(57)【要約】      （修正有）【課題】リソグラフィ処理された半導体デバイスのプロセス制御方法を提供する。【解決手段】基板１００が設けられ、感光層２００が基板の主面１１０上に設けられる。基板は、ベースセクションとメサセクションとを含む。ベースセクションにおいて、主面はベース平面にある。メサセクションは、ベース平面から突出している。放射線ビーム８０６が感光層２００を走査する。放射線ビームによって感光層の部分領域に適用される局所ドーズは、ベースドーズ成分と補正ドーズ成分とを含む。補正ドーズ成分は部分領域とベースセクション分とメサセクション分との間の遷移部との間の距離の関数であり、部分領域のクリティカルディメンジョンに対する、メサセクションとベースセクションとの間の高さの差に起因するデフォーカスの影響を少なくとも部分的に補償する。【選択図】図１
2020109477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下を備える露光方法:
基板(100)と前記基板(100)の主面(110)上の感光層(200)とを設けること;前記基板(100)はベースセクション(101)とメサセクション(102)とを含み、前記ベースセクション(101)において、前記主面(110)はベース平面(105)内にあり、メサセクション(102)は、前記ベース面(105)から突出している、
放射線ビーム(806)で前記感光層(200)を走査すること；
前記放射線ビーム(806)によって前記感光層(200)の部分領域(230)に印加される局所ドーズを制御すること；局所ドーズは、ベースドーズ成分と補正ドーズ成分とを含み、前記補正ドーズ成分は、前記部分領域(230)と、前記ベースセクション(101)と前記メサセクション(102)との間の遷移部(106)との間の距離の関数であり、前記補正ドーズ成分は、前記部分領域(230)内のクリティカルディメンジョンに対する前記メサ領域(102)と前記ベース領域(101)との間の高さの差から生じるデフォーカスの影響を少なくとも部分的に補償する。
【請求項２】
前記ベースドーズ成分は、フィールド内露光変動およびフィールド間露光変動のうちの少なくとも1つを補償するように選択される、請求項1に記載の露光方法。
【請求項３】
前記放射線ビーム(806)の水平断面積が前記遷移部(106)に垂直な長手方向軸を有し、前記放射線ビーム(806)が前記遷移部(106)に平行な走査方向に沿って前記主面(101)を走査し、前記局所ドーズを制御することが、前記長手方向軸に沿って前記放射線ビーム(806)の放射強度を修正することを含む、請求項1に記載の露光方法。
【請求項４】
前記放射線ビーム(806)は前記遷移部(106)に垂直な走査方向に沿って前記主面(101)を走査し、前記放射線ビーム(806)はパルス放射線源(810)から得られ、前記局所ドーズを制御することは前記放射線源(810)のパルスレートを変化させることを含む、請求項1に記載の露光方法。
【請求項５】
前記基板(100)を前記ベース面(105)に直交するz方向に沿って移動させることによって、前記放射ビーム(806)のフォーカス位置に対する前記主面(110)のプロセス誘起高さ偏差を補償するレベリング制御をさらに含む、請求項1に記載の露光方法。
【請求項６】
前記レベリング制御は、前記メサセクション(102)と前記ベースセクション(101)との間の高さの差を考慮に入れる請求項5に記載の露光方法。
【請求項７】
前記レベリング制御は、前記メサセクション(102)と前記ベースセクション(101)との高低差を無視する請求項5に記載の露光方法。
【請求項８】
前記プロセス誘起高さ偏差の空間周波数は、前記メサセクション(102)の空間周波数よりも低い請求項5に記載の露光方法。
【請求項９】
CD/フォーカス/ドーズデータを決定すること；前記CD/フォーカス/ドーズデータは異なるドーズ値における複数のフォーカス値に対する前記クリティカルフィーチャのCD値を含む、
前記CD/フォーカス/ドーズデータから、前記メサセクション(102)と前記ベースセクション(101)との間の高さの差から生じるデフォーカスによって引き起こされるCD偏差を少なくとも部分的に補償するCD偏差を引き起こすドーズ値を得ることによって、前記局所ドーズの前記補正ドーズ成分を決定すること；
をさらに含む、請求項1に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記メサセクション(102)と前記ベースセクション(101)との間の高さの差に起因する前記デフォーカスに関する情報は、レベルセンサユニットおよび/またはレイアウトトポグラフィデータによって得られる基板レベリングデータから得られる、請求項1に記載の露光方法。
【請求項１１】
以下を備えるリソグラフィ装置:
ベースセクション(101)およびメサセクション(102)を含むデバイス固有トポロジを有する基板(100)を保持するように構成された基板ステージ(850);
前記基板ステージ(850)に保持された前記基板(100)の主面(110)上に形成された感光層(200)を放射線ビーム(806)で走査するスキャナユニット(830、840、850);
前記感光層(200)の部分領域(230)に対して前記放射線ビーム(806)によって印加される局所ドーズの補正ドーズ成分を決定するように構成された補助制御装置(893)；前記補正ドーズ成分は前記部分領域(230)と、前記ベースセクション(101)とメサセクション(102)との間の遷移部(106)との間の距離の関数であり、前記補正ドーズ成分は前記部分領域(230)におけるクリティカルディメンジョンに対する前記メサセクション(102)と前記ベースセクション(101)との間の高さ差から生じるデフォーカスの効果を少なくとも部分的に補償する、
前記部分領域(230)に対して前記放射線ビーム(806)によって印加される前記局所ドーズを制御するように構成された主制御装置(899)；前記主制御装置(899)は前記補正ドーズ成分とベースドーズ成分から前記局所ドーズを得る。
【請求項１２】
前記ベースドーズ成分は、フィールド内露光変動およびフィールド間露光変動のうちの少なくとも1つを補償するように選択される、請求項11に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３】
パルス放射を放出するように構成された放射源(810);
放射源(810)によって放出された放射をコリメートし、矩形断面積を有する照明ビーム(804)を形成するように構成された照明ユニット(820)；
少なくとも矩形断面積の長手方向軸に沿って照明ビーム(804)内の水平強度分布を変調するように構成された調整ユニット(820)；をさらに備え、
前記主制御装置(899)は、前記調整ユニット(820)を制御することによって前記局所ドーズを制御するように構成されている請求項11に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１４】
パルス放射を放出するように構成された放射源(810)；
前記放射源(810)によって放出された放射をコリメートして照明ビーム(804)を形成するように構成された照明ユニット(820);をさらに備え、
前記主制御装置(899)は、前記放射線源(810)のパルスレートを制御することによって前記局所ドーズを制御するように構成された請求項11に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１５】
基板ステージ(850)を制御して放射ビーム(806)のビーム軸(801)に沿って移動させることによって、放射ビーム(806)の焦点位置に対する前記主面(110)のプロセス誘起高さ偏差を補償するように構成されたレベリングコントローラ(891)をさらに備える請求項11に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１６】
前記レベリングコントローラユニット(891)は、前記基板ステージ(850)によって保持される前記基板(100)のデバイス固有トポロジの高さ情報を考慮に入れるように構成された請求項15に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１７】
前記レベリングコントローラ(891)は、前記基板ステージ(850)によって保持される前記基板(100)のデバイス固有トポロジの高さ情報を無視するように構成された請求項15に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１８】
