JP2017139377A

JP2017139377A - 検出装置、検出方法、リソグラフィ装置および物品の製造方法

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Publication number: JP2017139377A
Application number: JP2016019918A
Authority: JP
Inventors: 正克柳澤; Masakatsu Yanagisawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-02-04
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2017-08-10
Anticipated expiration: 2036-02-04
Also published as: JP6659149B2

Abstract

【課題】撮像部と光学系との間の対応関係の特定に有利な検出装置を提供する【解決手段】マークを検出する検出装置１０であって、複数の光学系２１〜２４と、複数の光学系２１〜２４による複数の像に対してそれぞれ撮像を行う複数の撮像部１１〜１４と、複数の光学系２１〜２４のうちの一つと複数の撮像部１１〜１４のうちの一つとの対応関係を得る制御部６０と、を備え、制御部６０は、予め定められた複数の像を複数の光学系２１〜２４にそれぞれ形成させた場合に複数の撮像部１１〜１４によりそれぞれ得られる複数の出力に基づいて、対応関係を得る。【選択図】図１

Description

本発明は、検出装置、検出方法、リソグラフィ装置および物品の製造方法に関する。

インプリント装置は、型に設けられたアライメントマークと基板に設けられたアライメントマークとを複数個所で並行して検出するために、複数の光学系（所謂アライメントスコープ）を備えている（特許文献１）。複数の撮像部の各々が撮像により得た画像を処理する処理部を備えた装置（例えば上記インプリント装置のようなリソグラフィ装置）においては、撮像対象のマーク（またはそれに対応する光学系）と撮像部とを紐付ける（対応付ける）ことが必要となる。

特許第４１８５９４１号公報

しかしながら、撮像部とマーク（またはマークを検出する光学系）とが正しく対応付けられていないと、位置合わせ（重ね合わせ）が困難となる。

本発明は、例えば、撮像部と光学系との間の対応関係の特定に有利な検出装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、マークを検出する検出装置であって、複数の光学系と、複数の光学系による複数の像に対してそれぞれ撮像を行う複数の撮像部と、複数の光学系のうちの一つと複数の撮像部のうちの一つとの対応関係を得る制御部と、を備え、制御部は、予め定められた複数の像を複数の光学系にそれぞれ形成させた場合に複数の撮像部によりそれぞれ得られる複数の出力に基づいて、対応関係を得ることを特徴とする。

本発明によれば、例えば、撮像部と光学系との間の対応関係の特定に有利な検出装置を提供することができる。

第１実施形態に係る検出装置の概略図である。光学系および光源部の構成の一例を示す概略図である。第１実施形態に係る撮像部を特定する処理の流れを示すフローチャートである。光学系と基準部材との位置関係を示す図である。出力の計測結果の例を示した図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る検出装置の概略図である。本実施形態では、当該検出装置は、リソグラフィ装置（例えばインプリント装置）へ適用するものとして説明する。検出装置１０は、撮像部（カメラ）１１〜１４と、光学系２１〜２４と、駆動機構２５〜２８と、画像処理部３０と、ハブ３１と、光源部４０と、制御部６０と、を有する。撮像部１１〜１４は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の素子により構成されうる。光学系２１〜２４のそれぞれには、撮像部１１〜１４のいずれかが搭載される。本実施形態では、光学系２１には撮像部１１が、光学系２２には撮像部１２が、光学系２３には撮像部１３が、光学系２４には撮像部１４がそれぞれ接続される。光学系２１〜２４は、基板Ｗの位置合わせ（アライメント）計測のためのスコープ（顕微鏡）であり、基板Ｗ上のアライメントマークを検出するための検出光学系および当該マークを照明するための照明光学系を含んで構成されうる。駆動機構２５〜２８は、位置合わせ計測のため、光学系２１〜２４をＸＹ平面に平行な方向において駆動しうる。ここでは、光学系２１〜２４の光軸をＺ軸とし、それに垂直な平面をＸＹ平面とする。

