JP4206396B2

JP4206396B2 - マスクレスリソグラフィツールのパフォーマンスを検査およびコントロールするためのシステムおよび方法

Info

Publication number: JP4206396B2
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Inventors: ジェイメイソンクリストファー
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Description

本発明は概してマスクレスリソグラフィに関する。より詳細には本発明はマスクレスリソグラフィツールのパフォーマンスを検査およびコントロールするためのシステムおよび方法に関する。

リソグラフィは、基板の表面にフィーチャを作成するのに使用される処理である。このような基板には、フラットパネルディスプレイ、回路基板、種々の集積回路等の製造に使用される基板が含まれる。このような用途にしばしば使用される基板は半導体ウェハである。リソグラフィの間、ウェハはウェハステージ上に配置され、チャックによって位置保持される。このチャックは通常、ウェハを確実に位置保持することができる真空または静電チャックである。ウェハは、リソグラフィ装置内に配置される露光光学系によってウェハの表面に投影されるイメージに曝される。ホトリソグラフィでは露光光学系が使用されるが、特定の用途に応じて別のタイプの露光装置が使用可能である。例えば、該当分野の当業者には公知のようにｘ線リソグラフィ、イオンリソグラフィ、電子リソグラフィまたはホトンンリソグラフィにはそれぞれ別の露光装置が必要になる。ここではホトリソグラフィの特定の例について述べるが、これは説明のためだけのものである。

投影されたイメージにより、ウェハの表面上にデポジットされた層（例えばフォトレジスト）の特性に変化が生じる。このような変化は、露光中にウェハ上に投影されるフィーチャに対応する。露光に続いてこの層をエッチングすることによって、パターンニングされた層が形成される。このパターンは、露光中にウェハ上に投影された上記のフィーチャに対応する。このパターンニングされた層は次に、導体層、半導体層、または絶縁層等のウェハ内の下部構造層の露光された部分を除去する、ドープするまたは影響を与えるために使用される。その後このプロセスは、ウェハの表面または、ウェハの種々の層内に所望のフィーチャが形成されるまで他のステップと共に繰り返される。

ステップアンドスキャン技術は、狭い結像スロットを有する投影光学系と連携して機能する。ウェハ全体を一度に露光するのではなく、個々のフィールドが一度に１つずつウェハ上で走査される。これは、結像スロットがスキャン中にフィールドを横切るようにウェハおよびレチクルまたはパターンを定めるライトバルブを同時に動かすことで行われる。この場合にはウェハステージはフィールド露光の間にステップ移動されなければならず、これによってウェハ表面上に露光されるべきパターンの多重複写が可能になる。

レチクル（マスクまたはホトマスクとしても知られている）は、選択された領域においてホトレジスト露光をブロックするために用いられる。従って露光されるべきパターンを定めるために使用される。レチクルおよびレチクルの使用は、特に小さいウェハ走行に対して、高価である。

レチクルを使用する代わりに、空間光変調器（ＳＬＭ）と称されるマスクレスアクティブコントラストデバイスが使用される。この空間光変調器は例えば、格子ライトバルブ（ＧＬＶ）またはディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等である。ディジタルマイクロミラーデバイスは、デジタルマイクロミラーアレイまたは傾斜ミラーアレイとしても知られている。ＤＭＤは、多数の非常に小さいミラーのアレイである。各ミラーはパターンの１つのピクセルをあらわす。各マイクロミラーは個々にプログラミングされており、高速データストリームを用いてリアルタイムでオンまたはオフされる。これによってマイクロミラーアレイは所望のパターンを再生するようにプログラミングされる。個々のマイクロミラーがオンにされると、照明エネルギーは、露光光学系の方へ、最終的にはホトレジストまたは基板（例えばウェハまたはフラットパネル）の方へミラーによって反射される。個々のマイクロミラーがオフにされると、照明は露光光学系に向かって反射されず、従ってホトレジストまたは基板上で結像されない。このようにしてＤＭＤはマスクレスライトバルブとなる。幾つかのケースでは、オンとオフの間の状態を取るようにミラーが命令すされることが可能である。

ＳＬＭを備えたリソグラフィツールは通常、該当分野ではマスクレスリソグラフィツールと称される。マスクレスリソグラフィツールの欠点は、ＤＭＤが装備されたツール内でのリソグラフィパフォーマンスが、例えば、レチクルパターンを形成するためのデータパスの操作およびミラー操作に依存してしまうことである。これによってリソグラフィツールプラットフォームパフォーマンスを、リソグラフィツールレチクルパターンパフォーマンスと別個にすることが困難になる。ＤＭＤを備えたツールではレチクルは、ふれるようにミラーがパターン形成ストリームによって命令され、照明エネルギーがミラー上に入射した場合にのみ存在する架空のデバイスになる。これによってリソグラフィツールエラー除去および特性付けが困難になり、殊にミラーのふれによるパターン形成が経験不足のために完全には理解されていない、扱いやすいツールの初期に困難になる。

