JP2016100366A - リソグラフィ装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】重ね合わせ精度の点で有利なリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】パターン形成をビームで基板に行うリソグラフィ装置であって、前記ビームを前記基板に照射する光学系と、前記基板上のマークをそれぞれが検出する複数の検出部と、前記基板を第１方向に走査移動させながら前記光学系によってビームを前記基板に照射する第１動作と、前記第１方向とは異なる第２方向に前記基板をステップ移動させる第２動作とが交互に行われるように前記パターン形成を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１動作において、前記複数の検出部のうち少なくとも１つに前記マークを検出させ、前記複数の検出部は、前記第２方向において、前記ステップ移動の距離の正の整数倍の間隔をもって配置されていることを特徴とするリソグラフィ装置を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、リソグラフィ装置、及び物品の製造方法に関する。

リソグラフィ技術において重要な指標として、解像性能、スループット及び重ね合わせ精度の３つがある。ここで、解像性能とは、基板に形成可能なパターンの最小寸法を表すものであり、スループットとは、単位時間あたりに処理可能な基板の数（生産性）を表すものである。また、重ね合わせ精度とは、これまでの半導体プロセス工程（レイヤ）で基板に形成されたパターンに対する、これから描画（露光）するパターンの重ね合わせ（位置合わせ）の精度を表すものである。

荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置においては、ステージ、磁場、帯電、熱、荷電粒子線、計測系、光学系などに関して、重ね合わせ精度を低下させる様々な要因がある。これらのうち、帯電や熱以外の要因は、主に、システマティックな要因と考えられ、通常のアライメントによる補正で精度を補償することができる。通常のアライメントによる補正では、まず、基板に形成されている複数のアライメントマークを検出し、その検出値に基づいて、基板に描画されている全てのショット領域（又は一部のショット領域）の配列を求める。そして、このようにして求めたショット領域の配列に基づいて、初期データにおける基板上の荷電粒子線の位置（照射位置）を補正することで、重ね合わせ精度を補償している。

一方、残りの要因である帯電や熱は、通常のアライメントの後、荷電粒子線が基板に照射されるときに生じるものである。具体的には、荷電粒子線が基板に照射されると基板の表面に帯電が生じ、それによる電場が荷電粒子線に作用することで、荷電粒子線を照射すべき位置からずれた位置に荷電粒子線が照射され、重ね合わせ精度が低下してしまう。また、荷電粒子線が基板に照射されると基板が加熱されて変形し、荷電粒子線を照射すべき位置からずれた位置に荷電粒子線が照射されることで、重ね合わせ精度が低下してしまう。

帯電による重ね合わせ精度の低下を解決するための技術として、基板の表面に導電性膜を設ける技術が提案されている。しかし、実際には、導電性膜を用いても、荷電粒子線の位置のずれを完全に解決できるものではない。

熱による基板の変形（その変形量や方向）は、荷電粒子線に関する条件、基板に描画するパターンの密度及び分布、基板の層構造、基板を保持するチャックの摩擦などのパラメータに関係するため、その量や方向を予測することは非常に難しい。また、熱による基板の変形は、基板を描画している間に生じるため、その間に計測及び補正することが求められている。そこで、熱による重ね合わせ精度の低下を解決するための技術が従来から提案されている（特許文献１乃至３及び非特許文献１及び２参照）。

特許文献１には、基板上の複数のマークの位置をマーク計測系で計測し、マーク間距離を算出してフィッティングによって基板の歪みを求める技術が提案されている。特許文献１では、荷電粒子線と基板との相対的な位置ずれを補正することで、基板の歪みによる重ね合わせ精度の低下を抑制可能であるとしている。また、特許文献１には、８個のマーク計測系を配置することも提案されている。

また、特許文献２には、通常のアライメントに用いられる計測系を用いて、基板の温度変化による露光光と基板との相対的な位置ずれを補正する技術が提案されている。特許文献２では、あるショット領域を露光している間に次のショット領域に形成されているマークの位置を計測し、かかる計測結果を次のショット領域を露光する際に反映させる。これにより、基板の温度変化による露光光と基板との相対的な位置ずれを補正可能であるとしている。

