JP3962648B2 - ディストーション計測方法と露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造する際に使用される露光装置のディストーション計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
露光装置の投影光学系ディストーション（マスク像をウエハ上に転写する際に発生する歪み成分）の計測方法には、少なくとも５つの方法が公知となっており、各々の特徴は日本国特許第３９５９１９０号で説明されている。
【０００３】
このうち、主尺マークと副尺マークを重ね合わせることを用いたディストーション計測方法は、特許第３９５９１９０号で提案された方法と特公昭６３−３８６９７号で開示された方法の２つである。
【０００４】
（１）特公昭６３−３８６９７号で開示された方法
この公報で開示された方法は、例えば図８（ａ）に記載したようなテストレチクル上に形成された主尺マーク２と副尺マーク１を、図８（ｂ）に示すように感光基板のレジスト層に重ね焼きし、現像した後の重ね合わせマークのずれ量（主尺マーク重心から副尺マーク重心までの距離）を計測するものである。検査にあたっては、まず、レチクル全面の副尺マーク１を感光基板上に転写する。その後、主尺マーク２が先に露光された他の複数点の副尺マーク１に重なるように、感光基板を順次移動させては露光することを繰り返す。
【０００５】
感光基板の移動はレーザ干渉計等の高精度測長器を備えた精密移動ステージによって行われ、また、その移動量はレチクル上の中心点と他の複数点との設計上の間隔に対応して一義的に決められている。主尺マーク２の露光にあたっては、その間隔分に応じた距離だけ移動ステージを移動させてから、先に副尺マークが露光されている感光基板上に露光する。この結果、現像後の感光基板には、図９のように、主尺マークと副尺マークが重なり合った重ね合わせマーク１３が、被露光領域全面に形成される。これらのマークを目視（顕微鏡）によって読み取ると、その点での重ね合わせ誤差量が求まる。移動ステージの送りが十分に正確であれば、計測値（重ね合わせ誤差量）はその点でのディストーション量に相当する。
【０００６】
（２）特許第３９５９１９０号で開示された方法
この公報に開示された方法は、図１０に示されるように、主尺マーク１４ａ、１５ａと、これに対して、互いに直交する２方向に各々一定の微小間隔を持って配置された副尺マーク１４ｂ、１５ｂを配置したレチクルを用い、直交する２方向のディストーション差分量を各位置の重ね合わせマークに焼き付け、顕微鏡計測で求めたずれ量の累積和からディストーションを導くものである。
【０００７】
具体的にはテストレチクル全面のパターンを露光によって基板上に転写した後、先に転写された副尺マーク１４ｂ、１５ｂに主尺マーク１４ａ、１５ａが隣接するように基板保持ステージを第１の方向にΔｙ、第２の方向にΔｘだけ移動させ、移動直後に露光すると、図１１のような重ね合わせマークが形成される。このようにして形成した２種類の重ね合わせマークのずれは、各方向でのディストーション変化を示している。この変化量を移動量で除したものがディストーションの傾きになるが、これに各マーク間隔を乗じて累積和を求めれば、露光領域全体のディストーションが求められる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のディストーション計測方法には、それぞれ以下のような課題がある。
【０００９】
まず（１）の計測方法においては、移動ステージの送り誤差が重ね合わせマークのずれ量に加わり、計測精度が低い。移動ステージの送り誤差が不規則に変動するのであれば、複数回の計測を行って平均値を求め、高精度化することも可能である。しかしながら、複数回の計測によって費やされる時間が長くなり、検査コストの増大を招く。また、規則的な移動ステージの送り誤差があれば、複数回計測による高精度化は期待できない。
【００１０】
一方、（２）の計測方法によれば、直交する２方向への移動ステージ送りと、最低２回の露光で済むため計測時間は短い。しかし、ディストーションの変化を反映した、重ね合せマークのずれ量を対応する主尺と副尺の距離で除算してディストーションの傾き量を求め、これに、ディストーション計測間隔を乗じ、隣り合う計測点との間で変化した量を求めている。通常、隣り合う計測点との距離の方が対応する主尺と副尺の距離よりも長いため、ずれ量を顕微鏡で計測したときの僅かな計測誤差は、その比率だけ拡大してしまう。さらにまた、拡大された誤差は、累積和になってディストーションに含まれてしまうという重大な課題を抱えている。
【００１１】
本発明は上記従来技術に鑑みてなされたものであり、ディストーション計測をより高精度に行なうことを可能とすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明によるディストーション計測方法は以下の工程を備える。すなわち、
ｍ 1 とｍ 2 、及びｎ 1 とｎ 2 は、それぞれ互いに素な自然数であり、ｍ 1 ＞ｍ 2 、ｎ 1 ＞ｎ 2 の関係を有するものとし、レチクル及び投影光学系を介した、感光基板上に所定の列間隔及び行間隔でｍ 1 行ｎ 1 列の第１マークを配するショット露光をｍ 2 ×ｎ 2 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第１マークを形成する第１形成工程と、
前記レチクル及び前記投影光学系を介した、前記感光基板上に前記所定の列間隔及び行間隔のｍ 2 行ｎ 2 列の第２マークを配するショット露光をｍ 1 ×ｎ 1 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第２マークを形成する第２形成工程と、
前記第１形成工程で形成された第１マークと前記第２形成工程で形成された第２マークとによって形成されたｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークの各々について前記第１マークと前記第２マークとのずれ量を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測されたずれ量に基づいて前記投影光学系のディストーション量を算出する算出工程とを備える。
【００１３】
また、上記の目的を達成するための本発明によるディストーション計測装置は以下の構成を備える。すなわち、
