基づいてコスト関数を公式化する。そして、標準最適化技術を用いて目的関数を最小化する。

[0017] コスト関数を公式化するこれらの既存のアルゴリズムに関する１つの問題は、アルゴリズムが最適なソースおよびマスクへの収束に到達する前に多数のフルフォワード光学結像モデルシミュレーションを必要とすることである。従って、メディアクリップの複雑性によって最新の標準ＰＣハードウェアを最適化するのに数週間あるいは数ヶ月かかるであろう。しかし、所要時間が約２４時間未満でない限り、製品は通常、実用に供し得ると見なされない。

[0018] 関連して、ＥＵＶリソグラフィの遅延および絶えず減少している設計ルールのプレッシャーが、半導体チップ製造者を既存の１９３ｎｍＡｒＦリソグラフィを伴う低ｋ_１リソグラフィの時代に深く分け入らせてきた。低ｋ_１に向かうリソグラフィによって解像度向上技術（ＲＥＴ）、露光ツール、およびリソグラフィに配慮した設計の必要性への要求が非常に高くなる。１．３５ＡｒＦ超開口（ＮＡ）露光ツールが今後２年間にチップ製造者が使用する露光ツールとなる。実行可能なプロセスウィンドウを使用して設計が印刷可能となることを確実にするために、ソース・マスク最適化（ＳＭＯ）は、２倍ｎｍのノードに必要とされる重要なＲＥＴになりつつある。

[0019] このように、制約を受けないコスト関数を用い、かつ実行可能な時間内にソースおよびマスクを同時に最適化することを可能にするためのソース照明およびマスク最適化方法ならびにシステムが必要である。

[0020] 本発明は、リソグラフィ装置およびプロセス、特に、リソグラフィ装置およびプロセスにおいて使用される照明源およびマスクを最適化するツールに関する。特定の態様において、本発明は、幅広い種類のコスト関数の勾配の直接的な計算を可能にすることによって最適化の収束を著しく速める。他の態様において、本発明は、ソースとマスクの両方の同時最適化を可能にし、それによって全体的な収束を著しく速め、最終結果を改善する。さらなる別の態様において、本発明は、従来の最適化技術が必要とする制約無しで自由形式最適化を可能にし、製造制約無しに完全なプロセスウィンドウの資格を見出す。さらに付加的な態様において、本発明は、自由形式最適化結果に従ってサブレゾリューションアシストフィーチャ（ＳＲＡＦ）のシードを配置し、ＳＲＡＦのシード（seed）を成長させつつ、同時にソース側とマスク側の両方からの製造制約を考慮に入れた後続の制約最適化においてメインフィーチャ光近接効果補正（ＯＰＣ）を行う方法を採用する。さらなる態様において、本発明は、プロセスウィンドウにわたる最悪エッジ配置誤差を最小化するコスト関数と、そのようなコスト関数に対する計算的に考慮された近似とを利用する。

[0021] これらの態様および他の態様を助長するために、本発明の実施形態に係るリソグラフィプロセスを最適化する方法は、照明源およびマスクの記述を受けることであって、前記マスクはリソグラフィパターンを含むことと、前記リソグラフィプロセスのプロセスウィンドウについて前記ソースおよびマスクが同時に最適化されるまで、前記照明源およびマスクの両方の関数としてのコスト関数を生成するステップと、前記コスト関数の勾配を算出するステップと、前記算出された勾配に応じて前記ソースおよびマスクの記述を再構成するステップと、を選択的に繰り返すことと、を含む。

[0022] これらの態様および他の態様をさらに助長するために、本発明の実施形態に係る照明源およびマスクを有するリソグラフィプロセスを最適化する方法は、コスト関数を前記照明源およびマスクの両方の記述の関数として生成することであって、前記コスト関数は所定のプロセスウィンドウに対する最悪エッジ配置誤差の観点から公式化されることと、前記コスト関数の勾配を算出することと、を含む。

[0023] これらの態様および他の態様をさらに助長するために、本発明の実施形態に係る照明源およびマスクを有するリソグラフィプロセスを最適化する方法は、自由形式最適化プロセスと、前記自由形式最適化プロセスの結果に基づいてＳＲＡＦのシードを前記マスクの記述に配置することと、前記照明源およびマスクの両方についての製造制約を考慮に入れながら前記ＳＲＡＦのシードを成長させることを含む制約最適化プロセスと、を含む。

[0024] 本明細書において、ＩＣ製造における本発明の使用について具体的な言及がなされているが、本発明は、多数の他の可能な用途を有し得ることが明確に理解されるべきである。例えば、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、液晶ディスプレイパネル、薄膜磁気ヘッド等の製造に採用することができる。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「レチクル」、「ウェーハ」、または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「マスク」、「基板」、または「ターゲット部分」という用語と置き換えられるとみなされるべきである。

[0025] 本明細書では、「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（例えば、３６５、２４８、１９３、１５７または１２６ｎｍの波長を有する）およびＥＵＶ（極端紫外線、例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）を含むすべてのタイプの電磁放射を含むために使用される。