また、特許文献３には、荷電粒子線を用いてマークの位置を計測することで、荷電粒子線と基板との相対的な位置を補正する技術が提案されている。特許文献３では、基板の歪みに起因する荷電粒子線と基板との相対的な位置ずれを補正可能であるとしている。

また、非特許文献１には、３６個の荷電粒子光学系（カラム）を有する量産用の描画装置が提案されている。更に、非特許文献２には、基板を描画している（走査している）間において、基板上のマークを複数の計測系で同時に計測する技術が提案されている。

米国特許第７８９７９４２号明細書 特開２００７−１１５７５８号公報 特開２０００−２２８３５１号公報

Ｐｒｏｃ． ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ． ８６８０ ８６８００Ｈ−１ Ｐｒｏｃ． ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ． ７２７１ ７２７１０７−１３

従来技術として挙げた先行技術文献は、基板の歪み（変形）を計測して荷電粒子線と基板との相対的な位置ずれを補正するとしているものの、当該計測の具体的な構成や当該補正のための具体的な手順（シーケンス）が開示されていない。

本発明は、重ね合わせ精度の点で有利なリソグラフィ装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのリソグラフィ装置は、パターン形成をビームで基板に行うリソグラフィ装置であって、前記ビームを前記基板に照射する光学系と、前記基板上のマークをそれぞれが検出する複数の検出部と、前記基板を第１方向に走査移動させながら前記光学系によってビームを前記基板に照射する第１動作と、前記第１方向とは異なる第２方向に前記基板をステップ移動させる第２動作とが交互に行われるように前記パターン形成を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１動作において、前記複数の検出部のうち少なくとも１つに前記マークを検出させ、前記複数の検出部は、前記第２方向において、前記ステップ移動の距離の正の整数倍の間隔をもって配置されていることを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、重ね合わせ精度の点で有利なリソグラフィ装置を提供することができる。

本発明の一側面としての描画装置の構成を示す概略図である。 電子光学系と、光検出部と、ショットレイアウトと、マークとの配置関係を示す概略図である。 光検出部の検出視野とマークとの関係を示す概略図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するためのフローチャートである。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 図１に示す描画装置における描画処理を説明するための図である。 ４つのチップ領域が形成されたショット領域を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としての描画装置１００の構成を示す概略図である。描画装置１００は、パターン形成をビームで基板に行うリソグラフィ装置であって、ビームで基板に描画を行う。なお、当該ビームは、本実施形態では、電子線であるが、イオン線等の他の荷電粒子線や光線などであってもよく、一般的には、輻射（エネルギー線）（ｒａｄｉａｎｔ （ｅｎｅｒｇｙ） ｂｅａｍ）としうる。

描画装置１００は、電子銃２１と、電子光学系（荷電粒子光学系）１と、電子検出部２４と、基板６を保持して移動可能なステージ２と、干渉計３と、光検出部４と、光検出部４を駆動する駆動部１９と、真空チャンバー５０とを有する。また、描画装置１００は、電子系制御部７と、光系制御部８と、位置算出部９と、ステージ制御部１０と、主制御部１１と、メモリ１２とを有する。

真空チャンバー５０は、電子光学系１を支持し、ステージ２、干渉計３、光検出部４などを収容する。真空チャンバー５０は、その内部が真空ポンプによって真空状態となるように排気されている。

電子光学系１は、電子銃２１から射出された電子線を収束させる電子レンズ系２２と、電子線を偏向させる偏向器２３とを含み、基板６に電子線を照射する。電子銃２１、電子光学系１及び電子検出部２４は、電子系制御部７によって制御される。電子系制御部７は、電子線を用いて基板６にパターンを描画する際に、偏向器２３によって電子線をＹ軸方向に走査させるとともに、基板６に描画するパターンに応じて電子線の照射及び非照射を制御する。電子線を用いて基板６の位置を計測する際には、電子系制御部７は、偏向器２３によって基板６に対して電子線を走査させるとともに、電子検出部２４によって基板６から放出される２次電子を検出して基板６の位置を求める。また、図１では、１つの電子光学系１のみが図示されているが、後述するように、描画装置１００は、複数の電子光学系１を有していてもよい。

