JP2023072533A - Exposure device, exposure method, and article manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、露光装置、露光方法及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus, an exposure method, and an article manufacturing method.
半導体素子などのデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程では、原版(レチクル又はマスク)を、投影光学系を介して、基板に転写する露光装置が用いられている。このような露光装置として、一般的に、ステップ・アンド・リピート方式を採用した露光装置(ステッパー)と、ステップ・アンド・スキャン方式を採用した露光装置(スキャナー)とが知られている。 2. Description of the Related Art In a photolithography process for manufacturing devices such as semiconductor elements, an exposure apparatus is used that transfers an original (reticle or mask) onto a substrate via a projection optical system. As such exposure apparatuses, generally known are an exposure apparatus (stepper) that employs a step-and-repeat method and an exposure apparatus (scanner) that employs a step-and-scan method.
露光装置では、原版のパターンを基板に正確に転写するために、原版と基板との位置合わせ(アライメント)に加えて、焦点(フォーカス)位置合わせを高精度に行うことが求められ、それに関する技術も提案されている(特許文献1乃至3参照)。なお、フォーカス位置合わせとは、投影光学系の像面と基板の表面との位置合わせを意味する。 In order to accurately transfer the pattern of the original onto the substrate, the exposure apparatus is required to align the original and the substrate, as well as perform focus positioning with high accuracy. have also been proposed (see Patent Documents 1 to 3). Note that focus alignment means alignment between the image plane of the projection optical system and the surface of the substrate.
特許文献1には、基板の被処理領域(露光領域)の位置を計測した結果から被処理領域を多項式(近似面形状)で表現して、フォーカス補正値をフィードフォワード処理してフォーカス残差を改善する技術が開示されている。特許文献2には、基板上の複数のサンプルショットの表面の高さの値(計測値)から減算するオフセット値を、かかるオフセット値を算出する段階で生じた誤差量(傾き)で補正する技術が開示されている。特許文献3には、基板の面位置を複数点計測した結果から、基板の面形状を示す面形状関数を決定し、かかる面形状関数の定数項に基づいて基板の面位置(データ)を補正する技術が開示されている。 In Patent Document 1, the processed region (exposure region) is represented by a polynomial (approximate surface shape) from the result of measuring the position of the processed region (exposure region) of the substrate, and the focus correction value is feedforward processed to calculate the focus residual. Techniques for improving are disclosed. Patent Document 2 discloses a technique for correcting an offset value to be subtracted from the height values (measured values) of the surface of a plurality of sample shots on a substrate using the amount of error (inclination) generated in the step of calculating the offset value. is disclosed. In Patent Document 3, a surface shape function indicating the surface shape of the substrate is determined from the results of measuring the surface position of the substrate at a plurality of points, and the surface position (data) of the substrate is corrected based on the constant term of the surface shape function. A technique for doing so is disclosed.
しかしながら、従来技術では、基板の露光領域のトポグラフィー形状が平面ではない、例えば、2次形状である場合、基板上の計測点の設定によっては、フォーカス位置合わせの残差、即ち、フォーカス残差が増加してしまう。なお、従来技術では、計測点(トポグラフィー代表点)と各計測値から算出した最小二乗平面を露光補正平面としている。 However, in the prior art, when the topography shape of the exposure area of the substrate is not planar, for example, it is a secondary shape, depending on the setting of the measurement points on the substrate, the focus alignment residual error, that is, the focus residual error increases. In the prior art, the least-squares plane calculated from measurement points (topography representative points) and each measurement value is used as the exposure correction plane.
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、フォーカス残差を改善するのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an exemplary object of the present invention is to provide an advantageous technique for improving the focus residual.
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、原版を介して基板のショット領域を露光する露光装置であって、前記ショット領域に対する露光の単位となる露光領域のそれぞれについて、当該露光領域の複数の計測点の高さ方向の位置を計測する計測部と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記露光領域のそれぞれについて、前記計測部で計測された前記複数の計測点の高さ方向の位置に基づいて、当該露光領域の表面の断面形状を近似して表す2次以上の近似関数を求め、前記露光領域のそれぞれについて、前記近似関数に基づいて、当該露光領域の表面の断面形状を代表して表す代表平面を求め、前記露光領域のそれぞれについて、前記代表平面に基づいて、当該露光領域を露光する際の前記高さ方向における前記基板の位置を制御する、ことを特徴とする。 To achieve the above object, an exposure apparatus as one aspect of the present invention is an exposure apparatus that exposes a shot area of a substrate through an original, wherein each exposure area that is a unit of exposure for the shot area is , a measuring unit that measures the positions of a plurality of measurement points in the exposure region in the height direction, and a control unit, wherein the control unit measures, for each of the exposure regions, the Based on the positions of the plurality of measurement points in the height direction, a quadratic or higher approximation function that approximates the cross-sectional shape of the surface of the exposure region is obtained, and for each of the exposure regions, based on the approximation function, A representative plane representing the cross-sectional shape of the surface of the exposure region is obtained, and for each of the exposure regions, the position of the substrate in the height direction when the exposure region is exposed is determined based on the representative plane. It is characterized by controlling.
