JP6792342B2

JP6792342B2 - リソグラフィ装置およびその制御方法、ならびに物品の製造方法

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Publication number: JP6792342B2
Application number: JP2016069279A
Authority: JP
Inventors: 厚 ▲高▼木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2016-03-30
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: US10108098B2; JP2017181802A; US20170285491A1

Description

本発明は、リソグラフィ装置およびその制御方法、ならびに物品の製造方法に関する。

露光装置等のリソグラフィ装置の分野においては、形成すべきパターンの解像度やパターニングの精度に対する要求は年々高まっており、原版または基板とこれを保持する保持部との偏差が無視できないものとなっている。例えば、ステージ上に保持された原版や基板等の物品は、スキャン駆動の際、加速度による応力を受けて慣性力が働き、摩擦力との関係でステージに対する偏差を生じうる。このとき、この偏差が駆動方向で異なると、いわゆる方向差ずれとなり、露光する際のショット配列誤差となりうる。特許文献１は、走査露光中における加減速により発生するレチクルのステージに対する位置ずれを検知してこれを補正する技術を開示している。

また、原版や基板等の物品のステージに対する位置ずれには、走査露光中に発生するずれのみならず、物品のステージへの搭載初期に発生するチャッキング誤差等の位置ずれも含まれる。この類の位置ずれはステージの走査駆動が繰り返されるうちに収束していくことがわかっており、特許文献２は、レチクルステージに対するレチクルの位置ずれが収束するよう、予めレチクルステージを複数回駆動させる技術を開示している。

特開平０９−２４６１６８号公報特開２０１５−２３１０３５号公報

しかし、実際にはレチクルとレチクルステージとの結合状態はさまざまな条件下で変動しうるところ、特許文献２ではそのような観点でレチクルステージの走査駆動回数を制御していない。よって、スループットの低減のためには改善の余地がある。

本発明は、物品の搭載誤差の低減とスループットの両立に有利な技術を提供することを例示的目的とする。

本発明の一側面によれば、原版のパターンを基板に転写してパターン形成を行うリソグラフィ装置であって、
前記原版を保持して移動する原版保持部と、
前記原版保持部に対する前記原版の位置ずれ量を計測する計測部と、
前記原版保持部の駆動を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記パターン形成を行う前に、
前記原版が前記原版保持部に搭載されたときに前記計測部を用いて前記原版保持部に対する前記原版の位置ずれ量である第１位置ずれ量の計測を行い、
前記原版が前記原版保持部に搭載されたのが初めてである場合、前記原版が保持された前記原版保持部を往復移動させる予備駆動と前記計測部を用いた前記原版保持部に対する前記原版の位置ずれ量である第２位置ずれ量の計測とを行うことにより、前記予備駆動に伴う前記第２位置ずれ量の収束値を取得し、
前記原版が前記原版保持部に搭載されたのが初めてではなく、かつ、前記第１位置ずれ量が許容範囲内にない場合、前記原版が初めて前記原版保持部に搭載されたときに取得された前記収束値に前記第２位置ずれ量が収束するまで前記予備駆動と前記計測部を用いた前記第２位置ずれ量の計測とを行う
ことを特徴とするリソグラフィ装置が提供される。

本発明によれば、物品の搭載誤差の低減とスループットの両立に有利な技術が提供される。

実施形態に係る露光装置の概略図。原版とアライメントマークの模式図。基板とアライメントマークの模式図。基板ごとの予備走査駆動回数と位置ずれ量との関係の例を示す図。実施形態における予備走査駆動の制御フローを示す図。予備走査駆動回数と位置ずれ量との関係の例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

以下の実施形態では、リソグラフィ装置の一例として、原版および投影光学系を介して感光性の基板を露光する露光装置について説明する。図１は、実施形態に係る露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は例えば、投影光学系１２に対して原版１と基板２とを走査することにより基板２を露光する走査露光装置である。制御部１６は、例えば、ＣＰＵ１６１や記憶部１６２（メモリ）などを含み、原版１（レチクル）に形成されているパターンを基板２（ウエハ）に転写する処理（基板２を露光する処理）を制御する。照明光学系１１は、不図示の光源から射出された光を用いて、原版保持部１３により保持された原版１を照明する。投影光学系１２は、所定の倍率（例えば１／２倍）で原版１に形成されているパターンを基板２に投影する。原版１および基板２はそれぞれ、原版保持部１３および基板保持部１４によって保持されており、投影光学系１２を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系１２の物体面および像面）に配置される。原版保持部１３は、例えば、真空吸着や静電吸着などによって原版１を保持し、例えばＸＹ方向に移動可能に構成される。また、基板保持部１４も、例えば、真空吸着や静電吸着などによって基板２を保持し、例えばＸＹ方向に移動可能に構成される。