ステージ２は、Ｙステージ３１と、Ｘステージ３２とを含み、感光剤（レジスト）が塗布された基板６を保持する。ステージ２は、Ｙステージ３１の上にＸステージ３２が配置された構成を有する。また、Ｘステージ３２の上には、電子光学系１（電子レンズ系２２）の軸に平行なＺ軸方向に基板６の位置決めを行うＺステージが配置されている。干渉計３は、ステージ２に固定されたミラー１３をレーザで照射し、その反射光を検出する。位置算出部９は、干渉計３の検出結果に基づいて、ステージ２の位置を算出する。ステージ制御部１０は、位置算出部９で算出されたステージ２の位置に基づいて、ステージ２を制御する。

光検出部４は、基板６に設けられたマークやステージ２に設けられた基準マーク５を検出する。光検出部４は、例えば、基板６に塗布された感光剤を感光しない波長帯域の光でアライメントマークや熱などによる基板６の歪み（歪み量）を求めるためのマークを照明し、その反射光を検出面（撮像面）に結像させることで、それらのマークを検出する。なお、基板６の歪み量は、例えば、基板６の倍率に関する成分を含む。

基板６の歪みを求めるためのマークの検出においては、基板６を走査方向であるＸ軸方向に走査しながら、基板６上の各ショット領域のスクライブライン（スクライブ領域の内）に配置されたマークを光検出部４で検出できれば、その方式は限定されない。例えば、画像処理方式を採用する場合には、ＴＤＩ（Ｔｉｍｅ Ｄｅｌａｙ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）センサを用いることで、基板６を走査しながらのマークの検出が可能となる。また、シェブロンマークと呼ばれるマークをスクライブラインに配置して、レーザなどのビームを基板上に集光し、その散乱光を検出する方式でもよい。光系制御部８は、光検出部４の検出結果に基づいて、光検出部４の光軸に対するマークの位置を求める。なお、光検出部４は、駆動部１９によって、走査方向とは異なる非走査方向であるＹ軸方向に駆動可能に構成されていてもよい。また、図１では、１つの光検出部４のみが図示されているが、後述するように、描画装置１００は、本実施形態では、複数の光検出部４を有する。

主制御部１１は、ＣＰＵなどを含み、描画装置１００の全体（動作）を制御する。主制御部１１は、電子系制御部７、光系制御部８、位置算出部９及びステージ制御部１０からの情報を処理し、描画装置１００の各部を制御する。主制御部１１は、描画動作（第１動作）と、ステップ動作（第２動作）とが交互に行われるようにして基板６の全面を描画する。描画動作とは、ステージ２（基板６）をＸ軸方向（第１方向）に走査移動させながら電子光学系１によって電子線を基板６に照射する動作である。ステップ動作とは、Ｙ軸方向（第２方向）にステージ２をステップ移動させる動作である。また、主制御部１１は、描画動作において、電子光学系１による電子線の照射に並行して光検出部４によって基板６の歪みを求めるためのマークを検出させる。そして、主制御部１１は、かかるマークの位置情報に基づいて、基板６の歪みに応じて電子光学系１からの電子線の照射位置を補正する。メモリ１２は、主制御部１１に必要な情報を記憶する。

図２を参照して、描画装置１００が３つの電子光学系１ａ、１ｂ及び１ｃ、及び、６つの光検出部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ及び４ｆを有する場合について説明する。図２は、電子光学系１ａ乃至１ｃと、光検出部４ａ乃至４ｆと、基板６のショット領域の配列（ショットレイアウト）１１０と、基板６の歪みを求めるためのマーク１０１ａ乃至１０１ｆとの配置関係を示す概略図である。

３つの電子光学系１ａ乃至１ｃで基板６の全面を描画するために、電子光学系１ａ乃至１ｃは、Ｙ軸方向に、等間隔となるように配置されている。マーク１０１ａ乃至１０１ｆは、Ｘ軸方向に沿った所定のスクライブラインに配置される。また、マーク１０１ａ乃至１０１ｆのそれぞれは、基板６の各ショット領域のスクライブラインにおいて、所定の間隔で配置されたマーク要素を含む。例えば、本実施形態では、マーク１０１ａ乃至１０１ｆのそれぞれは、ショット領域ごとに１つのマーク要素を含んでいる。