前記補助コントローラユニット(893)はレベルセンサユニット(870)によって取得された基板レベリングデータから、デバイス固有トポロジから生じるデフォーカスに関する情報を受け取るように構成された請求項11に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１９】
前記補助コントローラユニット(893)はCD/フォーカス/ドーズデータを保持するように構成され、前記CD/フォーカス/ドーズデータは異なるドーズ値における複数の異なるフォーカス値に対するクリティカルフィーチャのCD値を含み、さらに、前記CD/フォーカス/ドーズデータから、前記デバイス固有のトポロジから生じるデフォーカスによって引き起こされるCD偏差を少なくとも部分的に補償するCD偏差を引き起こすドーズ値を選択することによって、前記補正ドーズ成分を決定するように構成される請求項11に記載のリソグラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示はリソグラフィ装置に関し、特に、基板レベリングデータに基づくリソグラフィ装置の制御に関する。本開示はさらに、リソグラフィ装置を使用する半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィ装置は半導体基板の複数の露光フィールドにレチクルパターンを投影し、レチクルパターンは、半導体基板上に配置された放射感応性材料の層に結像される。露光中、放射ビームは、パターン及び露光フィールドを走査方向に沿って走査する。高さセンサは半導体基板の表面点と基準面との間の距離を測定することができ、基板レベリングデータを出力することができ、基板レベリングデータは、表面点と基準面との間の距離に関する情報を含む。フォーカス制御は放射ビーム軸に沿って半導体基板を移動させることによって、局所的なトポグラフィ偏差（topographical deviations）の影響を補償するために、基板レベリングデータを使用することができる。さらに、ドーズ補正技術は、ACLV(Across-Chip Linewidth Variationsチップにおける線幅変動)およびAWLV(Across-Wafer Linewidth Variationsウエハにおける線幅変動)を低減することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
局所的なトポグラフィ変化(topography variations)によって引き起こされるデフォーカス効果の補償を改善する露光方法およびリソグラフィ装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願の一態様は露光方法である。基板が設けられ、基板の主面上に感光層が設けられる。前記基板は、ベースセクションとメサセクションとを含む。前記ベースセクションにおいて、前記主面はベース平面内にある。前記メサセクションは、前記ベース平面から突出している。放射線ビームが前記感光層を走査する。放射線ビームによって感光層の部分領域に適用される局所ドーズは、ベースドーズ成分および補正ドーズ成分を含む。前記補正ドーズ成分は、前記部分領域と、前記ベースセクションと前記メサセクションとの間の遷移部との間の距離の関数である。前記補正ドーズ成分は、前記部分領域内のクリティカルディメンジョンに対する、前記メサセクションと前記ベースセクションとの間の高さの差に起因するデフォーカスの影響を少なくとも部分的に補償する。
【０００５】
本出願の別の実施形態は、ベースセクションおよびメサセクションを含むデバイス固有のトポロジを有する基板を保持するように構成された基板ステージを有するリソグラフィ装置に関する。スキャナユニットは、前記基板ステージに保持された基板の主面に形成された感光層を放射線ビームで走査する。補助コントローラは、前記放射線ビームによって前記感光層の部分領域に適用される局所ドーズの補正ドーズ成分を決定するように構成される。前記補正ドーズ成分は、前記部分領域と、前記ベースセクションと前記メサセクションとの間の遷移部との間の距離の関数である。前記補正ドーズ成分は、前記部分領域内のクリティカルディメンジョンに対する前記メサセクションと前記ベースセクションとの間の高さの差に起因するデフォーカスの影響を少なくとも部分的に補償する。主制御装置は前記放射線ビームによって部前記分領域に印加される前記局所ドーズを制御するように構成され、前記主制御装置は前記補正ドーズ成分及び前記ベースドーズ成分から前記局所ドーズを取得するように構成される。
【０００６】
当業者は以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見ることにより、さらなる特徴および利点を認識するであろう。
【０００７】
添付の図面は、実施形態のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は露光方法およびリソグラフィ装置の実施形態を示し、説明と共に、実施形態の原理を説明するのに役立つ。さらなる実施形態は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図1は、一実施形態によるリソグラフィ装置の概略ブロック図を示す。
【図２】図2は、一実施形態による、デバイス固有のトポグラフィを有する露光フィールド部分の平面図を示す。
【図３Ａ】図3Aは、一実施形態による、EPR(electrophoretic photoresist：電気泳動フォトレジスト)層で覆われたデバイス固有のトポグラフィを有する基板の断面図を示す。
【図３Ｂ】図3Bは、別の実施形態による、LPR(spin-on liquid photoresist：スピンオン液体フォトレジスト)層で覆われたデバイス固有のトポグラフィを有する基板の断面図を示す。
【図３Ｃ】図3Cは、さらなる実施形態による、さらなるタイプの感光層で覆われたデバイス固有のトポグラフィを有する基板の断面図を示す。
【図４】図4A〜4Bは実施形態の効果を論じるために、LPR層で覆われたデバイス固有のトポグラフィを有する基板の断面図を示す。
【図５】図5A〜5Eは、デバイス固有のトポグラフィに応答するアクティブ・レベリング制御を有する実施形態による、デバイス固有のトポグラフィを有する基板のフォーカスおよびドーズ制御を示すための概略図を示す。
【図６】図6A〜6Eは、デバイス固有のトポグラフィのためのレベリング制御が省略された実施形態による、デバイス固有のトポグラフィを有する基板のためのフォーカスおよびドーズ制御を説明するための概略図を示す。
【図７】図7は、実施形態の効果を説明するための様々な特徴を含む露光フィールドの概略平面図を示す。
【図８】図8A〜8Bは、一実施形態による補正ドーズ成分を決定する方法を説明するためのCD/フォーカスおよびCD/ドーズの概略図を示す。
【図９】図9は、別の実施形態による補正ドーズ成分を決定する方法を説明するためのCD/フォーカス/ドーズの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
詳細な説明
以下の詳細な説明では、添付の図面を参照する。添付の図面がその一部を形成し、その中で、実施形態が実施され得る特定の実施形態を図示することによって示される。本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することができ、構造的または論理的な変更を行うことができることを理解されたい。例えば、1つの実施形態について図示または説明された特徴はさらに別の実施形態をもたらすために、他の実施形態上で、または他の実施形態と併せて使用することができる。本開示は、そのような修正および変形を含むことが意図される。実施例は特定の言語を使用して記載されるが、添付の特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。図面は、スケーリングされておらず、例示の目的のためだけのものである。別段の記載がない限り、対応する要素は、異なる図面において同じ参照符号によって示される。
【００１０】
用語「有する(having)」、「含む(containing)」、「含む(including)」、「備える(comprising)」等は、述べられた構造、要素または特徴の存在を示すが、追加の要素または特徴を排除しない。冠詞「a」、「an」および「The」は文脈が別段の明確な指示をしない限り、単数形だけでなく複数形も含むことを意図している。
【００１１】
本開示の一実施形態によれば、露光方法は、主面を有する基板と、基板主面上の感光層とを設けることを含む。基板は、半導体材料を含む薄いディスクであってもよい。例えば、基板は、半導体ウエハ、ガラス基板のプロセス表面上に形成された半導体素子を有するガラス基板、またはSOI(silicon-on-insulator)ウエハであってもよい。感光層は、放射線ビームの露光によって感光層の選択された部分において活性化または不活性化され得る光活性成分を含む。
