JP4777968B2 - リソグラフィシステム、デバイス製造方法、セットポイントデータ最適化方法、及び最適セットポイントデータ生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィシステム、デバイス製造方法、及び、個別制御可能素子アレイへのセットポイントデータを最適化する装置及び方法に関する。

リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板または基板の一部に転写する機械である。リソグラフィ装置は例えばフラットパネルディスプレイや集積回路（ＩＣ）、微細構造を有する他のデバイスの製造に用いられる。通常は例えばマスクまたはレチクルと称されるパターニングデバイスを使用して、集積回路やフラットパネルディスプレイまたは他のデバイスの各層に対応した回路パターンを形成する。このパターンは、基板に塗布された照射感応材料（レジスト）層への像形成により基板（例えばガラスプレート）の全体または一部に転写される。

パターニングデバイスを使用して、回路パターンではなく例えばカラーフィルタのパターンやドットのマトリックス状配列などの他のパターンを形成する場合もある。パターニングデバイスは、それぞれ個別に制御可能である素子の配列（以下「個別制御可能素子アレイ」という場合もある）を備えるパターニングアレイをマスクの代わりに備えてもよい。このような方式ではマスクを使用する方式に比べて迅速かつ低コストにパターンを変更することができる。

フラットパネルディスプレイの基板は通常長方形である。この種の基板を露光するためのリソグラフィ装置は、長方形基板の幅全体またはその一部（例えば全幅の半分）をカバーする露光空間を有するように設計される。この露光空間の最下部で基板が走査されるとともに、マスク又はレチクルが基板の走査に同期してビームに対して走査される。このようにして基板にパターンが転写される。露光空間が基板の幅全体をカバーする場合には１回の走査で露光が完了する。露光空間が例えば基板の幅の半分をカバーする場合には、１回目の露光後に横方向に基板を移動させ、通常は基板の残りを露光するための走査がさらに行われる。

チップレイアウトツールまたは同種の設計ユーティリティが、ユーザが基板上に生成しようとする目標デバイス構造を規定するのに使用される。目標デバイス構造は、これらのユーティリティから例えばＧＤＳＩＩまたはＯＡＳＩＳ等の標準的なベクトル形式で出力される。

ベクトル形式の出力ファイルで規定される目標デバイス構造は、限りなくシャープなエッジ及びコーナーを含む。ここでは、パターン形成されたビームを投影する投影系による制限も、デバイス構造を形成するために露光済基板に施される後工程による制限も考慮されていない。

回折効果により投影系の（空間）周波数応答が制限される。これは、投影系が（空間周波数領域において）ローパスフィルタのように振る舞うからである。露光の後工程も同様の作用を有しており、基板に露光される放射ドーズ量パターンにより定まるドーズトゥクリアコンター（ｄｏｓｅ−ｔｏ−ｃｌｅａｒ ｃｏｎｔｏｕｒ）に対してデバイス構造がぼやけてしまう。

これを補正する１つの手法は、「光近接効果補正（ＯＰＣ）」としても知られる補正フィーチャをベクトル形式の出力ファイルに組み込むことである。

ＯＰＣは、システムの理論的モデリングから導出される。この導出には、ベクトル形式出力フォーマットに対応するマスクを特定の投影系及び後工程のもとで使用したときに得られるであろうデバイス構造を計算することが含まれる。計算されたＯＰＣはマスクに付加される。この計算は、デバイス構造の計算結果とベクトル形式出力ファイルとの相違が許容範囲に収まるまでＯＰＣを異ならせて繰り返し行われる。

マスクレスシステムは実際のマスクをエミュレートすべく使用されるから、マスク使用型システムで計算されたものと同じＯＰＣが使用されてもよい。しかし、マスクレスシステムの個別制御可能素子アレイが実際のマスクと同様に動作することが保証されるように配慮する必要がある。実際のマスクとは、個別制御可能素子アレイの物理特性及び放射ビームとの相互作用は異なるので、正確なエミュレートを実現することは必ずしも容易ではない。

そこで、マスクレスリソグラフィシステムにより形成されるデバイス構造の精度を向上するシステム及び方法が求められている。

本発明の一実施形態によれば、マスクレスリソグラフィシステムにおいて放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイの素子動作を制御するための最適セットポイントデータを生成する方法が提供される。マスクレスリソグラフィシステムは、放射ビームを調整する照明系と、変調された放射ビームを基板に投影する投影系と、を備える。この方法は、（ａ）開始セットポイントデータを取得することと、（ｂ）放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイに開始セットポイントデータを適用して得られるデバイス構造を推定することと、（ｃ）デバイス構造誤差を決定するために、ステップ（ｂ）で推定されたデバイス構造を基板に形成されるべき目標デバイス構造と比較することと、（ｄ）セットポイントデータを修正し、開始セットポイントデータに代えて修正済セットポイントデータを用いてデバイス構造誤差が所定閾値に収まるまで必要に応じてステップ（ｂ）及び（ｃ）を繰り返すことと、（ｅ）デバイス構造誤差が所定閾値に収まっている修正済セットポイントデータを最適セットポイントデータとして出力することと、を含む。

本発明の他の実施形態によれば、マスクレスリソグラフィシステムにおいて放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイの素子動作を制御するための最適セットポイントデータを生成する装置が提供される。マスクレスリソグラフィシステムは、放射ビームを調整する照明系と、変調された放射ビームを基板に投影する投影系と、を備える。この装置は、デバイス構造推定デバイスと、セットポイントデータ最適化部と、を備える。デバイス構造推定デバイスは、放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイにセットポイントデータを適用して得られるデバイス構造を推定する。セットポイントデータ最適化部は、推定されたデバイス構造と基板に形成されるべき目標デバイス構造との違いが所定閾値よりも小さくなるまでデバイス構造推定デバイス及び異なるセットポイントデータを使用してデバイス構造を推定することにより最適セットポイントデータを決定する。

本発明の更なる実施形態や特徴、効果は、本発明のさまざまな実施形態の構成及び作用とともに添付図面を参照して以下に詳細に説明される。

本明細書は本発明の特徴を組み入れた１つまたは複数の実施形態を開示する。開示された実施形態は本発明の例示にすぎない。本発明の範囲は開示された実施形態には限定されない。本発明は添付の請求項により定義される。

以下で「一実施形態」、「一実施例」等の表現を用いる場合には、実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含んでもよいことを示すにすぎないものであり、当該特徴、構造または特性がすべての実施形態に含まれなければならないことを意味するのではない。またこれらの表現は同一の実施形態を必ずしも指し示すものでもない。さらに、一実施形態に関連して特定の特徴、構造、または特性が説明される場合には、明示的に説明されているか否かによらず当業者の知識により他の実施形態においても当該特徴、構造または特性が有効であるものと理解されたい。

本発明の実施形態は、ハードウエア、ファームウエア、ソフトウエア、またはこれらの組合せの形式で具現化されてもよい。本発明の実施形態は、１つまたは複数のプロセッサにより読取かつ実行可能である機械読取可能媒体に記憶された命令として具現化されてもよい。機械読取可能媒体は、機械（例えばコンピュータ）により読取可能な形式で情報を記憶または伝送するいかなる機構も含んでもよい。例えば、機械読取可能媒体は、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記録媒体、光記録媒体、フラッシュメモリ装置、電気的または光学的または音響的またはその他の信号伝送形式（例えば搬送波、赤外信号、デジタル信号など）、またはその他を含んでもよい。また以下では、ファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令はある動作を実行するためのものとして記述されていてもよい。しかしこれらの記述は単に簡便化のためであり、これらの動作はそのファームウエア、ソフトウエア、ルーチン、命令等を実行する演算装置、プロセッサ、コントローラ、または他の装置により実際に得られるものと理解されたい。

図１は本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置１を模式的に示す図である。この装置は、照明系ＩＬ、パターニングデバイスＰＤ、基板テーブルＷＴ、及び投影系ＰＳを備える。照明系（イルミネータ）ＩＬは放射ビームＢ（例えば紫外放射）を調整するよう構成されている。

本明細書ではリソグラフィを取りあげて説明しているが、本発明の範囲から逸脱することなくパターニングデバイスＰＤはディスプレイシステム（例えばＬＣＤテレビジョンまたはプロジェクタ）により構成することもできる。この場合、パターン付与ビームは、例えば基板やディスプレイデバイス等の様々な対象物に投影することができる。

基板テーブルＷＴは、基板（例えばレジストが塗布された基板）Ｗを支持するよう構成されており、あるパラメタに従って基板を正確に位置決めする位置決め装置ＰＷに接続されている。

投影系（例えば屈折投影レンズ光学系）ＰＳは、個別制御可能素子アレイにより変調された放射ビームを基板Ｗの（例えば１つ又は複数のダイからなる）目標部分Ｃに投影するよう構成されている。本明細書では投影系という用語は、使用される露光光、あるいは液浸露光用液体や真空の利用などの他の要因に関して適切とされるいかなる投影系をも包含するよう広く解釈されるべきである。投影系には例えば屈折光学系、反射光学系、反射屈折光学系、磁気的光学系、電磁気的光学系、静電的光学系、またはこれらの任意の組み合わせなどが含まれる。以下では「投影レンズ」という用語は、より一般的な用語である投影系という用語と同義に用いられ得る。