光検出部４ａ乃至４ｆは、Ｙ軸方向において、ステージ２をＹ軸方向にステップ移動させるステップ動作におけるステップ移動の距離の正の整数倍の間隔をもって配置される。換言すれば、光検出部４ａ乃至４ｆは、１回又は複数回の第２動作によるステージ２のＹ軸方向への移動に応じて、描画動作において光検出部４ａ乃至４ｆのいずれかでマーク１０１ａ乃至１０１ｆを検出可能なように、Ｙ軸方向に間隔をもって配置される。具体的には、光検出部４ａ乃至４ｆのそれぞれのＹ軸方向の位置を表すＹ座標Ｙ_ｉが以下の式（１）を満たすように、光検出部４ａ乃至４ｆは、Ｙ軸方向に間隔をもって配置される。
Ｙ_ｉ＝Ｙ_０＋｛（ｉ−１）＋ｋ_ｉ／ｎ｝×Ｓｙ ・・・（１）
ここで、ｎ＝光検出部の数、ｉ＝１〜ｎ、ｋ_ｉ＝正の整数、Ｓｙ＝Ｙ軸方向におけるショット領域のサイズ（幅）、Ｙ_０＝ショットレイアウトに応じた任意のＹ座標（即ち、任意のマークのＹ座標）である。

このような間隔で光検出部４ａ乃至４ｆを配置することで、光検出部４ａ乃至４ｆによるマーク１０１ａ乃至１０１ｆの検出を、実質的に、等時間間隔で、即ち、非走査方向であるＹ軸方向に一定距離だけステップ移動するごとに行うことができる。これに関しては、バーニアの考えで説明される。バーニアの考えは、空間周波数が異なる２つの繰り返しパターンの重なり具合を用いるものであって、例えば、ノギスの副尺に適用されている。

図２では、例えば、Ｓｙ＝３０ｍｍとすると、６つの光検出部４ａ乃至４ｆが配置される（ｎ＝６）ため、式（１）から、光検出部４ａ乃至４ｆのＹ軸方向の間隔は３５ｍｍとなる。また、図２では、６つの光検出部４ａ乃至４ｆは、Ｙ軸方向に等間隔で配置されている。

半導体デバイスの製造で用いられるショット領域のサイズＳｙは、現在主流の露光装置における露光範囲の制約（最大３３ｍｍ×２６ｍｍ）及び生産性から、３３ｍｍ乃至２７ｍｍ程度となることが多い。従って、６つの光検出部４ａ乃至４ｆは、Ｙ軸方向に、３５ｍｍ±３．５ｍｍの範囲で駆動可能であることが好ましく、本実施形態では、駆動部１９によって、光検出部４ａ乃至４ｆをＹ軸方向に駆動可能にしている。但し、光検出部４のＹ軸方向への駆動範囲は、光検出部４の数に応じて適宜設定される。

また、マーク１０１ａ乃至１０１ｆは、基板６の各ショット領域のスクライブラインに適宜配置すればよい。マーク１０１ａ乃至１０１ｆのそれぞれは、少なくとも２つのマーク要素を含み、１つのショット領域ごとに１つのマーク要素を含むとよい。また、マーク１０１ａ乃至１０１ｆのそれぞれが１つのショット領域に対して多数のマーク要素を含むことで、基板６の歪みを、より高精度に求めることが可能となる。

このように、ショットレイアウトに応じて、電子光学系１ａ乃至１ｃ、光検出部４ａ乃至４ｆ、及び、マーク１０１ａ乃至１０１ｆを配置することで、パターンの描画と同時にマーク１０１ａ乃至１０１ｆを光検出部４ａ乃至４ｆで検出することができる。

ここで、一般的に、基板６のショットサイズは自由に決められるため、マーク１０１ａ乃至１０１ｆを検出する際に、各ショット領域のスクライブラインに配置されたマークの中心と光検出部４の検出中心とが一致する（重なる）とは限らない。マークの中心と光検出部４の検出中心とが一致することが理想であるが、それらがずれている場合であってもマークの検出が可能となる構成について、図３を参照して説明する。

