JP2020095244A - リソグラフィ装置、判定方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より短時間に原版の保持異常を検出することができるリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】 原版を用いて基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、第１マークが形成された原版を保持する保持部と、前記第１マークを撮像する計測部と、前記計測部のフォーカス位置を基準位置に調整させた状態で前記計測部により前記保持部に保持された前記原版の前記第１マークの画像を取得させ、基準コントラストに対する前記第１マークの画像のコントラストである第１コントラストの変化が許容範囲外にある場合に前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定する制御部と、を有する。【選択図】 図４

Description

本発明は、リソグラフィ装置、判定方法、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイス、ＭＥＭＳ、またはフラットパネルディスプレイなどの物品の製造において、リソグラフィ装置の一例としての露光装置は、原版（レチクル、マスク）上に描画されたパターンを基板（ウエハ、パネル）上に転写する。基板上に形成するパターンの微細化が進み、基板上に転写されるパターンを高い精度で位置合わせすることが求められる。

位置合せの精度が低下する原因として、原版と原版が保持される原版ステージとの間に異物が挟み込まれることがある。原版と原版ステージとの間に異物が挟み込まれた状態で原版が原版ステージに保持されると、基板上に転写されるパターンの位置ずれが生じ得る。このため、露光装置には、異物の挟み込みなどによって、原版が原版ステージに異常な状態で保持されたことを検出できる手段が求められている。

特許文献１において、計測部を用いて原版の高さを計測することで異物の有無を判定している露光装置が開示されている。特許文献１では、計測部の焦点距離を変更して計測を繰り返し行ったときのコントラスト変化から原版の高さを求めている。

特開２００４−１８６３１３号公報

特許文献１では、計測部の焦点距離を変更してフォーカス計測を繰り返し行い、原版の高さを計測するために、異物の有無を判定するまでに時間がかかるという問題がある。

そこで本発明は、より短時間に原版の保持異常を検出することができるリソグラフィ装置、判定方法、および物品の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一側面としてのリソグラフィ装置は、原版を用いて基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、第１マークが形成された原版を保持する保持部と、前記第１マークを撮像する計測部と、前記計測部のフォーカス位置を基準位置に調整させた状態で前記計測部により前記保持部に保持された前記原版の前記第１マークの画像を取得させ、基準コントラストに対する前記第１マークの画像のコントラストである第１コントラストの変化が許容範囲外にある場合に前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定する制御部と、を有する。

本発明によれば、より短時間に原版の保持異常を検出することができるリソグラフィ装置、判定方法、および物品の製造方法を提供することができる。

露光装置を示した図である。 原版ステージ、原版、及び計測部を示した図である。 フォーカス位置とマークの画像のコントラストとの関係を示した図である。 第１実施形態に係る原版の保持異常の判定方法を示したフローチャートである。 原版の保持異常が発生した場合の原版、及び原版ステージを示した図である。 第１実施形態に係るマークの画像のコントラストの変化を示した図である。 第１実施形態に係るユーザーインターフェースを示した図である。 第２実施形態に係る原版の保持異常の判定方法を示したフローチャートである。 計測部の位置変化によるマークの画像のコントラストの変化を示した図である。 第３実施形態に係る原版の保持異常の判定方法を示したフローチャートである。 第４実施形態に係る露光装置を示した図である。 第４実施形態に係る基板ステージを示した図である。 第４実施形態に係るマークの画像の光量の変化を示した図である。 第４実施形態に係る原版の保持異常の判定方法を示したフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。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。

＜第１実施形態＞
本実施形態では、リソグラフィ装置として露光装置を用いた例について説明する。図１は露光装置１００を示した図である。露光装置１００は、原版ステージ（保持部）２、投影光学系３、基板ステージ５、照明光学系６、計測部８、及び制御部２０を有する。露光装置１００は、パターンが形成された原版（レチクル、マスク）１を介して、露光光７が基板（ウエハ）４に照射されることにより、基板４上にパターンを転写する。また、以下では、投影光学系３の光軸に平行な方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な平面内で互いに直交する２方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とする。

光源（不図示）を出た光は照明光学系６を介して原版ステージ２に保持された原版１を照明する。光源としては、例えば高圧水銀ランプやエキシマレーザなどがある。なお、光源がエキシマレーザの場合は、光源は露光装置１００のチャンバ内部にあるとは限らず、外付けになっている構成もありうる。原版１には転写されるべきパターンと後述する原版マークが形成されている。原版１を照明した光は投影光学系３を通過して基板４に達する。原版１は、所定のパターンが形成されたレチクル、またはマスクであり、照明光学系６から照明された光を透過する。基板４は、例えば、シリコンウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板等である。

原版ステージ２は、吸着手段を有し、原版１を吸着して保持する。原版ステージ２の吸着手段が原版１を吸着する方式は、真空吸着方式、静電吸着方式、またはその他の吸着方式とすることができる。また、吸着手段は、原版ステージ２において原版１を保持する保持面に配置された、複数の吸着パッドを含み得る。なお、原版ステージ２については後で詳細に説明する。

原版１上のパターンの像が、投影光学系３を介して基板４上に塗布された感光媒体（例えば、レジスト）に結像して、転写される。基板ステージ５は基板４を保持するための吸着手段を有する。吸着手段が基板４を吸着する方式は、真空吸着方式、静電吸着方式、またはその他の吸着方式とすることができる。また、基板ステージ５は移動可能に構成されている。そして、基板ステージ５を投影光学系３の光軸に対して垂直な面に沿って２次元的にステップ移動しながら、基板４に複数のショット領域を繰り返し露光する。これはステップアンドリピート方式と呼ばれる露光方式である。なお、原版ステージ２と基板ステージ５を同期しながらスキャンして露光を行う、ステップアンドスキャン方式と呼ばれる露光方式もあり、本実施形態はそのような方式を採用する露光装置にも同様に適用できる。