上述の欠点が除去されたマスクレスリソグラフィシステムおよび方法を提供すること。

上述の課題は、マスクレスリソグラフィシステムであって、空間光変調器と、基準レチクルと、パターンラスタライザと、照明源と、投影光学系を含み、前記空間光変調器は複数の空間光変調器セルを含み、前記基準レチクルは少なくとも１つの基準フィーチャを有しており、前記基準レチクルは、複数の空間光変調器セルのうちの１つと隣接して、前記空間光変調器とともに平面内に配置されており、前記パターンラスタライザは前記空間光変調器に信号を加えて、少なくとも１つの基準フィーチャを含むダイ・パターンを形成し、前記照明源は照明エネルギーを放出し、前記空間光変調器と基準レチクルを照明し、前記投影光学系は瞳を有しており、前記空間光変調器から当該瞳に入射する照明エネルギーによってダイ・イメージを形成し、前記基準レチクルから当該瞳に入射する照明エネルギーによって基準イメージを形成する、ことを特徴とするマスクレスリソグラフィシステムによって解決される。また上述の課題は、照明源と、空間光変調器と、少なくとも１つの基準フィーチャを有する基準レチクルと、瞳を有する投影光学系とを含むマスクレスリソグラフィシステムを調整する方法であって、
（ａ）前記照明源によって放出された照明エネルギーで基準レチクルを照明し、
（ｂ）前記投影光学系の瞳に入射する、前記基準レチクルからの照明エネルギーによって前記基準レチクルの少なくとも１つのフィーチャの基準イメージを形成し、
（ｃ）信号を前記空間光変調器に加えて、前記少なくとも１つの基準フィーチャを含むダイ・パターンを形成し、
（ｄ）前記信号が空間光変調器に加えられている間に前記空間光変調器を前記照明源から放出された照明エネルギーによって照明し、
（ｅ）前記投影光学系の瞳に入射する、前記空間光変調器からの照明エネルギーによって少なくとも１つの基準フィーチャのダイ・イメージを形成し、
（ｆ）前記少なくとも１つの基準フィーチャのダイ・イメージを前記少なくとも１つの基準フィーチャの基準イメージと比較し、
（ｇ）ステップ（ｆ）における前記比較に基づいて、マスクレスリソグラフィシステムを調整する、ことを特徴とする、マスクレスリソグラフィシステムを調整する方法によって解決される。

発明の概要
本発明は、マスクレスリソグラフィツールのパフォーマンスを検査するおよびコントロールするためのシステムおよび方法に関する。実施形態では、本発明に相応するマスクレスリソグラフィツールは基準レチクルを含む。この基準レチクルは、１つまたは複数の固定された基準フィーチャを含む。これらの基準フィーチャは、ツールの空間光変調器（ＳＬＭ）およびＳＬＭのパターン形成データストリームに依存しない。これによって、ツールプラットフォームパフォーマンスをレチクルパターン形成と別個にすることが容易になる。基準レチクルは、種々の機能を実行するおよび／またはウェハ（またはフラットパネル）露光、アリアルイメージ（aerial image）スキャン、振動測定および、ツールが意図されたように操作されていることを確実にする周期的な校正等をテストするのに用いられる。

実施形態では、マスクレスリソグラフィシステムは基準レチクルを以下のように用いて調整される。基準レチクルは、照明源から放出された照明エネルギーによって照明される。基準レチクルの少なくとも１つの基準フィーチャの基準イメージは、入射照明エネルギーから、ツールの投影光学系を用いて形成される。信号（例えば１００個のインターフェース信号から構成される１つ）がツールの空間光変調器に加えられ、ダイ・パターンを形成する。このダイ・パターンは少なくとも１つの基準フィーチャを含む。空間光変調器は、信号が空間光変調器に加えられている間、照明源から放出された照明エネルギーによって照明される。少なくとも１つの基準フィーチャのダイ・イメージが、入射照明エネルギーから、投影光学系によって形成される。イメージスキャナは、基準イメージおよびダイ・イメージを検出する。このダイ・イメージと基準イメージとの比較に基づいて、ツールに調整がなされる。

基準レチクルの固定された基準フィーチャはツールのＳＬＭおよびＳＬＭのパターン形成データストリームに依存しないので、例えば新しいＳＬＭまたはツールデザインの場合にＳＬＭの作動が完全に理解されていないときでも、基準レチクルがツールのエラー除去および特徴付けに使用されるのは本発明の特徴である。