図３では、３つの光検出部４ａ乃至４ｃが配置されているものとする。描画装置１００は、上述したように、描画動作とステップ動作とを交互に行って基板６を描画する。図３では、ステップ動作における１回のステップ移動による距離、即ち、１回の描画動作における描画幅、即ち、露光幅をＬとする。また、光検出部４ａ乃至４ｃのそれぞれのＹ座標Ｙｉが式（１）を満たすように、光検出部４ａ乃至４ｃは配置されている。この場合、光検出部４ａ、４ｂ及び４ｃのそれぞれの検出視野４ａ−１、４ｂ−１及び４ｃ−１が露光幅Ｌと等しいサイズであれば、検出視野４ａ−１乃至４ｂ−１はマーク１０１ａ乃至１０１ｂのＹ軸方向の幅の半分（５０％）以上を必ず通過する。従って、光検出部４ａ乃至４ｃのそれぞれが露光幅Ｌと等しいサイズの検出視野を有し、マーク１０１ａ乃至１０１ｃのＹ軸方向の幅の少なくとも半分が検出視野に入ればマーク１０１ａ乃至１０１ｃを検出可能なように構成する。これにより、スクライブラインに配置されたマークの中心と光検出部の検出中心とがずれている場合であっても、マークの検出が可能となり、基板上の全てのマークを検出することができる。

図４を参照して、描画装置１００における描画処理、即ち、電子線を用いて基板６にパターンを描画する処理を説明する。描画処理は、上述したように、描画動作とステップ動作とを含み、主制御部１１が描画装置１００の各部を統括的に制御することで行われる。

Ｓ１０１では、基板搬送装置によって基板６を描画装置１００に搬入し、かかる基板６をステージ２に保持させる。Ｓ１０２では、通常のアライメントを行う。具体的には、基板６に設けられたアライメントマークを光検出部４ａ乃至４ｆで検出し、その検出値に基づいて、基板６のショット領域の配列（ショットレイアウト）を求める。そして、かかるショットレイアウトに基づいて、描画データにおける基板上の電子線の照射位置を補正する（即ち、補正データを生成する）。

Ｓ１０３では、Ｓ１０２で得られた補正データ、及び、基板６に描画すべきパターンのデータに基づいて、描画動作とステップ動作とを交互に行って基板６にパターンを描画する。また、後述するＳ１０９を経ている場合には、Ｓ１０２で得られた補正データに代えて、Ｓ１０９で得られた補正データ、及び、基板６に描画すべきパターンのデータに基づいて、基板６にパターンを描画する。

Ｓ１０４では、基板６へのパターンの描画が終了したかどうかを判定する。基板６へのパターンの描画が終了している場合には、描画処理を終了する。一方、基板６へのパターンの描画が終了していない場合には、Ｓ１０５に移行する。

Ｓ１０５では、ショットレイアウト１１０に基づいて、光検出部４ａ乃至４ｆのいずれかがスクライブラインに位置しているかどうか、即ち、光検出部４ａ乃至４ｆのいずれかでマーク１０１ａ乃至１０１ｆのいずれかを検出可能であるかどうかを判定する。光検出部４ａ乃至４ｆのいずれかでマーク１０１ａ乃至１０１ｆのいずれかを検出可能でない場合には、Ｓ１０３に移行する。一方、光検出部４ａ乃至４ｆのいずれかでマーク１０１ａ乃至１０１ｆのいずれかを検出可能である場合には、Ｓ１０６に移行する。

Ｓ１０６では、基板６へのパターンの描画（Ｓ１０３）に並行して、光検出部４ａ乃至４ｆのうちマーク１０１ａ乃至１０１ｆのいずれかを検出可能な光検出部で、その検出可能なマークを検出する。例えば、図５Ａでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ａでマーク１０１ａを検出可能であるため、光検出部４ａでマーク１０１ａを検出する。マーク１０１ａは、１つのショット領域に対して１つのマーク要素を含んでいるため、９つのマーク要素のそれぞれを光検出部４ａで検出する。

