(57)【要約】【課題】光変調器アレイにおける静的および動的な空間的ミスアライメントまたは変形を補償できるシステムおよび方法を提供する。【解決手段】複数の光変調器アレイを有し、第１のパターンを形成する空間光変調器と、基板ステージと、基板上に第１のパターンを結像する少なくとも１つの光学素子と、空間光変調器に結合され、パターンデータを形成するラスタライザと、ラスタライザに結合され、光変調器アレイのミスアライメントに関する信号をラスタライザへ供給するセンサとを有しており、センサからの信号に基づいて光変調器アレイのミスアライメントを補償するパターンデータが形成される。【選択図】図３
2006054471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光変調器アレイを有し、パターンを形成する空間光変調器と、
基板ステージと、
基板ステージによって支持されている基板上にパターンを結像する少なくとも１つの光学素子と、
空間光変調器に結合され、該空間光変調器によって使用されるパターンデータを形成するラスタライザと、
ラスタライザに結合され、光変調器アレイのミスアライメントに関する信号をラスタライザへ供給するセンサとを有しており、
ラスタライザはセンサからの信号を用いて光変調器アレイのミスアライメントを補償するパターンデータを形成する
ことを特徴とするマスクレスリソグラフィプリントシステム。
【請求項２】
前記センサは位置センサである、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記センサは所定の参照フレームに対するパターンのずれに関する信号をラスタライザへ供給する、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記ずれは参照フレーム平面の内部にある、請求項３記載のシステム。
【請求項５】
前記ずれは参照フレーム平面に対して法線方向にある、請求項３記載のシステム。
【請求項６】
前記センサは所定の参照フレームに対するパターンの傾きに関する信号をラスタライザへ供給する、請求項２記載のシステム。
【請求項７】
前記センサは所定の参照フレームに対するパターンの回転に関する信号をラスタライザへ供給する、請求項２記載のシステム。
【請求項８】
前記センサは空間光変調器によって形成された第１のパターンのエリアルイメージに関する信号をラスタライザへ供給する、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記センサはパターンのフィールド変化デフォーカスに関する信号をラスタライザへ供給する、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記センサは空間光変調器の表面の反りに関する信号をラスタライザへ供給する、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
ラスタライザは第１の光変調器アレイと第２の光変調器アレイとのミスアライメントを補償する、請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
ラスタライザは所定の参照フレームに対するパターンの静的ミスアライメントを補償する、請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
ラスタライザは所定の参照フレームに対するパターンの動的ミスアライメントを補償する、請求項１記載のシステム。
【請求項１４】
ラスタライザは機械的変位に起因する所定の参照フレームに対するイメージパターンのミスアライメントを補償する、請求項１記載のシステム。
【請求項１５】
ラスタライザは投影光学系の収差および歪みに起因する所定の参照フレームに対するイメージパターンのミスアライメントまたは不完全を補償する、請求項１記載のシステム。
【請求項１６】
ラスタライザは基板の露光中にパターンデータを計算する、請求項１記載のシステム。
【請求項１７】
ラスタライザは基板の露光中に前処理されたパターンデータをメモリから取り出す、請求項１記載のシステム。
【請求項１８】
空間光変調器およびラスタライザを含むツールを用いるマスクレスリソグラフィ方法において、
ａ）空間光変調器によって形成された第１のパターンのミスアライメントを測定し、
ｂ）ステップａ）で測定されたミスアライメントに基づいてラスタライザ入力データを形成し、
ｃ）該ラスタライザ入力データをラスタライザへ供給し、
ｄ）ラスタライザによりパターンデータを形成し、該パターンデータをステップｃ）で供給されたラスタライザ入力データに基づいて調整し、
ｅ）調整されたパターンデータを空間光変調器へ供給し、
ｆ）ステップａ）で測定されたミスアライメントを補償するパターンデータから空間光変調器により第２のパターンを形成する
ことを特徴とするマスクレスリソグラフィ方法。
【請求項１９】
