(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の偏光電力比を制御するフィードバック方法であって、
前記入射光の波長より小さいピッチを有する格子を含むパターン化金属層を備えるマスクを設ける段階と、
前記入射光で前記パターン化金属層を照射する段階と、
照射された前記パターン化金属層から反射光を検出し、ＴＭ（横磁場）モードの反射光のエネルギーを含むパラメータを取得する段階と、
前記パラメータ、前記マスクの反射率、および、前記入射光の総エネルギーを処理して、ＴＥ／ＴＭ偏光電力比を算出する段階と、
前記算出されたＴＥ／ＴＭ偏光電力比を偏光変換器にフィードバックすることで、前記入射光のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を調整する段階とを含む、フィードバック方法。
【請求項２】
入射光の偏光電力比を制御するフィードバック方法であって、
前記入射光の波長より小さいピッチを有する格子を含むパターン化金属層を備えるマスクを設ける段階と、
前記入射光で前記パターン化金属層を照射する段階と、
照射された前記パターン化金属層から屈折光を検出し、ＴＥ（横電場）モードの屈折光のエネルギーを含むパラメータを取得する段階と、
前記パラメータ、前記入射光に関する前記マスクの透過率、および、前記入射光の総エネルギーを処理して、算出されたＴＥ／ＴＭ偏光電力比を得る段階と、
前記算出されたＴＥ／ＴＭ偏光電力比を偏光変換器にフィードバックすることで、前記入射光のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を調整する段階とを含む、フィードバック方法。
【請求項３】
前記入射光は０でない入射角で前記パターン化金属層を照射する、請求項１または２に記載のフィードバック方法。
【請求項４】
前記入射角は０度より大きい、請求項３に記載のフィードバック方法。
【請求項５】
前記入射光は軸外照明で形成される、請求項１または２に記載のフィードバック方法。
【請求項６】
フィードバック制御システムであって、
マスク上の、入射光の波長より小さいピッチを有する格子を含むパターン化金属層を照射するための入射光と、
前記入射光の偏光電力比を制御するための偏光変換器と、
照射された前記パターン化金属層から反射光を検出し、ＴＭ（横磁場）モードの反射光のエネルギーを含むパラメータを取得するための検出器と、
前記パラメータ、前記入射光に関する前記マスクの反射率、および、前記入射光の総エネルギーに基づいて、前記入射光のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を算出し、前記算出されたＴＥ／ＴＭ偏光電力比に基づくフィードバック信号を前記偏光変換器に送信して前記入射光のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を調整するためのプロセッサとを含む、フィードバック制御システム。
【請求項７】
フィードバック制御システムであって、
マスク上の、入射光の波長より小さいピッチを有する格子を含むパターン化金属層を照射するための入射光と、
前記入射光の偏光電力比を制御するための偏光変換器と、
照射された前記パターン化金属層から屈折光を検出し、ＴＥ（横電場）モードの屈折光のエネルギーを含むパラメータを取得するための検出器と、
前記パラメータ、前記入射光に関する前記マスクの透過率、および、前記入射光の総エネルギーを利用して、前記入射光のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を算出し、前記算出されたＴＥ／ＴＭ偏光電力比に基づくフィードバック信号を前記偏光変換器に送信して前記入射光のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を調整するためのプロセッサとを含む、フィードバック制御システム。
【請求項８】
前記入射光は０でない入射角で前記パターン化金属層を照射する、請求項６または７に記載のフィードバック制御システム。
【請求項９】
前記入射角は０度より大きい、請求項８に記載のフィードバック制御システム。
【請求項１０】
前記入射光は軸外照明で形成される、請求項６または７に記載のフィードバック制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は入射光の電力比を制御するためのフィードバックシステム及びフィードバック方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの集積化とともに半導体の限界寸法は小さくなる。したがって、露光装置の解像限界の向上が望まれている。解像度を改善する従来の方法は、軸外照明、液浸リソグラフィー、レンズの開口数の増加などの段階を含む。解像度が増加するとともに、マスク誘起偏光（ｍａｓｋ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）が生じうる。
【０００３】
マスクは一般にマスク基板とパターン化金属層を含む。マスク基板は例えば石英基板であって、パターン化金属層は石英基板を被覆する。光はＴＥ（横電場）モードとＴＭ（横磁場）モードに分けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
