JP2022052530A - リソグラフィ装置の制御方法、リソグラフィ装置、および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の位置計測の精度向上に有利な技術を提供する。【解決手段】リソグラフィ装置の制御方法は、基板の計測領域を撮像部により撮像して画像を得る取得工程と、前記得られた画像のエントロピーに関する評価値を算出する算出工程と、前記算出された評価値が所定の基準を満たす場合に、前記画像の情報を基板の位置計測のための情報として登録する登録工程とを有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、リソグラフィ装置の制御方法、リソグラフィ装置、および物品製造方法に関する。

特許文献１には、任意のパターンをマークとして登録しておき、登録されたパターンを用いて基板の位置を計測する技術が開示されている。

特開２００６－０３２５２１号公報

マークとして登録されるパターンの形状が任意である場合、その形状によっては計測系のレンズ収差の影響により計測精度が低下しうる。特に、パターンの形状が計測中心に対して非対称に分布している場合、計測中心に対して等方性をもって広がるレンズ収差による歪みの影響を受ける。つまり、パターンの形状が計測中心に対して非対称である場合、パターンの一方の片側で発生する歪み量と他方の片側で発生する歪み量が異なる。そのため、送り込まれるパターンの位置によってパターンが歪む量が変わることになり、計測リニアリティが低下する。また、マークとして認識できるパターンの情報量が少ない場合、電気ノイズ等の影響を受け、計測再現性および計測リニアリティが共に低下する。

本発明は、例えば、基板の位置計測の精度向上に有利な技術を提供する。

本発明の一側面によれば、リソグラフィ装置の制御方法であって、基板の計測領域を撮像部により撮像して画像を得る取得工程と、前記得られた画像のエントロピーに関する評価値を算出する算出工程と、前記算出された評価値が所定の基準を満たす場合に、前記画像の情報を基板の位置計測のための情報として登録する登録工程と、を有することを特徴とする制御方法が提供される。

本発明によれば、例えば、基板の位置計測の精度向上に有利な技術を提供することができる。

露光装置の構成を示す図。 基板のレイアウトを示す図。 マーク登録処理のフローチャート。 マーク登録工程のフローチャート。 エントロピー評価値算出工程のフローチャート。 画像の領域分割の例を示す図。 領域のサブ領域への分割の例を示す図。 基板ステージの駆動量の決定工程を説明する図。 本実施形態で使用する領域縮小レイアウト図 マーク登録工程のフローチャート。 レチクルのデザイン領域に基づく領域分割の例を説明する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

本発明は、原版のパターンを基板に形成するリソグラフィ装置に関するものである。以下では、本発明がリソグラフィ装置の一例である露光装置に適用された例を説明する。ただし、リソグラフィ装置は露光装置に限らず、他のリソグラフィ装置であってもよい。例えば、リソグラフィ装置は、荷電粒子線で基板（の上の感光剤）に描画を行う描画装置であってもよい。あるいは、リソグラフィ装置は、基板上のインプリント材を型で成形して基板にパターンを形成するインプリント装置であってもよい。

図１は、実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。また、図２は、図１の露光装置によって処理される基板Ｗのレイアウトを示す図である。図２において、基板Ｗにはマトリクス状に配列された複数のショット領域が形成されている。所定の１つのショット領域には、基板Ｗの位置計測用のマークとして登録されうるパターンを有する計測領域ＲＡが形成されている。また、所定の他の１つのショット領域には、基板Ｗの位置計測用のマークとして登録されうるパターンを有する計測領域ＲＢが形成されている。基板Ｗの外周部の一部には、メカプリアライメントにおいて使用されるノッチＮが形成されている。なお、ノッチＮのかわりに、オリエンテーションフラットが形成されていてもよい。

図１において、レチクルステージＲＳは、原版（マスク）であるレチクルＲを保持して移動するステージである。照明光学系Ｉは、レチクルステージＲＳによって保持されたレチクルＲを照明する。レチクルＲには、基板Ｗに転写すべきパターン（例えば回路パターン）が描画されている。投影光学系Ｐは、レチクルＲのパターンを基板Ｗに投影する。