ｍ 1 とｍ 2 、及びｎ 1 とｎ 2 は、それぞれ互いに素な自然数であり、ｍ 1 ＞ｍ 2 、ｎ 1 ＞ｎ 2 の関係を有するものとし、レチクル及び投影光学系を介した、感光基板上に所定の列間隔及び行間隔でｍ 1 行ｎ 1 列の第１マークを配するショット露光をｍ 2 ×ｎ 2 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第１マークを形成し、かつ前記レチクル及び前記投影光学系を介した、前記感光基板上に前記所定の列間隔及び行間隔のｍ 2 行ｎ 2 列の第２マークを配するショット露光をｍ 1 ×ｎ 1 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第２マークを形成することによって、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークを形成するように露光装置を制御する制御手段と、
前記ｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークの各々について前記第１マークと前記第２マークとのずれ量を計測する計測手段と、
前記ｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークの各々について計測された前記ずれ量に基づいて前記投影光学系のディストーション量を算出する算出手段とを備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１５】
本実施形態は、より高精度なディストーション計測を実現するものであるが、その計測方法の概要を図１〜図３を参照して説明する。
【００１６】
レチクルには、第１の方向（以下、列方向という）およびこれと直交する第２の方向（以下、行方向という）に、各々一定の間隔でｍ1行ｎ1列に描画された副尺マークが被露光面全面に配置される。図１では９行７列の副尺マーク１が行方向にｐx、列方向にｐyの間隔で配置された様子が示されている。また、レチクルには、これら副尺マークと等しい間隔（ｐx、ｐy）で、少なくともｍ2行ｎ2列に描画された主尺マーク２が少なくとも被露光面の一部に配置される。ここで、ｍ1＞ｍ2、ｎ1＞ｎ2であり、ｍ1とｍ2、ｎ1とｎ2は互いに素の関係にある自然数である。本例では２行２列（すなわちｍ2＝ｎ2＝２）とする。図１では、副尺マークと同様に９行７列の主尺マーク２が示されているが、図１の（ｂ）に示すように２×２の副尺マークを転写するように遮光板で絞られる（後述）。
【００１７】
第１の工程では、ディストーションの検査対象である露光装置を用い、例えば図１の（ａ）に示したように、レチクル全面に配置したｍ1行ｎ1列の副尺マーク１を、一度の露光で基板に転写する（第１レイヤの露光処理）。次に、露光装置の移動ステージを列方向にステップ移動し、列方向に隣接する領域に副尺マーク１が連続して並ぶように第１レイヤの露光処理を行なう。これをｍ2回繰り返す。行方向に関しても、行方向に隣接する領域に副尺マークが連続して並ぶようにステップ移動と転写を繰り返す。行方向にはｎ2回繰り返す。つまり、行方向へのｐx×ｎ1の距離のステップ移動又は列方向へのｐy×ｍ1の距離のステップ移動、及び第１レイヤの露光処理をｍ2×ｎ2回繰り返すことにより、図２に示すように基板上にはｍ2×ｎ2個のショット５が転写される（図２では、２×２＝４ショット）。
【００１８】
第２の工程では、図１の（ｂ）に示すように、遮光板で一部の領域だけが露光できるようにした状態で、ｍ2行ｎ2列の主尺マーク（図１では２行２列）を同時に転写する（第２レイヤの露光処理）。次に、移動ステージを用いて列方向及び／又は行方向にステップ移動して、主尺マークを転写する。この処理を繰り返すことにより、上記第１レイヤの露光処理で転写された副尺マークに主尺マークと副尺マークによる重ね合わせマークが形成される。すなわち、行方向へｐx×ｎ2のステップ移動及び／又は列方向へのｐy×ｍ2のステップ移動、及び第２レイヤの露光処理をｍ1×ｎ1回繰り返すことにより、列方向にｍ1×ｍ2行、行方向にｎ1×ｎ2列、すなわちｍ1×ｎ1×ｍ2×ｎ2個の重ね合わせマークが形成される。例えば、図１〜図３の例では、７×９×２×２の２５２個の重ね合わせマークが形成される。なお、第１及び第２レイヤの露光処理の間に現像処理は介在しない。
【００１９】
図３は第２の工程の途中を示しており、（ｂ）には、１回の露光で形成される４つの重ね合わせマークを拡大して示している。なお、第１工程と第２工程のいずれの露光処理を先に行なうか、すなわち、副尺マーク或いは主尺マークのいずれを先に転写するかは任意である。
【００２０】
第３の工程では、形成したＮ＝ｍ1×ｍ2×ｎ1×ｎ2個の重ね合わせマークをずれ量を、顕微鏡で計測する。
【００２１】
そして、第４の工程では、以下で説明する［数１］から［数１４］に示す方程式の右辺列ベクトルに、上記重ね合わせマークを計測した値を代入し、方程式を解く。このとき、後述のようにディストーションに相当する第１レイヤで転写されたショット内の副尺マーク位置誤差だけでなく、第１レイヤで転写された各ショット位置誤差、同じく第２レイヤで転写された各ショット位置誤差、第２レイヤで転写されるｍ2×ｎ2個の主尺マークの相対位置誤差を求めることができる。
【００２２】
このように、従来技術として上述した（１）のディストーション計測方法（特公昭６３−３８６９７号公報に開示の方法）では、各種の誤差量がディストーション計測値に加算されたままであったが、本実施形態によれば、ディストーションと各種の誤差量が分離されるので、ディストーションの計測誤差は著しく減少させることができる。
【００２３】
以下、より単純な例として、ｍ1＝３，ｎ1＝３，ｍ2＝２，ｎ2＝２の場合を例に挙げて、本実施形態によるディストーション計測方法を詳細に説明する。
【００２４】
図４に示すように、基板上に転写されたショット７の各副尺マーク８の位置のディストーション量を、変数dx1、dy1として定義する。図５は、第１レイヤでのスキャン露光あるいは一括全面露光によって、縦横に２ショットづつ隣り合うように並べられたショットを示している。各ショット９は、ステージの配列誤差を原因とした位置と回転角度の誤差ex1、ey1、eθ1を持つが、何れもショット内における副尺マーク間の相対位置は等しい。
【００２５】