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実施形態によって明らかにされるであろう。 Further objects or other aspects of the present invention will be made clear by the embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
本発明によれば、例えば、フォーカス残差を改善するのに有利な技術を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide an advantageous technique for improving focus residuals.
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。更に、添付図面においては、同一も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。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, the following embodiments do not limit the invention according to the scope of claims. Although multiple features are described in the embodiments, not all of these multiple features are essential to the invention, and multiple features may be combined arbitrarily. Furthermore, in the accompanying drawings, the same or similar configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
図1は、本発明の一側面としての露光装置80の構成を示す概略図である。露光装置80は、半導体素子などのデバイスの製造工程であるリソグラフィ工程に用いられ、原版(レチクル又はマスク)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る。露光装置80は、原版を介して基板を露光して、原版のパターンを基板に転写する露光処理を行う。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an
露光装置80は、本実施形態では、原版と基板とを走査方向に駆動しながら基板を露光(走査露光)して、原版のパターンを基板に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(スキャナー)である。但し、露光装置80は、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式を採用することも可能である。
In this embodiment, the
なお、本明細書及び添付図面では、後述の投影光学系14の光軸に沿った方向をZ軸とし、Z軸に垂直な平面に平行な方向であり、互いに垂直な2つの方向をX軸、Y軸とするXYZ座標系で方向を示す。また、XYZ座標系におけるX軸、Y軸及びZ軸のそれぞれに平行な方向をX方向、Y方向及びZ方向とする。
In this specification and the accompanying drawings, the direction along the optical axis of the projection
露光装置80は、図1に示すように、照明光学系11と、原版12を保持する原版ステージ13と、投影光学系14と、基板15を保持する基板ステージ16と、第1計測部18と、第2計測部19と、第3計測部17と、制御部20とを有する。
As shown in FIG. 1, the
制御部20は、例えば、CPUやメモリなどを含むコンピュータ(情報処理装置)で構成され、記憶部に記憶されたプログラムに従って露光装置80の各部を統括的に制御する。制御部20は、本実施形態では、原版12に形成されたパターンを基板15に転写する(基板15を走査露光する)露光処理を制御する。
The
照明光学系11は、マスキングブレードなどの遮光部材を含み、エキシマレーザなどの光源(不図示)から射出された光を、例えば、X方向に長手方向を有する帯状又は円弧状のスリット光に整形し、かかるスリット光で原版12の一部を照明する。
The illumination
原版12及び基板15は、それぞれ、原版ステージ13及び基板ステージ16に保持され、投影光学系14を介して、光学的に共役な位置に配置される。
The original 12 and the
投影光学系14は、所定の投影倍率(例えば、1/2倍や1/4倍)を有し、原版12に形成されたパターンを基板15に投影する。原版12のパターンが投影された基板15の領域(即ち、スリット光が照射される領域であって、ショット領域に対する露光の単位となる領域)を、以下では、露光領域21と称する。
The projection
原版ステージ13及び基板ステージ16は、投影光学系14の光軸(スリット光の光軸)と垂直な方向(例えば、Y方向)に駆動可能に構成されている。原版ステージ13と基板ステージ16とは、互いに同期させながら、投影光学系14の投影倍率に応じた速度比で相対的に駆動(走査)する。これにより、基板上で露光領域21を走査させて、原版12のパターンを基板15(ショット領域)に転写することができる。このような走査露光を基板上の複数のショット領域のそれぞれに順次繰り返すことで、1つの基板15に対する露光処理を完了させる。
The
第1計測部18は、例えば、レーザ干渉計を含み、原版ステージ13の位置を計測する。第1計測部18に含まれるレーザ干渉計は、例えば、レーザ光を、原版ステージ13に設けられた反射板13aに照射し、反射板13aで反射されたレーザ光を検出することで、原版ステージ13における基準位置からの変位を計測する。第1計測部18は、原版ステージ13における基準位置からの変位に基づいて、原版ステージ13の現在の位置を取得することができる。
The
第2計測部19は、例えば、レーザ干渉計を含み、基板ステージ16の位置を計測する。第2計測部19に含まれるレーザ干渉計は、例えば、レーザ光を、基板ステージ16に設けられた反射板16aに照射し、反射板16aで反射されたレーザ光を検出することで、基板ステージ16における基準位置からの変位を計測する。第2計測部19は、基板ステージ16における基準位置からの変位に基づいて、基板ステージ16の現在の位置を取得することができる。
