JP6391337B2 - リソグラフィ装置、リソグラフィ方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置、リソグラフィ方法、および物品の製造方法に関する。

リソグラフィ装置は、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの物品の製造工程に含まれるリソグラフィ工程において、被加工物（例えば基板）上に加工用のパターンを形成する。当該パターンは、レジスト内の潜像パターンまたはレジスト自体のパターンを含みうる。このリソグラフィ装置の一例である露光装置は、原版（レチクルやマスクなど）に予め形成されているパターンを、投影光学系を介して投影し、感光剤が塗布された基板（ウエハやガラスプレートなど）を露光する。そして、このような露光装置では、露光に先立ち、原版に形成されているパターンを基板に形成されているパターンに重ね合わせるための位置合わせ（アライメント）が行われる。

当該位置合わせのために、基板上の各ショット領域の位置を求める手法として、ＡＧＡ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｇｌｏｂａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）法が知られている。ＡＧＡ法では、まず、基板上の全ショット領域の中からいくつかのサンプルショット領域が選択され、各サンプルショット領域について、その設計位置（基準位置または設計上の位置）からの位置ずれ量が計測される。そして、得られた計測結果に基づき、各ショット領域の位置をその設計位置から求める（設計位置を補正する）ための補正パラメータ（以下「基板補正パラメータ」）が求められる。当該基板補正パラメータは、予め用意された各ショット領域の設計位置から各ショット領域の（実際の又は計測された）位置への変換式（回帰式）の係数としうる。当該係数は、当該変換式と上記計測結果とに基づく回帰演算により求めうる。また、重ね合わせの精度を高めるため、基板補正パラメータだけでなく、ショット領域の形状を求める（ショット領域の設計形状（基準形状または設計上の形状）を補正する）ためのパラメータ（以下「ショット補正パラメータ」）を求める手法もある。なお、ショット領域の形状は、典型的には、Ｘ軸・Ｙ軸それぞれに関する倍率や回転に係るものである。当該ショット補正パラメータは、予め用意された各ショット領域内の設計上の位置から各ショット領域内の（実際の又は計測された）位置への変換式（回帰式）の係数としうる。当該係数は、当該変換式と上記計測結果とに基づく回帰演算により求めうる。なお、ショット領域が変形する原因には、投影光学系のディストーション（歪曲収差）などの露光工程に起因するものと、露光工程以外の加熱を伴う工程での基板の変形などの他工程に起因するものとが含まれる。

ＡＧＡ法では、ショット領域に対応するマーク（アライメントマーク）の位置を計測して、ショット領域の代表位置（通常は中心）のその設計位置からのずれ量が求められる。図９は、従来のショット領域ＳＨに関するマーク配置を示す平面図である。図９（ａ）は、基板補正パラメータを求めるのに必要なショット領域ＳＨに関するマークの配置を例示する図である。Ｘ軸方向の位置を計測するためのマークＭＸ１とＹ軸方向の位置を計測するためのマークＭＹ１とが配置されている。一方、図９（ｂ）は、ショット補正パラメータを求めるのに必要なショット領域ＳＨに関するマークの配置を例示する図である。図９（ａ）の場合より多くのマーク（マークＭＸ１〜ＭＸ３、マークＭＹ１〜ＭＹ３）が配置されている。図１０は、基板Ｗ上でのサンプルショット領域ＳＨの配置を例示する平面図である。基板Ｗ上に対して、図９（ｂ）に示すような、ショット補正パラメータを求めるための２つのサンプルショット領域ＳＨ１、ＳＨ２が設定されている。また、基板Ｗに対して、図９（ａ）に示すような、基板補正パラメータを求めるための４つのサンプルショット領域ＳＨ３〜ＳＨ６が設定されている。特許文献１は、基板補正パラメータおよびショット補正パラメータを求める方法や、それを用いる露光装置を開示している。

特開２００３−１００６０４号公報

特許文献１に示す方法は、ショット補正パラメータを求めるために、基板補正パラメータを求めるためのサンプルショット領域とは別の、専用のサンプルショット領域を計測する。このため、従来の露光装置は、マークの位置の計測に時間を要し、スループットの点で不利となりうる。