図６は、第２レイヤで同時に転写される主尺マーク１０の位置誤差dx2、dy2の定義を示す。これはレチクル製造上の誤差を原因とする誤差なので、第２レイヤの各ショット１１（図７）に共通して出現する。なお、図７は、第２レイヤの全ショットを露光した後の状態を、すなわち、第１レイヤで転写した副尺マーク上に、第２レイヤで転写した主尺マークが重なった状態を示す。
【００２６】
こうして形成したＮ個の重ね合せマークを自動読取装置で計測する（主尺マークと副尺マークの重心間距離を計測する）。上記例では、図７に示されるＮ＝３６個のマークを順に読む。このとき、各マークの読み値（重心距離）をδx(n)、δy(n)、ｎ＝1…N とすれば、これらは以下の（数１）、（数２）のように表される。
【００２７】
【数３】
【００２８】
ここで、
δx(n)、δy(n)：ｎ番目の重ね合せマークの計測値
dx1(i)、dy1(i)：ｉ番目の副尺マークのショット内座標に対応したディストーション量
dx2(j)、dy2(j)：ｊ番目の主尺マークのレチクル製造上の位置誤差
ex1(k)、ey1(k)、eθ1(k)：第１レイヤのｋ番目のショットの配列誤差
ex2(l)、ey2(l)、eθ2(l)：第２レイヤのｌ番目のショットの配列誤差
X1(i)、Y1(i)：第１レイヤのｉ番目のマークのショット内座標
X2(j)、Y2(j)：第２レイヤのｊ番目の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
を表す。
【００２９】
なお、εx(n)、εy(n)が十分小さいとして無視できるとすれば、未知な変数は、ｍ1×ｎ1個のdx1(i)、dy1(i)、ex2(l)、ey2(l)、eθ2(l)と、ｍ2×ｎ2個のdx2(j)、dy2(j)、ex1(k)、eθ1(k)、ey1(k)である。よって、未知数の数は５×（ｍ1×ｎ1＋ｍ2×ｎ2）である。
【００３０】
一方、Ｎ個の重ね合せマークは、ｍ1×ｎ1個の副尺マークｉと、ｍ2×ｎ2個の主尺マークｊ、ｍ2×ｎ2個の第１レイヤ露光ショットｋ、ｍ1×ｎ1個の第２レイヤ露光ショットｌから形成される。各重ね合せマーク毎のｉ，ｊ，ｋ，ｌは、全てのマークにおいて異なる組合せになる。つまり、（数１）と（数２）は合わせて２×（ｍ1×ｎ1×ｍ2×ｎ2）個（２Ｎ個）の連立方程式になる。
【００３１】
このとき、以下に示す（数３）から（数１４）の条件を付加すれば、この連立方程式は不定ではなくなって、εx(n)、εy(n)の２乗和を最小にする解が得られる。
【００３２】
【数４】
【００３３】
上記連立方程式を解くと、ディストーション評価量dx1、dy1だけでなく、ステージの配列誤差ex1、ey1、ex2、ey2や、レチクル製造上の誤差dx2、dy2も同時に求められるため、ディストーション評価量にステージ配列誤差が含まれることがない。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、従来技術で説明したディストーション計測方法（１）のように、ディストーション計測値にステージ配列誤差が含まれないため、高精度のディストーション計測が可能となる。
【００３５】
なお、実際のディストーション計測では、ショット毎に１００前後の副尺マークを第１レイヤで同時に転写し、第２レイヤでの露光回数は、ショット内の副尺マーク数に等しいので、従来技術で説明したディストーション計測方法（１）による１ショット分の露光時間と比べても、第１レイヤのショット数が３個多いだけで（第１レイヤのショット数が２行２列（４個）とした場合）、露光時間は同程度である。
【００３６】
次に、以上のようなディストーション計測方法を実行する露光制御装置について説明する。図１２は本実施形態による露光装置、露光制御装置及びマーク読取装置の構成を示すブロック図である。１０１は露光装置であり、露光光源１１１、照明光学系１１２、遮光板１１３、レチクルステージ１１４、投影光学系１１５、ウエハステージ１１６を備える。レチクルステージ１１４には、上述した副尺マーク及び主尺マークが描画されたレチクル１２１が搭載され、ウエハステージ１１６には感光基板１２２が搭載される。
【００３７】
１３０は制御装置であり、ＣＰＵ１３１により当該露光装置１０１を制御する。ＣＰＵ１３１はメモリ１３２に格納された制御プログラムに従って各種制御を実行する。1３２ａはディストーション計測処理プログラムであり、ＣＰＵはこのプログラムを実行することにより上述したディストーション計測処理を実行する。１３２ｂは、ディストーション計測処理によって得られたディストーション計測値から算出された、露光制御用の補正値である。１３２ｃは露光ジョブであり、露光処理における各種パラメータが格納されている。ＣＰＵ１３１は、補正値１３２ｂにより補正を加えながら、露光ジョブに従って露光処理を実行することで、精度の高い露光を実現する。
【００３８】
図１３は、ディストーション計測処理プログラム１３２ａによる処理を説明するフローチャートである。
【００３９】
ステップＳ１０１において、遮光板１１３を制御し、ｍ1×ｎ1個の副尺マークの描画されたレチクル１２１の全面を１ショットとする露光処理を、ｍ2×ｎ2回繰り返す。続いて、ステップＳ１０２において、ｍ2×ｎ2個の主尺マークを１ショットとするように遮光板１１３を制御し、このショットによる露光処理をｍ1×ｎ1回繰り返し、ｍ1×ｎ1×ｍ2×ｎ2（＝Ｎ）個の重ね合わせマークを生成する。
【００４０】
続いてステップＳ１０３では、搬送／現像処理系１１７を利用して重ね合わせマークが形成された感光基板を現像し、これをマーク読取装置２０１に供給して、重ね合わせマークを計測させ、その計測結果（δx(1)〜δx(N)、δy(1)〜δy(N)）を取得する。なお、感光基板の現像処理やマーク読取装置への供給にあたっては、別の制御装置によって制御される別装置を用い、人手を介在させてもかまわない。この場合、ステップＳ１０３は単にマーク読取装置２０１から計測結果を取得するものとなる。
【００４１】
次に、ステップＳ１０４において、上述した連立方程式を解く手法によりディストーション（及びステージの配列誤差や、レチクル製造上の誤差）を算出する。そして、ステップＳ１０５において、露光ジョブを実行するに際して、算出されたディストーションを補正するための補正値を算出し、これをメモリ１３２に記憶する。
【００４２】
