JP2011035009A - ディストーション及び基板ステージの移動特性の計測方法、露光装置並びにデバイス製造方法 - Google Patents
ディストーション及び基板ステージの移動特性の計測方法、露光装置並びにデバイス製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】投影光学系のディストーションや基板ステージの移動特性を迅速に精度良く計測する。
【解決手段】第1マークと第2マークを第1領域に形成する第1工程S101と、第2マークを第2領域に形成する第3、第4形成工程102と、第3マークを前記第2領域に形成する第5形成工程103と、前記第1領域に形成された重ね合わせマークの夫々について前記第1マークと前記第2マークとのずれ量と、前記第2領域に形成された前記第2マークと前記第3マークとのずれ量と、を計測する計測工程S104と、前記計測された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量に基づいてディストーションを算出する算出工程S105と、を備え、ディストーションの算出誤差を補正S106することを含む。
【選択図】図6
【解決手段】第1マークと第2マークを第1領域に形成する第1工程S101と、第2マークを第2領域に形成する第3、第4形成工程102と、第3マークを前記第2領域に形成する第5形成工程103と、前記第1領域に形成された重ね合わせマークの夫々について前記第1マークと前記第2マークとのずれ量と、前記第2領域に形成された前記第2マークと前記第3マークとのずれ量と、を計測する計測工程S104と、前記計測された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量に基づいてディストーションを算出する算出工程S105と、を備え、ディストーションの算出誤差を補正S106することを含む。
【選択図】図6
Description
本発明は、露光装置の投影光学系のディストーション及び基板ステージの移動特性の計測方法、露光装置並びにデバイス製造方法に関する。
テストレチクルに形成された複数の主尺マークと複数の副尺マークとを用いて露光装置の投影光学系のディストーションを求める手法が特許文献1に開示されている。また、テストレチクルに形成された複数の主尺マークと複数の副尺マークとを用いて露光装置の基板ステージのx、y各軸の直線性及びθ軸の安定性(移動特性)を求める手法が特許文献2及び特許文献3に開示されている。これらの方法は計測対象も露光手順も異なるが、計測のために特別な計測装置を用意する必要がなく、高精度な計測が可能である。
(1)特許文献1で開示されたディストーションの計測方法
この計測方法では、互いに直交する2方向に、各々一定の間隔でm1行n1列描画された副尺マークを被露光面全面に配置し、副尺マークと等しい間隔で描画した主尺マークを被露光面の一部に少なくともm2行n2列描画したテストレチクルを用意する。第1の工程では、ディストーションの検査対象でもある露光装置を用い、テストレチクル全面に配置したm1行n1列の副尺マークを一度の露光で基板に転写する。次に、隣接する領域に副尺マークが連続して並ぶようにショットを(m2×n2)個転写する。第2の工程では、m2行n2列の主尺マークを同時に転写してはステップ移動する動作を繰返し、第1の工程で形成した全ての副尺マークに主尺マークを重ねる。こうして形成したN=m1×m2×n1×n2個の重ね合わせマークのずれ量を、顕微鏡で計測する。そして、これらの計測値からディストーションに相当する計測対象ショット内の副尺マークの位置誤差、計測対象ショットの位置誤差、同じく計測用ショットの位置誤差、計測用ショットで転写される(m2×n2)個の主尺マークの相対位置誤差を求める。つまり、ディストーションと各種の誤差量を分離して計測できるので、高精度なディストーション計測が可能となる。なおm1及びn1、m2及びn2は、互いに素な自然数で、かつ、m1>n1、m2>n2の関係にある。
この計測方法では、互いに直交する2方向に、各々一定の間隔でm1行n1列描画された副尺マークを被露光面全面に配置し、副尺マークと等しい間隔で描画した主尺マークを被露光面の一部に少なくともm2行n2列描画したテストレチクルを用意する。第1の工程では、ディストーションの検査対象でもある露光装置を用い、テストレチクル全面に配置したm1行n1列の副尺マークを一度の露光で基板に転写する。次に、隣接する領域に副尺マークが連続して並ぶようにショットを(m2×n2)個転写する。第2の工程では、m2行n2列の主尺マークを同時に転写してはステップ移動する動作を繰返し、第1の工程で形成した全ての副尺マークに主尺マークを重ねる。こうして形成したN=m1×m2×n1×n2個の重ね合わせマークのずれ量を、顕微鏡で計測する。そして、これらの計測値からディストーションに相当する計測対象ショット内の副尺マークの位置誤差、計測対象ショットの位置誤差、同じく計測用ショットの位置誤差、計測用ショットで転写される(m2×n2)個の主尺マークの相対位置誤差を求める。つまり、ディストーションと各種の誤差量を分離して計測できるので、高精度なディストーション計測が可能となる。なおm1及びn1、m2及びn2は、互いに素な自然数で、かつ、m1>n1、m2>n2の関係にある。