ステップａ）で所定の参照フレームに対する第１のパターンのずれを測定する、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記ずれは参照フレーム平面の内部にある、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記ずれは参照フレーム平面に対して法線方向にある、請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
ステップａ）で所定の参照フレームに対する第１のパターンの傾きずれを測定する、請求項１８記載の方法。
【請求項２３】
ステップａ）で所定の参照フレームに対する第１のパターンの回転ずれを測定する、請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
ステップａ）で第１のパターンのフィールド変化デフォーカスを測定する、請求項１８記載の方法。
【請求項２５】
ステップｄ）で第１のパターンの静的ミスアライメントを補償するパターンデータを形成する、請求項１８記載の方法。
【請求項２６】
ステップｄ）で第１のパターンの動的ミスアライメントを補償するパターンデータを形成する、請求項１８記載の方法。
【請求項２７】
ステップｄ）で投影光学系の収差および歪みに起因するイメージパターンのミスアライメントを補償するパターンデータを形成する、請求項１８記載の方法。
【請求項２８】
ステップｄ）でパターンデータを計算する、請求項１８記載の方法。
【請求項２９】
ステップｄ）で前処理されたパターンデータをメモリから取り出す、請求項１８記載の方法。
【請求項３０】
さらに、ステップａ）で空間光変調器の表面の反りを測定し、ステップｂ）で測定された反りに基づいてラスタライザ入力データを形成し、ステップｆ）で測定された反りを補償するパターンデータから第２のパターンを空間光変調器により形成する、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリソグラフィ、特にマスクレスリソグラフィシステムおよびマスクレスリソグラフィ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィシステムおよびリソグラフィツールは種々の製造分野の印刷技術に用いられている。フォトリソグラフィシステムはマスクまたはレチクルを使用して対象物上にフィーチャを露光する。半導体製造分野では例えばレチクルは露光ビームによって露光され、次に光学系により減倍されたレチクルイメージがシリコンウェハ上に投影される。このようにして回路フィーチャが半導体基板に印刷される。
【０００３】
マスクまたはレチクルの使用を必要としないマスクレスリソグラフィシステムも開発されている。現在のマスクレスリソグラフィのマスク描画装置は運動する対象物上に印刷すべきパターンを投影する。例えば回路フィーチャのパターンが運動するウェハ上に投影される。例としてシリコンウェハをフォトレジストでコーティングするケースが挙げられる。この場合パターンはショットとも称される露光シーケンスで投影され、各ショットで１つまたは複数の空間光変調器ＳＬＭのアレイからのイメージパターンが投影される。
【０００４】
空間光変調器のアレイは対象物に投影された光を変調する素子のプログラマブルアレイである。或るタイプの空間光変調器はディジタルマイクロミラーデバイスＤＭＤである。ＤＭＤは反射モードで用いられることが多い。ＤＭＤの各ミラーは光路へ入ってくる光または光路から出ていく光を反射するようにプログラミングされる。ＤＭＤは光をバイナリステータスの一方すなわちオンまたはオフで出力するバイナリスイッチとして作用する。光強度のシェーディングまたはグレースケールはレーザーパルス源のデューティサイクルを変更し露光時間を増大または低減することにより得られる。このようにしてＤＭＤは、個々のマイクロミラー素子の制御ひいては反射の調整により所望のパターンが対象物（例えばウェハ）上に投影されるようにプログラミングされる。
【０００５】
別のタイプの空間光変調器は透過型の液晶ライトバルブＬＣＬＶである。ＬＣＬＶは典型的には透過型に構成されている。ＤＭＤと同様に、ＬＣＬＶも個々のライトバルブの制御から所望のパターンが対象物上に投影されるようにプログラミングされる。典型的には偏光された光はＬＣＬＶを通過する。個々のバルブは偏光状態が回転されるように制御され、相応のバルブを通過して偏光された光の強度が変調される。個々のバルブによる偏光が制御されると、光はバイナリで通過する（つまりオン／オフ制御される）か、または偏光の回転調整により種々の強度で通過し、シェーディングまたはグレースケールの変化が実現される。
【０００６】
マスクレスリソグラフィツールおよびその技術ではますます高分解能でのパターン印刷が要求されるようになってきている。例えば半導体のダイまたはチップの製造においては、回路フィーチャのパターン、例えば受動素子または能動素子用の線路をしばしば高分解能で印刷し、回路素子のパッケージング密度を高めてパターンピッチを低減しなければならない。高分解能では光変調器アレイとウェハとのアライメントが一段と重要になる。レジストでの所望の線量分布を高精度に得るために、光変調器アレイは相互にかつ印刷を行うべき対象物に対してアライメントされる。
【０００７】
