JP2018031980A - Measurement method, measurement device, exposure equipment and production method of article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディストーションを計測する計測方法、計測装置、露光装置及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a measuring method, a measuring apparatus, an exposure apparatus, and an article manufacturing method for measuring distortion.
露光装置の投影光学系のディストーション(マスクのパターン像を基板に投影(転写)する際に生じる歪み成分)を計測する計測方法として、Box−in−Boxパターンを用いた技術が従来から提案されている(特許文献1参照)。 A technique using a box-in-box pattern has been proposed as a measuring method for measuring distortion of a projection optical system of an exposure apparatus (a distortion component generated when a mask pattern image is projected (transferred) onto a substrate). (See Patent Document 1).
従来技術では、例えば、まず、ショット領域内の全面に分布した複数の第1マーク(大方形マーク)を基板に一括転写する。次いで、基板に投影された複数の第1マークのそれぞれに対して第2マーク(小方形マーク)を重ね合わせるように、基板を保持するステージをステップ移動させながら、第2マークを1つずつ基板に転写する。そして、基板に投影された第1マークと第2マークとのずれ量を計測し、かかるずれ量に基づいてディストーションを求めている。 In the prior art, for example, first, a plurality of first marks (large square marks) distributed over the entire surface in a shot area are collectively transferred to a substrate. Next, while moving the stage holding the substrate step by step so that the second mark (small square mark) is superimposed on each of the plurality of first marks projected on the substrate, the second marks are moved to the substrate one by one. Transcript to. Then, the shift amount between the first mark and the second mark projected on the substrate is measured, and the distortion is obtained based on the shift amount.
しかしながら、従来技術では、第2マークを基板に転写する際のステージのステップ移動の誤差がディストーションの計測結果に影響を与えてしまう。ステージのステップ移動の誤差が不規則に変動するのであれば、複数回の計測から平均値を求めることで、高精度化を図ることが可能である。但し、複数回の計測に要する時間が長くなるため、計測コストの増大を招いてしまう。また、ステージのステップ移動の誤差が規則的な誤差である場合には、複数回の計測による高精度化は期待できない。 However, in the prior art, an error in the step movement of the stage when the second mark is transferred to the substrate affects the distortion measurement result. If the stage movement error of the stage fluctuates irregularly, it is possible to achieve high accuracy by obtaining an average value from a plurality of measurements. However, since the time required for multiple measurements becomes long, the measurement cost increases. Further, when the error of the stage step movement is a regular error, high accuracy cannot be expected by multiple measurements.
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、ディストーションを計測するのに有利な計測方法を提供することを例示的目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem of the prior art, and an object of the present invention is to provide a measurement method that is advantageous for measuring distortion.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての計測方法は、光学系を介して、基板に投影される像の歪みを示すディストーションを計測する計測方法であって、前記光学系の物体面に配置された、第1方向及び前記第1方向に直交する第2方向に一定のピッチで配列された複数の第1マークを含む第1マーク群を、前記第1マーク群の第1転写によって前記基板に転写される前記複数の第1マークのマーク間に、前記第1転写に続く前記第1マーク群の第2転写によって前記複数の第1マークが転写されるように、前記基板を前記第1方向及び前記第2方向にずらしながら、前記基板に転写する第1工程と、前記物体面に配置された、前記第1方向及び前記第2方向に前記第1マークのピッチよりも小さいピッチで配列された複数の第2マークを含む第2マーク群を、前記基板に転写される前記複数の第2マークのそれぞれが前記第1工程で前記基板に転写される前記複数の第1マークのそれぞれと対を構成するように、前記基板を前記第1方向及び前記第2方向にずらしながら、前記基板に転写する第2工程と、前記基板に転写された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量に基づいて前記ディストーションを求める第3工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a measurement method according to one aspect of the present invention is a measurement method for measuring a distortion indicating distortion of an image projected on a substrate via an optical system, the object of the optical system being A first mark group including a plurality of first marks arranged at a constant pitch in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction arranged on a surface is a first transfer of the first mark group. The plurality of first marks are transferred between the marks of the plurality of first marks transferred to the substrate by the second transfer of the first mark group following the first transfer. A first step of transferring to the substrate while shifting in the first direction and the second direction, and a pitch smaller than the pitch of the first marks in the first direction and the second direction disposed on the object plane Multiple second arranged in pitch A second mark group including a mark is paired with each of the plurality of first marks transferred to the substrate in the first step, each of the plurality of second marks transferred to the substrate. , Based on the second step of transferring the substrate to the substrate while shifting the substrate in the first direction and the second direction, and the shift amount between the first mark and the second mark transferred to the substrate. And a third step for obtaining distortion.
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。 Further objects and other aspects of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、例えば、ディストーションを計測するのに有利な計測方法を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide a measurement method that is advantageous for measuring distortion.
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。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.