照明系は、屈折光学素子、反射光学素子、磁気的光学素子、電磁気的光学素子、静電的光学素子、あるいは他の種類の光学素子などの各種の光学素子、またはこれらの組合せを含み得るものであり、放射ビームの向きや形状、あるいは他の特性を制御するためのものである。

パターニングデバイスＰＤ（例えばレチクル、マスク、または個別制御可能素子アレイ）はビームを変調する。普通は個別制御可能素子アレイは投影系ＰＳに対して位置が固定されるが、あるパラメタに従って該アレイを正確に位置決めする位置決め装置に接続されていてもよい。

本明細書において「パターニングデバイス」または「コントラストデバイス」なる用語は、例えば基板の目標部分にパターンを生成する等、放射ビーム断面を変調するのに用い得るいかなるデバイスをも示すよう広く解釈されるべきである。パターニングデバイスは、静的なパターニングデバイス（例えばマスクまたはレチクル）であってもよいし、動的なパターニングデバイス（例えばプログラム可能素子アレイ）であってもよい。簡単のため本明細書では動的パターニングデバイスを例に挙げて説明しているが、本発明の範囲から逸脱することなく静的パターニングデバイスを使用することも可能であるものと理解されたい。

放射ビームに付与されるパターンは、パターンが位相シフトフィーチャあるいはいわゆるアシストフィーチャを例えば含む場合には基板の目標部分に所望されるパターンと厳密に一致していなくてもよい。また、基板に最終的に形成されるパターンは、個別制御可能素子アレイ上に形成されるパターンにどの時点においても一致しないようになっていてもよい。このような事態は、基板の各部に形成される最終的なパターンが所定時間または所定回数の露光の重ね合わせにより形成され、かつこの所定の露光中に個別制御可能素子アレイ上のパターン及び／またはアレイと基板との相対位置が変化する場合に起こりうる。

通常、基板の目標部分に生成されるパターンは、その目標部分に生成されるデバイス例えば集積回路やフラットパネルディスプレイの特定の機能層に対応する（例えばフラットパネルディスプレイのカラーフィルタ層や薄膜トランジスタ層）。パターニングデバイスの例としては、レチクル、プログラマブルミラーアレイ、レーザダイオードアレイ、ＬＥＤアレイ、空間光変調器アレイ、グレーティングライトバルブ、及びＬＣＤアレイなどがある。

パターニングデバイスは電子的手段（例えばコンピュータ）でパターンをプログラム可能である。パターニングデバイスは、複数のプログラム可能素子を含んでもよく、例えば前の文で言及したレチクル以外のデバイスはすべて該当する。以下ではこれらを集合的に「コントラストデバイス」と称する。パターニングデバイスは少なくとも１０個のプログラム可能素子を備えてもよく、または少なくとも１００個、少なくとも１，０００個、少なくとも１０，０００個、少なくとも１００，０００個、少なくとも１，０００，０００個、または少なくとも１０，０００，０００個、のプログラム可能素子を備えてもよい。

プログラマブルミラーアレイの一実施例は、粘弾性制御層と反射表面とを有するマトリックス状のアドレス指定可能な表面を備えてもよい。この装置の基本的な原理は例えば、反射表面のうちアドレス指定されている区域が入射光を回折光として反射する一方、アドレス指定されていない区域が入射光を非回折光として反射するというものである。適当な空間フィルタを用いることにより、反射光ビームから非回折光を取り除いて回折光だけを基板に到達させるようにすることができる。このようにして、マトリックス状のアドレス指定可能表面にアドレス指定により形成されるパターンに従ってビームにパターンが付与される。

なお代替例として、回折光をフィルタにより取り除いて非回折光を基板に到達させるようにしてもよい。

他の実施例として、回折光学ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）デバイスを同様に用いることもできる。一実施例では、回折光学ＭＥＭＳデバイスは、入射光を回折光として反射する格子を形成するよう変形される複数の反射性のリボン状部位を備える。

プログラマブルミラーアレイの他の例においては、マトリックス状の微小ミラーの配列が用いられる。各微小ミラーは局所的に電界を適宜付与されることによりまたは圧電駆動手段を使用することにより各々が独立に軸周りに傾斜またはピストン運動されうる。繰り返しになるがミラーはマトリックス状にアドレス指定可能に構成されており、アドレス指定されたミラーは入射する放射ビームをアドレス指定されていないミラーとは異なる方向に反射する。このようにしてマトリックス状のアドレス指定可能なミラーにより形成されるパターンに従って反射ビームにパターンが付与されうる。必要とされるマトリックス状アドレス指定は、適宜の電子的手段を使用して実行することができる。

パターニングデバイスの他の例は、プログラマブルＬＣＤアレイである。

リソグラフィ装置は１つ以上のコントラストデバイスを備えてもよい。例えば、リソグラフィ装置は、複数の個別制御可能素子アレイを有し、それぞれのアレイが互いに独立に制御されるものであってもよい。この構成においては、個別制御可能素子アレイのうちのいくつかのアレイまたはすべてのアレイが少なくとも１つの照明系（または照明系の一部）を共有していてもよい。斯かるアレイは当該アレイ用の支持構造及び／または投影系（または投影系の一部）を共有していてもよい。

一実施例例えば図１に示される実施例では、基板Ｗは実質的に円形状であってもよい。基板Ｗは周縁部にノッチ及び／または平坦部を有していてもよい。他の実施例では基板は例えば長方形などの多角形形状でもよい。

基板の形状が実質的に円形の場合、基板の直径は少なくとも２５ｍｍであってもよく、または例えば少なくとも５０ｍｍ、少なくとも７５ｍｍ、少なくとも１００ｍｍ、少なくとも１２５ｍｍ、少なくとも１５０ｍｍ、少なくとも１７５ｍｍ、少なくとも２００ｍｍ、少なくとも２５０ｍｍ、または少なくとも３００ｍｍであってもよい。一実施例では、基板の直径は長くても５００ｍｍ、長くても４００ｍｍ、長くても３５０ｍｍ、長くても３００ｍｍ、長くても２５０ｍｍ、長くても２００ｍｍ、長くても１５０ｍｍ、長くても１００ｍｍ、または長くても７５ｍｍである。

基板が例えば長方形などの多角形の場合、基板の少なくとも１辺の長さ、または例えば少なくとも２辺または少なくとも３辺の長さが、少なくとも５ｃｍであってもよく、または例えば少なくとも２５ｃｍ、少なくとも５０ｃｍ、少なくとも１００ｃｍ、少なくとも１５０ｃｍ、少なくとも２００ｃｍ、または少なくとも２５０ｃｍであってもよい。

基板の少なくとも１辺の長さは、長くても１０００ｃｍ、または例えば長くても７５０ｃｍ、長くても５００ｃｍ、長くても３５０ｃｍ、長くても２５０ｃｍ、長くても１５０ｃｍ、または長くても７５ｃｍである。

一実施例においては、基板Ｗはウェーハであり、例えば半導体ウェーハである。一実施例ではウェーハの材料は、Ｓｉ（ケイ素）、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）、ＳｉＧｅＣ（シリコンゲルマニウムカーボン）、ＳｉＣ(炭化ケイ素)、Ｇｅ（ゲルマニウム）、ＧａＡｓ(ガリウムヒ素)、ＩｎＰ（インジウムリン）、ＩｎＡｓ（インジウムヒ素）から成るグループから選択される。ウェーハは、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ウェーハ、シリコンウェーハ、セラミック基板、ガラス基板、またはプラスチック基板である。裸眼で見たときに、基板は透明であってもよいし、有色であってもよいし、無色であってもよい。

この基板の厚さは例えば基板材料及び／または基板寸法に応じてある程度変更される。基板の厚さは、少なくとも５０μｍであり、または例えば少なくとも１００μｍ、少なくとも２００μｍ、少なくとも３００μｍ、少なくとも４００μｍ、少なくとも５００μｍ、または少なくとも６００μｍである。また、基板の厚さは、厚くても５０００μｍ、例えば厚くても３５００μｍ、厚くても２５００μｍ、厚くても１７５０μｍ、厚くても１２５０μｍ、厚くても１０００μｍ、厚くても８００μｍ、厚くても６００μｍ、厚くても５００μｍ、厚くても４００μｍ、または厚くても３００μｍである。

基板は露光前または露光後において例えばトラック（典型的にはレジスト層を基板に塗布し、露光後のレジストを現像する装置）、メトロロジツール、及び／またはインスペクションツールにより処理されてもよい。一実施例ではレジスト層が基板に設けられる。

投影系は、個別制御可能素子アレイにおけるパターンが基板上にコヒーレントに形成されるように当該パターンの像を形成する。これに代えて投影系は二次光源の像を形成してもよく、この場合個別制御可能素子アレイの各素子はシャッタとして動作してもよい。この場合には投影系は、例えば二次光源を形成し基板上にスポット状に像形成するために、例えばマイクロレンズアレイ（ｍｉｃｒｏ ｌｅｎｓ ａｒｒａｙ、ＭＬＡとして知られている）やフレネルレンズアレイなどのフォーカス素子のアレイを含んでもよい。フォーカス素子のアレイ（例えばＭＬＡ）は少なくとも１０個のフォーカス素子を備え、または例えば少なくとも１００個、少なくとも１，０００個、少なくとも１０，０００個、少なくとも１００，０００個、または少なくとも１，０００，０００個のフォーカス素子を備えてもよい。