[0026] 本稿で使用するマスクという用語は、基板のターゲット部分に作成されるパターンに対応するパターン付き断面を入射放射ビームに与えるために使用できる汎用パターニング手段を指すものと広義に解釈することができ、これに関連して「ライトバルブ」という用語も使用することができる。典型的なマスク（透過型または反射型、バイナリ、位相シフト、ハイブリッドなど）に加えて、他のそのようなパターニング手段の例としては以下のものを含む。
・プログラマブルミラーアレイ。このようなデバイスの一例は、粘弾性制御層と反射面を有するマトリクス・アドレス指定可能表面である。このような装置の基本原理は、（例えば）反射面のアドレスエリアが回折光として入射光を反射し、一方、非アドレスエリアが非回折光として入射光を反射することである。適切なフィルタを使用して反射ビームから前述の非回折光をフィルタで除去し、回折光のみを残すことができ、このように、ビームにはマトリクス・アドレス指定可能表面のアドレス指定パターンに応じてパターンが形成される。適切な電子手段を使用して、必要なマトリクス・アドレス指定を実行することができる。そのようなミラーアレイに関する詳細情報は、例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，２９６，８９１号および第５，５２３，１９３号から入手することができる。
・プログラマブルＬＣＤアレイ。このような構造の一例は、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，２２９，８７２号に示されている。

[0027] 以下の詳細な説明および添付図面を参照することにより、本発明そのものとともにさらなる目的および利点をさらに理解することができる。

[0028] 本発明のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の概略図を参照して以下に説明する。これらの図面において同じ参照符号は対応する部分を示す。

[0029] 図１は、典型的なリソグラフィ投影システムを示す例示的なブロック図である。 [0030] 図２は、リソグラフィシミュレーションモデルの機能モジュールを示す例示的なブロック図である。 [0031] 図３は、本発明の特定の態様で用いられる一般的な最適化プロセスの概略図である。 [0032] 図４は、本発明の追加の実施形態に係るソースおよび連続透過マスク同時最適化フロー（ＣＴＭフロー）を示すチャートである。 [0033] 図５は、ＤＲＡＭの設計の例示的な適用についての結果として得られるソースおよびマスクを示す。 [0034] 図６は、本発明の例示的な適用に係る変換された「新」イルミネータおよびＤＯＥ源を示す。 [0035] 図７Ａは、本発明の適用に係るＤＯＥソースを用いて得られる例示的なマスクを示す。 [0035] 図７Ｂは、本発明の適用に係る「新」イルミネータを用いて得られる例示的なマスクを示す。 [0036] 図８は、本発明のシミュレーション方法の実施を支援可能なコンピュータシステムを示すブロック図である。 [0037] 図９は、本発明の方法とともに使用することが適切なリソグラフィ投影装置を概略的に示す。

[0038] 本発明について考察する前に、全体的なシミュレーションおよび結像プロセスに関する簡単な検討を行う。図１は、例示的なリソグラフィ投影システム１０を示している。主要なコンポーネントは、深紫外線エキシマレーザ源とすることができる光源１２と、部分コヒーレンス（シグマとして表示）を画定し、特定のソース整形光学系１４、１６ａ、および１６ｂを含み得る照明光学系と、マスクまたはレチクル１８と、ウェーハ面２２上にレチクルパターンの像を生成する投影光学系１６ｃである。瞳面の調整可能フィルタまたは開口２０は、ウェーハ面２２に衝突するビーム角の範囲を制限することができ、ウェーハ面２２で、最大可能角が投影光学系の開口数ＮＡ＝ｓｉｎ（Θ_ｍａｘ）を画定する。

[0039] リソグラフィシミュレーションシステムでは、これらの主要システムコンポーネントを、例えば、図２に示すように個別の機能モジュールによって記述することができる。図２を参照すると、機能モジュールとしては、ターゲット設計を画定する設計レイアウトモジュール２６と、結像プロセスで使用するマスクを画定するマスクレイアウトモジュール２８と、シミュレーションプロセス中に使用するマスクレイアウトのモデルを画定するマスクモデルモジュール３０と、リソグラフィシステムの光学コンポーネントの性能を画定する光学モデルモジュール３２と、所与のプロセスで使用するレジストの性能を画定するレジストモデルモジュール３４とが含まれる。既知の通り、シミュレーションプロセスの結果は、例えば、結果モジュール３６内に予測輪郭およびＣＤを生成する。