基板搬送部ＷＦは、装置に対して基板Ｗの搬入および搬出を行う。メカプリアライメントユニットＭＡは、基板ＷのノッチＮを検出して基板Ｗの位置および回転角の少なくとも一方を調整するプリアライメントを行う。基板ステージＳＴＧは、基板Ｗを保持して移動する保持部である。基板ステージＳＴＧの上には、基板Ｗを保持するチャックＣＨが設置されている。アライメントスコープＡＳは、ハーフミラーＭと撮像部Ｃとを含みうる。照明部ＬＩからの光は、ハーフミラーＭで反射されて基板Ｗを照明する。基板Ｗで反射された光は、ハーフミラーＭを介して撮像部Ｃに入射する。撮像部Ｃは、入射した光を撮像素子で捉えて画像信号を生成する。画像信号は処理部ＩＰに転送される。

処理部ＩＰは、アライメントスコープＡＳにより取得された画像に基づき、例えばテンプレートマッチング技術を用いてマーク位置計測を行う。処理部ＩＰは、不図示のＣＰＵおよびメモリＭＥＭ１を含むコンピュータ装置でありうる。制御部ＭＣは、露光処理に関して各部を統括的に制御する。例えば、制御部ＭＣは、処理部ＩＰからの位置計測上方に基づいて、基板ステージＳＴＧを駆動し、基板Ｗの位置合わせを行い、レチクルＲのパターンを投影光学系Ｐを介して基板Ｗを露光する露光処理を実行する。制御部ＭＣは、不図示のＣＰＵおよびメモリＭＥＭ２を含むコンピュータ装置でありうる。なお、処理部ＩＰと制御部ＭＣとは別々の装置として構成されていてもよいし、処理部ＩＰの機能と制御部ＭＣの機能とが１つのコンピュータ装置によって実現されていてもよい。

図３～図５のフローチャートを参照して、実施形態におけるマーク登録処理について説明する。Ｓ３１では、基板Ｗが基板搬送部ＷＦによって露光装置内に搬入され、メカプリアライメントユニットＭＡの上に置かれる。メカプリアライメントユニットＭＡは、基板ＷのノッチＮを検出することによって基板Ｗの位置または回転角を調整するメカプリアライメントを行う。Ｓ３２では、基板搬送部ＷＦによって基板Ｗが基板ステージＳＴＧのチャックＣＨの上に載置される。チャックＣＨは、載置された基板Ｗを例えば真空吸引によって保持する。

Ｓ３３では、制御部ＭＣは、基板ステージＳＴＧを制御して基板Ｗの計測領域ＲＡの中心座標をアライメントスコープＡＳの視野中心に送り込む。

Ｓ３４で、処理部ＩＰは、マーク登録工程を実行する。図４に、Ｓ３４におけるマーク登録工程の詳細フローチャートが示されている。Ｓ４０１で、制御部ＭＣは、照明部ＬＩを点灯させて基板Ｗを照明する。これにより、撮像部Ｃは基板の計測領域ＲＡを撮像して画像（パターン画像）を得ることができる。具体的には、基板Ｗで反射された光は、アライメントスコープＡＳに入射し、ハーフミラーＭを介して撮像部Ｃへ到達する。撮像部Ｃは、入射した光を撮像素子で捉えてパターン画像の画像信号を生成する。画像信号は処理部ＩＰに転送され、例えばメモリＭＥＭ１に記憶される。

Ｓ４０２で、処理部ＩＰは、得られた画像のエントロピーに関する評価値を算出する工程（算出工程）を実行する。図５に、Ｓ４０２における算出工程の詳細フローチャートが示されている。Ｓ５１で、処理部ＩＰは、画像の領域分割を設定する。ここでは、例えば図６に示すように、画像が複数の領域（例えば４つの領域）に分割される。ただし、分割される領域の数は４つに限定されるものではない。

ここで、以降の工程で用いられる数式のセットを示す。ただし、領域iにおけるエントロピーをE_i、領域内での輝度値kの発生確率をP_kとする。

Ｓ５２で、処理部ＩＰは、以下に示す式（１）および式（２）を用いて、各領域の画像のエントロピーの合計を示す全体エントロピーE_sumを求める。ここでは、図６に示すように画像を４つの領域に分割しているから、iは１～４の値をとる。また、輝度値kは、8bit階調を想定して0～255の値をとるが、kの範囲はこれに限定されない。全体エントロピーE_sumは画像全体の情報量を表し、E_sumが大きいほど全体の情報量が多いことを示す。