原版ずれ検出部１７は、図２に示されるような、原版保持部１３に形成されているアライメントマーク２１と、原版１に形成されているアライメントマーク２２とを検出する。制御部１６は、これらの相対位置を算出することにより、原版１の原版保持部１３に対する位置ずれ量を計測することができる。このように本実施形態では、原版ずれ検出部１７と制御部１６とで原版の位置ずれ量を計測する計測部が構成される。図２に示すように、原版保持部１３のアライメントマーク２１および原版１のアライメントマーク２２はそれぞれ、Ｘ方向に複数有することで、原版の原版保持部１３に対するＸＹθ方向の位置ずれ量を計測することができる。

基板ずれ検出部１５は、基板上に形成された所定の複数のサンプルショットに設けられた複数のアライメントマークを検出する。これにより、当該サンプルショットの位置が求められる。図３に、基板２とアライメントマークの模式図を示す。図３（ａ）は基板上に形成されたチップの配列を示し、図３（ｂ）はチップの拡大図を示している。所定の複数のサンプルショットについて、回路パターン中に設けられた複数のアライメントマークＭＸ，ＭＹ，ＰＭが基板ずれ検出部１５の検出領域に位置するように基板保持部１４が駆動される。その後、基板ずれ検出部１５により各アライメントマークの位置が検出され、制御部１６で基板保持部１４に対する基板２の位置ずれ量が計測される。このように本実施形態では、基板ずれ検出部１５と制御部１６とで基板の位置ずれ量を計測する計測部が構成される。

なお、図１において、原版ずれ検出部１７および基板ずれ検出部１５はそれぞれ、投影光学系１２を介さずにアライメントマークを検出するオフアクシス検出部として設けられているが、それに限られるものではない。例えば、原版ずれ検出部１７および基板ずれ検出部１５はそれぞれ、投影光学系１２を介してアライメントマークを検出するＴＴＬ（ＴｈｒｏｕｇｈＴｈｅＬｅｎｓ）検出部として設けられてもよい。

本実施形態における露光装置の構成は概ね以上のとおりである。次に、本実施形態における、原版保持部１３に対する原版１（物品）の位置ずれ対策について説明する。原版保持部１３は、真空吸着または静電吸着などによって原版１を保持（チャック）する。ここで、原版１が原版保持部１３上に吸着された際、原版１と原版保持部１３との間の初期の結合状態が不安定なため、チャッキング誤差が生じうる。検討によれば、走査露光における基板の駆動を繰り返すうちに結合状態が安定化し、これによりチャッキング誤差が低減し一定の値に収束していくことが分かった。

そこで本実施形態においては、原版が原版保持部１３に搭載される都度、原版保持部１３を移動させる予備駆動を繰り返し行う。予備駆動は、原版保持部１３を走査露光時における移動範囲内で往復移動させる予備走査駆動であってよい。予備走査駆動は、例えば、露光は行わない以外は実際の走査露光時と同じまたは類似の条件による走査駆動（ダミースキャン）であってもよい。このような予備走査駆動を繰り返し行うことにより、原版１と原版保持部１３との間の初期の不安定な結合状態が安定化し、チャッキング誤差等の搭載誤差（位置ずれ量）の低減が図られる。

また、検討によれば、原版と原版保持部との間の結合状態の安定化に必要な予備走査駆動の回数は、原版の種類や、原版の保持機構の環境等によって異なることが分かった。例えば、図４に示す例においては、レチクルＡの場合、位置ずれ量が最初からわずかであり、予備走査駆動（ダミースキャン）は必要ない。これに対し、レチクルＢの場合は、無視できない搭載時の位置ずれ量が存在しているため、予備走査駆動が必要である。また、レチクルＣの場合は、レチクルＢよりも更に搭載時の位置ずれ量が大きく、位置ずれ量が許容範囲内に収束するまでに、より多くの回数の予備走査駆動が必要である。これは、原版の膜構造や表面状態、原版を吸着するパッドの表面状態等の要因によるものと考えられる。実際のデバイス製造では、多品種、多層構造に対応するために種々の原版が使用される可能性がある。したがって、予備走査駆動の回数を原版にかかわらず一定にしたのでは、早く安定状態に到達する原版に対しては冗長な動作となり、トータルの生産性を阻害する要因となりうる。