[0040] より具体的には、留意される点として、ＮＡ−シグマ（σ）設定ならびに任意の特定の照明源形状（例えば、輪帯、四極、および、ダイポールなどのオフアクシス光源）を含むが、これらに限定されない照明および投影光学系の特性が、光学モデル３２に捕捉される。基板上に塗布されたフォトレジスト層の光学特性、すなわち屈折率、膜厚、伝搬および偏光効果も光学モデル３２の一部として捕捉することができる。マスクモデル３０は、レチクルの設計上の特徴を捕捉し、例えば、米国特許第７，５８７，７０４号に記載されているように、マスクの詳細な物理的性質の表現も含むことができる。最後に、レジストモデル３４は、例えば、基板ウェーハ上に形成されたレジストフィーチャの輪郭を予測するために、レジスト露光、ＰＥＢ、および現像中に行われる化学プロセスの効果を記述する。シミュレーションの目的は、例えば、ターゲット設計と比較可能なエッジ配置およびＣＤを正確に予測することである。ターゲット設計は、一般に、プレＯＰＣマスクレイアウトと定義され、ＧＤＳＩＩまたはＯＡＳＩＳなどの標準化されたデジタルファイルフォーマットで提供される。

[0041] 典型的なハイエンド設計では、ターゲット設計に十分匹敵するプリントパターンを達成するために、ほとんどすべてのフィーチャエッジで何らかの変更が必要である。このような変更としては、エッジ位置または線幅のシフトまたはバイアスならびにそれ自体をプリントするためのものではない「アシスト」フィーチャの適用を含むことができるが、関連する主要フィーチャの特性に影響するであろう。さらに、照明源に適用される最適化技術は、別々のエッジおよびフィーチャに対して別々の影響を及ぼし得る。照明源の最適化としては、ソース照明を選択された光パターンに制限する瞳の使用を含むことができる。本発明は、ソースおよびマスク構成の両方に同時に適用することができる最適化方法を提供する。

[0042] 図３の高レベルブロック図に関連して、本発明の特定の実施形態は、マスクとソースの加速された、かつ同時の最適化の方法を提供する。初期ソース３２０および初期マスク３２２の構成（例えば、上述の光学モデル３２およびマスクモデル３０にそれぞれ対応する）が最適化モジュール３２４に与えられる。最適化モジュール３２４は、コスト関数および各反復の勾配を算出する反復オプティマイザを備える。３４０において、マスクとソースのコスト関数が各反復について求められる。そして、コスト関数の勾配は３４２において検査され、収束が達成されたかどうか判断することができる。勾配が０でない場合、収束が達成されていないとみなすことができ、３４４でソースとマスクへの変更を算出および適用することができ、その後、３４０において新しいマスクとソースのコスト関数および勾配を計算し、３４２において収束の検査を行う、というステップを繰り返す。収束が達成されると、最終ソース３２６および最終マスク３２６が最適であるとみなされる。

[0043] ３４４でのソースとマスクへの変更は、さまざまな方法で算出および／または実行することができ、すべての実施形態において図３に示すシーケンスまさにそのものに従う必要はない。例えば、無制約（または著しく制約されない）最適化とそれに続く完全制約最適化ステップを実行することによって最適な結果を得ることができる。無制約（または、より制約されない）最適化ステップの比較的高い自由度は、包括的な意味で最適解に到達する可能性があることを意味する。そして、完全制約最適化は、この解から得られる初期条件から開始されるであろう。

[0044] 無制約（または、より制約されない）最適化ステップを、自由形式ソースと自由形式マスクの空間で実行することができる。自由形式ソースは、ソース瞳面のサンプリンググリッド上のソース強度マップとして表され、このマップのピクセル値は自由に変化することが可能である。同様に、自由形式マスクは、サンプリンググリッド上のマスク透過率マップであり、各ピクセル値は自由に変化できる。自由形式最適化は、コスト関数の勾配のより速い算出を可能にし、特定のアルゴリズムを選択して最適解の達成を早めることができる。

[0045] 完全制約最適化の初期条件は、シーディングプロセスを介して自由形式結果から作成することができる。自由形式マスクの結果は、サブレゾリューションアシストフィーチャ（ＳＲＡＦ）を挿入する潜在位置に関する指標として機能するであろう。そして、小さいＳＲＡＦのシードは、こうした位置に配置され、最適化中に成長もしくは収縮または移動することが可能になる。また、マスク設計のメインフィーチャはＳＲＡＦのシードとともに同時最適化されて最良解を達成する。同様に、自由形式ソースの結果も、最終照明解、例えば、回折光エレメント（ＤＯＥ）に基づいた解の候補を選択するために使用することができる。また、こうしたソース解の候補は、メインフィーチャおよびＳＲＡＦマスクフィーチャと同時に最適化することができる。

[0046] 図３のステップ３４０に戻ると、本発明の特定の態様は、コスト関数の勾配の直接的な計算を可能にすることによって最適化の収束を著しく速めることを含む。こうした方法は、プロセスウィンドウ全体にわたって印刷されたウェーハ輪郭を最適化するために選択された線形関数の使用を含む。コスト関数は、通常、純粋な光学モデルに基づく。というのは、フォトリソグラフィシステムの光学系がプロセス制約の大部分を決定する傾向があるからである。一例において、コスト関数を選択してプロセスウィンドウ全体にわたって設計レイアウトの最悪エッジ配置誤差を減少させてよい。数学的に、コスト関数Ｆは、
として表される。ここで、ｐｗはプロセスウィンドウ条件のリストであり、変数ｅはターゲット設計レイアウトに沿って配置される評価ポイントのセットに及ぶ。