計測部８は、原版ステージ２の上方向（＋Ｚ軸方向）に配置され、原版１に設けられた原版マーク、及び原版ステージに設けられた基準マークを計測する。また、図１では２つの計測部８が配置されているが、計測部８の数は２つに限られない。また、計測部８については後で詳細に説明する。

制御部２０は、露光装置１００の各部の動作および調整などを制御することで基板４上にパターンを形成する露光処理を制御する。制御部２０は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙの略。）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅの略。）、又は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔの略。）、又は、プログラムが組み込まれたコンピュータ、又は、これらの全部または一部の組み合せによって構成されうる情報処理装置である。また、制御部２０は、プログラム、データ等の情報を保存するＲＯＭ、ＣＰＵのワークエリア及び一時的なデータを保存するＲＡＭを含む。また、制御部２０は、ＲＯＭ、ＲＡＭよりも大容量のデータを保存することができる、不図示の磁気記憶装置（ＨＤＤ）を含む。また、制御部２０は、ＣＤ、ＤＶＤ、メモリカードといった外部メディアを装填してデータの読み込みや書き込みを行うドライブ装置を含む。本実施形態において、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気記憶装置、ドライブ装置のうち少なくとも１つを記憶部として、記憶部にプログラム、データ等の情報を保持するものとする。また、制御部２０は、露光装置１００の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成しても良いし、露光装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成しても良い。

次に、原版ステージ２、計測部８について説明する。図２は、原版ステージ２、原版１、及び計測部８を示した図である。図２（ａ）は、計測部８、原版ステージ２、及び原版ステージ２に保持された原版１を示した図である。図２（ａ）に示された通り、原版１には原版マーク１２が配置されている。また、原版ステージ２上にはプレート１３が配置されており、プレート１３上に基準マーク１４が配置されている。ここで、基準マーク１４は、投影光学系３の光軸に対して予め定められた基準の位置に配置されている。

また、計測部８は、受光素子９、光学素子１０を有し、計測部８は、原版１の原版マーク１２、及び原版１を介して原版ステージ２の基準マーク１４を計測する。計測部８の光軸の方向はＺ軸方向に沿った方向であり、１１で示される点線は計測部８のフォーカス位置を示す。受光素子９は、光学素子１０を介して原版マーク１２、及び基準マーク１４からの光を受光して原版マーク１２及び基準マーク１４の画像を取得する素子であり、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子を含みうる。受光素子９は、計測部８のフォーカス位置１１と共役な位置に配置される。光学素子１０は少なくとも２つのレンズから構成され、原版マーク１２及び基準マーク１４からの光を受光素子９に結像させる。また、計測部８は、少なくとも１つの光学素子１０をＺ軸方向に駆動することにより、フォーカス位置１１を調整する。制御部２０は、計測部８に原版マーク１２及び基準マーク１４を計測させることにより、原版１と原版ステージ２の位置関係を取得することができる。

図２（ｂ）は、原版１の原版マーク１２、及び原版ステージ２の基準マーク１４、及び基板ステージ５の吸着手段である吸着パッド１５を示した図である。原版１は、原版ステージ２に設けられた吸着パッド１５上に載置され、原版ステージ２は吸着パッド１５により原版１を吸着して保持する。また、原版マーク１２、及び基準マーク１４は、円形、十字、Ｌ字、棒、角型、ハの字、山型などその他の特定の形状のマークを含み得る。

ここで、原版１が原版ステージ２に保持された際に行われるフォーカス計測処理、およびアライメント処理について説明する。フォーカス計測処理においては、原版マーク１２の画像及び基準マーク１４の画像のコントラストに基づき基準フォーカス位置（以下、基準位置とする）が決定される。まず、制御部２０は、計測部８の受光素子９により取得される原版マーク１２及び基準マーク１４の画像のそれぞれのコントラストを取得する。そして、２つのマークの画像のコントラストが等しくなる位置にフォーカス位置１１を調整するように計測部８を制御する。これにより、フォーカス位置１１は、原版マーク１２（原版１）と基準マーク１４（原版ステージ２）との間に位置するように調整される。このように、原版マーク１２の画像のコントラスト（第１コントラスト）及び基準マーク１４の画像のコントラスト（第２コントラスト）が等しくなるように調整されたフォーカス位置１１を基準位置とする。または、原版マーク１２及び基準マーク１４のコントラストのそれぞれのグラフがピークとなるフォーカス位置１１の中間位置を基準位置としても良い。

ここで、原版マークの画像及び基準マークの画像から取得されるコントラストについて説明する。図３は、フォーカス位置１１とマークの画像のコントラストとの関係を示した図である。図３のグラフにおいて、縦軸は画像のコントラスト、横軸はフォーカス位置１１を示している。また、黒の丸で示されるグラフが第１コントラスト、白の丸で示されるグラフが第２コントラストを示している。基準位置は、基準マークのグラフと原版マークのグラフの交点におけるフォーカス位置１１が取得される。なお、図３のグラフでは基準位置を横軸の原点（Ｚ＝０［ｕｍ］）となるように定めている。また、図３では、原版マーク１２、及び基準マーク１４は、同じ形状のマークとしているため、基準マークのグラフと原版マークのグラフは同じ形状となる。しかし、原版マーク１２、及び基準マーク１４は、同じ形状のマークに限られず、基準マークのグラフと原版マークのグラフが異なる形状であっても、本実施形態を適用することは可能である。