Ｓ５３では、処理部ＩＰは、式（１）を用いて、領域ごとの画像エントロピーE_iを求める。Ｓ５４では、処理部ＩＰは、式（３）、式（４）を用いて、各領域の画像のエントロピーの分散を示すエントロピー分散値E_varを求める。エントロピー分散値E_varは、画像に表されているパターンの分布の偏りを表し、エントロピー分散値E_varが小さいほどパターンが均等な（偏りがない）分布となっていることを示す。

Ｓ５５およびＳ５６では、処理部ＩＰは、複数の領域のうち画像の中心に対して対称な位置にある領域の画像のエントロピーの差分を求める。例えば、Ｓ５５では、処理部ＩＰは、式（５）、式（６）、式（９）を用いて、上側領域（図６の領域１，２）と下側領域（図６の領域３，４）とのエントロピー差分値E_diff1を求める。エントロピー差分値E_diff1が小さいほど、上側領域と下側領域のパターンの対称性が高い。Ｓ５６では、処理部ＩＰは、式（７）、式（８）、式（１０）を用いて、左側領域（図６の領域１，３）と右側領域（図６の領域２，４）とのエントロピー差分値E_diff2を求める。エントロピー差分値E_diff2が小さいほど、左側領域と右側領域のパターンの対称性が高い。

Ｓ５７では、処理部ＩＰは、Ｓ５２～Ｓ５６で算出された、全体エントロピーE_sum、エントロピー分散値E_var、エントロピー差分値E_diff1およびE_diff2を式（１１）に適用することにより、エントロピー評価値E_totalを求める。評価式である式（１１）の右辺第１項は、全体エントロピーE_sumが高いほど評価値は高まることを表している。上記したように、全体エントロピーE_sumは、パターン画像全体の情報量を表している。情報量が多いほど計測精度が高まる（マークの本数が多くなることと等価）ことから、全体エントロピーE_sumが高いほど評価値は高まる。式（１１）の右辺第２項は、エントロピー分散値E_varが小さいほど評価値が高まることを表している。エントロピー分散値E_varが小さいほど、パターンが均等な（偏りがない）分布となり、計測系の収差の影響が小さくなる。式（１１）の右辺第３項および第４項はそれぞれ、エントロピー差分値E_diff1およびE_diff2が小さいほどパターンの対称性が高いことを示し、評価値が高まる。

以上でＳ４０２におけるサブプロセスが完了する。

図４に戻り、Ｓ４０３で、処理部ＩＰは、Ｓ４０２で算出されたエントロピー評価値E_totalが所定の基準を満たすか否かを判定する。例えば、処理部ＩＰは、Ｓ４０２で算出されたエントロピー評価値E_totalが所定の閾値以上であるかどうかを判定する。エントロピー評価値E_totalが閾値以上である場合、処理部ＩＰは、Ｓ４０４に進み、Ｓ４０１で得られた画像の情報を基板の位置計測のための情報として登録する。「画像の情報」とは、画像そのものでもよいし、画像の特徴量であってもよい。また、画像の情報には、基板における当該画像の位置の情報が含まれていてもよい。ここでは、処理部ＩＰは、Ｓ４０１で得られた画像を基板上の計測領域ＲＡのマーク画像として登録する。登録された画像は、例えば制御部ＭＣのメモリＭＥＭ２に記憶される。

図３に戻り、Ｓ３５で、制御部ＭＣは、基板ステージＳＴＧを制御して基板Ｗの計測領域ＲＢの中心座標をアライメントスコープＡＳの視野中心に送り込む。その後、Ｓ３６で、計測領域ＲＢに対するマーク登録工程を実行する。このマーク登録工程は、上述したＳ３４のマーク登録工程と同様の処理となるため、説明は省略する。