本発明は、例えば、重ね合わせ精度およびスループットの点で有利なリソグラフィ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基板上のショット領域にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、基板上に形成されたマークを検出する検出部と、検出部の出力に基づいて、マークの位置のその基準位置からのずれ量を求める制御部と、を有し、検出部は、複数のショット領域から選択された複数のサンプルショット領域のそれぞれに形成された第１マークを検出し、複数のショット領域から選択され、第１マークを検出したサンプルショット領域とは異なる複数のサンプルショット領域のそれぞれに形成された第２マークを検出し、制御部は、検出部によって検出された複数の第１マークのずれ量と、検出部によって検出された複数の第２マークのずれ量と、に基づいて、ショット領域の位置および形状に関する情報を得、第１マークはサンプルショット領域に対して第１の位置に配置され、第２マークはサンプルショット領域に対して第２位置に配置され、第１位置と第２位置とはサンプルショット領域に対して異なる位置であり、サンプルショット領域は、複数のショット領域のうち外側に配置されたショット領域から選択される、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、重ね合わせ精度およびスループットの点で有利なリソグラフィ装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。 第１実施形態におけるショット領域内のマークの配置を示す図である。 第１実施形態における検出対象となるマークを示す図である。 第１実施形態における処理工程を示すフローチャートである。 第１実施形態における検出対象となるマークの他の例を示す図である。 第２実施形態における処理工程を示すフローチャートである。 第２実施形態における検出対象となるマークを示す図である。 第２実施形態における検出対象となるマークの他の例を示す図である。 従来のショット領域内のマークの配置を示す図である。 従来のウエハ上のサンプルショット領域の配置を示す図である。 従来の処理工程を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係るリソグラフィ装置（リソグラフィ方法）について説明する。以下、本実施形態に係るリソグラフィ装置は、一例として露光装置であるものとして説明する。図１は、本実施形態に係る露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、一例として、半導体デバイスの製造工程に使用され、ステップ・アンド・リピート方式にてレチクルＲに形成されているパターンをウエハＷ上（基板上）に露光（転写）する投影型露光装置とする。露光装置１は、照明系２と、レチクルＲを保持するレチクルステージ３と、投影光学系４と、ウエハＷを保持するウエハステージ５と、アライメント検出系６と、制御部７とを備える。なお、図１では、投影光学系４の光軸（本実施形態では鉛直方向）に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で露光時のウエハＷの走査方向にＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する非走査方向にＹ軸を取っている。

照明系２は、不図示の光源から照射された光を調整し、レチクルＲを照明する。レチクルＲは、ウエハＷ上に転写されるべきパターン（例えば回路パターン）が形成された、例えば石英ガラス製の原版である。レチクルステージ３は、レチクルＲを保持しつつ、ＸＹの各軸方向に移動可能である。投影光学系４は、照明系２からの光で照明されたレチクルＲ上のパターンの像を所定の倍率（例えば１／２〜１／５）でウエハＷ上に投影する。ウエハＷは、表面上にレジスト（感光剤）が塗布された、例えば単結晶シリコンからなる基板である。ウエハステージ５は、ウエハＷをチャック８を介して保持しつつＸＹＺの各軸方向に移動可能である。

アライメント検出系（検出部）６は、ウエハＷのＸ軸方向およびＹ軸方向の位置（アライメント位置）を検出するものであり、例えば、図１に示すような、投影光学系４を介さずにウエハＷ上の基準マークを光学的に検出するオフアクシス方式の検出系とし得る。アライメント検出系６は、顕微鏡１０と、ＣＣＤカメラ１１と、画像記憶演算装置１２とを含む。顕微鏡１０は、アライメントの対象となるウエハＷ上に形成されたパターンの画像を拡大して観察する。ＣＣＤカメラ１１は、顕微鏡１０を通して得られたパターン画像を電気信号に変換し、後段側に接続されている画像記憶演算装置１２に送信する。画像記憶演算装置１２は、受信した画像信号に対して種々の画像演算処理を実行するとともに、画像信号や演算処理結果を記憶し、制御部７に出力する。さらに、露光装置１は、不図示のウエハ搬送装置によりウエハＷがアライメント検出位置に送られて来たときに、ウエハＷの外形基準から大まかなウエハＷの向きを検出し調整するためのプリアライメント装置１３を備える。

制御部７は、露光装置１の各構成要素の動作制御および演算処理などを実行し得る。制御部７は、例えばコンピューターなどで構成され、露光装置１の各構成要素に回線を介して接続されて、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。また、制御部７は、露光装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。

次に、本実施形態における露光装置１の動作について説明する。露光装置１は、露光するに先立ち、アライメント検出系６を用いて、レチクルＲに形成されているパターンをウエハＷ上に予め存在するパターンに高精度で重ね合わせるための位置合わせを実施する。特に本実施形態では、ウエハＷ上に複数配置されているショット領域の配列を求める手法として、上記のＡＧＡを採用する。ここで、ウエハ補正パラメータ（基板補正パラメータ）としては、例えば、以下の量が挙げられる。
（１）ウエハＷの中心位置のシフト誤差（平行移動量）：（Ｓｗｘ，Ｓｗｙ）
（２）ウエハＷ（ショット配列）のローテーション誤差（回転量）：（θｗｘ，θｗｙ）
（３）ウエハＷ（ショット配列）の倍率誤差（線形伸縮量）：（βｗｘ，βｗｙ）
なお、ウエハＷのローテーション誤差のＸ−Ｙ成分の差分（θｗｘ−θｗｙ）は、ウエハＷの直交度を表す。また、ショット補正パラメータとしては、例えば、以下の量が挙げられる。
（１）ショット領域のローテーション誤差（回転量）：（θｓｘ，θｓｙ）
（２）ショット領域の倍率誤差（線形伸縮量）：（βｓｘ，βｓｙ）

