JP6978926B2 - Measuring method, measuring device, exposure device, and article manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、投影光学系を介して基板に投影される像の歪みを示すディストーションを計測する計測方法、計測装置、露光装置、および物品製造方法に関する。 The present invention relates to a measuring method, a measuring device, an exposure device, and an article manufacturing method for measuring distortion indicating distortion of an image projected on a substrate via a projection optical system.
テストマスクに形成された複数の主尺マークと複数の副尺マークとを用いて露光装置の投影光学系のディストーションを求める手法が特開2004−063905号公報(特許文献1)に開示されている。また、その方法の実施中に発生するマーク間相対距離の経時変化によるディストーション計測精度の低下を解決する手法が特開2011−35009号公報(特許文献2)に開示されている。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-063905 (Patent Document 1) discloses a method for obtaining distortion of a projection optical system of an exposure apparatus using a plurality of main scale marks and a plurality of vernier scale marks formed on a test mask. .. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-35009 (Patent Document 2) discloses a method for solving a decrease in distortion measurement accuracy due to a change over time in the relative distance between marks that occurs during the implementation of the method.
(1)特許文献1で開示されたディストーションの計測方法
この計測方法において、例えば、第1マークと第2マークは各々のパターンに対応する副尺マークと主尺マークである。第1工程では、図7(a)のように第1マーク10がm1行n1列(図中ではm1=n1=3)に配置されたショットを、図7(b)のようにm2行n2列露光する(図中ではm2=n2=2)。
(1) Distortion Measuring Method Disclosed in
次に、第2工程で、図7(c)のようにm1行n1列の第1マーク10と同じ間隔を持つ第2マーク11がm2行n2列配置されたショットを、図7(d)のようにm1行n1列露光する。これにより、N=m1×n1×m2×n2個の重ね合わせマークを生成する。
Next, in the second step, as shown in FIG. 7 (c), a shot in which the
その後、生成された重ね合わせマークのずれ量を計測し、そのずれ量に基づいてディストーションを算出する。 After that, the amount of deviation of the generated overlap mark is measured, and the distortion is calculated based on the amount of deviation.
(2)特許文献2で開示されたディストーションの計測方法
この計測方法は、特許文献1の計測方法に基づいている。この計測方法では、第2工程の実施前に、第3工程として、第2マーク11がm2行n2列配列されたショットを1回露光する。また、第2工程の実施後に、第4工程として、第2マーク11がm2行n2列配列されたショットを1回露光する。さらに、第5工程として、m2行n2列の第2マーク11と同じ数及び同じ間隔の第3マークが配列されたショットを2回露光する。
(2) Distortion Measuring Method Disclosed in
次に、第3工程と第4工程で形成された(m2×n2×2)個の第2マークと、第5工程で形成された(m2×n2×2)個の第3マークとにより形成された(m2×n2×2)個の重ね合わせマークのずれ量を計測する。その後、計測されたずれ量に基づいて、第2工程の各露光ショットのマーク相互間の相対位置変化を推定する。さらに、その推定されたマーク相互間の相対位置変化を、第1工程と第2工程で生成された重ね合わせマークから得たずれ量を合わせてディストーションを算出する。 Next, formed in the third step and the fourth step (m 2 × n 2 × 2 ) and the second mark of the pieces, which is formed in the fifth step (m 2 × n 2 × 2 ) pieces of third The amount of deviation of the (m 2 × n 2 × 2) overlapping marks formed by the marks is measured. Then, based on the measured deviation amount, the relative position change between the marks of each exposure shot in the second step is estimated. Further, the distortion is calculated by combining the estimated relative position changes between the marks with the amount of deviation obtained from the superposition marks generated in the first step and the second step.
特許文献1に記載のディストーション計測方法では、複数の副尺マーク相互間の相対位置と複数の主尺マーク相互間の相対位置とが一定であることを前提条件としていた。特許文献2では、主尺マーク相互間の相対位置の変化は無視できず対策が必要であると述べているものの、そのディストーション計測方法では、相対位置の変化が一定の傾向を持ち推定可能であることを前提条件としていた。
In the distortion measuring method described in
しかし、マーク相互間の相対位置の経時変化は、露光中に生じる露光熱、投影系の変形、ステージのモーター熱など様々な要因によるものであり、ランダム成分が多く含まれるため、精度良く推定することは難しい。よって、従来の計測方法では、マーク相互間の相対位置の変化により、ディストーションの計測誤差が増大し、良好な計測精度が得られない。 However, the change over time in the relative position between the marks is due to various factors such as the exposure heat generated during exposure, the deformation of the projection system, and the motor heat of the stage, and since it contains a large amount of random components, it is estimated accurately. That is difficult. Therefore, in the conventional measurement method, the distortion measurement error increases due to the change in the relative position between the marks, and good measurement accuracy cannot be obtained.
本発明は、例えば、ディストーションの計測誤差の低減に有利な計測方法を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide, for example, a measurement method advantageous for reducing a measurement error of distortion.