パターニングデバイスにおける個別制御可能素子の数とフォーカス素子のアレイにおけるフォーカス素子の数とは等しいか、あるいは、パターニングデバイスにおける個別制御可能素子の数がフォーカス素子のアレイにおけるフォーカス素子の数よりも多い。フォーカス素子のアレイにおける１つ以上（例えばたいていは１０００以上、またはすべての）のフォーカス素子は、個別制御可能素子アレイにおける１つ以上（例えば２つ以上、または３つ以上、５つ以上、１０以上、２０以上、２５以上、３５以上、または５０以上）の個別制御可能素子に光学的に連関していてもよい。

ＭＬＡは、少なくとも基板に近づく方向及び遠ざかる方向に例えば１以上のアクチュエータを用いて移動可能であってもよい。基板に近づく方向及び遠ざかる方向にＭＬＡを移動させることができる場合には、基板を動かすことなく例えば焦点合わせをすることが可能となる。

図１及び図２に示されるように本装置は反射型（例えば反射型の個別制御可能素子アレイを用いる）である。透過型（例えば透過型の個別制御可能素子アレイを用いる）の装置を代替的に用いてもよい。

リソグラフィ装置は２つ以上（２つの場合にはデュアルステージと呼ばれる）の基板テーブルを備えてもよい。このような多重ステージ型の装置においては、追加されたテーブルは並行して使用されるか、あるいは１以上のテーブルで露光が行われている間に１以上の他のテーブルで準備工程が実行されるようにしてもよい。

リソグラフィ装置は、基板の少なくとも一部が「液浸露光用の液体」で覆われるものであってもよい。この液体は比較的高い屈折率を有する例えば水などの液体であり、投影系と基板との間の空隙を満たす。液浸露光用の液体は、例えばパターニングデバイスと投影系との間などのリソグラフィ装置の他の空間に適用されるものであってもよい。液浸技術は投影系の開口数を増大させる技術として周知である。本明細書では「液浸」という用語は、基板等の構造体が液体に完全に浸されているということを意味するのではなく、露光の際に投影系と基板との間に液体が存在するということを意味するに過ぎない。

図１に示されるようにイルミネータＩＬは放射源ＳＯから放射ビームを受け取る。放射源により、少なくとも５ｎｍ、または例えば少なくとも１０ｎｍ、少なくとも１１乃至１３ｎｍ、少なくとも５０ｎｍ、少なくとも１００ｎｍ、少なくとも１５０ｎｍ、少なくとも１７５ｎｍ、少なくとも２００ｎｍ、少なくとも２５０ｎｍ、少なくとも２７５ｎｍ、少なくとも３００ｎｍ、少なくとも３２５ｎｍ、少なくとも３５０ｎｍ、または少なくとも３６０ｎｍの波長を有する放射が供される。また、放射源ＳＯにより供される放射は、長くても４５０ｎｍ、または例えば長くても４２５ｎｍ、長くても３７５ｎｍ、長くても３６０ｎｍ、長くても３２５ｎｍ、長くても２７５ｎｍ、長くても２５０ｎｍ、長くても２２５ｎｍ、長くても２００ｎｍ、または長くても１７５ｎｍの波長を有する。この放射は、４３６ｎｍ、４０５ｎｍ、３６５ｎｍ、３５５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、及び／または１２６ｎｍの波長を含んでもよい。

例えば光源がエキシマレーザである場合には、光源とリソグラフィ装置とは別体であってもよい。この場合、光源はリソグラフィ装置の一部を構成しているとはみなされなく、放射ビームは光源ＳＯからイルミネータＩＬへとビーム搬送系ＢＤを介して受け渡される。ビーム搬送系ＢＤは例えば適当な方向変更用ミラー及び／またはビームエキスパンダを含んで構成される。あるいは光源が水銀ランプである場合には、光源はリソグラフィ装置に一体に構成されていてもよい。光源ＳＯとイルミネータＩＬとは、またビーム搬送系ＢＤが必要とされる場合にはこれも合わせて、放射系または放射システムと総称される。

イルミネータＩＬは放射ビームの角強度分布を調整するためのアジャスタＡＤを備えてもよい。一般にはアジャスタＡＤにより、イルミネータの瞳面における照度分布の少なくとも半径方向外径及び／または内径の値（通常それぞれ「シグマ−アウタ（σ−ｏｕｔｅｒ）」、「シグマ−インナ（σ−ｉｎｎｅｒ）」と呼ばれる）が調整される。加えてイルミネータＩＬは、インテグレータＩＮ及びコンデンサＣＯなどの他の要素を備えてもよい。イルミネータはビーム断面における所望の均一性及び照度分布を得るべく放射ビームを調整するために用いられる。イルミネータＩＬ及び追加の関連構成要素は放射ビームを複数の分割ビームに分割するように構成されていてもよい。例えば各分割ビームが個別制御可能素子アレイにおける１つまたは複数の個別制御可能素子に対応するように構成してもよい。放射ビームを分割ビームに分割するのに例えば二次元の回折格子を用いてもよい。本明細書においては「放射ビーム」という用語は、放射ビームがこれらの複数の分割ビームを含むという状況も包含するが、これに限定されないものとする。

放射ビームＢは、パターニングデバイスＰＤ（例えば、個別制御可能素子アレイ）に入射して、当該パターニングデバイスにより変調される。放射ビームはパターニングデバイスＰＤにより反射され、投影系ＰＳを通過する。投影系ＰＳはビームを基板Ｗの目標部分Ｃに合焦させる。位置決め装置ＰＷと位置センサＩＦ２（例えば、干渉計、リニアエンコーダ、静電容量センサなど）により基板テーブルＷＴは正確に移動され、例えば放射ビームＢの経路に異なる複数の目標部分Ｃをそれぞれ位置決めするように移動される。また、個別制御可能素子アレイ用の位置決め手段が設けられ、例えば走査中にビームＢの経路に対してパターニングデバイスＰＤの位置を正確に補正するために用いられてもよい。

一実施例では、基板テーブルＷＴの移動は、ロングストロークモジュール（粗い位置決め用）及びショートストロークモジュール（精細な位置決め用）により実現される。ロングストロークモジュール及びショートストロークモジュールは図１には明示されていない。一実施例ではショートストロークモジュールを省略してもよい。個別制御可能素子アレイを位置決めするためにも同様のシステムを用いることができる。必要な相対運動を実現するために、対象物テーブル及び／または個別制御可能素子アレイの位置を固定する一方、放射ビームＢを代替的にまたは追加的に移動可能としてもよいということも理解されよう。この構成は装置の大きさを小さくするのに役立ち得る。例えばフラットパネルディスプレイの製造に適用可能な更なる代替例として、基板テーブルＷＴ及び投影系ＰＳを固定し、基板Ｗを基板テーブルＷＴに対して移動させるように構成してもよい。例えば基板テーブルＷＴは、実質的に一定の速度で基板Ｗを走査させるための機構を備えてもよい。

図１に示されるように放射ビームＢはビームスプリッタＢＳによりパターニングデバイスＰＤに向けられるようにしてもよい。このビームスプリッタＢＳは、放射ビームがまずビームスプリッタＢＳにより反射されてパターニングデバイスＰＤに入射するように構成される。ビームスプリッタを使わずに放射ビームをパターニングデバイスに入射させるようにすることもできる。放射ビームは０度から９０度の間の角度でパターニングデバイスに入射する。または例えば５度から８５度の間、１５度から７５度の間、２５度から６５度の間、または３５度から５５度の間の角度であってもよい（図１には９０度の例が示されている）。パターニングデバイスＰＤは放射ビームＢを変調し、再度ビームスプリッタＢＳに向かって戻るように放射ビームＢを反射する。ビームスプリッタＢＳは変調されたビームを投影系ＰＳへと透過させる。しかしながら放射ビームＢをパターニングデバイスＰＤに入射させ、そのまま更に投影系ＰＳに入射させるという代替的な構成も可能であることも理解されよう。特に透過型のパターニングデバイスが用いられる場合には図１に示される構成は必要とはされない。

図示の装置はいくつかのモードで使用することができる。

１．ステップモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンの全体が１回の照射で目標部分Ｃに投影される間、個別制御可能素子アレイ及び基板は実質的に静止状態とされる（すなわち１回の静的な露光）。そして基板テーブルＷＴがＸ方向及び／またはＹ方向に移動されて、異なる目標部分Ｃが露光される。ステップモードでは露光フィールドの最大サイズによって、１回の静的露光で結像される目標部分Ｃの寸法が制限されることになる。

２．スキャンモードにおいては、放射ビームに付与されたパターンが目標部分Ｃに投影される間、個別制御可能素子アレイ及び基板は同期して走査される（すなわち１回の動的な露光）。個別制御可能素子アレイに対する基板の速度及び方向は、投影系ＰＳの拡大（縮小）特性及び像反転特性により定められる。スキャンモードでは露光フィールドの最大サイズが１回の動的露光での目標部分Ｃの（非走査方向の）幅を制限し、走査移動距離が目標部分の（走査方向の）長さを決定する。