そして、アライメント処理において、制御部２０は、計測部８により取得された原版マーク１２及び基準マーク１４の画像に基づき、原版マーク１２及び基準マーク１４のＸＹ面における位置を取得する。そして、制御部２０は、原版マーク１２及び基準マーク１４のＸＹ面における位置から原版１と原版ステージ２との位置関係を取得する。制御部２０は、原版１と原版ステージ２との位置関係に応じて、露光時に原版１のパターンの像が基板４上の所定の位置に投影されるように基板ステージ５を制御する。

ここで、制御部２０は、基準位置を記憶部に保持することにより、原版が原版ステージに保持される度に、マークを計測することなく基準位置を取得することができる。また、複数の原版１がある場合、基準位置は複数の原版１のそれぞれで計測され、原版１のそれぞれで異なる基準位置が保持されても良い。複数の原版１のそれぞれに識別子が割り振られており、基準位置と共に原版１の識別子が保持されることにより、制御部２０は、複数の原版１のそれぞれの基準位置を取得することができる。

次に、原版１の保持異常の判定方法について説明する。図４は、本実施形態に係る原版１の保持異常の判定方法を示したフローチャートである。また、図４で示される判定方法の処理は制御部２０によって実行される。また、アライメント処理の前に原版１の保持異常の判定方法の処理を実行しても良いし、アライメント処理の後に原版１の保持異常の判定方法の処理を実行しても良い。なお、アライメント処理の前に原版１の保持異常の判定方法の処理を実行することにより基準位置が取得されるので、フォーカス計測処理を省略することができる。

Ｓ１０１において、制御部２０は、不図示の原版搬送部により原版１を原版ステージ２に搬送させる。このとき、制御部２０は、原版搬送部を制御して、原版１の原版マーク１２が基準マーク１４にＺ軸方向に重なり合う位置を目標位置として、原版１を原版ステージ２に保持させる。これにより、原版マーク１２から計測部８に至る光の光路と、基準マーク１４から計測部８に至る光の光路とは重なり合う。

Ｓ１０２において、制御部２０は、基準位置を取得できるかを判定し、基準位置を取得できると判定した場合は処理をＳ１０３に進める。また、制御部２０は、基準位置を取得できないと判定した場合は処理をＳ１０４に進める。

ここで、制御部２０は、記憶部に基準位置が保持されている場合に基準位置を取得できると判定し、保持されていない場合、制御部２０は取得できないと判定する。また、制御部２０は、原版１が原版ステージ２に保持された履歴について情報を記憶部に保持しておき基準位置を取得できるかを判定しても良い。つまり、過去に原版ステージ２に保持されたことがある原版１については基準位置を取得できると判定して、初めて原版ステージ２に保持された原版１については基準位置を取得できないと判定しても良い。

Ｓ１０３において、制御部２０は、基準位置を取得する。また、基準位置が複数の原版１のそれぞれについて保持されている場合は、Ｓ１０１において原版ステージ２に保持された原版１に対応する基準位置を取得する。

Ｓ１０４において、制御部２０は、計測部８を制御して、フォーカス計測処理を行う。つまり、制御部２０は、計測部８により第１コントラスト及び第２コントラストが等しくなる位置に計測部８のフォーカス位置１１を調整させて、基準位置を取得する。また、制御部２０は、取得した基準位置を記憶部に保持する。ここで、原版１毎に基準位置を保持する場合、制御部２０は、基準位置と共にＳ１０１において原版ステージ２に保持された原版１の識別子も記憶部に保持する。また、制御部２０は、基準位置を外部の情報処理装置に送信して、外部の情報処理装置が基準位置を保持しても良い。この場合、Ｓ１０３において、制御部２０は、外部の情報処理装置に基準位置を要求して、外部の情報処理装置から基準位置を受信して基準位置を取得する。また、Ｓ１０２において、制御部２０は、外部の情報処理装置に基準位置を取得できるかの問合せをして基準位置を取得できるかを判定する。

Ｓ１０５において、制御部２０は、計測部８を制御して、計測部８のフォーカス位置１１を、Ｓ１０３において取得した基準位置に移動させる。計測部８は、少なくとも１つの光学素子１０をＺ軸方向に駆動することにより、フォーカス位置１１を基準位置に移動させる。

Ｓ１０６において、制御部２０は、計測部８に原版マーク１２及び基準マーク１４を計測させ、基準位置における、第１コントラスト及び第２コントラストを取得する。

Ｓ１０７において、制御部２０は、基準位置において、第２コントラスト（基準コントラスト）を基準として第１コントラストの変化量を取得する。そして、第１コントラストの変化量が、予め定めた許容範囲外にあるかを判定し、許容範囲外にないと判定した場合は処理を終了する。また、制御部２０は、許容範囲外にあると判定した場合はＳ１０８に進む。ここで、第１コントラストの変化量は基準位置における第１コントラスト及び第２コントラストの差又は比率とすることができ、第１コントラストの変化量が所定の閾値（予め定められた値）より大きい時に許容範囲外と判定され得る。

Ｓ１０８において、制御部２０は、原版１が原版ステージ２に異常に保持されたと判定する。ここで、Ｓ１０８において原版１が原版ステージ２に異常に保持されたと判定された場合、制御部２０は、基板４を露光する露光処理（基板４にパターンを形成する処理）を中断または中止しても良い。また、制御部２０は、ユーザーインターフェースを介してエラーを出力しても良い。