なお、遮光板１１３をレチクルステージに設ける例を示したが、照明光学系の中に設けてもよい。要は、図１（ｂ）に示したように所定の数の主尺マークを１ショットとするように照明光を制限する機能を実現できるものであればよく、遮光板以外の手法を用いて実現してもよい。
【００４３】
次に上記説明した露光装置を利用したデバイスの生産方法を説明する。
図１４は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データ（露光ジョブ）を作成する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ここで、上記補正値１３２ｃを用いて露光制御データが適宜補正され、高精度な露光処理が実行される。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００４４】
図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００４５】
以上のように、本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ディストーション計測をより高精度に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のディストーション計測処理において、第１レイヤおよび第２レイヤでのレチクル遮光状態を示す図である。
【図２】実施形態のディストーション計測処理において、第１レイヤで転写された基板上のマークを示す図である。
【図３】実施形態のディストーション計測処理において、第２レイヤ途中までに形成された基板上の重ね合せマークを示す図である。
【図４】ショット内ディストーションの定義例を示す図である。
【図５】第１レイヤで転写された各ショットの配列誤差の定義例を示す図である。
【図６】第２レイヤで転写される主尺マークの相対位置誤差の定義例を示す図である。
【図７】第２レイヤで転写される各ショットの配列誤差の定義例を示す図である。
【図８】従来技術による第１レイヤおよび第２レイヤでのレチクル遮光状態を示す図である。
【図９】従来技術によるディストーション計測方法を説明する図である。
【図１０】従来技術によるディストーション計測方法を説明する図である。
【図１１】従来技術によるディストーション計測方法を説明する図である。
【図１２】実施形態のディストーション計測方法を実現する露光システムを説明するブロック図である。
【図１３】実施形態のディストーション計測方法を実行する露光制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】微小デバイスの製造のフローを示す図である。
【図１５】図１４に示すウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造する際に使用される露光装置のディストーション計測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
露光装置の投影光学系ディストーション（マスク像をウエハ上に転写する際に発生する歪み成分）の計測方法には、少なくとも５つの方法が公知となっており、各々の特徴は日本国特許第３９５９１９０号で説明されている。
【０００３】
このうち、主尺マークと副尺マークを重ね合わせることを用いたディストーション計測方法は、特許第３９５９１９０号で提案された方法と特公昭６３−３８６９７号で開示された方法の２つである。
【０００４】
（１）特公昭６３−３８６９７号で開示された方法
この公報で開示された方法は、例えば図８（ａ）に記載したようなテストレチクル上に形成された主尺マーク２と副尺マーク１を、図８（ｂ）に示すように感光基板のレジスト層に重ね焼きし、現像した後の重ね合わせマークのずれ量（主尺マーク重心から副尺マーク重心までの距離）を計測するものである。検査にあたっては、まず、レチクル全面の副尺マーク１を感光基板上に転写する。その後、主尺マーク２が先に露光された他の複数点の副尺マーク１に重なるように、感光基板を順次移動させては露光することを繰り返す。
【０００５】
感光基板の移動はレーザ干渉計等の高精度測長器を備えた精密移動ステージによって行われ、また、その移動量はレチクル上の中心点と他の複数点との設計上の間隔に対応して一義的に決められている。主尺マーク２の露光にあたっては、その間隔分に応じた距離だけ移動ステージを移動させてから、先に副尺マークが露光されている感光基板上に露光する。この結果、現像後の感光基板には、図９のように、主尺マークと副尺マークが重なり合った重ね合わせマーク１３が、被露光領域全面に形成される。これらのマークを目視（顕微鏡）によって読み取ると、その点での重ね合わせ誤差量が求まる。移動ステージの送りが十分に正確であれば、計測値（重ね合わせ誤差量）はその点でのディストーション量に相当する。
【０００６】
（２）特許第３９５９１９０号で開示された方法
この公報に開示された方法は、図１０に示されるように、主尺マーク１４ａ、１５ａと、これに対して、互いに直交する２方向に各々一定の微小間隔を持って配置された副尺マーク１４ｂ、１５ｂを配置したレチクルを用い、直交する２方向のディストーション差分量を各位置の重ね合わせマークに焼き付け、顕微鏡計測で求めたずれ量の累積和からディストーションを導くものである。
【０００７】
具体的にはテストレチクル全面のパターンを露光によって基板上に転写した後、先に転写された副尺マーク１４ｂ、１５ｂに主尺マーク１４ａ、１５ａが隣接するように基板保持ステージを第１の方向にΔｙ、第２の方向にΔｘだけ移動させ、移動直後に露光すると、図１１のような重ね合わせマークが形成される。このようにして形成した２種類の重ね合わせマークのずれは、各方向でのディストーション変化を示している。この変化量を移動量で除したものがディストーションの傾きになるが、これに各マーク間隔を乗じて累積和を求めれば、露光領域全体のディストーションが求められる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のディストーション計測方法には、それぞれ以下のような課題がある。
【０００９】
まず（１）の計測方法においては、移動ステージの送り誤差が重ね合わせマークのずれ量に加わり、計測精度が低い。移動ステージの送り誤差が不規則に変動するのであれば、複数回の計測を行って平均値を求め、高精度化することも可能である。しかしながら、複数回の計測によって費やされる時間が長くなり、検査コストの増大を招く。また、規則的な移動ステージの送り誤差があれば、複数回計測による高精度化は期待できない。
