(57)【要約】光投射システムのレンズ透過率の状態を決定する方法および装置を説明する。レンズまたはイメージング対物レンズ透過率は、複数のフィールド地点における射出瞳の横断方向の方向余弦（ｎｘ、ｎｙ）の関数として決定されるので、フォトリソグラフィ露光システムのより完全な解析および補正を提供する。投射イメージングシステムの入射瞳は、均一に照射され、射出瞳の方向余弦の関数としてイメージングシステムを通る透過率の角度依存が決定される。光源は、インサイチュウ照射構造（ＩＳＩＳ）を備えた光調節器を含み、ＩＳＩＳは、システムの入射瞳の均一な照射光を提供できる光学構造である。
2007534166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射イメージングシステムの光調節器であって、
光入力部；および
上記光調節器が、上記光入力部において、光源から光を受け、上記投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度をもつ実質的に均一な照射光を出力する光出力部
を備える光調節器。
【請求項２】
請求項１に記載の光調節器であって、
第１の表面および第２の表面を備えるレチクル；
上記レチクルの上記第１の表面に隣接した少なくとも１枚のレンズ
被膜の開口部が上記少なくとも１枚のレンズの１つに対応する上記被膜の少なくとも１つの開口部を備えた上記レチクルの上記第２の表面上の被膜
をさらに備える光調節器。
【請求項３】
請求項２に記載の光調節器であって、透過格子をさらに備える光調節器。
【請求項４】
請求項２に記載の光調節器であって、位相格子をさらに備える光調節器。
【請求項５】
請求項２に記載の光調節器であって、位相拡散器をさらに備える光調節器。
【請求項６】
請求項２に記載の光調節器であって、透過拡散器をさらに備える光調節器。
【請求項７】
請求項２に記載の光調節器であって、偏光角格子をさらに備える光調節器。
【請求項８】
光調節器であって、
第１の表面上に少なくとも１つの開口部を有し、第２の表面上に対応する光開口部を有する上記第１の表面および上記第２の表面を備えたレチクル；
上記レチクルの上記第１の表面上の上記光開口部に隣接し、頂部表面および底部表面を備えた少なくとも１枚のレンズ；および
絞りプレートの開口部が上記第２の表面上の光開口部に対応し、上記少なくとも１枚のレンズの頂部に受けた光が、投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度の大きさをもつ実質的に均一な照射光として、上記レチクルを通過し、上記絞りプレートの少なくとも１つの開口部を通って出力される少なくとも１つの開口部をもつ絞りプレート
を備える光調節器。
【請求項９】
請求項８に記載の光調節器であって、上記少なくとも１枚のレンズの頂部表面が、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、または偏光角格子をさらに備える光調節器。
【請求項１０】
請求項８に記載の光調節器であって、上記少なくとも１枚の底部表面が、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、または偏光角格子をさらに備える光調節器。
【請求項１１】
請求項８に記載の光調節器であって、上記レチクルの上記第１の表面上の上記少なくとも１つの光開口部が、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、または偏光角格子をさらに備える光調節器。
【請求項１２】
請求項８に記載の光調節器であって、上記レチクルの上記第２の表面上の上記少なくとも１つの光開口部が、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、または偏光角格子をさらに備える光調節器。
【請求項１３】
請求項８に記載の光調節器であって、上記レチクルの上記第２の表面上の上記少なくとも１つの光開口部が、バルク拡散器または離散拡散器部材と接触しているか、接近している光調節器。
【請求項１４】
光調節器であって、
レチクル；
バルク拡散器；および
上記レチクルおよび上記バルク拡散器を通過する光が、投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさよりも大きい角度の大きさをもつ実質的に均一な照射光として、絞りプレートの少なくとも１つの開口部を通って出力される少なくとも１つの開口部をもつ絞りプレート
を備える光調節器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光調節器であって、上記バルク拡散器が上記レチクルと上記絞りプレートとの間に位置する光調節器。
【請求項１６】
請求項１４に記載の光調節器であって、上記バルク拡散器が、上記絞りプレートとは反対のレチクル表面に隣接して位置する光調節器。
【請求項１７】
請求項１４に記載の光調節器であって、上記レチクルに隣接したレンズをさらに備える光調節器。
【請求項１８】
光調節器であって、
第１の表面上に少なくとも１つの光開口部を有し、第２の表面上に対応する光開口部を有する上記第１の表面および上記第２の表面を備えたレチクル；
第１のレンズおよび第２のレンズが上記レチクルの光開口部に連結され、隣接する上記レチクルの上記第１の表面に隣接した少なくとも１つの上記第１のレンズおよび上記レチクルの上記第２の表面に隣接した第２のレンズ；および
絞りプレートの開口部が、上記レチクルの上記第２の表面上の光開口部に対応し、上記第１のレンズの頂部で受けた光が上記レチクルと第２のレンズとを通過し、投射イメージングシステムの射出瞳の角度の大きさより大きい角度の大きさをもつ実質的に均一な照射光として、上記絞りプレートの少なくとも１つの開口部を通って出力される少なくとも１つの開口部を備えた絞りプレート
を備える光調節器。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光調節器であって、上記第１のレンズが、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、バルク拡散器、離散拡散部材、または偏光角格子をさらに備える光調節器。
【請求項２０】
請求項１８に記載の光調節器であって、上記第２のレンズが、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、バルク拡散器、離散拡散部材、または偏光角格子をさらに備える光調節器。
【請求項２１】
光調節器であって、
第１のレンズを含む第１の反射表面；
第２のレンズを含む第２の反射表面；および
絞りプレートの開口部が上記第１のレンズおよび上記第２のレンズと連結され、上記第１のレンズに入射する光が上記第２のレンズに反射され、上記第２のレンズに反射された後、投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度の大きさをもつ実質的に均一な照射光として上記絞りプレートの開口部を通過する開口部を備えた絞りプレート
を備える光調節器。
【請求項２２】
請求項２１に記載の光調節器であって、上記第１のレンズが、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、バルク拡散器、フレネルゾーンプレート、または偏光角格子をさらに備える光調節器。
【請求項２３】
請求項２１に記載の光調節器であって、上記第２のレンズは、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、バルク拡散器、または偏光角格子をさらに備える光調節器。
【請求項２４】
光調節器であって、
光源、レチクルステージ、入射瞳、射出瞳、およびイメージング対物レンズを含むリソグラフィ投射マシン；
上記リソグラフィ投射マシンの上記光源を調節して、上記入射瞳をいっぱいにする手段；
絞りプレート
を備える光調節器。
【請求項２５】
請求項２４に記載の光調節器であって、光源を調節して上記入射瞳をいっぱいにする手段が、上記光源の中に離散拡散部材を配置することから成る光調節器。
【請求項２６】
請求項２４に記載の光調節器であって、光源を調節して上記入射瞳をいっぱいにする手段が、上記光源の中に離散拡散部材を配置することから成る光調節器。
【請求項２７】
請求項２４に記載の光調節器であって、光源を調節して上記入射瞳をいっぱいにする手段が、上記リソグラフィ投射マシンの光源を、シグマが１より大きいように設定することから成る光調節器。
【請求項２８】
請求項２４に記載の光調節器であって、光源が有効に上記入射瞳をいっぱいにできるように、光源を調節して上記入射瞳をいっぱいにする手段が１未満のシグマをもつ光源をスキャンまたは角度で傾けることから成る光調節器。
【請求項２９】
請求項２４に記載の光調節器であって、上記絞りプレートが、上記レチクルステージ上に配置されるレチクルの頂部側に取り付けられる光調節器。
【請求項３０】
請求項２４に記載の光調節器であって、上記絞りプレートが、上記レチクルステージ上に配置されたレチクルの底部側から離れて取り付けおよび配置される光調節器。
【請求項３１】
請求項２４に記載の光調節器であって、上記絞りプレートが上記光源の中に配置される光調節器。
【請求項３２】
請求項２４に記載の光調節器であって、上記絞りプレートが上記レチクルステージと上記イメージング対物レンズとの間に配置された光調節器。
【請求項３３】
光調節器であって、
頂部表面および底部表面をもつレチクル；
レンズ、および上記レンズを上記レチクルに取り付ける手段；および
絞りプレートおよび上記絞りプレートを上記レチクルに取り付ける手段
を備える光調節器。
【請求項３４】
請求項３３に記載の光調節器であって、上記レンズが、レチクルの頂部表面の上方に取り付けられ、レチクルの頂部表面に取り付けられた上記絞りプレートの上に実質的に焦点の合わされた光調節器。
【請求項３５】
請求項３３に記載の光調節器であって、上記レンズが、レチクルの底部表面の下方に取り付けられ、レチクルの底部表面にも取り付けられた上記絞りプレートの上に実質的に焦点の合わされた光調節器。
【請求項３６】
請求項３３に記載の光調節器であって、上記レンズがボールレンズである光調節器。
【請求項３７】
請求項３５に記載の光調節器であって、上記レンズがボールレンズである光調節器。
【請求項３８】
投射イメージングシステムの射出瞳透過率を決定する方法であって、
上記投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度をもつ実質的に均一な照射光をもつ照射源を設けるステップ；
上記照射イメージングシステムの射出瞳から発せられる照射光源からの照射光により記録媒体を露光するステップ；および