次に、原版１が原版ステージ２に異常に保持された場合について説明する。図５は、原版１の保持異常が発生した場合の原版１、及び原版ステージ２を示した図である。原版１又は吸着パッド１５に異物１６が付着した場合、原版ステージ２上に保持された原版１と原版ステージ２（吸着パッド１５）との間に異物１６が挟み込まれる。これにより、異物１６がなく正常に原版１が保持される位置に比較して、原版１の位置が上方向（＋Ｚ軸方向）にずれて保持され、原版マーク１２の位置が上方向（＋Ｚ軸方向）にずれる。また、原版マーク１２が上方向にずれると、フォーカス位置１１に対する第１コントラストが変化する。ここで、また、原版１が原版ステージ２に異常に保持されたとは、例えば、原版１と原版ステージ２との間に異物が挟み込まれた状態で原版１が原版ステージ２に保持された状態をいう。しかし、このような状態に限られず、原版１が原版ステージ２に正常に保持されていない、または、原版ステージ２による原版１の保持が異常であることを含む。例えば、吸着パッド１５や原版１の変形などの原因によって、原版ステージ２による原版１の保持が異常である場合も含む。

図６は、本実施形態に係るマークの画像のコントラストの変化を示した図である。原版１の保持異常が発生した場合、原版１が正常に保持された場合と比較して、原版マーク１２に関するグラフが横軸方向に移動する。図６は、原版１の原版マーク１２が上方向にずれた状態で原版マーク１２を計測した場合の原版マーク１２と基準マーク１４との画像のコントラストを示している。図３のグラフと比較すると、第１コントラストが変化しており、基準位置（Ｚ＝０）において第１コントラストが低下している。一方、第２コントラストは、原版１の保持異常による影響を受けないため変化しない。よって、第２コントラストを基準として、第１コントラストの変化を取得することができる。よって、Ｓ１０７において、制御部２０は、基準位置における第１コントラスト及び第２コントラストの差又は比率が、予め定めた許容範囲外にあるかを判定することにより、原版１が原版ステージ２に異常に保持されたかを判定することができる。

ここで、Ｓ１０７において、制御部２０は、Ｓ１０４において基準位置を取得した時の、基準位置における第１コントラスト（基準コントラスト）を基準として、基準位置における第１コントラストの変化量を取得しても良い。つまり、第１コントラストの変化量を、Ｓ１０４において基準位置を取得した時の第１コントラストと、Ｓ１０７において原版マーク１２を計測した時の第１コントラストの差又は比率としても良い。この場合、Ｓ１０４において、制御部２０は、基準位置における第１コントラストを記憶部に保持しておく。

前述の通り、原版１又は吸着パッド１５に異物１６が付着した場合、原版ステージ２上に保持された原版１と原版ステージ２（吸着パッド１５）との間に異物１６が挟み込まれる。この時、原版マーク１２の位置が上方向（＋Ｚ軸方向）にずれる。また、異物１６が挟み込まれた吸着パッド１５に近い原版マーク１２ほど上方向へのずれ量が大きくなり、第１コントラストの変化量が大きい。したがって、制御部２０は、原版マーク１２及び吸着パッド１５の位置と原版マーク１２の第１コントラストの変化量の大きさとに基づき、異物１６が挟み込まれた吸着パッド１５を特定することができる。

ここで、Ｓ１０８において、制御部２０が、ユーザーインターフェースを介してエラーを出力する場合に、異物１６が挟み込まれた吸着パッド１５を特定するユーザーインターフェースに表示しても良い。図７は、本実施形態に係るユーザーインターフェースを示す図である。図７で示される例では、左右の２つの原版マーク１２のうち、右側の原版マーク１２のコントラストの変化量が１２％であり、しきい値である１０％を越えたことを示している。さらに、４つある吸着パッド１５のうち、右側の原版マーク１２に近い２つの吸着パッド１５（Ｎｏ．２、及びＮｏ．４）に異物１６が挟み込まれた可能性があることを示している。本実施形態では、異物１６が挟み込まれた可能性のある２つの吸着パッド１５を特定したが、吸着パッド１５のそれぞれに対応した原版マーク１２を配置した場合は、異常が発生した吸着パッドを１つに特定することも可能である。

以上、本実施形態によれば、原版マークの画像のコントラストの変化が許容範囲にあるかを判定することにより、より短時間に原版の保持異常を検出することができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係るリソグラフィ装置について説明する。なお、ここで言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。本実施形態では、フォーカス位置１１と第１コントラストとの関係を示す情報を用いることにより、第１コントラストの変化に基づき原版１の保持異常を検出する実施形態について説明する。

図６において、第１コントラストが変化する場合、グラフの形状は変化せずに、グラフ全体が横軸方向に移動する。よって、基準位置（Ｚ＝０）における第１コントラストの変化量と、フォーカス位置１１と第１コントラストとの関係を示す情報（第１コントラスト情報）とを用いて、グラフ全体の横軸方向への移動量を求めることができる。つまり、原版マーク１２に関するフォーカス位置１１の変化量を求めることができる。求めたフォーカス位置１１の変化量が予め定めた許容範囲外にある場合には、原版１が原版ステージ２に異常に保持されたと判定することができる。

そこで、本実施形態では、第１コントラストの変化量と、第１コントラスト情報とを用いて原版１の保持異常を検出する。

図８は、本実施形態に係る原版の保持異常の判定方法を示したフローチャートである。図４のフローチャートと比較して異なるステップはＳ２０１乃至Ｓ２０３である。よって、他のステップについての説明は省略する。