本発明の一側面によれば、投影光学系を介して基板に投影される像の歪みを示すディストーションを計測する計測方法であって、前記投影光学系の物体面に配置された、行方向および列方向にそれぞれ所定の間隔で配列された複数の第1マークを有する第1パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットとの重複が生じないように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第1パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する第1工程と、前記物体面に配置された、前記行方向および前記列方向にそれぞれ前記所定の間隔で配列された複数の第2マークと、該複数の第2マークの周辺に位置する複数の周辺マークとを有する第2パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットの一部領域が重複するように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第2パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する第2工程と、前記基板に転写された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量と前記一部領域における前記周辺マーク同士のずれ量とに基づいて、前記ディストーションを求める第3工程とを有することを特徴とする計測方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, it is a measurement method for measuring distortion indicating distortion of an image projected on a substrate via a projection optical system, in a row direction and arranged on an object surface of the projection optical system. A shot exposure for transferring a first pattern having a plurality of first marks arranged at predetermined intervals in the column direction to the substrate is performed in the row direction and the column direction so as not to overlap with adjacent shots, respectively. The first step of forming a plurality of the first patterns in the row direction and the column direction by performing the first pattern a plurality of times while shifting, and the predetermined predetermined patterns arranged on the object surface in the row direction and the column direction, respectively. A part of the adjacent shots is subjected to a shot exposure in which a second pattern having a plurality of second marks arranged at intervals and a plurality of peripheral marks located around the plurality of second marks is transferred to the substrate. A second step of forming a plurality of the second patterns in the row direction and the column direction by performing the second pattern a plurality of times while shifting the row direction and the column direction so as to overlap each other, and the transfer to the substrate. Provided is a measurement method comprising a third step of obtaining the distortion based on the amount of deviation between the first mark and the second mark and the amount of deviation between the peripheral marks in the partial region. To.
本発明によれば、例えば、ディストーションの計測誤差の低減に有利な計測方法を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide a measurement method advantageous for reducing a measurement error of distortion.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明の実施の具体例を示すにすぎないものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the following embodiments merely show specific examples of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. In addition, not all combinations of features described in the following embodiments are essential for solving the problems of the present invention.
<第1実施形態>
図1は、本実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。露光装置40は、投影光学系を介して基板を露光するリソグラフィ装置であり、投影光学系を介して基板に投影される像の歪みを示すディストーションを計測する計測装置を含んでいる。なおここでは、投影光学系45の光軸方向をZ軸とし、それに直交する基板表面に沿う方向をXY方向としている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to the present embodiment. The
マスクステージ43は、原版であるマスク48を保持する。マスク48は、マスクステージ43によって、投影光学系45の物体面に配置される。基板ステージ46は、基板49を保持して移動することが可能に構成されている。照明光学系42は、光源41からの光でマスクステージ43によって保持されたマスク48を照明する。
The
遮光板44は、マスク48における所定の領域を1ショットとするように照明光学系42からの光を制限する。図1では遮光板44はマスクステージ43の下部に配置されているが、照明光学系42の内部に配置される構成もありうる。投影光学系45は、照明光学系42によって照明されたマスク48のパターンの像またはマークの像を投影する。
The light-
検出部47は、例えば顕微鏡を含み、基板上に形成されたマークを検出する。制御部50は、露光装置40における各部の動作を制御する。制御部50は、CPU51およびメモリ52を含むコンピュータ装置として構成されうる。CPU51は、メモリ52に格納された制御プログラム52dに従って各種制御を実行する。メモリ52には、ディストーション計測を行うための計測処理プログラム52aが格納されている。CPU51は、計測処理プログラム52aを実行することにより基板ステージ46と検出部47を制御して基板49上のマークを計測し、ディストーション量と補正値52bを算出する。したがって、本実施形態における計測装置は、検出部47と制御部50(処理部)とによって構成されうる。補正値52bは、メモリ52に記憶される。また、メモリには、露光ジョブ52cも格納される。露光ジョブ52cは、ディストーション計測時の露光処理およびデバイス生産時の露光処理における、各種パラメータを含みうる。制御部50は、計測されたディストーションを低減するように、基板を露光する露光処理を制御する。
The
次に、図2を参照して、ディストーションの計測に用いられるマスク48について説明する。ここでは、X方向を行方向(第1方向)、X方向に直交するY方向を列方向(第2方向)とする。図2に示されるように、マスク48には、X方向に所定の間隔Px1、Y方向に所定の間隔Py1で、m1行n1列に配置された複数の第1マーク1が配置されている。図2の例では、m1=n1=3としている。また、マスク48には、複数の第1マーク1と同じ間隔で配置されたm2行n2列以上の複数の第2マーク2が配置されている。図2の例では、m2=n2=2としている。なお、複数の第2マーク2の配置位置は、マスク48の被露光面の中で任意とする。本実施形態では第1マーク1と第2マーク2をそれぞれ副尺マークと主尺マークとして説明する。
Next, the
また、マスク48には、複数の第2マーク2の周辺に位置する複数の周辺マークが配置されている。本実施形態において、複数の周辺マークは、複数の第2マーク2の周辺のそれぞれ異なる位置に配置された、第3マーク3、第4マーク4、第5マーク4、および第6マーク6を含みうる。例えば、マスク48には、m3個の第3マーク3と、これらm3個の第3マーク3のそれぞれからY方向に一定の間隔(Py1×n2)で、m3個の第4マーク4が配置される。さらに、マスク48には、m4個の第5マーク5と、これらm4個の第5マーク5の各々からX方向に一定の間隔(Px1×m2)でm4個の第6マーク6が配置される。m3個の第3マーク3の配置方法と配置位置、及び、m4個の第5マーク5の配置方法と配置位置は任意とする。本実施形態ではm3=m4=4とする。また、m3個の第3マーク3の配置方法、及び、m4個の第5マーク5の配置方法は、X、Y方向にそれぞれ一定の間隔での2行2列配置とする。
Further, a plurality of peripheral marks located around the plurality of
ここで、m1、m2、m3、m4、n1、n2の関係について述べておく。本実施形態において、m1とm2を、m1>m2の関係を有する互いに素な自然数とする。同様に、n1とn2を、n1>n2の関係を有する互いに素な自然数とする。また、m3およびm4は、それぞれ自然数とする。なお、上記のとおり、本実施形態においては、m1=n1=3、m2=n2=2、m3=m4=4としている。 Here, the relationship between m 1 , m 2 , m 3 , m 4 , n 1 , and n 2 will be described. In this embodiment, m 1 and m 2 are relatively prime natural numbers having a relationship of m 1 > m 2. Similarly, let n 1 and n 2 be relatively prime natural numbers having a relationship of n 1 > n 2. Further, m 3 and m 4 are natural numbers, respectively. As described above, in the present embodiment, m 1 = n 1 = 3, m 2 = n 2 = 2, m 3 = m 4 = 4.