まず、投影光学系などの光学系を介して、ステージに保持され基板に投影される像の歪みを示すディストーションを計測する代表的な計測処理について説明する。かかる計測処理では、例えば、図9(a)に示すようなBox−in−Boxパターンのマスク480を、光学系の物体面に配置する。マスク480は、第1マーク10と、第2マーク11とを含む。第1マーク10は、マスク面上において、ディストーションを計測すべき複数の箇所に配置されている。第2マーク11は、マスク面上において、中心付近の1箇所に配置されている。
First, a typical measurement process for measuring distortion indicating distortion of an image held on a stage and projected onto a substrate via an optical system such as a projection optical system will be described. In such a measurement process, for example, a
次いで、図9(b)に示すように、マスク480及び光学系を介して基板490を露光し、第1マーク10を基板490に転写する。この際、第1マーク10だけが基板490に転写されるように、第2マーク11を遮光板などで遮光しながら基板490を露光してもよい。次に、図9(c)に示すように、マスク480及び光学系を介して基板490を露光し、第2マーク11を基板490に転写する。この際、基板490に転写された第1マーク10のそれぞれに対して第2マーク11を重ね合わせるように、基板490を保持するステージをステップ移動させながら、第2マーク11を基板490に転写する。そして、図9(d)に示すように、基板490に転写された第1マーク10と第2マーク11とのずれ量を計測し、かかるずれ量に基づいてディストーションを求めている。
Next, as illustrated in FIG. 9B, the
図9(a)乃至図9(d)では、Box−in−Boxパターンを簡略化して示しているが、実際には、第1マーク10及び第2マーク11のそれぞれは、図10(a)及び図10(b)に示すような構成を有している。図10(a)及び図10(b)において、斜線部は遮光部を示し、白色部は透過部を示している。図10(a)に示す第1マーク10と図10(b)に示す第2マーク11とを重ね合わせて基板490に転写すると、図10(c)に示すような重ね合わせマークが形成される。かかる重ね合わせマークにおいて、第1マーク10と第2マーク11とのずれ量を計測することでディストーションを求めることができる。但し、このような計測方法では、例えば、第2マーク11を基板490に転写する際のステージのステップ移動の誤差がディストーションの計測結果に影響を与えてしまう。そこで、本実施形態では、ステージのステップ移動の誤差による影響を低減し、ディストーションを高精度に計測するのに有利な計測方法を実現する。
In FIGS. 9A to 9D, the Box-in-Box pattern is shown in a simplified manner. Actually, each of the
本実施形態において、ディストーションの計測対象である投影光学系を有する露光装置について説明する。図1は、本発明の一側面としての露光装置40の構成を示す概略図である。露光装置40は、投影光学系を介して基板を露光するリソグラフィ装置である。露光装置40は、照明光学系42と、マスクステージ43と、遮光板44と、投影光学系45と、基板ステージ46と、計測部47と、制御部50とを有する。
In this embodiment, an exposure apparatus having a projection optical system that is a distortion measurement target will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an
照明光学系42は、光源41からの光でデバイス製造用のマスクMS又はディストーション計測用のマスク48を照明する光学系である。マスクステージ43は、マスクMSやマスク48を保持するステージである。マスクMSは、デバイスを製造するのに必要となる回路パターンに対応するパターンを有し、マスク48は、後述するように、ディストーションを計測するのに必要となるBox−in−Boxパターンを形成するためのマークを有する。本実施形態では、マスクステージ43は、図1に示すように、マスクMSとマスク48とを交換可能に保持する。
The illumination
遮光板44は、マスク48における所定の領域(マーク)を1ショットとするように照明光学系42からの光を制限する機能を実現する。遮光板44は、互いに独立して移動可能な複数の遮光板を含む。遮光板44は、本実施形態では、マスクステージ43に設けられているが、照明光学系42の内部に設けてもよい。
The
投影光学系45は、照明光学系42によって照明されたマスクMSのパターンの像、或いは、照明光学系42によって照明されたマスク48のマークの像を基板49に投影する光学系である。基板ステージ46は、基板49を保持して移動するステージである。なお、本実施形態では、マスクMSのパターンが転写されるデバイス製造用の基板とマスク48のマークが転写されるディストーション計測用の基板とを区別することなく、基板49と称するものとする。
The projection
計測部47は、例えば、顕微鏡などを含み、基板49に形成された種々のマーク(例えば、アライメントマークや重ね合わせマーク)を検出する。計測部47は、本実施形態では、マスク48を介して基板49を露光することで形成される重ね合わせマーク、即ち、後述する第1マークと第2マークとの対で構成される重ね合わせマークを検出し、第1マークと第2マークとのずれ量を計測する。
The
制御部50は、CPU51やメモリ52などを含み、露光装置40の全体を制御する。CPU51は、メモリ52に格納されたディストーション計測処理プログラム52aを実行することで、基板ステージ46や計測部47を制御して、投影光学系45のディストーションを計測する計測処理を行う(処理部として機能する)。また、CPU51は、計測処理によって得られたディストーションを低減(補正)するように、基板49を露光する露光処理を制御するための露光制御用の補正値52bを演算してメモリ52に格納する。メモリ52には、計測処理や露光処理における各種パラメータを含むジョブ52cも格納されている。
The