そこで本実施形態では、原版に応じて予備走査駆動が最低限の回数で実施されるような制御を行う。図５は、制御部１６によって実行される予備走査駆動の制御フローを示す図である。まず、制御部１６からの制御指令に基づき、原版が原版保持部１３に搭載される（Ｓ１０１）。具体的には、原版が不図示の搬送ハンドにより搬送され原版保持部１３上に載置される。その後、この原版は原版保持部１３によって吸着保持される。原版の搭載が完了すると、予備走査駆動の累積回数ｎおよび位置ずれ量の計測回数ｍをそれぞれ０に初期化する（Ｓ１０２）。次に、原版ずれ検出部１７を用いて位置ずれ量（第１位置ずれ量）を計測する（Ｓ１０３）。このとき、計測回数ｍの値をインクリメントする（Ｓ１０４）。

次に、例えば位置ずれ量の計測値が記憶部１６２に記憶されているかを判断することにより、露光装置１００がこの原版を搭載したのが初めてか否かを判定する（Ｓ１０５）。露光装置１００がこの原版を搭載したのが初めてである場合は、処理はＳ１０６へ進み、初めてではない場合は、処理はＳ２０１へと進む。

Ｓ１０６では、予備走査駆動を１セット実行する。ここで１セット当たりに予備走査駆動を実施する回数は、予め定められた全実施回数Ｎを所定のセット数Ｍで除算することにより求められる。例えば、全実施回数Ｎを１００、セット数Ｍを５とすると、１セット当たりに予備走査駆動を実施する回数は、Ｎ／Ｍ＝２０回となる。このとき、予備走査駆動を行う際の加速度や駆動距離などのプロファイルは、露光する際に用いるプロファイルと同一でもよいし、原版と原版保持部１３との間の結合状態の安定化を促進させるのに適した別のプロファイルを使用してもよい。Ｓ１０６での予備走査駆動の終了後、原版ずれ検出部１７を用いて位置ずれ量（第２位置ずれ量）を計測する（Ｓ１０７）。この計測に伴い、計測回数ｍの値をインクリメントする（Ｓ１０８）。次に、計測回数ｍが全セット数Ｍを超えたか否かを判定する（Ｓ１０９）。計測回数ｍが全セット数Ｍを超えていなければ、処理はＳ１０６に戻る。こうして、予備走査駆動と位置ずれ量の計測がＭセット繰り返される。Ｍセットの予備走査駆動が完了すると、上記した全実施回数Ｎ回（Ｍ×Ｎ／Ｍ）の予備走査駆動が行われたことになる。

この間、位置ずれ量は、図６に示されるように、ａ０，ａ１，…と徐々に低減していき、全実施回数Ｎ回の予備走査駆動が完了したときには位置ずれ量は所定の収束値に収束していることが想定されている。つまり、全実施回数Ｎは、原版が原版保持部１３に初めて搭載されたときに、位置ずれ量が所定の収束値に収束するのに十分なものとして予め定められた回数である。図６の例では、位置ずれ量ａｍが所定の収束値を示している。Ｍセットの予備走査駆動の完了後（Ｓ１０９でＹＥＳ）、制御部１６は、最後に計測された位置ずれ量を収束値として記憶部１６２に格納する（Ｓ１１０）。この収束値は、レチクル構造や透過率等の原版情報が記述されたファイルに追記されてもよい。これにより原版ごとの収束値が記憶される。

なお、上記の例では、全実施回数Ｎを所定数のセットに分割し、Ｓ１０６〜Ｓ１０９のループ処理によりセットごとに位置ずれ量を計測するようにした。ただしここでは、Ｓ１０６で予備走査駆動をＮ回一気に実行し、その後に１回だけ位置ずれ量を計測するようにしてもかまわない。

当該原版が原版保持部１３に搭載されるのが初めてではない場合は、処理はＳ１０５からＳ２０１へ移行することになる。Ｓ２０１では、Ｓ１０３で計測された位置ずれ量を記憶部１６２に記憶された収束値と比較することにより、予備走査駆動が必要か否かを判定する。例えば、記憶部１６２から読み出されて設定された収束値をａｍ、Ｓ１０３で計測された位置ずれ量をａ０、しきい値をＴＨとすると、次式を満たす場合、位置ずれ量が収束値ａｍに収束しており予備走査駆動は不要と判定される。

