JP7297136B1 - 露光装置、露光装置の制御方法、情報処理装置、情報処理方法、および物品製造方法 - Google Patents
露光装置、露光装置の制御方法、情報処理装置、情報処理方法、および物品製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】投影光学系の結像特性の変動を高い精度で補正するために有利な技術を提供する。【解決手段】露光装置の制御部は、複数のロットにわたる期間において、次のロットの露光条件の設定の完了後、該ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、投影光学系の結像特性の計測を行い、前記複数のロットにわたる期間における前記計測により得られた計測データに対して予測式をフィッティングさせるために前記予測式における予測係数を決定するように構成される。前記予測式は、ロット間で照明モードおよび原版の少なくともいずれかが変更されたことに伴う前記結像特性の計測値の変化を表す項を含む多項式関数であり、前記制御部は、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように前記多項式関数の前記項を決定する。【選択図】 図１
Description
本発明は、露光装置、露光装置の制御方法、情報処理装置、情報処理方法、および物品製造方法に関する。
近年、半導体プロセスのＤＲＡＭやＮＡＮＤ工程において、オーバーレイの要求精度が高まっている。例えば、ロット内の露光熱による倍率の変動許容値は、０．１ｐｐｍ以下とされうる。これを実現するために、ロット内でキャリブレーションを行うクローズド補正を行うことが考えられるが、スループットが低下する。これに対し、露光熱による倍率等の収差の変動を露光条件毎に予測し、オープン補正をする技術がある。以下では、露光熱による収差変動を、「露光履歴」という。
いくつかの基本的な照明条件下での露光履歴の予測係数を用いて、他の照明条件で露光された場合の露光履歴を予測する技術が提案されている（特許文献１）。しかし、露光履歴は、原版による回折光や基板反射率等に依存して変化するため、高精度な予測は難しい。また、露光プロセス中に露光履歴を計測して、複数の露光条件に対する露光履歴を予測する技術も提案されている（特許文献２）。
露光熱によって生じる投影光学系の倍率を、原版を通して計測する場合、計測結果には原版の描画誤差が含まれる。原版の描画誤差は原版ごとに異なるため、原版が交換される度に、倍率の計測値に描画誤差分のオフセットがのってしまう。それぞれで異なる原版が使用された複数のロットで露光が行われたときの倍率計測値を用いてロット毎の露光熱による倍率変動を予測する場合、ロット毎の予測モデルパラメータを正しく求めることは困難である。
本発明は、投影光学系の結像特性の変動を高い精度で補正するために有利な技術を提供する。
本発明の一側面によれば、原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系の結像特性を調整する調整部と、前記投影光学系が露光エネルギーを吸収することによって生じる前記結像特性の変動を予測式を用いて予測し、前記予測の結果に基づいて前記調整部を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、複数のロットにわたる期間において、次のロットの露光条件の設定の完了後、前記ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、前記結像特性の計測を行い、前記複数のロットにわたる期間における前記計測により得られた計測データに対して前記予測式をフィッティングさせるために前記予測式における予測係数を決定する、ように構成され、前記予測式は、ロット間で照明モードおよび原版の少なくともいずれかが変更されたことに伴う前記結像特性の計測値の変化を表す項を含む多項式関数であり、前記制御部は、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように前記多項式関数の前記項を決定する、ことを特徴とする露光装置が提供される。
本発明によれば、投影光学系の結像特性の変動を高い精度で補正するために有利な技術を提供することができる。
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。さらに、添付図面においては、同一若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。