Ｓ２０１において、制御部２０は、予め求めた第１コントラスト情報を記憶部から取得する。ここで、制御部２０は、原版１が正常に原版ステージ２に保持された状態でフォーカス位置１１を変化させながら原版マーク１２の計測を行い、第１コントラスト情報を記憶部に保持しておく。また、第１コントラスト情報の保持形式としては、フォーカス位置１１と第１コントラストとの離散的なデータセットとして記憶部に保持される。また、第１コントラスト情報の保持形式としては、離散的なデータセットを用いて、フォーカス位置１１を変数とした高次関数、又はガウス関数により近似して得られた関数の情報としても良い。また、コントラストの変化が小さい場合は、離散的なデータセットを用いて、フォーカス位置１１を変数とした一次関数により近似して得られた関数の情報としても良い。また、シミュレーションにより第１コントラスト情報を求めても良い。また、外部の情報処理装置が第１コントラスト情報を保持しても良い。この場合、制御部２０は、外部の情報処理装置から第１コントラスト情報を取得する。

Ｓ２０２において、制御部２０は、計測部８に原版マーク１２を計測させ、基準位置における第１コントラストを取得する。ここで、基準マーク１４を計測し、第２コントラストを取得する必要はない。

Ｓ２０３において、制御部２０は、Ｓ２０１で取得した第１コントラスト情報と、Ｓ２０２で取得した基準位置における第１コントラストを用いて、原版マーク１２に関するフォーカス位置１１の変化量を求める。つまり、図３における原版マーク１２に関するグラフに対して、図６における原版マーク１２に関するグラフの横軸方向の移動量を求める。そして、原版マーク１２に関するフォーカス位置１１の変化量が、予め定めた許容範囲外にあるかを判定し、許容範囲外にないと判定した場合は処理を終了する。また、制御部２０は、許容範囲外にあると判定した場合はＳ１０８に進む。

以上、本実施形態によれば、フォーカス位置と原版マークの画像のコントラストとの関係を用いて原版マーク１２に関するフォーカス位置１１の変化が許容範囲にあるかを判定することにより、より短時間に原版の保持異常を検出することができる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係るリソグラフィ装置について説明する。なお、ここで言及しない事項は、第１実施形態、及び第２実施形態に従いうる。本実施形態では、計測部８の位置ずれによる第１コントラストの変化を考慮して原版１の保持異常を検出する実施形態について説明する。本実施形態の計測部８は、ＸＹ平面内において移動可能に構成されており、原版マーク１２、及び基準マーク１４を計測する際は、図１に示す位置にあるが、露光処理が行われる際には、露光光７の光路から離れた退避位置に移動する。この場合、再び、計測部８が原版マーク１２、及び基準マーク１４を計測する位置に移動した場合、原版ステージ２に対して計測部８のＺ軸方向の位置がずれる場合がある。つまり、基準位置を計測する時の計測部８のＺ軸方向の原版ステージ２に対する相対位置と、原版１の保持異常を判定する時の計測部８のＺ軸方向の原版ステージ２に対する相対位置が異なる可能性がある。原版１の保持異常がある場合だけでなく、計測部８のＺ軸方向の原版ステージ２に対する相対位置が変化した場合も第１コントラストは変化する。よって、計測部８のＺ軸方向の位置は変化しないという前提で、第１コントラストの変化によって原版１の保持異常を判定すると誤った判定をする可能性がある。

図９は、計測部の位置変化によるマークの画像のコントラストの変化を示した図である。計測部８の位置がＺ軸方向に変化した場合、図３のグラフと比較すると、第１コントラスト及び第２コントラストのグラフがそれぞれ変化する。これは、計測部８のＺ軸方向の位置が下方向に変化したためである。よって、原版１の保持異常が発生しない場合でも、計測部８の位置がＺ軸方向に変化すると基準位置における第１コントラストが変化し得る。

そこで、本実施形態では、計測部８の位置の変化による第１コントラストの変化を考慮して原版１の保持異常を検出する。

図１０は、本実施形態に係る原版の保持異常の判定方法を示したフローチャートである。図４のフローチャートと比較して異なるステップはＳ３０１乃至Ｓ３０３である。よって、他のステップについての説明は省略する。

Ｓ３０１において、制御部２０は、Ｓ２０１と同様に予め求めた第１コントラスト情報を記憶部から取得する。また、制御部２０は、予め求めたフォーカス位置１１と第２コントラストとの関係を示す情報（第２コントラスト情報）を記憶部から取得する。ここで、制御部２０は、原版１が正常に原版ステージ２に保持された状態でフォーカス位置１１を変化させながら基準マーク１４の計測を行い、第２コントラスト情報を記憶部に保持しておく。ここで、第２コントラスト情報の保持形式としては、フォーカス位置１１と第２コントラストとの離散的なデータセットとして記憶部に保持される。また、第２コントラスト情報の保持形式としては、離散的なデータセットを用いて、フォーカス位置１１を変数とした高次関数、又はガウス関数により近似して得られた関数の情報としても良い。また、コントラストの変化が小さい場合は、離散的なデータセットを用いて、フォーカス位置１１を変数とした一次関数により近似して得られた関数の情報としても良い。また、実際にコントラストを計測せずに、シミュレーションにより第２コントラスト情報を求めても良い。また、外部の情報処理装置が第２コントラスト情報を保持しても良い。この場合、制御部２０は、外部の情報処理装置から第２コントラスト情報を取得する。

Ｓ３０２において、制御部２０は、基準位置における基準マーク１４及び原版マーク１２の画像のコントラストの変化を、第１コントラスト情報及び第２コントラスト情報を用いて補正する。まず、制御部２０は、Ｓ３０１で取得した第１コントラスト情報と、Ｓ１０６で取得した基準位置における第１コントラストを用いて、原版マーク１２に関するフォーカス位置１１の変化量を求める。つまり、図３における原版マーク１２に関するグラフに対して、図９における原版マーク１２に関するグラフの横軸方向の移動量を求める。