図2を参照して、ディストショーションを計測する計測処理に用いられるマスク48について詳細に説明する。マスク48は、X方向(第1方向)及びY方向(第1方向に直交する第2方向)に一定のピッチで配列された第1マーク(大方形マーク)20を含む第1マーク群を有する。第1マーク群は、本実施形態では、X方向にピッチ(第1ピッチ)Px1で、Y方向にピッチ(第2ピッチ)Py1で配列されたm1行n1列(m1、n1:3以上の整数)の複数の第1マーク20を含む。なお、行の位置はY方向における位置を表し、列の位置はX方向における位置を表す。また、マスク48は、X方向及びY方向に第1マーク20のピッチよりも小さいピッチで配列された第2マーク(小方形マーク)21を含む第2マーク群を有する。第2マーク群は、本実施形態では、X方向にピッチPx1をn2(2以上の整数)で除したピッチ(第3ピッチ)Px2で、Y方向にピッチPy1をm2(2以上の整数)で除したピッチ(第4ピッチ)Py2で配列された複数の第2マーク21を含む。第2マーク21は、本実施形態のようにm2及びn2が2である場合には、X方向及びY方向に3つ以上配列する(即ち、3行3列以上にする)必要がある。換言すれば、第2マーク群は、m2+1行n2+1列の第2マーク21を含む。本実施形態では、m1及びn1を3、m2及びn2を2、第2マーク21の配列を3行3列として説明する。更に、マスク48は、第1マーク20のそれぞれからX方向に沿ってピッチPx2で、第1マーク20のそれぞれからY方向に沿ってピッチPy2で配列された遮光部22を含む。第1マーク20、第2マーク21及び遮光部22が形成されていないマスク上の領域には、その他のマークを形成してもよいし、遮光部としてもよい。
With reference to FIG. 2, the
本実施形態では、第1マーク20及び第2マーク21の両方が形成されたマスク48を用いているが、第1マーク20が形成されたマスクと、第2マーク21が形成されたマスクとを用いてもよい。また、本実施形態では、第1マーク20及び第2マーク21から得られる重ね合わせマークとしてBox−in−Boxのパターンを例に説明しているが、Bar−in−Barのパターンであってもよい。
In the present embodiment, the
図3及び図4(a)乃至図4(d)を参照して、本実施形態におけるディストーションを計測する計測処理について説明する。S101では、露光装置40にマスク48及びレジストが塗布された基板49を搬入して、マスク48をマスクステージ43に保持させるとともに、基板49を基板ステージ46に保持させる。
With reference to FIG.3 and FIG.4 (a) thru | or FIG.4 (d), the measurement process which measures the distortion in this embodiment is demonstrated. In S <b> 101, the
S102では、2行2列(m2行n2列)の第1マーク群(の像)を基板49に転写する。ここで、第1マーク群における「行」は、Y方向に沿って第1マーク群(本実施形態では、3行3列の複数の第1マーク20)を転写する数を表し、第1マーク群における「列」は、X方向に沿って第1マーク群を転写する数を表す。具体的には、まず、図4(a)に示すように、3行3列(m1行n1列)の複数の第1マーク20を1ショットとするように(即ち、3行3列(m1行n1列)の第1マーク20が露光されるように)、遮光板44を移動させる。次いで、図4(b)に示すように、基板ステージ46によって基板49をX方向及びY方向にずらしながら(即ち、基板ステージ46をステップ移動させながら)、3行3列の第1マーク20の像を基板49に転写する。図4(b)を参照するに、本実施形態では、例えば、まず、3行3列の第1マーク20の像を基板49の左上に転写する。次いで、基板ステージ46(基板49)を+X方向にピッチPx2だけステップ移動させて、3行3列の第1マーク20の像を基板49の右上に転写する。次に、基板ステージ46を+Y方向にピッチPy2だけステップ移動させて、3行3列の第1マーク20の像を基板49の右下に転写する。そして、基板ステージ46を−X方向にピッチPx2だけステップ移動させて、3行3列の第1マーク20の像を基板49の左下に転写する。換言すれば、第1マーク群の第1転写によって基板49に転写される第1マーク20のマーク間に、第1転写に続く第1マーク群の第2転写によって第1マーク20が転写されるように、基板ステージ46のステップ移動を制御する。
In S < b > 102, the first mark group (image) in 2 rows and 2 columns (m 2 rows and n 2 columns) is transferred to the
S103では、2行2列の第2マーク群(の像)を基板49に転写する。ここで、第2マーク群における「行」は、Y方向に沿って第2マーク群(本実施形態では、3行3列の複数の第2マーク21)を転写する数を表し、第2マーク群における「列」は、X方向に沿って第2マーク群を転写する数を表す。具体的には、まず、図4(c)に示すように、3行3列(m2+1行n2+1列)の第2マーク21を1ショットとするように(即ち、3行3列の第2マーク21が露光されるように)、遮光板44を移動させる。次いで、図4(d)に示すように、基板ステージ46によって基板49をX方向及びY方向にずらしながら(即ち、基板ステージ46をステップ移動させながら)、3行3列の第2マーク21の像を基板49に転写する。図4(d)を参照するに、本実施形態では、例えば、まず、3行3列の第2マーク21の像を、基板49に転写された第1マーク20と重ね合わせるように、基板49の左上に転写する。次いで、基板ステージ46(基板49)を+X方向にピッチPx2×3だけステップ移動させて、3行3列の第2マーク21の像を、基板49に転写された第1マーク20と重ね合わせるように、基板49の右上に転写する。次に、基板ステージ46を+Y方向にピッチPy2×3だけステップ移動させて、3行3列の第2マーク21の像を、基板49に転写された第1マーク20と重ね合わせるように、基板49の右下に転写する。そして、基板ステージ46を−X方向にピッチPx2×3だけステップ移動させて、3行3列の第2マーク21の像を、基板49に転写された第1マーク20と重ね合わせるように、基板49の左下に転写する。このように、基板ステージ46をステップ移動させる必要最低限の範囲は、本実施形態では、X方向にPx2×3、Y方向にPy2×3であるが、第2マーク21の配列や遮光板44の配置によって変化する。
In S <b> 103, the second mark group (image thereof) in 2 rows and 2 columns is transferred to the
なお、S102及びS103では、露光処理によって第1マーク群の像及び第2マーク群の像を基板49に転写させているが、その間に現像処理は介在していない。また、本実施形態では、第1マーク群の像を転写した後に第2マーク群の像を転写しているが、第2マーク群の像を転写した後に第1マーク群の像を転写してもよい。換言すれば、S102とS103のどちらを先に行うかは任意である。
In S102 and S103, the image of the first mark group and the image of the second mark group are transferred to the
S104では、S102及びS103で露光処理が行われた基板49を現像する現像処理を行う。これにより、S102で転写された第1マーク20のそれぞれと、S103で転写された第2マーク21のそれぞれとの対で構成される36個の重ね合わせマーク32が基板49に形成される。