The
第1計測部18で取得された原版ステージ13の現在の位置、及び、第2計測部19で取得された基板ステージ16の現在の位置に基づいて、制御部20において、原版ステージ13及び基板ステージ16のXY方向に関する駆動が制御される。なお、本実施形態では、第1計測部18及び第2計測部19のそれぞれは、原版ステージ13の位置及び基板ステージ16の位置を計測するために、レーザ干渉計を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、エンコーダを用いてもよい。
Based on the current position of the
第3計測部17は、投影光学系14の像面に基板15の表面(以下、「基板面」と称する)を一致させるために用いられ、基板面の位置及び傾きを計測する機能を有する。第3計測部17は、本実施形態では、基板ステージ16が駆動している状態で、基板ステージ16に保持された基板15のショット領域の計測対象箇所(計測点)の表面位置(高さ方向の位置)を計測する。
The
第3計測部17は、例えば、基板15に対して光を斜めから照射する斜入射型の計測ユニットとして構成される。第3計測部17は、基板15に光を照射する照射系17aと、基板15で反射された光を受光する受光系17bとを含む。
The
照射系17aは、例えば、光源70と、コリメータレンズ71と、スリット部材72と、照射光学系73と、ミラー74とを含む。受光系17bは、例えば、ミラー75と、受光光学系76と、補正光学系77と、光電変換素子78と、処理部79とを含む。
The
光源70は、ランプ又は発光ダイオードなどを含み、基板上のレジスト剤(感光剤)が感光しない波長の光を射出する。コリメータレンズ71は、光源70から射出された光を、断面の強度分布がほぼ均一な平行光に変換する。スリット部材72は、一対のプリズム(プリズム形状の部材)を互いの斜面が相対するように貼り合わせて構成され、かかる貼り合わせ面には、複数の開口(例えば、9個のピンホール)がクロムなどの遮光膜を用いて形成されている。照射光学系73は、両側テレセントリック系であって、スリット部材72の複数の開口を通過した光のそれぞれを、ミラー74を介して、基板15のショット領域の複数の計測対象箇所(計測点)に入射させる(導光する)。
The
照射光学系73に対して、開口が形成された平面(貼り合わせ面)と基板面とは、シャインプルーフの条件を満たすように設定されている。本実施形態において、照射光学系73から基板15に入射する光の入射角度(投影光学系14の光軸となす角)は、70度以上である。また、図2に示すように、照射系17aは、基板面と平行な方向(XY方向)において、走査方向(Y方向)に対して、角度θ(例えば、22.5度)をなす方向から光を入射させるように構成されている。このように、複数(例えば、9個)の光を、基板上の複数(例えば、9個)の計測対象箇所、即ち、計測点30に入射させることで、複数の計測点30において、基板面の表面位置を独立して(個別に)計測することができる。図2は、照射系17aと、受光系17bと、基板上の計測点30との関係の一例を示す図である。
With respect to the irradiation
基板上の各計測対象箇所(計測点30)で反射された複数の光は、ミラー75を介して、受光光学系76に入射する。受光光学系76は、両側テレセントリック系である。受光光学系76は、基板上の各計測対象箇所で反射された複数の光に対して共通に設けられた絞りを含み、かかる絞りによって、基板上に形成されているパターンに起因して発生する高次の回折光(ノイズ光)を遮断する。
A plurality of lights reflected at each measurement target location (measurement point 30 ) on the substrate enter a light receiving
補正光学系77は、複数(例えば、9個)の補正レンズを含み、受光光学系76を通過した複数の光を、光電変換素子78の光電変換面(受光面)に結像して、かかる光電変換面に複数のピンホール像を形成する。光電変換素子78としては、例えば、CCDラインセンサやCMOSラインセンサなどが用いられる。処理部79は、光電変換素子78(の光電変換面)に形成される各ピンホール像の位置に基づいて、基板上の各計測対象箇所、即ち、計測点30における基板面の表面位置を算出(取得)する。なお、受光系17bでは、基板上の各計測点と光電変換素子78の光電変換面とが互いに共役となるように倒れ補正を行っている。従って、光電変換素子78の光電変換面に形成される各ピンホール像の位置は、基板上の各計測点の局所的な傾きによっては変化しない。
The correcting
このように、照射系17aと受光系17bとを構成することによって、第3計測部17は、光電変換素子78の光電変換面に形成される各ピンホール像の位置から、基板上の各計測点における基板面の表面位置を計測することができる。そして、制御部20において、第3計測部17の計測結果に基づいて、基板15の基板面が目標面(目標高さ位置)に一致するように、基板ステージ16のZ方向に関する駆動(フォーカス駆動)が制御される。ここで、目標面とは、原版12のパターンの結像面、即ち、投影光学系14の像面の位置(ベストフォーカス位置(最適露光位置))である。但し、目標面とは、投影光学系14の像面の位置に完全に一致する位置を意味するものではなく、許容焦点深度の範囲内を含むものである。
By configuring the
図3は、第3計測部17が基板上のショット領域15aに形成する9つの計測点30(30a1~30a3、30b1~30b3、30c1~30c3)と、露光領域21との関係を示す図である。露光領域21は、図3に破線で示す矩形形状の領域である。計測点30a1~30a3は、露光領域21(の内側)に形成された計測点である。計測点30a1~30a3は、基板上の計測対象箇所の露光に並行して、かかる計測対象箇所における基板面の表面位置が計測される、所謂、フォーカス計測が行われる計測点である。また、計測点30b1~30b3及び30c1~30c3は、露光領域21に形成された計測点30a1~30a3から走査方向(Y方向)に距離Lpだけ離れた位置に形成された計測点である。計測点30b1~30b3及び30c1~30c3は、基板上の計測対象箇所の露光に先立って、かかる計測対象箇所における基板面の表面位置が計測される、所謂、フォーカス計測が行われる計測点である。
FIG. 3 shows nine measurement points 30 (30a 1 to 30a 3 , 30b 1 to 30b 3 , 30c 1 to 30c 3 ) formed in the