上記露光された記録媒体から、上記投射イメージングシステムの透過率関数を再構成するステップ
を含む方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法であって、上記投射イメージングシステムが、ステッパ、スキャナ、液浸リソグラフィ用に構成されたスキャナ、または液浸リソグラフィ用に構成されたステッパを備える方法。
【請求項４０】
請求項３８に記載の方法であって、上記記録媒体が、フォトレジスト、電子デバイス、またはＣＣＤ構造を備える方法。
【請求項４１】
請求項３８に記載の方法であって、上記射出瞳の開口数を補正するステップをさらに含む方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法であって、上記補正が開口数の羽根を調節するステップを含む方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法であって、上記開口数の羽根が、計測された全てのフィールド地点の平均開口数を表すように調節される方法。
【請求項４４】
請求項４２に記載の方法であって、上記開口数の羽根が楕円形に構成される方法。
【請求項４５】
請求項４１に記載の方法であって、上記補正が上記開口数の位置を調節するステップを含む方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法であって、上記開口数の位置が調節されて、全ての計測されるフィールド地点に関する平均開口数を表す方法。
【請求項４７】
請求項３８に記載の方法であって、上記投射イメージングシステムの透過誤差を補正するステップをさらに含む方法。
【請求項４８】
請求項４７に記載の方法であって、上記補正が、グレイレベル瞳フィルタを瞳平面の中に配置するステップを含む方法。
【請求項４９】
請求項３８に記載の方法であって、上記露光するステップが複数回のサブ露光を含む方法。
【請求項５０】
投射イメージングシステムのレチクル側面のテレセントリック性を決定する方法であって、
上記投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度をもつ実質的に均一な照射光を備えた照射光源を設けるステップ；
上記投射イメージングシステムの射出瞳から発せられる上記照射光源からの照射光で記録媒体を露光するステップ；
露光された上記記録媒体からフィールド位置の関数として上記投射イメージングシステムの透過率関数を再構成するステップ；
基準フレームの中央と各フィールドポイントの上記露光された射出瞳の中央との間の違いを決定するステップ；および
レチクル側面のテレセントリック性の個々のコンポーネントを計算するステップ
を含む方法。
【請求項５１】
請求項５０に記載の方法であって、多項式関数にコンポーネントを適合させるステップをさらに含む方法。
【請求項５２】
請求項５０に記載の方法であって、上記投射イメージングシステムが、ステッパ、スキャナ、液浸リソグラフィ用に構成されたスキャナ、または液浸リソグラフィ用に構成されたステッパを含む方法。
【請求項５３】
請求項５０に記載の方法であって、上記記録媒体が、フォトレジスト、電子デバイス、またはＣＣＤ構造を備える方法。
【請求項５４】
請求項５０に記載の方法であって、露光するステップが複数回のサブ露光を含む方法。
【請求項５５】
フォトリソグラフィチップマスクを製造する方法であって、
投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさよりも大きい角度の大きさの実質的に均一な照射光をもつ照射光源を設けるステップ；
上記投射イメージングシステムの射出瞳から発せられる照射光源からの照射光で記録媒体を露光するステップ；
露光された上記記録媒体から上記投射イメージングシステムの透過率関数を再構成するステップ；
再構成された上記透過率プロファイルにしたがって上記投射イメージングシステムの絞りを調節するステップ；および
上記投射イメージングシステムの所望のマスク・ワーク・レチクルを投射するステップ
を含む方法。
【請求項５６】
請求項５５に記載の方法であって、上記絞りを調節するステップが上記絞りの位置を調節するステップを含む方法。
【請求項５７】
請求項５５に記載の方法であって、上記絞りを調節するステップが上記絞りの形状を調節するステップを含む方法。
【請求項５８】
請求項５５に記載の方法であって、上記絞りを調節するステップが透過率分布を調節するステップを含む方法。
【請求項５９】
請求項４０に記載の方法であって、露光するステップが複数回のサブ露光を含む方法。
【請求項６０】
半導体チップを製造する方法であって、
投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度の大きさの実質的に均一な照射光をもつ照射光源を設けるステップ；
上記投射イメージングシステムの射出瞳から発せられる照射光源からの照射光で記録媒体を露光するステップ；
露光された上記記録媒体から、上記投射イメージングシステムの透過率関数を再構成するステップ；
再構成された上記透過率プロファイルにしたがって上記投射イメージングシステムの絞りを調節するステップ；および
上記投射イメージングシステムの所望のマスク・ワーク・レチクルを投射するステップ
を含む方法。
【請求項６１】
投射イメージングシステムを制御する方法であって、
投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度の大きさの実質的に均一な照射光をもつ照射光源を設けるステップ；
上記投射イメージングシステムの射出瞳から発せられる上記照射光源からの照射光で、記録媒体を露光するステップ；
露光された上記記録媒体から上記投射イメージングシステムの透過率関数を再構成するステップ；および
再構成された上記透過率プロファイルにしたがって、上記投射イメージングシステムの絞りの調節を制御するステップ；
を含む方法。
【請求項６２】
請求項６１に記載の方法であって、上記絞りの調節が、上記絞り位置を調節するステップを含む方法。
【請求項６３】
請求項６１に記載の方法であって、上記絞りの調節が上記絞りの形状を調節するステップを含む方法。
【請求項６４】
請求項６１に記載の方法であって、上記絞りの調節が、透過率分布を調節するステップを含む方法。
【請求項６５】
請求項６１に記載の方法であって、露光するステップが複数回のサブ露光を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、投射イメージングシステムの光学性能の特性、特に、投射イメージングシステムの射出瞳の透過率の計測に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存のおよび将来のステッパの性能の改善は、マイクロチップおよびフラットパネルディスプレイの生産に使用されるような投射イメージングシステムの経済性に大きな影響をもちうる。最も煩わしくない改造により、投射イメージングシステムを改良する技術がいくらか進歩する。特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４を参照。インサイチュウ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）光干渉計技術（特許文献５および特許文献４を参照）、および光源測定技術が、改良できるか、または調整できるように投射イメージングシステムを計測するために使用されてきた。加えて、マスク作成の最近の進歩は透過率プロファイルを補填するために利用できる。
【０００３】
投射イメージングシステムを調整するために、これは、イメージングシステムの光学性能の状態を、素早く、再生可能な方法で監視できることに役立つ。上の説明では、露光イメージからの歪みおよびフィールド屈曲データが推論され、イメージングシステムの頂部レンズとレチクル平面との間に配置できる特定の形に作られた光学表面を設計するために使用される。歪みおよびフィールド屈曲は、イメージングシステムの最も低い次元の収差、つまり、フィールド依存のチルトおよびリソグラファーの焦点に対応する。歪みおよびフィールド屈曲のインサイチュウ計測の種々の技術が開発された。非特許文献１および非特許文献２を参照。
【０００４】
非点収差のインサイチュウ計測の技術も開発された。非特許文献３および非特許文献４を参照。
【０００５】
空間像および収差を解析する技術も開発された。非特許文献５、非特許文献６、および非特許文献７を参照。
【０００６】
これらおよび他の技術を使用すると、レンズ収差（特許文献５および特許文献６を参照）、照射光源（特許文献７を参照）、およびレンズ歪み（特許文献８を参照）の高速で煩わしくない特性が可能になった。
【０００７】
これらの技術は、ピッチと解像度の両方において、設計仕様書に似ていて、さらに設計仕様書を超えるまで推し進められたそれらのリソグラフィツールにとって特別である既存のリソグラフィ性能の多くを特徴付けるのに一般的に十分であるけれども、複数のフィールド地点において射出瞳の横段方向の方向余弦ｃｏｓ（ｎｘ，ｎｙ）の関数として、レンズ、またはイメージング対物レンズ（ＩＭＯ）透過率を決定して、フォトリソグラフィ露光システムのより完璧な解析および修正を可能にする。そのような計測の出力は、投射イメージフィールドにわたる離散地点（（ｘｉ，ｙｉ）ｉ＝１：Ｎ）における射出瞳の透過率関数である場合もある。一旦、フィールド位置の関数としての効果的な開口数などのＩＭＯの基本的詳細、ＮＡ（ｘｉ，ｙｉ）、および開口数の歪みが分かると、ΔＮＡ（ｘｉ，ｙｉ）がＴ（ｎｘ，ｎｙ；ｘｉ，ｙｉ）から決定できる。従来技術では、２ビームの干渉を使用して瞳にわたる透過率の変化（または、フィールドにわたる瞳透過率、ＡＰＴＶ）を決定する方法が議論されている。非特許文献８を参照。この技術を使用して、照射光源が位相シフトマスクを照射し、レジストパターン内のイメージを形成するために使用される。位相シフトマスク上のライン／スペースパターンのピッチは、瞳にわたる透過率をサンプリングするために使用される。この干渉方法の既知の限界は、照射光源の不均一性に対する検出感度、マスクの位相誤差、照射光源のシグマ（標準偏差：ｓｉｇｍａ）、およびレジスト処理を含む。非特許文献８および非特許文献９を参照。
【特許文献１】米国特許第５，３９２，１１９号
【特許文献２】米国特許第５，６４０，２３３号
【特許文献３】米国特許第５，９２９，９９１号
【特許文献４】米国特許第５，９７８，０８５号
【特許文献５】米国特許第５，８２８，４５５号
【特許文献６】米国特許第５，９７８，９８５号
【特許文献７】米国特許第６，３５６，３４５号
【特許文献８】米国特許第６，５７３，９８６号