【００１２】
基板は、ベースセクションとメサセクションとを含む。ベースセクションにおいて、主面の第1のセクションはベース平面内にあるか、または半導体工場における先行するプロセスから本質的に生じる程度までベース平面から局所的に偏位し、ウエハの反り、粒子コンタミネーション、および、平坦化プロセスのプロセス不完全性などの副作用は、ベース平面からの基板主面の局所的な偏位を引き起こし得る。例えば、第1主面部の底面からの最大偏差は、20nm以下であるかもしれない。
【００１３】
ベース平面内またはベース平面に平行な方向は、横(水平)方向である。ベース平面に垂直な表面は、垂直方向を規定する。
【００１４】
メサセクションは、ベース平面から突出している。メサセクションの上面は、ベース平面に平行であるか、またはベースセクションにおけるベース平面からの第1主面部の偏差について説明したのと同じ理由および同じ程度で、ベース平面に平行な平面から局所的に偏位してもよい。複数のメサセクションの上面は、第2主面部を形成する。
【００１５】
ベース平面上のメサセクションのメサ高さは、副作用によって引き起こされるベース平面からの第1主面部の最大偏差よりも十分に大きい。メサセクションはベース平面上で同じメサ高さを有することができ、またはメサセクションの異なるグループは、ベース平面上で異なるメサ高さを有することができる。例えば、メサ高さは、50nm〜10μm、例えば、50nm〜500nmの範囲であってもよい。
【００１６】
ベースセクションとメサセクションとの間の遷移部、言い換えれば、メサセクションの傾斜は、比較的急勾配であってもよく、傾斜の水平方向長さはメサ高さよりも小さく、例えば、最大でもメサ高さの10%である。他の実施形態によれば、遷移部は比較的滑らかであってもよく、または各遷移部は複数のステップを含んでもよい。
【００１７】
感光層は、メサセクションの上面を覆ってもよく、隣接するメサセクション間のギャップを充填してもよい。ベースセクション上の感光層の厚さは、メサセクションにおける感光層の厚さとメサ高さとの和であってもよい。感光層は、スピンオン液体フォトレジスト(LPR)であってもよい。
【００１８】
あるいは、感光層が均一な厚さのコンフォーマル層として主面を覆ってもよい。感光層は基板の縁部、段部、または他の要素に沿って境界厚さ変動を示すことができ、厚さ変動の大きさは、コンフォーマル層の平均厚さと比較して小さい。感光層は、電気泳動フォトレジスト(EPR)であってもよく、電気泳動、電気分解および電気浸透の組み合わせによって堆積されてもよい。
【００１９】
さらなる代替例では感光層の厚さはベースセクションとメサセクションとの間の遷移部までの距離の関数として変化することができ、第1のメサセクションの上の感光層の最大厚さはメサ高さとメサセクション上の感光層の最大厚さとの和よりも小さい。
【００２０】
放射線ビームは、走査方向(y方向)に沿って感光層を走査する。走査プロセスは、走査方向に沿った放射ビームと基板との間の相対移動を含む。放射線ビームで感光層を走査することは、静止基板を横切って放射線ビームを移動させることと、静止放射線ビームに対して基板を移動させることと、放射線ビームと基板の両方を走査方向に沿って移動させることを含むことができる。放射線ビームは、ベースセクションとメサセクションとの間の遷移部を横切ることができる。例えば、放射ビームは、遷移部を直交して横切ることができる。代替的に又は追加的に、放射線ビームは遷移部に平行に感光層を走査することができ、放射線ビームは、遷移部の両側で感光層の部分を走査する。
【００２１】
放射線ビームが感光層の部分領域に照射する局所ドーズは、ベースドーズ成分と補正ドーズ成分とを含む。補正ドーズ成分は、部分領域と先行する遷移部との間の距離の関数として、および/または放射線ビームと走査方向の後続の遷移部との間の距離の関数として、補正ドーズ成分が部分領域のクリティカルディメンジョンに対する、メサ部とベースセクションとの間の高さの差から生じるデフォーカスの影響を少なくとも部分的に補償するように制御される。
【００２２】
例えば、例としてフォーカスエクスポージャマトリックス(FEM)を使用することができる事前調整ルーチンは露光フィールド内の第1の位置にベースドーズ成分およびベースフォーカスを割り当て、第1の位置では露光フィールドが第1のクリティカルディメンジョン（CD）を有する第1のフィーチャを含み、第1の位置はベースセクションとメサセクションとの間の最も近い遷移部までの第1の距離を有する。遷移部までの第2の異なる距離を有する第2の位置では、露光フィールドが第2のCDを有する第2のフィーチャを含む。第2の位置では、放射線ビームが補正ドーズ成分によってベースドーズ成分を増加又は減少させることから生じ得るドーズを適用する。補正ドーズ成分は、第1および第2の距離の関数とすることができるレイアウトトポグラフィ関連項を含む。
【００２３】
補正ドーズ成分は、同じドーズ差および/または異なる種類のCDに対する同じデフォーカスの異なる効果を考慮に入れたCD関連項をさらに含むことができる。CD関連項は、第1のCDと第2のCDとが形状、サイズ、および環境において同一である場合、無視できる可能性がある。
【００２４】
代替的に又は追加的に、補正ドーズ成分は、第1及び第2の位置の上の感光層の異なる厚さの影響を考慮に入れるレジスト関連項を含むことができる。レジスト関連項は、高度にコンフォーマルな感光層の場合にはできることがある。
【００２５】
適用される補正ドーズ成分は、放射線ビームが遷移部に近づく、交差する、及び/又は遷移部から離れるたびに変化することができる。放射線ビームが遷移部に平行に走査し、クリティカルディメンジョンが変化しない場合、適用される補正ドーズ成分は変化しないままであってもよい。ドーズの変化は、ベースセクションおよび/またはメサセクション内のクリティカルディメンジョンに対する放射ビームの焦点位置の変化の影響をドーズ量の変化が少なくとも部分的に補償するように選択され、（デフォーカス）フォーカスの変化はメサ高さによって誘起され、変化の範囲はリソグラフィ装置の物理的制約および/または感光層の特性に依存し得る。
【００２６】
クリティカルディメンジョン(CD)は、クリティカルレジストフィーチャの任意のフィーチャ特性に関係し得る。クリティカルレジストフィーチャ特性は、一例として、円形レジストフィーチャの直径、非円形レジストフィーチャの短軸および長軸の長さ、ストライプ形状レジストフィーチャの線幅、レジストフィーチャ間のスペースの幅、レジストフィーチャの側壁角度、レジストフィーチャの面積、およびレジストフィーチャの線エッジ粗さなどの他の特性などの物理的寸法を含むことができる。
【００２７】
CD/フォーカスマップおよび/またはCD/フォーカスモデル、CD/ドーズデータ、例えばCD/ドーズマップおよび/またはCD/ドーズモデルおよび/またはCD/フォーカス/ドーズマップおよびCD/フォーカス/ドーズモデルは、レジストフィーチャの少なくとも1つのクリティカルディメンジョンに対するフォーカスおよびドーズ変動の効果を記述することができる。慣習的に、ドーズおよび露光パラメータは、最も重要な寸法に対して可能な限り広いプロセスウィンドウを得るように選択されてもよい。さらに、主面を有する平坦な基板の場合、基準面からの主面のプロセス誘起高さ偏差を記述する基板レベリングデータを使用して、そのような偏差が補償されるように、基準面と投影システムのアパーチャとの間の距離を制御することができる。デバイス固有のトポグラフィを有する基板の場合、デバイス固有のトポグラフィはデフォーカスエラー(例えば、移動平均エラー、動的エラー、および/または遷移部の両側での移動フォーカス)の影響を低減するためにフィルタ除去することができる。デバイス固有のトポグラフィは、基板表面にある識別可能な突起および溝の存在を示す総称として理解されるべきである。
【００２８】
本実施形態は、デバイス固有のトポグラフィによって引き起こされる内在的なデフォーカスがクリティカルディメンジョンに及ぼす影響に対して少なくとも部分的な補償を容易にする。
【００２９】
ドーズの制御は、CD/フォーカスデータを使用して、メサ高さによって誘発されるファオーカスのシフトによって引き起こされるCDの変化に関する情報を得ることができる。ドーズの制御はさらに、CD/ドーズデータを使用して、メサ高さによって引き起こされるフォーカスシフトによって引き起こされるCD変化を少なくとも部分的に補償するドーズを得ることができる。
【００３０】