３．パルスモードにおいては、個別制御可能素子アレイは実質的に静止状態とされ、パルス放射源により基板Ｗの目標部分Ｃにパターンの全体が投影される。基板テーブルＷＴが実質的に一定の速度で移動して、ビームＢは基板上を線状に走査させられる。個別制御可能素子アレイ上のパターンは放射系からのパルス間に必要に応じて更新される。パルス照射のタイミングは、基板上の複数の目標部分Ｃが連続して露光されるように調整される。その結果、基板上の１つの短冊状領域にパターンが完全に露光されるようビームＢにより基板Ｗが走査されることになる。この短冊状領域の露光を順次繰り返すことにより基板Ｗは完全に露光される。

４．連続スキャンモードは基本的にパルスモードと同様である。異なるのは、変調された放射ビームＢに対して基板Ｗが実質的に等速で走査され、ビームＢが基板Ｗ上を走査し露光しているときに個別制御可能素子アレイ上のパターンが更新されることである。個別制御可能素子アレイのパターンの更新に同期させるようにした、実質的に一定の放射源またはパルス放射源を用いることができる。

５．ピクセルグリッド結像モードでは、基板Ｗに形成されるパターンはスポット状の露光を連続的に行うことにより実現される。このモードは図２のリソグラフィ装置を使用して実現することができる。このスポット状の露光はスポット発生器により形成され、パターニングデバイスＰＤへと向けられる。スポット状の露光はそれぞれ実質的に同形状である。基板Ｗ上には露光スポットが実質的に格子状（グリッド状）に転写される。このスポットの寸法は転写されるピクセルグリッドのピッチよりも大きいが、毎回の露光時に露光スポットが形成する格子の大きさよりはかなり小さい。転写されるスポットの強度を変化させることによりパターンが形成される。露光照射の合間に各スポットの強度分布が変更される。

上記で記載したモードを組み合わせて動作させてもよいし、モードに変更を加えて動作させてもよく、さらに全く別のモードで使用してもよい。

リソグラフィでは基板上のレジスト層にパターンが露光される。そしてレジストが現像される。続いて追加の処理工程が基板に施される。基板の各部分へのこれらの追加の処理工程の作用は、レジストへの露光の程度によって異なる。特にこの処理は、所与のドーズ閾値を超える放射ドーズ量を受けた基板の部位が示す反応と、その閾値以下の放射ドーズ量を受けた部位が示す反応とが異なるように調整されている。例えば、エッチング工程においては上記の閾値を超える放射ドーズ量を受けた基板上の区域は、レジスト層が現像されることによりエッチングから保護される。一方、この閾値以下の放射ドーズ量を受けたレジストは露光後の現像工程で除去され、基板のその区域はエッチングから保護されない。このため、所望のパターンにエッチングがなされる。特に、パターニングデバイス内の個別制御可能素子は、パターン図形内部となる基板上の区域での露光中の放射ドーズ量がドーズ閾値を超えるように実質的に高強度であるように設定される。基板の他の領域は、ゼロまたはかなり低い放射強度を受けるように対応の個別制御可能素子が設定されることにより、ドーズ閾値以下の放射を受ける。

実際には、パターン図形端部での放射ドーズ量は所与の最大ドーズ量からゼロへと急激に変化するわけではない。この放射ドーズ量は、たとえ図形の境界部分の一方の側への放射強度が最大となり、かつその図形境界部分の他方の側への放射強度が最小となるように個別制御可能素子が設定されていたとしても急激には変化しない。回折の影響により、放射ドーズ量の大きさは移行領域を介して低下するからである。パターン図形の境界位置は最終的にレジストの現像により形成される。その境界位置は、照射されたドーズ量が閾値を下回る位置によって定められる。この移行領域でのドーズ量低下のプロファイル、ひいてはパターン図形の境界の正確な位置は、当該図形境界上または近傍に位置する基板上の各点に放射を与える個別制御可能素子の設定により、より正確に制御できるであろう。これは、照度レベルの最大値または最小値を制御するだけではなく、当該最大値及び最小値の間の照度レベルにも制御することによっても可能となるであろう。これは通常「グレイスケーリング」と呼ばれる。

グレイスケーリングによれば、個別制御可能素子により基板に２値の放射強度（つまり最大値と最小値）だけが与えられるリソグラフィシステムよりも、パターン図形の境界位置の制御性を向上させることができる。少なくとも３種類の放射強度が基板に投影されてもよく、または例えば少なくとも４種類の放射強度でも、少なくとも８種類の放射強度でも、少なくとも１６種類の放射強度でも、少なくとも３２種類の放射強度でも、少なくとも６４種類の放射強度でも、少なくとも１２８種類の放射強度でも、少なくとも２５６種類の放射強度でも、少なくとも５１２種類の放射強度でも、または少なくとも１０２４種類の放射強度でもよい。

グレイスケーリングは上述の目的に加えてまたは上述の目的に代えて使用されてもよい。例えば、照射されたドーズ量レベルに応じて基板の各領域が２種以上の反応を可能とするように、露光後の基板への処理が調整されていてもよい。例えば、第１のドーズ閾値以下の放射を受けた基板の部位では第１の種類の反応が生じ、第１のドーズ閾値以上で第２のドーズ閾値以下の放射を受けた基板の部位では第２の種類の反応が生じ、第２のドーズ閾値以上の放射を受けた基板の部位では第３の種類の反応が生じるようにしてもよい。したがって、グレイスケーリングは、基板上での放射ドーズ量プロファイルが２以上の望ましいドーズ量レベルを有するようにするのに用いることができる。一実施例では、このドーズ量プロファイルは少なくとも２つの所望のドーズ量レベルを有し、または例えば少なくとも３つの所望のドーズ量レベル、少なくとも４つの所望のドーズ量レベル、少なくとも６つの所望のドーズ量レベル、または少なくとも８つの所望のドーズ量レベルを有してもよい。

放射ドーズ量プロファイルの制御は、上述のように基板上の各点が受ける放射強度を単に制御するという方法以外の方法によっても可能である。例えば、基板上の各点が受ける放射ドーズ量は、各点への露光時間を代替的にまたは追加的に制御することによっても制御することができる。他の例として、基板上の各点は、連続的な複数回の露光により放射を受けてもよい。このような連続的複数露光から一部の露光を選択して照射することにより代替的にまたは追加的に各点が受ける放射ドーズ量を制御することが可能となる。

図２は、本発明に係る露光装置の一例を示す図である。この実施例は例えばフラットパネルディスプレイの製造に用いることができる。図１に示される構成要素に対応するものには図２においても同じ参照符号を付している。また、基板やコントラストデバイス、ＭＬＡ、放射ビームなどについてのさまざまな構成例などを含む上述のさまざまな変形例は同様に適用可能である。

図２に示されるように、投影系ＰＳは、２つのレンズＬ１、Ｌ２を備えるビームエキスパンダを含む。第１のレンズＬ１は、変調された放射ビームＢを受け、開口絞りＡＳの開口部で合焦させる。開口部には他のレンズＡＬを設けてもよい。そして放射ビームＢは発散し、第２のレンズＬ２（例えばフィールドレンズ）により合焦させられる。

投影系ＰＳは、拡大された変調放射ビームＢを受けるように構成されているレンズアレイＭＬＡをさらに備える。変調放射ビームＢの異なる部分はそれぞれレンズアレイＭＬＡの異なる部分を通過する。この変調放射ビームＢの異なる部分はそれぞれ、パターニングデバイスＰＤの１つ以上の個別制御可能素子に対応している。各レンズは変調放射ビームＢの各部分を基板Ｗ上の点に合焦させる。このようにして基板Ｗ上に照射スポットＳの配列が露光される。図示されているレンズアレイには８つのレンズ１４が示されているだけであるが、レンズアレイは数千のレンズを含んでもよい（パターニングデバイスＰＤとして用いられる個別制御可能素子アレイについても同様である）。

図３は、本発明の一実施形態に係り、図２のシステムを用いて基板Ｗ上にどのようにパターンが生成されるのかを模式的に示す図である。図中の黒丸は、投影系ＰＳのレンズアレイＭＬＡによって基板に投影されるスポットＳの配列を示す。基板は、基板上での露光が進むにつれて投影系に対してＹ方向に移動する。図中の白丸は、基板上で既に露光されている露光スポットＳＥを示す。図示されるように投影系ＰＳのレンズアレイＭＬＡによって基板に投影された各スポットは基板上に露光スポット列Ｒを形成する。各スポットＳの露光により形成される露光スポット列Ｒがすべて合わさって、基板にパターンが完全に形成される。上述のようにこのような方式はよく「ピクセルグリッド結像」と称される。

照射スポットＳの配列が基板Ｗに対して角度θをなして配置されている様子が示されている（基板Ｗの端部はそれぞれＸ方向及びＹ方向に平行である）。これは、基板が走査方向（Ｙ方向）に移動するときに、各照射スポットが基板の異なる領域を通過するようにするためである。これにより、照射スポット１５の配列により基板の全領域がカバーされることになる。角度θは大きくても２０°または１０°であり、または例えば大きくても５°、大きくても３°、大きくても１°、大きくても０．５°、大きくても０．２５°、大きくても０．１０°、大きくても０．０５°、または大きくても０．０１°である。角度θは小さくても０．００１°である。