制御部20は、基板ステージ16を駆動する方向(走査方向)に応じて、基板上の計測対象箇所の表面位置の計測、即ち、フォーカス計測に用いる計測点を切り替える。例えば、図3を参照するに、基板ステージ16を矢印Fに示す方向に駆動して走査露光を行う場合、露光領域21に形成された計測点30a1~30a3におけるフォーカス計測に先立って、計測点30b1~30b3におけるフォーカス計測が行われる。この際、制御部20は、計測点30b1~30b3におけるフォーカス計測の結果に基づいて、計測点30b1~30b3を含む領域の表面位置を目標高さ位置に配置するための指令値を決定する。そして、制御部20は、決定した指令値に従って、計測点30b1~30b3を含む領域が、露光領域21となる(露光領域21に到達する)までに、目標高さ位置に配置されるように、基板ステージ16のフォーカス駆動を制御する。
The
一方、基板ステージ16を矢印Rに示す方向に駆動して走査露光を行う場合、露光領域21に形成された計測点30a1~30a3におけるフォーカス計測に先立って、計測点30c1~30c3におけるフォーカス計測が行われる。この際、制御部20は、計測点30c1~30c3におけるフォーカス計測の結果に基づいて、計測点30c1~30c3を含む領域の表面位置を目標高さ位置に配置するための指令値を決定する。そして、制御部20は、決定した指令値に従って、計測点30c1~30c3を含む領域が、露光領域21となるまでに、目標高さ位置に配置されるように、基板ステージ16のフォーカス駆動を制御する。
On the other hand, when scanning exposure is performed by driving the
以下、投影光学系14の像面と基板面との位置合わせであるフォーカス位置合わせにおいて、基板15の表面(基板面)のトポグラフィー形状が平面から外れている場合に、フォーカス残差を改善させる手法(露光方法)について説明する。
In the focus alignment, which is the alignment between the image plane of the projection
<第1実施形態>
図4は、基板15のトポグラフィー形状90と第3計測部17の計測点91(計測位置)とを示す図である。図5は、図4に示す基板15のトポグラフィー形状90の断面を示す図である。図4及び図5を参照するに、本実施形態では、基板15の露光領域101に対して、複数の計測点91において、それらの表面位置の計測(トポグラフィー形状90の計測)、即ち、フォーカス計測を行う。
<First embodiment>
FIG. 4 is a diagram showing a
従来技術では、複数の計測点91における基板面の表面位置(計測値)と、計測点91の位置とに基づいて算出される最小二乗平面を、目標面(目標高さ位置)である露光平面110としている。ここで、露光平面110とは、ショット領域の表面形状を代表して表す代表平面である。そして、投影光学系14の像面と露光平面110とが一致するように、基板ステージ16のフォーカス駆動を制御する。この際、フォーカス残差が最大値111をとる点(位置)は、トポグラフィー形状90と露光平面110との差分が最大となる点であって、露光時に像性能が最も低下する点である。
In the prior art, the least-squares plane calculated based on the surface positions (measured values) of the substrate surface at a plurality of measurement points 91 and the positions of the measurement points 91 is defined as the exposure plane, which is the target plane (target height position). 110. Here, the
一方、本実施形態では、複数の計測点91における基板面の表面位置(計測値)と、計測点91の位置とに基づいて、定数又は1次関数以外、即ち、2次以上の面形状関数120を算出する。ここで、面形状関数120とは、露光領域101の面形状(詳細には、露光領域101の表面の断面形状)を近似して表す2次以上の近似関数である。面形状関数120は、基板15の高さ方向(Z方向)に直交する面内(XY平面内)であって、原版12及び基板15の走査方向(Y方向)に直交する方向(X方向)における露光領域101の面形状を近似して表す。
On the other hand, in this embodiment, based on the surface positions (measured values) of the substrate surface at the plurality of measurement points 91 and the positions of the measurement points 91, a surface shape function other than a constant or a linear function, that is, a quadratic or higher
例えば、5つの計測点91の位置のそれぞれをx1、x2、x3、x4及びx5とし、5つの計測点91における基板面の表面位置の計測値をz1、z2、z3、z4及びz5とする。面形状関数120が2次関数である場合、計測点91の位置xにおける面形状関数120は、定数a、b及びcを用いて、以下の式(1)で表される。
For example, let the positions of the five
面形状関数120に対して、計測点91の位置x1~x5と、計測値z1~z5は、以下の式(2)に示す関係を有する。
With respect to the
式(2)を、定数a、b及びcについて解くことによって、面形状関数120を求めることができる。
The
このようにして求めた面形状関数120に基づいて、本実施形態では、目標面(目標高さ位置)である露光平面121を算出する。例えば、露光領域101における面形状関数120に対して最小二乗平面を算出して露光平面121としてもよい。露光平面121を、定数p及びqを用いて、以下の式(3)で表す。
Based on the
露光平面内の点をn分割した点v1、v2、・・・vnについて、以下の式(4)に示す面形状関数120と露光平面121との差Xiと、以下の式(5)で示す差Xiの平均値X-とを求める。 For points v1, v2, . An average value X − of the differences Xi is obtained.