In S104, development processing for developing the
S105では、S104での現像処理を経て基板49に形成された重ね合わせマーク32のそれぞれについて、第1マーク20と第2マーク21とのずれ量を計測する。本実施形態では、露光装置40が有する計測部47によって第1マーク20と第2マーク21とのずれ量を計測するが、外部の計測器によって第1マーク20と第2マーク21とのずれ量を計測してもよい。
In S105, the shift amount between the
S106では、S105で計測された第1マーク20と第2マーク21とのずれ量に基づいてディストーションを求める。本実施形態では、以下の式(1)乃至式(14)に示す方程式に、S105で計測された第1マーク20と第2マーク21とのずれ量を代入して、かかる方程式を解くことでディストーションを求める。これらの演算は、演算部としても機能する制御部50(CPU51)で行われる。
In S106, distortion is obtained based on the amount of deviation between the
ここで、式(1)乃至式(14)における各符号は、以下の通りである。
δx(n),δy(n):n番目の重ね合わせマークの計測値(第1マーク20と第2マーク21とのずれ量)
dx1(i),dy1(i):i番目の第1マークのショット内座標に対応したディストーション(ディストーション量)
dx2(j),dy2(j):j番目の第2マークのマスク製造上の位置誤差
ex1(k),ey1(k),θ1(k):第1マークのk番目のショットの配列誤差
ex2(l),ey2(l),θ2(l):第2マークのl番目のショットの配列誤差
X1(i),Y1(i):i番目の第1マークのショット内座標
X2(j),Y2(j):j番目の第2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
SX(l),SY(l):第2マークのショット位置座標
p:マスクに配列された第2マークの数
q:基板に転写した第2マークのショットの数(第2マーク群の数)
式(1)乃至式(14)に示す方程式を解くことで、ディストーションdx1及びdy1だけではなく、ショットの配列誤差ex1、ey1、ex2及びey2やマスク製造上の位置誤差dx2及びdy2も求めることができる。従って、本実施形態では、S106で求められるディストーションに、ショットの配列誤差が含まれることがない。
Here, the symbols in the equations (1) to (14) are as follows.
δx (n), δy (n): measured value of the nth overlay mark (shift amount between the
dx1 (i), dy1 (i): distortion (distortion amount) corresponding to the in-shot coordinates of the i-th first mark
dx2 (j), dy2 (j): position error ex1 (k), ey1 (k), θ1 (k) in the mask manufacturing of the j-th second mark: array error ex2 of the k-th shot of the first mark (L), ey2 (l), θ2 (l): arrangement error X1 (i) of the l-th shot of the second mark, Y1 (i): in-shot coordinates X2 (j) of the i-th first mark, Y2 (j): In-shot coordinates εx (n), εy (n): quantization error SX (l) due to rounding, SY (l): Shot position coordinates p of the second mark p: Mask Number of second marks arranged in q: Number of shots of second mark transferred to substrate (number of second mark groups)
By solving equations (1) to (14), not only the distortions dx1 and dy1, but also the shot arrangement errors ex1, ey1, ex2, and ey2 and the mask manufacturing position errors dx2 and dy2 can be obtained. it can. Therefore, in the present embodiment, the distortion obtained in S106 does not include shot arrangement errors.
S107では、S106で求められたディストーションを低減(補正)するための補正値52bを演算してメモリ52に格納する。メモリ52に格納された補正値52bは、デバイスを製造する際の露光処理に用いたり、投影光学系45の調整に用いたりする。
In S107, a
本実施形態では、m1及びn1を3として説明したが、それぞれ同じ数でなくてもよいし、3以上であってもよい。また、m2及びn2を2として説明したが、例えば、3としてもよいし、それぞれを異なる数にしてもよい。 In the present embodiment, m 1 and n 1 have been described as 3, but they may not be the same number, or may be 3 or more. Also, have been described m 2 and n 2 as 2, for example, may be used as the 3, it may be a different number each.
ここで、図5(a)乃至図5(u)を参照して、本実施形態におけるディストーションを計測する計測処理の原理について説明する。まず、図5(a)乃至図5(g)を参照して、図9(a)乃至図9(d)に示すような代表的な計測処理における問題を説明する。 Here, with reference to FIG. 5A to FIG. 5U, the principle of measurement processing for measuring distortion in the present embodiment will be described. First, with reference to FIGS. 5A to 5G, problems in typical measurement processes as shown in FIGS. 9A to 9D will be described.