本発明のさらなる実施形態および特徴および利点、並びに本発明の種々の実施形態の構造および動作を以下で詳細に、添付図面を参照して説明する。

添付した図面は、本明細書に取り込まれ、本明細書の一部を成しており、本発明を図解し、さらには発明の説明とともに本発明の原理を説明し、当業者が本発明を製造および使用することができるようにするのに有用である。

本発明の特徴および利点を、以下で図面を参照して説明する。図中では一貫して、同じ参照記号は相応する要素を識別する。図中では同じ参照番号は概して、同一のおよび／または機能的に類似したおよび／または構造的に類似した要素をしめす。さらに、相応する参照番号の左端の数字は、その要素が初めて現れた図を特定するものである。

発明の詳細な説明
図１には、本発明の実施形態に相応するマスクレスリソグラフィツール１００が示されている。ツール１００は照明源１０２、空間光変調器１０４、投影光学系１０６およびウェハステージ１０８を含む。

実施形態では、照明源１０２から放出された照明エネルギーは、照明光学系１１０によって調整される。照明光学系１１０を出た照明エネルギーは、ビームスプリッタ１１２を用いて空間光変調器１０４に向かう。実施形態では照明源１０２はパルス状エキシマーレーザである。連続照明源も使用可能である。

図１に示されているように、空間光変調器１０４は反射性タイプの空間光変調器である。この空間光変調器は、図の拡大部分で示されているように、複数の空間光変調器セル１２４および基準レチクル１２６を含む。図１に示された実施形態では、空間光変調器１０４は、１２個の空間光変調器セル１２４を有している。他の実施形態では１２個より多いまたは少ない数の空間光変調器セル１２４を設けることが可能である。基準レチクル１２６は、固定された基準フィーチャを含む。これらの基準フィーチャは、ツール１００の調整および校正のために使用される。図１に示されているように、基準レチクル１２６は、少なくとも１つの空間光変調器セル１２４とともに平面に、かつ少なくとも１つの空間光変調器に隣接して配置されている。本発明の実施形態では、１つより多い基準レチクル１２６が設けられ得る。

実施形態では照明源１０２からの照明エネルギーは空間光変調器セル１２４および基準レチクル１２６を個々にまたは同時に照明することができる。全てのセルと基準レチクルを同時に照明するために、照明ビームは適切な数のより小さいビームに分割される。照明源１０２（または分割されたビームの１つ）と基準レチクル１２６の間に光学的に配置されている光学シャッター（図示されていない）が、照明源１０２から基準レチクル１２６上に入射する照明エネルギーの量をコントロールするのに用いられる。

空間光変調器１０４と結合されたパターンラスタライザ１１４は、信号を各空間光変調器セル１２４に加え、ダイ・パターンを形成する。実施形態では、この信号はデジタルまたはアナログデータのストリームである。空間光変調器に１０４に加えられると、この信号は線形化されたパターンビットマップを形成する。空間光変調器セル１２４に加えられた信号は、基準レチクル１２６の固定された基準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使用される。空間光変調器１０４の構造および動作をさらに以下で図２〜６を参照して説明する。

空間光変調器１０４から反射された照明エネルギーはビームスプリッタ１１２を通過して、投影光学系１０６に入射する。図１に示されているように、１つの実施形態では、投影光学系１０６は、レンズまたはレンズグループ１０３と、アパーチャ１０５と、レンズまたはレンズグループ１０７を含む。ダイ・イメージは、空間光変調器セル１２４から反射された照明エネルギーを用いて形成される。これは投影光学系１０６の瞳に入射する。基準イメージは、基準レチクル１２６から反射された照明エネルギーを用いて形成される。これは投影光学系１０６の瞳に入射する。

ウェハステージ１０８がＸ方向およびＹ方向に可動である場合、ステップアンドスキャンリソグラフィが可能である。Ｙ方向ポジションは、モータ（図示されていない）および干渉計１１８を用いてコントロールされる。Ｘ方向ポジションはモータ（図示されていない）および干渉計１２２を用いてコントロールされる。レーザ１１６およびビームスプリッタ１２０は、干渉計１１８および干渉計１２２に照明を与えるために使用される。投影光学系１０６によって形成されたイメージは、ウェハステージ１０８の位置が変わることによって、ウェハステージ１０８の異なる領域に配置される。

イメージスキャナ（図９を参照）が、ダイ・イメージおよび基準イメージを検出するために使用される。実施形態では、イメージスキャナは光反応性デバイスであり、スキャンされたイメージの強度に比例して電気信号を形成する。ある実施形態ではダイ・イメージおよび基準イメージは、ウェハ平面またはレジストイメージである。他の実施形態では、ダイ・イメージおよび基準イメージは三次元のアリアルイメージである。