(2)特許文献2で開示された基板ステージの移動特性の計測方法
この計測方法では、パターンの副尺マークと主尺マークとが、隣接するショット間で重なりあうようにショットを基板上へ転写する。こうして形成された、重ね合わせマークのずれを計測し、計測されたずれのデータから各ショットの位置誤差と回転誤差を計算で求める。なお,基板ステージの移動特性に起因する各ショットの位置や回転角の誤差をステージ格子と呼んでいる。
この計測方法では、パターンの副尺マークと主尺マークとが、隣接するショット間で重なりあうようにショットを基板上へ転写する。こうして形成された、重ね合わせマークのずれを計測し、計測されたずれのデータから各ショットの位置誤差と回転誤差を計算で求める。なお,基板ステージの移動特性に起因する各ショットの位置や回転角の誤差をステージ格子と呼んでいる。
(3)特許文献3で開示された基板ステージの移動特性の計測方法
この計測方法は、スリット状の光により照明されたテストレチクルのパターンを基板に投影する走査型投影露光装置に使用される移動特性の計測方法である。露光できる領域がスリット状で細長いため、パターンの副尺マークと主尺マークが互いに隣接する4ショットで重なりあうように計測用ショットを基板上に転写する。こうして形成された、重ね合わせマークのずれを計測し,計測されたずれのデータから各ショットの位置誤差と回転誤差を計算で求める。
この計測方法は、スリット状の光により照明されたテストレチクルのパターンを基板に投影する走査型投影露光装置に使用される移動特性の計測方法である。露光できる領域がスリット状で細長いため、パターンの副尺マークと主尺マークが互いに隣接する4ショットで重なりあうように計測用ショットを基板上に転写する。こうして形成された、重ね合わせマークのずれを計測し,計測されたずれのデータから各ショットの位置誤差と回転誤差を計算で求める。
特許文献1に記載のディストーションを計測する技術では、複数の副尺マーク相互間の相対位置と複数の主尺マーク相互間の相対位置が一定であることを前提条件としていた。計測対象であるディストーションは、一定でなければ計測できないから、副尺マーク相互間の相対位置は一定でなければならない。このことは、副尺マークを少ない露光回数で連続して転写する限りは十分達成可能である。また、露光熱の影響で変化するとしてもその影響を受けないように待機時間を設ければよい。しかし、副尺マークより少ない主尺マーク相互間の相対位置については、主尺マークの転写のために繰り返される露光回数は多い。そのため、露光熱等によって投影光学系のディストーションが微妙に変化することは無視できないし、待機時間を設ければ検査時間が非常に長くなってしまう。従って、主尺マークの相対位置が一定であるという条件から逸脱して各主尺マーク相互間の相対位置が変化すると、ディストーションの計測誤差が増大し、良好な計測精度が得られなかった。
特許文献2,3に記載の基板ステージの移動特性を計測する技術では、テストレチクルのパターン像の副尺マークと主尺マークの相対位置が一定であることを前提条件としていた。そのため、この条件から逸脱して各マークの相対位置が変化すると、移動特性の計測誤差が増大した。このように、連続して露光転写するパターン内の各マークの相対位置、つまりパターン形状が一定でないと、ディストーションや基板ステージの移動特性の計測誤差は大きくなる。
本発明は、投影光学系のディストーションや基板ステージの移動特性を計測時間を長くかけずに精度良く計測することを目的とする。
本発明の一側面は、投影光学系を介してレチクルのパターンを基板に投影して前記投影光学系のディストーションを計測する計測方法であって、m1とm2、及び、n1とn2は、夫々互いに素な自然数であり、m1>m2、n1>n2の関係を有するものとし、所定の列間隔及び行間隔で配列されたm1行n1列の第1マークを有する第1パターンを基板上の第1領域に転写するショット露光を(m2×n2)回繰り返し、(m1×m2)行(n1×n2)列の前記第1マークを前記第1領域に形成する第1形成工程と、前記所定の列間隔及び行間隔で配列されたm2行n2列の第2マークを有する第2パターンを前記第1領域に転写するショット露光を(m1×n1)回繰り返し、(m1×m2)行(n1×n2)列の前記第2マークを前記第1領域に形成する第2形成工程と、前記第2パターンを前記基板上の前記第1領域とは異なる第2領域に転写するショット露光を前記第2形成工程の前に行い、m2行n2列の前記第2マークを前記第2領域に形成する第3形成工程と、前記第2パターンを前記第2領域に転写するショット露光を前記第2形成工程の後に行い、m2行n2列の前記第2マークを前記第2領域に形成する第4形成工程と、前記所定の列間隔及び行間隔で配列されたm2行n2列の第3マークを有する第3パターンを前記第2領域に転写するショット露光を2回行い、2組のm2行n2列の前記第3マークを前記第2領域に形成する