アライメントは正確でなければならない。マスクレスリソグラフィにおいてダイナミックなパターン形成に用いられる各光変調器アレイは他の光変調器アレイおよび対象物平面に存在する一般の参照フレームなどの絶対座標系に対して正確にアライメントされる必要がある。このアライメントは対象物平面に対して平行な方向の１ピクセルサイズの一部分について、また、対象物平面に対して法線方向の波長の一部分について行われる。
【０００８】
２つのタイプのミスアライメント、つまり静的および動的なミスアライメントが発生しうる。静的なミスアライメントまたは変形とは光変調器アレイの所望のアライメント位置に対する残留ミスアライメントまたは残留変形のことである。静的なミスアライメントまたは変形は一般には１スキャンまたは１ショット中に変化しない。これに対して動的なミスアライメントまたは変形とは時間によって変化するずれまたは変形のことである。動的なミスアライメントまたは変形は印刷中に各光変調器アレイおよびこれを支援する電子回路の動作によって生じた熱および振動が剛性ボディとしての光変調器アレイにダイナミックなずれや変形、例えば反りなどを引き起こしたときに発生する。しかし静的および動的なミスアライメントおよび変形が補償されずに残ってしまうと印刷パターンの精度が低下する。ここで対象物平面に対して平行な方向での変形およびミスアライメントはイメージに空間的な歪みをもたらし、対象物平面に対して法線方向での変形およびミスアライメントはデフォーカスおよび／または中心ずれ効果をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって本発明の課題は、光変調器アレイにおける静的および動的な空間的ミスアライメントまたは変形を補償できるシステムおよび方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、複数の光変調器アレイを有しパターンを形成する空間光変調器と、基板ステージと、基板ステージによって支持されている基板上にパターンを結像する少なくとも１つの光学素子と、空間光変調器に結合されこの空間光変調器によって使用されるパターンデータを形成するラスタライザと、ラスタライザに結合され光変調器アレイのミスアライメントに関する信号をラスタライザへ供給するセンサとを有しており、ラスタライザはセンサからの信号を用いて光変調器アレイのミスアライメントを補償するパターンデータを形成する装置の構成により解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、マスクレスリソグラフィツールでの静的および動的なミスアライメントおよび変形を補償するシステムを提供する。本発明のシステムは、空間光変調器、基板ステージ、少なくとも１つの光学素子、ラスタライザおよびセンサを有する。空間光変調器はパターンの形成、例えばウェハ印刷またはフラットパネルディスプレイ印刷に用いられる。空間光変調器は典型的には複数の光変調器アレイを有する。基板ステージは露光すべき媒体、例えばウェアまたは基板などを支持する。少なくとも１つの光学素子は空間光変調器によって形成されたパターンを基板ステージによって支持されたウェハまたは基板へ結像する。ラスタライザは空間光変調器に結合されており、空間光変調器によって使用されるパターンデータを形成する。センサはラスタライザに結合されており、光変調器アレイのミスアライメントおよび／または変形に関する信号をラスタライザへ供給する。ラスタライザはセンサからの信号を用いて光変調器アレイのミスアライメントおよび／または変形を補償するパターンデータを形成する。
【００１２】
本発明のシステムの或る実施形態ではセンサは位置センサである。このセンサは所定の参照フレームに対するパターンのずれに関する信号をラスタライザへ供給する。ここでのずれは参照フレーム平面の内部にあるか、および／または参照フレーム平面に対して法線方向にある。別の実施形態では、センサは所定の参照フレームに対するパターンの傾きに関する信号をラスタライザへ供給する。また別の実施形態では、センサは所定の参照フレームに対するパターンの回転に関する信号をラスタライザへ供給する。さらに別の実施形態では、センサはパターンのエリアルイメージに関する信号および／またはパターンのフィールド変化デフォーカス（field-varying defocus）に関する信号をラスタライザへ供給する。
【００１３】
本発明のシステムの別の実施形態では、センサは光変調器アレイの表面の反りに関する信号をラスタライザへ供給する。
【００１４】
本発明のシステムの別の実施形態では、ラスタライザはウェハまたは基板の印刷中または露光中にパターンデータを計算する。別の実施形態では、ラスタライザはウェハまたは基板の印刷中または露光中に前処理されたパターンデータをメモリから取り出す。
【００１５】