図４は、本発明の一実施形態において、どのようにしてフラットパネルディスプレイ基板Ｗ全体が複数の光学エンジンを用いて１回の走査で露光されるのかを模式的に示す図である。この例では照射スポットＳの配列ＳＡが８つの光学エンジン（図示せず）により形成される。光学エンジンはチェス盤のような配列で２つの列Ｒ１、Ｒ２に配置されている。照射スポットの配列の端部が隣接の照射スポット（例えば図３のスポットＳ）の配列の端部に（走査方向であるＹ方向において）少し重なるように形成される。一実施例では光学エンジンは少なくとも３列、例えば４列または５列に配列される。このようにして、照射の帯が基板Ｗの幅を横切って延び、１回の走査で基板全体の露光が実現されることとなる。光学エンジンの数は適宜変更してもよい。一実施例では、光学エンジンの数は少なくとも１個であり、または例えば少なくとも２個、少なくとも４個、少なくとも８個、少なくとも１０個、少なくとも１２個、少なくとも１４個、または少なくとも１７個である。一実施例では、光学エンジンの数は４０個未満であり、または例えば３０個未満または２０個未満である。

各光学エンジンは、上述の照明系ＩＬ、パターニングデバイスＰＤ、及び投影系ＰＳを別個に備えてもよい。あるいは２個以上の光学エンジンが１以上の照明系、パターニングデバイス、及び投影系の少なくとも一部を共有してもよい。

本明細書の冒頭で述べたように、投影系ＰＳでは回折効果によってバンド幅が制限される。実際、投影系ＰＳにより基板Ｗに再生される像は、パターニングデバイスＰＤにより定義される像に対してローパスフィルタリングがなされたものとなる。ここでパターニングデバイスＰＤは、マスク使用システムにおいてはマスクであるし、マスクレスシステムにおいては個別制御可能素子アレイである。ローパスの閾値は投影系ＰＳの特性及び照明系ＩＬの構成により決まるが、特に次の４つのパラメタに依存する。放射波長（λ）、投影光学系の開口数（ＮＡ）、照明プロファイルのサイズ（σ）、及び瞳形状である。瞳の形状は例えば、円形状または環状であってもよいし、例えば二重極分割または四重極分割等の分割された円形状または環状であってもよい。瞳形状は、像の方向または位置の関数としてローパス閾値を定める。１回の露光で結像される最小寸法（ＣＤ）は、（多重露光ではこの限界を超える最小寸法が得られるが、）完全にコヒーレントである（瞳の中心部のみが光束で満たされる）照明ではｋ１＝０．５とすることで与えられ、完全にインコヒーレントである（瞳全体が満たされる）照明ではｋ１を０．２５程度に小さくすることで与えられる。像の配置の関数としてのローパス閾値は、瞳充填量により定まる。瞳充填量はイルミネータＩＬにおいて変動しうる。例えば、低シグマ（コヒーレント照明）の場合、通常照明（瞳の一部を均質に充填）の場合、輪帯照明（リング状に瞳の一部を充填）の場合、通常照明または輪帯照明の分割照明（二重極または四重極等）の場合、あるいはこれらの組合せの場合がある。照明系の構成は、像の配置の関数としてのローパス閾値及びハイパス閾値を調整するために変更されうる。

高周波数情報の欠落が何ら考慮されないのであれば露光済基板Ｗの処理後に得られるデバイスパターンには誤差が生じるが、この誤差は最小化されるか、または回避されることが望ましい。

露光後の処理もまた、基板Ｗに最終的に形成されるデバイス構造に影響する。露光後ベーク、レジスト酸拡散、現像、ハードベーク、及びエッチングはすべて、基板Ｗに露光されたドーズ量パターンと出現するデバイス構造との関係に影響がある。現像工程はレジスト中の酸の活性化を含む。現像後のレジスト特性は酸濃度の関数として変化する。実際のところ、形成される構造の解像度を低下させる傾向を有するという点で、露光後の処理も投影系ＰＳのローパスフィルタリングと同様の作用を奏する。

上述のように、これらの要因のうち少なくとも一部については、マスクパターンに付加されるべきＯＰＣを演算することで少なくとも部分的に補正される。ＯＰＣはポリゴンベースのＯＰＣアルゴリズムを使って求められてもよい。ポリゴンベースのＯＰＣアルゴリズムは、（可変）グリッドでＯＰＣの品質を評価するステップと、目標パターンと（ＯＰＣ適用後のデザインパターンに適用される光学カーネルのホプキンス定式化のコンボリューションを用いて例えば評価される）実際のパターンとの対応関係を最適化するステップと、を備える。これは、ＯＰＣの調整と像における結果評価との反復処理である。

あるいは、ピクセルベースのＯＰＣアルゴリズムを用いてもよい。これは、大規模並列演算プラットフォームにおいて固定グリッドで処理され、ＯＰＣ品質を評価し目標像パターンからの偏差を低減する同様の定式化が用いられる。ここでも反復処理がなされる。

上述のＯＰＣ生成方法はいずれも、均質な特性（例えば、「開口」では透過率１００％、６％のハーフトーン型位相シフトマスクでは−６％、レベンソン型位相シフトマスクでは−１００％、クロム、ＣＰＬでは０％）を有する実際のマスクを前提とする。本明細書では「均質」との表現は、透過率／位相の組み合わせの離散的数値が用いられていることを意味する。「６％ハーフトーン型位相シフトマスク」は、−６％で一定の照度バックグラウンドレベルを要する。−１００％ハーフトーン型位相シフトマスクでは、＋１または−１の透過率または照度のいずれかによりパターンが色分けされる。これにより、生成される周波数範囲が低減され解像度が向上する。「ＣＰＬ」マスクは、（レベンソン型位相シフトマスクと同様に）等しい振幅の正の位相フィーチャ及び負の位相フィーチャと、マスク透過率を局所的に調整するためのサブレゾリューションの「ゼブラ」層を有するクロム層と、を備える。

マスクレスシステムでは、マスクは個別制御可能素子アレイに置き換えられる。個別制御可能素子は例えば、クリティカルディメンション（ＣＤ）の大きさの通常２倍乃至１／２倍の傾斜運動またはピストン運動するミラー、または傾斜運動及びピストン運動の組み合わせをするミラーである。また例えば、傾斜ミラーには位相ステップが存在してもよい。これらのミラーは２つの点で物理的なマスクとは異なる。１つは、これらのミラーは振幅または位相を連続的に調整可能であるということである。もう１つは、これらのミラーには寄生的現象があるということである。寄生的現象には例えば、ミラー間のスリットの反射率や、ヒンジ効果（例えばヒンジ領域での変形による不規則反射）、変調特性の偏光依存性、傾斜ミラーの高さ（つまり位相）変動またはピストンミラーの（瞳面でのフーリエ変換のシフトによりエネルギ変調に等価である）傾斜変動、反射率の変動、形状の変動などがある。また、「死亡（つまり無応答）」ピクセルや、非反射性ピクセル、部分反射ピクセルがアレイに生じることもある。他にも、形状変動の有効範囲が限定された素子がアレイに含まれるという欠陥もあるし、アレイ形状の変動もある。アレイの性能は、アレイへの放射の入射角の値（またはその範囲）にも依存し得る。

物理的マスクをマスクレスシステムでエミュレートする場合に、同じＯＰＣが使用されてもよい。しかし、これを最も効果的に機能させるためには個別制御可能素子アレイＰＤでの寄生的現象をすべて小さくして均質マスクに充分に近づけることが必要であり、そうするとアレイＰＤの柔軟性（例えば位相または振幅の連続的調整）は完全には利用可能ではない。

本発明の一実施形態によれば、セットポイントデータを得る方法が提供される。セットポイントデータとはすなわち、個別制御可能素子アレイＰＤの素子の動作状態のシークエンスを規定すべくアレイＰＤに送られるデータである。セットポイントデータは例えば、個々の素子の変位量（例えば傾斜角度及び／または長手方向変位量）に相当する電圧である。セットポイントデータは、補正データ（ＯＰＣ）の演算を、目標デバイス構造（例えばＧＤＳＩＩファイルまたはＯＡＳＩＳファイル）の生成に必要とされるセットポイント値の演算に統合している。言い換えれば、本実施形態に係る方法は、目標デバイス構造の生成に必要なセットポイントデータを、目標デバイス構造を示すベクトル形式の出力ファイルから直接に１回の適合ルーチンで計算する。物理的マスクを用いるシステムでＯＰＣを別個に求めることはしない。この適合ルーチンは、物理的マスクを用いるシステムでＯＰＣを陽に演算するときに考慮されるであろう特性（投影系ＰＳの物理特性（ローパスフィルタリング等）、照明条件、及び露光後の処理の作用）が同様に考慮されるように作られている。ところが、個別制御可能素子アレイＰＤはＯＰＣが付加された物理的マスクの特性をエミュレートする必要はないので、原理的には個別制御可能素子アレイの能力すなわち位相及び／または振幅の連続的変調を最大限活用することが可能となる。このアプローチにより、ＯＰＣ問題を扱うのにより大きなパラメータ空間を用いることが可能となり、精度を向上することもできる。加えて、個別制御可能素子アレイＰＤの詳細な物理特性を考慮に入れて適合ルーチンで補正するようにしてもよい。