【非特許文献１】Ｍ．Ｄｕｓａ等による、“Ｉｎ−ｈｏｕｓｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｓｔｅｐｐｅｒｓ”、Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ  ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  II、１９８９、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．１０８８、ｐ．３５４
【非特許文献２】Ｄ．Ｆｌａｇｅｌｌｏ、Ｂ．Ｇｅｈによる“Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｌｅｎｓ  Ｔｅｓｔｉｎｇ：Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｍｅａｓｕｒｅｄ  Ａｅｒｉａｌ  Ｉｍａｇｅｓ、Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ｄａｔａ  ａｎｄ  Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ”、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．２７２６、ｐ．７８８、Ｊｕｎｅ  １９９６
【非特許文献３】Ｔ．Ｂｒｕｎｎｅｒ等による、“Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｓｅｔｕｐ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  ａ  ５Ｘ  Ｓｔｅｐｐｅｒ”、Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｖ、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．６６３、１９８６、ｐ．１０６
【非特許文献４】Ｊ．Ｋｉｒｋによる、“Ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ  ａｎｄ  Ｆｉｅｌｄ  Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  ｆｒｏｍ  Ｐｉｎ−Ｂａｒｓ”、Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  IV、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．１４６３、ｐ．２８２，Ｍａｒｃｈ  ６、１９９１
【非特許文献５】Ａ．Ｐｆａｕ等による、“Ａ  Ｔｗｏ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｈｉｇｈ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｓｔｅｐｐｅｒ  Ｉｍａｇｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒ”、Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｖ、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．１６７４、Ｍａｒｃｈ  １１、１９９２、ｐ．１８２
【非特許文献６】Ｅ．Ｌ．Ｒａａｂ等による、“Ａｎａｌｙｚｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｄｅｅｐ−ＵＶ  Ｌｅｎｓ  Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ  Ｕｓｉｎｇ  Ａｅｒｉａｌ  Ｉｍａｇｅ  ａｎｄ  Ｌａｔｅｎｔ  Ｉｍａｇｅ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｉｅｓ”、Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  VII、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．２１９７、Ｍａｒｃｈ  ２、１９９４、ｐ．５５０
【非特許文献７】Ｃ．Ｈｕａｎｇによる、“Ｉｎ−ｓｉｔｕ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａｎ  Ｉ−Ｌｉｎｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｅｎｓ”、Ｏｐｔｉｃａｌ／Ｌａｓｅｒ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  VIII、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．２４４０、Ｆｅｂｒｕａｒｙ  ２２、１９９５、Ｐ．７３５
【非特許文献８】Ｋ．Ｓａｔｏ等による、“Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｅｎｓｅｓ  ｄｅｐｅｎｄｉｎｇ  ｏｎ  ｔｈｅ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐａｔｈ  ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｇｒａｔｉｎｇ−Ｐｉｎｈｏｌｅ  Ｍａｓｋ”、ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．４３４６、２００１、ｐｐ．３７９−３８６
【非特許文献９】Ｋ．Ｓａｔｏ等による、“Ｉｍｐａｃｔ  ｏｆ  Ａｃｒｏｓｓ  Ｐｕｐｉｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｅｎｓｅｓ  ｏｎ  Ｆｉｎｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ”、ＳＰＩＥ、Ｖｏｌ．５０４０、２００３、ｐｐ．３３−４４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、複数のフィールド地点における射出瞳の横断方向の方向余弦ｃｏｓ（ｎｘ，ｎｙ）の関数としてレンズまたはイメージング対物レンズ（ＩＭＯ）の透過率を決定するために、フォトリソグラフィ露光システムのより完璧な解析および補正の必要性と、改良された照射システム、方法、および装置の必要性とが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施の形態に従って、投射イメージングシステムの射出瞳の透過率を決定する技術を説明する。レンズまたはイメージング対物レンズ（ＩＭＯ）透過率は、複数のフィールド地点における射出瞳の横断方向の方向余弦ｃｏｓ（ｎｘ，ｎｙ）の関数として決定され、それにより、フォトグラフィ露光システムのより完璧な解析および補正を提供する。
【００１０】
投射イメージングシステムの入射瞳は均一に照射され、射出瞳方向の方向余弦の関数として、イメージングシステムを通る透過率の角度依存が決定される。システムの入射瞳の均一な照射を提供できる光学構造であるインサイチュウ照射光構造（ＩＳＩＳ）を含む光の状態をつくる技術を説明する。
【００１１】
光投射システムのレンズ透過率の状態を決定する装置、計測の方法、およびデータ解析の方法を説明する。イメージング対物レンズの透過率は、インサイチュウであり、光学的または機械的設定のどのような重要な変更もない。そのようなものとして、複数のフィールド地点におけるレンズ透過率の監視および評価は、光学ツールの生産時間のうちの短時間を使用するだけで完了できる。説明する技術は、フォトリソグラフィステップおよび反復縮小または非縮小イメージングシステム（ステッパ）、スキャニングイメージングシステム、固定フィールドステップおよび反復アブレーションシステム、スキャニングアブレーションシステム、または他の投射イメージングまたはアブレーションシステムと共に使用できる。加えて、透過誤差を補正し、リソグラフィシミュレーションと半導体製造の両方を改良する技術を説明する。
【００１２】
投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさよりも大きい角度の大きさをもつ実質的に均一な照射光を出力する投射イメージングシステムの光調節器の実施の形態を説明する。光調節器は光の入力および光の出力を含む。光調節器は、光入力で光源から光を受信し、投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度の大きさをもつ実質的に均一な照射光を出力する。光調節器は、第１の表面および第２の表面をもつレチクルを含んでもよい。レチクルの第１の表面、およびレチクルの第２の表面上にあり、少なくとも１つの開口部を備えた被膜に隣接して少なくとも１つのレンズが存在し、被膜の開口部が、少なくとも１つのレンズの１つに対応する。少なくとも１つの開口部を備えた絞りプレートも存在し、絞りプレートの開口部は、被膜の少なくとも１つの開口部の１つに対応する。光調節器は、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、または偏光角格子を含んでもよい。
【００１３】
もう１つの実施の形態では、光調節器が、第１の表面と第２の表面とを備えたレチクルを含み、第１の表面上に少なくとも１つの光開口部を有し、第２の表面上に対応する光開口部を有する。上面と下面とを備えた少なくとも１つのレンズは、レチクルの第１の表面上の光開口部に隣接する。少なくとも１つの開口部を備えた絞りプレートも存在し、絞りプレートの開口部は、第２の表面上の光開口部に対応し、少なくとも１つのレンズの頂部で受けた光は、レチクルを通過し、投射システムのイメージングシステム入射瞳の角度の大きさより大きい角度の大きさをもつ実質的に均一な照射光として、絞りプレートの少なくとも１つの開口部を通って出力される。
【００１４】
レンズの上面は、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、バルク拡散器（ｂｕｌｋ  ｄｉｆｆｕｓｅｒ）、または偏光角拡散器を含んでもよい。レチクルの第１の表面上の光開口部は、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、バルク拡散器、または偏光角拡散器を含んでもよい。レチクルの第２の表面上の光開口部は、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、バルク拡散器、または偏光角拡散器を含んでもよい。
【００１５】