次に、制御部２０は、Ｓ３０１で取得した第２コントラスト情報と、Ｓ１０６で取得した基準位置における第２コントラストを用いて、基準マーク１４に関するフォーカス位置１１の変化量を求める。つまり、図３における基準マーク１４に関するグラフに対して、図９における基準マーク１４に関するグラフの横軸方向の移動量を求める。

次に、制御部２０は、原版マーク１２に関するフォーカス位置１１の変化量に対して、基準マーク１４に関するフォーカス位置１１の変化量を打ち消すように補正する。例えば、基準マーク１４に関するグラフが横軸の右方向（プラス方向）に移動していた場合、原版マーク１２に関するグラフが横軸の左方向（マイナス方向）に移動するように補正する。そして、補正後の原版マーク１２に関するグラフを用いて、基準位置（Ｚ＝０）における第１コントラストを補正する。

そして、基準マーク１４に関するフォーカス位置１１の変化量に対して、基準マーク１４に関するフォーカス位置１１の変化量を打ち消すように補正する。例えば、基準マーク１４に関するグラフが横軸の右方向（プラス方向）に移動していた場合、基準マーク１４に関するグラフが横軸の左方向（マイナス方向）に移動するように補正する。そして、補正後の基準マーク１４に関するグラフを用いて、基準位置（Ｚ＝０）における第２コントラストを補正する。

Ｓ３０３において、制御部２０は、Ｓ３０２において補正された第２コントラスト（基準コントラスト）を基準として、Ｓ３０２において補正された第１コントラストの変化量を取得する。そして、第１コントラストの変化量が、予め定めた許容範囲外にあるかを判定し、許容範囲外にないと判定した場合は処理を終了する。また、制御部２０は、許容範囲外にあると判定した場合はＳ１０８に進む。また、制御部２０は、予め求めた第１コントラスト情報から取得した基準位置における第１コントラストを基準として、Ｓ３０２において補正された第１コントラストの変化量を取得しても良い。

また、Ｓ３０２において、計測部８の原版ステージ２に対するＺ軸方向の位置変化が大きい場合、制御部２０はフォーカス異常と判断してもよい。例えば、制御部２０は、基準マーク１４に関するフォーカス位置１１の変化量について許容範囲内かを判定する。そして、基準マーク１４に関するフォーカス位置１１の変化量が許容範囲内でない場合は、ユーザーインターフェースを介してエラーを出力して処理を終了しても良い。

また、本実施形態に係る原版の保持異常の判定方法は、単独で用いることもできるが、第１実施形態又は第２実施形態に係る原版の保持異常の判定方法と組み合わせて用いることもできる。つまり、第１実施形態又は第２実施形態に係る原版の保持異常の判定方法を行い、原版１が原版ステージ２に異常に保持されたものとして判定された場合に、本実施形態に係る原版の保持異常の判定方法を行うことができる。

以上、本実施形態によれば、原版マークの画像のコントラストの変化が許容範囲にあるかを判定することにより、より短時間に原版の保持異常を検出することができる。また、計測部８の位置の変化による第１コントラストの変化を考慮することができるので、原版の保持異常の誤検出を抑制することができる。

＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係るリソグラフィ装置について説明する。なお、ここで言及しない事項は、第１実施形態乃至第３実施形態に従いうる。本実施形態においては、フォーカス位置１１と第１光量との関係を示す情報を用いることにより、第１光量の変化に基づき原版１の保持異常を検出する実施形態について説明する。

図１１は本実施形態に係るリソグラフィ装置を示した図である。本実施形態に係る露光装置１００は、基板ステージ５上にプレート２１が設けられ、基板ステージ５の内部に光量を計測する受光素子２２を有する。

図１２は、本実施形態に係る基板ステージ５を示した図である。基板ステージ５上には、プレート２１が配置され、プレート２１には光量計測用の基準マーク２４が設けられている。また、受光素子２２は、基板ステージ５の内部であって、プレート２１、及び基準マーク２４の下に配置されている。

原版１上の照明領域内には光量計測用の原版マーク１２が設けられており、照明光学系６により原版マーク１２が照明されることにより、投影光学系３により基板側に原版マーク１２の像２５が結像される。

原版マーク１２と基準マーク２４は、投影光学系３の結像倍率を考慮して、原版マーク１２の像２５と基準マーク２４は同じ形状となるように設計されている。したがって、原版マーク１２の像２５と基準マーク２４とが共役な位置になるように配置されると、原版マーク１２の像２５と基準マーク２４は重なり、基準マーク２４の開口部から原版マーク１２の像２５の光が透過する。そして、透過した光２３の光量は、プレート２１の下に配置された受光素子２２によって計測される。また、原版マーク１２の像２５が結像するフォーカス位置に基準マーク２４が近いほど、透過する光量が増大し、受光素子２２によって計測される光量が大きくなる。なお、本実施形態では原版マーク１２の像２５と基準マーク２４を同じ形状としたが、原版１と基板ステージ上のプレート２１の位置関係を取得することが可能な形状であれば、原版マーク１２の像２５と基準マーク２４とは異なる形状であっても良い。

また、基板ステージ５は移動可能に構成されているので、基板ステージ５に配置されたプレート２１、基準マーク２４、及び受光素子２２を移動させることができる。したがって、制御部２０は、基板ステージ５を駆動しながら受光素子２２より光量を計測して、計測される光量に基づきフォーカス位置を検出することができる。