また、本実施形態では、m3個の第3マーク3の中心位置とm3個の第4マーク4の中心位置とを結ぶ直線の中心点が、m2×n2個の第2マーク2の中心位置と重なるように、m3個の第3マーク3とm3個の第4マーク4を配置する。同様に、本実施形態では、m4個の第5マーク5の中心位置とm4個の第6マーク6の中心位置とを結ぶ直線の中心点が、m2×n2個の第2マーク2の中心位置と重なるように、m4個の第5マーク5とm4個の第6マーク6を配置する。また、第3マーク3と第4マーク4は主尺マーク、第5マーク5と第6マーク6は副尺マークとする。さらに、本実施形態では、第3マーク3と第5マーク5とを同じパターンのマークとし、第4マーク4と第6マーク6とを同じパターンのマークとする。
Further, in the present embodiment, the center point of the straight line connecting the center position of the center position and m 3 amino
また、本実施形態では、第1マーク1、第2マーク2、第3マーク3、第4マーク4、第5マーク5、および第6マーク6を同じマスク48上に配置した。しかし、第1マーク1が配置された第1マスクと、第2マーク2、第3マーク3、第4マーク4、第5マーク5、および第6マーク6が配置された第2マスクを別々に用意してもよい。また、本実施形態では、後述するように、第2マーク2は第1マーク1の枠内に転写されるようなBox−in−Boxのパターンであり、第3マーク3は第4マーク4の枠内に転写されるようなBox−in−Boxのパターンを有する。同様に、第5マーク5は第6マーク6の枠内に転写されるようなBox−in−Boxのパターンを有する。ただし、これに限らず、マークの相対位置が計測可能なパターンであればよい。
Further, in the present embodiment, the
次に、ディストーション計測方法を順に説明する。図3は、ディストーション計測処理を示すフローチャートである。このフローチャートに対応するプログラムは計測処理プログラム52aに含まれ、制御部50(CPU51)によって実行される。
Next, the distortion measurement method will be described in order. FIG. 3 is a flowchart showing the distortion measurement process. The program corresponding to this flowchart is included in the
S101では、制御部50は、複数の第1マーク1を有する第1パターンを基板に転写するショット露光を、隣接ショットとの重複が生じないように行方向および列方向にそれぞれずらしながら複数回行う。これにより、第1パターンを行方向および列方向にそれぞれ複数形成する。具体的には、制御部50は、図4(a)に示すように、マスク48に配置されたm1行n1列の第1マーク1を有する第1パターンが露光されるよう遮光板44を駆動する。そして、制御部50は、図4(b)に示すように、基板ステージ46をXY方向に駆動して、第1パターンを基板に転写するショット露光を(m2×n2)回繰り返す。これにより、(m1×m2)行(n1×n2)列の第1マーク1が基板に形成される(第1レイヤの露光処理(第1工程))。
In S101, the
S102では、制御部50は、複数の第2マーク2と、その周辺に位置する複数の周辺マークとを有する第2パターンを基板に転写するショット露光を、隣接ショットの一部領域が重複するように行列方向にそれぞれずらしながら複数回行う。これにより、第2パターンを行列方向にそれぞれ複数形成する。具体的には、制御部50は、図4(c)に示すように、m2行n2列の第2マーク2とm3個の第3マーク3とm3個の第4マーク4とm4個の第5マーク5とm4個の第6マーク6を含む領域が露光できるように遮光板44を駆動する。そして、制御部50は、図4(d)および図5に示すように、第2パターンを基板に転写するショット露光を、(m1×n1)回繰り返す。図5に、この処理により基板49に形成された重ね合わせマークの例を示す。これは、図4(d)と同じ結果を示しているが、図5では、理解しやすいように、重ね合わせマーク30と重ね合わせマーク31と重ね合わせマーク32のみを残した基板のイメージが示されている。これにより、((m1−1)×n1)個の第1重複領域R1と、(m1×(n1−1))個の第2重複領域R2が基板に形成される。そして、制御部50は、(m1×m2)行(n1×n2)列の第2マーク2を第1マーク1上に形成する。また、制御部50は、第1重複領域R1のそれぞれにm3個の第3マーク3およびm3個の第4マーク4を形成する。さらに制御部50は、第2重複領域R2のそれぞれにm4個の第5マーク5およびm4個の第6マーク6を形成する(第2レイヤの露光処理(第2工程))。
In S102, the
なお、S101とS102の露光処理の間に現像処理は介在しない。また、S101とS102の処理順序は入れ替えてもよい。 The development process does not intervene between the exposure processes of S101 and S102. Further, the processing order of S101 and S102 may be exchanged.