[0047] このコスト関数は、以下の近似を用いることによってより計算的に効率のよい形式に変換することができる。

[0048] 最初に、ＥＰＥが線形近似によって近似される。
ここで、Ｉ_ｐｗ（ｅ）はプロセスウィンドウ条件ｐｗでの空間像強度を示し、Ｉ_ｔｈは空間像輪郭の閾値を示す。分母‖∇Ｉ_ｐｗ‖は空間像の傾きを表す。

[0049] 次に、最大演算子がＬ_ｐノルムによって近似される。
ここで、ｐは正の整数である。ｐの値が大きくなるにつれて、この近似はより良くなる。

[0050] すべてを集約すると、この新たなコスト関数が得られる。
上記から分かるように、重み係数ｗ（ｐｗ、ｅ）もまた好ましくは導入されて追加の柔軟性を提供し、最適化の目標を制御する。これは、評価ポイント位置（例えば、ライン、ラインエンド、ジョグ）もしくは関連したフィーチャサイズ（例えば、ライン幅、空間）、またはプロセスウィンドウ位置などの検討から決定することができる。

[0051] 当業者は、受け取られたソースおよびマスク記述（例えば、マスクモデル３０および光学モデル３２にそれぞれ対応するピクセルベースのマップ）からマスク透過率Ｍ（ｘ）およびソース強度Ｓ（ｓ）が得られる多くの方法を認識するであろう。そのため、ここではその詳細は、本発明を理解しやすいように省略される。発明者らは、空間強度Ｉをマスク透過率Ｍ（ｘ）およびソース強度Ｓ（ｓ）の関数、ひいてはコスト関数Ｆとしてみなすことができると認識する。コスト関数は、テイラー級数を用いて拡張してよく、特定の実施形態において、一次項を用いて勾配の下限を割り出してよい。特に、Ｆは、
として表すことができる。

[0052] Ｆの勾配または導関数がＭおよびＳに対して計算される際に、このコスト関数は、種々の公知のアルゴリズムのいずれかを用いて最小化することができる。

[0053] ＭおよびＳに対する、かつ連鎖法則による空間像強度Ｉの導関数、すなわち導関数Ｆは、効率的に計算することができ、すべての導関数を計算する時間は、単一の空間像計算と同程度である。空間像は、各ソースポイントからの寄与の合計であり、ソースマップに対する変動は単一の寄与である。

[0054] また、空間像は、コヒーレンスシステムの和としてホプキンスの定式化で表すことができる。
ここで、「ｃ．ｃ．」は共役複素数を表す。

[0055] 空間像変動を決定すると、空間像の関数としてのコスト関数そのものの変動を以下の通り計算することができる。

[0056] 上記から確認できる本発明の態様によれば、マスク像に対する変動を一連の畳み込みとして計算することができ、それによって計算時間を著しく減少させる手段を提供する。空間像そのものに対するコスト関数の変動を計算することができ、コスト関数の形式は、
として表すことができる。

[0057] この際、変動は以下のようになる。

[0058] こうして、ソースとマスクの両方に対するコスト関数の変動を同時に得ることができる。自由形式のソースとマスクの最適化において、こうした変動はコスト関数の勾配になる。その後、任意の適切な勾配ベースの最適化技術を適用してコスト関数の最小値を見出すことができる。

[0059] 上記の説明によって、コスト関数がＥＰＥに基づいている例示的な実施形態が提供される。他のコスト関数の例としては、（１）ＥＰＥ最小二乗関数、（２）ＥＰＥ最小ｐ−ノルム関数（ｐは偶数であり２より大きい）、（３）逆ＮＩＬＳｐ−ノルム関数、（４）設計ターゲットとしてＭを用いる像の傾きの周回積分、（５）エッジ像値最小二乗、（６）エッジ像ｐ−ノルム（ｐは偶数であり＞２）、および（７）最大化されるＦを用いるＩＬＳｐ−ノルムが含まれる。対応する７つのコスト関数の式は以下の通りである。

[0060] 当業者は、上記の説明による教示の後にこれらのコスト関数および他のコスト関数の最適勾配の決定方法を十分に理解するであろう。例えば、一部の標準最適化技術は、最急降下法、共役勾配法、または準ニュートン法などの勾配情報を利用する。

[0061] 上述の勾配算出公式は、種々の計算プラットフォームで実施することができる。それに加えて、または、その代わりに、特別適合ハードウェア・アクセラレーション・プラットフォームを使用して最適化速度をさらに改善することができる。例えば、専用デジタルシグナルプロセッサ（「ＤＳＰ」）を含むプラットフォームを採用してコスト関数を処理し、勾配を算出することができる。しかし、パラレルプロセッサ、数学プロセッサ、およびＤＳＰベースのプロセッサを含み得る他の計算プラットフォームに対して算出を実行できることが明らかである。