式(4)、式(5)から、以下の式(6)に示す差Xiの分散s2を求める。 From the equations (4) and (5), the variance s2 of the difference Xi shown in the following equation (6) is obtained.
差Xiの分散s2が最小となる定数p及びqを求めることによって、露光平面121を算出する。
The
また、面形状関数120に対して、第3計測部17で計測された基板面の表面位置(計測値)に応じた重み付けをしながら最小二乗平面を求めて露光平面121としてもよい。これにより、局所的なデフォーカスを避けながら、露光領域101において、均一な像性能を得ることができる。
Alternatively, the
本実施形態では、投影光学系14の像面と露光平面121とが一致するように、基板ステージ16のフォーカス駆動を制御する。この際、フォーカス残差が最大値122をとる点(位置)は、トポグラフィー形状90と露光平面121との差分が最大となる点である。本実施形態では、トポグラフィー形状90を近似して表す(再現する)2次以上の面形状関数120から露光平面121を求めているため、本実施形態でのフォーカス残差の最大値122は、従来技術でのフォーカス残差の最大値111よりも小さくなる。従って、本実施形態では、露光領域101におけるフォーカス残差を改善して、露光時の像性能の低下を抑制することができる。
In this embodiment, the focus drive of the
なお、フォーカス計測、面形状関数120の算出(取得)、露光平面121の算出、フォーカス駆動を含む一連の処理は、1つのショット領域において、露光領域ごとに、リアルタイムで行われ、1つのショット領域に対する走査露光が終了するまで繰り返される。
A series of processes including focus measurement, calculation (acquisition) of the
<第2実施形態>
図6は、基板15のトポグラフィー形状90に対して、面形状関数120とは異なる(別の)面形状関数130を算出した結果を示している。ここでは、5つの計測点91でフォーカス計測を行った場合を考える。第3計測部17の計測点91が5つである場合、露光領域101の面形状を近似して表す近似関数として算出可能な面形状関数の項数は5つである。従って、4次関数(多項式)である面形状関数130を、露光領域101の面形状を近似して表す近似関数としてもよい。基板15のトポグラフィー形状90が既知でない場合、4次関数である面形状関数130であれば、5つの計測点91における計測値を通り、且つ、トポグラフィー形状90を再現するような近似関数を得ることができる。
<Second embodiment>
FIG. 6 shows the result of calculating a
また、計測点91の数を超えない範囲において、露光領域101の面形状を近似して表す面形状関数の次数及び項数は変更可能である。例えば、基板15のトポグラフィー形状90が露光領域101の中心に対して対称である場合、面形状関数の次数を偶数項とすることで、トポグラフィー形状90の再現率が改善する。
Moreover, the order and the number of terms of the surface shape function that approximates the surface shape of the
また、計測点91の数を超えない範囲において、露光領域101の面形状を近似して表す面形状関数を、非線形関数である面形状関数131としてもよい。この場合、基板15のトポグラフィー形状90に対して、露光領域101において、再現率の高い非線形関数のモデル化を予め行う必要がある。図6では、非線形関数をガウス関数としてモデル化を行うことで、面形状関数131を求めている。但し、非線形関数は、ガウス関数に限定されるものではなく、例えば、サイン関数としてもよい。基板15のトポグラフィー形状100が露光領域101において周期的な形状である場合には、非線形関数をサイン関数としてモデル化を行うことで、トポグラフィー形状100に対する面形状関数の再現率を向上させることができる。
A surface shape function approximating the surface shape of the
<第3実施形態>
本実施形態では、図7を参照して、投影光学系14の収差で変動した像面を考慮して、基板15のトポグラフィー形状90を代表して表す露光平面を求める手法について説明する。投影光学系14は、一定の収差量を有するため、トポグラフィー形状90に対して平面でない場合がある。また、露光時における投影光学系14のレンズや鏡筒の熱変形に起因して投影光学系14の像面が平面でなくなる場合がある。このような場合には、図7に示すように、5つの計測点91における計測値を、投影光学系14の像面140で補正して得られる補正計測値141(補正位置)に基づいて、露光領域の面形状を近似して表す面形状関数142を算出する。これにより、投影光学系14の像面140に対して基板15のトポグラフィー形状90をあわせることができ、露光領域101におけるフォーカス残差を改善して、露光時の像性能の低下を更に抑制することができる。
<Third Embodiment>
In this embodiment, referring to FIG. 7, a method of obtaining an exposure plane that represents the
なお、本実施形態では、計測点91における計測値を投影光学系14の像面140で補正しているが、これに限定されるものではない。例えば、計測点91における計測値から露光領域の面形状を近似して表す面形状関数、例えば、第1実施形態で得られる面形状関数120を求め、かかる面形状関数120を投影光学系14の像面140で補正してもよい。このような手法は、投影光学系14の像面140がステージ平面に対して単純な1次平面チルトしている場合に有用である。
In this embodiment, the measurement value at the
<第4実施形態>
露光装置80において露光される基板15には、一般的に、表面形状が荒れている基板も含まれている。このような基板の露光領域の面形状を近似して表す面形状関数は、その係数がフォーカス計測ごとに大きく変化する。従って、基板ごと、或いは、ショット領域ごとに、面形状関数に含まれる係数の統計値(分散値など)に対して、異常値を判定するロジックを設けて、その良否、例えば、不良基板、或いは、不良ショット領域であるかどうかを判定するとよい。不良基板、或いは、不良ショット領域と判定された場合には、その旨(エラーメッセージ)を、露光装置80が有する表示装置や音声装置などの出力装置を介して、ユーザ(オペレータ)に通知する。