イメージスキャナと結合されたコンパレータ（図９を参照）は、ダイ・イメージを基準イメージと比較する。１つの実施形態では、このコンパレータは該当分野で既知であるイメージクオリテリティ測定基準（image quality metrics）を形成し、これらの測定基準を従来の比較技術を用いて比較する。ある実施形態では、コンパレータと結合された調整コントロールは、ツールをこのコンパレータの出力に基づいて自動的に調整する。別の実施形態ではツールは、照明源、空間光変調器、投影光学系および／またはウェハステージを調整することによって調整される。例えば各多数（lot）の基板の処理の間に少なくとも１回、ツールの周期的な調整が行われる。有利な実施形態ではこのような周期的な調整は、３０秒毎〜５分毎に行われる。

本発明の実施形態では空間光変調器が使用されており、これは、照明エネルギーの反射よりも、照明エネルギーの透過または通過をコントロールする。この実施形態では、照明光学系は再調整されて、空間光変調器を適切に照明する。

図２は空間光変調器１０４のより詳細な概略図である。図２に示されているように、各空間光変調器セル１２４は、複数のピクセル変調器２０２を含む。ある実施形態では、ピクセル変調器２０２は、照明エネルギーを入射照明線に対して平行に、または入射照明線に対してある角度で反射する。ある実施例では、オンにされているピクセルは照明エネルギーを入射照明線に対して平行に反射させるピクセルである。

図３は、本発明の実施形態に相応した、傾斜ミラー空間光変調器セル３００の部分の概略図である。傾斜ミラー空間光変調器セル３００は、１２個のミラーを含むものとして示されている。各ミラー３０２は、側方長Ｄを有している。ある実施形態では、この側方長Ｄは約１６マイクロメータであり、別の実施形態では、この側方長Ｄは約８マイクロメータである。ミラー３０２によってあらわされたピクセルは、ミラー３０２ａによって示されているように、例えばミラーを距離Ｔだけ傾斜させることによってオフにされる。有利な実施形態では、この距離Ｔは約０．０６２マイクロメータである。典型的な実施形態では、本発明の実施例に相応する傾斜ミラー空間光変調器セル３００は、１０００個または１０００個より多くのミラー３０２を有する。

図４は、傾斜ミラー空間光変調器セル３００に対するアドレシング回路４００の概略図である。回路４００は、各ミラー３０２を、軸４０２を中心にして傾斜させるのに使用される。この回路は複数のトランジスタ４０４、キャパシタ４０６、傾斜パッド４０８およびアドレシング線路４１０および４１２を含む。この明細書中に示された該当分野の当業者には理解されるように、ここでは適切な信号をアドレシング線路４１０および４１２に加えることによって、各個々のミラー３０２の傾斜がコントロールされる。当然、他のＳＬＭまたはコントラストデバイスも使用可能である。

図５は、本発明の実施例に相応した基準レチクル１２６の概略図である。図５に示されているように、基準レチクル１２６は２つのメジャー領域５０２を１つのプレート５０３上に有している。図１０を参照して以下で説明するように、実施形態ではプレート５０３が傾斜され、入射照明エネルギーを投影光学系１０６の瞳から離れるように向かわせる。各メジャー領域５０２は、複数のサブ領域５０４を含む。これらのサブ領域は基準フィーチャ５０６を有する。図５の実施例では、サブ領域５０４ａは４つの基準フィーチャ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃおよび５０６ｄを有する。フィーチャ５０６ａは、Ｙ方向に走行する一連の平行線である。フィーチャ５０６ｂは、Ｘ方向に走行する一連の平行線である。フィーチャ５０６ｃは、Ｙ方向に対して４５度の対角線で走行する一連の平行線である。フォーチャ５０６ｄは、フィーチャ５０６ｃの線に対して垂直に走行する一連の線である。該当分野の当業者には公知であるように、これらの４つの線の方位は、リソグラフィツールをセットアップするおよび校正するのに有用である。例えばステッチング動作（stitching operations）を評価するために、異なる方位を有する付加的な線が他のサブ領域５０４内に含まれてもよい。ある実施形態では、基準レチクル１２６のフィーチャは、クロムマスク内の透明開口部を用いて形成される。しかし、格子を含む基準レチクルのフィーチャを形成するのに使用される、あらゆる既知の手段を使うことが可能である。