このＡＧＡを採用するに際し、本実施形態における特徴を明確にするための比較例として、従来のアライメント工程を含む処理の流れについて説明する。図１１は、従来の処理工程を示すフローチャートである。なお、ウエハＷ上には図９および図１０を用いて説明した複数のショット領域ＳＨ（ショット補正パラメータ計測用サンプルショット領域ＳＨ１、ＳＨ２、およびウエハ補正パラメータ計測用サンプルショット領域ＳＨ３〜ＳＨ６を含む）が配置されているものとする。また、ここで説明する従来の露光装置の各構成要素には、便宜上、図１に示す本実施形態に係る露光装置１の各構成要素と同一のものについては同一の符号を付す。まず、制御部７は、不図示のウエハ搬送装置から処理対象となるウエハＷを露光装置１内に搬入させる（ステップＳ３０１）。ここで、制御部７は、プリアライメント装置１３に対してウエハＷの大まかな位置決めをさせた後、このウエハＷをウエハステージ５上に搬送させて、チャック８の真空吸着により保持させる。

次に、制御部７は、ステップＳ３０２〜Ｓ３０５の一連の工程により、ショット補正パラメータを求める。まず、制御部７は、１番目のショット補正パラメータ計測用サンプルショット領域ＳＨ１に形成されているマーク（アライメントマーク）ＭＸ１がアライメント検出系６の顕微鏡１０の視野範囲に入るように、ウエハステージ５を移動させる（ステップＳ３０２）。次に、制御部７は、アライメント検出系６に対してマークＭＸ１の位置ずれを検出させて、位置情報としての位置ずれ量を計測する（ステップＳ３０３）。次に、制御部７は、アライメント検出系６がウエハＷ上のすべてのショット補正パラメータ計測用サンプルショット領域ＳＨ１、ＳＨ２について位置ずれ量の計測が終了したかどうかを判断する（ステップＳ３０４）。ここで、制御部７は、未計測のサンプルショット領域があると判断した場合には（ＮＯ）、ステップＳ３０２に戻り、一方、すべてのサンプルショット領域について計測が終了したと判断した場合には（ＹＥＳ）、次のステップＳ３０５に移行する。そして、制御部７は、ショット補正パラメータを算出する（ステップＳ３０５）。

次に、制御部７は、ステップＳ３０６〜Ｓ３０９の一連の工程（ＡＧＡ工程）により、ウエハ補正パラメータを求める。まず、制御部７は、１番目のウエハ補正パラメータ計測用サンプルショット領域ＳＨ３に形成されているマークＭＸ１がアライメント検出系６の顕微鏡１０の視野範囲に入るように、ウエハステージ５を移動させる（ステップＳ３０６）。次に、制御部７は、アライメント検出系６に対して、マークＭＸ１の位置情報としての位置ずれ量を計測させる（ステップＳ３０７）。次に、制御部７は、アライメント検出系６がウエハＷ上のすべてのウエハ補正パラメータ計測用サンプルショット領域ＳＨ３〜ＳＨ６について位置ずれ量の計測が終了したかどうかを判断する（ステップＳ３０８）。ここで、制御部７は、未計測のサンプルショット領域があると判断した場合には（ＮＯ）、ステップＳ３０６に戻り、一方、すべてのサンプルショット領域について計測が終了したと判断した場合には（ＹＥＳ）、次のステップＳ３０９に移行する。そして、制御部７は、ウエハ補正パラメータを算出する（ステップＳ３０９）。

次に、制御部７は、得られたショット補正パラメータとウエハ補正パラメータとに基づいて、パターンの形成位置を補正する、すなわちショット配列とショット形状との誤差を減らすように、露光装置１の各ユニットを駆動させる（ステップＳ３１０）。その後、制御部７は、露光を実施させる（露光工程：ステップＳ３１１）。そして、制御部７は、露光すべきすべてのウエハＷへの露光が終了したかどうかを判断する（ステップＳ３１２）。ここで、制御部７は、終了していないと判断した場合には（ＮＯ）、ステップＳ３０１に戻って処理を繰り返し、終了したと判断した場合には（ＹＥＳ）、すべての処理を終了する。

このような従来のアライメント工程によれば、適宜、ショット配列とショット形状とを補正することにより、各ショット領域に対する露光を高い重ね合わせ精度のもとに行い得る。しかしながら、図９〜図１１を用いて説明したとおり、従来、ショット補正パラメータを求めるためのサンプルショット領域と、ウエハ補正パラメータを求めるためのサンプルショット領域とは、それぞれ、それ専用のショット領域である。そして、それらのサンプルショット領域上に存在する検出対象となるマークを検出し、検出結果に基づいて位置ずれ量を計測する工程も、それぞれ別工程である。特に、ショット補正パラメータを求めるためのサンプルショット領域については、１つのサンプルショット領域内で複数のマークを検出するので、重ね合わせ精度を上げるためには必然的に検出しなければならないマーク数が多くなる。すなわち、従来の露光装置では、重ね合わせ精度を上げるための処置が、スループットの低下を引き起こす可能性がある。そこで、本実施形態では、以下のように、ウエハＷ上のショット領域ＳＨに予め複数のマークを形成しておくとともに、これらのマークを検出してショット補正パラメータとウエハ補正パラメータとを求め、補正に用いる。