ここで、フォーカス位置の検出処理について説明する。フォーカス位置の検出処理においては、受光素子２２によって計測される光量に基づき基準フォーカス位置（以下、基準位置とする）が決定される。まず、制御部２０は、基板ステージ５をＺ軸方向に駆動させながら、受光素子２２により計測される光２３の光量を取得する。そして、取得された光量が最大となる位置を基板ステージ５の基準位置として、基板ステージ５を制御する。また、基準位置において計測された光２３の光量を基準光量とする。

ここで、受光素子２１により計測される光量について説明する。図１３は、基板ステージ５のＺ軸方向の位置と受光素子２２により計測される光量との関係を示した図である。図１３のグラフにおいて、縦軸は受光素子２１により計測される光量、横軸は基板ステージ５のＺ軸方向の位置を示している。基板ステージ５の基準位置は、光量が最大となる基板ステージ５の位置として取得される。図１３のグラフでは基準位置を横軸の原点（Ｚ＝０［ｕｍ］）となるように定めている。なお、第１実施形態におけるコントラストの場合は第１コントラストと第２コントラストの２つが得られたが、本実施形態においては、基準マーク２４の開口部から透過した光２３の光量を縦軸としているため、得られる光量のグラフは１つである。

ここで、制御部２０は、基準位置を記憶部に保持することにより、原版が原版ステージに保持される度に、マークを計測することなく基準位置を取得することができる。また、複数の原版１がある場合、結像位置は複数の原版１のそれぞれで計測され、原版１のそれぞれで異なる結像位置が保持されても良い。複数の原版１のそれぞれに識別子が割り振られており、基準位置と共に原版１の識別子が保持されることにより、制御部２０は、複数の原版１のそれぞれの基準位置を取得することができる。

次に、原版１の保持異常の判定方法について説明する。図５のように、原版１と原版ステージ２（吸着パッド１５）との間に異物１６が挟み込まれ原版１の位置が上方向（＋Ｚ軸方向）にずれた場合、原版マーク１２の像２５が結像するフォーカス位置もずれる。その場合、図１３におけるグラフの形状は変化せずに、グラフ全体が横軸方向に移動する。よって、基準位置（Ｚ＝０）における光量の変化量と、フォーカス位置と光量との関係を示す情報（光量情報）とを用いて、グラフ全体の横軸方向への移動量を求めることができる。つまり、原版マーク１２の像２５に関するフォーカス位置の変化量を求めることができる。求めたフォーカス位置の変化量が予め定めた許容範囲外にある場合には、原版１が原版ステージ２に異常に保持されたと判定することができる。

図１４は、本実施形態に係る原版１の保持異常の判定方法を示したフローチャートである。図４のフローチャートと比較して異なるステップはＳ４０１乃至Ｓ４０５である。よって、他のステップについての説明は省略する。

Ｓ４０１において、制御部２０は、基板ステージ５、及び受光素子２２を制御して、フォーカス計測処理を行う。つまり、制御部２０は、受光素子２２により計測される光２３の光量が最大になる位置に基板ステージ５を駆動して、基準位置を取得する。

Ｓ４０２において、制御部２０は、基板ステージ５を制御して、基板ステージ５のＺ軸方向の位置を、Ｓ１０３において取得した基準位置に移動させる。

Ｓ４０３において、制御部２０は、予め求めた光量情報を記憶部から取得する。ここで、制御部２０は、原版１が正常に原版ステージ２に保持された状態で基板ステージ５のＺ軸方向の位置を変化させながら受光素子２２により光量の計測を行い、光量情報を記憶部に保持しておく。

Ｓ４０４において、制御部２０は、受光素子２２に光２３の光量を計測させ、基準位置における光量を取得する。

Ｓ４０５において、制御部２０は、Ｓ４０３で取得した光量情報と、Ｓ４０４で取得した基準位置における光量を用いて、原版マーク１２の像２５が結像するフォーカス位置の変化量を求める。つまり、図１３における光量に関するグラフの横軸方向の移動量を求める。そして、原版マーク１２の像２５が結像するフォーカス位置の変化量が、予め定めた許容範囲外にあるかを判定し、許容範囲外にないと判定した場合は処理を終了する。また、制御部２０は、許容範囲外にあると判定した場合はＳ１０８に進む。

以上、本実施形態によれば、フォーカス位置と光量との関係を用いて原版マーク１２の像２５が結像するフォーカス位置の変化が許容範囲にあるかを判定することにより、より短時間に原版の保持異常を検出することができる。

（物品の製造方法）
本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ＥＸＰを用いて、感光剤が塗布された基板を露光する（パターンを基板に形成する）工程と、露光された基板を現像する（基板を処理する）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、生産性および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および変更が可能である。リソグラフィ装置の一例として、露光装置について説明したが、これらに限定されるものではない。

リソグラフィ装置の一例として、凹凸パターンを有するモールド（型、テンプレート）を用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置であっても良い。また、リソグラフィ装置の一例として、凹凸パターンがない平面部を有するモールド（平面テンプレート）を用いて基板上の組成物を平坦化するように成形する平坦化装置であってもよい。また、リソグラフィ装置の一例として、荷電粒子光学系を介して荷電粒子線（電子線やイオンビームなど）で基板に描画を行って、基板にパターン形成を行う描画装置などの装置であっても良い。

また、第１実施形態乃至第４実施形態は、単独で実施するだけでなく、第１実施形態乃至第４実施形態のうちのいずれの組合せでも実施することができる。

Claims (20)