適合ルーチンは、特定の種類のパターニングアレイＰＤに関連する物理特性を考慮に入れてもよい。すなわち、例えば上述の寄生的現象のように、その特定種類のすべてのアレイに共通する現象を扱う。これに代えてまたはこれとともに、適合ルーチンは、各アレイＰＤの実際の状況に関連する物理特性を考慮に入れてもよい。例えばピクセル高さ変動や死亡ピクセル、及びその他の欠陥を考慮に入れてもよい。

よって、以下のステップを含む方法が提供される。所与のセットポイントデータ（例えばこの方法では「種」となるセットポイントデータから開始し、その後はより最適化されたセットポイントデータとしてもよい）を個別制御可能素子アレイＰＤに適用して得られるであろうデバイス構造を推定するステップ。光近接効果補正で通常取り扱われる因子（例えば、投影系及び露光後処理のローパス特性）を含む因子を考慮に入れるステップ。デバイス構造誤差を決定すべく、推定されたデバイス構造を目標デバイス構造と比較するステップ。セットポイントデータを修正し（この修正がいかになされるかは実行される特定の適合ルーチンに依存するが、修正の目的はデバイス構造誤差を低減することである）、（必要があれば）修正されたセットポイントデータに対してデバイス構造誤差が所定の閾値に収まるまで推定ステップ及び比較ステップを繰り返すステップ。デバイス構造誤差が所定閾値に収まるよう修正されたセットポイントデータは「最適セットポイントデータ」として出力されてもよい。

この方法では、エミュレートされるべき物理的マスク用に計算されたＯＰＣデータを使用する必要はない。ＯＰＣに相当する物理的要因への補償が、セットポイントデータを目標デバイス構造に適合させる際になされるからである。よって、個別制御可能素子アレイはＯＰＣ付き物理的マスクをマスクレベルでエミュレートする必要はない。したがって、セットポイントデータは、物理的マスクの限られた能力に合わせて制限される必要がない。よって、連続的な位相制御及び／または振幅制御等の特性が利用可能となる。

上述の適合ルーチンは、近似セットポイントデータから始められてもよい。近似セットポイントデータは例えば、投影系ＰＳ及び露光後処理のローパス特性、またはパターニングデバイス特性等の詳細な影響を考慮することなく目標デバイス構造から得られる。パターニングデバイスの単純化されたモデルが使用されてもよい。例えば、パターニングデバイスは、各ミラーが完全に変調する正方形画素であるとしてモデル化されてもよい。また、適合ルーチンは、ランダムパターンから開始されてもよいし、例えばすべてが１またはすべてが０であるというような簡単に作られる他のパターンから開始されてもよい。

推定ステップは、セットポイントデータを個別制御可能素子アレイＰＤに適用した結果として基板Ｗに露光されるであろう放射ドーズ量パターンを推定することを含んでもよい。例えば、個別制御可能素子アレイＰＤの物理特性モデル及び／または投影系ＰＳの物理特性モデルが用いられてもよい。これに代えてまたはこれとともに、推定ステップは、推定された放射ドーズ量パターンでの露光後の基板Ｗへの露光後処理の結果得られるデバイス構造を推定することを含んでもよい。

比較ステップは、推定ステップで推定された予測デバイス構造を目標デバイス構造と直接比較することを含んでもよい。また、比較ステップは、推定ステップで演算された予測放射ドーズ量パターンを、目標デバイス構造に関連する目標放射ドーズ量パターン（例えば、目標デバイス構造を生成すると予測される放射ドーズ量パターン）と比較することを含んでもよい。更なる変形例として、比較ステップは、放射ドーズ量パターンに数学的操作を施して得られる数学的対象物を比較することを含んでもよい。例えば、放射ドーズ量パターンの１次または高次の空間微分を比較対象としてもよいし、放射ドーズ量パターンの規格化像光強度対数勾配値（ＮＩＬＳ値、Normalized Image Log Slope 値）を比較対象としてもよい。上述の数学的操作は方向依存性を有していてもよく、例えば特定の方向を強調するようにしてもよい。どの量が選択される場合であっても、比較結果を最小化するように反復処理がなされてもよい。

これに代えてまたはこれとともに、比較ステップは、特定種類のマスク使用型リソグラフィシステムのＯＰＣ付きマスクで予想されるドーズ量パターンの露光後処理の結果得られるであろうデバイス構造との比較を含んでもよい。この比較は、ドーズ量パターン自体との比較であってもよいし、上述のように放射ドーズ量パターンに数学的操作を施して得られる数学的対象物との比較であってもよい。マスクを使用したときのパターンに対する偏差を最小化し、マスクレスリソグラフィシステムでのデバイス構造（または関連するドーズ量パターン）をマスクベースのＯＰＣを有するマスク使用型システムでのデバイス構造に合わせることにより、高い精度が達成される。このアプローチは、２つの別個のシステムでの等価な結像（「結像透明性」として知られている）を保証することを支援する。ドーズ量パターンの違いの大きさを示すメリット関数は、マスク使用型システムとマスクレスシステムとの間の透明性の尺度を表す出力となりうる。

放射ドーズ量パターンの推定は、基準個別制御可能素子アレイ（すなわち、死亡ピクセルや他の異常等の欠陥がない理想的な標準アレイ）の数学的モデルを使用することを含んでもよい。このアプローチは、特定種類の個別制御可能素子アレイまたは複数種類の個別制御可能素子アレイに共通な物理特性を扱うのに便利である。この数学的モデルは、アレイに適用されるべきセットポイントデータをアレイからの予測放射出力プロファイルに変換する手段を提供する。

基準アレイの数学モデルでは、素子間のスリット、素子の反射率、偏光依存性、ヒンジ効果等が考慮される。より一般には、基準アレイからの回折をマックスウェル方程式の陽の解として演算するよう数学的モデルは作用する。この目的のためにマックスウェル方程式の漸近近似を用いてもよい。基準アレイの特性を決定するために較正測定が用いられてもよい。

放射ドーズ量パターンの推定は、個別制御可能素子アレイの特定状況での数学モデルを使用することを含んでもよい。このアプローチによれば、基準アレイの数学モデルで考慮されるアレイの一般的特性に加えて、死亡ピクセルや、素子動作及び／または中立位置の局所的変動などの個別アレイの欠陥も考慮に入れることができる。アレイの特定状態での特性を決定するために較正測定が用いられてもよい。

放射ドーズ量パターンの推定は、投影系ＰＳの数学モデルを使用することを含んでもよい。この数学モデルは例えば、回折によるローパス特性を考慮に入れてもよい。また、投影系ＰＳの他の特性が考慮に入れられてもよい。特定の投影系での特定の欠陥を考慮に入れてもよい。

放射ドーズ量パターンの推定は、照明法の関連詳細を考慮に入れてもよい。例えば、瞳形状（通常照明、輪帯照明、多極照明、特定の外側シグマ及び内側シグマを有する通常照明または輪帯照明、２重極、４重極、６重極等の輪帯分割照明、またはこれらの組み合わせ）、または例えばカスタムメイドの回折光学素子により実現されるいかなる瞳充填を考慮に入れてもよい。放射ドーズ量パターンの推定は、プロセスウィンドウ（基板に１回で露光される領域）の大きさ及び配置が考慮されてもよいし、個々の露光を組み合わせて最終のドーズ量パターンを得る方法が考慮されてもよい。隣接する露光区画でのオーバーラップ領域でのドーズ量パターンがインコヒーレントに結合される場合には、最終的ドーズ量パターンを演算する際にそのドーズ量パターンは考慮される必要がある。投影系のローパス作用は、例えば個々の露光区画に関して個別的に演算される必要がある場合もある。

露光後処理の結果得られるであろうデバイス構造の推定は、さまざまな異なる要因の影響を示す１つまたは複数の数学モデルを使用して行われてもよい。これらの数学モデルは全体として、基板Ｗに露光される最終ドーズ量パターンと露光後処理により形成されるデバイス構造との間で予測される関係を表す。数学モデルは例えば、露光後ベーク、レジスト酸拡散、現像、ハードベーク、成膜、インプラント、液浸（すなわち基板が露光中に液浸液に浸される場合）、エッチングの処理の１つまたは複数を考慮してもよい。

図５は、リソグラフィ装置の一例を示す図である。個別制御可能素子アレイＰＤは、放射ビームを変調するために設けられている。放射ビームは、基板テーブルＷＴ上の基板Ｗに投影系ＰＳにより投影される。本発明の一実施例に係る方法により最適化されたセットポイントデータは、セットポイントデータ最適化部５０により提供される。

図６は、一実施例においてセットポイントデータ最適化部５０がどのように構成されているかをより詳細に示す図である。図７は、他の実施例においてセットポイントデータ最適化部５０がどのように構成されているかをより詳細に示す図である。