Ｓ１０７では、Ｓ１０６で検出されたマーク１０１ａ乃至１０１ｆのいずれかの位置情報（即ち、複数の光検出部のうちの少なくとも１つの出力）に基づいて、基板６の歪み量を算出する。例えば、図５Ａでは、光検出部４ａで検出されたマーク１０１ａ、即ち、マーク１０１ａに含まれる９つのマーク要素を統計処理し、熱によるマーク１０１ａの位置の変化から基板６の歪み量を求める。

Ｓ１０８では、Ｓ１０２で求めたショットレイアウトと、Ｓ１０７で算出された基板６の歪み量とに基づいて、基板６の歪みに起因する電子線の照射位置のずれを補正するための補正量を算出する。

Ｓ１０９では、Ｓ１０８で算出された補正量に基づいて、描画データにおける基板上の電子線の照射位置を補正する。換言すれば、アライメントマークを検出して得られる基板６のショット領域の配列と、Ｓ１０７で算出された歪み量とに基づいて、電子光学系１からの電子線の照射位置を補正するための補正データを生成する。かかる補正データは、その後の基板６へのパターンの描画（Ｓ１０３）に用いられる。

基板６へのパターンの描画が終了するまで、Ｓ１０３乃至Ｓ１０９が繰り返される。この際、本実施形態では、図５Ｂ乃至図５Ｆに示すように、光検出部４ａ乃至４ｆのいずれかでマーク１０１ａ乃至１０１ｆのいずれかを検出することができる。図５Ｂは、図５Ａに示す状態から１回のステップ動作を行った状態、即ち、ステージ２（基板６）をＹ軸方向に５ｍｍ（＝Ｓｙ／ｎ）だけステップ移動させた状態を示している。図５Ｂでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ｂでマーク１０１ｂを検出可能であるため、光検出部４ｂでマーク１０１ｂを検出する。図５Ｃは、図５Ａに示す状態から２回のステップ動作を行った状態、即ち、ステージ２（基板６）をＹ軸方向に１０ｍｍだけステップ移動させた状態を示している。図５Ｃでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ｃでマーク１０１ｃを検出可能であるため、光検出部４ｃでマーク１０１ｃを検出する。図５Ｄは、図５Ａに示す状態から３回のステップ動作を行った状態、即ち、ステージ２（基板６）をＹ軸方向に１５ｍｍだけステップ移動させた状態を示している。図５Ｄでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ｄでマーク１０１ｄを検出可能であるため、光検出部４ｄでマーク１０１ｄを検出する。図５Ｅは、図５Ａに示す状態から４回のステップ動作を行った状態、即ち、ステージ２（基板６）をＹ軸方向に２０ｍｍだけステップ移動させた状態を示している。図５Ｅでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ｅでマーク１０１ｅを検出可能であるため、光検出部４ｅでマーク１０１ｅを検出する。図５Ｆは、図５Ａに示す状態から５回のステップ動作を行った状態、即ち、ステージ２（基板６）をＹ軸方向に２５ｍｍだけステップ移動させた状態を示している。図５Ｆでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ｆでマーク１０１ｆを検出可能であるため、光検出部４ｆでマーク１０１ｆを検出する。

本実施形態における描画処理では、基板６へのパターンを描画している間に生じる熱で基板６が歪むような場合であっても、かかる基板６の歪みに応じて、電子線の照射位置を補正することができるため、重ね合わせ精度の低下を抑制することができる。特に、上述したように、複数の光検出部４を、式（１）を満たすように配置することで、光検出部４によるマークの検出を、実質的に、等時間間隔で、即ち、Ｙ軸方向に一定距離だけステップ移動するごとに行うことができるため、重ね合わせ精度の向上に寄与する。

本実施形態の描画装置１００によれば、通常のアライメントの後に基板６が歪んだとしても、パターンの描画に並行して基板６の歪みを求めるためのマークを検出し、基板６の歪みに応じて電子線の照射位置を補正することができる。従って、描画装置１００は、基板６への電子線の照射に関して高精度な位置精度を得ることが可能であり、重ね合わせ精度の低下を抑制することができる。