図２は、本実施形態において露光対象となるウエハＷ上のショット領域（ｎ番目のショット領域ＳＨｎ）に形成されているマークの配置を示す概略平面図である。ショット領域ＳＨｎには、表面の四隅に対応する各マーク領域ＭＧ１＿ｎ、ＭＧ２＿ｎ、ＭＧ３＿ｎ、ＭＧ４＿ｎのそれぞれにマークが配置されている。この例では、まず、第１マーク領域ＭＧ１＿ｎに、Ｘ軸方向用のマークＭＸ１＿ｎが形成されている。第２マーク領域ＭＧ２＿ｎには、Ｘ軸方向用のマークＭＸ２＿ｎと、Ｙ軸方向用のマークＭＹ３＿ｎとが形成されている。第３マーク領域ＭＧ３＿ｎには、Ｘ軸方向用のマークＭＸ３＿ｎと、Ｙ軸方向用のマークＭＹ２＿ｎとが形成されている。そして、第４マーク領域ＭＧ４＿ｎには、Ｙ軸方向用のマークＭＹ１＿ｎが形成されている。

図３は、本実施形態におけるショット領域ＳＨｎのウエハＷ上での配列（配置）を示す概略平面図である。本実施形態では、例えば、すべてのショット領域ＳＨのうちウエハＷの外周側に存在するものをサンプルショット領域ＳＨ１〜ＳＨ１２として配置（決定）し得る。また、本実施形態では、図１０に示す従来の場合とは異なり、ショット補正パラメータ計測用とウエハ補正パラメータ計測用とにサンプルショット領域を分けず、ウエハＷ上のすべてのショット領域ＳＨに、図２に示す同一のマークが形成されている。

図４は、本実施形態における、上記のようなショット領域（サンプルショット領域）ＳＨｎが設定されたウエハＷに対する処理工程を示すフローチャートである。まず、制御部７は、不図示のウエハ搬送装置から処理対象となるウエハＷを露光装置１内に搬入させる（ステップＳ１０１）。ここで、制御部７は、プリアライメント装置１３に対してウエハＷの大まかな位置決めをさせた後、このウエハＷをウエハステージ５上に搬送させて、チャック８の真空吸着により保持させる。

次に、制御部７は、ウエハＷ上のサンプルショット領域ＳＨ１〜ＳＨ１２ごとに、検出対象となるマークを選択する（ステップＳ１０２）。このとき、制御部７は、選択されたマーク全体で各座標のマークが少なくとも１つ選択されるように、マークを選択する。具体的な選択例としては、図３に示すように、まず、サンプルショット領域ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３では、それぞれマーク領域ＭＧ１＿１、ＭＧ１＿２、ＭＧ１＿３に配置されているマークが選択される。サンプルショット領域ＳＨ４、ＳＨ１１、ＳＨ１２では、それぞれマーク領域ＭＧ２＿４、ＭＧ２＿１１、ＭＧ２＿１２に配置されているマークが選択される。サンプルショット領域ＳＨ７、ＳＨ８、ＳＨ９、Ｓ１０では、それぞれマーク領域ＭＧ３＿７、ＭＧ３＿８、ＭＧ３＿９、ＭＧ３＿１０に配置されているマークが選択される。そして、サンプルショット領域ＳＨ５、ＳＨ６では、それぞれマーク領域ＭＧ４＿５、ＭＧ４＿６に配置されているマークが選択される。

図５は、ステップＳ１０２におけるマークの他の選択例を示す概略平面図である。制御部７は、上記の選択例に換えて、図５に示すように、選択されたマーク全体で各座標のマークの選択数が均一になるように、マークを選択してもよい。このようにマークを選択することで、それぞれのマークでのずれ量のばらつきが同等になり、より信頼性の高い位置合わせを行うことが期待できる。なお、この他にも、サンプルショット領域の配置やショット領域内のマークの配置を考慮し、各座標のマークが少なくとも１つ以上選択するという条件を満たしていれば、任意に選択し得る。

図４に戻り、次に、制御部７は、１番目のサンプルショット領域ＳＨ１で選択されたマークＭＸ１＿１がアライメント検出系６の顕微鏡１０の視野範囲に入るように、ウエハステージ５を移動させる（ステップＳ１０３）。

次に、制御部７は、アライメント検出系６に対してマークＭＸ１＿１の位置ずれを検出させ、位置情報としての位置ずれ量を計測する（ステップＳ１０４）。このときの位置ずれの検出方法としては、例えば、アライメント検出系６において、顕微鏡１０およびＣＣＤカメラ１１が、不図示のアライメント照明装置により照明されたマークＭＸ１＿１を画像信号として取り込む。そして、画像記憶演算装置１２が、取り込んだ画像信号と、予め内部に記憶しているマークのパターンとをパターンマッチングにより照合することで、マークＭＸ１＿１の設計位置からのずれ量ｌｘ１＿１が求められる。