[0062] 特定タイプのスキャナとＳＭＯの解の相乗効果を提供して先進の低ｋ_１結像要件を満たすために、かつ上述した最適化アルゴリズムを装備して、発明者らは、標準または事前選択された照明設計ではなく、完全に柔軟なイルミネータまたは別々のタイプのアプリケーション専用／個別ＤＯＥを利用可能なＳＭＯフローを開発した。

[0063] この点について、図４は、本発明の追加の実施形態に係るソースおよび連続透過マスク同時最適化フロー（ＣＴＭフロー）を示している。図４に示すように、ＣＴＭフローの第１ステップは、モデル、ＤＯＥタイプ、偏光、マスク製造ルールチェック（ＭＲＣ）、プロセス情報などを含む最適化のすべての入力パラメータを設定することである（５０２）。例えば、設定において、ユーザは、個別ＤＯＥと完全に柔軟なイルミネータのいずれかの適用されるソースの制約タイプを指定する。これにより無制約自由形式ソースの変換および同時最適化の方法が後に決まる。これらの設定パラメータはフロー全体を通じて使用される。次に、図４に示すように、ユーザによって指定されたＰＷコーナー条件でモデルが生成される（５０４）。ユーザは、例えば、このステップでＤＯＦ対ＥＬのトレードオフを指定することができる。

[0064] すべての設定パラメータを用いて、ステップ５０６が、例えば、上述した、コスト関数と勾配算出と、自由形式のソースおよびマスク最適化と、アシストフィーチャ最適化とを含む最適化モジュール３２４の最適化プロセスを用いて、無制約自由ソースおよび連続透過マスクの同時最適化を開始させる。この段階での唯一の制約は、物理的限界を有するマスクおよびソース透過率の上下限である。制約無しに、この段階での最適化は、最大可能解空間での解を探すことになり、可能な限り最良のプロセスウィンドウ（ＰＷ）およびＭＥＦを示す。ＤＲＡＭの設計の例示的な適用について結果として生じるソース６０２およびマスク６０４が図５に示されている。しかし、自由形式ソースも連続透過マスクも製造可能でない。従って、自由形式ソースおよび連続透過マスクの同時最適化の後に、実際上、ソース側で、図６に示すＤＯＥ７０４または「新」（例えば、完全に柔軟な）イルミネータ７０２などの製造可能ソースに変換される必要がある（５０８）。マスク側では、マスクは固定透過率値に制約される必要がある（５１０）。そして、スキャナ・イルミネータおよびマスク製造ルールチェック（ＭＲＣ）制約を用いて、選択されたソース・マスクの組合せを同時最適化する。「新」イルミネータは、（５１４の結果として生じる）自由形式ソースによく似ており、（５１２の結果として生じる）パラメトリックＤＯＥソースと比較して、（５１６で分析される）ＰＷへの最小限の影響を示すことが予想される。

[0065] ＤＲＡＭ設計の例示的適用について、図６は、変換された「新」イルミネータ７０２およびＤＯＥソース７０４を示している。次の段階で、最適化された連続透過マスクグレイトーン像からＡＦのシードが抽出され、最適化される。最終ステージでは、初期同時最適化結果と同様に、制約されたソースがマスク上のメインおよびアシストフィーチャとともに、同一のコスト関数を用いて最適化される（５１２および５１４）。同時最適化はこのステップで非常に重要である。というのは、ソースとマスクの両方の製造制約は当初のソーストポロジを大きく変更する可能性があり、最適結果を保証しないマスクのみの最適化を実行するからである。図７Ａおよび図７Ｂは、ＤＯＥソース８０２および「新」イルミネータ８０６をそれぞれ用いて得られるマスク８０４およびマスク８０８を示している。

[0066] 図８は、本明細書に開示した最適化方法および流れの実現を支援可能なコンピュータシステム１００を示すブロック図である。コンピュータシステム１００は、バス１０２または情報を伝達するための他の通信メカニズムと、情報を処理するためにバス１０２に結合されたプロセッサ１０４とを含む。また、コンピュータシステム１００は、プロセッサ１０４によって実行される命令および情報を記憶するためにバス１０２に結合されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）または他の動的記憶デバイスなどのメインメモリ１０６も含む。メインメモリ１０６は、プロセッサ１０４によって実行される命令の実行中に一時変数または他の中間情報を記憶するために使用することもできる。コンピュータシステム１００は、プロセッサ１０４のための静的情報および命令を記憶するためにバス１０２に結合された読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１０８または他の静的記憶デバイスをさらに含む。情報および命令を記憶するために、磁気ディスクまたは光ディスクなどの記憶デバイス１１０が設けられ、バス１０２に結合される。