偏光効果はデバイス寸法の縮小ととも考慮されるようになった。物理的性質からいえば、パターン化金属層はＴＭモードの光よりＴＥモードの光に対してより高い透過率を有し、特に入射角が大きい場合ではそうである。それに反して、石英基板はＴＥモードの光に対して低い透過率を有する。したがって、パターン化金属層を透過したＴＥモードの光を利用しても、ＴＥモードの光はウェハーに到達する前に石英基板に阻まれ、結果的に製品の歩留まりが低下する。
【０００５】
したがって、本発明の主な目的は、入射光の偏光電力比を調整するフィードバックシステムを提供することにある。ＴＭモードのエネルギーをＴＥモードに変換することで、ＴＥモードのエネルギーはウェハーに到達するときに増加し、それにより解像度と歩留まりが向上する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面においては、本発明は入射光の電力比を制御するためのフィードバック方法を提供する。
【０００７】
まず、マークを備えるマスクを設ける。次に、入射光でマークを照射する。更に、照射されたマークから反射光または屈折光を検出し、第一パラメータを取得する。その後、第一パラメータを処理して第二パラメータにする。最後に、第二パラメータで入射光の偏光電力比を調整する。
【０００８】
本発明の他側面においては、本発明は、マスクのマークを照射するための入射光と、入射光の偏光電力比を制御するための偏光変換器と、照射されたマークから反射光または屈折光を検出し、パラメータを取得するための検出器と、前記パラメータを計算し、偏光変換器にフィードバック信号を送信して入射光の偏光電力比を調整するためのプロセッサとを含む、フィードバック制御システムを提供する。
【０００９】
本発明では、マスク基板にマークを設置することを特徴とする。照射されたマークから反射光または屈折光のエネルギーを検出した後、入射光のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を算出する。その後、ＴＥ／ＴＭ偏光電力比を基準値として偏光変換器にフィードバックする。続いて、偏光変換器で入射光のＴＥモードのエネルギーを増加させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
かかる装置及び方法の特徴を詳述するために、具体的な実施形態を挙げ、図を参照して以下に説明する。
【００１１】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１によるフィードバック制御システム１００を表す説明図である。図１に示すように、フィードバック制御システム１００は以下の素子を含む。
【００１２】
（１）光源１０。光源１０の光線はレンズ１２を通過した後に光線１０ａとして収束する。その後、光線１０ａは開口板１４を通過する。
【００１３】
（２）偏光変換器１６。偏光変換器１６は光線１０ａのＴＥ／ＴＭ偏光電力比を調整して入射光１１を形成する。入射光１１はマスク基板２２上のマーク２０を照射し、屈折して屈折光１１’を形成する。マスク基板２２は例えば石英基板であり、マーク２０とマスク基板２２はマスク１８を構成する。
【００１４】
（３）マーク２０の照射部分から屈折光１１’を検出してパラメータを取得するための検知器２４。本発明の好ましい実施形態によれば、このパラメータは例えばＴＥモードの屈折光１１’のエネルギーである。
【００１５】
（４）前記パラメータを計算するためのプロセッサ２６。パラメータの計算後、入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比が取得できる。その後、入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比をフィードバック信号として偏光変換器１６にフィードバックする。入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を基準値として、偏光変換器１６で光線１０ａのＴＥ／ＴＭ偏光電力比を変える。これにより、マーク２０を再び照射する前に、入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を調整することができる。
【００１６】
前記マーク２０は複数の格子により構成される。格子を形成できる材料であればいずれを使用してもよい。格子間にはピッチΛがある。本発明の好ましい実施形態によれば、ピッチΛは光線１０ａの波長より小さい。また、マスク基板２２は石英基板に限らない。
【００１７】
［実施形態２］
図２は本発明の実施形態２によるフィードバック制御システム２００を表す説明図である。説明を簡素化するために、同じ機能を有する素子は図１に示すのと同じ番号がつけられている。図２に示すように、光線１０ａはレンズ１２と開口板１４を通過する。その後、入射光１１は偏光変換器１６を通過してからマーク２０とマスク基板２２を照射し、反射光１１’’を形成する。実施形態１と実施形態２の相違点は、検知器２４が検出するパラメータの違いのみにある。実施形態２による検知器２４はＴＭモードの反射光１１’’のエネルギーを検出するために用いられ、実施形態１による検知器２４はＴＭモードの屈折光１１’のエネルギーを検出するために用いられる。フィードバックシステム２００の素子の他の動作はフィードバック制御システム１００と同様なので、説明を省略する。