図６の実施例では、セットポイントデータ最適化部５０はデバイス構造推定装置５２を備える。デバイス構造推定装置５２は、個別制御可能素子アレイＰＤに所与のセットポイントデータを適用し、その結果として露光後に得られる露光済基板Ｗを処理したときに得られるであろうデバイス構造を推定する。デバイス構造推定装置５２は、放射ドーズ量推定部５４を備えてもよい。放射ドーズ量推定部５４は、個別制御可能素子アレイＰＤに所与のセットポイントデータを適用した結果として基板Ｗに露光されるであろう放射ドーズ量を推定する。これに加えてまたはこれに代えて、デバイス構造推定装置５２は、露光後処理推定部５６を備えてもよい。露光後処理推定部５６は、所与の放射ドーズ量パターンで露光された基板Ｗに露光後処理を施して得られるであろうデバイス構造を推定する。

図７の実施例では、セットポイントデータ最適化部５０は、ドーズ量パターン推定装置７０を備える。ドーズ量パターン推定装置７０は、個別制御可能素子アレイＰＤに所与のセットポイントデータを適用して得られるであろうドーズ量パターンを推定する。

セットポイントデータ最適化部５０は、比較部６０をさらに備える。比較部６０は、デバイス構造推定装置５２（図６）の推定デバイス構造の出力を、ユーザにより（例えばＧＤＳＩＩファイルで）入力された目標デバイス構造５８と比較する。または、比較部６０は、ドーズ量パターン推定装置７０（図７）の推定ドーズ量パターンの出力を目標ドーズ量パターン７２と比較する。目標ドーズ量パターン７２は上述のように、ＯＰＣ補正付加済の固定マスクを使用してマスク使用型リソグラフィシステムで予測されるドーズ量パターンを推定することにより導出してもよい。推定デバイス構造と目標デバイス構造との相違は、デバイス構造誤差の決定に使用される。また、推定ドーズ量パターンと目標ドーズ量パターンとの相違は、ドーズ量パターン誤差の決定に使用される。セットポイントデータ最適化部５０は、デバイス構造誤差またはドーズ量パターン誤差を所定の閾値と比較し、デバイス構造誤差またはドーズ量パターン誤差が許容範囲内に含まれるか否か（すなわち目標デバイス構造または目標ドーズ量パターンに充分に近いか否か）を決定する。デバイス構造誤差またはドーズ量パターン誤差が大きすぎる場合には、反復制御部は、異なるセットポイントデータを用いて処理を反復する。処理の反復は、デバイス構造誤差またはドーズ量パターン誤差が所定の閾値を下回るまで行われる。誤差が許容可能であるセットポイントデータは「最適セットポイントデータ」６２として出力される。セットポイントデータは、メリット関数を使用して補正されてもよい。この補正には例えば最小二乗法を用いてもよい。メリット関数は空間領域または周波数領域のいずれで評価されてもよい。メリット関数は、インフォーカス及びオフフォーカスのデータを含んでもよいし、これらの重み付け平均を含んでもよい。これにより、インフォーカスで最適化されフォーカスを通過すると急激に劣化する解ではなく、所定のフォーカス範囲にわたって最適化されている解を得ることができる。ドーズ量についても同様である。ドーズ量により変化するメリットデータを用いて、あるドーズ量で最適化されドーズ量変化により急激に劣化するのではなく、ドーズ量変化にロバストである解を見つけるようにしてもよい。典型的なフォーカスウィンドウは、（ＮＡが大きくなると低下するが）数百ｎｍ乃至１０００ｎｍである。典型的なドーズウィンドウは１０乃至１５％である。

本説明においてはリソグラフィ装置の用途を特定の装置（例えば集積回路やフラットパネルディスプレイ）の製造としているが、ここでのリソグラフィ装置は他の用途にも適用することが可能であるものと理解されたい。他の用途としては、集積回路や集積光学システム、磁気ドメインメモリ用ガイダンスおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド、微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）、ＬＥＤなどの製造に用いることが可能であり、これらに限られない。また、例えばフラットパネルディスプレイに関しては、本発明に係る装置は、例えば薄膜トランジスタ層及び／またはカラーフィルター層などのさまざまな層の製造に用いることができる。

ここでは特に光学的なリソグラフィを本発明に係る実施形態に適用したものを例として説明しているが、本発明は例えばインプリントリソグラフィなど文脈が許す限り他にも適用可能であり、光学的なリソグラフィに限られるものではない。インプリントリソグラフィでは、パターニングデバイスのトポグラフィーが基板に生成されるパターンを決める。パターニングデバイスのトポグラフィーが基板に塗布されているレジスト層に押し付けられ、電磁放射や熱、圧力、あるいはこれらの組み合わせによってレジストが硬化される。レジストが硬化されてから、パターニングデバイスは、パターンが生成されたレジストから外されて外部に移動される。

［結語］
本発明の種々の実施例を上に記載したが、それらはあくまでも例示であって、それらに限定されるものではない。本発明の精神と範囲に反することなく種々に変更することができるということは、関連技術の当業者には明らかなことである。本発明の範囲と精神は上記で述べた例示に限定されるものではなく、請求項とその均等物によってのみ定義されるものである。

「課題を解決する手段」及び「要約書」の項ではなく「発明の詳細な説明」の項が請求項を解釈するのに使用されるように意図されている。「課題を解決する手段」及び「要約書」の欄は本発明者が考えた本発明の実施例の１つ以上を示すものであるが、すべてを説明するものではない。よって、本発明及び請求項をいかなる形にも限定するものではない。

本発明の各実施形態に係る露光装置を示す図である。 本発明の各実施形態に係る露光装置を示す図である。 図２に示される本発明の実施形態により基板にパターンを転写する１つのモードを示す図である。 本発明の一実施形態に係る光学エンジンの配置を示す図である。 個別制御可能素子アレイ及びセットポイントデータ最適化部を有するリソグラフィシステムを示す図である。 一実施形態に係るセットポイントデータ最適化部を示す図である。 一実施形態に係るセットポイントデータ最適化部を示す図である。

符号の説明

１ リソグラフィ装置、 Ｂ 放射ビーム、 Ｃ 目標部分、 ＩＬ 照明系、 ＰＤ パターニングデバイス、 ＰＳ 投影系、 ＳＯ 放射源、 Ｗ 基板、 ＷＴ 基板テーブル。

Claims (26)