<Fourth Embodiment>
The
このように、本実施形態では、露光が行われた複数の基板から得られた面形状関数(近似関数)に含まれる係数の統計値と、露光が行われる基板から得られる面形状に含まれる係数とを比較することで、かかる基板やそのショット領域が不良であるか否かを判定する。そして、不良と判定した基板(不良基板)や不良と判定したショット領域(不良ショット領域)を、ユーザに通知する。 Thus, in this embodiment, the statistical values of the coefficients included in the surface shape functions (approximate functions) obtained from a plurality of exposed substrates and the coefficients included in the surface shape obtained from the exposed substrates By comparing with the coefficient, it is determined whether or not the substrate or its shot area is defective. Then, the user is notified of the substrate determined to be defective (defective substrate) and the shot area determined to be defective (defective shot area).
なお、不良基板や不良ショット領域に関しては、面形状関数を求めずに、従来技術のように、第3計測部17のフォーカス計測の結果(計測値)から露光平面を求めてもよい。また、不良基板や不良ショット領域に関しては、異なる計測点における計測値を用いて面形状関数を求め、かかる面形状関数に基づいて露光平面を求めてもよい。これにより、不良基板や不良ショット領域において、基板ステージ16の急激なフォーカス駆動を抑制することができ、その結果として、フォーカス残差を改善させることが可能となる。
As for the defective substrate and the defective shot area, the exposure plane may be determined from the focus measurement result (measurement value) of the
<第5実施形態>
本実施形態では、基板ステージ16を駆動しながら、基板15の全面に対してフォーカス計測を行うものとする。基板15の全面に対するフォーカス計測は、基板ステージ16の計測原点を、基板上の各計測点の計測間隔よりも小さい間隔で複数回計測することで実現することができる。
<Fifth Embodiment>
In this embodiment, it is assumed that focus measurement is performed on the entire surface of the
本実施形態では、露光処理を含むシーケンスよりも前に、基板15の全面に対してフォーカス計測を行う計測シーケンスを行うことで、図8に示すように、基板15の全面のトポグラフィー形状200を計測する。そして、基板15の全面のトポグラフィー形状200に対して、ショット領域のレイアウト201から、計測ステップ(例えば、露光領域)ごとのトポグラフィー形状202を求める。図8は、基板15の全面に対してフォーカス計測を行った結果の一例を示す図である。
In the present embodiment, a measurement sequence for performing focus measurement on the entire surface of the
図9は、特定の計測ステップでのトポグラフィー形状202の断面を示している。図9には、トポグラフィー形状202に対して、露光時における第3計測部17の複数の計測点203も示している。本実施形態では、複数の計測点203における基板面の表面位置(計測値)と、計測点203の位置とに基づいて、2次以上の互いに異なる複数の面形状関数を求める。具体的には、5つの計測点203に対して、計測点203の数よりも小さい数である3つの面形状関数212、213及び214を求めている。ここで、面形状関数212は、2次関数(多項式)であり、面形状関数213は、3次関数であり、面形状関数214は、4次関数である。
FIG. 9 shows a cross-section of
図10は、図9に示すトポグラフィー形状202の断面の領域204を拡大して示している。ここで、トポグラフィー形状202の断面の領域204において、トポグラフィー形状202に対する面形状関数212、213及び214のそれぞれの差分222、223及び224を考える。この場合、差分222、223及び224のうち、最小の差分となる面形状関数がトポグラフィー形状202を最も近似して表す近似関数である。図10では、トポグラフィー形状202が3次形状であるため、3次関数である面形状関数213の差分223が最小となる。従って、面形状関数213がトポグラフィー形状202を最も近似して表す近似関数となるため、面形状関数213に基づいて露光平面を求めることで、フォーカス残差を最も改善して、露光時の像性能の低下を最も抑制することが可能となる。
FIG. 10 shows an enlarged view of the
このような処理を、基板15の全面に対して行うことによって、計測ステップごとに、基板15のトポグラフィー形状を最も再現する面形状関数を求めることができる。そして、計測ステップごとに求められた面形状関数に基づいて露光平面を算出することで、フォーカス残差の更なる改善や露光時の像性能の低下の更なる抑制につなげることができる。
By performing such processing on the entire surface of the