本発明はさらに、空間光変調器によって形成された第１のパターンのミスアライメントが印刷中に測定されるマスクレスリソグラフィ方法を提供する。測定されたミスアライメントに基づいてラスタライザ入力データが形成される。ラスタライザ入力データはラスタライザへ供給される。ラスタライザはラスタライザ入力データに基づいて調整されたパターンデータを形成する。このパターンデータは空間光変調器へ供給され、測定されたミスアライメントを補償する第２のパターンを形成するために用いられる。本発明の方法の或る実施形態では、空間光変調器の表面の反りが測定され、これを補償するパターンデータがラスタライザによって形成される。
【００１６】
本発明の特徴は静的および／または動的なミスアライメントおよび変形が補償されることである。
【００１７】
さらに本発明の特徴は、機械的ミスアライメントまたは歪みに起因する投影イメージのミスアライメントや、収差および歪みに起因するイメージの不完全が補償される。付加的に本発明によれば、パターンごとのミスアライメントのほか、例えばレイヤのゆがみおよび／または回転によるレイヤごとのミスアライメントが補償され、各レイヤのマッチングが向上する。
【００１８】
本発明のその他の実施形態、特徴および利点を、実施例の構造および動作と併せて添付図を参照しながら以下に説明する。
【実施例】
【００１９】
本明細書に関連しその一部となっている添付図を用いて本発明の基本的特徴を説明する。これにより当該分野の技術者は本発明を理解し使用することができるはずである。
【００２０】
本発明を以下に添付図を参照しながら説明する。図の参照番号の左端の桁は相応の素子の初出図の番号を表している。
【００２１】
本発明は、マスクレスリソグラフィツールでの静的および動的なミスアライメントおよび変形を補償するシステムおよび方法に関する。以下に幾つかの配置構成を述べるが、これらは例示にすぎないことを理解されたい。当該分野の技術者は本発明の範囲から離れることなくこれらの配置構成を使用することができる。また本発明で種々に使用している従来技術も先願明細書などから当該分野の技術者には明らかである。
【００２２】
図１には従来技術で用いられているマスクレスリソグラフィシステム１００の概略が示されている。システム１００は空間光変調器１０２，投影光学系１１０および基板ステージ１２０を有している。投影光学系１１０は典型的には光学素子１１２，１１６およびアパーチャ１１４を有する。対象物１２２、例えば基板ウェハには空間光変調器１０２によって形成される図示しない１つまたは複数のパターンが露光される。この対象物は基板ステージ１２０によって支持され、露光中に運動される。本明細書では“パターン”という語は基板上に印刷される全てのパターンを意味する。例えばパターンは集積回路やフラットパネルディスプレイのパターンであってもよいし、ウェハまたは基板上に印刷されるその他の製品のパターンであってもよい。
【００２３】
図２のＡには本発明の空間光変調器１０２のアレイ２４０の実施例の概略が示されている。もちろん本発明の範囲から離れることなく他の空間光変調器またはコントラストデバイスを使用することもできる。光変調器アレイ２４０はティルトミラー式光変調器アレイである。図２のＡに示されているように、光変調器アレイ２４０は１２個のミラー２４２を有する。各ミラー２４２は側長Ｄを有する。この実施例ではこの側長Ｄは約１６μｍであるが、別の実施例として約８μｍであってもよい。ミラー２４２によって表されるピクセルは例えばミラー２４２ａを傾けて距離Ｔを変化させることによりターンオフされる。この距離は入射光の波長の１／４に等しい。例えば有利な実施例では距離Ｔは約０．０６２μｍである。典型的な実施例では、ティルトミラー式光変調器アレイ２４０は１０００個以上のミラー２４２を有する。
【００２４】
図２のＢには光変調器アレイに対するアドレス回路２５０の概略が示されている。アドレス回路２５０は各ミラー２４２を軸線２５２に関して傾けるために用いられる。アドレス回路２５０は複数のアドレス線２５４，２５６，キャパシタ２５８，トランジスタ２６０およびティルトパッド２６２を有する。当該分野の技術者にはここまでの説明で容易に理解されるはずであるが、アドレス線２５４，２５６へ適切な信号を印加すれば各ミラー２４２のティルト運動が制御される。
【００２５】
図３にはマスクレスリソグラフィツールでの静的および／または動的なミスアライメントおよび変形を補償する本発明のシステム３００の概略が示されている。システム３００は次のように動作する。まず所望のパターン３０２がマスクレスリソグラフィツールのオペレータによって選択される。次に所望のパターン３０２から計算パターン３０４が形成される。次にセンサ３０６がマスクレスリソグラフィツールの１つまたは複数のアスペクトを後述のように測定し、ツールのミスアライメントおよび変形に関する出力を形成する。このセンサ３０６の出力がミスアライメントおよび変形を補償するのに必要な静的および／または動的な補正量３０８の計算に用いられる。さらに図示しないラスタライザが計算パターン３０４と計算された静的および／または動的な補正量３０８とを結合して補正ピクセルマスク３１０を形成する。この補正ピクセルマスク３１０は空間光変調器３１２へ供給される。補正ピクセルマスク３１０が空間光変調器３１２へ供給されると、空間光変調器３１２は第２のパターン、つまりセンサ３０６によって検出されたツールのミスアライメントおよび変形が補償されたパターンを形成する。
【００２６】