S103では、制御部50は、基板49を搬出し露光装置外の現像機で現像する。その結果、S101で露光された第1マーク1と、S102で露光された第2マーク2によるm1×n1×m2×n2個の重ね合わせマーク30が形成される。また、S102で露光された第3マーク3と第4マーク4による(m3×(m1−1)×n1)個の重ね合わせマーク31、第5マーク5と第6マーク6による(m4×m1×(n1−1))個の重ね合わせマーク32が形成される。
In S103, the
S104では、制御部50は、基板49に形成された重ね合わせマークを、検出部47を用いて計測する。なおこの計測は、露光装置40に搭載されている検出部47ではなく露光装置外の計測器を用いて行ってもよい。
In S104, the
S105では、制御部50は、基板に転写された第1マークと第2マークとのずれ量と上記一部領域における周辺マーク同士のずれ量とに基づいて、ディストーションを求める(第3工程)。具体的には、制御部50は、以下で説明する式1から式25に示す方程式に、上記重ね合わせマークの計測値を代入し、方程式を解く。
In S105, the
ここで、
δx(n)、δy(n):n番目の第1レイヤ露光ショットと第2レイヤ露光ショットの重ね合わせマークの計測値、
dx1(i)、dy1(i):i番目のディストーション評価用副尺(第1マーク)のズレ、
dx2(j)、dy2(j):j番目の計測用主尺(第2マーク)のズレ、
ex1(k)、ey1(k)、t1(k):第1レイヤのk番目のショットの配列誤差(x方向シフト、y方向シフト、x方向とy方向の共通ローテーション)
ex2(l)、ey2(l):第2レイヤのl番目のショットの配列誤差(x方向シフト、y方向シフト)、
tx2(l)、ty2(l)、mx2(l)、my2(l):第2レイヤのl番目のショットの形状変化(x方向ローテーション、y方向ローテーション、x方向倍率、y方向倍率であり、マーク相互間の相対位置の変化に該当する)
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(ショット中心に対するマーク位置)
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
δxv(p)、δyv(p):第2レイヤ露光ショットy方向隣接領域のp番目の重ね合わせマークの計測値
dx3(jv)、dy3(jv):第2レイヤ露光ショットy方向隣接領域のjv番目の重ね合わせ副尺マーク(第3マーク)のズレ、
dx4(jv)、dy4(jv):第2レイヤ露光ショットy方向隣接領域のjv番目の重ね合わせ主尺マーク(第4マーク)のズレ、
X3(jv)、Y3(jv):第2レイヤ露光ショットy方向隣接領域のjv番目の重ね合わせ副尺マーク(第3マーク)のショット内座標、
X4(jv)、Y4(jv):第2レイヤ露光ショットy方向隣接領域のjv番目の重ね合わせ主尺マーク(第4マーク)のショット内座標、
εxv(p)、εyv(p):丸めによる量子化誤差、
δxh(q)、δyh(q):第2レイヤ露光ショットx方向隣接領域のq番目の重ね合わせマークの計測値、
dx5(jh)、dy5(jh):第2レイヤ露光ショットx方向隣接領域のjh番目の重ね合わせ副尺マーク(第5マーク)のズレ、
dx6(jh)、dy6(jh):第2レイヤ露光ショットx方向隣接領域のjh番目の重ね合わせ主尺マーク(第6マーク)のズレ、
X5(jh)、Y5(jh):第2レイヤ露光ショットx方向隣接領域のjh番目の重ね合わせ副尺マーク(第5マーク)のショット内座標、
X6(jh)、Y6(jh):第2レイヤ露光ショットx方向隣接領域のjh番目の重ね合わせ主尺マーク(第6マーク)のショット内座標、
εxh(q)、εyh(q):丸めによる量子化誤差、
を表す。
here,
δ x (n), δ y (n): Measured value of the superposition mark of the nth first layer exposure shot and the second layer exposure shot,
dx 1 (i), dy 1 (i): Misalignment of the i-th distortion evaluation vernier scale (first mark),
dx 2 (j), dy 2 (j): Misalignment of the jth measurement main scale (second mark),
ex 1 (k), ey 1 (k), t 1 (k): Arrangement error of the kth shot of the first layer (x-direction shift, y-direction shift, common rotation in x-direction and y-direction)
ex 2 (l), ey 2 (l): Arrangement error (x-direction shift, y-direction shift) of the first shot of the second layer,
tx 2 (l), ty 2 (l), mx 2 (l), my 2 (l): Shape change of the first shot of the second layer (x-direction rotation, y-direction rotation, x-direction magnification, y-direction) Magnification, which corresponds to the change in relative position between marks)
X 1 (i), Y 1 (i): Coordinates in the shot of the i-th mark of the first layer (mark position with respect to the shot center)
X 2 (j), Y 2 (j): Coordinates in the shot of the jth mark of the second layer ε x (n), ε y (n) ,: Quantization error due to rounding δ xv (p), δ yv (P): Measured values of the p-th overlap mark of the second layer exposure shot y-direction adjacent region dx 3 (j v ), dy 3 (j v ): second layer exposure shot y-direction adjacent region j v th Overlapping sub-scale mark (third mark) deviation,
dx 4 (j v), dy 4 (j v): deviation of j v th superposition main scale marks of the second layer exposure shots y direction adjacent regions (4 marks)
X 3 (j v), Y 3 (j v): j v th overlay shot coordinate vernier mark (third mark) of the second layer exposure shots y direction adjacent regions,
X 4 (j v), Y 4 (j v): shot coordinate of j v th superposition main scale marks of the second layer exposure shots y direction adjacent regions (4 marks)
ε xv (p), ε yv (p): Quantization error due to rounding,
δ xh (q), δ yh (q): Measured value of the qth superposition mark of the second layer exposure shot x-direction adjacent region,
dx 5 (j h), dy 5 (j h): deviation of j h th overlay vernier marks of the second layer exposure shots x-direction neighboring region (5 marks),
dx 6 (j h), dy 6 (j h): displacement of the second layer exposure shots x direction j h th superposition main scale marks of the adjacent regions (6 marks)
X 5 (j h), Y 5 (j h): j h th overlay shot coordinate of vernier marks (5 marks) of the second layer exposure shots x-direction neighboring regions,
X 6 (j h), Y 6 (j h): shot coordinate of the second layer exposure shots x direction j h th superposition main scale marks of the adjacent regions (6 marks)
ε xh (q), ε yh (q): Quantization error due to rounding,
Represents.