次に、図４のＳ４０３において、エントロピー評価値E_totalが閾値以上でない（すなわち所定の基準を満たさない）と判定された場合について説明する。この場合、処理はＳ４０５に進む。Ｓ４０５で、処理部ＩＰは、図６の領域１を、図７に示すように更に４つのサブ領域１－１，１－２，１－３，１－４に分割し、図５のフローチャートに従い各サブ領域の画像のエントロピーを算出し、領域１のエントロピー評価値を求める。なお、図７の例では各領域を更に４つのサブ領域に分割しているが、分割数はこれに限定されない。その後、Ｓ４０６、Ｓ４０７、Ｓ４０８で、処理部ＩＰは、領域２，３，４についても同様にエントロピー評価値を求める。

Ｓ４０９で、制御部ＭＣは、Ｓ４０５～Ｓ４０８で求めたエントロピー評価値に基づいて基板ステージＳＴＧの駆動量を決定する。例えば、制御部ＭＣは、Ｓ４０５～Ｓ４０８で求めたエントロピー評価値が最大となる領域を選択する。図８には、図７に対応する画像の分割レイアウトが示されている。図８において、画像の横方向の画素数をＸＰＩＸ、縦方向の画素数をＹＰＩＸとする。ここで一例として、図６の領域４のエントロピー評価値が最大となった場合を想定する。この場合、図８において、領域４の中心ＯＦＳが画像中心ＯＲＧ（アライメントスコープＡＳ（撮像部Ｃ）の視野中心）に送り込むための駆動量は、Δ（１／４）ＸＰＩＸ、Δ（１／４）ＹＰＩＸとすることができる。

Ｓ４１０で、制御部ＭＣは、Ｓ４０９で決定された駆動量、基板ステージＳＴＧを駆動する。こうして、エントロピー評価値が最大となる領域の中心が撮像部Ｃの視野中心に位置するように基板ステージＳＴＧの位置が調整される。

その後、処理はＳ４０１に戻り、再度同様の工程でマーク画像登録を行う。これによりエントロピー評価値を最大化する画像の領域を決定することができる。

＜第２実施形態＞
上述の第１実施形態では、図３のマーク登録工程（Ｓ３４、Ｓ３６）の詳細フローを図４に示したが、図４の代替例を図１０に示す。

図１０のＳ１００１、Ｓ１００２、Ｓ１００３、Ｓ１００４はそれぞれ、図４のＳ４０１、Ｓ４０２、Ｓ４０３、Ｓ４０４と同様である。図１０において、Ｓ１００３でエントロピー評価値E_totalが閾値以上でないと判定された場合、処理はＳ１００５に進む。Ｓ１００５では、処理部ＩＰは、エントロピー評価値E_totalを求める対象領域を、図９に示すように、オリジナルの画像の領域ＯＡＲの部分領域ＭＡＲに変更する。その後、処理はＳ１００２に戻る。Ｓ１００２では、処理部ＩＰは、図５のフローに従い、部分領域ＭＡＲにおける領域１～４についてエントロピー評価値を求める。その後、Ｓ４０３で、このエントロピー評価値が閾値以上となれば、Ｓ４０４で、部分領域ＭＡＲの画像がマーク画像として登録される。登録された画像は、例えば制御部ＭＣのメモリＭＥＭ２に記憶される。

＜第３実施形態＞
図１１には、レチクルＲ内の、基板に露光されるべき回路パターン等のパターンが形成されたデザイン領域が示されている。ここで、レチクルＲのデザイン領域のＸ方向の寸法をＲＸＮＭ、Ｙ方向の寸法をＲＹＮＭとし、撮像部Ｃによって撮像される画像のＸ方向の寸法をＸＮＭ、ＹＮＭとする。処理部ＩＰは、レチクルＲのデザイン領域を、それぞれが画像の寸法ＸＮＭ、ＹＮＭと同じあるいはそれより小さい、複数の領域に分割し、それぞれの分割領域においてエントロピー評価値を算出する。その後、処理部ＩＰは、算出された各領域のエントロピー評価値に基づいて、デザイン領域における、マークとして登録されうるパターンを形成する位置を求める。例えば、処理部ＩＰは、各分割領域について、エントロピー評価値が閾値以上であるか否かを判定する。エントロピー評価値が閾値以上である場合、その分割領域は、レチクルＲのデザイン領域のうち計測に適した領域であり、マークとして登録されうるパターンの形成に適した領域であると判断される。