本発明の実施例では、パターンごとまたはレイヤごとにミスアライメントおよび変形が補正される。第２のレイヤまたはそれより下方のレイヤ、例えば基板またはウェハなどが露光される際には、あらかじめミスアライメントおよび変形が検出されて既知となっており、ラスタライザによりこれらに対しての補正を行うことができる。こうしてパターンごとのマッチングまたはレイヤごとのマッチングがさらに向上する。
【００２７】
システム３００の動作を良好に理解してもらうために、正規直交参照フレームＯＸＹＺを有するツールを考察する。ここで軸線ＯＸ，ＯＹは対象物平面に存在し、軸線ＯＺはその法線方向に存在する。このツールの空間光変調器またはそのアレイまたはセルの反射面の一般的なずれおよび変形は次の成分によって記述される。第１に、ＯＸＹ平面における剛性ボディのずれとＯＺ軸線を中心とした回転とに相応する３つの自由度が挙げられる。これらのずれは空間光変調器の反射面が対象物平面に形成したパターンに現れる。第２には、ＯＺ軸線に沿った剛性ボディのずれとＯＸ軸線およびＯＹ軸線を中心とした２つの回転とに相応する３つの自由度である。これらの自由度は空間光変調器の反射面のグローバルなピストン運動およびティルト運動によって生じる。第３に空間光変調器の反射面の任意の変形を表す無限大の数の自由度が挙げられる。この自由度はピクセルごとに変化するピストン運動およびティルト運動によって生じる。
【００２８】
上述の第１の自由度のセットおよび第２の自由度のセット、つまり剛性ボディの自由度は当該分野の技術者に周知の位置測定技術を用いて測定される。第１の自由度のセットはラスタライズアルゴリズムを用いて例えば露光中または印刷中に補償することができる。なぜならこれらは各ピクセルの位置を僅かずつ補正することに相応するからである。第２の自由度のセットは各ピクセルの光変調特性を変化させることによって調整される。この自由度のために、各ピクセルはＺ方向での所定のずれとＯＸ軸線およびＯＹ軸線を中心とした所定の傾きとを有する。これは各ピクセルの光変調容量を変更して修正される。こうした修正は露光中または印刷中のラスタライズアルゴリズムに含まれるが、第１の自由度のセットの修正に比べれば大きな修正を必要とする。
【００２９】
上述の第３の自由度のセットは空間光変調器、例えばそのティルトミラーの裏側の位置センサを用いて、またはフィールド偏光デフォーカスを求める光学的手法を用いて測定される。正確な測定が行われればこの効果は第１の自由度のセットおよび第２の自由度のセットを結合したものに等しくなる。各ピクセルはわずかに異なるパターン位置でサンプリングされ、各ピクセルの光変調容量が修正される。
【００３０】
本発明の有利な実施例では、費用および煩雑性は多少増大するが、空間光変調器の機械的補償および冷却のための種々の手段がミスアライメントおよび変形の補償手段とともに用いられる。例えば或る実施例では、幾つかの自由度、例えば上述の第１の自由度がラスタライズの際に補償され、別の自由度、例えば上述の第２の自由度が機械的アクチュエータによって補償される。さらに別の自由度、例えば上述の第３の自由度は、空間光変調器を冷却することによって、または空間光変調器から振動およびその他の望ましくない機械的変位を受動的に分離することによって補償される。
【００３１】
スティッチなどの特殊な状況を除いて一般的に云えば、本発明のラスタライザはパターンの各ピクセルのステータスを空間光変調器のミスアライメントおよび変形の以前の履歴を考慮せずに計算できる。本発明のラスタライザは典型的には、空間光変調器で形成された全パターンピクセルのティルト運動またはピストン運動またはグレイトーンなどのステータスを計算するラスタライズアルゴリズムを有しており、ウェハまたは基板上にコーティングされるレジストの所望のエリアルイメージまたは線量パターンを最適に送出する。スティッチ動作では、イメージエッジ近傍の領域が種々の時点で２重露光または２重ショットの作用を受けるため、以前の履歴が考慮される。続く２回の露光中に発生したミスアライメントおよび変形が既知となることによりエッジ作用をいっそう簡単に考慮することができる。
【００３２】
図４には本発明の第１の実施例のマスクレスリソグラフィシステム４００の概略が示されている。マスクレスリソグラフィシステム４００は照明源４０２，空間光変調器４０４，空間光変調器センサ４０５，投影光学系４０６，基板ステージ４０８，基板ステージセンサ４０９，ビームスプリッタ４１２，ラスタライザ４１４およびバッファ４１５を含み、これらは図４に見られるように結合されている。
【００３３】
この実施例では、照明源４０２から放出された照明エネルギはビームスプリッタ４１２を介して空間光変調器４０４へ配向される。有利な実施例では照明源４０２はパルスエキシマレーザーである。もちろん連続的な照明源を使用してもよい。空間光変調器４０４へ入射した照明エネルギはバッファ４１５に記憶されたパターンに応じて反射するように調整され、パターンまたはパターンイメージが形成される。空間光変調器４０４によって形成されたパターンは投影光学系４０６を介して基板ステージ４０８近傍の平面へ投影または結像される。
【００３４】