図６は、空間光変調器１０４の照明を変えるための例示的な方法の概略図である。図６の左側は、１２個の光ビーム６０２を示している。この光ビームは、空間光変調器１０４の各１２個の空間光変調器セル１２４を照明する。１２個の光ビーム６０２は、例えば照明源１０２によって放出された照明ビームを分割することによって形成される。図６の右側は、空間光変調器１０４に対して照明を１８０度回転させた結果が示されている。この回転は、例えば、１２個の光ビーム６０２を形成するシステムおよび／または空間光変調器１０４の少なくとも部分を回転させることによって得られる。回転の後では、最初は空間光変調器セル１２４ａおよび１２４ｂ照明していた１２個のビームのうちの２つのビームはここでは基準レチクル１２６を照明しており、空間光変調器セル１２４ａおよび１２４ｂはもはや照明されていない。該当分野の当業者には公知であるように、図６によって示された方法は、基準レチクル１２６にシャッターをすることに対して択一的な方法である。

図７は本発明の実施形態に相応するマスクレスリソグラフィツールを調整するための方法７００のフローチャートである。方法７００は、マスクレスリソグラフィシステムまたは、照明源、空間光変調器、少なくとも１つの基準フィーチャを有する基準レチクルおよび瞳を有する投影光学系を含むツールを用いて実行される。１つの実施例では基準レチクルが、少なくとも１つの基準フィーチャの基準イメージを形成するために照明源によって照明される。信号が空間光変調器に加えられ、少なくとも１つの基準フィーチャを含むダイ・パターンが形成される。空間光変調器が、照明源によって照明され、少なくとも１つの基準フィーチャのダイ・イメージが形成される。イメージスキャナは、基準イメージのフィーチャとダイ・イメージをとらえる。イメージの比較が行われ、この比較はツールを調整するのに用いられる。方法７００は、空間光変調器の動作が完全には理解されていない場合にも、エラー除去のため、およびツールを特徴付けるために使用される。なぜなら基準レチクルの基準フィーチャは時間不変量であり、ツールの空間光変調器およびパターン形成データストリームに依存しないからである。

方法７００のステップを以下で個々に説明する。方法７００はステップ７０２によって始まる。

ステップ７０２では、少なくとも１つの基準フィーチャを有する基準レチクルが照明される。基準レチクルを照明する照明エネルギーは、照明源によって放出される。１つの実施形態では、この照明エネルギーは、基準レチクルを照明する前に調整される。

ステップ７０４では基準レチクルの少なくとも１つの基準フィーチャの基準イメージが形成される。この基準イメージは、投影光学系の瞳に入射する基準レチクルからの照明エネルギーによって形成される。形成されたイメージは、レジストまたはウェハ平面イメージまたはアリアルイメージである。少なくとも１つの基準フィーチャの基準イメージは、空間光変調器および空間光変調器の支持コンポーネントに依存しない。

ステップ７０６では空間光変調器に信号が加えられ、少なくとも１つの基準フィーチャを含むダイ・パターンが形成される。ある実施例では加えられる信号は、データストリームを含むラスター化信号である。このデータストリームは、コントロール回路のアドレス線路に加えられる。このコントロール回路は、空間光変調器を構成する空間光変調器セルの個々のピクセル変調器を位置決めする。

ステップ７０８では、信号が空間光変調器に加えられている間に空間光変調器が照明される。空間光変調器は、照明源から放出された照明エネルギーによって照明される。

ステップ７１０では、少なくとも１つの基準フィーチャのダイ・イメージが形成される。このダイ・イメージは、投影光学系の瞳に入射する空間光変調器からの照明エネルギーによって形成される。このダイ・イメージは、レジストまたはウェハ平面イメージまたはアリアルイメージであり得る。

ステップ７１２では、このダイ・イメージが基準イメージと比較される。１つの実施例では、少なくとも１つの基準フィーチャのレジストまたはウェハ平面ダイ・イメージが、少なくとも１つの基準フィーチャのレジストまたはウェハ平面基準イメージと比較される。他の実施形態では、少なくとも１つの基準フィーチャのアリアルダイ・イメージが、少なくとも１つの基準フィーチャのアリアル基準イメージと比較される。ここで説明を与えた該当分野の当業者によって理解されるように、この比較はイメージ処理および処理された信号の比較を含む。

ステップ７１４では、ステップ７１２の比較結果に基づいて、マスクレスリソグラフィシステムまたはツールの調整が行われる。この調整は技術者によって手動で行われてもよいし、調整コントロールシステムによって自動で行われてもよい。

ある実施例では、ステップ７０２〜７１４は、ツールの固有作動を確実にするために、周期的に実行されるループで行われる。

ある実施例では、例えば方法７００を実施するのに必要ない場合には、基準レチクルがシャッターによって閉められることが特徴である。基準レチクルをシャッターによって閉めることによって、照明源から放出された照明エネルギーによる基準レチクルの照明（従ってウェハ平面内への結像）が阻止される。