1. 原版を用いて基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
   第１マークが形成された原版を保持する保持部と、
   前記第１マークを撮像する計測部と、
   前記計測部のフォーカス位置を基準位置に調整させた状態で前記計測部により前記保持部に保持された前記原版の前記第１マークの画像を取得させ、基準コントラストに対する前記第１マークの画像のコントラストである第１コントラストの変化が許容範囲外にある場合に前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定する制御部と、を有する
   ことを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記第１コントラストの変化は、前記基準コントラストと前記第１コントラストとの差又は比率であ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. 前記保持部は第２マークを有し、
   前記計測部は前記第２マークを撮像し、
   前記基準コントラストは、前記計測部のフォーカス位置を前記基準位置に調整させた状態で前記計測部により取得された前記第２マークの画像のコントラストである第２コントラストであ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. 前記第１マークから前記計測部に至る光の光路と前記第２マークから前記計測部に至る光の光路とが重なり合っており、
   前記基準位置は、前記第１マークと前記第２マークとの間にあることを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記基準位置は、前記第１コントラストと前記第２コントラストが等しくなる位置であることを特徴とする請求項３又は４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記第１マークと前記第２マークとは同じ形状のマークであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記制御部は、前記計測部のフォーカス位置と前記第２コントラストとの関係を示す第２コントラスト情報とに基づき補正された前記第２コントラストに対する、前記計測部のフォーカス位置と前記第１コントラストとの関係を示す第１コントラスト情報に基づき補正された前記第１コントラストの変化が許容範囲外にある場合に前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定することを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記制御部は、予め前記計測部に前記第１マークを前記計測させて前記基準位置を取得し、
   前記基準コントラストは、前記基準位置が取得される際に取得された、前記第１マークの画像のコントラストであ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。
9. 原版を用いて基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
   第１マークが形成された原版を保持する保持部と、
   前記第１マークの像を投影する投影光学系と、
   第２マークが形成され移動可能なステージと、
   前記第２マークを透過した光の光量を計測する計測部と、
   前記ステージにより前記第２マークを基準位置に配置した状態で前記計測部により前記第１マークの像が投影された前記第２マークを透過した光の光量を計測させ、基準光量に対する計測された前記光量の変化が許容範囲外にある場合に前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定する制御部と、を有する
   ことを特徴とするリソグラフィ装置。
10. 前記光量の変化は、前記基準光量と計測された前記光量との差又は比率であることを特徴とする請求項９に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記基準位置は、前記第１マークの像が結像するフォーカス位置であり、
    前記基準光量は、前記ステージにより前記フォーカス位置に前記第２マークを配置した状態で前記計測部により計測された光量であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のリソグラフィ装置。
12. 前記制御部は、前記ステージを前記投影光学系の光軸に沿う方向に移動させながら前記計測部により計測される前記光量に基づき前記基準位置を取得することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記第１マークと前記第２マークとは同じ形状のマークであることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記制御部は、前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定した場合、基板にパターンを形成する処理を中断又は中止することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
15. 前記制御部は、前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定した場合、ユーザーインターフェースを介してエラーを出力することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
16. 前記制御部は、前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定した場合、ユーザーインターフェースを介して異常が発生した吸着パッドを出力することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
17. リソグラフィ装置によって基板にパターンを形成する際に用いられる原版が保持部によって異常に保持されているかを判定する判定方法であって、
    マークからの光を受光して前記マークの画像を取得する計測部のフォーカスを基準位置に調整させた状態で前記計測部により前記保持部に保持された原版に形成されたマークである第１マークの画像を取得させる工程と、
    基準コントラストに対する前記第１マークの画像のコントラストである第１コントラストの変化が許容範囲外にある場合に前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定する工程と、を有する
    ことを特徴とする判定方法。
18. リソグラフィ装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、
    前記形成する工程において前記パターンが形成された基板の処理を行う工程と、
    を含み、前記処理が行われた前記基板から物品を製造し、
    前記リソグラフィ装置は、
    マークからの光を受光して前記マークの画像を取得する計測部と、
    原版を保持する保持部と、
    前記計測部のフォーカス位置を基準位置に調整させた状態で前記計測部により前記保持部に保持された原版に形成されたマークである第１マークの画像を取得させ、基準コントラストに対する前記第１マークの画像のコントラストである第１コントラストの変化が許容範囲外にある場合に前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定する制御部と、を有する
    ことを特徴とする物品の製造方法。
19. リソグラフィ装置によって基板にパターンを形成する際に用いられる原版が保持部によって異常に保持されているかを判定する判定方法であって、
    第２マークを基準位置に配置した状態で前記原版に形成された第１マークの像が投影された前記第２マークを透過した光の光量を計測させる工程と、
    基準光量に対する計測された前記光量の変化が許容範囲外にある場合に前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定する工程と、を有する
    ことを特徴とする判定方法。
20. リソグラフィ装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、
    前記形成する工程において前記パターンが形成された基板の処理を行う工程と、
    を含み、前記処理が行われた前記基板から物品を製造し、
    前記リソグラフィ装置は、
    第１マークが形成された原版を保持する保持部と、
    前記第１マークの像を投影する投影光学系と、
    第２マークが形成され移動可能なステージと、
    前記第２マークを透過した光の光量を計測する計測部と、
    前記ステージにより前記第２マークを基準位置に配置した状態で前記計測部により前記第１マークの像が投影された前記第２マークを透過した光の光量を計測させ、基準光量に対する計測された前記光量の変化が許容範囲外にある場合に前記保持部によって前記原版は異常に保持されていると判定する制御部と、を有する
    ことを特徴とする物品の製造方法。

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