空間光変調器センサ４０５および基板ステージセンサ４０９は空間光変調器４０４ひいてはこれによって形成されたパターンのミスアライメントおよび／または変形に関するマスクレスリソグラフィシステム４００のアスペクトを測定する。２つのセンサ４０５，４０９は当該分野の技術者にとって周知のセンサ、例えばキャパシタンスゲージまたは他の位置センサであってよい。基板ステージセンサ４０９はエリアルイメージまたはフィールド変化デフォーカスに関する出力を送出するセンサである。２つのセンサ４０５，４０９の出力はともにラスタライザ４１４のエラー補正量計算部４２０へ供給される。
【００３５】
ラスタライザ４１４はパターンデータを計算するラスタライズアルゴリズムを有しており、このパターンデータはバッファ４１５に記憶され、パターン形成のために空間光変調器４０４へ供給される。図４に示されているように、ラスタライザ４１４はエラー補正量計算部４２０およびパターン計算部４２２を含み、これらは協働して補正ピクセルマスク４２４すなわちパターンデータを形成する。エラー補正量計算部４２２は空間光変調器センサ４０５および基板ステージセンサ４０９からの入力信号に基づいてミスアライメント／変形補償データを形成し、パターン計算部４２２はこれを用いてピクセルデータを調整する。
【００３６】
有利な実施例ではラスタライザ４１４は印刷中または基板の露光中にパターンデータを形成する。つまりラスタライザ４１４はリアルタイムで動作し、パターンの各ピクセルのステータスをただちに計算する。別の実施例として、ラスタライザ４１４がメモリまたは記憶媒体から前処理されたデータを取り出すように構成することもできる。
【００３７】
図５には本発明のいっそう詳細な実施例としてマスクレスリソグラフィシステム５００が示されている。マスクレスリソグラフィシステム５００は照明源５０２，空間光変調器５０４，投影光学系５０６および基板ステージ５０８を有している。
【００３８】
この実施例では、照明源５０２から放出された照明エネルギは照明光学系５１０を介して調整される。照明光学系５１０を出た照明エネルギはビームスプリッタ５１２を介して空間光変調器５０４へ配向される。有利な実施例では照明源５０２はパルスエキシマレーザーである。もちろん連続的な照明源を使用してもよい。
【００３９】
図５の空間光変調器５０４は反射型空間光変調器であり、引き出されて示されているように複数の光変調器アレイまたは光変調器セル５２４および参照レチクル５２６を有する。図５の実施例では空間光変調器５０４は１２個の光変調器セル５２４を有する。別の実施例として１３個以上または１１個以下の光変調器セルを設けることもできる。参照レチクル５２６はツールの調整または較正、および空間光変調器５０４のミスアライメントおよび／または変形の検出および補償に用いられる固定参照フィーチャを含む。図５に示されているように、参照レチクル５２６は少なくとも１つの光変調器セル５２４の近傍で同じ平面内に配置されている。有利な実施例では２つ以上の参照レチクル５２６が設けられる。
【００４０】
この実施例では、照明源５０２からの照明エネルギは光変調器セル５２４および参照レチクル５２６を個別に照明してもよいし、同時に照明してもよい。全てのセルおよび参照レチクルを同時に照明するために、照明ビームを適切な数の小さなビームへ分割することができる。図示しない付加的なシャッタを照明源５０２または分割されたビームと参照レチクル５２６とのあいだに適切に配置し、これにより照明源５０２から参照レチクル５２６へ入射する照明エネルギの量を制御することもできる。
【００４１】
空間光変調器５０４に結合されたラスタライザ５１４はパターンを形成するための信号を各光変調器セル５２４へ供給する。有利な実施例ではこの信号はディジタルデータまたはアナログデータのストリームである。空間光変調器５０４へこの信号が供給されると、線形化されたパターンビットマップが形成される。光変調器セル５２４へ供給された信号は参照レチクル５２６の固定参照フィーチャのビットマップまたはパターンを形成するために用いられる。
【００４２】
空間光変調器５０４から反射されてきた照明エネルギはビームスプリッタ５１２を通過し、投影光学系５０６へ入射する。図５に示されているように、この実施例では投影光学系５０６はレンズまたはレンズグループ５０３，５０７およびアパーチャ５０５を含む。パターンイメージは反射された照明エネルギから光変調器セル５２４によって形成され、投影光学系５０６の瞳へ入射する。参照イメージは反射された照明エネルギから参照レチクル５２６によって形成され、これも投影光学系５０６の瞳へ入射する。
【００４３】
基板ステージ５０８はステップアンドスキャンリソグラフィを行うためにＸ方向およびＹ方向へ運動可能である。Ｙ方向位置は図示しないモータおよび干渉計５１８を用いて制御される。Ｘ方向位置は図示しないモータおよび干渉計５２２を用いて制御される。レーザー５１６およびビームスプリッタ５２０が干渉計５１８，５２２を照明するために使用される。投影光学系５０６によって形成されたイメージは基板ステージ５０８の位置を変更することにより種々の領域で位置決めすることができる。
【００４４】