図5(a)は、ディストーションがない状態で基板に転写されたマスク480の第1マーク10の像を示している。図5(b)は、基板を保持するステージのステップ移動の誤差がない状態で基板に転写されたマスク480の第2マーク11の像を示している。上述したように、基板上の位置P1、P2及びP3のそれぞれに第2マーク11の像が転写されるように、基板を保持するステージをステップ移動させながら基板を露光する。図5(a)に示す第1マーク10の像と図5(b)に示す第2マーク11の像とを重ね合わせると、即ち、ディストーションがなく、且つ、ステージのステップ移動の誤差がない状態では、図5(c)に示すような重ね合わせマークが得られる。
FIG. 5A shows an image of the
図5(d)は、基板上の位置P3に転写されるべき第1マーク10の像がディストーションによってずれて転写された状態を示している。このような場合、ステージのステップ移動の誤差がない状態では(即ち、図5(d)に示す第1マーク10の像と図5(b)に示す第2マーク11の像とを重ね合わせると)、図5(e)に示すような重ね合わせマークが得られる。従って、基板上の位置P3に形成された重ね合わせマークにおいて、第1マーク10の像と第2マーク11の像とのずれ量を計測することで、ディストーションを求めることができる。
FIG. 5D shows a state in which the image of the
また、図5(a)に示すようにディストーションがない状態において、図5(f)に示すように基板上の位置P3に第2マーク11の像を転写する際にステージのステップ誤差が発生した場合には、図5(g)に示すような重ね合わせマークが得られる。しかしながら、図5(g)に示す重ね合わせマークは、図5(e)に示す重ね合わせマークと同じである。従って、図9(a)乃至図9(d)に示すような代表的な計測処理では、ステージのステップ移動の誤差がある場合に、かかる誤差(の影響)とディストーションとを分離することができない。
Further, in the state where there is no distortion as shown in FIG. 5A, a stage step error occurs when the image of the
次いで、図5(h)乃至図5(u)を参照して、本実施形態における計測処理を説明する。図5(h)は、ディストーションがない状態で基板に転写されたマスク48の第1マーク20(第1マーク群)の像を示している。図5(i)は、図5(h)に示す状態から第1マーク20のピッチの半分の距離だけ基板をずらして(基板ステージ46をステップ移動させて)第1マーク20(第1マーク群)の像を基板に転写した状態を示している。図5(i)に示すように、基板上の位置P1’、P2’及びP3’に新たな第1マーク20の像が転写される。
Next, a measurement process according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 5 (h) to 5 (u). FIG. 5H shows an image of the first mark 20 (first mark group) of the
図5(j)は、ディストーションがない状態で基板に転写されたマスク48の第2マーク21(第2マーク群)の像を示している。第2マーク群は、第1マーク20のピッチの半分のピッチで配列された3つの第2マーク21を含んでいるため、図5(j)に示すように、基板上の位置P1、P1’及びP2に第1マーク21の像が一度に転写される。図5(k)は、基板ステージ46のステップ移動の誤差がない状態で基板上の位置P2’、P3及びP3’に第2マーク21の像を一度に転写した状態を示している。
FIG. 5J shows an image of the second mark 21 (second mark group) of the
図5(i)に示す第1マーク20の像と図5(k)に示す第2マーク21の像とを重ね合わせると、即ち、ディストーションがなく、且つ、基板ステージ46のステップ移動の誤差がない状態では、図5(l)に示すような重ね合わせマークが得られる。
When the image of the
図5(m)は、例えば、図5(d)に示すようなディストーションが発生し、基板ステージ46のステップ誤差がない状態において、本実施形態で基板に転写される第1マーク20の像及び第2マーク21の像を示している。図5(m)に示すように、基板上の位置P3及びP3’に転写されるべき第1マーク10の像がディストーションによってずれて転写される。
FIG. 5M shows, for example, an image of the
図5(n)は、ディストーションがなく、基板上の位置P1、P1’及びP2から位置P2’、P3及びP3’への基板ステージ46のステップ移動に誤差がある状態で、本実施形態で基板に転写される第1マーク20の像及び第2マーク21の像を示している。
FIG. 5 (n) shows a state where there is no distortion and there is an error in the step movement of the
図5(m)と図5(n)とを比較するに、基板に転写される第1マーク20の像及び第2マーク21の像(重ね合わせマーク)には、当然のことながら、違いがある。具体的には、図5(m)では、基板上の位置P3及びP3’に形成される重ね合わせマークにずれがあるが、図5(n)では、基板上の位置P2’、P3及びP3’に形成される重ね合わせマークにずれがある。このように、本実施形態における計測処理によれば、上述した代表的な計測処理とは異なり、基板ステージ46のステップ移動の誤差とディストーションとを分離することができる。
5 (m) and FIG. 5 (n), the image of the
また、本実施形態における計測処理では、第1マーク20を転写する際に基板ステージ46のステップ移動の誤差があっても、かかる誤差とディストーションとを分離することができる。図5(o)は、第1マーク20を転写する際に基板ステージ46のステップ移動の誤差がある場合に、本実施形態で基板に転写される第1マーク20の像及び第2マーク21の像を示している。ここでは、基板上の位置P1、P2及びP3から位置P1’P2’及びP3’への基板ステージ46のステップ移動に誤差がある場合を想定している。図5(o)を参照するに、基板に転写される第1マーク20の像及び第2マーク21の像(重ね合わせマーク)は、図5(m)や図5(n)とも異なる。従って、基板ステージ46のステップ移動の誤差とディストーションとを分離することができる。