さらにもう１つの実施の形態では、光調節器は、レチクルおよびバルク拡散器を含んでもよい。光調節器は、開口部を備えた絞りプレートも含み、レチクルおよびバルク拡散器を通過する光は、投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度をもつ実質的に均一な照射光として、絞りプレートの少なくとも１つの開口部を通って出力される。バルク拡散器は、レチクルと絞りプレートとの間に位置してもよく、絞りプレートの反対のレチクル表面に隣接してもよい。レチクルに隣接してレンズが存在してもよい。
【００１６】
もう１つの実施の形態では、光調節器が、第１の表面および第２の表面を備えたレチクルを含んでもよく、第１の表面上の少なくとも１つの光開口部および第２の表面上の対応する光開口部を有する。レチクルの第１の表面に隣接した少なくとも１つの第１のレンズ、およびレチクルの第２の表面に隣接した第２のレンズが存在し、第１のレンズおよび第２のレンズは、レチクルの光開口部に連結および隣接する。少なくとも１つの開口部を備えた絞りプレートも存在し、絞りプレートの開口部は、レチクルの第２の表面の光開口部に対応する。第１のレンズの頂部で受けた光は、レチクルおよび第２のレンズを透過し、投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度をもつ実質的に均一な照射光として、絞りプレートの少なくとも１つの開口部を通って出力される。第１のレンズは、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、バルク拡散器、または偏光角格子を含んでもよい。第２のレンズは、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、バルク拡散器、または偏光角格子を含んでもよい。
【００１７】
さらにもう１つの実施の形態では、光調節器が、第１のレンズを含む第１の反射表面および第２のレンズを含む第２の反射表面を含む。開口部を備えた絞りプレートも有し、絞りプレートの開口部は、第１のレンズおよび第２のレンズと連結している。第１のレンズへの光の投射は、第２のレンズに対して反射し、第２のレンズでも反射して、投射イメージングシステムの射出瞳の角度の大きさより大きい角度の大きさをもつ実質的に均一な照射光として絞りプレートを通り抜ける。第１のレンズは、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、バルク拡散器、または偏光角拡散器をさらに備える。第２のレンズは、透過格子、位相格子、位相拡散器、透過拡散器、バルク拡散器、または偏光角拡散器をさらに備える。
【００１８】
投射イメージングシステムの射出瞳の透過率は、投射イメージングシステムの射出瞳の角度の大きさより大きい角度の大きさをもつ実質的に均一な照射光を有する照射光源を設けることにより決定できる。記録媒体は、投射イメージングシステムの射出瞳から発する照射光源からの照射光により露光される。投射イメージングシステムの透過率関数は、露光された記録媒体から再構成できる。
【００１９】
投射イメージングシステムは、ステッパ、スキャナ、液浸リソグラフィ用に構成されたスキャナ、または液浸リソグラフィ用に構成されたステッパであってもよい。記録媒体は、フォトレジスト、電子デバイス、またはＣＣＤ構造であってもよい。加えて、イメージングシステムの射出瞳の開口数が補正できる。この補正は、開口数のブレードを調整することにより得ることができる。例えば、開口ブレードは、全ての計測フィールド地点のほぼ平均開口数を表すように調整できる。開口ブレードは、楕円形にも構成できる。補正は、開口数を調整するステップを含んでもよい。例えば、開口数の位置は、全ての計測フィールド地点の平均開口数を表すように調整できる。投射イメージングシステムの透過誤差も補正できる。例えば、補正は、瞳平面の中の中間調瞳フィルタの設置を含んでもよい。
【００２０】
説明する技術は、投射イメージングシステムのレチクル側面のテレセントリック性（ｔｅｌｅｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ）を決定するためにも使用できる。投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度の大きさをもつ実質的に均一な照射光を有する照射源を設けることができ、次に、投射イメージングシステムの射出瞳から発せられる照射光源からの照射光により記録媒体を露光する。露光された記録媒体からのフィールド位置の関数として、投射イメージングシステムの透過率関数が再構成され、次に、基準フレームの中央と、各フィールド地点に関する露光射出瞳の中央との間の差が決定され、レチクル側面のテレセントリック性の個々のコンポーネントが計算される。次にそのコンポーネントが多項式関数に合わせられてもよい。
【００２１】
投射イメージングシステムは、ステッパ、スキャナ、液浸リソグラフィ用に構成されたスキャナ、または液浸リソグラフィ用に構成されたステッパであってもよい。また、記録媒体は、フォトレジスト、電子デバイス、またはＣＣＤ構造であってもよい。加えて、記録媒体を露光するステップは複数のサブ露光を含んでもよい。
【００２２】
説明する技術は、フォトリソグラフィチップマスクを製造するステップ、または半導体チップまたはデバイスを製造するステップに使用できる。投射イメージングシステムの入射瞳の角度の大きさより大きい角度の大きさをもつ実質的に均一な照射光を有する照射光源を設けることができ、次に、投射イメージングシステムの射出瞳から発せられる照射光源からの照射光により記録媒体を露光する。投射イメージングシステムの透過率関数は、露光された記録媒体から再構成され、次に、再構成された透過プロファイルにしたがって投射イメージングシステムの開口部を調整する。調整後に、所望のマスク・ワーク・レチクルは、投射イメージングシステムで投射されてもよい。この調整は、開口部の位置、または開口部の形状、または強度分布を調整するステップを含んでもよい。加えて、記録媒体を露光するステップは、複数のサブ露光を含んでもよい。
【００２３】
説明する技術は投射イメージングシステムの制御にも使用できる。例えば、コントローラは開口部を調整するために使用できる。
【００２４】
本発明の他の特徴と効果は、例を用いて、本発明の形態を説明する典型的な実施の形態の以下の説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付の図を参照して発明の実施の形態を説明する。
【００２６】
改善された照射システム、および複数のフィールド地点における射出瞳横断方向余弦（Ｎｘ，Ｎｙ）の関数としてレンズまたはイメージング対物レンズ（ＩＭＯ）の透過率を決定する方法および装置を説明する。インサイチュウ透過率マップを決定する技術が、射出瞳の透過率を決定するために使用できるので、フォトリソグラフィイメージングシステムなどの投射イメージングシステムのより完璧な解析を可能にする。投射イメージングシステムのより完璧な解析は、イメージングシステムの性能を改善するために使用できる。例えば、その解析は、イメージングシステムで使用する改善された補正レンズを開発するために使用できる。説明する技術は、照射光源の均一性の変化をなくす追加の能力を備えたステッパおよびスキャナに応用できる。インサイチュウ透過率マップ技術を使用したイメージングシステムの改善された解析により、時間の関数としてのレンズ補正の可能性および改善されたチップ製造の可能性を決定するのを助けるためにも使用できるデータを生成する。加えて、射出瞳透過率に関するデータは、予想解析用のＰＲＯＬＩＴＨ（商標）またはＡｎａｌｙｓｉｓ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅ（ＡＣＥ）（商標）などの市販のリソグラフィモデリングプログラムで使用できる。
【００２７】
図１は、複数のフィールド地点における射出瞳の横断方向の方向余弦の関数としての透過率が決定できるレンズまたはイメージング対物レンズ（ＩＭＯ）を含むリソグラフィックステッパまたはステップアンドスキャン（スキャナ）マシン、ＭＡ、の概略図である。図１に示されているように、ＭＡは、光源Ｓ、レチクルステージＲＳ、イメージング対物レンズＩＭＯ、およびウェハーステージＷＳを含む。光源は、照射光ＩＬを出力する照射光源Ｓ１、および光ＩＬを調節する照射光調節Ｓ２を含んでもよい。ＩＭＯは、上部のイメージング対物レンズＩＭＯ１および下部のイメージング対物レンズＩＭＯ２、および開口絞りＡＳを含む。照射光ＩＬは、照射光源の角度の大きさがイメージングシステムの入射瞳の角度の大きさよりも大きくなるように、ＡＳに入る前に調節される。この特性は、１より大きいシグマ（σ＞１）をもつとも言う。１より大きいシグマをもつＩＭＯに入る光を生成するために種々の技術が使用できる。例えば、以下でさらに説明するように、１つのインサイチュウ照射光構造（ＩＳＩＳ）または複数のＩＳＩＳが、照射光源Ｓ１と開口絞りＡＳとの間の光経路に位置できるので、複数のフィールドインサイチュウ照射光構造（ＭＦＩＳＩＳ）を形成する。光経路の異なる位置に位置するＩＳＩＳを示す実施の形態を以下で説明する。ＭＦＩＳＩＳの特性は、１より大きいシグマ（σ＞０）をもつように照射光源を調整することである。
【００２８】
図１に示されているように、開口絞りＡＳは、ウェハーステージＷＳ上に位置するウェハー（図示されていない）に最終的に投射する光の最大角度（開口数またはＮＡ）を制限する。ＷＳ（任意の特定のフィールド地点）の位置からＡＳのイメージング対物レンズの下部（ＩＭ０２）を通して見ると、ある視角をもつディスク（ＮＡ＝半分の角度のｓｉｎ）が理想的には見え；これが見える射出瞳である。レチクルステージＲＳの位置からＡＳを見ると、入射瞳が見える。入射瞳が、ＩＳＩＳを使用して、特定のフィールド地点で均一に照射され、射出瞳からの光の強さ、ｄＩ／ｄｏ（ｎｘ，ｎｙ）が観察されると、角度の関数としての透過率は、乗算定数の範囲内まで
【数１】
2007534166.tif 000003
に等しい。
【００２９】
ここで、ｄｉ／ｄｏ（ｎｘ，ｎｙ）は光を放つ強さ；ステラジアンあたりのパワー（または固定角度あたりのエネルギー）であり、ｎｘおよびｎｙは、特定のエネルギー束に関する横断方向の方向余弦（ウェハー側面）を表し、Ｍ＝減少倍率比（典型的には４ないしは５）である。
【００３０】
したがって、ＩＳＩＳが使用され、
【数２】
2007534166.tif 000004
が計測されると、ないしは決定されると、射出瞳方向の方向余弦の関数として、透過率の角度依存が決定できる。
【００３１】
第１の実施の形態、ＭＦＩＳＩＳ
入射瞳の均一照射用装置