｜ａｍ−ａ０｜≦ＴＨ …（１）
予備走査駆動は不要と判定された場合、処理は終了する。一方、（１）式を満たさず予備走査駆動が必要と判定された場合は、予備走査駆動を複数回実行し（Ｓ２０２）、その後、原版ずれ検出部１７を用いて位置ずれ量（第２位置ずれ量）を計測し（Ｓ２０３）、計測回数ｍの値をインクリメントする（Ｓ２０４）。そして再度、（１）式を満たすかを検査することにより、位置ずれ量が所定の収束値に収束したか否かを判定する（Ｓ２０５）。（１）式を満たす場合には位置ずれ量が収束したと判断し（Ｓ２０５でＹＥＳ）、処理を終了する。（１）式を満たさない場合には位置ずれ量はまだ収束していないと判断される（Ｓ２０５でＮＯ）。この場合、計測回数ｍがセット数Ｍを超えたか否かを判定する（Ｓ２０６）。計測回数ｍがセット数Ｍを超えていなければ、処理はＳ２０２に戻る。こうして、Ｓ２０２〜Ｓ２０６のセットが最大Ｍセット分繰り返されるが、各セットで予備走査駆動が終了する都度、位置ずれ量が計測され、その位置ずれ量が収束値に収束したと判断された時点で、制御部１６は予備走査駆動を終了させる。

Ｓ２０２〜Ｓ２０６のセットを所定回数繰り返し実行する間に位置ずれ量が所定の収束値に収束しなかった場合（Ｓ２０６でＹＥＳ）、原版または原版保持部１３上の吸着部への異物付着や吸着圧力の異常等が考えられる。したがって、この場合は、警告を通知するなどのエラー出力を行い、ここでエラー停止とする（Ｓ２０７）。

以上の制御処理によれば、搭載誤差の低減に寄与しない無駄な予備走査駆動を行わないため、生産性の低下を防止しつつ搭載誤差の低減を図ることができる。

なお、上述の実施形態では、（１）式として示したような、許容範囲の上限値と計測された位置ずれ量との差分絶対値により基準ずれ量の収束判定を行ったがこれに限定されない。例えば、連続する計測値間の差分を算出し、これが所定のしきい値を下回った時に収束したと判断してもよい。あるいは、何点かの計測値間を微分して得た傾きが、所定のしきい値を下回った時に収束したと判断してもよい。

上述の実施形態では、リソグラフィ装置の一例である露光装置における、物品の一例である原版（レチクル）とそれを保持する原版保持部との間の搭載誤差の低減について説明した。しかし本発明は、物品の別の例である基板（ウエハ）とそれを保持する基板保持部との間の搭載誤差の低減にも同様に適用できることは当業者には理解されよう。また、本発明は、露光装置以外の他のリソグラフィ装置にも適用可能である。例えば、原版（モールド）を基板の上のインプリント材に接触させることでパターン形成を行うインプリント装置においては、モールドおよび基板の少なくともいずれかに対して、本発明を適用することができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、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。本実施形態の物品の製造方法は、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。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００：露光装置、１：原版、２：基板、１３：原版保持部、１４：基板保持部、１５：検出部、１６：制御部