次に、制御部７は、アライメント検出系６がウエハＷ上のすべてのサンプルショット領域ＳＨ１〜ＳＨ１２について位置ずれ量の計測が終了したかどうかを判断する（ステップＳ１０５）。ここで、制御部７は、未計測のサンプルショット領域ＳＨがあると判断した場合には（ＮＯ）、ステップＳ１０３に戻り、一方、すべてのサンプルショット領域ＳＨについて計測が終了したと判断した場合には（ＹＥＳ）、次のステップＳ１０６に移行する。なお、本実施形態において、ここまでの工程ですべてのサンプルショット領域ＳＨ１〜ＳＨ１２にて検出対象となったマークは、以下のとおりである。ＭＸ１＿２、ＭＸ１＿３、ＭＸ２＿４、ＭＹ３＿４、ＭＹ１＿５、ＭＹ１＿６、ＭＸ３＿７、ＭＹ２＿７、ＭＸ３＿８、ＭＹ２＿８、ＭＸ３＿９、ＭＹ２＿９、ＭＸ３＿１０、ＭＹ２＿１０、ＭＸ２＿１１、ＭＹ３＿１１、ＭＸ２＿１２、ＭＹ３＿１２。そして、制御部７は、これらのマークを検出させることで、以下のＸ、Ｙ軸方向の位置ずれ量が計測される。ｌｘ１＿２、ｌｘ１＿３、ｌｘ２＿４、ｌｙ３＿４、ｌｙ１＿５、ｌｙ１＿６、ｌｘ３＿７、ｌｙ２＿７、ｌｘ３＿８、ｌｙ２＿８、ｌｘ３＿９、ｌｙ２＿９、ｌｘ３＿１０、ｌｙ２＿１０、ｌｘ２＿１１、ｌｙ３＿１１、ｌｘ２＿１２、ｌｙ３＿１２。

次に、制御部７は、ショット補正パラメータを算出する（ステップＳ１０６）。ここで、制御部７は、ステップＳ１０５までの工程にて計測した各マークの位置ずれ量を統計的に処理することで、ショット補正パラメータを算出する。例えば、制御部７は、各座標に配置されているマークのそれぞれについて平均値を算出することで、最終的にショット補正パラメータを算出し得る。具体的には、以下のとおりである。まず、マークＭＸｎ、ＭＹｎの選択数をｍｘｎ、ｍｙｎ、マークＭＸｎ、ＭＹｎを選択したサンプルショット領域ＳＨの番号を（ａｘｎ＿１，ａｘｎ＿２，・・・，ａｘｎ＿ｍｘｎ）、（ａｙｎ＿１，ａｙｎ＿２，・・・，ａｙｎ＿ｍｙｎ）とする。この場合、各マークのＸ、Ｙ軸方向の平均的な位置ずれ量（ｌｘｎ’，ｌｙｎ’）は、（数１）で表される。

ここで、マーク番号に対応したｎを、ｎ＝１〜３とすると、（ｌｘｎ’，ｌｙｎ’）は、（数２）で表される。

また、補正残差Ｖは、上記の位置ずれ量ｌｘｎ’、ｌｙｎ’を用いると、（数３）で表される。

ここで、ｌｘｎ’、ｌｙｎ’と、設計値であるｄｘｎ，ｄｙｎとが既知であるので、制御部７は、補正残差Ｖを最小にするような連立方程式を解いて、｛Ｓｓｘ，Ｓｓｙ，θｓｘ，θｓｙ，βｓｘ，βｓｙ｝を求めればよい。

次に、制御部７は、ウエハ補正パラメータを算出する（ステップＳ１０７）。このとき、制御部７は、ステップＳ１０５までの工程にて計測した各マークの位置ずれ量に基づいてウエハ補正パラメータを算出する。具体的には、例えば以下のとおりである。まず、各サンプルショット領域ＳＨの基準位置（通常はショット領域中心位置）の設計値からのずれ量（Ｌｘｋ，Ｌｙｋ）（以下、ｋ＝１〜１２：サンプルショット領域ＳＨの番号に対応）をそれぞれ求める。例えば、各サンプルショット領域ＳＨの中心位置からの各マークの設計上の位置に、計測されたマークの位置ずれ量（ｌｘｎ’，ｌｙｎ’）を足した座標が、実際のマーク位置であり、これらを平均化すればよい。ウエハＷ内に存在する各サンプルショット領域ＳＨの中心の設計上の位置を（Ｄｘｋ，Ｄｙｋ）で表わす。そして、ウエハ補正パラメータによって補正されたショット領域中心位置（Ｄｘｋ'，Ｄｙｋ'）は、（数４）で表わされる。

また、計測の結果得られた実際のショット領域中心位置は、（数５）で表わされる。

また、補正残差Ｖ’は、上記のショット領域中心位置Ｄｘｋ'、Ｄｙｋ'を用いると、（数６）で表される。

ここで、Ｌｘｋ、Ｌｙｋと、設計値であるＤｘｋ、Ｄｙｋとが既知であるので、制御部７は、補正残差Ｖ’を最小にするような連立方程式を解いて、Ｓｗｘ，Ｓｗｙ，θｗｘ，θｗｙ，βｗｘ，βｗｙ｝を求めればよい。