図２は、別々の区別できるフィールド地点に対応する多重度レンズ部材Ｌ、フィールド、または絞り開口部Ｏを備えたレチクルステージの一部を示す。各レンズ部材Ｌは、絞り開口部Ｏの上に位置し、その絞り開口部Ｏは、絞りプレートＡＰの中の半径Ｒの小さな穴である。イメージング平面上の任意の特定のフィールド開口部に関して、照射光源（図３）の複数の部分が、レチクルの裏側のクロム開口部および絞りプレートの小さい穴（Ｏ）の両方を通って、イメージングされる。絞りプレートを離れる光束は、急速に広がり、光学系の入射瞳を均一に照射する。レンズ、穴、および絞りは、まとめて、インサイチュウ照射光構造、または１つが図２において破線で示されるＩＳＩＳと呼ばれる。ＩＳＩＳを通過する照射光は、イメージングシステムの入射瞳の均一照射光を提供する。任意の特定のフィールド地点に関して、対応するＩＳＩＳ構造は、全光源をサンプリングして、均一に入射瞳を横断する結果として生じる照射光プロファイルを重ね合わせる。結果として生じる放射照度プロファイルは、イメージングシステムのイメージング対物レンズ（図１のＩＭＯ）を通過し、ウェハーステージ（図１のＷＳ）の平面内に開口絞りの（フィールドに依存した）イメージを形成する。各イメージ（フィールド地点）に関して、射出瞳方向の方向余弦の関数としての光を放つ強さ（例えば、イメージ内の強度リング）の計測により、射出瞳の透過率関数の構築ができる（例えば、Ａ．Ｓｍｉｔｈ等による“Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｉｎ−Ｓｉｔｕ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｉｎ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ”、米国特許出願第１０／８２８，５２９号、２００４年４月２０日、Ｅｑｕａｔｉｏｎ  １１参照）。
【００３２】
図２に示されている典型的な複数フィールドインサイチュウ照射光構造（ＭＦＩＳＩＳ）は、レチクル／ペリクルエンベロープ（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）にパッケージされた複数のインサイチュウ照射光構造を含む。図２の実施の形態では、１つのＩＳＩＳは、絞りプレート開口部Ｏ、およびレチクルおもて面ＲＦを通過して光を通すクロム開口部ＣＯにおいて、名目上の焦点を備えたレンズＬを含む。レンズＬは、度の入っていない凸レンズとして示されているけれども、例えば他の非球面の形をとって、レンズＬが、絞りプレートＡＰの他の位置の入射光ＩＬの異なる入射角度で焦点を合わせる収差を最小にすることができる。
【００３３】
図２に示されているように、レンズＬは、レチクルの第１の表面に隣接したレンズの取り付け具ＬＦにより支持される。図２に示された例では、レンズ取り付け具ＬＦは、レチクルに隣接したレンズを保持する。例えば、レンズはレチクルに接していてもよく、レンズの底部とレチクルとの間に間隔が存在してもよい。レンズ取り付け具は、光が、レチクルの第２の表面または底面を覆うクロムの関連する光開口部を通って、レンズ、レンズ取り付け具、レチクル、および出口を通過できる光開口部をもつ。光開口部を含まないレンズ取り付け具の部分は、光の反射吸収などを防ぎ、光がレチクルを通過するのを防ぐ。もう１つの実施の形態では、レチクルの第１または上面は、光開口部を備えた被膜で覆われてもよく、レンズは光開口部に隣接して貼られてもよい。
【００３４】
図３は、図２に示されているような典型的なＩＳＩＳ構造の光線追跡図である。レチクルを構築する典型的な方法と共に、ＩＳＩＳ構造の各部分に関する物理的要求（光学部材、穴の大きさ、位置、および形状）の例は、以下でさらに示される。
度の入っていない凸レンズを使用したＩＳＩＳの典型的な構造は：
λ                            ＝    ２４８．４ｎｍ
ＲＬ                          ＝    レンズの曲率半径＝４．８ｍｍ
ＬＴ                          ＝    レンズ中央の厚み＝２．１ｍｍ
レチクルの厚み                ＝    ３．８１ｍｍ
ＺＡＰ                        ＝    ５ｍｍ
ＤＡＰ                        ＝    ０．０６ｍｍ
レチクル／レンズ材料          ＝    石英ガラス
である。
ウェハー平面の光強度は以下のように示すことができる：
【数３】
2007534166.tif 000005
ここで、
【数４】
2007534166.tif 000006
【００３５】
光が主光線（図３）
【数５】
2007534166.tif 000007
と共に照射されると、半径Ｒphの円形のピンホールの開口部に関して、効果的な形状は、
【数６】
2007534166.tif 000008
に対して直角の長径と、長半径角度の大きさ
【数７】
2007534166.tif 000009
と、短半径角度の大きさ
【数８】
2007534166.tif 000010
とをもつ楕円である。この楕円の中央は
【数９】
2007534166.tif 000011
である。レチクル上の地点
【数１０】
2007534166.tif 000012
から放射し、この楕円形の中に横断方向の方向余弦をもつ全ての光線は、ピンホールを通過する。これは、上記の“
【数１１】
2007534166.tif 000013
”により意味されることである。
【００３６】
方程式２により表されるウェハーの横断方向の方向余弦は以下の数式により与えられる（混合特性）。
【数１２】
2007534166.tif 000014
ここで、
【数１３】
2007534166.tif 000015
であり、Ａ、Ｂは、ＩＳＩＳレンズ（図３）設計および位置に依存する指示された引数の関数である。ＡおよびＢは、指示された引数のうちのべき級数として計算できる。
【００３７】
次に、方程式２の要素
【数１４】
2007534166.tif 000016
は、値（方程式３）が存在しうる範囲にわたって定数であり、方程式２の定数により置き換えることができる。因子
【数１５】
2007534166.tif 000017
をおおよそ積分の外側に移すことができる。これは、ピンホールの開口部の上ではほとんど変化しないためであり、方程式２は、
【数１６】
2007534166.tif 000018
となる。
ここで、
【数１７】
2007534166.tif 000019
である。ウェハーに達する固定角
【数１８】
2007534166.tif 000020
当たりの放射光の強度の観点でＩwafを表現するとこれは方程式１に等しい。
第２の実施の形態，ＭＦＩＳＩＳ
【００３８】
図４は、ＩＳＩＳのもう１つの実施の形態を示す概略図である。図４に示されているのはＩＳＩＳの３つの異なる変形である。この実施の形態は、レチクルおもて面ＲＦの構造が、透明で、遮るものが無く、調節されていないクロム開口部ＣＯを置き換えたこと以外は第１の実施の形態に類似する。左側の第１の変形は、透過格子ＴＧに当たる入射光線Ｒ１を示し、複数の次元に分割され、その内のいくつかが開口部Ｏを通過し、他はＡＰにより遮断される。Ｒ１と異なる入射角の光線Ｒ２もＴＧに当たり、複数の次元に分散し、そのうちのいくつかはＯを通過する。ＴＧの利点は、ある程度不均一な照射光源（不均一な光の強度）の影響を改善することであるので、より広い開口部Ｏを利用できるようになる。より広いＯにより、マシンＭＡを特徴付けるのに必要な露光時間が少なくなる。方程式２は、回折した次元の各々に関してパワーを別々に加算することにより、透過格子により散乱された光線から成るように変更できる。
【００３９】
方程式２において、
【数１９】
2007534166.tif 000021
【数２０】
2007534166.tif 000022
【００４０】
方程式５は時間ＧＰの典型的な市松模様の透過格子を示す図である。光源または光源のクラスが、角度間隔Δθ（レチクル側）において「ランプ」から成ると、
【数２１】
2007534166.tif 000023
の中からＧＰを選択すると光源の不均一性を最小にできる。
【００４１】
したがって、ＴＧはプリントスルーしない（ウェハーにおける調節された光およびダークパターンとして現れる）ようにするために、
【数２２】
2007534166.tif 000024
とする必要がある。
【００４２】
図４の中央のＩＳＩＳは第２の変形である。ＴＧの代わりに、位相格子（ＰＧ）が使用される。ＰＧは、一般的に高い回折効率を有し、低次元で均一にエネルギーを分散するよい設計が存在する。（Ｗ．Ｈ．Ｌｅｅによる、“Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｂｅａｍ  Ｇｒａｄｉｎｇｓ”、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．１３、１９７９年７月、ｐｐ．２１５２−２１５８を参照）。図６は、単純な２重（０°および１８０°）格子を示す図である。位相格子（２以上の位相レベル）を使用する効果は、方程式５のグレーティングピリオド（ｇｒａｔｉｎｇ  ｐｅｒｉｏｄ）の制約が適用されないことである（プリントスルーは問題でない）。
【００４３】
図４の右側のＩＳＩＳは、位相拡散器（ＰＤ）を使用して、入射光を多く（無限）の次元に分ける。これは、入射光ＩＬの最高の均一性を提供する。図７は、標準マスク作成リソグラフィを使用して組み立てることのできるような２重（０°および１８０°）ＰＤの一部を示す図である。
【００４４】
図８は、もう１つの典型的な位相拡散器を示す図であり、この例では、複数の（＞２）位相レベルから成る。複数の位相レベルを図の中に表すのは難しいので、波線ＷＬ１、ＷＬ２等により表される。図８の断面ＡＡは、位相Φの変化として図９に示される。この変化は、位相拡散器の異なる断面に関して、一般的に異なる。位相拡散器のこの散乱特性は、位相Φの自己相関関数（Ｒ）により統計的に表される。
【数２３】
2007534166.tif 000025
ここで、
【数２４】
2007534166.tif 000026
【００４５】
方程式６は、横方向に不変の位相拡散器、例えば、小さな空間部分にわたる平均散乱分布が、拡散器の側面上の異なる位置において同じである位相拡散器に適用される。Ｒが与えられると、標準的手段により分散した光の角度分布を計算できる（“Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ  Ｏｐｔｉｃｓ”、Ｊ．Ｗ．Ｇｏｏｄｍａｎ著、第１版、３７４ページから３８１ページ）。連続位相として図９に示されているけれども、製造方法により、多くの離散した位相レベルでもあり得る（Ｃａｔａｎｚａｒｏ等による、“Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  Ｅ−Ｂｅａｍ  Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  ｏｎ  Ｎｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ”、米国特許第５，７３３，７０８号、１９９８年３月３１日）。