【００１０】
一方、（２）の計測方法によれば、直交する２方向への移動ステージ送りと、最低２回の露光で済むため計測時間は短い。しかし、ディストーションの変化を反映した、重ね合せマークのずれ量を対応する主尺と副尺の距離で除算してディストーションの傾き量を求め、これに、ディストーション計測間隔を乗じ、隣り合う計測点との間で変化した量を求めている。通常、隣り合う計測点との距離の方が対応する主尺と副尺の距離よりも長いため、ずれ量を顕微鏡で計測したときの僅かな計測誤差は、その比率だけ拡大してしまう。さらにまた、拡大された誤差は、累積和になってディストーションに含まれてしまうという重大な課題を抱えている。
【００１１】
本発明は上記従来技術に鑑みてなされたものであり、ディストーション計測をより高精度に行なうことを可能とすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明によるディストーション計測方法は以下の工程を備える。すなわち、
ｍ 1 とｍ 2 、及びｎ 1 とｎ 2 は、それぞれ互いに素な自然数であり、ｍ 1 ＞ｍ 2 、ｎ 1 ＞ｎ 2 の関係を有するものとし、レチクル及び投影光学系を介した、感光基板上に所定の列間隔及び行間隔でｍ 1 行ｎ 1 列の第１マークを配するショット露光をｍ 2 ×ｎ 2 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第１マークを形成する第１形成工程と、
前記レチクル及び前記投影光学系を介した、前記感光基板上に前記所定の列間隔及び行間隔のｍ 2 行ｎ 2 列の第２マークを配するショット露光をｍ 1 ×ｎ 1 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第２マークを形成する第２形成工程と、
前記第１形成工程で形成された第１マークと前記第２形成工程で形成された第２マークとによって形成されたｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークの各々について前記第１マークと前記第２マークとのずれ量を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測されたずれ量に基づいて前記投影光学系のディストーション量を算出する算出工程とを備える。
【００１３】
また、上記の目的を達成するための本発明によるディストーション計測装置は以下の構成を備える。すなわち、
ｍ 1 とｍ 2 、及びｎ 1 とｎ 2 は、それぞれ互いに素な自然数であり、ｍ 1 ＞ｍ 2 、ｎ 1 ＞ｎ 2 の関係を有するものとし、レチクル及び投影光学系を介した、感光基板上に所定の列間隔及び行間隔でｍ 1 行ｎ 1 列の第１マークを配するショット露光をｍ 2 ×ｎ 2 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第１マークを形成し、かつ前記レチクル及び前記投影光学系を介した、前記感光基板上に前記所定の列間隔及び行間隔のｍ 2 行ｎ 2 列の第２マークを配するショット露光をｍ 1 ×ｎ 1 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第２マークを形成することによって、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークを形成するように露光装置を制御する制御手段と、
前記ｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークの各々について前記第１マークと前記第２マークとのずれ量を計測する計測手段と、
前記ｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークの各々について計測された前記ずれ量に基づいて前記投影光学系のディストーション量を算出する算出手段とを備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１５】
本実施形態は、より高精度なディストーション計測を実現するものであるが、その計測方法の概要を図１〜図３を参照して説明する。
【００１６】
レチクルには、第１の方向（以下、列方向という）およびこれと直交する第２の方向（以下、行方向という）に、各々一定の間隔でｍ1行ｎ1列に描画された副尺マークが被露光面全面に配置される。図１では９行７列の副尺マーク１が行方向にｐx、列方向にｐyの間隔で配置された様子が示されている。また、レチクルには、これら副尺マークと等しい間隔（ｐx、ｐy）で、少なくともｍ2行ｎ2列に描画された主尺マーク２が少なくとも被露光面の一部に配置される。ここで、ｍ1＞ｍ2、ｎ1＞ｎ2であり、ｍ1とｍ2、ｎ1とｎ2は互いに素の関係にある自然数である。本例では２行２列（すなわちｍ2＝ｎ2＝２）とする。図１では、副尺マークと同様に９行７列の主尺マーク２が示されているが、図１の（ｂ）に示すように２×２の副尺マークを転写するように遮光板で絞られる（後述）。
【００１７】
第１の工程では、ディストーションの検査対象である露光装置を用い、例えば図１の（ａ）に示したように、レチクル全面に配置したｍ1行ｎ1列の副尺マーク１を、一度の露光で基板に転写する（第１レイヤの露光処理）。次に、露光装置の移動ステージを列方向にステップ移動し、列方向に隣接する領域に副尺マーク１が連続して並ぶように第１レイヤの露光処理を行なう。これをｍ2回繰り返す。行方向に関しても、行方向に隣接する領域に副尺マークが連続して並ぶようにステップ移動と転写を繰り返す。行方向にはｎ2回繰り返す。つまり、行方向へのｐx×ｎ1の距離のステップ移動又は列方向へのｐy×ｍ1の距離のステップ移動、及び第１レイヤの露光処理をｍ2×ｎ2回繰り返すことにより、図２に示すように基板上にはｍ2×ｎ2個のショット５が転写される（図２では、２×２＝４ショット）。
【００１８】