図1に示すリソグラフィ装置800は、例えば248nmまたは193nmの波長で単色放射802のパルスを放出する放射源810を含む。適用可能なドーズは、パルスレートの関数である。単色放射802のパルスレートは制御可能であってもよい。パルスレートを制御することによって、印加されるドーズは、y方向に沿って変化し得る。
【００３１】
照明ユニット820は放射された単色放射802をフィルタリングし、コリメートすることができ、照明ビーム804を形成し、調整することができ、照明ビーム804は、ビーム軸801に直交する断面において定義された横方向強度分布を有する。照明ユニット820のスリット形状のアパーチャは、照明ビーム804の矩形断面を画定することができる。
【００３２】
照明ユニット820は、制御可能な調整ユニット825を含むことができる。調整ユニット825は、照明ビーム804内の強度分布を時間的に変調することができる。例えば、調整ユニット825は、照明ビーム804の強度を、y方向に直交するx方向に沿って主に又は排他的に変調することができる。
【００３３】
照明ビーム804は、マスクフレーム830に固定することができるレチクル860に入射することができる。マスクフレーム830及び照明ビーム804は、y方向に沿って互いに対して移動可能である。例えば、照明ビーム804は静止していてもよく、マスクフレーム830は走査方向に沿って、走査方向に逆平行に移動する。
【００３４】
レチクル860は、透明部分と不透明部分とを有するレチクルパターンを含む透明レチクルとすることができる。照明ビーム804は少なくとも126nmの波長を有し、透明部分を通過し、レチクルパターンの不透明部分で遮断される。レチクルパターンは1つ、2つ、4つ、またはそれ以上のデバイスパターンを含むことができ、各デバイスパターンは、完全な半導体デバイスのパターニング面のパターニング情報を含む。照明ビームのストライプ長は、レチクルパターンの少なくとも1つのデバイスパターンを横切って延在するのに十分であり得る。
【００３５】
他の実施形態(図示せず)によれば、レチクル860は、反射部分および吸収部分を有するレチクルパターンを含む反射マスクであってもよい。照明ビーム804は最大で13.5nmの波長を有し、レチクルに対する表面法線か大きくずれた角度でレチクルに入射する。照明ビームは、レチクルパターンの反射部分で反射され、吸収部分で吸収される。
【００３６】
レチクルパターンは、照明ビーム804の横方向強度分布を変調する。変調された照明ビームはレチクルパターンに関する情報を含む放射ビーム806を形成し、レチクルパターンは、放射ビーム806内の強度分布の横方向の変化において符号化される。
【００３７】
投影システム840は、放射ビーム806を基板100の主面110上に向けることができる。感光層200は、主面110を覆っている。放射ビーム806は、レチクルパターンを感光層200に投影する。基板100の主面110は、行および列に配列され得る複数の露光フィールドに仮想的に分割され得る。露光フィールドは次々と走査される。露光中、走査露光フィールドは露光位置に位置決めされる。
【００３８】
露光中、基板100は基板ステージ850上に固定されてもよい。基板ステージ850および投影システム840のうちの少なくとも1つは、放射線ビーム860が露光位置でリニアスキャン(y方向)に沿って、および/または走査方向に逆平行に露光フィールドを走査するように可動であってもよい。放射ビーム806は、均一な走査速度で各露光フィールドを1回又は数回走査することができる。露光フィールドは、y方向に沿ったフィールド長と、(走査方向に直交する)x方向に沿ったフィールド幅とを有する。露光フィールドの露光が完了した後、基板ステージ850は少なくとも1つの横方向に移動することができ、別の露光フィールドが露光位置に配置される。
【００３９】
投影システム840のアパーチャは、ストライプ形状とすることができる。放射ビーム806の断面は、y方向(走査方向)に沿ったストリップ幅と、x方向(走査方向に直交する)に沿ったストリップ長とを有する矩形ストリップであってもよい。ストリップ幅は、数百マイクロメートル〜数ミリメートルの範囲とすることができる。ストリップの長さは、少なくとも露光フィールドのフィールド幅と同じ長さであり、数ミリメートルから数センチメートルまでの範囲であってもよい。
【００４０】
露光に先立って、レベルセンサユニット870は、基板レベリングデータを得るために基板主面110を走査することができる。基板レベリングデータは平面座標の関数として、例えば、x座標及びy座標の関数として、基準平面からの主面110の局所的な偏差を記述する高さマップを表すことができる。レベリングコントローラ891は、基板レベリングデータを使用して、基板ステージ850の垂直方向(z方向)に沿った動きを、基板主面110の基準面からのプロセス誘起高さ偏差が少なくとも部分的に補償されるように制御することができる。
【００４１】
主制御装置899は、所定のドーズ/フォーカス値のペアを含むことができる露光情報を保持する。所定のドーズ/フォーカス値による露光では、放射線ビームが十分に広いプロセスウィンドウで、重要なデバイス固有のトポグラフィなしで基板を覆う感光層に、臨界寸法を有する予め選択されたフィーチャを結像する。例えば、所定のドーズ/フォーカス値での露光では、それぞれのプロセスウィンドウは最大幅を有することができる。言い換えれば、所定のドーズ/フォーカス値を有する露光では、ドーズおよび/またはフォーカスについての目標値からの偏差が予め選択されたフィーチャに最も悪影響を及ぼさない。
【００４２】
露光情報はFEMウエハから前段で取得されてもよく、注目するフィーチャはドーズとフォーカスの異なる組み合わせでFEMウエハの露光フィールドに結像される。
【００４３】
さらに、所定のドーズ/フォーカス値は、フィールド間偏差を補償するように選択されてもよい。例えば、リソグラフィ装置の欠陥は露光フィールド間で異なる結像特性をもたらすことがあり、これは、主面上の露光フィールドのx座標およびy座標の関数として焦点および/またはドーズを変更することによって補償することができる。代替的に又は追加的に、所定のドーズ/フォーカス値は露光の前又は後に基板に適用されるプロセス、例えば、基板中心までの距離に依存するエッチング速度を有するエッチングプロセスによって誘発されるフィールド間偏差を補償するように選択されてもよい。
【００４４】
追加的に又は代替的に、所定のドーズ/フォーカス値は、視野内偏差を補償するように選択されてもよい。例えば、補正されていない照明不均一性、マスク収差、及び投影レンズ収差は、露光フィールド内のx座標及びy座標の関数として所定のフォーカス及び/又はドーズ値を変化させることによって補償することができる露光フィールド内の異なる結像特性をもたらすことができる。
【００４５】
所定のドーズ値は、局所露光ドーズのベースドーズ成分を定義する。
【００４６】
補助コントローラ893は基板レベリングデータ及び/又はデバイス固有レイアウトデータを使用して、放射線ビームによって部分領域に適用される局所ドーズの補正ドーズ成分を組み立てることができ、補正ドーズ成分は、感光層200の部分領域内のクリティカルフィーチャ上のメサセクションとベースセクションとの間の高さ差によって引き起こされる残留デフォーカスの影響を少なくとも部分的に補償する。補正ドーズ成分は、正または負の値を有してもよく、全局所ドーズを得るためにベースドーズ成分に加えられてもよい。
【００４７】
補助コントローラ893は、第1の補助ユニット894および第2の補助ユニット895を含むことができる。第1の補助ユニット894は基板主面110の表面点に対して、残留デフォーカス、例えば、ムービングフォーカスを記述する残留レベリングエラーデータを提供することができる。例えば、第1の補助ユニット894はレベルセンサユニット870から基板レベリングデータを受け取ることができ、実際の基板レベリングデータに応答する基板テーブル850の移動のパラメータ、スリット幅、及び走査速度に関する情報を有することができる。残留レベリング誤差データは基準面からの偏差の残留部分に関する情報を含み、残留部分は、レベリングコントローラ891によって適用されるレベリング制御によって補償されないものである。
【００４８】
第2の補助ユニット895は、補助ドーズマップを組み立てることができる。補助ドーズマップは、残留フォカス誤差、例えば移動平均誤差又はムービングフォーカスを少なくとも部分的に補償する位置依存補正ドーズ成分を含むことができる。例えば、第2の補助ユニット895は、現在のリソグラフィプロセスで露光されるデバイス固有のトポグラフィを記述する外部レイアウトトポグラフィデータを受け取ることができる。レイアウトトポグラフィデータは例えば、半導体デバイスのレイアウトデータと、隣接するレイアウトフィーチャ間の高低差に関する情報との組み合わせを含むことができる。代替的に又は追加的に、レイアウトトポグラフィデータは、基板ステージ850上に搭載される前に半導体基板100が処理されたプロセスツールからのデータ、又は基板800上の3Dフィーチャの位置及び高さに関する情報を取得する測定デバイスからのデータを含むことができる。