そして、以下、ステップＳ１０８からＳ１１０までの工程は、従来の図１１におけるステップＳ３１０からＳ３１２までの工程と同様である。

このように、露光装置１は、ショット補正パラメータとウエハ補正パラメータとを用いて補正されたショット配列とショット形状に合わせて、高い重ね合わせ精度で各ショット領域に対する露光を行うことができる。さらに、露光装置１は、従来の露光装置とは異なり、ショット補正パラメータを求めるためのサンプルショット領域とウエハ補正パラメータを求めるためのサンプルショット領域とを区別せずすべてのサンプルショット領域ＳＨには共通のマークが形成されている。そして、露光装置１は、ショット補正パラメータを求めるためであっても、サンプルショット領域ＳＨ内のすべてのマークを計測する必要がない。したがって、従来の露光装置よりも検出すべきマーク数を減らせるので、高速で位置合わせを行うことができ、結果としてスループットを向上させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、重ね合わせ精度を低下させることなく、スループットを向上させるのに有利なリソグラフィ装置およびリソグラフィ方法を提供することができる。

なお、本実施形態では、複数のサンプルショット領域にわたる各マークの位置ずれ量の統計的な処理として、平均値を得る処理を採用したが、他の統計的な代表値を得る処理を採用してもよい。例えば、平均値の替りに、中央値または最頻値等を採用しうる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るリソグラフィ装置について説明する。第１実施形態では、リソグラフィ装置としての露光装置１は、マークの位置ずれ量を計測するときに、マークが形成されているウエハＷを静止させた状態とする、いわゆるステップ計測を実施している。これに対して、本実施形態に係るリソグラフィ装置の特徴は、ウエハＷをアライメント検出系６に対して相対的に移動（スキャン）させつつマークの位置ずれ量を計測する、いわゆるスキャン計測を実施する点にある。以下、本実施形態においても、リソグラフィ装置は、一例として露光装置であるものとし、露光装置の構成自体も、第１実施形態に係る露光装置１と同様であるものとして説明する。

図６は、一例として第１実施形態と同様に図２に示すショット領域（サンプルショット領域）ＳＨｎが設定されたウエハＷに対する、本実施形態における処理工程を示すフローチャートである。まず、制御部７は、第１実施形態における図４のステップＳ１０１と同様に、ウエハＷを露光装置１内に搬入させる（ステップＳ２０１）。

次に、制御部７は、ウエハＷ上のサンプルショット領域ＳＨ１〜ＳＨ１２ごとに、検出対象となるマークを選択する（ステップＳ２０２）。このとき、制御部７は、第１実施形態におけるステップＳ１０２と同様に、選択されたマーク全体で各座標のマークが少なくとも１つ選択されるように、マークを選択する。図７は、本実施形態におけるショット領域ＳＨｎのウエハＷ上での配列（配置）を示す概略平面図である。本実施形態ではスキャン計測を実施するので、走査の方向であるＹ軸方向に沿って整列するように、ウエハＷ上のすべてのショット領域ＳＨをサンプルショット領域ＳＨ１１〜ＳＨ６２とし得る。なお、本実施形態においても、図１０に示す従来のものとは異なり、ショット補正パラメータ計測用とウエハ補正パラメータ計測用とにサンプルショット領域を分けず、すべてのショット領域ＳＨに図２に示すマークが形成されている。具体的な選択例としては、図７に示すように、まず、第１のスキャンＳＣＡＮ１で計測されるサンプルショット領域ＳＨ１１、ＳＨ１２では、ぞれぞれマーク領域ＭＧ３＿１１、ＭＧ３＿１２に配置されているマークが選択される。第２のスキャンＳＣＡＮ２で計測されるサンプルショット領域ＳＨ２１、ＳＨ２２、ＳＨ２３、ＳＨ２４では、それぞれマーク領域ＭＧ２＿２１、ＭＧ２＿２２、ＭＧ２＿２３、ＭＧ２＿２４に配置されているマークが選択される。第３のスキャンＳＣＡＮ３で計測されるサンプルショット領域ＳＨ３１、ＳＨ３２、ＳＨ３３、ＳＨ３４では、それぞれマーク領域ＭＧ３＿３１、ＭＧ３＿３２、ＭＧ３＿３３、ＭＧ３＿３４に配置されているマークが選択される。第４のスキャンＳＣＡＮ４で計測されるサンプルショット領域ＳＨ４１、ＳＨ４２、ＳＨ４３、ＳＨ４４では、それぞれマーク領域ＭＧ４＿４１、ＭＧ４＿４２、ＭＧ４＿４３、ＭＧ４＿４４に配置されているマークが選択される。第５のスキャンＳＣＡＮ５で計測されるサンプルショット領域ＳＨ５１、ＳＨ５２、ＳＨ５３、ＳＨ５４では、それぞれマーク領域ＭＧ１＿５１、ＭＧ１＿５２、ＭＧ５＿５３、ＭＧ５＿５４に配置されているマークが選択される。そして、第６のスキャンＳＣＡＮ６で計測されるサンプルショット領域ＳＨ６１、ＳＨ６２では、ぞれぞれマーク領域ＭＧ２＿６１、ＭＧ２＿６２に配置されているマークが選択される。