他の実施形態では、例えば、基準レチクルが方法７００を実行するのに必要とされていない場合、照明源からの入射照明エネルギーを投影光学系の瞳から離れるように反射するようにこの基準レチクルが位置付けされていることが特徴である。反射された照明は、照明モニタを用いて検出および測定される。この場合には照明モニタの出力は、照明源から放出される照明エネルギーの強度を調整するのに使用される。照明モニタによって測定された照明エネルギーの強度を記録し、診断目的で使用することも可能である（例えば照明源の長期モニタリング）。

さらに他の実施形態では、エネルギーセンサが基準レチクルの後ろまたは基準レチクル内に設けられる。基準レチクルを通過したエネルギーの測定は、特定の用途における他の検出器上のエネルギー反射より有利である。

本発明の実施形態において方法７００の特徴は、基準レチクルおよび空間光変調器が可動表面（例えば１つまたは複数の次元で傾斜可能な表面）上に取り付けられていることである。少なくとも１つの基準フィーチャの基準イメージは、可動テーブルの運動または傾斜の間に監視され、傾斜の効果が定められる。基準イメージがアリアルイメージである場合には、アリアルイメージが観察され、所望のテレセントリック性を得るために可動表面を位置決めするのに用いられる。

方法７００のさらなる特徴は、ここで説明された該当分野の当業者に明らかである。

図８〜図１０は、本発明に相応して実施される様々なテストが示されている。これらのテストでは、基準レチクルを参照して様々な空間光変調器セルのＸおよびＹ位置を知ることはしばしば有利である。

図８は、本発明の実施形態に相応したレジストイメージテスト８００の概略図である。テスト８００では、照明エネルギーが照明源１０２によって放出され、照明光学系１１０によって調整される。照明エネルギーはビームスプリッタ１１２によって空間光変調器１０４の方へ向かう。信号が空間光変調器に加えられ、空間光変調器１０４の基準レチクル上に含まれる基準フィーチャのダイ・パターンが形成される。ここで示されたように投影光学系１０６は、空間光変調器１０４の空間光変調器セルから反射された光によるダイ・イメージと、空間光変調器１０４の基準レチクルから反射された光による基準イメージを形成する。ダイ・イメージも基準イメージもウェハ８０２上で形成される。ウェハ８０２上のイメージの位置はウェハステージ１０８の位置によってコントロールされる。露光されたウェハ上のイメージは現像され、例えばレジストおよびウェハステージのパフォーマンスを評価するために比較される。

図９は、本発明の実施形態に相応するアリアルイメージテスト９００の概略図である。テスト９００では、照明エネルギーが照明源１０２によって放出され、照明光学系１１０によって調整される。照明エネルギーはビームスプリッタ１１２によって、空間光変調器１０４の方に向けられる。信号が空間光変調器１０４に加えられ、空間光変調器１０４の基準レチクル上に含まれている基準フィーチャのダイ・パターンを形成する。ここで示されたように投影光学系１０６は、空間光変調器１０４の空間光変調器セルから反射された光によるダイ・イメージと、空間光変調器１０４の基準レチクルから反射された光による基準イメージを形成する。テスト９００では、ダイ・イメージも基準イメージもイメージスキャナ９０２を用いて検出される。実施形態ではイメージスキャナ９０２は１つまたは複数の箇所９０２ａ，９０２ｂ，９０２ｃおよび９０２ｄに取り付けられ、１つまたは複数の箇所９０２ａ，９０２ｂ，９０２ｃおよび９０２ｄでイメージをとらえる。これらの位置は有利にはウェハ８０２のエッジに近い。Ｚ方向におけるウェハステージ１０８の運動によって、イメージスキャナ９０２は三次元イメージをとらえることができる。ここに記載された該当分野の当業者が知っているように、ダイ・イメージと基準イメージのアリアルイメージをとらえて、比較することにより、ツール１００の光学系も空間光変調器セルもツール１００のその関連したコンポーネントもテストされ、校正される。テスト９００は、例えばツール１００のベストフォーカスを見つけるために使用される。実施形態では、テスト９００は周期的な基本で自動的に実行され、ツール１００を意図したように作動させ続ける。コンパレータ／コントローラ９０４の例が図２に示されている。これは自動的にパターンラスタライザ１１４を、ダイ・イメージと基準イメージの比較に基づいて調整する。コンパレータ／コントローラ９０４をどのように実現するかは、ここに記載されている該当分野の当業者によって理解されるだろう。