【００４６】
第４の変形は、図示されていないけれども、図４に示された第１の変形のＴＧの代わりに、透過拡散器（ＴＤ）を利用する。プリントスルーを防ぐために、各準特性の特性の大きさＳが以下を満たす必要がある。
【数２５】
2007534166.tif 000027
ＭＦＩＳＩＳ、第３の実施の形態
【００４７】
図１１は、ＩＳＩＳの７つの異なる変形を示す概略図である。これは、レンズＬに関して、図２に示されているように第１の実施の形態に似ていて、次に、４つの表面、レチクルおもて面（ＲＦ）、レチクル上面（ＲＴ）、レンズ底面（ＬＢ）、またはレンズ上面（ＬＴ）のいくつかまたは全ての上の第２の実施の形態（ＴＧ、ＰＧ、ＰＤ、ＴＤ）に記載された４つの基本的な散乱構造をもたらすのみである。４4＝２５６通りの変形が存在し、そのうち４つは第２の実施の形態で記載していて、２５６通りのうちの残っている２５２の通りの新しい変形のうち、７つのみが示されている。ＲＦ以外の表面上の散乱構造ＴＧ、ＰＧ、ＰＤ、ＴＤを設ける効果は、プリントスルー（方程式５および方程式７の制限）の可能性が減少するかまたは除去されることである。
第４の実施の形態、ＭＦＩＳＩＳ
【００４８】
図１２は、レチクルＲにより頂部にかぶせられ、透明な絞りプレートＴＡＰにより底部にかぶせられることにより、束縛取り付け具により、所定の位置に横断して保持されたバルク拡散器ＢＤからＩＳＩＳが成る、ＭＦＩＳＩＳの実施の形態を示す概略図である。示された例では、ＴＡＰは、クロム被膜ＣＣを除いて透明であり、クロム被膜は開口部Ｏを含む。入射光ＩＬは、ＢＤに当たり、ランダムな大きさ、形状、方向、およびＢＤを構成する個々の粒子のローカルパッキングフラクションのために、入射方向を変えるだけでなく、拡散光ＤＬとしてＢＤから発せられる多くの追加の光線をも出す一種の光のランダムウォークを実現する。
【００４９】
バルク拡散器は、異なるタイプの材料から出来ていてもよい。例えば、水晶振動子粉末（“Ｒｅａｄｅ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｏｆｆｅｒｓ：Ｑｕａｒｔｚ  ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｗｄｅｒ，Ｒｅａｄｅ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｗｅｂｓｉｔｅ，ｐｐ．１−４，２００４を参照）または単純に碾いたもの、以下の式を満たす規模または大きさｓｓをもつＵＶグレードの合成石英ガラスであってもよく、
【数２５】
2007534166.tif 000028
はバルク拡散器ＢＤとして容易に得られる。長い波長では、通常の碾いたガラスが使用できる。入射瞳の照射を保証するために、以下の制約もある。
【数２６】
2007534166.tif 000029
ここで、
【数２７】
2007534166.tif 000030
【００５０】
図１３は、左から右にＶ２からＶ８として示された７つの追加の変形を示す概略図である。変形Ｖ２からＶ８は、全て、区画する開口部Ｏを含む透明絞りプレートＴＡＰを利用する。変形Ｖ２においては、開口部Ｏは、ＢＤに隣接したＴＡＰの頂部に位置する。レンズがＢＤ上に追加の光を集中させるために使用される以外は、変形Ｖ３は図１２の配置に等しい。バルク拡散器（ＢＤ）または離散拡散器は、レチクルの光開口部に接触または近接していてもよい。変形Ｖ４は、追加のレンズＬがＢＤ上に光を集中させる点のみＶ２に等しい。変形Ｖ５は、レチクルの頂部ＲＴのＣＦの中でＢＤから構成され、透明カバープレートＴＣＰにより覆われる。開口部Ｏは、ＴＡＰの頂側部に位置する。変形Ｖ６は、開口部がＴＡＰ底部に位置する点のみＶ５に似ている。変形Ｖ７は、束縛取り付け具および透明のカバープレートにより、レチクルの頂部ＲＴ上の所定の位置に保持されたバルク拡散器から成るけれども、Ｏはレチクルの頂部ＲＴに位置する。ＴＡＰを含む開口部Ｏの代わりに、金属の絞りプレートＡＰが開口部Ｏを含む点のみ、変形Ｖ８は変形Ｖ６に似ている。
ＭＦＩＳＩＳの第５の実施の形態
【００５１】
図１４は、ＭＦＩＳＩＳの第５の実施の形態を示す概略図である。この実施の形態では、ＭＦＩＳＩＳは、レチクルの頂部ＲＴに取り付けられた拡散器取り付けプレートＤＦＰに取り付けられた離散拡散器部材ＤＤＥから構成されるＩＳＩＳを含む。絞りプレートＡＰは、レチクルおもて面から離れていて、開口部Ｏを含む。ＤＤＥの作用は、図１４の左のＩＳＩＳ上に示されていて、入射光ＩＬが、広がった方向ＤＬに動く複数の光線に分割される。離散拡散部材は、種々の形をとってもよい（Ａ．Ｓｍｉｔｈ等による、“Ｈｉｇｈ  Ｐｏｗｅｒ  Ｍａｓｋｓ＆Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｓａｍｅ”、米国特許第５，５０１，９２５号、１９９６年３月２６日、粒状の化学エッチング等を参照）。
ＭＦＩＳＩＳの第６の実施の形態
【００５２】
図１５は、ＭＦＩＳＩＳの第６の実施の形態を示す概略図である。この実施の形態では、ＭＦＩＳＩＳは、示されている４つの分離したＩＳＩＳ（ＶＡ１からＶＡ４）の変形を含む。この実施の形態は、絞りプレートＡＰの開口部Ｏに焦点の合ったレンズＬの代わりに、レチクルの頂部ＲＴに統合され、開口部Ｏに焦点の合ったフレネルゾーンプレート（Ｆｒｅｓｎｅｌ  Ｚｏｎｅ  Ｐｌａｔｅ）ＦＺＰと置き換えられた点を除いて、第２の実施の形態に非常に似ている。フレネルゾーンプレートは、球面収差なく開口部Ｏに最適に焦点が合うように設計できる。複数レベルの構造を造ることにより、高い効率性をもつこともできる。４つの変形は、レチクルおもて面ＲＦに刻まれたＴＧ、ＰＧ、ＰＤ、およびＴＤを示す。効果および設計の検討は第２の実施の形態で説明されている。追加の実施の形態（図示されていない）は、絞りプレート開口部Ｏに焦点が合うけれども、レチクルおもて面ＲＦ上の透明なガラス（ＴＧ、ＰＧ、ＰＤ、またはＴＤ以外）には焦点が合わないＦＺＰから成る。
ＭＦＩＳＩＳの第７の実施の形態
【００５３】
図１６は、ＭＦＩＳＩＳの第７の実施の形態を示す概略図である。この実施の形態では、ＭＦＩＳＩＳは反射システムに使用される。入射光ＩＬは、折りたたみ鏡交換品ＦＭＲに当たり、ＦＭＲは複数のフレネルゾーンプレートＦＺＰからなり、各ＦＺＰは絞りプレートＡＰの分離した開口部に焦点が合っている。ＦＭＲに当たった後で、光はレチクルＲに入射し、各ＩＳＩＳに関して、分離した透過格子素子を含む。ＴＧの機能は、第１の実施の形態でのように、入射光源をさらに均質化する。最後に、開口部Ｏを含む絞りプレートＡＰは、光線経路に配置する。こ  のＭＦＩＳＩＳは物理的に離散し、分離した部材ＦＭＲ、Ｒ、およびＡＰから成る。
ＭＦＩＳＩＳの第８の実施の形態
【００５４】
以下の議論の理解を助けるために、図１を手短に見直すと役立つ。図１はリソグラフィ投射マシンＭＡ（ステッパまたはスキャナ）の概略図である。光源Ｓは２つの部分Ｓ１、Ｓ２に分かれる。Ｓ１は第１の光源（レーザーまたはランプ）およびいくつかの光線形成レンズを含んでもよく、Ｓ２は、光線形成レンズの残りを含んでもよい。次に、レチクルステージＲＳは、レチクルＲ（図示されていない）を保持および移動する。次は、イメージング対物レンズＩＭＯであり、ＩＭＯは、開口絞り前のレンズＩＭＯ１、物理開口絞りＡＳ、および開口絞り後のレンズＩＭＯ２から成る。最後に、ウェハーステージＷＳは、露光のためにウェハー（図示されていない）を保持する。
【００５５】
図１７はＭＦＩＳＩＳの実施の形態を示すブロック図である。図１６に示されているように、この実施の形態に関して、ＭＦＩＳＩＳの第１の変形は、光源レンズの断面Ｓ１と断面Ｓ２との間に配置された離散拡散器ＤＤＥと、透明の開口部Ｏ、さもなければクロムで被膜された（ＣＣ）レチクルの頂部を含むレチクルＲとを含む。離散拡散器ＤＤＥは、マシンＭＡの入射瞳に均一に入射する入射光ＩＬから拡散光ＤＬを生成する。
【００５６】
図１８は、ＭＦＩＳＩＳのもう１つの実施の形態を示すブロック図である。図１８に示されているようにＭＦＩＳＩＳの第２の変形では、ＤＤＥが光源の断面Ｓ１および断面Ｓ２の間に配置され、レチクルステージＲＳが、レチクルおもて面ＲＦに取り付けられた開口部Ｏを備えた絞りプレートＡＰをもつレチクルＲを保持する。
ＭＦＩＳＩＳの第９の実施の形態
【００５７】
図１９は、ＭＦＩＳＩＳの第９の実施の形態の第１の変形を示すブロック図である。この実施の形態では、ＭＦＩＳＩＳは、レチクルの頂部ＲＴに開口部Ｏを備えるかまたはクロムで被膜された（ＣＣ）レチクルＲを含む。光源の角度の大きさが入射瞳の角度の大きさより大きく設定されている診断照射状態に光源Ｓが設定される。これは、旗の形をした箱の中のコマンド”σ＞１”として示される。製品（チップ）がこのクラスの照射状態では作動していないので、これは診断設定と呼ばれる。
【００５８】
図２０はＭＦＩＳＩＳの第９の実施の形態の第２の変形を示し、この変形では、絞りプレートＡＰが、光源とレチクルステージＲＳとの間の離散位置に配置される。ＡＰは開口部Ｏを含む。光源Ｓは、再び旗の形の箱で示される診断設定”σ＞１”で作動する。これは反射システムの有用な構成であり、この構成では、唯一加わったのが、レチクルステージＲＳに配置されたブランクで均一な反射（明視野の）レチクルである。
【００５９】
図２１は、ＭＦＩＳＩＳの第９の実施の形態の第３の変形を示すブロック図である。開口部Ｏを含む絞りプレートＡＰが、レチクルステージＲＳと、イメージング対物レンズＩＭＯ１の第１の部分との間に配置される。光源Ｓは“σ＞１”の診断モードで作動する。唯一加わったのがレチクルステージＲＳに配置されたブランクで均一な反射（明視野の）レチクルである反射システムに、この構成が使用できる。これを達成する１つの方法は、露光の過程における角度で、または異なる角度での一連のサブ露光として、小さな（σ＜１）光源を機械的にスキャンまたは傾かせる。
第１０の実施の形態
【００６０】
図２２は、第１０の実施の形態のＩＳＩＳに関する断面を示す概略図である。図２２に示されているように、ボールレンズＢＬはレチクルおもて面ＲＦの下に位置し、絞りプレートＡＰのおおよそ開口部Ｏの上に焦点が合う。この配置の効果は、絞りプレートの離れた距離（ｚａｐ）に比較して、ボールレンズＢＬの短い焦点距離のために、光源を多く捕まえることである。以下の構造パラメータを使用する１つの例は、