第２の工程では、図１の（ｂ）に示すように、遮光板で一部の領域だけが露光できるようにした状態で、ｍ2行ｎ2列の主尺マーク（図１では２行２列）を同時に転写する（第２レイヤの露光処理）。次に、移動ステージを用いて列方向及び／又は行方向にステップ移動して、主尺マークを転写する。この処理を繰り返すことにより、上記第１レイヤの露光処理で転写された副尺マークに主尺マークと副尺マークによる重ね合わせマークが形成される。すなわち、行方向へｐx×ｎ2のステップ移動及び／又は列方向へのｐy×ｍ2のステップ移動、及び第２レイヤの露光処理をｍ1×ｎ1回繰り返すことにより、列方向にｍ1×ｍ2行、行方向にｎ1×ｎ2列、すなわちｍ1×ｎ1×ｍ2×ｎ2個の重ね合わせマークが形成される。例えば、図１〜図３の例では、７×９×２×２の２５２個の重ね合わせマークが形成される。なお、第１及び第２レイヤの露光処理の間に現像処理は介在しない。
【００１９】
図３は第２の工程の途中を示しており、（ｂ）には、１回の露光で形成される４つの重ね合わせマークを拡大して示している。なお、第１工程と第２工程のいずれの露光処理を先に行なうか、すなわち、副尺マーク或いは主尺マークのいずれを先に転写するかは任意である。
【００２０】
第３の工程では、形成したＮ＝ｍ1×ｍ2×ｎ1×ｎ2個の重ね合わせマークをずれ量を、顕微鏡で計測する。
【００２１】
そして、第４の工程では、以下で説明する［数１］から［数１４］に示す方程式の右辺列ベクトルに、上記重ね合わせマークを計測した値を代入し、方程式を解く。このとき、後述のようにディストーションに相当する第１レイヤで転写されたショット内の副尺マーク位置誤差だけでなく、第１レイヤで転写された各ショット位置誤差、同じく第２レイヤで転写された各ショット位置誤差、第２レイヤで転写されるｍ2×ｎ2個の主尺マークの相対位置誤差を求めることができる。
【００２２】
このように、従来技術として上述した（１）のディストーション計測方法（特公昭６３−３８６９７号公報に開示の方法）では、各種の誤差量がディストーション計測値に加算されたままであったが、本実施形態によれば、ディストーションと各種の誤差量が分離されるので、ディストーションの計測誤差は著しく減少させることができる。
【００２３】
以下、より単純な例として、ｍ1＝３，ｎ1＝３，ｍ2＝２，ｎ2＝２の場合を例に挙げて、本実施形態によるディストーション計測方法を詳細に説明する。
【００２４】
図４に示すように、基板上に転写されたショット７の各副尺マーク８の位置のディストーション量を、変数dx1、dy1として定義する。図５は、第１レイヤでのスキャン露光あるいは一括全面露光によって、縦横に２ショットづつ隣り合うように並べられたショットを示している。各ショット９は、ステージの配列誤差を原因とした位置と回転角度の誤差ex1、ey1、eθ1を持つが、何れもショット内における副尺マーク間の相対位置は等しい。
【００２５】
図６は、第２レイヤで同時に転写される主尺マーク１０の位置誤差dx2、dy2の定義を示す。これはレチクル製造上の誤差を原因とする誤差なので、第２レイヤの各ショット１１（図７）に共通して出現する。なお、図７は、第２レイヤの全ショットを露光した後の状態を、すなわち、第１レイヤで転写した副尺マーク上に、第２レイヤで転写した主尺マークが重なった状態を示す。
【００２６】
こうして形成したＮ個の重ね合せマークを自動読取装置で計測する（主尺マークと副尺マークの重心間距離を計測する）。上記例では、図７に示されるＮ＝３６個のマークを順に読む。このとき、各マークの読み値（重心距離）をδx(n)、δy(n)、ｎ＝1…N とすれば、これらは以下の（数１）、（数２）のように表される。
【００２７】
【数３】
ここで、
δx(n)、δy(n)：ｎ番目の重ね合せマークの計測値
dx1(i)、dy1(i)：ｉ番目の副尺マークのショット内座標に対応したディストーション量
dx2(j)、dy2(j)：ｊ番目の主尺マークのレチクル製造上の位置誤差
ex1(k)、ey1(k)、eθ1(k)：第１レイヤのｋ番目のショットの配列誤差
ex2(l)、ey2(l)、eθ2(l)：第２レイヤのｌ番目のショットの配列誤差
X1(i)、Y1(i)：第１レイヤのｉ番目のマークのショット内座標
X2(j)、Y2(j)：第２レイヤのｊ番目の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
を表す。
【００２９】
なお、εx(n)、εy(n)が十分小さいとして無視できるとすれば、未知な変数は、ｍ1×ｎ1個のdx1(i)、dy1(i)、ex2(l)、ey2(l)、eθ2(l)と、ｍ2×ｎ2個のdx2(j)、dy2(j)、ex1(k)、eθ1(k)、ey1(k)である。よって、未知数の数は５×（ｍ1×ｎ1＋ｍ2×ｎ2）である。
【００３０】
一方、Ｎ個の重ね合せマークは、ｍ1×ｎ1個の副尺マークｉと、ｍ2×ｎ2個の主尺マークｊ、ｍ2×ｎ2個の第１レイヤ露光ショットｋ、ｍ1×ｎ1個の第２レイヤ露光ショットｌから形成される。各重ね合せマーク毎のｉ，ｊ，ｋ，ｌは、全てのマークにおいて異なる組合せになる。つまり、（数１）と（数２）は合わせて２×（ｍ1×ｎ1×ｍ2×ｎ2）個（２Ｎ個）の連立方程式になる。
【００３１】
このとき、以下に示す（数３）から（数１４）の条件を付加すれば、この連立方程式は不定ではなくなって、εx(n)、εy(n)の２乗和を最小にする解が得られる。
【００３２】
【数４】
上記連立方程式を解くと、ディストーション評価量dx1、dy1だけでなく、ステージの配列誤差ex1、ey1、ex2、ey2や、レチクル製造上の誤差dx2、dy2も同時に求められるため、ディストーション評価量にステージ配列誤差が含まれることがない。
【００３４】
以上のように、本実施形態によれば、従来技術で説明したディストーション計測方法（１）のように、ディストーション計測値にステージ配列誤差が含まれないため、高精度のディストーション計測が可能となる。
【００３５】
なお、実際のディストーション計測では、ショット毎に１００前後の副尺マークを第１レイヤで同時に転写し、第２レイヤでの露光回数は、ショット内の副尺マーク数に等しいので、従来技術で説明したディストーション計測方法（１）による１ショット分の露光時間と比べても、第１レイヤのショット数が３個多いだけで（第１レイヤのショット数が２行２列（４個）とした場合）、露光時間は同程度である。
【００３６】
次に、以上のようなディストーション計測方法を実行する露光制御装置について説明する。図１２は本実施形態による露光装置、露光制御装置及びマーク読取装置の構成を示すブロック図である。１０１は露光装置であり、露光光源１１１、照明光学系１１２、遮光板１１３、レチクルステージ１１４、投影光学系１１５、ウエハステージ１１６を備える。レチクルステージ１１４には、上述した副尺マーク及び主尺マークが描画されたレチクル１２１が搭載され、ウエハステージ１１６には感光基板１２２が搭載される。