これにより、レチクルＲのデザイン領域上の計測に適した位置（マークとして登録されうるパターンを形成するのに適した位置）を予め求めることができる。

＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品製造方法は、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。本実施形態の物品製造方法は、上記のリソグラフィ装置（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板に原版のパターンを転写する工程と、かかる工程でパターンが転写された基板を加工する工程とを含む。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）を含む。本実施形態の物品製造方法は、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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

Ｗ：基板、Ｒ：レチクル、ＭＡ：メカプリアライメントユニット、ＳＴＧ：基板ステージ、ＣＨ：チャック、ＡＳ：アライメントスコープ、ＩＰ：処理部、ＭＣ：制御部

Claims (13)

1. リソグラフィ装置の制御方法であって、
   基板の計測領域を撮像部により撮像して画像を得る取得工程と、
   前記得られた画像のエントロピーに関する評価値を算出する算出工程と、
   前記算出された評価値が所定の基準を満たす場合に、前記画像の情報を基板の位置計測のための情報として登録する登録工程と、
   を有することを特徴とする制御方法。
2. 前記算出工程は、
   前記画像を分割して得た複数の領域それぞれにおける画像のエントロピーを算出する工程と、
   前記算出された各領域の画像のエントロピーに基づいて前記評価値を算出する工程と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記評価値は、前記画像の情報量、前記画像に表されているパターンの分布の偏り、前記パターンの対称性、の少なくともいずれかを評価するための値である、ことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
4. 前記評価値は、前記情報量を表す値である、前記算出された各領域の画像のエントロピーの合計を示す全体エントロピーを含む、ことを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
5. 前記評価値は、前記偏りを表す値である、前記算出された各領域の画像のエントロピーの分散を示すエントロピー分散値を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
6. 前記評価値は、前記対称性を表す値である、前記画像の中心に対して対称な位置にある領域の画像のエントロピーの差分を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
7. 前記評価値は、
   前記情報量を表す値である、前記算出された各領域の画像のエントロピーの合計を示す全体エントロピーを含む項と、
   前記偏りを表す値である、前記算出された各領域の画像のエントロピーの分散を示すエントロピー分散値を含む項と、
   前記対称性を表す値である、前記画像の中心に対して対称な位置にある領域の画像のエントロピーの差分を含む項と、
   を含む評価式を用いて算出される、ことを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
8. 前記登録工程は、前記算出された評価値が所定の基準を満たす場合に、前記画像を基板の位置計測用のマークの画像として登録する、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の制御方法。
9. 前記算出された評価値が前記所定の基準を満たさない場合に、前記複数の領域のそれぞれを更に分割して得た複数のサブ領域それぞれにおける画像のエントロピーを算出する工程と、
   前記算出された各サブ領域のエントロピーに基づいて前記複数の領域それぞれのエントロピーに関する評価値を算出する工程と、
   前記複数の領域のうち前記評価値が最大となる領域の中心が前記撮像部の視野中心に位置するように前記基板を保持するステージの位置を調整する工程と、
   を更に有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の制御方法。
10. 前記算出された評価値が前記所定の基準を満たさない場合、前記算出工程において前記評価値を求める対象領域を前記画像の部分領域に変更する工程を更に有し、
    前記部分領域に対して前記算出工程および前記登録工程が再び実行される、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の制御方法。
11. レチクルのデザイン領域を、それぞれが前記画像と同じまたそれより小さい複数の領域に分割し、前記分割された複数の領域それぞれにおける画像のエントロピーに関する評価値を算出する工程と、
    前記算出された各領域の評価値に基づいて、前記デザイン領域における、マークとして登録されうるパターンを形成する位置を求める工程と、
    を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の制御方法。
12. 基板を保持する保持部と、
    前記保持部によって保持された前記基板の計測領域を撮像する撮像部と、
    前記撮像部により得られた前記画像を処理する処理部と、を有し、
    前記処理部は、前記画像のエントロピーに関する評価値を算出し、前記算出された評価値が所定の基準を満たす場合に、前記画像の情報を基板の位置計測のための情報として登録する、
    ことを特徴とするリソグラフィ装置。
13. 請求項１２に記載の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、
    前記パターンが形成された前記基板の加工を行う工程と、
    を有し、前記加工が行われた前記基板から物品を製造する、ことを特徴とする物品製造方法。

Images