なお、本実施形態では、複数の計測点での計測値から求められた互いに異なる複数の面形状関数のうち、トポグラフィー形状との差分が最も小さい面形状関数に基づいて露光平面を算出しているが、これに限定されるものではない。例えば、フォーカス残差を改善して露光時の像性能の低下を抑制するという観点では、互いに異なる複数の面形状関数のうち、トポグラフィー形状との差分が許容範囲となる1つの面形状関数に基づいて露光平面を算出してもよい。 In this embodiment, the exposure plane is calculated based on the surface shape function having the smallest difference from the topography shape among the plurality of mutually different surface shape functions obtained from the measured values at the plurality of measurement points. However, it is not limited to this. For example, from the viewpoint of suppressing deterioration of image performance during exposure by improving focus residual error, one surface shape function, which has an allowable range of difference from the topography shape, among a plurality of mutually different surface shape functions. Based on this, the exposure plane may be calculated.
また、基板15の全面に対してフォーカス計測を行い、計測ステップごとに面形状関数を求めることは、基板ごとに行う必要はない。例えば、露光装置80が有する記憶部に面形状関数を記憶させ、同一のレシピで基板を露光する際や定期的なチェックの際には、かかる記憶部に記憶された面形状関数を用いるようにしてもよい。
Further, it is not necessary to perform focus measurement on the entire surface of the
以上、第1乃至第5実施形態によれば、投影光学系14の像面と基板面との位置合わせであるフォーカス位置合わせにおいて、基板15の表面(基板面)のトポグラフィー形状が平面から外れている場合であっても、フォーカス残差を改善させることができる。
As described above, according to the first to fifth embodiments, the topography shape of the surface of the substrate 15 (substrate surface) deviates from the plane during focus alignment, which is alignment between the image plane of the projection
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、液晶表示素子、半導体素子、フラットパネルディスプレイ、MEMS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、上述した露光装置80又は露光方法を用いて感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。また、現像された感光剤のパターンをマスクとして基板に対してエッチング工程やイオン注入工程などを行い、基板上に回路パターンが形成される。これらの露光、現像、エッチングなどの工程を繰り返して、基板上に複数の層からなる回路パターンを形成する。後工程で、回路パターンが形成された基板に対してダイシング(加工)を行い、チップのマウンティング、ボンディング、検査工程を行う。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、レジスト剥離など)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 method for manufacturing an article according to the embodiment of the present invention is suitable for manufacturing articles such as liquid crystal display elements, semiconductor elements, flat panel displays, and MEMS. This manufacturing method includes a step of exposing a substrate coated with a photosensitive agent using the
なお、本発明は、リソグラフィ装置を露光装置に限定するものではなく、例えば、インプリント装置にも適用することができる。インプリント装置は、基板上に配置(供給)されたインプリント材と型(原版)とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型のパターンが転写された硬化物のパターンを形成する。また、本発明は、基板の外部検査装置などにも適用することができる。 It should be noted that the present invention is not intended to limit the lithographic apparatus to an exposure apparatus, but can also be applied to, for example, an imprint apparatus. The imprinting apparatus brings the imprinting material placed (supplied) on the substrate into contact with the mold (original plate) and applies energy for curing to the imprinting material, thereby producing a cured product with the pattern of the mold transferred. form a pattern. The present invention can also be applied to an external inspection apparatus for substrates.
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。 The invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the claims are appended to make public the scope of the invention.