【００４９】
代替的に又は追加的に、第2の補足ユニット895は、第1の補足ユニット894から残留レベリングエラーデータを受信することができる。第1の補足ユニット894は、第2の補足ユニット895が残留レベリングエラーデータを使用しない場合、存在しなくてもよい。
【００５０】
第1および第2の補助ユニット894、895のそれぞれはリソグラフィ装置800から離れたサーバ上で実行されるコンピュータプログラムとして実現されてもよく、またはコントローラまたはサーバによって実行されるプログラムコードの一部であってもよく、コントローラまたはサーバはリソグラフィ装置800にデータ接続されてもよく、またはリソグラフィ装置800に統合されてもよい。
【００５１】
補助制御装置893は、補助ドーズマップを主制御装置899に送信することができる。主制御装置899はデータインターフェース898において補助ドーズマップを受信することができ、補助ドーズマップを主ドーズマップと組み合わせることができる。補助ドーズマップは、フィールド内デバイス固有トポグラフィによって引き起こされる残留デフォーカスの影響を補償する補正ドーズ値を提供する。
【００５２】
図2は、基板主面110の露光フィールド300を走査方向(y方向)に沿って走査する放射ビーム806を示す。焦点面において、放射ビーム806はストライプ状の断面(スリット)を有し、スリットは、y方向に沿ったスリット幅swと、y方向に直交する横方向であるx方向に沿ったスリット長slとを有する。スリット幅swは例えば、約3.25mm又は4.2mmの約100マイクロメートルから数ミリメートルの範囲であってもよい。スリット長slは露光フィールド300のフィールド幅fw以上であり、フィールド幅fwは数ミリメートル、例えば、約26mmとすることができる。露光フィールド300のフィールド長flは同じ大きさのオーダー内、例えば、33mmまでであってもよい。
【００５３】
露光フィールド300内では、基板100が同一の使用パターンを有する1つ、2つ、4つ、またはそれ以上のデバイス部分310を含むことができる。簡単にするために、図2は、1つのデバイス部分310を有する露光フィールド300を示す。デバイス部分310は、ベースセクション分101と4つのメサセクション分102とを含む。
【００５４】
放射ビーム806は、主面110をy方向に沿って走査する。放射ビーム806の横幅は、図1の投影ユニット840の開口部の平面内の開口幅から焦点面内の約3mm〜4.5mmまでテーパしている。メサセクション102の上で、y方向に沿って、放射ビーム806は、メサセクション102よりも狭く、隣接するメサセクション102間の最も狭いギャップよりも狭い。
【００５５】
y方向に沿ったメサ幅w2は、少なくとも100μm、例えば少なくとも500μmとすることができる。ギャップ幅w1は少なくとも100μm、例えば、少なくとも500μmとすることができる。メサセクション102の底面105に対する段差高さd0は、例えば50nm〜200nmとすることができる。
【００５６】
適用される局所ドーズ量は、基板主面110を覆う感光層の部分領域230において変化させることができる。右側の第1の部分領域230は、スリット長slに等しいx方向に沿った延長部を有する。第1の部分領域230に適用されるドーズは、放射線のパルスレートを変化させることによって変更することができる。左側の第2の部分領域230は、スリット長slよりも小さいx方向に沿った延長部を有する。第2の部分領域230に適用されるドーズは、図1の調整ユニット825を制御することによって変更することができる。
【００５７】
図3A〜3Cの断面図では、感光層200が図2の基板100の主面110を覆っている。ベースセクション101内の主面110の第1のセクションはベース平面105内にあってもよく、またはほぼベース平面内にあってもよく、プロセス欠陥、粒子、基板エッジ効果、および/またはウエハ反りはベース平面105からの主面110の周辺局所偏差の原因であるかもしれない。主面110の第2のセクションはメサセクション102の上面を含むことができ、これはベース平面105に平行な平面と同一平面上にあってもよく、またはベース平面に平行な平面とほぼ同一平面上にあってもよく、プロセス欠陥、粒子、基板エッジ効果、および/またはウエハ反りはベース平面に平行な平面からのメサセクション102の上面の周辺局所偏差の源であるかもしれない。
【００５８】
図3Aにおいて、感光層200はコンフォーマル層である。例えば、感光層200は、EPRを含むことができる。典型的には、放射ビーム806が感光層200の垂直中心内又はその近傍にある焦点面に集束する。レベリング制御なしでは放射ビーム806がベースセクション101とメサセクション102との間の遷移部106を通過するとき、焦点面はステップ高さd0だけ感光層200の中心からずれる。
【００５９】
図1のリソグラフィ装置は例えば、ドーズ量を減少または増加させることによって、適用されるドーズを適切に変化させることによって、焦点面に対する感光層200の垂直シフトを補償することができる。
【００６０】
図3Bは、LPRを含む感光層200を示す。乾燥工程の後、感光層200はメサセクション102を覆い、隣接するメサセクション102間のギャップを完全に埋めることができる。感光層200の露出面は、平坦であっても、メサセクション102の上方に浅い突起を有するほぼ平坦であってもよい。レベリング制御がなければ、この場合にも、放射ビーム806がベースセクション101とメサセクション102との間の遷移部106を通過するとき、焦点面は、感光層200の中心からステップ高さd0だけドリフトする。実施形態によるリソグラフィ装置によって適用される局所ドーズの補正ドーズ成分は、遷移によって引き起こされるデフォーカスエラーを考慮に入れるレイアウトトポグラフィ関連項を含む。また、補正ドーズ量成分は、メサセクション102の上方の感光層200の部分と、ベースセクション101の上方の部分とで異なる露光条件を考慮したレジスト関連項を含んでいてもよい。
【００６１】
図3Cでは感光層200の厚さはベースセクション101とメサセクション102との間の遷移部106までの距離の関数として変化し、ベースセクション101の上方の感光層200の最小厚さm1は段差高さd0とメサセクション102の上方の感光層200の最大厚さm2との和よりも小さく、ベースセクション101の上方の最小厚さm1はメサセクション102の上方の最大厚さm2よりも大きい。補正ドーズ量成分は、メサセクション102の上方の感光層200の部分と、ベースセクション101の上方の部分とについて、遷移部106までの距離の関数として異なる露光条件を考慮に入れるレジスト関連項を含むことができる。
【００６２】
図4Aおよび図4Bは感光層200がLPRを含み、デバイス固有のトポグラフィを有する基板100の主面110を覆う場合の、焦点面107からの感光層200の垂直中心のシフトの効果を示す。メサセクション102上の感光層200の厚さd2は、段差高さd0よりも大きくてもよい。
【００６３】
図4Aでは、レベリング制御がメサセクション102からベースセクション101への遷移部106に応答しない。焦点面107は、基準面105に対して同じ距離のままである。メサセクション102の上方の第1の露光されたレジスト部分212は、焦点面の上方のレジスト部分及び焦点面の下方のレジスト部分の両方において、焦点面107までの距離が減少することにつれて先細りになることができる。ベースセクション101の上方の第2の露光されたレジスト部分211は焦点面107に対してより非対称となり、焦点面107の下方ではテーパはより大きくなるかもしれない。第2の露光されたレジスト部分211の平均幅は、第1の露光されたレジスト部分211の平均幅よりも大きくてもよい。露光されたレジスト部分211、212では、感光層200に含まれる光活性成分が活性化または不活性化される。現像後、露光されたレジスト部分211、212から形成されたレジストフィーチャの横方向の伸びは、互いにずれることがある。
【００６４】
図4Bでは、レベリング制御がdz=d0/2だけz方向に沿った基板100の移動によって、メサセクション102からベースセクション101への遷移部106に応答する。第2の露光されたレジスト部分211は、図4Aの第2の露光されたレジスト部分211よりも、シフトされた焦点面108に対してより対称となる。しかし、ベースセクション101の上方の感光層200の厚さが厚いほど、第2の露光部分211の平均幅に影響を及ぼすことがあり、これは第1の露光レジスト部分212よりも広いかもしれない。