なお、εx(n)、εy(n)、εxv(p)、εyv(p)、εxh(q)、εyh(q)が十分小さく無視できるとすれば、未知な変数は、以下のようになる。
・(m1×n1)個のdx1(i)、dy1(i)、ex2(l)、ey2(l)、tx2(l)、ty2(l)、mx2(l)、my2(l)、
・(m2×n2)個のdx2(j)、dy2(j)、ex1(k)、ey1(k)、t1(k)、
・m3個のdxu(jv)、dyu(jv)、dxd(jv)、dyd(jv)、
・m4個のdxl(jh)、dyl(jh)、dxr(jh)、dyr(jh)。
よって、未知数の数は(8×m1×n1+5×m2×n2+4×m3+4×m4)である。
If ε x (n), ε y (n), ε xv (p), ε yv (p), ε xh (q), and ε yh (q) are sufficiently small and negligible, unknown variables are , It becomes as follows.
(M 1 x n 1 ) dx 1 (i), dy 1 (i), ex 2 (l), ey 2 (l), tx 2 (l), ty 2 (l), mx 2 (l) ), My 2 (l),
(M 2 x n 2 ) dx 2 (j), dy 2 (j), ex 1 (k), ey 1 (k), t 1 (k),
・ M 3 dx u (j v ), dy u (j v ), dx d (j v ), dy d (j v ),
-M 4 dx l (j h ), dy l (j h ), dx r (j h ), dy r (j h ).
Therefore, the number of unknowns is (8 × m 1 × n 1 + 5 × m 2 × n 2 + 4 × m 3 + 4 × m 4 ).
一方、第1レイヤと第2レイヤの重ね合わせマークは、以下のものから形成されている。
・(m1×n1)個の副尺マークi、
・(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。
各重ね合わせマーク毎のi、j、k、lは、全てのマークにおいて異なる組み合わせになる。
次に、第2レイヤ露光ショットy方向隣接領域の重ね合わせマークは、m3個の副尺マーク/主尺マークjv、((m1−1)×n1)個の第2レイヤ露光ショットlと第2レイヤ露光ショットl+m1のy方向隣接領域から形成されている。各重ね合わせマーク毎のjv、lは、全てのマークにおいて異なる組み合わせになる。
さらに、第2レイヤ露光ショットx方向隣接領域の重ね合わせマークは、m4個の副尺マーク/主尺マークjh、(m1×(n1−1))個の第2レイヤ露光ショットlと第2レイヤ露光ショットl+1のx方向隣接領域から形成されている。各重ね合わせマーク毎のjh、lは、全てのマークにおいて異なる組み合わせになる。
つまり、式1から式6は合わせて(2×(m1×n1×m2×n2)+2×m3×(m1−1)×n1+2×m4×m1×(n1−1))個の連立方程式になる。
On the other hand, the superposition mark of the first layer and the second layer is formed from the following.
・ (M 1 x n 1 ) vernier marks i,
・ (M 2 x n 2 ) main scale marks j,
(M 2 x n 2 ) first layer exposure shots k,
-(M 1 x n 1 ) second layer exposure shots l.
The i, j, k, and l for each overlap mark are different combinations for all the marks.
Next, the registration marks of the second layer exposure shots y-direction neighboring regions, m 3 pieces of vernier marks / main scale marks j v, ((m 1 -1 ) × n 1) pieces of the second layer exposure shots It is formed from l and the second layer exposure shot l + m 1 adjacent regions in the y direction. J v and l for each overlap mark are different combinations for all marks.
Further, the registration marks of the second layer exposure shots x-direction neighboring area, m 4 pieces of vernier marks / main scale marks j h, (m 1 × ( n 1 -1)) pieces of the second layer exposure shots l And the second layer exposure shot l + 1 are formed from adjacent regions in the x direction. The j h and l for each overlap mark are different combinations for all marks.