波長                                                          ＝１２８ｎｍ
ボールレンズの直径                                            ＝１ｍｍ
ボールレンズの材料                                            ＝ＵＶグレード石英ガラス
絞りプレートのピンホールの直径（Ｏの直径）                    ＝０．１５５ｍｍ
ｚａｐ                                                        ＝４．９２３ｍｍ
絞りプレートからのボールレンズの離れた距離（図２２のＢＬＳＯ）＝０．１９２ｍｍ
レチクルの側面の開口数（ＮＡ）＞０．１の光源を捕らえる（すなわち、透過率＝１をもつ固定角空間内の領域）。これは、より小さいＮＡをもつ光源は、このＩＳＩＳにより完全に通過して、マシンの射出瞳の均一で明るい照射となる。この装置の解像度は、ＮＡｒｅｓ〜０．０６３のウェハー側面上の開口数に対応する。
【００６１】
電子センサとの使用に関して、この大きい明るさにより、ノイズと露光時間の減少とに役立つけれども、フォトレジストの被膜されたウェハーが記録媒体として利用されると、多くの手段の１つを用いることによりＩＳＩＳの透過率を減少させることができる。１つのメカニズムは、部分的に反射するかまたは部分的に吸収する被膜（減衰率約９０から９８％以上）で、レチクルの裏面ＲＢを被膜することを含む。もう１つのメカニズムは、レチクルおもて面ＲＦ上の減衰位相シフトマスク材料（約６％の透過率）を利用することを含む。
【００６２】
解像度を増やすために（上記のＮＡｒｅｓを減らすために）、単純に直径Ｏを短くするけれども、これにより、光源を捕らえるのが小さくなる。これはより小さなコヒーレンスまたはシグマ値で光源Ｓを作動させることによるか（これによりＮＡを減少させる）、または、レチクルおもて面ＲＦまたはレチクル裏面ＲＢ上の格子構造を含むことにより（上記参照）、補うことができる。
第１１の実施の形態
【００６３】
図２３は、第１１の実施の形態のＩＳＩＳに関する断面を示す概略図である。この実施の形態では、ボールレンズＢＬが、レチクルの裏面ＲＢより上に位置し、絞りプレートの（ＲＢ上でもある）開口部Ｏにほぼ焦点が合う。絞りプレートの離れた距離（ｚａｐ）は、ＲＦからＡＰの距離である。１つの例は以下の構造パラメータを使用する。
波長                                                          ＝２４８ｎｍ
ボールレンズの直径                                            ＝１．８ｍｍ
ボールレンズの材料                                            ＝ＵＶグレード石英ガラス
絞りプレートのピンホールの直径（Ｏの直径）                    ＝０．１５５ｍｍ
ｚａｐ                                                        ＝４．９２３ｍｍ
絞りプレートからのボールレンズの離れた距離（図２３のＢＬＳＯ）＝０．４００ｍｍ
【００６４】
再び電子センサの使用に関して、明るさが大きいと、ノイズおよび露光時間の減少に役立つけれども、フォトレジストの被膜されたウェハーが、記録媒体として使用されると、図２２に関して説明したように、ＩＳＩＳの透過率を減少させることができる。
【００６５】
再び、解像度を増やすために、Ｏの直径を短くすることは、光源を捕らえる率を低くする。図２２に関連して説明したように、再び、これは、より小さなコヒーレンスまたはシグマ値で（これは開口数を減らす）光源Ｓを作動させることにより、または、レチクルのおもて面ＲＦまたはレチクルの裏面ＲＢ上に格子構造を含むことにより補うことができる。
【００６６】
図２２および図２３に示された例では、ボールレンズが使用されていた。任意の他のタイプのレンズが使用できるのは当然である。同様に、図２２および図２３はレチクルを示し、格子を使用してもよいことは当然である。
追加の実施の形態
【００６７】
高ＮＡリソグラフィ、好ましい実施の形態の方法は、有効開口数＞１（液浸または他のリソグラフィ）で作動するリソグラフィシステムで使用できる。そのような場合に関して、組み合わせ材料およびレチクル側の方向余弦の屈折の指数によりウェハー側面上の方向余弦を調整することにより、透過率関数（方程式１）を補正する必要がある。例えば、浸液として水を使用すると、
【数２８】
2007534166.tif 000031
であり、
ここで、
【数２９】
2007534166.tif 000032
方程式１の
【数３０】
2007534166.tif 000033
これを以下のように表すことができる。
【数３１】
2007534166.tif 000034
【００６８】
したがって、以下で示す適切な記録媒体を使用して、液浸媒体のエネルギー分布を観察する必要があるかもしれない。方程式２が任意の媒体の一般的関係を示すことに注意する。
Ｔ（ｎｘ,ｎｙ）を計測する方法、第１の実施の形態
【００６９】
図２４は、適切な記録媒体で被膜されたシリコンウェハーを使用して射出瞳の透過率を計算する実施の形態を示す流れ図である。例えば、ウェハー上のフォトレジストに光源のイメージを記録するとき、図２４のフローが使用できる。フローは、ここで説明するようにＭＦＩＳＩＳが設けられてマシン上に装填されたブロック２４０２から開始する。レジスト被膜された基板（ウェハー）が設けられ、マシン上に装填されたブロック２４０４にフローが続く。次にブロック２４０６において、基板は、ウェハー（または追加のウェハー）上の離散的に分離したイメージフィールドにおいて、複数回、増加する露光量で露光される。例えば、Ａ．Ｊ．ｄｅ  Ｒｕｙｔｅｒ等による、“Ｅｘａｍｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｅｆｆｅｃｔｓ  ｏｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ”，ＡＲＣＨ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ，ｐｐ．１−８，２００３の３ページを参照。フローはブロック２４０８に続き、次に基板が現像される。次にブロック２４１０では、露光されたイメージが１つずつ（照射ごとに）撮影（各フィールドポイントに関して複数の撮影）される。これらのイメージおよび露光シーケンスの知識から、 “加工していない”光強度の境界
【数３２】
2007534166.tif 000035
が得られる。次にブロック２４１４では、これらの光強度の境界は、計算で重ね合わされて、一定倍で増えていく因子の範囲内に
【数３３】
2007534166.tif 000036
をもたらす全てのフィールドポイントに関するｎｘおよびｎｙの関数として、正規化された光強度を再構成する。
【数３４】
2007534166.tif 000037
【００７０】
この結果の対数は、ゼルニケ多項式関数に展開できる（図２５）。さらに方程式１１の結果を畳み込み積分の逆演算をして、可能なピンホールの平均化の結果を取り出す。
Ｔ（ｎｘ，ｎｙ）の計測方法、第２の実施の形態
【００７１】
図２６は、電子センサを使用して射出瞳の透過率を計測する実施の形態を示す流れ図である。例えば、フォトレジストの代わりに、イメージが電子的に記録（例えばＣＣＤアレイ上に）されると、図２６に要点の示されたステップが続く。図２４に示されているこの方法と前の方法との間の違いは、記録されたセンサの出力が、直接 “加工していない”強度または光強度に関する信号を提供することである。必要ならば、ゲインのオフセットまたは適切なマッピングが“加工していない”強度信号を補正するために使用でき、最終的な正規化された光強度になる（方程式１０）。加えて、同様なドライＮＡ（ＮＡウェット＝ＮＡドライ）における液浸システムの動作に関して、電子記録装置の焦点の深さ要件も考慮される。次に、ピンホール効果の畳み込み積分の逆演算は、第１の実施の形態でのように進行する。
【００７２】
ＭＦＩＳＩＳが設けられているブロック２６０２からフローが開始する。フローはブロック２６０４に続き、ＭＦＩＳＩＳがマシン上に装着される。次にブロック２６０６で、電子センシングアレイが１回以上の照射で露光される。次に、ブロック２６０８に続き、
【数３５】
2007534166.tif 000038
が、再構成される。
通信エラーの改善方法
【００７３】
次に、好ましい実施の形態に関する計測装置および計測方法により決定されるように、透過率関数Ｔ（ｎｘ，ｎｙ，ｘ，ｙ）を使用したリソグラフィ露光ツールに一意に関連する通信に関するエラーを改善するいくつかの方法を説明する。
開口数誤差調整
【００７４】
第１に、各フィールドポイント（ｉ）に関し、シータの関数（瞳の角度の大きさ）として最大半角のｓｉｎを決定することにより、有効なＴ（ｎｘ，ｎｙ）iマップから開口数（ＮＡi）を抽出する。次に、これは各フィールドポイントに関して有効ＮＡをもたらす。次に、フィールドポイント（Ｎ）の全体の数またはＮＡａｖｇ＝ΣＮＡi／Ｎにわたって単純に加算することにより、システムの平均ＮＡ（ＮＡａｖｇ）を計算する。名目上または所望のＮＡ設定からこれが異なる程度まで、適切な開口絞り（ＡＳ、図１）における物理的羽根が、所望の設定に調整できる。
開口数誤差調整（楕円形のシステム）
【００７５】
楕円形に調整できるフォトリソグラフィ露光システム（楕円ＮＡシステム）の射出瞳開口数誤差の改善方法は、以下のステップを含む。ステップ１、フィールド位置の関数としてＴ（ｎｘ，ｎｙ）を決定する本発明の方法を使用して、各コンポーネントに関する平均化方法を使用して、各フィールドポイントに関するＮＡ（ＮＡｘ，ＮＡｙ）のｘおよびｙコンポーネントを決定するステップ。ステップ２、ΔＮＡ＝ＭＡＸ｜ＮＡｘ−ＮＡｙ｜を使用して計測（または補間）された全てのフィールドポイントに関し、ＮＡの中の最大離心率を決定するステップ。ステップ３、ΔＮＡ＞方法の許容差（シミュレーションにより判明または決定される）であると、マシンを調整して問題を修正する（例えば、楕円のＮＡシステムパラメータを調整する）ステップを含む。
【００７６】
ピントのずれを補正する方法は以下のステップを含む。ステップ１、以下の方程式および既知の透過率関数を使用して平均誤差を計算するステップ。
【数３６】
2007534166.tif 000039
ここで、ｄｏn＝ｄ2ｎ／ｓｑｒｔ（１−ｎ2）は固定角であり、ｎは方向余弦であり、＜ｎｃi＞は各フィールドポイントの平均方向余弦を表す。ステップ２、
【数３７】
2007534166.tif 000040