検出装置１０を備えるリソグラフィ装置は、基板ステージ５０と、インプリントヘッド７０と、を有する。基板ステージ５０は、基板Ｗを保持する基板チャック５２と、基板チャック５２を保持して可動のチャック保持部５４とを含む。チャック保持部５４は、不図示の駆動機構により移動される。チャック保持部５４には、基準部材５１が構成され、各種のキャリブレーションのためのマークが形成されている。検出装置１０は、基準部材５１上のマークの位置検出に用いられうる。なお、基準部材５１は、基板Ｗ又は基板ステージ５０に構成されるセンサーをその代用としうる。不図示の駆動機構は、チャック保持部５４の位置を６自由度に関して制御することによって、基板Ｗの位置決めを行いうる。ここで、当該６自由度は、ＸＹＺ座標系の各軸に沿った並進自由度と、各軸の周りの回転自由度とを含む。また、リソグラフィ装置は、駆動機構２５〜２８を支持する定盤（不図示）や、基板ステージ５０を支持する定盤（不図示）を含む。

インプリントヘッド７０は、インプリント用の型を保持する型保持部（型チャック）と、基板（上のインプリント材）に対して押型および離型を行うために型保持部を移動（例えば昇降）させる駆動部とを含みうる。また、インプリント材に型を接触させた状態でインプリント材を硬化させるための硬化部（例えば、インプリント材に紫外線を照射する照射部）を含みうる。

撮像部１１〜１４は、ハブ３１を介して画像処理部３０と接続される。光源部４０が発した光は、光学系２１〜２４を介して、基準部材５１に入射され、反射される。基準部材５１からの反射光は、光学系２１〜２４を介して、撮像部１１〜１４に入射する。撮像部１１〜１４は、入射光（入力）を電気信号に変換して画像処理部３０に出力する。

制御部６０は、情報処理手段としてのコンピュータを含みうる。制御部６０は、画像処理部３０、光源部４０、駆動機構２５〜２８、基板ステージ５０の駆動機構の制御を行いうる。図１において、制御部６０と各部との間の接続線は一部省略している。また、制御部６０は、その一部として画像処理部３０を含みうる。

図２は、光学系および光源部の構成の一例を示す概略図である。簡単のため、光学系２１〜２４のうち、光学系２１のみを図示している。光学系２１は、検出光学系２１０と照明光学系２２０とを含む。照明光学系２２０は、遮光部２２１と、プリズム２１１とを備える。検出光学系２１０は、プリズム２１１と、レンズ２１２とを備える。プリズム２１１は、検出光学系２１０および照明光学系２２０で共用され、各系の瞳面もしくはその近傍に配置されている。プリズム２１１は、貼り合せ面に半透膜を有するハーフプリズムとしうる。または、表面に反射膜を成膜した板状の光学素子としうる。照明光学系２２０は、光源部４０からの光を、プリズム２１１等を介して、基準部材５１を照明する。基準部材５１により反射された光（反射光）は検出光学系２１０を介して、撮像部１１内の撮像素子上に結像される。遮光部２２１は、制御部６０により制御される。

光源部４０は、光源４０１〜４０４と、ＮＤフィルタ４１１〜４１４と、拡散板４２１〜４２４と、を含む。光源４０１〜４０４には例えば、ハロゲンランプやＬＥＤ、半導体レーザー（ＬＤ）、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプのうちの少なくとも１つを用いうる。ＮＤフィルタ４１１〜４１４は、通過する光の強度を調整するための素子である。

光源４０１〜４０４によって発せられた光は、ＮＤフィルタ４１１〜４１４を通過して光量調整される。ＮＤフィルタ４１１〜４１４は、それぞれ透過率の互いに異なる複数のフィルタを含み、必要な光量に応じてフィルタを選択的に光路内に挿入する。また、フィルタ内の位置によって透過率が連続的または段階的に変化するフィルタを用いて、必要な光量に応じて光線の透過するフィルタ内の位置を調整するようにしてもよい。また、光量調整は、光源４０１〜４０４の駆動電流の操作を単独で又は併用して行ってもよい。ＮＤフィルタ４１１を通過した光は、拡散板４２１〜４２４を通過してファイバ４５０に入射し、ファイバ４５０を介して光学系２１〜２４に導入される。光源部４０の各要素は、光学系の数と同数分用意されており、光学系２１〜２４に導入される光の光量はそれぞれ独立に調整できる。なお、光源は、光学系２１〜２４それぞれに設ける必要はなく、複数の光学系に共用される構成でもよい。