That is, from
このとき、以下に示す式7から式25の条件を付加すれば、この連立方程式は不定ではなくなり、εx(n)、εy(n)、εxv(p)、εyv(p)、εxh(q)、εyh(q)の2乗和を最小にする解が得られる。 At this time, if the conditions of Equations 7 to 25 shown below are added, this simultaneous equation is not indefinite, and ε x (n), ε y (n), ε xv (p), ε yv (p), A solution that minimizes the sum of squares of ε xh (q) and ε yh (q) is obtained.
ここで、Cx(l)、Cy(l)は、第2レイヤのl番目の露光ショットの配列座標(プレート中心に対するショット中心位置)を表す。 Here, C x (l) and Cy (l) represent the array coordinates (shot center position with respect to the plate center) of the first exposed shot of the second layer.
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、以下のものが同時に求められる。
・ステージの配列誤差ex1、ey1、t1、ex2、ey2、
・第2レイヤの露光ショットの形状変化tx2、ty2、mx2、my2、
・マスク製造上の誤差dx2、dy2、dx3、dy3、dx4、dy4、dx5、dy5、dx6、dy6。
したがって、ディストーション評価量には、ステージ配列誤差と第2レイヤの露光ショットの形状変化が含まれることがない。
When the above simultaneous equations are solved , not only the distortion evaluation quantities dx 1 and dy 1 but also the following are obtained at the same time.
・ Stage arrangement error ex 1 , ey 1 , t 1 , ex 2 , ey 2 ,
-Shape change of the exposure shot of the second layer tx 2 , ty 2 , mx 2 , my 2 ,
-Errors in mask manufacturing dx 2 , dy 2 , dx 3 , dy 3 , dx 4 , dy 4 , dx 5 , dy 5 , dx 6 , dy 6 .
Therefore, the distortion evaluation amount does not include the stage arrangement error and the shape change of the exposure shot of the second layer.
<第2実施形態>
図6を参照して、第2実施形態として、第3マークと第4マークと第5マークと第6マークを、第2マークで代用する方法を説明する。
<Second Embodiment>
As a second embodiment, a method of substituting the third mark, the fourth mark, the fifth mark, and the sixth mark with the second mark will be described with reference to FIG.
図6(a)に示すように、m1列n1列の第1マーク1による第1レイヤ露光ショットは、第1実施形態と同様であり、m1を3、n1を3とする。
As shown in FIG. 6 (a), the first layer exposure shot by the
図6(b)に示すように、(m2+2)行(n2+2)列の第2マーク2を第2レイヤ露光ショットとする。ここで、第1実施形態と同様、m2は2、n2は2とする。また、(m2+2)行(n2+2)列の第2マーク2の中心に近い位置にあるm2行n2列の第2マーク2は第1実施形態の第2マーク2に相当する。
As shown in FIG. 6 (b), the second mark 2 in the row (m 2 + 2) row (n 2 + 2) column is taken as the second layer exposure shot. Here, as in the first embodiment, m 2 is 2 and n 2 is 2. Further, the second mark 2 in the m 2 row n 2 column located near the center of the
次に、第1実施形態のように、第1レイヤの露光ショットと第2レイヤの露光ショットを各々m2行n2列、m1行n1列を露光し、(m1×n1×m2×n2)個の重ね合わせマークを形成する。しかし、第1実施形態のように、各重ね合わせマークの副尺マークと主尺マークの中心同士が重なり合うような理想位置を目標位置として露光を行うと、異なる第2レイヤのショットからの主尺マークが被ってしまい計測できなくなる可能性がある。そこで、図6(c)に示すように、各第1レイヤの露光ショットは理想位置のままとし、各第2レイヤの露光ショットは理想位置から各々異なる方向に沿って一定距離だけオフセットさせて露光する。これにより、異なる第2レイヤの露光ショットからの主尺マークが互いに被らないようにすることができる。(m1×n1×m2×n2)個の重ね合わせマークの各々は、1個の副尺マークと1個以上の主尺マークによるマーク群となり、これらを本実施形態での計測対象とする。 Next, as in the first embodiment, the exposure shot of the first layer and the exposure shot of the second layer are exposed to m 2 rows n 2 columns and m 1 row n 1 columns, respectively, and (m 1 × n 1 ×). Form m 2 x n 2 ) overlay marks. However, as in the first embodiment, when the exposure is performed with the ideal position where the centers of the vernier mark and the main scale mark of each superposition mark overlap each other as the target position, the main scale from a different second layer shot is performed. There is a possibility that the mark will be covered and measurement will not be possible. Therefore, as shown in FIG. 6 (c), the exposure shot of each first layer is left at the ideal position, and the exposure shot of each second layer is offset from the ideal position by a certain distance along different directions for exposure. do. This makes it possible to prevent the main scale marks from different exposure shots of the second layer from overlapping each other. Each of the (m 1 × n 1 × m 2 × n 2 ) overlapping marks is a mark group consisting of one vernier mark and one or more main scale marks, and these are measurement targets in the present embodiment. And.
そして、(m1×n1×m2×n2)個のマーク群の各々から、1個の副尺マークと、1個以上の主尺マークのすべての各々とのズレを計測し、ディストーションを算出する。 Then, from each of the (m 1 × n 1 × m 2 × n 2 ) mark groups, the deviation between each of one vernier mark and one or more vernier marks is measured, and distortion is measured. Is calculated.