【００１８】
本発明の他実施形態は、入射光の偏光電力比を制御するフィードバック方法を提供する。このフィードバック方法は前記フィードバックシステム１００を例にして説明する。図３はマーク２０の拡大図である。図３と図１を参照する。図１に示すように、マスク１８のマーク２０は入射光１１により照射される。図３に示すように、マーク２０は複数の格子から構成される。各格子には幅Ｗと厚さｈがあり、格子間にはピッチΛがある。マーク２０は導体またはその他の格子を製作できる材料で製作される。本発明の特徴の１つとしては、マーク２０の幅Ｗ、ピッチΛ、及び厚さｈが特別に設計されることにある。マーク２０の設計は光源１０の波長、システム内マスク１８の位置、及び検知器２４の位置を考慮に入れ、３つの境界条件に合致しなければならない。マーク２０の設計方法は以下に詳述する。本発明の好ましい実施形態によれば、格子のピッチΛは光線１０ａの波長より小さい。
【００１９】
入射光のＴＥ／ＴＭ偏光電力比の制御方法は、入射光１１に対するマスク１８の透過率の実験値測定から始まる。次に、入射光１１はマスク１８を照射してマスク基板２２を通過する。マーク２０の照射部分とマスク基板２２は屈折光１１’を形成する。その後、検知器２４でＴＥモードの屈折光１１’のエネルギーなどの第一パラメータを検出する。次に、ＴＥモードの屈折光１１’のエネルギーをプロセッサ２６に送信する。プロセッサ２６は入射光１１に対するマスク１８の透過率と、ＴＥモードの屈折光１１’のエネルギーと、入射光１１の総エネルギーと、マスク基板２２の反射率を利用して入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を計算する。当業者に周知のように、入射光１１の総エネルギーは光強度測定器で測定することができ、マスク基板２２の反射率はマスク基板２２の材料によって異なる。
【００２０】
次に、入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比は偏光変換器１６にフィードバックされ基準値とされる。その後、偏光変換器１６はＴＭモードの光線１０ａのエネルギーをＴＥモードの光線１０ａのエネルギーに変換する。したがって、入射光１１が再びマスク１８を通過するとき、ＴＥモードの入射光１１のエネルギーは増加し、マスクを通過するＴＥモードの入射光１１のエネルギーもそれによって増加する。
【００２１】
以下に前記フィードバック制御システム１００のマーク２０の設計方法を説明する。図４は前記マスク１８の側面図である。図４に示すように、マスク１８はマーク２０とマスク基板２２を含む。入射光１１は入射角θ（入射角θは０ではない）でマスク１８を照射する。マーク２０の上表面の上の領域は領域１とされ、領域１に設けられる媒質は屈折率ｎ１を有する。マーク２０の格子間の領域は領域２とされ、領域２に設けられる媒質は屈折率ｎ２を有する。マスク基板２２の領域は領域３とされ、マスク基板２２は屈折率ｎ３を有する。なお、マーク２０の各格子には幅Ｗと厚さｈがあり（図４に図示せず）、格子間にはピッチΛがある。図４では座標軸Ｘ、Ｙ、Ｚを示している。ピッチΛが下記式１を満足すれば、マーク２０を通過できるのはゼロ次光（基底状態）のみである。
【００２２】
【数１】
0004778025.tif 000002
【００２３】
ここで、φ＝２／π−θである。この状態では、マスク２０の透過率と反射率は入射光１１の偏光と関係する。特定の偏光光に対して特定の反射率と屈折率を有するマークを設計するためには下記２種類の方法がある。
【００２４】
（１）ベクトル分析法
完全導体でマーク２０を製作すると仮定すれば、マーク２０の境界条件を満足した電磁波の波動関数は以下のとおりである。
【００２５】
【数２】
0004778025.tif 000003
【００２６】
【数３】
0004778025.tif 000004
【００２７】
【数４】
0004778025.tif 000005
【００２８】
前記数式２、数式３、数式４は前記領域１、領域２、領域３の電磁波を表す方程式である。Ｅ→（Ｅの上に→があることを表す）は電場であり、ｋは波数ベクトルであり、Ｅｙ０は波の振幅である。上付きの数字は領域を示し、下付きの数字は方向を示す。例えば、ｋｚ（２）は領域２でＺ軸方向の波数ベクトルであり、Ｅｙ０（１）は領域１での波の振幅である。
【００２９】
次に、前記数式２、数式３、数式４、及び下記数式５（固有関数）でｋｚ（２）、ｋｘ（１）、ｋｘ（２）、ｋｘ（３）を解く。
【００３０】
【数５】
0004778025.tif 000006
【００３１】
前記Ｖは固有値であり、ε２は領域２での格子誘電率であり、εｍ’は格子誘電率の実部であり、εｍ’’は格子誘電率の虚部である。したがって、透過率は以下のとおりである。
【００３２】
【数６】
0004778025.tif 000007
【００３３】
ここで、ｐはモード数であり、αｐは回折モードｐのＸ軸方向に沿った波数ベクトルである。
【００３４】
（２）ＦＤＴＤ（有限差分時間領域）法