第5形成工程と、前記第1形成工程で形成された第1マークと前記第2形成工程で形成された第2マークとによって前記第1領域に形成された(m1×m2×n1×n2)個の重ね合わせマークの夫々について前記第1マークと前記第2マークとのずれ量と、前記第3形成工程及び前記第4形成工程で形成された第2マークと前記第5形成工程で形成された第3マークとによって前記第2領域に形成された(m2×n2×2)個の重ね合わせマークの夫々について前記第2マークと前記第3マークとのずれ量と、を計測する計測工程と、前記計測工程で計測された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量に基づいて前記投影光学系のディストーションを算出する算出工程と、を備え、前記算出工程におけるディストーションの算出は、前記計測工程で計測された前記第2マークと前記第3マークとのずれ量とに基づいて、前記第2形成工程において転写された第2マークの列間隔及び行間隔の変化に起因したディストーションの算出誤差を補正することを含む、ことを特徴とする。
本発明によれば、投影光学系のディストーションや基板ステージの移動特性を計測時間を長くかけずに精度良く計測することができる。
本発明に係る投影光学系のディストーションを計測する計測方法と基板ステージの移動特性を計測する計測方法について述べる。
[実施例1]
投影光学系を介してレチクルのパターンを基板に投影して投影光学系のディストーションを計測する実施例1を説明する。まず、互いに直交する2方向に、所定の列間隔及び行間隔でm1行n1列配列された第1マーク(副尺マーク)と、副尺マークと等しい列間隔及び行間隔でm2行n2列配列された第2マーク(主尺マーク)を配置したテスト用のレチクルを用意する。ここで、m1とm2、及び、n1とn2は、夫々互いに素な自然数であり、m1>m2、n1>n2の関係を有するものとする。まず、テストレチクルの全面に配置したm1行n1列の副尺マークのパターン(第1パターン)を基板上の第1領域に転写するショット露光を繰り返し、(m1×m2)行(n1×n2)列の副尺マークを第1領域に形成する(第1形成工程)。実施例1では、m1=n1=3、m2=n2=2である。図1のAは、基板上に転写された1つの計測対象ショット15を示している。計測対象ショット15における各副尺マーク16におけるディストーション量を変数dx1,dy1と定義する。図2のAは、第1形成工程で、計測対象ショット15が縦横に2ショットづつ隣り合うように並べられた状態を示している。各計測対象ショット15は、ステージの配列誤差を原因とした位置と回転角度の誤差ex1,ey1,eθ1を持つ。しかし、各計測対象ショット15は、計測対象ショット15内における副尺マーク相互間の相対位置は等しくなるよう、少ない露光量で連続して転写するなど、露光熱の影響を受けない配慮が施されている。
投影光学系を介してレチクルのパターンを基板に投影して投影光学系のディストーションを計測する実施例1を説明する。まず、互いに直交する2方向に、所定の列間隔及び行間隔でm1行n1列配列された第1マーク(副尺マーク)と、副尺マークと等しい列間隔及び行間隔でm2行n2列配列された第2マーク(主尺マーク)を配置したテスト用のレチクルを用意する。ここで、m1とm2、及び、n1とn2は、夫々互いに素な自然数であり、m1>m2、n1>n2の関係を有するものとする。まず、テストレチクルの全面に配置したm1行n1列の副尺マークのパターン(第1パターン)を基板上の第1領域に転写するショット露光を繰り返し、(m1×m2)行(n1×n2)列の副尺マークを第1領域に形成する(第1形成工程)。実施例1では、m1=n1=3、m2=n2=2である。図1のAは、基板上に転写された1つの計測対象ショット15を示している。計測対象ショット15における各副尺マーク16におけるディストーション量を変数dx1,dy1と定義する。図2のAは、第1形成工程で、計測対象ショット15が縦横に2ショットづつ隣り合うように並べられた状態を示している。各計測対象ショット15は、ステージの配列誤差を原因とした位置と回転角度の誤差ex1,ey1,eθ1を持つ。しかし、各計測対象ショット15は、計測対象ショット15内における副尺マーク相互間の相対位置は等しくなるよう、少ない露光量で連続して転写するなど、露光熱の影響を受けない配慮が施されている。
次に、図1のBに示されるm2行n2列の主尺マーク18のパターン(第2パターン)の計測ショット17を、副尺マークが転写された各計測対象ショット15に転写してはステップ移動する動作を(m1×m2)回繰り返す(第2形成工程)。第2計測工程によって、副尺マーク16に主尺マーク18が重ねられる。主尺マーク18の計測ショット17を各計測対象ショット15に転写する前と全計測対象ショット15に転写した後に、計測ショット17が各計測対象ショット15のない領域に転写される(第3形成工程、第4形成工程)。図1のBに示すように、計測用ショット17で同時に転写される主尺マーク18の位置誤差dx2,dy2を定義する。図2のBは、計測用ショット17を全て露光した後の状態を示す。最初に転写する計測用ショット19と最後に転写する計測用ショット21は計測対象ショット15のない基板上の第2領域に、その間に転写する計測用ショット20は第1領域の計測対象ショット15の副尺マーク上に転写する。最後に、図1のCに示すm2行n2列の較正マーク(第3マーク)を有する第3パターンの較正用ショット22のショット露光を2回行い、2組の較正用ショット22を最初と最後の計測用ショット19,21に順次重ねると、図3のようになる(第5形成工程)。特許文献1に示される従来技術では、計測用ショット17を第2領域に形成する第3、第4形成工程、較正用ショット22を最初と最後の計測用ショット19,21に重ねる第5形成工程が存在しない。