<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。
<Embodiment of article manufacturing method>
The article manufacturing method according to the embodiment of the present invention is suitable for manufacturing articles such as microdevices such as semiconductor devices and elements having a fine structure, for example. The article manufacturing method of the present embodiment includes a step of transferring the pattern of the original plate to the substrate by using the above-mentioned lithography apparatus (exposure apparatus, imprint apparatus, drawing apparatus, etc.) and processing the substrate to which the pattern is transferred in such a step. Including the process of Further, such a manufacturing method includes other well-known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, flattening, etching, resist peeling, dicing, bonding, packaging, etc.). The article manufacturing method of the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.
40:露光装置、41:光源、42:照明光学系、45:投影光学系、46:基板ステージ、47:検出部、48:マスク、49:基板、50:制御部 40: Exposure device, 41: Light source, 42: Illumination optical system, 45: Projection optical system, 46: Substrate stage, 47: Detection unit, 48: Mask, 49: Substrate, 50: Control unit
Claims (15)
前記投影光学系の物体面に配置された、行方向および列方向にそれぞれ所定の間隔で配列された複数の第1マークを有する第1パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットとの重複が生じないように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第1パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する第1工程と、
前記物体面に配置された、前記行方向および前記列方向にそれぞれ前記所定の間隔で配列された複数の第2マークと、該複数の第2マークの周辺に位置する複数の周辺マークとを有する第2パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットの一部領域が重複するように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第2パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する第2工程と、
前記基板に転写された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量と前記一部領域における前記周辺マーク同士のずれ量とに基づいて、前記ディストーションを求める第3工程と、
を有することを特徴とする計測方法。 It is a measurement method that measures the distortion that indicates the distortion of the image projected on the substrate via the projection optical system.
A shot exposure of transferring a first pattern having a plurality of first marks arranged at predetermined intervals in the row direction and the column direction on the object surface of the projection optical system to the substrate is referred to as an adjacent shot. The first step of forming a plurality of the first patterns in the row direction and the column direction, respectively, by performing the first pattern a plurality of times while shifting the row direction and the column direction so as not to cause overlap.
It has a plurality of second marks arranged on the object surface in the row direction and the column direction at predetermined intervals, and a plurality of peripheral marks located around the plurality of second marks. By performing shot exposure for transferring the second pattern to the substrate a plurality of times while shifting each of the row direction and the column direction so that a part of the adjacent shots overlaps, the second pattern is transferred to the row direction and the column direction. The second step of forming a plurality of each in the column direction and
A third step of obtaining the distortion based on the amount of deviation between the first mark and the second mark transferred to the substrate and the amount of deviation between the peripheral marks in the partial region.
A measurement method characterized by having.
前記第2工程は、前記一部領域のうち列方向に隣接する2つのショットの一部が重複する第1重複領域において前記第3マークと前記第4マークとが形成され、前記一部領域のうち行方向に隣接する2つのショットの一部が重複する第2重複領域において前記第5マークと前記第6マークとが形成されるように、前記第2パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成し、
前記第3工程は、前記第1工程で前記基板に形成された前記第1マークと前記第2工程で前記基板に形成された前記第2マークとのずれ量である第1ずれ量と、前記第2工程によって前記第1重複領域に形成された前記第3マークと前記第4マークとのずれ量である第2ずれ量と、前記第2工程によって前記第2重複領域に形成された前記第5マークと前記第6マークとのずれ量である第3ずれ量とに基づいて、前記ディストーションを求める、
ことを特徴とする請求項1に記載の計測方法。 The plurality of peripheral marks include a third mark, a fourth mark, a fifth mark, and a sixth mark arranged at different positions around the plurality of second marks.
In the second step, the third mark and the fourth mark are formed in the first overlapping region where a part of two shots adjacent to each other in the column direction of the partial region overlap, and the third mark and the fourth mark are formed in the partial region. The second pattern is applied in the row direction and the column direction so that the fifth mark and the sixth mark are formed in the second overlapping region where a part of two shots adjacent to each other in the row direction overlap. Form multiple each,
The third step includes a first deviation amount, which is an amount of deviation between the first mark formed on the substrate in the first step and the second mark formed on the substrate in the second step. The second deviation amount, which is the deviation amount between the third mark and the fourth mark formed in the first overlapping region by the second step, and the second deviation amount formed in the second overlapping region by the second step. The distortion is obtained based on the third deviation amount, which is the deviation amount between the 5 mark and the sixth mark.
The measurement method according to claim 1, wherein the measurement method is characterized by the above.