本方法では電磁波を差分係数で示す。次に、境界条件を考慮し、ＦＤＴＤ法でゼロ次光１１に対するマスク１８の透過率を解く。
【００３５】
Λ＝５００ｎｍ、ｈ＝３８０ｎｍ、θ＝０、ｎ１＝ｎ２＝ｎ３＝１とし、入射光１１の波長を６７０ｎｍとすれば、ＴＥモードにおけるマスク１８のゼロ次光１１に対する透過率対幅Ｗの関係は図５に示すとおりである。図５の実線はマーク２０の材料が完全導体である場合のベクトル分析法による計算結果を示す。図５の点線はマーク２０の材料が銀である場合のＦＤＴＤ法による計算結果を示す。
【００３６】
図５を参照する。マーク２０の幅Ｗを３５０ｎｍとし、マーク２０の材料を銀とすれば、図５に示すように、ＴＥモードにおけるマスク１８のゼロ次入射光１１に対する透過率は０．９２である。本発明の好ましい実施形態によれば、透過率０．９２は本発明のフィードバック法を実行するに十分に高い。その後、前記設定どおりにΛ＝５００ｎｍ、ｈ＝３８０ｎｍ、Ｗ＝３５０ｎｍのマーク２０を製作する。次に、ＴＥモードにおけるマスク１８のゼロ次入射光１１に対する透過率の実験値を定めるために透過率試験を行う。透過率の実験値を０．９とし、検知器２４で検出されたＴＥモードの屈折光１１’のエネルギーを９．０ｍＷとする。したがって、ＴＥモードの入射光１１のエネルギーは１０ｍＷと算出される。本実施形態では、光強度測定器で検出した入射光１１の総エネルギーは１５ｍＷである。したがって、入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比は２と算出される。次に、入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を光線１０ａを調整するための基準値として偏光変換器１６にフィードバックする。マーク２０を再び照射する前に入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を調整する。このような入射光のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を制御するフィードバック方法は入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比が十分に高くなるまで繰り返して実行される。
【００３７】
本発明の他実施形態として、入射光のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を制御する他のフィードバック方法が提供される。このフィードバック方法は前記フィードバックシステム２００を例にして説明する。図２に示すように、検知器２４は特定偏光方向の反射光１１’’、例えばＴＭモードの反射光１１’’のエネルギーを検出するために用いられる。したがって、フィードバックシステム２００のマーク２０の設計に前記ベクトル分析法またはＦＤＴＤ法を利用することができる。マーク２０の幅、厚さ、及びピッチは入射光１１の特定偏光モードに対するマスク１８の反射率によって定めることができる。その後、マーク２０を製作する。次にマスク１８に対して反射試験を行い、特定偏光モードの入射光１１に対するマスク１８の反射率の実験値を求める。本発明の好ましい実施形態によれば、マーク２０のピッチは光線１０ａの波長より小さい。フィードバックシステム２００でフィードバック方法を実行すれば、ＴＭモードの反射光１１’’のエネルギーは検知器２４で検出される。ＴＭモードの入射光１１のエネルギーは、入射光１１に対するマスク１８の反射率の実験値とＴＭモードの反射光１１’’のエネルギーに基づいて算出できる。入射光１１の総エネルギーを光強度測定器で測定すれば、入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比は算出できる。その後、入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を光線１０ａを調整するための基準値として偏光変換器１６にフィードバックする。マーク２０を再び照射する前に入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を調整する。このような入射光のＴＥ／ＴＭ偏光電力比を制御するフィードバック方法は入射光１１のＴＥ／ＴＭ偏光電力比が十分に高くなるまで繰り返して実行される。
【００３８】
以上は本発明の好ましい実施形態であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、本発明の精神の下においてなされ、本発明に対して同等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態１によるフィードバック制御システムを表す説明図である。
【図２】本発明の実施形態２によるフィードバック制御システムを表す説明図である。
【図３】マークの拡大図である。
【図４】マスクの側面図である。
【図５】ＴＥモードにおけるマスクのゼロ次光に対する透過率対幅の関係を示す説明図である。
【図１】
0004778025.tif 000008
【図２】
0004778025.tif 000009
【図３】
0004778025.tif 000010
【図４】
0004778025.tif 000011
【図５】
0004778025.tif 000012