図１０は、本発明の実施形態に相応する、照明強度モニタリングテスト１０００の概略図である。テスト１０００では、照明エネルギーが照明源１０２によって放出され、照明光学系１１０によって調整される。照明エネルギーはビームスプリッタ１１２によって空間光変調器１０４の方に向けられる。空間光変調器１０４に加えられた信号は、空間光変調器１０４の基準レチクル１２６を含むプレートを傾斜させる。これによって反射照明エネルギーは照明モニタ１００２の方に向かって基準レチクル上に入射する。照明モニタ１００２はその後、照明源１０２によって放出された照明エネルギー内の変化を監視し、必要であれば、照明源１０２から放出された照明エネルギーの強度を、照明コントローラ１００４を用いて調整する。投影光学系１０６は、ここで示されているように、空間光変調器１０４の空間光変調器セルから反射された光によってダイ・イメージを形成する。テスト１０００によって、照明エネルギーのリアルタイム追跡が可能になる。これはウェハの仕上げスキャンをコントロールするのに用いられる。

ここに記載されたテストは、本願発明の効果と有用性を説明するものであり、本発明を制限するものではない。自動化された周期的なテストを含む他のテストは、ここに示された該当分野の技術者に明らかであろう。

この開示は、マスクレスリソグラフィツールのパフォーマンスを検査およびコントロールするためのシステムおよび方法を提示する。本発明の様々な実施形態を上述したが、これは例示されただけであり、本願発明を制限するものではないことを理解されたい。当業者には、添付の請求項に定義された本発明の精神および範囲を逸脱することなく、形態および詳細においてさまざまな変更を行うことができることが理解されよう。したがって本発明の範囲は上記のいかなる例示的な実施形態によっても制限されるべきでなく、以降の請求項およびそれに同等なものによってのみ定義されるべきである。

本発明の実施形態に相応したマスクレスリソグラフィツールの概略図。本発明の実施形態に相応した空間光変調器の概略図。本発明の実施形態に相応した空間光変調器セルの部分の概略図。図３に示された空間光変調器セルに対するアドレシング回路の概略図。本発明の実施形態に従った基準レチクルの概略図。図２に示された空間光変調器の照明を変えるための方法の概略図。本発明の実施形態に相応するマスクレスリソグラフィツールを調整するための方法のフローチャート。本発明の実施形態に相応するレジストイメージテストの概略図。本発明の実施形態に相応するアリアルイメージテストの概略図。本発明の実施形態に相応する照明強度監視テストの概略図。

符号の説明

１００マスクレスリソグラフィツール，１０２照明源，１０３レンズまたはレンズグループ，１０４空間光変調器，１０５アパーチャ，１０６投影光学系，１０７レンズまたはレンズグループ，１０８ウェハステージ，１１０照明光学系，１１２ビームスプリッタ，１１４パターンラスタライザ，１１６レーザ，１１８干渉計，１２０ビームスプリッタ，１２２干渉計，１２４空間光変調器セル，１２６基準レチクル，２０２ピクセル変調器，３００傾斜ミラー空間光変調器セル，３０２ミラー，４００アドレシング回路，４０２軸，４０４トランジスタ，４０６キャパシタ，４０８傾斜パッド，４１０，４１２アドレシング線路，５０２メジャー領域，５０３プレート，５０４サブ領域，５０６基準フィーチャ，６０２光ビーム，８００レジストイメージテスト，８０２ウェハ，９００アリアルイメージテスト，９０２イメージスキャナ，９０４コンパレータ／コントローラ，１０００照明強度モニタリングテスト，１００２照明モニタ，１００４照明コントローラ