1. マスクレスリソグラフィシステムにおいてマスク使用型リソグラフィシステムをエミュレートするための放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイの素子動作を制御するための最適セットポイントデータを生成する方法であって、該マスクレスリソグラフィシステムは、放射ビームを調整する照明系と、変調された放射ビームを基板に投影する投影系と、を備えており、
   （ａ）開始セットポイントデータを目標デバイス構造に基づいて取得し、
   （ｂ）放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイに開始セットポイントデータを適用して得られる第１推定デバイス構造を推定し、
   （ｃ）デバイス構造誤差を決定するために、第１推定デバイス構造を、光近接効果補正がなされているマスクを使用するマスク使用型リソグラフィ装置での基板の露光により得られると予測される第２推定デバイス構造と比較し、
   （ｄ）セットポイントデータを修正し、開始セットポイントデータに代えて修正済セットポイントデータを用いてデバイス構造誤差が所定閾値に収まるまで必要に応じてステップ（ｂ）及び（ｃ）を繰り返し、
   （ｅ）デバイス構造誤差が前記所定閾値に収まっている修正済セットポイントデータを最適セットポイントデータとして出力することを含み、修正済セットポイントデータに基づいて個別制御可能素子アレイが動作することを特徴とする方法。
2. 推定ステップ（ｂ）は、投影系のローパス特性、照明系の構成、及びプロセスウィンドウ特性のうち少なくとも１つを利用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｂ）は、
   （ｂ１）セットポイントデータを個別制御可能素子アレイに適用した結果として基板に露光される放射ドーズ量パターンを推定し、
   （ｂ２）推定された放射ドーズ量パターンでの露光後の基板への露光後処理により得られるデバイス構造を推定することを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. ステップ（ｂ１）は、基準個別制御可能素子アレイの特性を表す数学モデルを使用することを含み、基準個別制御可能素子アレイは、所定のアレイデザインについて理想化され無誤差の数学的構成物であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記数学モデルは、素子間のスリットからの反射、素子の反射率、偏光依存性、ヒンジ効果、非平坦効果、または基準アレイでの放射入射角度を含む基準アレイ特性を利用することを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記数学モデルは、基準アレイの回折作用に関するマックスウェル方程式の少なくとも近似解の計算結果に基づくことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. ステップ（ｂ１）は、個別制御可能素子アレイの所定状況での特性を表す数学モデルを使用することを含み、前記数学モデルは、前記所定状況での欠陥による基準アレイからの偏差を利用することを特徴とする請求項３に記載の方法。
8. 前記数学モデルは、素子の高さ変動、無応答素子、動作範囲が限定された素子、素子表面の変動、アレイ形状の変動、素子反射率の変動、位相ステップの鮮明さ、または素子を形成する物質の物理特性を利用することを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. ステップ（ｂ１）は、基準投影系の性能を表す数学モデルを使用することを含み、前記基準投影系は、所定のデザインの投影系について理想化され無誤差の数学的構成物であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
10. ステップ（ｂ１）は、投影系の所定状況での性能を表す数学モデルを使用することを含み、前記数学モデルは、前記所定状況での欠陥による前記基準投影系からの偏差を利用することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. ステップ（ｂ１）は、基準照明系の性能を表す数学モデルを使用することを含み、前記基準照明系は、所定のデザインの照明系について理想化され無誤差の数学的構成物であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
12. ステップ（ｂ１）は、照明系の所定状況での性能を表す数学モデルを使用することを含み、前記数学モデルは、前記所定状況での欠陥による前記基準照明系からの偏差を利用することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. ステップ（ｂ２）は、露光後処理の数学モデルを使用することを含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
14. 前記数学モデルは、基板に露光された放射ドーズ量パターンと露光後処理を経て構築されると予測されるデバイス構造との関係を表すことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 前記数学モデルは、露光後ベーク、レジスト酸拡散、現像、ハードベーク、成膜、インプラント、液浸、及びエッチングの作用のうち少なくとも１つを利用することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. ステップ（ｃ）の比較は、第１推定デバイス構造に関連する第１推定放射ドーズ量パターンと、第２推定デバイス構造に関連する第２推定放射ドーズ量パターンとに基づくことを特徴とする請求項１に記載の方法。
17. 第２推定放射ドーズ量パターンは、光近接効果補正がなされているマスクを使用するマスク使用型リソグラフィ装置において推定される放射ドーズ量パターンであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. ステップ（ｄ）においてセットポイントデータはメリット関数を使用して修正または最適化されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
19. メリット関数は、基板レベルにおいて所定フォーカス位置またはフォーカス範囲、または所定ドーズ量またはドーズ量範囲での空間領域または周波数領域のいずれかでの最小二乗法により導出されることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
20. マスクレスリソグラフィシステムにおいてマスク使用型リソグラフィシステムをエミュレートすることによりデバイスを製造する方法であって、
    （ａ）開始セットポイントデータを目標デバイス構造に基づいて取得し、
    （ｂ）放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイに開始セットポイントデータを適用して得られる第１推定デバイス構造を推定し、
    （ｃ）デバイス構造誤差を決定するために、第１推定デバイス構造を、光近接効果補正がなされているマスクを使用するマスク使用型リソグラフィ装置での基板の露光により得られると予測される第２推定デバイス構造と比較し、
    （ｄ）セットポイントデータを修正し、開始セットポイントデータに代えて修正済セットポイントデータを用いてデバイス構造誤差が所定閾値に収まるまで必要に応じてステップ（ｂ）及び（ｃ）を繰り返し、
    （ｅ）デバイス構造誤差が前記所定閾値に収まっている修正済セットポイントデータを最適セットポイントデータとして出力し、
    （ｆ）最適セットポイントデータを使用して作動される個別制御可能素子アレイを使用して放射ビームを変調し、
    （ｇ）変調された放射ビームを基板に投影することを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
21. マスクレスリソグラフィシステムにおいてマスク使用型リソグラフィシステムをエミュレートするための放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイの素子動作を制御するための最適セットポイントデータを、目標デバイス構造に基づいて取得された開始セットポイントデータから生成する装置であって、該マスクレスリソグラフィシステムは、放射ビームを調整する照明系と、変調された放射ビームを基板に投影する投影系と、を備えており、
    放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイにセットポイントデータを適用して得られるデバイス構造を推定するデバイス構造推定デバイスと、
    推定されたデバイス構造と、光近接効果補正がなされているマスクを使用するマスク使用型リソグラフィ装置での基板の露光により得られると予測されるデバイス構造との違いが所定閾値よりも小さくなるまで前記デバイス構造推定デバイス及び異なるセットポイントデータを使用してデバイス構造を推定することにより最適セットポイントデータを決定するセットポイントデータ最適化部と、を備えることを特徴とする装置。
22. マスク使用型リソグラフィシステムをエミュレートするためのマスクレスリソグラフィシステムであって、
    放射ビームを調整する照明系と、
    放射ビームを変調可能である個別制御可能素子アレイと、
    変調された放射ビームを基板に投影する投影系と、
    放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイにセットポイントデータを適用して得られるデバイス構造を推定するデバイス構造推定デバイスと、
    推定されたデバイス構造と、光近接効果補正がなされているマスクを使用するマスク使用型リソグラフィ装置での基板の露光により得られると予測されるデバイス構造との違いが所定閾値よりも小さくなるまで前記デバイス構造推定デバイス及び異なるセットポイントデータを使用してデバイス構造を推定することにより、目標デバイス構造に基づいて取得された開始セットポイントデータから開始して最適セットポイントデータを決定するセットポイントデータ最適化部と、を備える最適セットポイントデータ生成装置と、を備えることを特徴とするリソグラフィシステム。
23. マスクレスリソグラフィシステムにおいてマスク使用型リソグラフィシステムをエミュレートするための放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイの素子動作を制御するための最適セットポイントデータを生成する方法であって、該マスクレスリソグラフィシステムは、放射ビームを調整する照明系と、変調された放射ビームを基板に投影する投影系と、を備えており、
    （ａ）開始セットポイントデータを目標デバイス構造に基づいて取得し、
    （ｂ）放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイに開始セットポイントデータを適用して得られる基板上での第１推定ドーズ量パターンを推定し、
    （ｃ）ドーズ量パターン誤差を決定するために、第１推定ドーズ量パターンを、光学近接効果補正がなされているマスクを使用するマスク使用型リソグラフィデバイスにより生成されると推定される第２推定ドーズ量パターンと比較し、
    （ｄ）セットポイントデータを修正し、開始セットポイントデータに代えて修正済セットポイントデータを用いてドーズ量パターン誤差が所定閾値に収まるまで必要に応じてステップ（ｂ）及び（ｃ）を繰り返し、
    （ｅ）ドーズ量パターン誤差が前記所定閾値に収まっている修正済セットポイントデータを最適セットポイントデータとして出力することを含み、修正済セットポイントデータに基づいて個別制御可能素子アレイは動作することを特徴とする方法。
24. マスクレスリソグラフィシステムにおいてマスク使用型リソグラフィシステムをエミュレートすることによりデバイスを製造する方法であって、
    （ａ）開始セットポイントデータを目標デバイス構造に基づいて取得し、
    （ｂ）放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイに開始セットポイントデータを適用して得られる第１推定ドーズ量パターンを推定し、
    （ｃ）ドーズ量パターン誤差を決定するために、第１推定ドーズ量パターンを、光学近接効果補正がなされているマスクを使用するマスク使用型リソグラフィデバイスにより生成されると推定される第２推定ドーズ量パターンと比較し、
    （ｄ）セットポイントデータを修正し、開始セットポイントデータに代えて修正済セットポイントデータを用いてドーズ量パターン誤差が所定閾値に収まるまで必要に応じてステップ（ｂ）及び（ｃ）を繰り返し、
    （ｅ）ドーズ量パターン誤差が前記所定閾値に収まっている修正済セットポイントデータを最適セットポイントデータとして出力し、
    （ｆ）最適セットポイントデータを使用して作動される個別制御可能素子アレイを使用して放射ビームを変調し、
    （ｇ）変調された放射ビームを基板に投影することを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
25. マスクレスリソグラフィシステムにおいてマスク使用型リソグラフィシステムをエミュレートするための放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイの素子動作を制御するための最適セットポイントデータを、目標デバイス構造に基づいて取得された開始セットポイントデータから生成する装置であって、該マスクレスリソグラフィシステムは、放射ビームを調整する照明系と、変調された放射ビームを基板に投影する投影系と、を備えており、
    放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイにセットポイントデータを適用して得られるドーズ量パターンを推定するドーズ量パターン推定デバイスと、
    推定されたドーズ量パターンと、光近接効果補正がなされているマスクを使用するマスク使用型リソグラフィ装置により生成されると推定されるドーズ量パターンとの違いが所定閾値よりも小さくなるまで前記ドーズ量パターン推定デバイス及び異なるセットポイントデータを使用してドーズ量パターンを推定することにより最適セットポイントデータを決定するセットポイントデータ最適化部と、を備えることを特徴とする装置。
26. マスク使用型リソグラフィシステムをエミュレートするためのマスクレスリソグラフィシステムであって、
    放射ビームを調整する照明系と、
    放射ビームを変調可能である個別制御可能素子アレイと、
    変調された放射ビームを基板に投影する投影系と、
    放射ビームを変調する個別制御可能素子アレイにセットポイントデータを適用して得られるドーズ量パターンを推定するドーズ量パターン推定デバイスと、
    推定されたドーズ量パターンと、光近接効果補正がなされているマスクを使用するマスク使用型リソグラフィ装置により生成されると推定されるドーズ量パターンとの違いが所定閾値よりも小さくなるまで前記ドーズ量パターン推定デバイス及び異なるセットポイントデータを使用してドーズ量パターンを推定することにより、目標デバイス構造に基づいて取得された開始セットポイントデータから開始して最適セットポイントデータを決定するセットポイントデータ最適化部と、を備える最適セットポイントデータ生成装置と、を備えることを特徴とするリソグラフィシステム。

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