図１は、実施形態における露光装置１の構成を示す図である。本明細書および図面においては、水平面をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向が示される。一般には、基板１１０（ウエハ）はその表面が水平面（ＸＹ平面）と平行になるように基板ステージ１１１の上に置かれる。よって以下では、基板１１０の表面に沿う平面内で互いに直交する方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。また、以下では、ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向という。
光源１０１から出射した光は、照明光学系１０２に入射し、回折光学素子１０３で所望の有効光源分布を形成し、原版１０４（マスク、レチクル）上に照射される。これにより原版１０４に描画されているパターンは、投影光学系１０７により基板１１０上に縮小投影され露光される。原版１０４は原版ステージ１０６に保持され、原版ステージ１０６はＹ方向にスキャン駆動しうる。基板１１０を保持する基板ステージ１１１は、露光するときには、原版ステージ１０６がスキャン駆動する方向と逆方向にスキャン駆動しうる。そして、露光が終了すると、基板ステージ１１１は次のショット領域を露光するためにステップ駆動する。
制御部１００は、露光装置の各部を統括的に制御する。制御部１００は、プロセッサおよびメモリを含むコンピュータ装置によって構成されうる。例えば、制御部１００は、以下の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のうちのいずれか、あるいは、それらの全部または一部の組み合わせによって構成されうる。
（ａ）Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）等のＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ（ＰＬＤ）、
（ｂ）Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）、
（ｃ）プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ。
（ａ）Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）等のＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ（ＰＬＤ）、
（ｂ）Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）、
（ｃ）プログラムが組み込まれた汎用又は専用のコンピュータ。
本実施形態において、回折光学素子１０３は、被照明面（像面）である原版１０４と共役な面または照明光学系１０２の瞳面とフーリエ変換の関係にある面に配置される。回折光学素子１０３は、投影光学系１０７の瞳面と共役な面である照明光学系１０２の瞳面やそれと共役な面などの所定面上に、光源１０１からの光束の光強度分布を回折作用により変換して所望の光強度分布を形成する。回折光学素子１０３には、回折パターン面に所望の回折パターンが得られるように計算機で設計された計算機ホログラム（ＣＧＨ；Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｈｏｌｏｇｒａｍ）が使用されてもよい。投影光学系１０７の瞳面に形成される光源形状は、「有効光源形状」と呼ばれる。なお、本明細書において、「有効光源」とは、被照明面およびその共役面上における光強度分布あるいは光の角度分布をいう。一例において、回折光学素子１０３は、光源１０１からの光束をそれぞれ異なる光強度分布に変換する複数の回折光学素子のうちから選択される回折光学素子でありうる。複数の回折光学素子のそれぞれは、例えば、ターレット（不図示）の複数のスロットに取り付けられて搭載されている。複数の回折光学素子はそれぞれ異なる有効光源形状を形成することができる。複数の回折光学素子は、露光時の変形照明用の回折光学素子を含みうる。変形照明の有効光源形状により、照明モードの名前が、小σ照明、大σ照明、輪帯照明、二重極照明、四重極照明などと呼ばれる。
原版ステージ１０６には、原版１０４とは別の原版基準プレート１０５が構成され、原版基準プレート１０５には、空中像計測のための原版側マーク１１３が配置されている。原版側マーク１１３は、周期的に並んだラインアンドスペースのパターンでありうる。更に、基板ステージ１１１上には、基板基準プレート１１２が構成されており、基板基準プレート１１２上には、空中像計測のための基板側マーク１１４が配置されている。基板側マーク１１４は、原版側マーク１１３のラインアンドスペースのパターンのピッチと同じラインアンドスペースのパターンでありうる。更に、基板基準プレート１１２の下には光検出器１１５が構成されている。