【００３７】
１３０は制御装置であり、ＣＰＵ１３１により当該露光装置１０１を制御する。ＣＰＵ１３１はメモリ１３２に格納された制御プログラムに従って各種制御を実行する。1３２ａはディストーション計測処理プログラムであり、ＣＰＵはこのプログラムを実行することにより上述したディストーション計測処理を実行する。１３２ｂは、ディストーション計測処理によって得られたディストーション計測値から算出された、露光制御用の補正値である。１３２ｃは露光ジョブであり、露光処理における各種パラメータが格納されている。ＣＰＵ１３１は、補正値１３２ｂにより補正を加えながら、露光ジョブに従って露光処理を実行することで、精度の高い露光を実現する。
【００３８】
図１３は、ディストーション計測処理プログラム１３２ａによる処理を説明するフローチャートである。
【００３９】
ステップＳ１０１において、遮光板１１３を制御し、ｍ1×ｎ1個の副尺マークの描画されたレチクル１２１の全面を１ショットとする露光処理を、ｍ2×ｎ2回繰り返す。続いて、ステップＳ１０２において、ｍ2×ｎ2個の主尺マークを１ショットとするように遮光板１１３を制御し、このショットによる露光処理をｍ1×ｎ1回繰り返し、ｍ1×ｎ1×ｍ2×ｎ2（＝Ｎ）個の重ね合わせマークを生成する。
【００４０】
続いてステップＳ１０３では、搬送／現像処理系１１７を利用して重ね合わせマークが形成された感光基板を現像し、これをマーク読取装置２０１に供給して、重ね合わせマークを計測させ、その計測結果（δx(1)〜δx(N)、δy(1)〜δy(N)）を取得する。なお、感光基板の現像処理やマーク読取装置への供給にあたっては、別の制御装置によって制御される別装置を用い、人手を介在させてもかまわない。この場合、ステップＳ１０３は単にマーク読取装置２０１から計測結果を取得するものとなる。
【００４１】
次に、ステップＳ１０４において、上述した連立方程式を解く手法によりディストーション（及びステージの配列誤差や、レチクル製造上の誤差）を算出する。そして、ステップＳ１０５において、露光ジョブを実行するに際して、算出されたディストーションを補正するための補正値を算出し、これをメモリ１３２に記憶する。
【００４２】
なお、遮光板１１３をレチクルステージに設ける例を示したが、照明光学系の中に設けてもよい。要は、図１（ｂ）に示したように所定の数の主尺マークを１ショットとするように照明光を制限する機能を実現できるものであればよく、遮光板以外の手法を用いて実現してもよい。
【００４３】
次に上記説明した露光装置を利用したデバイスの生産方法を説明する。
図１４は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（露光制御データ作成）では設計した回路パターンに基づいて露光装置の露光制御データ（露光ジョブ）を作成する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意した露光制御データが入力された露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。ここで、上記補正値１３２ｃを用いて露光制御データが適宜補正され、高精度な露光処理が実行される。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００４４】
図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００４５】
以上のように、本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに製造することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ディストーション計測をより高精度に行なうことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のディストーション計測処理において、第１レイヤおよび第２レイヤでのレチクル遮光状態を示す図である。
【図２】実施形態のディストーション計測処理において、第１レイヤで転写された基板上のマークを示す図である。
【図３】実施形態のディストーション計測処理において、第２レイヤ途中までに形成された基板上の重ね合せマークを示す図である。
【図４】ショット内ディストーションの定義例を示す図である。
【図５】第１レイヤで転写された各ショットの配列誤差の定義例を示す図である。
【図６】第２レイヤで転写される主尺マークの相対位置誤差の定義例を示す図である。
【図７】第２レイヤで転写される各ショットの配列誤差の定義例を示す図である。
【図８】従来技術による第１レイヤおよび第２レイヤでのレチクル遮光状態を示す図である。
【図９】従来技術によるディストーション計測方法を説明する図である。
【図１０】従来技術によるディストーション計測方法を説明する図である。
【図１１】従来技術によるディストーション計測方法を説明する図である。
【図１２】実施形態のディストーション計測方法を実現する露光システムを説明するブロック図である。
【図１３】実施形態のディストーション計測方法を実行する露光制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】微小デバイスの製造のフローを示す図である。
【図１５】図１４に示すウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
Claims (8)
- ｍ 1 とｍ 2 、及びｎ 1 とｎ 2 は、それぞれ互いに素な自然数であり、ｍ 1 ＞ｍ 2 、ｎ 1 ＞ｎ 2 の関係を有するものとし、レチクル及び投影光学系を介した、感光基板上に所定の列間隔及び行間隔でｍ 1 行ｎ 1 列の第１マークを配するショット露光をｍ 2 ×ｎ 2 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第１マークを形成する第１形成工程と、
前記レチクル及び前記投影光学系を介した、前記感光基板上に前記所定の列間隔及び行間隔のｍ 2 行ｎ 2 列の第２マークを配するショット露光をｍ 1 ×ｎ 1 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第２マークを形成する第２形成工程と、