図3に示す例では、3行3列の副尺マーク16の計測対象ショット15が2行2列、2行2列の主尺マーク18の計測用ショット19,20,21が3行3列及び2、2行2列の較正マークの較正用ショット22が2つ基板上に転写されている。こうして計測用ショット20と計測対象ショット15とが重なる第1領域に副尺マーク16と主尺マーク18との重ね合せマークが(m1×m2×n1×n2)個=36個形成される。また、最初と最後の計測用ショット19,21と2つの較正用ショット22が重なる第2領域に主尺マーク18と較正マークとの重ね合せマークが(m2×n2×2)個=8個形成される。こうしてできた36個の重ね合わせマークと8個の重ね合わせマークのそれぞれについて副尺マーク16と主尺マーク18とのずれ量、主尺マーク18と較正マークとのずれ量を自動読取装置が計測する(計測工程)。
このとき、計測用ショット19,20,21の各マークの読み値をδx(n),δy(n),n=1,,,,N とすれば、これらは式1、式2のように表される。
δx(n)=dx1(i)-dx2(j,n)+ex1(k)-ex2(l)-Y1(i)θ1(k)+Y2(j)θ2(l)+εx(n)・・・(1)
δy(n)=dy1(i)-dy2(j,n)+ey1(k)-ey2(l)+X1(i)θ1(k)-X2(j)θ2(l)+εy(n)・・・(2)
δx(n)=dx1(i)-dx2(j,n)+ex1(k)-ex2(l)-Y1(i)θ1(k)+Y2(j)θ2(l)+εx(n)・・・(1)
δy(n)=dy1(i)-dy2(j,n)+ey1(k)-ey2(l)+X1(i)θ1(k)-X2(j)θ2(l)+εy(n)・・・(2)
また、最初の計測用ショット19と最初の較正用ショット22が重なった各マークの読み値をζx(j,1)、ζy(j,1)、最後の計測用ショット21と最後の較正用ショット22が重なった各マークの読み値をζx(j,2)、ζy(j,2)とする。そして,計測用ショット19,20,21の各主尺マークが露光回数に比例して一定方向にシフトするのであれば、計測対象ショット15と重なる計測用ショット20の主尺ずれdx2(j,n),dy2(j,n)は式3、式4のように表される。特許文献1に示される従来技術では、主尺ずれdx2(j,n),dy2(j,n)は一定であるとしていた。
ここで、δx(n),δy(n)等は以下の値である。δx(n),δy(n):計測用ショットと計測対象ショットのn番目の重ね合せマークの計測値ζx(n),ζy(n):計測用ショットと較正用ショットのn番目の重ね合せマークの計測値dx1(i),dy1(i):計測対象ショットのi番目の副尺ずれ(ディストーション)dx2(j),dy2(j):計測用ショットのj番目の主尺ずれex1(k),ey1(k),θ1(k):k番目の計測対象ショットの配列誤差ex2(l),ey2(l),θ2(l):l番目の計測用ショットの配列誤差X1(i),Y1(i):計測対象ショットのi番目のマークのショット内座標X2(j),Y2(j):計測用ショットのj番目のマークのショット内座標εx(n),εy(n):丸めによる量子化誤差
ここで、δx(n),δy(n)等は以下の値である。δx(n),δy(n):計測用ショットと計測対象ショットのn番目の重ね合せマークの計測値ζx(n),ζy(n):計測用ショットと較正用ショットのn番目の重ね合せマークの計測値dx1(i),dy1(i):計測対象ショットのi番目の副尺ずれ(ディストーション)dx2(j),dy2(j):計測用ショットのj番目の主尺ずれex1(k),ey1(k),θ1(k):k番目の計測対象ショットの配列誤差ex2(l),ey2(l),θ2(l):l番目の計測用ショットの配列誤差X1(i),Y1(i):計測対象ショットのi番目のマークのショット内座標X2(j),Y2(j):計測用ショットのj番目のマークのショット内座標εx(n),εy(n):丸めによる量子化誤差
式3を式1に、式4を式2に代入すれば、式5と式6となる。