図８は、ステップＳ２０２におけるマークの他の選択例を示す概略平面図である。本実施形態においても、第１実施形態において図５を用いて説明したのと同様、制御部７は、上記の選択例に換えて、図８に示すように、選択されたマーク全体で各座標のマークの選択数が均一になるように、マークを選択してもよい。さらにこの場合も、この他にも、サンプルショット領域の配置やショット領域内のマークの配置を考慮し、各座標のマークが少なくとも１つ以上選択するという条件を満たしていれば、任意に選択し得る。

図６に戻り、次に、制御部７は、第１のスキャンＳＣＡＮ１の開始位置にウエハステージ５を移動させる（ステップＳ２０３）。次に、制御部７は、アライメント検出系６に対して各マークの位置ずれを検出させ、位置ずれ量を計測する（ステップＳ２０４）。ここで、このときの位置ずれの検出方法としては、まず、制御部７は、ウエハステージ５をＹ軸方向に移動させる。制御部７は、その移動中、アライメント検出系６において、ステップＳ２０２にて選択したマークが、順次、顕微鏡１０およびＣＣＤカメラ１１の視野範囲内に入ったときに、不図示のアライメント照明装置により照明された各マークを画像信号として取り込む。そして、制御部７は、画像記憶演算装置１２が、取り込んだ画像信号と、予め内部に記憶しているマークのパターンとをパターンマッチングにより照合する。これにより、第１のスキャンＳＣＡＮ１で撮像したマークＭＸ１＿１１およびＭＸ１＿１２の設計位置からのずれ量ｌｘ１＿１１およびｌｘ１＿１２が求められる。

次に、制御部７は、アライメント検出系６がウエハＷ上のすべてのサンプルショット領域ＳＨ１１〜ＳＨ６２について位置ずれ量の計測を実施したかどうかを判断する（ステップＳ２０５）。ここで、制御部７は、未計測のサンプルショット領域があると判断した場合には（ＮＯ）、ステップＳ２０３に戻り、一方、すべてのサンプルショット領域について計測を実施したと判断した場合には（ＹＥＳ）、次のステップＳ２０６に移行する。そして、以下、ステップＳ２０６からＳ２１０までの工程は、第１実施形態の図４におけるステップＳ１０６からＳ１１０までの工程と同様である。特に、ステップＳ２０６のショット補正パラメータを算出する工程では、ステップＳ２０５までで得られた各位置ずれ量を第１実施形態と同様に統計的に処理して算出することになる。

このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏し、特にスキャン計測によりマークの位置ずれ量を計測するので、より短時間で多くのマークを計測でき、結果としてスループットをより向上させることができる。

なお、上記各実施形態では、ショット補正パラメータを回転量や倍率と想定したが、これらに限定されない。例えば、ショット領域内のより多数のマークを計測することで、台形歪み、樽型、糸巻き型などのショット領域歪みを求め、それらをショット補正パラメータとすることもできる。そして、これらのショット補正パラメータについても、適宜計測するショット領域内のマーク座標を増やすなどしてもよい。

また、上記各実施形態では、リソグラフィ装置として露光装置の例を説明したが、リソグラフィ装置は、それに限らず、他のリソグラフィ装置であってもよい。例えば、電子線のような荷電粒子線で基板（上の感光剤）に描画を行う描画装置であってもよく、または基板上のインプリント材を型（モールド）で成形（成型）して基板上にパターンを形成するインプリント装置等であってもよい。

（物品の製造方法）
一実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイスなどのマイクロデバイスや微細構造を有する素子などの物品を製造するのに好適である。当該製造方法は、物体（例えば、感光剤を表面に有する基板）上に上記のリソグラフィ装置を用いてパターン（例えば潜像パターン）を形成する工程と、該工程でパターンを形成された物体を処理する工程（例えば、現像工程）とを含み得る。さらに、該製造方法は、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）を含み得る。本実施形態の物品の製造方法は、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。

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ず、その要旨の範囲内で種々の変形または変更が可能である。

１ 露光装置
６ アライメント検出系
７ 制御部
ＭＸ Ｘ軸方向用マーク
ＭＹ Ｙ軸方向用マーク
ＳＨ ショット領域
Ｗ ウエハ

Claims (13)