前記第１形成工程で形成された第１マークと前記第２形成工程で形成された第２マークとによって形成されたｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークの各々について前記第１マークと前記第２マークとのずれ量を計測する計測工程と、
前記計測工程で計測されたずれ量に基づいて前記投影光学系のディストーション量を算出する算出工程とを備えることを特徴とするディストーション計測方法。 - 前記所定の列間隔をｐx、前記所定の行間隔をｐyとする場合、
前記第１工程は、行方向のショット間隔をｐx×ｎ 1 、列方向のショット間隔をｐy×ｍ 1 としてショット露光を繰り返し、
前記第２工程は、行方向のショット間隔をｐx×ｎ 2 、列方向のショット間隔をｐy×ｍ 2 としてショット露光を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のディストーション計測方法。 - 前記算出工程は、
δ x(n) 、δ y(n) ：ｎ番目の重ね合せマークの計測値、
dx 1 (i) 、 dy 1 (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量、
dx 2 (j) 、 dy 2 (j) ：ｊ番目の第２マークのレチクル製造上の位置誤差、
ex 1 (k) 、 ey 1 (k) 、 e θ 1 (k) ：第１マーク形成時のｋ番目のショットの配列誤差、
ex 2 (l) 、 ey 2 (l) 、 e θ 2 (l) ：第２マーク形成時のｌ番目のショットの配列誤差、
X 1 (i) 、 Y 1 (i) ：ｉ番目の第１マークのショット内座標、
X 2 (j) 、 Y 2 (j) ：ｊ番目の第２マークのショット内座標、
ε x(n) 、ε y(n) ：丸めによる量子化誤差、
なる２×ｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 ＋１２個の式からなる連立方程式を解くことにより前記ディストーション量を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のディストーション計測方法。 - レチクル上のパターンを露光光によってウエハ上に転写する露光手段と、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のディストーション計測方法を実行して得られたディストーション量に基づいて露光処理のための補正値を生成し、格納する格納手段とを備え、
前記露光手段による露光処理において前記補正値を反映させることを特徴とする露光装置。 - ｍ 1 とｍ 2 、及びｎ 1 とｎ 2 は、それぞれ互いに素な自然数であり、ｍ 1 ＞ｍ 2 、ｎ 1 ＞ｎ 2 の関係を有するものとし、レチクル及び投影光学系を介した、感光基板上に所定の列間隔及び行間隔でｍ 1 行ｎ 1 列の第１マークを配するショット露光をｍ 2 ×ｎ 2 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第１マークを形成し、かつ前記レチクル及び前記投影光学系を介した、前記感光基板上に前記所定の列間隔及び行間隔のｍ 2 行ｎ 2 列の第２マークを配するショット露光をｍ 1 ×ｎ 1 回繰返し、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第２マークを形成することによって、該感光基板上にｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークを形成するように露光装置を制御する制御手段と、
前記ｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークの各々について前記第１マークと前記第２マークとのずれ量を計測する計測手段と、
前記ｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 個の重ね合わせマークの各々について計測された前記ずれ量に基づいて前記投影光学系のディストーション量を算出する算出手段とを備えることを特徴とするディストーション計測装置。 - 前記制御手段は、
前記所定の列間隔をｐx、前記所定の行間隔をｐyとする場合、
行方向のショット間隔をｐx×ｎ 1 、列方向のショット間隔をｐy×ｍ 1 としてショット露光を繰り返すことにより前記ｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第１マークを形成し、
行方向のショット間隔をｐx×ｎ 2 、列方向のショット間隔をｐy×ｍ 2 としてショット露光を繰り返すことにより前記ｍ 1 ×ｍ 2 行ｎ 1 ×ｎ 2 列の第２マークを形成する、
ように前記露光装置を制御することを特徴とする請求項５に記載のディストーション計測装置。 - 前記算出手段は、
δ x(n) 、δ y(n) ：ｎ番目の重ね合せマークの計測値
dx 1 (i) 、 dy 1 (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量
dx 2 (j) 、 dy 2 (j) ：ｊ番目の第２マークのレチクル製造上の位置誤差
ex 1 (k) 、 ey 1 (k) 、 e θ 1 (k) ：第１マーク形成時のｋ番目のショットの配列誤差
ex 2 (l) 、 ey 2 (l) 、 e θ 2 (l) ：第２マーク形成時のｌ番目のショットの配列誤差
X 1 (i) 、 Y 1 (i) ：ｉ番目の第１マークのショット内座標
X 2 (j) 、 Y 2 (j) ：ｊ番目の第２マークのショット内座標
ε x(n) 、ε y(n) ：丸めによる量子化誤差、
なる２×ｍ 1 ×ｍ 2 ×ｎ 1 ×ｎ 2 ＋１２個の式からなる連立方程式を解くことにより前記ディストーション量を算出することを特徴とする請求項５に記載のディストーション計測装置。 - 請求項４に記載の露光装置を用いてウエハを露光する工程と、該露光されたウエハを現像する工程と、を有することを特徴とするデバイス製造方法。
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