式5と式6に含まれるζx(j,1),ζx(j,1),ζy(j,1),ζy(j,1),m1,n1,nは既知である。εx(n),εy(n)が十分小さいとして無視できるとする。そうすると、未知な変数は、dx1(i),dy1(i),dx2(j,l),dy2(j,l),ex1(k),ey1(k),θ1(k), ex2(l),ey2(l),θ2(l)であるから、未知数の数は5×(m1×n1+m2×n2)である。一方、N個の重ね合せマークは、m1×n1個の副尺マークiとm2×n2個の主尺マークj、m2×n2個の1st露光ショットk、m1×n1個の2nd露光ショットlから形成される。つまり、式5と式6は合わせて2×(m1×n1×m2×n2)個の連立方程式になる。このとき、式7から式18の条件を付加すれば、この連立方程式は不定ではなくなってεx(n)、εy(n)の2乗和を最小にするディストーションdx1(i),dy1(i)の解が得られる(算出工程)。
計測用ショット20の形状変化が露光回数に比例するような単純な変化でないと予想される場合は、図4のように、計測対象ショット15と重ならない計測用ショット23を転写するショット露光を少なくとも1回行う(第6形成工程)。また、第5形成工程で、追加の較正用ショット22のショット露光を少なくとも1回増やし、さらに少なくとも1組の較正用ショット22を第2領域に形成する。そして、主尺マーク18の列間隔、行間隔の変化である主尺ずれdx2(j,n)、dy2(j,n)を予測し、主尺ずれに起因するディストーションの算出誤差を補正すればよい。
次に、実施例1のディストーションの計測方法を実行する露光装置について説明する。図5は露光装置101及びマーク読取装置201の構成を示すブロック図である。露光装置101は、露光光源111、照明光学系112、遮光板113、レチクルステージ114、投影光学系115、ウエハステージ116を備える。レチクルステージ114には、上述した副尺マーク及び主尺マークが描画されたレチクル121が搭載され、ウエハステージ116には基板122が搭載される。130は制御器であり、制御部としてのCPU131により露光処理を制御する。CPU131は格納部(メモリ)132に格納された制御プログラムに従って各種制御を実行する。CPU131は計測処理プログラム132aを実行することにより上述したディストーション計測処理を実行する。132bは、ディストーション計測処理によって得られたディストーション計測値から算出された、露光処理のための補正値である。132cは露光ジョブであり、露光処理における各種パラメータが格納されている。CPU131は、補正値132bを反映して露光処理を実行することで、精度の高い露光を実現する。
図6は、計測処理プログラム132aによるCPU131の処理を説明するフローチャートである。S101において、CPU131は、遮光板113を制御し、m1行n1列の副尺マークが描画されたレチクル121の全面を1ショットとする露光処理を、(m2×n2)回繰り返す(第1形成工程)。S102において、CPU131は、m2行n2列の主尺マークを1ショットとするように遮光板113を制御し、このショットによる露光処理を(m1×n1+2)回繰り返し、{(m1×n1+2)×m2×n2}個の重ね合わせマークを生成する。S102は、第2,3,4形成工程に対応する。S103では、CPU131は、m2行n2列の較正マークを含む較正用ショットを、最初と最後の計測用ショットに重ね合わせる(第5形成工程)。
続いてS104では、CPU131は、搬送/現像処理系117を利用して重ね合わせマークが形成された基板を現像し、これをマーク読取装置201に供給して、重ね合わせマークを計測させる。そして、CPU131は、その計測結果(δx(1)〜δx(N),δy(1)〜δy(N))を取得する(計測工程)。なお、基板の現像処理やマーク読取装置への供給にあたっては、別の制御器によって制御される別装置を用い、人手を介在させてもかまわない。この場合、S104は、CPU131が単にマーク読取装置201から計測結果を取得するものとなる。次に、S105において、CPU131は、上述した連立方程式を解く手法によりディストーション(及びステージの配列誤差や、レチクル製造上の誤差)を算出する(算出工程)。そして、S106において、CPU131は、算出されたディストーション量に基づいて、露光処理のための補正値を算出し、これをメモリ132に格納する。
実施例1では、遮光板113をレチクルステージ114に設ける例を示したが、照明光学系112の中に設けてもよい。要は、所定の数の主尺マークを1ショットとするように照明光を制限する機能を実現できるものであればよく、遮光板以外の手法を用いて実現してもよい。
[実施例2]
レチクルのパターンを、移動可能な基板ステージに保持された基板に投影して基板ステージの移動特性を計測する実施例2について説明する。テスト用のレチクルには、図7のAに示す所定数の第1マーク(副尺マーク)5a,6a,7a,8aと副尺マークの夫々に対して所定の間隔で配置された所定数の第2マーク(主尺マーク)5b,6b,7b,8bとを有する第1パターンが形成されている。この第1パターンを、基板上の第1領域に転写するショット露光を、転写された隣接するショット夫々の一部領域が重畳するように複数列複数行繰り返し、主尺マーク及び副尺マークを第1領域に形成する(第1形成工程)。その際、重なり合うショット9の転写の前に最初のショット9を、また、重なり合うショット9の転写がすべて終了した後に最後のショット9を第1マークとは異なる第2領域に独立に転写して、図8のAの状態とする(第2、第3形成工程)。