[0067] コンピュータシステム１００は、コンピュータユーザに情報を表示するためにバス１０２を介して陰極線管（ＣＲＴ）、またはフラットパネルディスプレイもしくはタッチパネルディスプレイなどのディスプレイ１１２に結合することができる。英数字キーおよび他のキーを含む入力デバイス１１４は、情報およびコマンド選択をプロセッサ１０４に伝達するためにバス１０２に結合される。別のタイプのユーザ入力デバイスは、方向情報およびコマンド選択をプロセッサ１０４に伝達し、ディスプレイ１１２上のカーソル移動を制御するためのマウス、トラックボール、またはカーソル方向キーなどのカーソルコントロール１１６である。この入力デバイスは典型的に、そのデバイスが平面内の位置を指定することを可能にする、第１軸（例えば、ｘ）と第２軸（例えば、ｙ）という２つの軸の２つの自由度を有する。タッチパネル（スクリーン）ディスプレイも入力デバイスとして使用することができる。

[0068] 本発明の一実施形態において、最適化プロセスの一部は、メインメモリ１０６に収容された１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスをプロセッサ１０４が実行したことに応答して、コンピュータシステム１００によって実行することができる。このような命令は、ストレージデバイス１１０などの別のコンピュータ読取可能媒体からメインメモリ１０６に読み込むことができる。メインメモリ１０６に収容された命令のシーケンスを実行することにより、プロセッサ１０４は本明細書に記載したプロセスステップを実行する。メインメモリ１０６に収容された命令のシーケンスを実行するために、マルチプロセシング配置の１つ以上のプロセッサを使用することもできる。他の実施形態では、本発明を実現するためにソフトウェア命令の代わりにまたはソフトウェア命令と組み合わせて、ハードワイヤード回路を使用することができる。このように、本発明の実施形態は、ハードウェア回路とソフトウェアとの特定の組合せに限定されない。

[0069] 本明細書で使用する「コンピュータ読取可能媒体」という用語は、実行のためにプロセッサ１０４に命令を提供することに関与するあらゆる媒体を指す。そのような媒体は、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含むがこれらに限定されない多くの形態をとることができる。不揮発性媒体は、例えば、記憶デバイス１１０などの光ディスクまたは磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ１０６などのダイナミックメモリを含む。伝送媒体は、バス１０２を有するワイヤを含む、同軸ケーブル、銅線、および光ファイバを含む。また、伝送媒体は、無線周波（ＲＦ）および赤外線（ＩＲ）データ通信中に生成されたものなどの音波または光波の形態をとることもできる。一般的な形のコンピュータ読取可能媒体は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他の磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する他の物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、およびＥＰＲＯＭ、ＦＬＡＳＨ−ＥＰＲＯＭ、他のメモリチップまたはカートリッジ、以下に記載する搬送波、あるいはコンピュータが読み取り可能な他の媒体を含む。

[0070] 実行のためにプロセッサ１０４に１つ以上の命令の１つ以上のシーケンスを搬送する際にさまざまな形態のコンピュータ読取可能媒体が関わる可能性がある。例えば、命令は最初にリモートコンピュータの磁気ディスク上に載せられる可能性がある。リモートコンピュータは、そのダイナミックメモリに命令をロードし、モデムを使用して電話回線で命令を送信することができる。コンピュータシステム１００に対してローカルなモデムは、電話回線上でデータを受信し、赤外線送信機を使用してそのデータを赤外線信号に変換することができる。バス１０２に結合された赤外線検出器は、赤外線信号で搬送されたデータを受信し、そのデータをバス１０２上に配置することができる。バス１０２はデータをメインメモリ１０６に搬送し、そこからプロセッサ１０４が命令を取り出して実行する。メインメモリ１０６が受け取った命令は、プロセッサ１０４による実行前または実行後のいずれかに記憶デバイス１１０に任意で記憶することができる。

[0071] また、コンピュータシステム１００は好ましくは、バス１０２に結合された通信インターフェイス１１８も含む。通信インターフェイス１１８は、ローカルネットワーク１２２に接続されたネットワークリンク１２０に結合する双方向データ通信を提供する。例えば、通信インターフェイス１１８は、対応するタイプの電話回線へのデータ通信接続を提供するための総合デジタル通信網（ＩＳＤＮ）カードまたはモデムとすることができる。別の例として、通信インターフェイス１１８は、互換性のあるＬＡＮへのデータ通信接続を提供するためのローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）カードとすることもできる。ワイヤレスリンクも実行可能である。そのような実現例では、通信インターフェイス１１８は、種々のタイプの情報を表すデジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁気信号、または光学信号を送受信する。

[0072] ネットワークリンク１２０は、通常、１つ以上のネットワークを介して他のデータデバイスへのデータ通信を提供する。例えば、ネットワークリンク１２０は、ローカルネットワーク１２２を介してホストコンピュータ１２４への、またはインターネットサービスプロバイダ（ＩＳＰ）１２６によって操作されるデータ機器への接続を提供することができる。次に、ＩＳＰ１２６は、現在一般に「インターネット」１２８と呼ばれる世界的なパケットデータ通信ネットワークを介してデータ通信サービスを提供する。ローカルネットワーク１２２およびインターネット１２８はいずれも、デジタルデータストリームを搬送する電気信号、電磁気信号、または光学信号を使用する。コンピュータシステム１００との間でデジタルデータを搬送する、種々のネットワークを介する信号およびネットワークリンク１２０上にあり、かつ通信インターフェイス１１８を介する信号は、情報を伝送する搬送波の例示的な形態である。