Further, in the measurement processing in the present embodiment, even if there is an error in the step movement of the
本実施形態における計測処理では、第2マーク21の像がディストーションによってずれて転写されても、基板ステージ46のステップ移動の誤差とディストーションとを分離することができる。図5(p)は、基板上の位置P1’及びP3に転写されるべき第2マーク21の像がディストーションによってずれて転写された状態を示している。このような場合、本実施形態では、図5(q)に示すような第1マーク20の像及び第2マーク21の像が基板に転写される。図5(q)を参照するに、基板に転写される第1マーク20の像及び第2マーク21の像(重ね合わせマーク)は、図5(m)、図5(n)及び図5(o)とも異なる。従って、第1マーク20の転写時及び第2マーク21の転写時のそれぞれにおけるディストーションと、第1マーク20の転写時及び第2マーク21の転写時のそれぞれにおける基板ステージ46のステップ移動の誤差とを分離することができる。
In the measurement processing according to the present embodiment, even if the image of the
但し、本実施形態では、基板ステージ46のステップ移動の誤差に、倍率成分と直交度誤差とを含まないことが条件となる。例えば、ステップ移動の誤差に倍率成分が含まれていると、第1マーク20の像と第2マーク21の像とのずれ量は、ディストーションによる倍率がある場合と同様に計測されるため、それらを分離することができない。基板ステージ46のステップ移動の誤差に倍率成分と直交度誤差とを含まない(それぞれがゼロである)条件は、上述した式(8)乃至式(11)で表されている。
However, in this embodiment, it is a condition that the error of the step movement of the
例えば、第1マーク20の転写時に、図6(a)に示すようなディストーションが発生し、更に、基板ステージ46のステップ移動の誤差が発生して、図6(b)に示すように第1マーク20の像及び第2マーク21の像が基板に転写された場合を考える。また、第2マーク21の転写時に、図6(c)に示すようなディストーションが発生し、更に、基板ステージ46のステップ移動の誤差が発生して、図6(d)に示すように第1マーク20の像及び第2マーク21の像が基板に転写された場合を考える。図6(b)及び図6(d)を参照するに、第1マーク20の像と第2マーク21の像とのずれ量は同じように計測されるため、これらを分離することができない。そこで、本実施形態では、上述したように、基板ステージ46のステップ移動の誤差に含まれる倍率成分及び直交度誤差をゼロとしている。
For example, when the
また、これまでの説明で理解されるように、第2マーク21を第1マーク20のピッチの半分のピッチで配列する場合、第2マーク21は、X方向及びY方向に3つ以上必要である。例えば、図5(r)に示すように、2つの第2マーク21が配列された第2マーク群を考える。この場合、図5(s)に示すように、基板上の位置P3及びP3’に第2マーク21を転写する際に基板ステージ46のステップ移動の誤差が発生したとすると、図5(t)に示すように第1マーク20の像及び第2マーク21の像が基板に転写される。図5(t)を参照するに、基板に転写される第1マーク20の像及び第2マーク21の像(重ね合わせマーク)は、図5(m)と同じようになるため、基板ステージ46のステップ移動の誤差とディストーションとを分離することができない。
As understood from the above description, when the
第2マーク群に含める第2マーク21の数は、基本的には、基板に転写すべき第1マーク群の像の数(例えば、m2行n2列)に1を加えた数にすればよい。例えば、基板に転写すべき第1マーク群の数が3である場合には、4つ以上の第2マーク21の像を同時に転写できるように、第2マーク群に含める第2マーク21の数を決定すればよい。図5(u)に示すように、第1マーク群の像(A乃至C)を3つ転写する場合、4つの第2マーク21を同時に、3回のステップ移動(I乃至K)で転写できるように、第2マーク群を構成すればよい。また、第1マーク20の行数又は列数を、第2マーク21の行数又は列数で除した際に余りが生じる場合には、ディストーションとステップ移動の誤差とを分離できるように、第2マーク21を転写する際の数を減らせばよい。
The number of the
このように、本実施形態では、基板ステージ46のステップ移動の誤差に影響させることなく、ディストーションを高精度に計測することができる。
Thus, in the present embodiment, distortion can be measured with high accuracy without affecting the error of step movement of the
以下、具体的な例として、ディストーションの計測範囲をX方向に750[mm]、Y方向に400[mm]とし、計測ピッチをX方向に187.5[mm]、Y方向に200[mm]とした場合の計測方法を説明する。なお、m1を5、n1を3、m2及びn2を2とする。 As a specific example, the distortion measurement range is 750 [mm] in the X direction, 400 [mm] in the Y direction, the measurement pitch is 187.5 [mm] in the X direction, and 200 [mm] in the Y direction. A measurement method in the case of the above will be described. Here, m 1 is 5, n 1 is 3, m 2 and n 2 are 2.