次いで、所定数の第3マークと第3マークの夫々に対して所定の間隔で配置された所定数の第4マークとを有する第2パターンを第2領域にショット露光して較正用ショット25を最初のショット9及び最後のショット9と重なり合うように転写する転写する。この工程は、第4形成工程を構成する。図7のBに示すように、較正用ショット25の第3マーク及び第4マークは、ショット9の副尺マーク及び主尺マークにそれぞれ対応するマークである。こうして形成された、第1領域の重畳する領域の重ね合わせマークから副尺マークと主尺マークとのずれ量を計測し、計測したずれ量のデータから各ショットの位置誤差と回転誤差(すなわち基板ステージの移動特性)を計算で求める。計測したマークのずれから移動特性を計算で求める手法は、特許文献2に記載されている。次いで、ショット9の各マークが露光回数に比例して一定方向にシフトすると仮定し、較正用ショット25と重なったショット9の重ね合わせマークから、ショット9の形状変化を予測し移動特性を補正する。露光装置101のCPU131は計測処理プログラム132aを実行することにより上述した基板ステージの移動特性の計測処理を実行する。
レチクルのパターンを、移動可能な基板ステージに保持された基板に投影して基板ステージの移動特性を計測する実施例2について説明する。テスト用のレチクルには、図7のAに示す所定数の第1マーク(副尺マーク)5a,6a,7a,8aと副尺マークの夫々に対して所定の間隔で配置された所定数の第2マーク(主尺マーク)5b,6b,7b,8bとを有する第1パターンが形成されている。この第1パターンを、基板上の第1領域に転写するショット露光を、転写された隣接するショット夫々の一部領域が重畳するように複数列複数行繰り返し、主尺マーク及び副尺マークを第1領域に形成する(第1形成工程)。その際、重なり合うショット9の転写の前に最初のショット9を、また、重なり合うショット9の転写がすべて終了した後に最後のショット9を第1マークとは異なる第2領域に独立に転写して、図8のAの状態とする(第2、第3形成工程)。次いで、所定数の第3マークと第3マークの夫々に対して所定の間隔で配置された所定数の第4マークとを有する第2パターンを第2領域にショット露光して較正用ショット25を最初のショット9及び最後のショット9と重なり合うように転写する転写する。この工程は、第4形成工程を構成する。図7のBに示すように、較正用ショット25の第3マーク及び第4マークは、ショット9の副尺マーク及び主尺マークにそれぞれ対応するマークである。こうして形成された、第1領域の重畳する領域の重ね合わせマークから副尺マークと主尺マークとのずれ量を計測し、計測したずれ量のデータから各ショットの位置誤差と回転誤差(すなわち基板ステージの移動特性)を計算で求める。計測したマークのずれから移動特性を計算で求める手法は、特許文献2に記載されている。次いで、ショット9の各マークが露光回数に比例して一定方向にシフトすると仮定し、較正用ショット25と重なったショット9の重ね合わせマークから、ショット9の形状変化を予測し移動特性を補正する。露光装置101のCPU131は計測処理プログラム132aを実行することにより上述した基板ステージの移動特性の計測処理を実行する。
実施例2では、副尺マーク及び主尺マークが形成されたショット9として図7のAに示されるものを用い、ショット9が図8に示されるように重畳させて副尺マークと主尺マークとの重ね合わせマークを形成した。しかし、副尺マーク及び主尺マークが形成されたショットは、図9のAに示す副尺マーク10a,11a,12a,13aと主尺マーク10b,11b,12b,13bのパターンを有するスリット状の細長いショット14を使用することができる。この場合、第1領域におけるショット14相互の重なり合いは、図9のBに示すように、第1領域内の複数の小領域と、前記複数の小領域のうち互いに隣接する4つの小領域ごとの、当該4つの小領域に重畳する小領域とに、副尺マーク及び主尺マークを形成する。このようにして形成された第1領域における重ね併せマークのずれから移動特性を計算で求める手法は、特許文献3に記載されている。
[デバイス製造方法]
次に、半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイスを製造する方法を例示的に説明する。デバイスは、実施例2の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、現像工程で現像された基板を加工する他の周知の工程とを経ることによって製造される。他の周知の工程は、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング工程などである。露光工程で使用される露光装置は、搭載された計測装置を用いて投影光学系の波面収差が調整されているので、基板を高精度で露光することができる。