また、図５Ａ乃至図５Ｆでは、光検出部４ａ乃至４ｆをＹ軸方向に等間隔で配置し、ステージ２（基板６）のステップ移動の正の整数回ごとにマーク１０１ａ乃至１０１ｆを順次検出している。また、光検出部４ａ乃至４ｆは、Ｘ軸方向に関して異なる２種類の位置に交互に配置されている。但し、光検出部４ａ乃至４ｆの配置は、図５Ａ乃至図５Ｆに示すような配置に限定されるものではない。例えば、マークの検出を、実質的に、等時間間隔で、且つ、ショットレイアウトにおいてある程度離れたショット領域のスクライブラインに配置されたマークを検出するように、光検出部４ａ乃至４ｆを配置してもよい。

図６Ａ乃至図６Ｆでは、光検出部４ａ乃至４ｆは、Ｙ軸方向に等間隔で配置されていない。光検出部４ａを基準として、光検出部４ｂは、Ｙ軸方向において、光検出部４ａからの距離が４０ｍｍとなるように（即ち、光検出部４ａと光検出部４ｂとのＹ軸方向の間隔が４０ｍｍとなるように）配置されている。また、光検出部４ａを基準として、光検出部４ｃは、Ｙ軸方向において、光検出部４ａからの距離が８０ｍｍとなるように（即ち、光検出部４ｂと光検出部４ｃとのＹ軸方向の間隔が４０ｍｍとなるように）配置されている。また、光検出部４ａを基準として、光検出部４ｄは、Ｙ軸方向において、光検出部４ａからの距離が９５ｍｍとなるように（即ち、光検出部４ｃと光検出部４ｄとのＹ軸方向の間隔が１５ｍｍとなるように）配置されている。また、光検出部４ａを基準として、光検出部４ｅは、Ｙ軸方向において、光検出部４ａからの距離が１０５ｍｍとなるように（即ち、光検出部４ｄと光検出部４ｅとのＹ軸方向の間隔が１０ｍｍとなるように）配置されている。また、光検出部４ａを基準として、光検出部４ｆは、Ｙ軸方向において、光検出部４ａからの距離が１４５ｍｍとなるように（即ち、光検出部４ｅと光検出部４ｆとのＹ軸方向の間隔が４０ｍｍとなるように）配置されている。

上述したように、基板６へのパターンの描画が終了するまで、Ｓ１０３乃至Ｓ１０９を繰り返すことを考えると、図６Ａ乃至図６Ｆに示すように、光検出部４ａ乃至４ｆのいずれかでマーク１０１ａ乃至１０１ｆのいずれかを検出することができる。例えば、図６Ａでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ａでマーク１０１ａを検出可能であるため、光検出部４ａでマーク１０１ａを検出する。図６Ｂは、図６Ａに示す状態から１回のステップ動作を行った状態、即ち、ステージ２（基板６）をＹ軸方向に５ｍｍ（＝Ｓｙ／ｎ）だけステップ移動させた状態を示している。図６Ｂでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ｄでマーク１０１ｄを検出可能であるため、光検出部４ｄでマーク１０１ｄを検出する。マーク１０１ｄは、マーク１０１ａに対して、Ｙ軸方向に３ショット領域だけ離れたスクライブラインに配置されている。図６Ｃは、図６Ａに示す状態から２回のステップ動作を行った状態、即ち、ステージ２（基板６）をＹ軸方向に１０ｍｍだけステップ移動させた状態を示している。図６Ｃでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ｂでマーク１０１ｂを検出可能であるため、光検出部４ｂでマーク１０１ｂを検出する。図６Ｄは、図６Ａに示す状態から３回のステップ動作を行った状態、即ち、ステージ２（基板６）をＹ軸方向に１５ｍｍだけステップ移動させた状態を示している。図６Ｄでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ｅでマーク１０１ｅを検出可能であるため、光検出部４ｅでマーク１０１ｅを検出する。図６Ｅは、図６Ａに示す状態から４回のステップ動作を行った状態、即ち、ステージ２（基板６）をＹ軸方向に２０ｍｍだけステップ移動させた状態を示している。図６Ｅでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ｃでマーク１０１ｃを検出可能であるため、光検出部４ｃでマーク１０１ｃを検出する。図６Ｆは、図６Ａに示す状態から５回のステップ動作を行った状態、即ち、ステージ２（基板６）をＹ軸方向に２５ｍｍだけステップ移動させた状態を示している。図５Ｆでは、光検出部４ａ乃至４ｆのうち、光検出部４ｆでマーク１０１ｆを検出可能であるため、光検出部４ｆでマーク１０１ｆを検出する。