本実施形態では、画像処理部３０と撮像部１１〜１４との接続に用いるインターフェースとして、ＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）を採用している。ＵＳＢによる接続は、その規格上、１２７台までの機器（撮像部）をコンピュータ（画像処理部３０）に接続できる。コンピュータの接続ポートが不足する場合、ハブ３１を用いて接続ポートを増設する手段が用いられる。画像処理部と各撮像部とは、ホスト−スレーブ間の通信が確立した時点で、画像処理部が撮像部を認識することになるが、認識した個々の撮像部が光学系２１〜２４の何れに搭載した撮像部なのか（撮像部と光学系との物理的な対応関係）は判別できない。これは、別のインターフェース（無線方式など）を用いた場合でも同様である。

図３は、本実施形態に係る撮像部を特定する処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１では、制御部６０は、ステップＳ２で駆動する光学系（対象光学系）を選択する。ステップＳ２では、制御部６０は、基準部材５１からの反射光を受光する位置に対象光学系を駆動する。

図４（Ａ）〜（Ｃ）は、光学系２１〜２４と基準部材５１との位置関係を示す図である。図４（Ａ）は、基準部材５１が光学系２１〜２４からの光入射領域を同時にカバーしている場合を示す模式図である。図４（Ｂ）は、基準部材５１が各光学系からの光入射領域に対応して個別に配置されている場合を示す模式図である。これらの場合、ステップＳ２での制御部６０による光学系の駆動は必須ではない。一方、図４（Ｃ）は、基準部材５１からの反射光を受光できる位置に光学系２１を駆動した場合を示す図である。この場合は、例えば、ステップＳ１で光学系２２が選定された場合、ステップＳ２で制御部６０は光学系２２を駆動する必要がある。制御部６０は、このような駆動の態様の情報を必要に応じて予め不図示の記憶部に保持（記憶）しておくことにより、ステップＳ２では、当該情報に基づいて光学系の駆動を行いうる。

ステップＳ３で、制御部６０は、対象光学系のみに光が入射するように光源部４０または対象光学系以外の光学系の内部に含まれる遮光部２２１を制御する。例えば、対象光学系が光学系２１であれば、ＮＤフィルタ４１２〜４１４、光学系２２〜２４の内部の遮光部、または光源部４０内の光源４０２〜４０４を制御する。ステップＳ４では、画像処理部３０に出力された各撮像部からの信号を、画像処理部３０を介して制御部６０に含まれる不図示の記憶部に記憶させる。

図５は、ステップＳ４で記憶されたデータの例を示す図である。制御部６０は、このデータ（計測結果テーブル）に基づいて、撮像部と光学系とを紐付ける（対応付ける）。図５において、光量計測１は、１回目のステップＳ１〜Ｓ４の工程による計測結果を示す。光量計測２は、２回目の、光量計測３は、３回目の、光量計測４は、４回目のステップＳ１〜Ｓ４の工程による計測結果をそれぞれ示す。表中の数字は、撮像部１１〜撮像部１４の出力の大きさ（例えば平均画素値）を示す。

ステップＳ５では、制御部６０は、全撮像部について工程Ｓ１ないしＳ４を実施したかを判定する。実施済み（Ｙｅｓ）ならば処理を終了し、未実施（Ｎｏ）ならば処理をステップＳ１から繰り返す。