12:原版 13:原版ステージ 14:投影光学系 15:基板 16:基板ステージ 17:第3計測部 20:制御部 80:露光装置 12: Original plate 13: Original plate stage 14: Projection optical system 15: Substrate 16: Substrate stage 17: Third measurement unit 20: Control unit 80: Exposure device
Claims (14)
前記ショット領域に対する露光の単位となる露光領域のそれぞれについて、当該露光領域の複数の計測点の高さ方向の位置を計測する計測部と、
制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記露光領域のそれぞれについて、前記計測部で計測された前記複数の計測点の高さ方向の位置に基づいて、当該露光領域の表面の断面形状を近似して表す2次以上の近似関数を求め、
前記露光領域のそれぞれについて、前記近似関数に基づいて、当該露光領域の表面の断面形状を代表して表す代表平面を求め、
前記露光領域のそれぞれについて、前記代表平面に基づいて、当該露光領域を露光する際の前記高さ方向における前記基板の位置を制御する、
ことを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that exposes a shot area of a substrate through an original,
a measurement unit that measures positions in the height direction of a plurality of measurement points in each exposure area, which is a unit of exposure for the shot area;
a control unit;
The control unit
For each of the exposure regions, a quadratic or higher approximation function that approximates the cross-sectional shape of the surface of the exposure region is obtained based on the positions in the height direction of the plurality of measurement points measured by the measurement unit. ,
For each of the exposure regions, obtaining a representative plane representative of the cross-sectional shape of the surface of the exposure region based on the approximate function;
For each of the exposure regions, controlling the position of the substrate in the height direction when exposing the exposure region based on the representative plane;
An exposure apparatus characterized by:
前記計測部は、前記露光領域のそれぞれについて、当該露光領域を走査露光する前に、前記複数の計測点の高さ方向の位置を計測することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 The exposure device scans and exposes the shot area while driving the original and the substrate,
2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the measurement unit measures the positions of the plurality of measurement points in the height direction for each of the exposure areas before scanning and exposing the exposure area.
前記制御部は、前記計測部で計測された前記複数の計測点の高さ方向の位置を前記投影光学系の像面で補正して得られる補正位置に基づいて、前記近似関数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項に記載の露光装置。 further comprising a projection optical system for projecting the pattern of the original onto the substrate;
The control unit obtains the approximation function based on corrected positions obtained by correcting the height direction positions of the plurality of measurement points measured by the measurement unit on the image plane of the projection optical system. 7. An exposure apparatus as claimed in any one of claims 1 to 6.
露光が行われた複数の基板から得られた前記近似関数に含まれる係数の統計値と、露光が行われる基板から得られる前記近似関数に含まれる係数とを比較することで、当該基板が不良であるか否かを判定し、
前記不良と判定した基板を通知することを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の露光装置。 The control unit
By comparing statistical values of coefficients included in the approximation function obtained from a plurality of exposed substrates with coefficients included in the approximation function obtained from the substrate to be exposed, it is possible to determine whether the substrate is defective. determine whether or not
8. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the substrate judged to be defective is notified.
露光が行われた基板の複数の領域から得られた前記近似関数に含まれる係数の統計値と、露光が行われる基板の領域から得られる前記近似関数に含まれる係数とを比較することで、当該領域が不良であるか否かを判定し、
前記不良と判定した基板の領域を通知することを特徴とする請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の露光装置。 The control unit
By comparing statistical values of coefficients included in the approximation function obtained from a plurality of regions of the substrate subjected to exposure with coefficients included in the approximation function obtained from the region of the substrate subjected to exposure, Determining whether the area is defective,
8. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the area of the substrate judged to be defective is notified.
前記計測部で計測された前記複数の計測点の高さ方向の位置に基づいて、前記露光領域の面形状を近似して表す2次以上の互いに異なる複数の近似関数を求め、
前記複数の近似関数のうち、前記露光領域の面形状との差分が許容範囲となる1つの近似関数に基づいて、前記代表平面を求めることを特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか1項に記載の露光装置。 The control unit
Obtaining a plurality of different approximation functions of degree two or more that approximate the surface shape of the exposure region based on the positions in the height direction of the plurality of measurement points measured by the measurement unit;
10. The representative plane is determined based on one of the plurality of approximation functions that allows a difference from the surface shape of the exposure area to be within an allowable range. The exposure apparatus according to the item.
前記ショット領域に対する露光の単位となる露光領域のそれぞれについて、当該露光領域の複数の計測点の高さ方向の位置を計測する工程と、
前記露光領域のそれぞれについて、前記工程で計測された前記複数の計測点の高さ方向の位置に基づいて、当該露光領域の表面の断面形状を近似して表す2次以上の近似関数を求める工程と、
前記露光領域のそれぞれについて、前記近似関数に基づいて、当該露光領域の表面の断面形状を代表して表す代表平面を求める工程と、
前記露光領域のそれぞれについて、前記代表平面に基づいて、当該露光領域を露光する際の前記高さ方向における前記基板の位置を制御する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。 An exposure method for exposing a shot area of a substrate through an original plate,
a step of measuring positions in the height direction of a plurality of measurement points in each exposure region, which is a unit of exposure for the shot region;
For each of the exposure regions, obtaining a quadratic or higher approximation function that approximates the cross-sectional shape of the surface of the exposure region based on the positions of the plurality of measurement points measured in the step in the height direction. and,
obtaining a representative plane representative of the cross-sectional shape of the surface of the exposure region for each of the exposure regions, based on the approximation function;
for each of the exposure regions, controlling the position of the substrate in the height direction when the exposure region is exposed, based on the representative plane;
An exposure method characterized by comprising:
露光した前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板から物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。 exposing a substrate using the exposure method according to claim 13;
developing the exposed substrate;
producing an article from the developed substrate;
A method for manufacturing an article, comprising:
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