[0073] コンピュータシステム１００は、ネットワーク、ネットワークリンク１２０、および通信インターフェイス１１８を介し、プログラムコードを含めて、メッセージを送信し、データを受信することができる。インターネットの例では、サーバ１３０は、インターネット１２８、ＩＳＰ１２６、ローカルネットワーク１２２、および通信インターフェイス１１８を介して、アプリケーションプログラム用の要求されたコードを送信することができる。本発明によれば、そのようにダウンロードされたアプリケーションによって、例えば、この実施形態の照明最適化が提供される。受信されたコードは、受信された時点でプロセッサ１０４によって実行されるか、および／または後の実行のために記憶デバイス１１０または他の不揮発性記憶デバイスに記憶されることが可能である。このように、コンピュータシステム１００は、搬送波の形態でアプリケーションコードを入手することができる。

[0074] 図９は、本発明のプロセスを利用して照明源を最適化可能な、例示的なリソグラフィ投影装置を概略的に示している。この装置は、
−投影ビームＰＢの放射を供給するための放射システムＥｘ、ＩＬ（この特定の場合では、放射システムは放射源ＬＡも含む）と、
−マスクＭＡ（例えば、レチクル）を保持するためのマスクホルダが設けられ、かつアイテムＰＬに対してマスクを正確に位置決めするための第１位置決め手段に接続された第１オブジェクトテーブル（マスクテーブル）ＭＴと、
−基板Ｗ（例えば、レジストコートシリコンウェーハ）を保持するための基板ホルダが設けられ、かつアイテムＰＬに対して基板を正確に位置決めするための第２位置決め手段に接続された第２オブジェクトテーブル（基板テーブル）ＷＴと、
−マスクＭＡの照射部分を基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に結像するための投影システム（「レンズ」）ＰＬ（例えば、屈折、反射、または反射屈折光学システム）と、を備える。

[0075] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は透過型のものである（すなわち、透過型マスクを有する）。しかし、一般に、リソグラフィ装置は、例えば、（反射マスクを有する）反射型のものであってもよい。あるいは、リソグラフィ装置は、マスク使用の代替物として別の種類のパターニング手段を採用してよく、例としてはプログラマブルミラーアレイまたはＬＣＤマトリクスが含まれる。

[0076] ソースＬＡ（例えば、水銀ランプまたはエキシマレーザ）は放射ビームを生成する。このビームは、直接または例えばビームエクスパンダＥｘなどの調整手段を通り抜けた後に照明システム（イルミネータ）ＩＬに供給される。イルミネータＩＬは、ビームの強度分布の外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を設定するための調節手段ＡＭを含むことができる。さらに、イルミネータＩＬは一般に、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯといったさまざまな他のコンポーネントを含む。このように、マスクＭＡに衝突するビームＰＢは、その断面に所望の均一性および強度分布を有する。

[0077] なお、図９に関しては、ソースＬＡはリソグラフィ投影装置のハウジング内に位置することができる（ソースＬＡが例えば水銀ランプであるときによく見られる）が、リソグラフィ投影装置から離れていてもよく、この装置が生成する放射ビームは（例えば、適切な誘導ミラーを使って）装置内に導かれ、後者のシナリオは光源ＬＡがエキシマレーザ（例えば、ＫｒＦ、ＡｒＦ、またはＦ_２レーザ処理に基づく）であるときによく見られる。本発明は少なくともこれらのシナリオの両方を包含する。

[0078] その後、ビームＰＢは、マスクテーブルＭＴ上に保持されたマスクＭＡと交差する。マスクＭＡを通り抜けた後、ビームＰＢはレンズＰＬを通過し、このレンズは基板Ｗのターゲット部分ＣにビームＰＢの焦点を合わせる。第２位置決め手段（および干渉測定手段ＩＦ）および位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分ＣをビームＰＢの経路内に位置付けるように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決め手段を使い、例えば、マスクライブラリからマスクＭＡを機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡをビームＰＢの経路に対して正確に位置付けることもできる。通常、オブジェクトテーブルＭＴ、ＷＴの移動は、図９に明示されていない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）を使って達成される。しかし、ウェーハステッパの場合は（ステップアンドスキャンツールとは対照的に）、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のみに連結されてもよく、または固定されてもよい。

[0079] 例示のツールは、２つの別々のモードで使用できる。
−ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴを基本的に静止状態に保ちつつ、マスク像全体を一度に（すなわち、単一「フラッシュ」）ターゲット部分Ｃ上に投影する。その後、基板テーブルＷＴは、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分ＣをビームＰＢによって照射することができる。
−スキャンモードにおいては、所与のターゲット部分Ｃが単一「フラッシュ」で露光されないことを除いて、基本的に同じシナリオが適用される。その代わりに、マスクテーブルＭＴは速度ｖで所与の方向（いわゆる「スキャン方向」、例えば、ｙ方向）に移動可能であり、従って、投影ビームＰＢはマスク像上をスキャンすることになる。同時に、基板テーブルＷＴは速度Ｖ＝Ｍｖで同じ方向または反対方向に並行して移動し、ＭはレンズＰＬの倍率である（通常、Ｍ＝１／４または１／５）。このように、解像度について妥協することなく、比較的大きいターゲット部分Ｃを露光することができる。