を使用して＜ｎｃ＞（全てのフィールドポイントに関する平均絞りオフセット）を決定するステップ。ステップ３、＜ｎｃ＞＝ゼロとするために適切なストップをシフトすることにより、この全体の絞りのオフセットを補正するステップを含む。
サンプリング
【００７７】
レンズ透過率が時間の経過により変化する（上記の“Ｉｍｐａｃｔ  ｏｆ  Ａｃｒｏｓｓ  Ｐｕｐｉｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  Ｌｅｎｓｅｓ  ｏｎ  Ｆｉｎｅ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｉｍａｇｉｎｇ“を参照）ことを期待するので、インサイチュウ透過率計測は適切な時間間隔で行われ、時間の関数がルートの同定を助けるために使用できるので、ログを取るか記録する透過率マップは適切な改善スケジュールを提供する。
グレイレベル補正
【００７８】
露光フィールドにわたる透過率誤差の改善方法は以下のステップを含む。ステップ１、好ましい実施の形態に説明されているように、フォトリソグラフィ露光システムの透過率特性を決定するステップ。ステップ２、方向余弦の関数としての各フィールドポイントの透過率の平均値Ｔａｖｇ（ｎ）＝ΣＴ（ｎ）i／Ｎを計算するステップ。ステップ３、アクセスできる瞳を備えた上記のフォトリソグラフィシステムに関し、グレイレベル瞳フィルタを構成して、瞳平面の高レベルの透過率を平均するステップを含む。注：Ｔａｖｇ（ｎ）＜１であって、フィルタは空間的に調整されて、高強度の領域を正規化されたノイズ強度に下げる。
主な実施の形態の変形
【００７９】
上記の実施の形態の多くの変形が可能である。
【００８０】
全てのＭＦＩＳＩＳの設計の内で、当業者に知られるように、（その設計値に関して）知られている程度までは補うことができるために、イメージの歪みは重要な設計上の制約ではない。
偏光
【００８１】
好ましい実施の形態の装置および方法は、非偏光光源または調整できる偏光をもつ光源を使用して、偏光に対する透過感度を計測するように構成できる。非偏光光源の場合には、偏光された光（適切なジョーンズベクトルにより与えられる）をウェハー平面に当てるように、照射レンズまたはレチクル（好ましい実施の形態に関して）は調整できる（可能ならば組み合わせて）。照射システムの変更は、偏光器、フィルタ、および可能ならば基準以下の解像度の格子の組合せを含む（Ｅ．Ｈｅｃｈｔ，“Ｏｐｔｉｃｓ”，Ａｄｄｉｓｏｎ  Ｗｅｓｌｅｙ，第２版，１９８７，ｐｐ２７９，４９７を参照）。好ましい実施の形態に関するレチクルの変更は、以下の表面または材料、平凸レンズの頂部または底部、レチクルの頂部または底部、レチクルの頂部または底部、ピンホールの開口部、のいずれか１つに関するＩＳＩＳ構造に基準以下の解像度の格子を加えるステップ（２つの可能な構成は図２７および図２８に示されている）を含む。加えて、偏光フィルタが使用できて、同様な方法で追加されるか、またはピンホールの形状が、所望の偏光状態に垂直な方向をもつスリットの形をとることができる。加えて、図４、図１１、図１２、図１４、図１５、および図１６に示されているＩＳＩＳ構造の変形は、構成設計および偏光に関する同じ技術を使用しても可能である。調整できる偏光をもつ光源に関して、レチクルは上に説明したように調整できるけれども、照射レンズが偏光を変更できるので、計測は、ＩＳＩＳ構造に当たる光の偏光状態を決定するために行われるべきである。このように、ＩＳＩＳ構造はそのような変更を調整できる。得られた情報は、主に、異なる偏光状態に関して、透過率の違いが、偏光により引き起こされたコントラストの損失（ウェハー表面における方向余弦の関数）を研究（シミュレート）するために使用できる。
レチクル側面のテレセントリック性
【００８２】
フィールド位置の関数として、レチクル側面のテレセントリック性（ＲＳＴＣ）を決定する装置および方法は、図２９に示されている。図２９は、フィールド位置の関数として、レチクル側面のテレセントリック性（ＲＳＴＣ）を決定する実施の形態を示す流れ図である。フローは、ＭＦＩＳＩＳおよび参照フレームが設けられているブロック２９０２から開始する。次に、ブロック２９０４でＭＦＩＳＩＳがマシン上に装着される。次に、ブロック２９０６において、露光照射量が１以上のウェハー上を蛇行する。次に、ブロック２９０８では、ウェハーが現像される。ブロック２９１０では、変化する照射量における射出瞳の現像されたイメージが撮像される。フローはブロック２９１２に続き、
【数３８】
2007534166.tif 000041
が再構成される。
【００８３】
次にブロック２９１４において、この方法は、イメージフレームの中央と、射出瞳の中央（レジストに印刷されるように）の距離を、フィールド位置の関数として計測するステップ、
【数３９】
2007534166.tif 000042
を使用して個々のＲＳＴＣコンポーネントを計算するステップ、および、データベースに結果を格納するステップを含む。ただし、ｘp、ｙpおよびｘc、ｙcは与えられたフィールド位置に関するウェハーにおける位置であり、システム倍率および絞りプレート距離により縮小される。ＲＳＴＣコンポーネントの関数従属は、（ａｏ＋ａ１＊ｒ＋ａ２＊ｒ2）などの光の多項式の項で表すことが（適合）できる。次に、ブロック２９１６では、これらの値は、例えば、上記の、“Ｉｎ−Ｓｉｔｕ  Ｓｏｕｒｃｅ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｕｓｅ”に説明されている方法と共に用いるためにデータベースに入力されてもよい。ただし、ＲＳＴＣの効果を説明する必要がある。本発明は、本発明の理解が伝わるように、現在の好ましい実施の形態の観点で、上で説明した。しかし、具体的にここで説明していないけれども、本発明が応用できる射出瞳の透過率を決定する多くの構成がある。したがって、本発明はここで説明した特定の実施の形態に限定されると捕らえるべきでなく、本発明は多くの投射システムに関して広い応用性をもつことを理解すべきである。したがって、添付の請求の範囲内の全ての変更、変形、均等な、配置および実現は本発明の範囲内にあると考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】決定された複数のフィールド地点に於ける射出瞳の横断方向の方向余弦の関数としてレンズまたはイメージング対物レンズの透過率をもつレンズまたはイメージング対物レンズを含むリソグラフィックステッパまたはステップアンドスキャンマシンの概略図
【図２】非常に多くのレンズ部材およびフィールド、または分離して区別できるフィールド地点に対応する開口部を備えたレチクルの一部を示す概略図
【図３】典型的なインサイチュウ照射光構造（ＩＳＩＳ）用の光線追跡を示す図
【図４】ＩＳＩＳのもう１つの実施の形態の概略図
【図５】ＧＰ周期の典型的な市松模様の透過格子を示す図
【図６】単純な２重（０°および１８０°）格子を示す図
【図７】標準マスク作成リソグラフィを使用してつくることができるような２重（０°および１８０°）位相拡散器（ＰＤ）の一部を示す図
【図８】もう１つの典型的な位相拡散器、この例では非常に多数の（＞２）位相レベルからなる位相拡散器を示す図
【図９】位相Φ変動としての図８の断面ＡＡの図
【図１０】典型的な透過拡散器（ＴＤ）を示す図
【図１１】ＩＳＩＳの７つの異なる変形を示す概略図
【図１２】ＩＳＩＳがバルク拡散器から成る複数フィールドのインサイチュウ照射光構造（ＭＦＩＳＩＳ）の実施の形態を示す概略図
【図１３】ＩＳＩＳの７つの追加の変形を示す概略図
【図１４】ＭＦＩＳＩＳの第５の実施の形態を示す概略図
【図１５】ＭＦＩＳＩＳの第６の実施の形態を示す概略図
【図１６】ＭＦＩＳＩＳの第７の実施の形態を示す概略図
【図１７】ＭＦＩＳＩＳの実施の形態を示すブロック図
【図１８】ＭＦＩＳＩＳのもう１つの実施の形態を示すブロック図
【図１９】ＭＦＩＳＩＳの第９の実施の形態の第１の変形を示すブロック図
【図２０】ＭＦＩＳＩＳの第９の実施の形態の第２の変形を示すブロック図
【図２１】ＭＦＩＳＩＳの第９の実施の形態の第３の変形を示すブロック図
【図２２】第１０の実施の形態のＩＳＩＳの断面を示す概略図
【図２３】第１１のＩＳＩＳの断面を示す概略図
【図２４】適切な記録媒体により被膜されたシリコンウェハーを使用して射出瞳の透過率を計測する実施の形態を示す流れ図
【図２５】射出瞳の透過率の対数のゼルニケ多項式展開を示す表
【図２６】電子センサを使用して射出瞳透過率を計測する実施の形態を示す流れ図
【図２７】基準値以下の解像度格子を含むＩＳＩＳの実施の形態のブロック図
【図２８】基準値以下の解像度格子含むＩＳＩＳのもう１つの実施の形態のブロック図
【図２９】フィールド位置の関数としてレチクル側面のテレセントリック性（ＲＳＴＣ）を決定する実施の形態を示す流れ図
【図１】
2007534166.tif 000043
【図２】
2007534166.tif 000044
【図３】
2007534166.tif 000045
【図４】
2007534166.tif 000046
【図５】
2007534166.tif 000047
【図６】
2007534166.tif 000048
【図７】
2007534166.tif 000049
【図８】
2007534166.tif 000050
【図９】
2007534166.tif 000051
【図１０】
2007534166.tif 000052
【図１１】
2007534166.tif 000053
【図１２】
2007534166.tif 000054
【図１３】
2007534166.tif 000055
【図１４】
2007534166.tif 000056
【図１５】
2007534166.tif 000057
【図１６】
2007534166.tif 000058
【図１７】
2007534166.tif 000059
【図１８】
2007534166.tif 000060
【図１９】
2007534166.tif 000061
【図２０】
2007534166.tif 000062
【図２１】
2007534166.tif 000063
【図２２】
2007534166.tif 000064
【図２３】
2007534166.tif 000065
【図２４】
2007534166.tif 000066
【図２５】
2007534166.tif 000067
【図２６】
2007534166.tif 000068
【図２７】
2007534166.tif 000069
【図２８】
2007534166.tif 000070
【図２９】
2007534166.tif 000071
【国際調査報告】
2007534166.tif 000072
2007534166.tif 000073
2007534166.tif 000074