図7に示すように、マスク48は、X方向に187.5[mm]のピッチで、Y方向に200[mm]のピッチで配列された3行5列の第1マーク20を含む第1マーク群を有する。また、マスク48は、X方向に93.75[mm]のピッチで、Y方向に100[mm]のピッチで配列された3行3列の第2マーク21を含む第2マーク群を有する。更に、マスク48は、第1マーク20のそれぞれからX方向に沿って93.75[mm]のピッチで、第1マーク20のそれぞれからY方向に沿って100[mm]のピッチで配列された遮光部22を有する。
As shown in FIG. 7, the
計測処理では、まず、図8(a)に示すように、3行5列の第1マーク20を1ショットとするように(即ち、3行5列の第1マーク20が露光されるように)、遮光板44を移動させる。次いで、図8(e)に示すように、基板ステージ46によって基板49をX方向に93.75[mm]、Y方向に100[mm]のピッチでずらしながら(ステップ移動させながら)、2行2列の第1マーク群の像を基板49に転写する。これにより、X方向については、10個の第1マーク20の像が転写されるが、Y方向に配列された第2マーク21の数、即ち、3で除すると余りが生じる。この場合、例えば、1回に転写する第2マーク21の像のX方向の数を3と2とに分ける。
In the measurement process, first, as shown in FIG. 8A, the
本実施形態では、X方向について、3つの第2マーク21を転写する処理を3回、2つの第2マーク21を転写する処理を2回行うものとする。また、基板49に転写される第2マーク21の像の偏りを低減するために、2つの第2マーク21を転写する処理では、幾つかのショットパターンを設けてもよい。例えば、図7に示すマスク48では、X方向に3つ配列された第2マーク21のうち、左側から2つの第2マーク21を含むショットと、右側から2つの第2マーク21を含むショットとを設けて、第2マーク21の像の偏りを低減してもよい。本実施形態では、左側から2つの第2マーク21を含むショットで2回の転写を行い、右側から2つの第2マーク21を含むショットで2回の転写を行う。
In the present embodiment, the process of transferring the three
図8(b)に示すように、3行3列の第2マーク21を1ショットとするように(即ち、3行3列の第2マーク21が露光されるように)、遮光板44を移動させる。そして、図8(f)に示すように、基板ステージ46によって基板49をX方向及びY方向にずらしながら(ステップ移動させながら)、基板49の4隅に第2マーク群の像を転写する。
As shown in FIG. 8B, the
次に、図8(c)に示すように、3行2列の第2マーク21を1ショットとするように(即ち、左側から2つの第2マーク21を含む3行2列の第2マーク21が露光されるように)、遮光板44を移動させる。そして、図8(g)に示すように、基板ステージ46によって基板49をX方向及びY方向にずらしながら(ステップ移動させながら)、第2マーク群の像を転写する。
Next, as shown in FIG. 8C, the
次いで、図8(d)に示すように、3行2列の第2マーク21を1ショットとするように(即ち、右側から2つの第2マーク21を含む3行2列の第2マーク21が露光されるように)、遮光板44を移動させる。そして、図8(h)に示すように、基板ステージ46によって基板49をX方向及びY方向にずらしながら(ステップ移動させながら)、第2マーク群の像を転写する。
Next, as shown in FIG. 8D, the
これにより、基板49を現像する現像処理に経て基板49に形成された第1マーク20の像と第2マーク21の像との対で構成される60個の重ね合わせマーク32が得られる。これらの重ね合わせマーク32のそれぞれについて、第1マーク20の像と第2マーク21の像とのずれ量を計測してディストーションを求める。
As a result, 60 overlay marks 32 composed of pairs of the image of the
本実施形態の露光装置40によれば、投影光学系45のディストーションを高精度に計測することが可能であるため、かかるディストーションが低減するように、例えば、投影光学系45を高精度に調整することができる。従って、露光装置40は、ディストーションの影響を十分に低減して、高精度な露光処理を行うことができる。
According to the
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス(半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など)などの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、露光装置40を用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された基板を現像する工程を含む。また、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、パッケージングなど)を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
The article manufacturing method in the embodiment of the present invention is suitable for manufacturing articles such as devices (semiconductor elements, magnetic storage media, liquid crystal display elements, etc.), for example. Such a manufacturing method includes a step of exposing a substrate coated with a photosensitive agent using an
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。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
40:露光装置 45:投影光学系 48:マスク 46:基板ステージ 47:計測部 49:基板 50:制御部 40: Exposure apparatus 45: Projection optical system 48: Mask 46: Substrate stage 47: Measurement unit 49: Substrate 50: Control unit
Claims (8)
前記光学系の物体面に配置された、第1方向及び前記第1方向に直交する第2方向に一定のピッチで配列された複数の第1マークを含む第1マーク群を、前記第1マーク群の第1転写によって前記基板に転写される前記複数の第1マークのマーク間に、前記第1転写に続く前記第1マーク群の第2転写によって前記複数の第1マークが転写されるように、前記基板を前記第1方向及び前記第2方向にずらしながら、前記基板に転写する第1工程と、
前記物体面に配置された、前記第1方向及び前記第2方向に前記第1マークのピッチよりも小さいピッチで配列された複数の第2マークを含む第2マーク群を、前記基板に転写される前記複数の第2マークのそれぞれが前記第1工程で前記基板に転写される前記複数の第1マークのそれぞれと対を構成するように、前記基板を前記第1方向及び前記第2方向にずらしながら、前記基板に転写する第2工程と、
前記基板に転写された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量に基づいて前記ディストーションを求める第3工程と、
を有することを特徴とする計測方法。 A measurement method for measuring distortion that shows distortion of an image projected on a substrate via an optical system,
A first mark group including a plurality of first marks arranged on the object plane of the optical system and arranged at a constant pitch in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction, the first mark The plurality of first marks are transferred by the second transfer of the first mark group following the first transfer between the marks of the plurality of first marks transferred to the substrate by the first transfer of the group. And a first step of transferring the substrate to the substrate while shifting the substrate in the first direction and the second direction;
A second mark group including a plurality of second marks arranged on the object plane and arranged in a pitch smaller than the pitch of the first marks in the first direction and the second direction is transferred to the substrate. The substrate is placed in the first direction and the second direction so that each of the plurality of second marks forms a pair with each of the plurality of first marks transferred to the substrate in the first step. A second step of transferring to the substrate while shifting;