ここで図８のイメージスキャナ８０４を使用してパターンイメージおよび参照イメージを検出することができる。ここではイメージスキャナはスキャンされたイメージの強度に比例する電気信号を形成する光感応性デバイスである。有利な実施例ではパターンイメージおよび参照イメージは３Ｄエリアルイメージである。
【００４５】
また図８のイメージスキャナに比較器を結合し、パターンイメージと参照イメージとを比較してミスアライメントおよび変形を検出することもできる。ここではこの比較器は当該分野では周知のイメージ品質メトリクスを形成し、従来の比較技術を用いてこれらのメトリクスを比較する。有利な実施例では、比較器に結合された調整制御回路が比較器の出力に基づいて自動でツールを調整する。有利には、ツールは照明源、空間光変調器、投影光学系および／または基板ステージを調整することにより調整され、このとき付加的にラスタライザを用いてミスアライメントおよび変形を補償することもできる。こうした周期的なツールの調整は、例えば１ロットの基板のプロセス中少なくとも１回行われる。
【００４６】
本発明の別の有利な実施例では、空間光変調器は照明エネルギを反射させるのではなく透過させるように制御する。この場合、照明光学系は空間光変調器を適切に照明できるように構成される。
【００４７】
マスクレスリソグラフィシステムのさらなる詳細については2004年3月31日付提出の米国出願第１０／８１２９７７号明細書に記載されている。この出願の内容は本発明の内容に関連する。
【００４８】
図６には本発明の空間光変調器の概略が示されている。図６に示されているように、各光変調器セル５２４は複数のピクセル変調器６０２を含む。有利な実施例では、ピクセル変調器６０２は照明エネルギを入射照明光に対して平行に、または入射照明光に対して幾分かの角度を付けて反射する。なおここでオンピクセルとは照明エネルギを入射照明光に対して平行に反射するピクセルのことである。
【００４９】
図７には本発明の参照レチクルの実施例の概略が示されている。図７に示されているように、参照レチクル５２６は１つのプレート７０３上に２つの大きな領域７０２を有している。この実施例ではプレート７０３は入射した照明エネルギを投影光学系５０６の瞳から逸らすように傾けられる。それぞれの領域７０２は参照フィーチャ７０６を含む複数のサブ領域７０４を有する。図７の実施例では、サブ領域７０２ａは４つの参照フィーチャ７０６ａ〜７０６ｄを有する。参照フィーチャ７０６ａはＹ方向に延在する一連の平行線である。参照フィーチャ７０６ｂはＸ方向に延在する一連の平行線である。参照フィーチャ７０６ｃはＹ方向に４５°で交わる一連の平行線である。参照フィーチャ７０６ｄは参照フィーチャ７０６ｃに対して垂直に延在する一連の線である。当該分野の技術者に周知である通り、この４つの配向線はリソグラフィツールのセットアップおよび較正にとって有利である。別の方向へ延在する付加的な配向線を他のサブ領域に設け、例えばスティッチ動作を評価することもできる。有利な実施例では、参照レチクル５２６のフィーチャはクロムマスクの透明開口を用いて形成される。ただし他の周知のグレーティングなどの手段を用いて参照レチクルのフィーチャを形成してもよい。
【００５０】
図８には、本発明の実施例にしたがってエリアルイメージまたはフィールド変化デフォーカスの情報を取得する様子が示されている。図５に則して説明したように、照明源５０２から放出された照明エネルギは照明光学系５１０を介して調整される。この照明エネルギはビームスプリッタ５１２を介して空間光変調器５０４へ配向される。また空間光変調器５０４へは参照レチクルに含まれる参照フィーチャのパターンを形成するための信号も供給される。投影光学系５０６は空間光変調器５０４の光変調器セルで反射された光を用いてパターンイメージを形成し、さらに空間光変調器５０４の参照レチクルで反射された光を用いて参照イメージを形成する。パターンイメージおよび参照イメージはイメージスキャナ８０４によって検出される。この実施例では、イメージスキャナ８０４は複数の位置８０４ａ〜８０４ｄに組み込まれ、それぞれの位置で撮像する。各位置は有利には基板８０２のエッジ近傍である。基板ステージ５０８をＺ方向で運動させることにより、イメージスキャナ８０４は３Ｄイメージまたはフィールド変化デフォーカス情報を取得することができる。
【００５１】
当該分野の技術者にはここまでの説明でエリアルイメージ、例えばパターンイメージおよび参照イメージの取得および比較、ひいては光変調器セルのミスアライメントおよび変形の検出の手段が理解されるであろう。図８に示されているセンサ／比較器８０６，８０８はパターンイメージと参照イメージとの比較に基づく入力信号をラスタライザ５１４へ供給する。センサ／比較器８０６，８０８をどのように構成するかも当該分野の技術者には容易に理解されるはずである。
【００５２】
図９にはマスクレスリソグラフィシステムの静的および／または動的なミスアライメントおよび変形を補償する本発明の方法９００のフローチャートが示されている。本発明の方法９００はステップ９０２〜９１２を含む。
【００５３】