【００６５】
第2の露光されたレジスト部分によって画定されるクリティカルディメンジョンは第2の露光されたレジスト部分211の形状に依存することができ、この形状は、感度、組成、および層厚などのレジスト材料の特性に依存する。ルックアップテーブル又はレジストモデルは特定のレジスト材料及び特定のタイプのCDに対して、ドーズ補正のレジスト関連項を割り当てることができ、レジスト関連項は、異なるレジスト厚さから生じるCD変動を補償する。
【００６６】
図3A〜図4Bでは、メサセクション102がデバイス固有のトポグラフィを導入する。デバイス固有のトポグラフィは、デフォーカスエラーをもたらす。適切なフォーカス補正がない場合、デフォーカスエラーは、クリティカルディメンジョンの変化をもたらし得る。変化の量はリソグラフィ装置のパラメータ、例えば、ストリップ幅及び/又はスキャン速度に依存することができ、また、感光層のパラメータ、例えば、感光層の局所的な厚さ変動にも依存することができる。図1のリソグラフィ装置800は、ベースドーズ成分に加えられる正または負の補償ドーズによって、ステップ高さd0によって引き起こされるデフォーカスエラーの影響を補償する。補償ドーズはレイアウトトポグラフィ関連項を含むことができ、レジスト関連項をさらに含むことができる。
【００６７】
図5A〜図5Eはデバイス固有のトポグラフィがレベリング制御によってフィルタ除去されない場合に、デバイス固有のトポグラフィによって引き起こされるフォーカスエラーを補償するためのトポグラフィ関連フォーカスエラーおよびフィールド内ドーズ補正を示す。y座標のゼロ点は露光フィールドの任意の点、例えば、露光フィールドのエッジまたはデバイス領域のエッジの位置とすることができる。
【００６８】
図5(a)は基体主面の表面線402を示しており、表面線402は、関数z *(y)で与えられる。表面線402は、主面においてy = y 0に対して対称な縦方向の段差高さd0を有する急峻な遷移部106を示す。レベリング制御が起動されると、レベリング制御は、図1の基板テーブル850の垂直補償移動をトリガすることによって、遷移部106を補償しようとする。補償移動は、基板テーブル850と図1の投影システム840との間の距離を変化させる。例えば、補償移動は基板テーブル850と投影システムとの間の距離を増大させることができ、放射ビーム806は、図1の基板100のベースセクションからメサセクションへの遷移部106を通過する。
【００６９】
図5Bにおいて、線404は、レベル制御下で遷移部106に応答して図1の基板テーブル850が実行する補償移動から生じる移動平均焦点位置MA(y)を示す。MA(y)は、走査中、すなわち放射ビームの1回の通過中に主面上の点が見るフォーカス値の平均を示す。換言すれば、レベリング制御は、図5Aの遷移部106と反対の方向におけるz軸に沿った基板のシフトによって、図5Aの遷移部106を補償することを目的とする。レベリング制御の物理的および技術的制約、有限の走査速度、および放射ビームの唯一の有限に小さいストリップ幅は、線404の勾配が線402の勾配よりも急峻でないという結果をもたらす。
【００７０】
さらに、レベリング制御は、線402、404が図示されたyの範囲に対してさらにわずかな傾斜またはわずかな傾斜を示すような、デバイス固有のトポグラフィよりも低い空間周波数を有する表面偏差に対して作用させることができる。
【００７１】
図5Cにおいて、線406は、z *(y)とMA(y)との間の差の関数である移動平均誤差MAE(y)を示す。MAE(y)は、差y-y 0に依存するCDの変化を誘発することがある。MAE(y)とCD変動との間の関係は、モデルおよびモデル係数、および/またはMAE値をCD値またはΔCD値に割り当てるルックアップテーブルによって記述することができる。さらに、さらなるモデルまたはルックアップテーブルは、ΔCD値とドーズ補正値とを関連付けることができる。あるいは、モデルまたはルックアップテーブルがMAE値とドーズ補正値とを直接関連付けてもよい。
【００７２】
線407は、MAE(y)から直接またはCD変動を介して得られる補正ドーズ成分ΔD(y)の例を示す。図示の実施形態では、ΔD(y)が例示のためだけにΔD(y 0)に対して点対称である。概して、修正ドーズ成分ΔD(y)は、ΔD(y 0)に関して全く対称性を示さないことがある。
【００７３】
図5Dにおいて、線408は、本質的にMAE(y)の移動標準偏差である動的誤差MSD(y)を示す。
【００７４】
図5Eにおいて、線409は、MSD 2(y)とMAE 2(y)との和の平方根から得られる総移動誤差またはムービングフォーカスMF(y)を示す。用途の詳細、例えば、レジスト特性及びレジスト厚さ分布に応じて、MSD(y)及び/又はMF(y)はMAE(y)よりもCD制御のためのより価値のある情報を含むことができ、本方法は、MSD及び/又はMFをCD変動及び/又は補償ドーズと関連付けるモデルから補正ドーズ成分を選択することができる。
【００７５】
図6A〜6Eは、デバイス固有のトポグラフィがフィルタ除去され、レベリング制御のために考慮されない場合の、デバイス固有のトポグラフィによって引き起こされるフォーカスエラーを補償するための、トポグラフィに関連するフォーカスエラーおよびフィールド内ドーズ補正を示す。
【００７６】
図6Aは、関数z *(y)によって与えられ、主面においてy = y 0に対して対称な縦方向の段差高さd0を有する急峻な遷移部106を含む表面線402を示す。遷移部106に対してレベリング制御が停止されるので、遷移部106は基板テーブルの補償移動をトリガしない。代わりに、基板テーブルは、d0/2の仮想平面に対応し得る一定の位置に保持される。
【００７７】
図6Bにおいて、線414は対応する移動平均焦点位置MA(y)を示し、これは、走査中に主面上の点が見るフォーカス値の平均である。基板ステージは移動しないので、焦点面は遷移部106の両側で同じである。
【００７８】
この場合も、レベリング制御は、線414が図示されたyの範囲に対してさらにわずかな傾斜またはわずかな傾斜を示すことができるように、デバイス固有のトポグラフィよりも低い空間周波数を有する表面偏差に対して作用させることができる。
【００７９】
図6Cにおいて、線416は、z *(y)とMA(y)との間の差の関数である移動平均誤差MAE(y)を示す。MAE(y)は、y-y 0の値に依存するCD変動を誘発するかもしれない。線417は、MAE(y)から直接またはCD変動を介して得られる補正ドーズ成分ΔD(y)の例を示す。図6Dでは線418が対応するダイナミックエラーMSD(y)を示し、図6Eでは線409がMSD 2(y)とMAE 2(y)との和の平方根から得られる総移動エラーまたはムービングフォーカスMF(y)を示す。
【００８０】
以下の図はデバイストポグラフィによって引き起こされるフィールド内フォーカスエラーを補償するための方法の異なる用途を示しており、この方法は、図1のリソグラフィ装置800で実行することができる。
【００８１】
図7は、デバイス部分310を含む露光フィールド300を有する基板100の平面図を示す。各デバイス部310は3D-NANDを含む半導体装置に相当し、メサセクション102にメモリセルが積層され、ベースセクション101にメモリセルを読み書きするための電気回路が形成されている。メサセクション102は複数のクリティカルフィーチャ610を含むことができ、クリティカルフィーチャ610は、同じ目標直径を有することができる。目標直径は、クリティカルディメンジョン(CD)を表すことができる。例えば、クリティカルフィーチャ610は、HAR(高アスペクト比)フィーチャとすることができる。
【００８２】
クリティカルフィーチャ610の直径は、基板100の主面上に形成された感光層を露光および現像することによって画定される。ベースセクション101とメサセクション102との間の遷移部は、各クリティカルフィーチャ610が遷移部からのそれぞれのクリティカルフィーチャ610の距離に依存する異なるフォーカスエラー、例えば、MAE、MSD、またはMFで露光されることをもたらす。さらなる対策がないと、異なるフォーカスエラーは、クリティカルフィーチャ610間のCD差ΔCDを引き起こすことになる。
【００８３】
一実施形態によれば、クリティカルフィーチャ610のうちの1つは、アンカーフィーチャ611として定義されてもよい。アンカーフィーチャ611の場合、事前校正プロセスは、アンカーフィーチャ611の露光のためのプロセスウィンドウが十分に広いドーズ値とフォーカス値との組み合わせを決定することができる。
【００８４】