図５に示す計測結果テーブルに基づいて撮像部と光学系とを紐付ける（対応関係を得る）ことができる。本実施形態では、初回の計測（光量計測１）での対象光学系２１に紐付く撮像部は、出力の大きさが最大となる撮像部１１である。同様にして、光学系２２に撮像部１２が、光学系２３に撮像部１４が、光学系２４に撮像部１３がそれぞれ紐付く。

得られた撮像部と光学系との対応関係は、制御部６０内の不図示の記憶部に記憶される。リソグラフィ装置は、撮像部と光学系との接続関係を変更しない限りは、再起動時に図３の処理を実施することなく、記憶部に記憶された情報を参照することにより、撮像部と光学系との対応関係を特定することができる。

以上のように、本実施形態の検出装置は、撮像部と光学系との対応付けのために特別な構成を追加する必要がない。本実施形態によれば、撮像部と光学系との間の対応関係の特定に有利な検出装置を提供することができる。

なお、上記実施形態は、基準部材５１を二次光源として、基準部材５１からの反射光を計測したが、基準部材５１をＬＥＤ光源等の自ら発光する素子（一次光源）に置き換えることによっても実施可能である。また、上記実施形態は、リソグラフィ装置としてインプリント装置を例示したが、他のいかなるリソグラフィ装置にも適用可能である。

また、上記実施形態では、特定の光学系に対応する撮像部を各撮像部の出力の大きさ（平均画素値）に基づいて特定したが、これに限らず、例えば、撮像部の出力から認識されるマークの形状、個数、または配置等に基づいて特定することもできる。この場合、上記ステップＳ４で記憶されるデータは、各撮像部により得られた当該マークの形、個数、または配置等に対応したデータである。

（物品製造方法に係る実施形態）
本発明の実施形態における物品の製造方法は、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。本実施形態の物品の製造方法は、上記のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、かかる工程でパターンを形成された基板を加工（例えば残膜除去（リソグラフィ装置がインプリント装置である場合）する工程とを含む。リソグラフィ装置が露光または描画装置である場合は、上記加工する工程の代わりに現像する工程を含む。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）を含む。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。

（その他の実施形態）
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ず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１１〜１４撮像部
２１〜２４光学系
５１基準部材
６０制御部

Claims

マークを検出する検出装置であって、
複数の光学系と、
前記複数の光学系による複数の像に対してそれぞれ撮像を行う複数の撮像部と、
前記複数の光学系のうちの一つと前記複数の撮像部のうちの一つとの対応関係を得る制御部と、を備え、
前記制御部は、予め定められた複数の像を前記複数の光学系にそれぞれ形成させた場合に前記複数の撮像部によりそれぞれ得られる複数の出力に基づいて、前記対応関係を得ることを特徴とする検出装置。
前記制御部は、前記複数の出力それぞれの平均画素値に基づいて、前記対応関係を得ることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
前記制御部は、前記複数の出力それぞれから認識されるマークの特徴に基づいて、前記対応関係を得ることを特徴とする請求項１に記載の検出装置。
前記特徴は、前記マークの形状、配置および数のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３に記載の検出装置。
前記対応関係を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の検出装置。
基準部材を備え、
前記複数の像のそれぞれは、前記基準部材を介して形成されることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の検出装置。
前記基準部材は、光源を含み、
前記複数の像のそれぞれは、前記光源により形成されることを特徴とする請求項６に記載の検出装置。
前記複数の撮像部のそれぞれと前記制御部とは、ＵＳＢを介して接続されていることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の検出装置。
複数の光学系と、前記複数の光学系による複数の像に対してそれぞれ撮像を行う複数の撮像部とを用いてマークを検出する検出装置において、前記複数の光学系のうちの一つと前記複数の撮像部のうちの一つとの対応関係を得る方法であって、
予め定められた複数の像を前記複数の光学系にそれぞれ形成させた場合に前記複数の撮像部によりそれぞれ得られる複数の出力に基づいて、前記対応関係を得ることを特徴とする方法。
パターンを基板に形成するリソグラフィ装置であって、
前記基板に形成されたマークを検出する請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の検出装置を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。
請求項１０に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
前記工程でパターンを形成された前記基板を加工する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。