図６Ａ乃至図６Ｆに示すような光検出部４ａ乃至４ｆの配置では、２つの異なるスクライブラインに配置されたマークを検出することで、非走査方向であるＹ軸方向に関する基板６の倍率成分も求めることができる。但し、この場合には、２つの異なるスクライブラインに配置されたマークを検出する間に、基板６の倍率成分は大きく変化しないという限定条件が必要となる。

また、本実施形態では、マーク１０１ａ乃至１０１ｆが１つのショット領域の上下のスクライブラインに配置されている。但し、実際には、図７に示すように、１つのショット領域に４つのチップ領域が形成されている（所謂、「１ショット４チップ」）場合がある。このような場合には、チップ領域の間に形成されているスクライブラインに、マーク１０１ａ乃至１０１ｆを配置すればよい。そして、Ｙ軸方向におけるショット領域のサイズＳｙをＹ軸方向におけるチップ領域のサイズ（幅）に代えて、式（１）を満たすように、光検出部４ａ乃至４ｆを配置すればよい。

描画装置１００は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に描画装置１００を用いて潜像パターンを形成する工程（パターン形成を基板に行う工程）と、かかる工程で潜像パターンを形成された基板を現像する工程（パターン形成を行われた基板を現像する工程）とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００：描画装置 ４：光検出部 ６：基板 ７：電子系制御部 ８：光系制御部 ９：位置算出部 １０：ステージ制御部 １１：主制御部

Claims (12)

1. パターン形成をビームで基板に行うリソグラフィ装置であって、
   前記ビームを前記基板に照射する光学系と、
   前記基板上のマークをそれぞれが検出する複数の検出部と、
   前記基板を第１方向に走査移動させながら前記光学系によってビームを前記基板に照射する第１動作と、前記第１方向とは異なる第２方向に前記基板をステップ移動させる第２動作とが交互に行われるように前記パターン形成を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記第１動作において、前記複数の検出部のうち少なくとも１つに前記マークを検出させ、
   前記複数の検出部は、前記第２方向において、前記ステップ移動の距離の正の整数倍の間隔をもって配置されていることを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記複数の検出部は、前記第２方向において等間隔となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記複数の検出部は、前記ステップ移動の正の整数回ごとに前記マークを順次検出するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記複数の検出部は、前記第１方向に関して異なる２種類の位置に交互に配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記複数の検出部のそれぞれは、前記第２方向において、前記距離だけの視野を有し、前記マークの少なくとも半分を前記視野に入れて前記マークを検出するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記間隔を変更するための駆動部を有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記制御部は、前記複数の検出部のうちの少なくとも１つの出力に基づいて前記基板の歪み量を求めることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記基板の歪み量は、前記基板の倍率に関する成分を含むことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
9. パターン形成をビームで基板に行うリソグラフィ装置であって、
   前記ビームを前記基板に照射する光学系と、
   前記基板上のマークをそれぞれが検出する複数の検出部と、
   前記基板を第１方向に走査移動させながら前記光学系によってビームを前記基板に照射する第１動作と、前記第１方向とは異なる第２方向に前記基板をステップ移動させる第２動作とが交互に行われるように前記パターン形成を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記第１動作において、前記複数の検出部のうち少なくとも１つに前記マークを検出させ、
   前記複数の検出部は、正の整数回の前記ステップ移動ごとに前記複数の検出部のうちいずれかで前記マークを検出するように前記第２方向において間隔をもって配置されていることを特徴とするリソグラフィ装置。
10. 前記マークは、前記基板上のスクライブ領域の内に形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記光学系は、前記ビームとして荷電粒子線を前記基板に照射することを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
12. 請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いてパターン形成を基板に行う工程と、
    前記工程で前記パターン形成を行われた前記基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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