A third step of obtaining the distortion based on a shift amount between the first mark and the second mark transferred to the substrate;
A measurement method characterized by comprising:
前記第1工程では、m2行n2列(m2、n2:2以上の整数)の前記第1マーク群を、前記第1ピッチをn2で除した第3ピッチずつ前記第1方向に前記基板をずらしながら、前記第2ピッチをm2で除した第4ピッチずつ前記第2方向に前記基板をずらしながら、前記基板に転写し、
前記第2マーク群は、前記第1方向に前記第3ピッチで、前記第2方向に前記第4ピッチで配列された前記複数の第2マークを含むことを特徴とする請求項1に記載の計測方法。 The first mark group includes the plurality of m 1 rows and n 1 columns (m 1 , n 1 : an integer of 3 or more) arranged at a first pitch in the first direction and at a second pitch in the second direction. Including the first mark
In the first step, the first mark group of m 2 rows and n 2 columns (m 2 , n 2 : integer greater than or equal to 2 ) is divided into the first direction by a third pitch obtained by dividing the first pitch by n 2. , While transferring the substrate to the substrate while shifting the substrate in the second direction by a fourth pitch obtained by dividing the second pitch by m 2 ,
The second mark group includes the plurality of second marks arranged at the third pitch in the first direction and at the fourth pitch in the second direction. Measurement method.
前記マスクは、前記第1マークのそれぞれから前記第1方向に沿って前記第3ピッチで、前記第1マークのそれぞれから前記第2方向に沿って前記第4ピッチで配列された遮光部を含むことを特徴とする請求項2又は3に記載の計測方法。 In the first step and the second step, a mask on which the first mark group and the second mark group are formed is used.
The mask includes light-shielding portions arranged at the third pitch along the first direction from each of the first marks and at the fourth pitch along the second direction from each of the first marks. The measurement method according to claim 2 or 3, wherein
第1方向及び前記第1方向に直交する第2方向に一定のピッチで配列された複数の第1マークを含む第1マーク群と、前記第1方向及び前記第2方向に前記第1マークのピッチよりも小さいピッチで配列された複数の第2マークを含む第2マーク群とを有し、前記光学系の物体面に配置されるマスクと、
前記第1マーク群を、前記第1マーク群の第1転写によって前記基板に転写される前記複数の第1マークのマーク間に、前記第1転写に続く前記第1マーク群の第2転写によって前記複数の第1マークが転写されるように、前記ステージによって前記基板を前記第1方向及び前記第2方向にずらしながら、前記基板に転写する処理と、第2マーク群を、前記基板に転写される前記複数の第2マークのそれぞれが前記処理で前記基板に転写される前記複数の第1マークのそれぞれと対を構成するように、前記ステージによって前記基板を前記第1方向及び前記第2方向にずらしながら、前記基板に転写する処理と、を行う処理部と、
前記基板に転写された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量を計測する計測部と、
前記計測部で計測されたずれ量に基づいて前記ディストーションを求める演算部と、
を有することを特徴とする計測装置。 A measurement device that measures distortion that shows distortion of an image projected onto a substrate held on a stage via an optical system,
A first mark group including a plurality of first marks arranged at a constant pitch in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction; and the first mark in the first direction and the second direction. A second mark group including a plurality of second marks arranged at a pitch smaller than the pitch, and a mask disposed on the object plane of the optical system,
The first mark group is transferred between the marks of the plurality of first marks transferred to the substrate by the first transfer of the first mark group, by the second transfer of the first mark group following the first transfer. A process of transferring the substrate to the substrate while shifting the substrate in the first direction and the second direction by the stage so that the plurality of first marks are transferred, and transferring the second mark group to the substrate The stage is placed on the substrate in the first direction and the second by the stage so that each of the plurality of second marks to be paired with each of the plurality of first marks transferred to the substrate in the processing. A processing unit that performs a process of transferring to the substrate while shifting in a direction;
A measurement unit for measuring a shift amount between the first mark and the second mark transferred to the substrate;
A calculation unit for obtaining the distortion based on the amount of deviation measured by the measurement unit;
A measuring apparatus comprising:
前記基板を保持するステージと、
前記投影光学系を介して、前記ステージに保持された基板に投影される像の歪みを示すディストーションを計測する請求項6に記載の計測装置と、
前記計測装置で計測されたディストーションを低減するように、前記基板を露光する露光処理を制御する制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that exposes a substrate through a projection optical system,
A stage for holding the substrate;
The measurement apparatus according to claim 6, which measures distortion that indicates distortion of an image projected onto the substrate held on the stage via the projection optical system;
A control unit that controls an exposure process for exposing the substrate so as to reduce distortion measured by the measuring device;
An exposure apparatus comprising:
露光した前記基板を現像する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。 A step of exposing the substrate using the exposure apparatus according to claim 7;
Developing the exposed substrate;
A method for producing an article comprising:
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