Claims

原版のパターンを基板に転写してパターン形成を行うリソグラフィ装置であって、
前記原版を保持して移動する原版保持部と、
前記原版保持部に対する前記原版の位置ずれ量を計測する計測部と、
前記原版保持部の駆動を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記パターン形成を行う前に、
前記原版が前記原版保持部に搭載されたときに前記計測部を用いて前記原版保持部に対する前記原版の位置ずれ量である第１位置ずれ量の計測を行い、
前記原版が前記原版保持部に搭載されたのが初めてである場合、前記原版が保持された前記原版保持部を往復移動させる予備駆動と前記計測部を用いた前記原版保持部に対する前記原版の位置ずれ量である第２位置ずれ量の計測とを行うことにより、前記予備駆動に伴う前記第２位置ずれ量の収束値を取得し、
前記原版が前記原版保持部に搭載されたのが初めてではなく、かつ、前記第１位置ずれ量が許容範囲内にない場合、前記原版が初めて前記原版保持部に搭載されたときに取得された前記収束値に前記第２位置ずれ量が収束するまで前記予備駆動と前記計測部を用いた前記第２位置ずれ量の計測とを行う
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
前記制御部は、前記原版が前記原版保持部に搭載されたのが初めてではなく、かつ、前記第１位置ずれ量が前記許容範囲内にある場合、前記予備駆動を行わないことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
前記制御部は、前記原版が前記原版保持部に搭載されるのが初めてではなく、前記第１位置ずれ量が前記許容範囲内にない場合に、
前記予備駆動を複数回実行し、
該複数回の前記予備駆動の完了後に、前記計測部を用いた前記第２位置ずれ量の計測を行い、該計測された第２位置ずれ量と前記収束値との差が前記許容範囲内に収まったか否かを判断する
ことを含むセットを繰り返す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。
前記制御部は、前記セットを所定回数繰り返し実行する間に前記差が前記許容範囲内に収まらなかったときは、エラー出力を行うことを特徴とする請求項３に記載のリソグラフィ装置。
前記制御部は、前記原版が前記原版保持部に搭載されたのが初めてである場合に、前記予備駆動を、前記第２位置ずれ量が前記収束値に収束するのに十分なものとして予め定められた回数繰り返し実行し、その後に前記計測部により計測された前記第２位置ずれ量を、前記収束値として設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
前記収束値は、前記原版保持部によって保持される原版ごとに設定される値であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
前記リソグラフィ装置は、前記原版および投影光学系を介して前記基板を露光する露光装置であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
前記露光装置は、前記投影光学系に対して前記原版と前記基板とを走査することにより前記基板を露光する走査露光装置であり、
前記予備駆動は、走査露光時における前記原版保持部の移動範囲内で往復移動させる予備走査駆動である
ことを特徴とする請求項７に記載のリソグラフィ装置。
前記リソグラフィ装置は、前記原版を前記基板の上のインプリント材に接触させることで前記パターン形成を行うインプリント装置であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
基板にパターン形成を行うリソグラフィ装置であって、
前記基板を保持して移動する基板保持部と、
前記基板保持部に対する前記基板の位置ずれ量を計測する計測部と、
前記基板保持部の駆動を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記パターン形成を行う前に、
前記基板が前記基板保持部に搭載されたときに前記計測部を用いて前記基板保持部に対する前記基板の位置ずれ量である第１位置ずれ量の計測を行い、
前記基板が前記基板保持部に搭載されたのが初めてである場合、前記基板が保持された前記基板保持部を往復移動させる予備駆動と前記計測部を用いた前記基板保持部に対する前記基板の位置ずれ量である第２位置ずれ量の計測とを行うことにより、前記予備駆動に伴う前記第２位置ずれ量の収束値を取得し、
前記基板が前記基板保持部に搭載されたのが初めてではなく、かつ、前記第１位置ずれ量が許容範囲内にない場合、前記基板が初めて前記基板保持部に搭載されたときに取得された前記収束値に前記第２位置ずれ量が収束するまで前記予備駆動と前記計測部を用いた前記第２位置ずれ量の計測とを行う
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
原版保持部に保持された原版のパターンを基板に転写してパターン形成を行うリソグラフィ装置の制御方法であって、
前記パターン形成を行う前に、
前記原版が前記原版保持部に搭載されたときに計測部を用いて前記原版保持部に対する前記原版の位置ずれ量である第１位置ずれ量の計測を行う工程と、
前記原版が前記原版保持部に搭載されたのが初めてである場合、前記原版が保持された前記原版保持部を往復移動させる予備駆動と前記計測部を用いた前記原版保持部に対する前記原版の位置ずれ量である第２位置ずれ量の計測とを行うことにより、前記予備駆動に伴う前記第２位置ずれ量の収束値を取得する工程と、
前記原版が前記原版保持部に搭載されたのが初めてではなく、かつ、前記第１位置ずれ量が許容範囲内にない場合、前記原版が初めて前記原版保持部に搭載されたときに取得された前記収束値に前記第２位置ずれ量が収束するまで前記予備駆動と前記計測部を用いた前記第２位置ずれ量の計測とを行う工程と、
を含むことを特徴とする制御方法。
基板保持部に保持された基板にパターン形成を行うリソグラフィ装置の制御方法であって、
前記パターン形成を行う前に、
前記基板が前記基板保持部に搭載されたときに計測部を用いて前記基板保持部に対する前記基板の位置ずれ量である第１位置ずれ量の計測を行う工程と、
前記基板が前記基板保持部に搭載されたのが初めてである場合、前記基板が保持された前記基板保持部を往復移動させる予備駆動と前記計測部を用いた前記基板保持部に対する前記基板の位置ずれ量である第２位置ずれ量の計測とを行うことにより、前記予備駆動に伴う前記第２位置ずれ量の収束値を取得する工程と、
前記基板が前記基板保持部に搭載されたのが初めてではなく、かつ、前記第１位置ずれ量が許容範囲内にない場合、前記基板が初めて前記基板保持部に搭載されたときに取得された前記収束値に前記第２位置ずれ量が収束するまで前記予備駆動と前記計測部を用いた前記第２位置ずれ量の計測とを行う工程と、
を含むことを特徴とする制御方法。
請求項１乃至１０のいずれか１項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、
前記工程で前記パターンを形成された基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。