次に、半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイスを製造する方法を例示的に説明する。デバイスは、実施例2の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、現像工程で現像された基板を加工する他の周知の工程とを経ることによって製造される。他の周知の工程は、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング工程などである。露光工程で使用される露光装置は、搭載された計測装置を用いて投影光学系の波面収差が調整されているので、基板を高精度で露光することができる。
Claims (8)
- 投影光学系を介してレチクルのパターンを基板に投影して前記投影光学系のディストーションを計測する計測方法であって、
m1とm2、及び、n1とn2は、夫々互いに素な自然数であり、m1>m2、n1>n2の関係を有するものとし、
所定の列間隔及び行間隔で配列されたm1行n1列の第1マークを有する第1パターンを基板上の第1領域に転写するショット露光を(m2×n2)回繰り返し、(m1×m2)行(n1×n2)列の前記第1マークを前記第1領域に形成する第1形成工程と、
前記所定の列間隔及び行間隔で配列されたm2行n2列の第2マークを有する第2パターンを前記第1領域に転写するショット露光を(m1×n1)回繰り返し、(m1×m2)行(n1×n2)列の前記第2マークを前記第1領域に形成する第2形成工程と、
前記第2パターンを前記基板上の前記第1領域とは異なる第2領域に転写するショット露光を前記第2形成工程の前に行い、m2行n2列の前記第2マークを前記第2領域に形成する第3形成工程と、
前記第2パターンを前記第2領域に転写するショット露光を前記第2形成工程の後に行い、m2行n2列の前記第2マークを前記第2領域に形成する第4形成工程と、
前記所定の列間隔及び行間隔で配列されたm2行n2列の第3マークを有する第3パターンを前記第2領域に転写するショット露光を2回行い、2組のm2行n2列の前記第3マークを前記第2領域に形成する第5形成工程と、
前記第1形成工程で形成された第1マークと前記第2形成工程で形成された第2マークとによって前記第1領域に形成された(m1×m2×n1×n2)個の重ね合わせマークの夫々について前記第1マークと前記第2マークとのずれ量と、前記第3形成工程及び前記第4形成工程で形成された第2マークと前記第5形成工程で形成された第3マークとによって前記第2領域に形成された(m2×n2×2)個の重ね合わせマークの夫々について前記第2マークと前記第3マークとのずれ量と、を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量に基づいて前記投影光学系のディストーションを算出する算出工程と、を備え、
前記算出工程におけるディストーションの算出は、前記計測工程で計測された前記第2マークと前記第3マークとのずれ量とに基づいて、前記第2形成工程において転写された第2マークの列間隔及び行間隔の変化に起因したディストーションの算出誤差を補正することを含む、ことを特徴とする計測方法。 - 前記第2パターンを前記第2領域に転写するショット露光を前記第2形成工程の間に少なくとも1回行い、m2行n2列の前記第2マークを前記第2領域に形成する第6形成工程をさらに備え、
前記第5形成工程で、前記第3パターンを前記第2領域に転写するショット露光をさらに少なくとも1回行い、さらに少なくとも1組のm2行n2列の前記第3マークを第2領域に形成し、
前記計測工程で、前記第6形成工程で形成された第2マークと前記第5形成工程で形成された第3マークとによって前記第2領域に形成された少なくとも(m2×n2)個の重ね合わせマークの夫々について前記第2マークと前記第3マークとのずれ量をさらに計測する、ことを特徴とする請求項1に記載の計測方法。 - レチクルのパターンを、移動可能な基板ステージに保持された基板に投影して前記基板ステージの移動特性を計測する計測方法であって、
所定数の第1マークと当該第1マークの夫々に対して所定の間隔で配置された前記所定数の第2マークとを有する第1パターンを基板上の第1領域に転写するショット露光を、転写された隣接するショット夫々の一部領域が重畳するように複数列複数行繰り返し、前記第1マーク及び前記第2マークを前記第1領域に形成する第1形成工程と、
前記第1パターンを前記基板上の前記第1領域とは異なる第2領域に転写するショット露光を前記第1形成工程の前に行い、前記第1マーク及び前記第2マークを前記第2領域に形成する第2形成工程と、
前記第1パターンを前記第2領域に転写するショット露光を前記第1形成工程の後に行い、前記第1マーク及び前記第2マークを前記第2領域に形成する第3形成工程と、
前記所定数の第3マークと当該第3マークの夫々に対して前記所定の間隔で配置された前記所定数の第4マークとを有する第2パターンを前記第2領域に転写するショット露光を2回行い、前記第3マーク及び前記第4マークを前記第2領域に形成する第4形成工程と、