図1の補助コントローラ893はアンカーフィーチャ611と、少なくとも1つのさらなるクリティカルフィーチャ610、さらなるクリティカルフィーチャ610のいくつか、または他のクリティカルフィーチャ610のすべてとの間のフォーカスエラー差を決定するために、基板レベリングデータおよび/またはデバイス固有レイアウトデータを使用することができる。フォーカスエラーは、例として、アンカーフィーチャ611とそれぞれの臨界フィーチャ610の位置との間における移動平均誤差MAEと差、動的誤差MSD間の差、またはムービングフォーカス誤差MF間の差であり得る。
【００８５】
フォーカスエラーの差から、補助コントローラ893は、フォーカスエラー間の差を少なくとも部分的に補償するドーズ補正値を導出する。ドーズ補正は基板100の露光中に、適用されるドーズを局所的に変更する。
【００８６】
クリティカルフィーチャ610のうちの1つまたは複数は、ベースセクション101内に配置することができる。図1の補助コントローラ893は基板レベリングデータおよび/またはデバイス固有レイアウトデータを使用して、メサセクション102内のアンカーフィーチャ611とベースセクション101内の少なくとも1つのクリティカルフィーチャ610との間のフォーカスエラー差を決定し、上述のようにアンカーフィーチャ611とそれぞれのクリティカルフィーチャ610との間のフォーカスエラーの差を少なくとも部分的に補償するドーズ補正値を決定することができる。同じy位置におけるクリティカルフィーチャ610間のドーズ差は、図1に示す調整ユニット825によって実現することができる。
【００８７】
他の実施形態によれば、ベースセクション101内の特徴は代替アンカーフィーチャ621として定義されてもよく、そのために、事前校正プロセスは、代替アンカーフィーチャ621の露光のためのプロセスウィンドウが十分に広いドーズ値とフォーカス値との組み合わせを決定してもよい。代替のアンカーフィーチャ621は、クリティカルフィーチャ610と少なくとも同様の形状および/またはサイズを有する可能性がある。
【００８８】
図1の補助コントローラ893は基板レベリングデータおよび/またはデバイス固有レイアウトデータを使用して、ベースセクション101内の代替アンカーフィーチャ621とメサセクション102内の少なくとも1つのさらなるクリティカルフィーチャ610との間のフォーカスエラー差を決定し、上述のように代替アンカーフィーチャ621とそれぞれのクリティカルフィーチャ610との間のフォーカスエラーの差を少なくとも部分的に補償するドーズ補正値を決定することができる。さらに、補正ドーズ成分は、代替アンカーフィーチャ621およびそれぞれのクリティカルフィーチャ610の上の異なるレジスト厚さの影響を考慮に入れることができるレジスト関連項を含むことができる。
【００８９】
さらなる実施形態によれば、事前校正プロセスは、ベースセクション101内のさらなる代替アンカーフィーチャ631の露光のためのプロセスウィンドウが十分に広いドーズ値とフォーカス値との組み合わせを決定することができる。さらなる代替のアンカーフィーチャ631は、形状および/またはサイズにおいて、クリティカルフィーチャ610とは著しく異なってもよい。
【００９０】
図1の補助コントローラ893は上述したように、代替アンカーフィーチャ621とそれぞれのクリティカルフィーチャ610との間のフォーカスエラーの差を少なくとも部分的に補償するドーズ補正値を決定することができる。補正ドーズ成分は、さらなる代替アンカーフィーチャ631およびそれぞれのクリティカルフィーチャ610の上の異なるレジスト厚さの影響を考慮に入れるレジスト関連項をさらに含むことができる。さらに、補正ドーズ成分は、さらなる代替アンカーフィーチャ631とクリティカル特徴610との間の形状および/またはサイズの差異の影響を考慮に入れるCD関連項を含んでもよい。
【００９１】
上述の実施形態はメサセクション102のクリティカルフィーチャ610に言及しているが、クリティカルフィーチャはベースセクション101に形成されてもよく、アンカーフィーチャはベースセクション101またはメサセクション102のうちの1つに形成されてもよい。さらに、2つ以上のアンカーフィーチャがデバイス部分310ごとに、例えば、ベースセクションセクション101における第1のアンカーフィーチャおよびメサセクション102の1つにおける第2のアンカーフィーチャに規定され得る。
【００９２】
図8A〜8Cは、補正ドーズ成分を決定するプロセスを示す。図8A〜8Bは、原理を説明するのに役立つ。図8Cは、より一般的なアプローチを示す。
【００９３】
CD/フォーカス関係および関心のあるフィーチャのCD/ドーズ関係は既知の技法によって、例えば、ドーズとフォーカスの異なる組合せでFEMウエハの露光フィールドに関心のあるフィーチャを結像し、露光フィールド内の関心のあるフィーチャのCDを測定することによって、得ることができる。
【００９４】
CD/フォーカス関係は、複数の2次元アレイによって記述することができる。各二次元アレイは、所与のドーズで、測定されたCD値をフォーカス値に割り当てることができる。あるいはCDがフォーカス位置の関数として所与のドーズでCDを与えるパラメトリック関数によって表されてもよく、パラメトリック関数は測定されたCD値にフィットされる。
【００９５】
図8Aは、CD/フォーカスデータのためのパラメトリック関数601を概略的に示す。
【００９６】
CD/ドーズ関係は割り当てる複数の二次元アレイによって記述することができ、各アレイは、所与のフォーカス値に対して、測定されたCD値をドーズ値に割り当てる。あるいは、CDがドーズの関数として所与のフォーカスに対するCDを与えるパラメトリック関数によって表すことができる。
【００９７】
図8Bは、CD/ドーズデータのためのパラメータ関数602を概略的に示す。
【００９８】
特定の基板100の露光中に、基板レベリングデータおよび/またはデバイス固有レイアウトデータを使用して、アンカーフィーチャと関心のあるフィーチャとの間のフォーカスエラー差を決定することができる。フォーカスエラー差は、例えば図1に示す第1の補助ユニット894によって、特定の基板100から得られた基板レベリングデータから得ることができる。
【００９９】
CD/フォーカスデータ、例えば、図8Aのパラメトリック関数601を使用して、アンカーフィーチャの位置と関心のある特徴の位置との間のフォーカスエラー差から、図7のアンカーフィーチャ611と関心のある特徴612との間のCD差ΔCDを決定することができる。CD/ドーズデータ、例えば、図6Cのパラメトリック関数602は、アンカーフィーチャ611と関心のある特徴612との間のCD差ΔCDを補償するドーズ補正Δdosを決定するために使用されてもよい。
【０１００】
補正ドーズ成分Δdosは例えば、図1に示される補助コントローラ893によって決定されてもよい。補正ドーズ成分Δdosは、基板主面110上のデバイス固有のトポグラフィによって引き起こされる残留フィールド内デフォーカスの影響を少なくとも部分的に補償する。
【０１０１】
図9は、あるCD/フォーカス及びドーズの間の依存性を与えるグレースケールマップを示す。マップは例えば、FEMウエハから得ることができる。黒いクロスは、FEMウエハ上の測定部位をマークする。グレー値は、目標CDからのCDの補間偏差を表す。例えば、31mJ/cm2のドーズおよび−50nmのフォーカスに対して、標的CDは、約12nmだけねらいが外れる。フレーム910は、CDのために許容されるプロセスウィンドウの境界を示す。図示の場合、枠は、目標CDから最大3nmの偏差を有する領域を示す。2つの円920は2つの最適なドーズ/フォーカスの組合せを示し、その周りで目標CDからの偏差はゼロに近い。
【０１０２】
垂直方向の矢印は、デバイス固有のトポグラフィによって引き起こされるフォーカスエラーの影響を示す。例えば、フォーカスエラーは、フォーカス位置が20nmずれたことに相当する。CDは、プロセスウィンドウから離れている可能性がある。横方向の矢印は、約1mJ/cm2のドーズ修正で、CD値をプロセスウィンドウに戻すことができることを示している。
【０１０３】
換言すれば、ドーズ補正は、所与のフォーカスエラーに対して最大3nmのCD偏差が達成されるように選択されてもよい。例えば、ドーズ補正は、所与のフォーカスに対して最小の可能なCD偏差が達成されるように選択される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年4月23日(2020.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光方法であって、