Claims

マスクレスリソグラフィシステムであって、
空間光変調器と、
基準レチクルと、
パターンラスタライザと、
照明源と、
投影光学系を含み、
前記空間光変調器は複数の空間光変調器セルを含み、
前記基準レチクルは少なくとも１つの基準フィーチャを有しており、
前記基準レチクルは、複数の空間光変調器セルのうちの１つと隣接して、前記空間光変調器とともに平面内に配置されており、
前記パターンラスタライザは前記空間光変調器に信号を加えて、少なくとも１つの基準フィーチャを含むダイ・パターンを形成し、
前記照明源は照明エネルギーを放出し、前記空間光変調器と基準レチクルを照明し、
前記投影光学系は瞳を有しており、前記空間光変調器から当該瞳に入射する照明エネルギーによってダイ・イメージを形成し、前記基準レチクルから当該瞳に入射する照明エネルギーによって基準イメージを形成し、
前記投影光学系によって形成された前記ダイ・イメージと前記基準イメージを検出するイメージスキャナをさらに含み、
検出されたダイ・イメージと基準イメージとの比較に基づいて該システムに調整がなされる、
ことを特徴とするマスクレスリソグラフィシステム。
前記ダイ・イメージおよび前記基準イメージはレジストイメージである、請求項１記載のシステム。
前記ダイ・イメージおよび前記基準イメージはアリアルイメージである、請求項１記載のシステム。
前記ダイ・イメージを前記基準イメージと比較する、前記イメージスキャナと結合されたコンパレータを含む、請求項１記載のシステム。
前記コンパレータの出力に基づいて調整される、前記コンパレータと結合された調整コントロールを含む、請求項４記載のシステム。
前記調整コントロールは、各多数の基板の処理の間に少なくとも１度、調整される、請求項５記載のシステム。
前記照明源と前記基準レチクルの間に光学的に配置されたシャッターを含み、
当該シャッターは前記照明源から前記基準レチクル上に入射する照明エネルギー強度の量をコントロールする、請求項１記載のシステム。
前記投影光学系の瞳から離れるように照明源からの入射照明エネルギーを向かわせるように前記基準レチクルを位置決めする基準レチクル位置決め装置を含む、請求項１記載のシステム。
前記基準レチクルによって前記投影光学系の瞳から離れるように配向された照明エネルギーの強度を測定する照明モニタを含む、請求項８記載のシステム。
前記照明モニタの出力に基づいて、照明源によって放出された照明エネルギーの量を調整する、前記照明モニタと結合された照明コントローラを含む、請求項９記載のシステム。
前記基準レチクルを透過した照明エネルギーの強度を測定する照明モニタを含む、請求項８記載のシステム。
前記照明モニタの出力に基づいて、照明源によって放出された照明エネルギーの量を調整する、前記照明モニタと結合された照明コントローラを含む、請求項１１記載のシステム。
照明源と、空間光変調器と、少なくとも１つの基準フィーチャを有する基準レチクルと、瞳を有する投影光学系とを含むマスクレスリソグラフィシステムを調整する方法であって、
（ａ）前記照明源によって放出された照明エネルギーによって基準レチクルを照明し、
（ｂ）前記投影光学系の瞳に入射する、前記基準レチクルからの照明エネルギーによって前記基準レチクルの少なくとも１つのフィーチャの基準イメージを形成し、
（ｃ）信号を前記空間光変調器に加えて、前記少なくとも１つの基準フィーチャを含むダイ・パターンを形成し、
（ｄ）前記信号が空間光変調器に加えられている間に前記空間光変調器を前記照明源から放出された照明エネルギーによって照明し、
（ｅ）前記投影光学系の瞳に入射する、前記空間光変調器からの照明エネルギーによって少なくとも１つの基準フィーチャのダイ・イメージを形成し、
（ｆ）前記少なくとも１つの基準フィーチャのダイ・イメージを前記少なくとも１つの基準フィーチャの基準イメージと比較し、
（ｇ）ステップ（ｆ）における前記比較に基づいて、マスクレスリソグラフィシステムを調整する、
ことを特徴とする、マスクレスリソグラフィシステムを調整する方法。
（ｈ）前記基準レチクルをシャッターで閉め、前記照明源から放出された照明エネルギーによって基準レチクルが照明されることを妨げる、ことを含む、請求項１３記載の方法。
（ｈ）基準レチクルを位置決めし、前記照明源からの入射照明エネルギーを、前記投影光学系の瞳から離れるように反射する、ことを含む、請求項１３記載の方法。
（ｉ）前記基準レチクルから反射された照明エネルギーの強度を測定する、ことを含む、請求項１５記載の方法。
（ｊ）ステップ（ｉ）において測定された照明エネルギーの強度に基づいて、前記照明源によって放出される照明エネルギーの強度を調整する、ことを含む、請求項１６記載の方法。
（ｊ）ステップ（ｉ）において測定された照明エネルギーの強度を記録する、ことを含む、請求項１６記載の方法。
（ｉ）前記基準レチクルを透過した照明エネルギーの強度を測定する、ことを含む、請求項１５記載の方法。
（ｊ）ステップ（ｉ）において測定された照明エネルギーの強度に基づいて、前記照明源によって放出される照明エネルギーの強度を調整する、ことを含む、請求項１９記載の方法。
（ｊ）ステップ（ｉ）において測定された照明エネルギーの強度を記録する、ことを含む、請求項２０記載の方法。
ステップ（ｆ）はレジストイメージを比較することを含む、請求項１３記載の方法。
ステップ（ｆ）はアリアルイメージを比較することを含む、請求項１３記載の方法。
前記基準レチクルおよび空間光変調器は可動表面上に取り付けられており、
（ｈ）前記可動表面を傾ける、
（ｉ）前記少なくとも１つの基準フィーチャの基準イメージを観察し、ステップ（ｈ）における傾斜の効果を定め、前記基準イメージはアリアルイメージであり、
（ｊ）ステップ（ｉ）の観察に基づいて前記可動表面を位置決めし、所望のテレセントリック性を得る、ことを含む、請求項１３記載の方法。