前記第1形成工程で形成された第1マークと第2マークとによって前記第1領域の重畳する領域に形成された重ね合わせマークの夫々について前記第1マークと前記第2マークとのずれ量と、前記第2形成工程及び前記第3形成工程で形成された第1マーク及び第2マークと前記第4形成工程で形成された第3マーク及び第4マークとによって前記第2領域に形成された重ね合わせマークの夫々について前記第1マーク及び前記第2マークと前記第3マーク及び前記第4マークとのずれ量と、を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量に基づいて前記基板ステージの移動特性を算出する算出工程と、を備え、
前記算出工程における移動特性の算出は、前記計測工程で計測された前記第1マーク及び前記第2マークと前記第3マーク及び前記第4マークとのずれ量に基づいて、前記第1形成工程において転写された第1マークと第2マークとの間隔の変化に起因した移動特性の算出誤差を補正することを含む、ことを特徴とする計測方法。 - レチクルのパターンを、移動可能な基板ステージに保持された基板に投影して前記基板ステージの移動特性を計測する計測方法であって、
所定数の第1マークと当該第1マークの夫々に対して所定の間隔で配置された前記所定数の第2マークとを有する第1パターンを、前記基板上の第1領域に転写するショット露光を繰り返し、第1領域内の複数の小領域と、前記複数の小領域のうち互いに隣接する4つの小領域ごとの、当該4つの小領域に重畳する小領域とに、前記第1マーク及び前記第2マークを形成する第1形成工程と、
前記第1パターンを前記基板上の前記第1領域とは異なる第2領域に転写するショット露光を前記第1形成工程の前に行い、前記第1マーク及び前記第2マークを前記第2領域に形成する第2形成工程と、
前記第1パターンを前記第2領域に転写するショット露光を前記第1形成工程の後に行い、前記第1マーク及び前記第2マークを前記第2領域に形成する第3形成工程と、
前記所定数の第3マークと当該第3マークの夫々に対して前記所定の間隔で配置された前記所定数の第4マークとを有する第2パターンを前記第2領域に転写するショット露光を2回行い、前記第3マーク及び前記第4マークを前記第2領域に形成する第4形成工程と、
前記第1形成工程で形成された第1マークと第2マークとによって前記重畳する小領域に形成された重ね合わせマークの夫々について前記第1マークと前記第2マークとのずれ量と、前記第2形成工程及び前記第3形成工程で形成された第1マーク及び第2マークと前記第4形成工程で形成された第3マーク及び第4マークとによって前記第2領域に形成された重ね合わせマークの夫々について前記第1マーク及び前記第2マークと前記第3マーク及び前記第4マークとのずれ量と、を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量に基づいて前記基板ステージの移動特性を算出する算出工程と、を備え、
前記算出工程における移動特性の算出は、前記計測工程で計測された前記第1マーク及び前記第2マークと前記第3マーク及び前記第4マークとのずれ量に基づいて、前記第1形成工程において転写された第1マークと第2マークとの間隔の変化に起因した移動特性の算出誤差を補正することを含む、ことを特徴とする計測方法。 - 前記第1パターンを前記第2領域に転写するショット露光を前記第2形成工程の間に少なくとも1回行い、前記第1マーク及び前記第2マークを前記第2領域に形成する第5形成工程をさらに備え、
前記第4形成工程で、前記第2パターンを前記第2領域に転写するショット露光をさらに少なくとも1回行い、前記第3マーク及び前記第4マークとを前記第2領域にさらに形成し、
前記計測工程で、前記第5形成工程で形成された第1マーク及び第2マークと前記第4形成工程でさらに形成された第3マーク及び第4マークとによって前記第2領域に形成された重ね合わせマークの夫々について前記第1マーク及び前記第2マークと前記第3マーク及び前記第4マークとのずれ量をさらに計測する、ことを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の計測方法。 - 基板を露光する露光装置であって、
レチクルのパターンを基板に投影する投影光学系と、
請求項1又は請求項2に記載の計測方法を実行して得られた前記投影光学系のディストーション量に基づいて露光処理のための補正値を算出し、格納する格納部と、
前記格納部により格納された補正値を反映して露光処理を実行させる制御部と、を備えることを特徴とする露光装置。 - 基板を露光する露光装置であって、
基板を保持し、移動可能な基板ステージと、
請求項3乃至請求項5のいずれか1項に記載の計測方法を実行して得られた前記基板ステージの移動特性を格納する格納部と、
前記格納部により格納された移動特性に基づいて基板ステージを移動させる制御部と、を備えることを特徴とする露光装置。 - デバイスを製造する方法であって、
請求項6又は請求項7に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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