基板（１００）と前記基板（１００）の主面（１１０）上の感光層（２００）とを設けることであって、前記基板（１００）はベースセクション（１０１）とメサセクション（１０２）とを含み、前記ベースセクション（１０１）において、前記主面（１１０）はベース平面（１０５）内にあり、メサセクション（１０２）は、前記ベース面（１０５）から突出している、設けることと、
放射線ビーム（８０６）で前記感光層（２００）を走査することと、
前記放射線ビーム（８０６）によって前記感光層（２００）の部分領域（２３０）に印加される局所ドーズを制御することであって、局所ドーズは、ベースドーズ成分と補正ドーズ成分とを含み、前記補正ドーズ成分は、前記部分領域（２３０）と、前記ベースセクション（１０１）と前記メサセクション（１０２）との間の遷移部（１０６）との間の距離の関数であり、前記補正ドーズ成分は、前記部分領域（２３０）内のクリティカルディメンジョンに対する前記メサ領域（１０２）と前記ベース領域（１０１）との間の高さの差から生じるデフォーカスの影響を少なくとも部分的に補償する、制御することと、
を備える露光方法。
【請求項２】
前記ベースドーズ成分は、フィールド内露光変動およびフィールド間露光変動のうちの少なくとも１つを補償するように選択される、請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記放射線ビーム（８０６）の水平断面積が前記遷移部（１０６）に垂直な長手方向軸を有し、前記放射線ビーム（８０６）が前記遷移部（１０６）に平行な走査方向に沿って前記主面（１０１）を走査し、前記局所ドーズを制御することが、前記長手方向軸に沿って前記放射線ビーム（８０６）の放射強度を修正することを含む、請求項１に記載の露光方法。
【請求項４】
前記放射線ビーム（８０６）は前記遷移部（１０６）に垂直な走査方向に沿って前記主面（１０１）を走査し、前記放射線ビーム（８０６）はパルス放射線源（８１０）から得られ、前記局所ドーズを制御することは前記放射線源（８１０）のパルスレートを変化させることを含む、請求項１に記載の露光方法。
【請求項５】
前記基板（１００）を前記ベース面（１０５）に直交するｚ方向に沿って移動させることによって、前記放射ビーム（８０６）のフォーカス位置に対する前記主面（１１０）のプロセス誘起高さ偏差を補償するレベリング制御をさらに含む、請求項１に記載の露光方法。
【請求項６】
前記レベリング制御は、前記メサセクション（１０２）と前記ベースセクション（１０１）との間の高さの差を考慮に入れる請求項５に記載の露光方法。
【請求項７】
前記レベリング制御は、前記メサセクション（１０２）と前記ベースセクション（１０１）との高低差を無視する請求項５に記載の露光方法。
【請求項８】
前記プロセス誘起高さ偏差の空間周波数は、前記メサセクション（１０２）の空間周波数よりも低い請求項５に記載の露光方法。
【請求項９】
ＣＤ／フォーカス／ドーズデータを決定することと、前記ＣＤ／フォーカス／ドーズデータは異なるドーズ値における複数のフォーカス値に対する前記クリティカルフィーチャのＣＤ値を含む、
前記ＣＤ／フォーカス／ドーズデータから、前記メサセクション（１０２）と前記ベースセクシ
ョン（１０１）との間の高さの差から生じるデフォーカスによって引き起こされるＣＤ偏差を少なくとも部分的に補償するＣＤ偏差を引き起こすドーズ値を得ることによって、前記局所ドーズの前記補正ドーズ成分を決定することと、
をさらに含む、請求項１に記載の露光方法。
【請求項１０】
前記メサセクション（１０２）と前記ベースセクション（１０１）との間の高さの差に起因する前記デフォーカスに関する情報は、レベルセンサユニットおよび／またはレイアウトトポグラフィデータによって得られる基板レベリングデータから得られる、請求項１に記載の露光方法。
【請求項１１】
リソグラフィ装置であって、
ベースセクション（１０１）およびメサセクション（１０２）を含むデバイス固有トポロジを有する基板（１００）を保持するように構成された基板ステージ（８５０）と、
前記基板ステージ（８５０）に保持された前記基板（１００）の主面（１１０）上に形成された感光層（２００）を放射線ビーム（８０６）で走査するスキャナユニット（８３０、８４０、８５０）と、
前記感光層（２００）の部分領域（２３０）に対して前記放射線ビーム（８０６）によって印加される局所ドーズの補正ドーズ成分を決定するように構成された補助制御装置（８９３）であって、前記補正ドーズ成分は前記部分領域（２３０）と、前記ベースセクション（１０１）とメサセクション（１０２）との間の遷移部（１０６）との間の距離の関数であり、前記補正ドーズ成分は前記部分領域（２３０）におけるクリティカルディメンジョンに対する前記メサセクション（１０２）と前記ベースセクション（１０１）との間の高さ差から生じるデフォーカスの効果を少なくとも部分的に補償する、補助制御装置（８９３）と、
前記部分領域（２３０）に対して前記放射線ビーム（８０６）によって印加される前記局所ドーズを制御するように構成された主制御装置（８９９）であって、前記主制御装置（８９９）は前記補正ドーズ成分とベースドーズ成分から前記局所ドーズを得る、主制御装置（８９９）と、
を備えるリソグラフィ装置。
【請求項１２】
前記ベースドーズ成分は、フィールド内露光変動およびフィールド間露光変動のうちの少なくとも１つを補償するように選択される、請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１３】
パルス放射を放出するように構成された放射源（８１０）と、
放射源（８１０）によって放出された放射をコリメートし、矩形断面積を有する照明ビーム（８０４）を形成するように構成された照明ユニット（８２０）と、
少なくとも矩形断面積の長手方向軸に沿って照明ビーム（８０４）内の水平強度分布を変調するように構成された調整ユニット（８２０）と、をさらに備え、
前記主制御装置（８９９）は、前記調整ユニット（８２０）を制御することによって前記局所ドーズを制御するように構成されている請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１４】
パルス放射を放出するように構成された放射源（８１０）と、
前記放射源（８１０）によって放出された放射をコリメートして照明ビーム（８０４）を形成するように構成された照明ユニット（８２０）と、をさらに備え、
前記主制御装置（８９９）は、前記放射線源（８１０）のパルスレートを制御することによって前記局所ドーズを制御するように構成された請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１５】
基板ステージ（８５０）を制御して放射ビーム（８０６）のビーム軸（８０１）に沿って移動させることによって、放射ビーム（８０６）の焦点位置に対する前記主面（１１０）のプロセス誘起高さ偏差を補償するように構成されたレベリングコントローラ（８９１）をさらに備える請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１６】
前記レベリングコントローラユニット（８９１）は、前記基板ステージ（８５０）によって保持される前記基板（１００）のデバイス固有トポロジの高さ情報を考慮に入れるように構成された請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１７】
前記レベリングコントローラ（８９１）は、前記基板ステージ（８５０）によって保持される前記基板（１００）のデバイス固有トポロジの高さ情報を無視するように構成された請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１８】
前記補助コントローラユニット（８９３）はレベルセンサユニット（８７０）によって取得された基板レベリングデータから、デバイス固有トポロジから生じるデフォーカスに関する情報を受け取るように構成された請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
【請求項１９】
前記補助コントローラユニット（８９３）はＣＤ／フォーカス／ドーズデータを保持するように構成され、前記ＣＤ／フォーカス／ドーズデータは異なるドーズ値における複数の異なるフォーカス値に対するクリティカルフィーチャのＣＤ値を含み、さらに、前記ＣＤ／フォーカス／ド
ーズデータから、前記デバイス固有のトポロジから生じるデフォーカスによって引き起こされるＣＤ偏差を少なくとも部分的に補償するＣＤ偏差を引き起こすドーズ値を選択することによって、前記補正ドーズ成分を決定するように構成される請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
【外国語明細書】
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