1. 基板上のショット領域にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
   前記基板上に形成されたマークを検出する検出部と、
   前記検出部の出力に基づいて、前記マークの位置のその基準位置からのずれ量を求める制御部と、
   を有し、
   前記検出部は、複数の前記ショット領域から選択された複数のサンプルショット領域のそれぞれに形成された第１マークを検出し、複数の前記ショット領域から選択され、前記第１マークを検出した前記サンプルショット領域とは異なる複数のサンプルショット領域のそれぞれに形成された第２マークを検出し、
   前記制御部は、前記検出部によって検出された複数の前記第１マークの前記ずれ量と、前記検出部によって検出された複数の前記第２マークの前記ずれ量と、に基づいて、前記ショット領域の位置および形状に関する情報を得、
   前記第１マークは前記サンプルショット領域に対して第１の位置に配置され、前記第２マークは前記サンプルショット領域に対して第２位置に配置され、前記第１位置と前記第２位置とは前記サンプルショット領域に対して異なる位置であり、
   前記サンプルショット領域は、複数の前記ショット領域のうち外側に配置された前記ショット領域から選択される、
   ことを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記制御部は、前記検出部によって検出される複数の前記第１マークの数と、前記検出部によって検出される複数の前記第２マークの数とが等しくなるように、前記検出部による検出の対象となるマークを選択する、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. 前記制御部は、前記検出部と前記基板とが相対的に移動している状態において前記検出部にマークを検出させる、ことを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記制御部は、前記検出部による検出の対象となるマークを、該マークが前記移動の方向に沿って整列するように選択する、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. 前記検出部によって検出された複数の前記第１マークの前記ずれ量と、前記検出部によって検出された複数の前記第２マークの前記ずれ量との代表値に基づいて、前記基板上のショット領域の形状に関する情報を得る、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記制御部は、前記代表値として、平均値、中央値または最頻値を得る、ことを特徴とする請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 基板上のショット領域にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
   前記基板上に形成されたマークを検出する検出部と、
   前記検出部に前記マークを検出させて、前記マークの位置のその基準位置からのずれ量を求める制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、複数の前記ショット領域のうち外側に配置された前記ショット領域から選択された複数のサンプルショット領域のそれぞれに対して配置された複数の前記マークのうちから選択された１つの前記マークを前記検出部に検出させて求めた前記ずれ量に基づいて、前記ショット領域の位置および形状に関する情報を得、
   前記サンプルショット領域に対して第１の位置に配置され且つ前記検出部により検出される前記マークの数と、前記サンプルショット領域に対して第２の位置に配置され且つ前記検出部により検出される前記マークの数とが等しい、
   ことを特徴とするリソグラフィ装置。
8. 前記サンプルショット領域に対して共通の位置に配置された複数の前記マークのうち、少なくとも１つの前記サンプルショット領域に対して配置された前記マークが前記検出部により検出される、ことを特徴とする請求項７に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記ショット領域の位置に関する情報は、前記基板のシフトに関する情報、前記基板の回転に関する情報、および前記基板の倍率に関する情報のうち少なくともいずれか１つを含む、ことを特徴とする請求項７または８に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記ショット領域の形状に関する情報は、前記基板上のショット領域の回転に関する情報、および前記基板上のショット領域の倍率に関する情報のうち少なくともいずれか１つを含む、ことを特徴とする請求項７ないし９のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
11. 基板上に形成されたマークを検出して該マークの位置のその基準位置からのずれ量を求め、該ずれ量に基づいて前記基板上のショット領域にパターンを形成するリソグラフィ方法であって、
    複数の前記ショット領域から選択された複数のサンプルショット領域のそれぞれに形成された第１マークを検出し、複数の前記ショット領域から選択され、前記第１マークを検出した前記サンプルショット領域とは異なる複数のサンプルショット領域のそれぞれに形成された第２マークを検出し、
    検出された複数の前記第１マークの前記ずれ量と、検出された複数の前記第２マークの前記ずれ量と、に基づいて、前記ショット領域の位置および形状に関する情報を得、
    前記第１マークは前記サンプルショット領域に対して第１の位置に配置され、前記第２マークは前記サンプルショット領域に対して第２位置に配置され、前記第１位置と前記第２位置とは前記サンプルショット領域に対して異なる位置であり、
    前記サンプルショット領域は、複数の前記ショット領域のうち外側に配置された前記ショット領域から選択される、
    ことを特徴とするリソグラフィ方法。
12. 基板上に形成されたマークを検出して該マークの位置のその基準位置からのずれ量を求め、該ずれ量に基づいて前記基板上のショット領域にパターンを形成するリソグラフィ方法であって、
    複数の前記ショット領域のうち外側に配置された前記ショット領域から選択された複数のサンプルショット領域のそれぞれに対して配置された複数の前記マークのうちから選択された前記マークを検出して求めた複数の前記ずれ量に基づいて、前記基板上のショット領域の形状に関する情報を得、
    前記サンプルショット領域に対して第１の位置に配置され且つ検出される前記マークの数と、前記サンプルショット領域に対して第２の位置に配置され且つ前記検出部により検出される前記マークの数とが等しい、
    ことを特徴とするリソグラフィ方法。
13. 請求項１ないし１０のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置または請求項１１もしくは１２に記載のリソグラフィ方法を用いてパターンを基板に形成する工程と、前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、
    を含み、処理さ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の製造方法。

Images