[0080] 本明細書に開示した概念は、サブ波長フィーチャを結像する汎用結像システムをシミュレートまたは数学的にモデリングすることができ、ますますサイズが小さくなる波長を生成可能な新進の結像技術により特に有用である可能性がある。すでに使用されている新進の技術は、ＡｒＦレーザを用いて１９３ｎｍの波長、フッ素レーザを用いて１５７ｎｍの波長を生成可能なＥＵＶ（極端紫外線）リソグラフィを含む。さらに、ＥＵＶリソグラフィは、シンクロトロンを用いて、またはこの範囲内の光子を生成するために高エネルギー電子で材料（固体またはプラズマ）を衝突させることによって、２０〜５ｎｍの範囲内の波長を生成することができる。大半の材料はこの範囲内では吸収性があるので、モリブデンとシリコンの多層を有する反射ミラーによって照明を生成することができる。多層ミラーは、モリブデンとシリコンの４０個の層の対を有し、各層の厚さは４分の１波長である。さらに小さい波長はＸ線リソグラフィで生成することができる。通常、シンクロトロンを用いてＸ線波長を生成する。大半の材料はＸ線波長で吸収性を有するので、吸収材料の薄片が、フィーチャをプリントする場所（ポジティブレジスト）またはフィーチャをプリントしない場所（ネガティブレジスト）が画定する。

[0081] 本明細書に開示した概念はシリコンウェーハなどの基板上の結像のために使用することができるが、開示した概念は、任意のタイプのリソグラフィ結像システム、例えば、シリコンウェーハ以外の基板上の結像のために使用されるリソグラフィ結像システムにも使用できることを理解されたい。

[0082] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。

Claims (13)

1. リソグラフィプロセスを最適化する方法であって、
   照明源およびマスクの記述を受けることであって、前記マスクはリソグラフィパターンを含むことと、
   前記リソグラフィプロセスのプロセスウィンドウについて前記ソースおよびマスクが同時に最適化されるまで、
   前記照明源およびマスクの両方の関数としてのコスト関数を生成するステップと、
   前記コスト関数の勾配を算出するステップと、
   前記算出された勾配に応じて前記ソースおよびマスクの記述を再構成するステップと、を選択的に繰り返すことと、を含む、方法。
2. 前記算出された勾配が０の値を有する場合、前記ソースおよびマスクは最適化される、請求項１に記載の方法。
3. 前記ソースを独立したソースポイントとして特徴付けることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記マスクを空間周波数領域の回折エレメントとして特徴付けることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
5. 前記マスク記述を再構成することは、
   光近接効果補正を使用することと、
   サブレゾリューションアシストフィーチャを配置することと、
   前記再構成されたマスク記述を再び特徴付けることと、を含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記コスト関数は、所定のプロセスウィンドウに対する最悪エッジ配置誤差の観点から公式化される、請求項１に記載の方法。
7. 前記コスト関数Ｆは、以下の式で表され、
   ここでＩ_ｐｗ（ｅ）はプロセスウィンドウ条件ｐｗでの空間像強度を示し、Ｉ_ｔｈは空間像輪郭の閾値を示し、分母‖∇Ｉ_ｐｗ‖は空間像の傾きを表し、ｗ（ｐｗ、ｘ）は重み係数、ｐはＬ_ｐノルムに対応する正の整数である、請求項６に記載の方法。
8. 照明源およびマスクを有するリソグラフィプロセスを最適化する方法であって、
   コスト関数を前記照明源およびマスクの両方の記述の関数として生成することであって、前記コスト関数は所定のプロセスウィンドウに対する最悪エッジ配置誤差の観点から公式化されることと、
   前記コスト関数の勾配を算出することと、を含む、方法。
9. 前記算出するステップの前に、前記コスト関数の計算効率的近似を生成することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
10. 照明源およびマスクを有するリソグラフィプロセスを最適化する方法であって、
    自由形式最適化プロセスと、
    前記自由形式最適化プロセスの結果に基づいてＳＲＡＦのシードを前記マスクの記述に配置することと、
    前記照明源およびマスクの両方についての製造制約を考慮に入れながら前記ＳＲＡＦのシードを成長させることを含む制約最適化プロセスと、を含む、方法。
11. 前記自由形式最適化プロセスは、完全に柔軟な照明源ポイントのセットを含む最適照明源を設計することを含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記照明源の前記製造制約を考慮に入れることは、前記最適照明源を回折光エレメントに適合させることを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記マスクの前記製造制約を考慮に入れることは、マスク透過率を所定値に制約することを含む、請求項１０に記載の方法。