ステップ９０２では空間光変調器によって形成されたパターンのミスアライメントおよび／または変形が印刷中に測定される。このミスアライメントおよび／または変形は例えばエリアルイメージスキャナを用いて直接に測定されてもよいし、１つまたは複数の位置センサを用いて間接に測定されてもよい。後者の場合、位置センサはリソグラフィシステムの種々の部分の位置を求め、ミスアライメントおよび／または変形の有無を推測する。
【００５４】
ステップ９０４ではステップ９０２で測定されたミスアライメントおよび／または変形の情報に基づいてラスタライザ入力データが形成される。ラスタライザ入力データはミスアライメントおよび／または変形の測定に使用されたセンサの直接の出力であってもよいし、この出力から導出された計算データであってもよい。
【００５５】
ステップ９０６ではラスタライザ入力データがラスタライザへ供給される。このデータはディジタル形式であってもアナログ形式であってもよい。
【００５６】
ステップ９０８ではパターンデータがラスタライザまたはラスタライズアルゴリズムによって形成される。有利な実施例では、パターンデータはリソグラフィツールの空間光変調器によって形成すべき各パターンピクセルに対するステータス情報、例えばティルト運動またはピストン運動またはグレイトーンについての情報を含む。このパターンデータはステップ９０６で供給されたラスタライザ入力データに基づいて、リソグラフィツールの特定部分、例えば特定の光変調器アレイまたはセルと基板ステージとのミスアライメントおよび／または変形を補償すべく調整される。
【００５７】
ステップ９１０ではパターンデータが空間光変調器へ供給される。ステップ９０６と同様にこのデータはディジタル形式であってもアナログ形式であってもよい。
【００５８】
ステップ９１２ではステップ９０８で形成されたパターンデータに基づいて、空間光変調器により第２のパターンが形成される。この第２のパターンはステップ９０２で測定されたミスアライメントおよび／または変形を補償している。
【００５９】
本発明を幾つかの実施例に則して説明したが、これらは単に例示に過ぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。当該分野の技術者にとっては本発明の範囲から離れることなく形状および細部に種々の変更を加えることができる。したがって本発明の範囲は上述の実施例ではなく、特許請求の範囲およびこれに対応する特徴によって定められるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】従来のマスクレスリソグラフィシステムの概略図である。
【図２】空間光変調器およびそのアドレス回路の部分図である。
【図３】マスクレスリソグラフィツールでの静的および／または動的なミスアライメントおよび変形を補償する本発明のシステムの概略図である。
【図４】本発明のマスクレスリソグラフィシステムの第１の実施例を示す図である。
【図５】本発明のマスクレスリソグラフィシステムの第２の実施例を示す図である。
【図６】本発明の空間光変調器の概略図である。
【図７】本発明の参照レチクルの概略図である。
【図８】本発明によりエリアルイメージを取得する様子を示す図である。
【図９】マスクレスリソグラフィシステムでの静的および／または動的なミスアライメントおよび変形を補償する本発明の方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６１】
１００，４００，５００  マスクレスリソグラフィシステム、  １０２，５０４  空間光変調器、  １１０，５０６  投影光学系、  １１２，１１６  光学素子、  １１４  アパーチャ、  １２０，４０８，５０８  基板ステージ、  １２２  対象物、  ２４０，５２４，５２４ａ〜５２４ｃ  光変調器アレイ、  ２４２，２４２ａ  ミラー、  ２５０  アドレス回路、  ２５２  軸線、  ２５４，２５６  アドレス線、  ２５８  キャパシタ、  ２６０  トランジスタ、  ２６２  ティルトパッド、  ４１４，５１４  ラスタライザ、  ５０２  照明源、  ５０３，５０７  レンズ、  ５１０  照明光学系、  ５１２，５２０  ビームスプリッタ、  ５１６  レーザー、  ５１８，５２２  干渉計、  ５２６  参照レチクル、  ６０２  ピクセル変調器、  ７０２  領域、  ７０３  プレート、  ７０４，７０４ａ，７０４ｂ  サブ領域、  ７０６，７０６ａ〜７０６ｃ  固定参照フィーチャ、  ８０２  基板、  ８０４  イメージスキャナ、  ８０４ａ〜８０４ｄ  位置、  ８０６，８０８  センサ／比較器
【図１】
2006054471.tif 000003
【図２】
2006054471.tif 000004
【図３】
2006054471.tif 000005
【図４】
2006054471.tif 000006
【図５】
2006054471.tif 000007
【図６】
2006054471.tif 000008
【図７】
2006054471.tif 000009
【図８】
2006054471.tif 000010
【図９】
2006054471.tif 000011