m1とm2を、m1>m2の関係を有する互いに素な自然数とし、
n1とn2を、n1>n2の関係を有する互いに素な自然数とし、かつ、
m3およびm4をそれぞれ自然数とするとき、
前記第1工程は、m1行n1列の前記第1マークを有する前記第1パターンを前記基板に転写するショット露光を(m2×n2)回繰り返すことにより、(m1×m2)行(n1×n2)列の前記第1マークを前記基板に形成し、
前記第2工程は、
前記第2パターンを前記基板に転写するショット露光を(m1×n1)回繰り返すことにより、((m1−1)×n1)個の前記第1重複領域と(m1×(n1−1))個の前記第2重複領域を前記基板に形成するとともに、
(m1×m2)行(n1×n2)列の前記第2マークと、
前記第1重複領域のそれぞれにm3個の前記第3マークおよびm3個の前記第4マークと、
前記第2重複領域のそれぞれにm4個の前記第5マークおよびm4個の前記第6マークと、
を前記基板に形成し、
前記第3工程は、
前記第1工程で形成された前記第1マークと前記第2工程で形成された前記第2マークとによって前記基板に形成された(m1×m2×n1×n2)個の重ね合わせマークのそれぞれについて前記第1ずれ量を求め、
前記第2工程によって前記第1重複領域に形成された前記第3マークと前記第4マークとによって形成された(m3×(m1−1)×n1)個の重ね合わせマークのそれぞれについて前記第2ずれ量を求め、
前記第2工程によって前記第2重複領域に形成された前記第5マークと前記第6マークとによって形成された(m4×m1×(n1−1))個の重ね合わせマークのそれぞれについて前記第3ずれ量を求める、
ことを特徴とする請求項2に記載の計測方法。 The plurality of peripheral marks include a third mark, a fourth mark, a fifth mark, and a sixth mark arranged at different positions around the plurality of second marks.
Let m 1 and m 2 be relatively prime natural numbers having a relationship of m 1 > m 2.
Let n 1 and n 2 be relatively prime natural numbers having a relationship of n 1 > n 2, and
When m 3 and m 4 are natural numbers, respectively
In the first step, shot exposure for transferring the first pattern having the first mark in m 1 row n 1 column to the substrate is repeated (m 2 × n 2 ) times (m 1 × m 2). ) The first mark in rows (n 1 × n 2 ) columns is formed on the substrate.
The second step is
By repeating the shot exposure for transferring the second pattern on the substrate (m 1 × n 1) times, ((m 1 -1) × n 1) pieces of the first overlapping region and (m 1 × (n with a 1 -1)) pieces of the second overlapping region formed on the substrate,
The second mark in the (m 1 × m 2 ) row (n 1 × n 2) column and
3 and the third mark and m 3 of the fourth mark m to each of the first overlapping region,
4 and the fifth mark and m 4 of the sixth mark m to each of the second overlapping region,
Is formed on the substrate,
The third step is
(M 1 × m 2 × n 1 × n 2 ) superpositions formed on the substrate by the first mark formed in the first step and the second mark formed in the second step. Obtain the first deviation amount for each of the marks, and obtain
For each mark superposition of the first formed and the third mark formed in the overlapping region by said fourth mark (m 3 × (m 1 -1 ) × n 1) pieces by said second step Obtaining the second deviation amount,
For each of the second overlapping region is formed is formed and the fifth mark by said sixth mark (m 4 × m 1 × ( n 1 -1)) pieces of registration mark by said second step Obtaining the third deviation amount,
The measurement method according to claim 2, wherein the method is characterized by the above.
前記処理部は、
前記投影光学系の物体面に配置された、行方向および列方向にそれぞれ所定の間隔で配列された複数の第1マークを有する第1パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットとの重複が生じないように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第1パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する処理と、
前記物体面に配置された、前記行方向および前記列方向にそれぞれ前記所定の間隔で配列された複数の第2マークと、該複数の第2マークの周辺に位置する複数の周辺マークとを有する第2パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットの一部領域が重複するように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第2パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する処理と、
前記基板に転写された前記第1マークと前記第2マークとのずれ量と前記一部領域における前記周辺マーク同士のずれ量とに基づいて、前記ディストーションを求める処理と、
を行うことを特徴とする計測装置。 It is a measuring device having a processing unit that measures distortion indicating distortion of an image projected on a substrate via a projection optical system.
The processing unit
A shot exposure of transferring a first pattern having a plurality of first marks arranged at predetermined intervals in the row direction and the column direction on the object surface of the projection optical system to the substrate is referred to as an adjacent shot. A process of forming a plurality of the first patterns in the row direction and the column direction by performing the first pattern a plurality of times while shifting the row direction and the column direction so as not to cause overlap.
It has a plurality of second marks arranged on the object surface in the row direction and the column direction at predetermined intervals, and a plurality of peripheral marks located around the plurality of second marks. By performing shot exposure for transferring the second pattern to the substrate a plurality of times while shifting each of the row direction and the column direction so that a part of the adjacent shots overlaps, the second pattern is transferred to the row direction and the column direction. The process of forming a plurality of each in the column direction and
A process of obtaining the distortion based on the amount of deviation between the first mark and the second mark transferred to the substrate and the amount of deviation between the peripheral marks in the partial region.
A measuring device characterized by performing.
前記基板を保持するステージと、
前記投影光学系を介して、マスクのパターンを前記ステージに保持された基板に投影して前記投影光学系のディストーションを計測する請求項13に記載の計測装置と、
前記計測装置により計測されたディストーションを低減するように、前記基板を露光する露光処理を制御する制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。 An exposure device that exposes a substrate via a projection optical system.
The stage that holds the substrate and
The measuring device according to claim 13, wherein a mask pattern is projected onto a substrate held on the stage via the projection optical system to measure the distortion of the projection optical system.
A control unit that controls an exposure process for exposing the substrate so as to reduce the distortion measured by the measuring device.
An exposure apparatus characterized by having.
前記露光された基板を現像する工程と、
を含み、前記現像された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。 A step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to claim 14.
The process of developing the exposed substrate and
A method for manufacturing an article, which comprises the above and manufactures an article from the developed substrate.
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