原版側マーク１１３および基板側マーク１１４のそれぞれにおけるラインアンドスペースのパターンのラインはクロムであり、スペースはガラスで構成されうる。光源１０１から出射した光は、照明光学系１０２を介して、原版基準プレート１０５上の原版側マーク１１３に照射されるように原版ステージ１０３がＹ方向にスキャン駆動し、停止する。原版基準プレート１０５の原版側マーク１１３を通過した光は、投影光学系１０７を介して、基板基準プレート１１２上の基板側マーク１１４に到達する。到達した光は、基板基準プレート１１２上の基板側マーク１１４を通過して、光検出器１１５に到達する。
次に、像シフトを計測する計測方法である空中像計測について説明する。光源１０１から出射した光は、照明光学系１０２を介して、原版側マーク１１３に照射され、原版側マーク１１３の像が、投影光学系１０７によって、基板側マーク１１４上に縮小投影される。縮小投影された状態で光軸方向と直交するＸ方向に基板ステージ１１１をスキャン駆動させると、投影光学系１０７の結像位置において原版側マーク１１３の縮小投影された像は基板側マーク１１４と重なるため、光検出器１１５で受光される光量は最大となる。逆に、基板側マーク１１４が投影光学系１０７の結像位置からずれていくと、原版側マーク１１３の縮小投影された像と基板側マーク１１４との重なりが減少していくため、光検出器１１５で受光される光量は徐々に低下していく。
図２は、原版側マーク１１３の像が基板側マーク上１１２に縮小投影された状態で、投影光学系１０７の結像位置を挟んで基板ステージ１１１がＸ方向にスキャン駆動したときの光量変化の例を示している。図２において、横軸は基板ステージ１１１のＸ方向の位置、縦軸は光検出器１１５で受光された光量を示す。基板ステージ１１１のＸ方向の位置に対する光検出器１１５で受光された光量は上凸のカーブを描く。このカーブのピーク位置を投影光学系１０７の結像位置とし、基準位置からの差を像シフト（Δ）とする。なお、像シフトを求める方法はこの方法に限定されるものではない。他の方法で像シフトが求められてもよい。
原版側マーク１１３をＸ方向の異なる位置に複数（例えば２個）配置し、それぞれの原版側マークに対して前述の像シフトの計測を行い、それぞれの像シフトの計測結果と、像側に換算した複数のＸ方向スパンとから、倍率を求めることができる。本明細書ではこれを、結像特性の計測の一つとして「倍率計測」と呼ぶこととする。
次に、露光熱によって生じる投影光学系１０７の結像特性の変動（以下「露光履歴」と呼ぶ。）の予測について説明する。
露光光を原版１０４のマークに照射し、該マークの像を投影光学系１０７を介して基板ステージ１１１上に結像させる場合を考える。露光光が投影光学系１０７に照射されると、投影光学系１０７を構成するレンズの硝材自身もしくはレンズ表面の反射防止膜によって露光エネルギーが吸収され、レンズの温度が上昇し、レンズの屈折率が変化する。投影光学系１０７を構成するレンズの屈折率が変化すると結像特性が変わる。ここで、結像特性は、波面収差、フォーカス、倍率、ディストーション、像面湾曲、非点収差等があるが、本明細書では、倍率を用いて露光履歴の予測モデルを説明する。また、露光熱によって生じる投影光学系１０７の倍率を、「露光倍率」と呼ぶこととする。
露光装置１は、結像特性を調整する調整部１２０を備える。一例において、調整部１２０は、投影光学系１０７を構成する光学素子（例えば、レンズ）のうちの一部の位置、姿勢、形状、および温度の少なくともいずれか１つを調整しうる。調整部１２０は、例えば、光軸方向（Ｚ方向）および光軸方向と垂直な方向にレンズを駆動する機構、光学素子を支持する支持部を駆動する機構、光学素子に応力（光学素子を押す力または引く力）を付加する機構、光学素子を加熱または冷却する機構等を含む。調整部１２０におけるこれらの駆動は制御部１００によって制御される。ただし、調整部は、投影光学系１０７の光学素子の駆動、原版ステージ１０６の駆動、基板ステージ１１１の駆動のうちの少なくとも１つを行うことにより、結像特性を調整するものであればよい。制御部１００は、倍率変動を予測し、予測した倍率変動をキャンセルするように調整部１２０を制御することにより、倍率の補正を行いうる。
制御部１００は、複数のロットにわたる期間において、次のロット（最初のロットを含む）の露光条件の設定の完了後、該ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、結像特性の計測（倍率計測）を行う。以下、具体例を示す。
以下の説明において、「ジョブ」とは、露光負荷や予測モデルパラメータを持つ露光レシピ（以下「レシピ」と呼ぶ。）に従い１ロット（所定数（例えば、２５枚））の基板を露光する一連の作業をいう。レシピは、ユーザにより規定された実際のプロセスの指示内容であり、原版、照明条件、露光量、ショットサイズ、ショット数、及び、レジスト反射率等は、露光条件毎に異なりうる。また、複数の露光条件は、例えばロット間で異なる原版を用いることによって実現されうる。あるいは、複数の露光条件は、例えばロット間で異なる照明モードを用いることによって実現されうる。あるいは、複数の露光条件は、例えばロット間で原版および照明モードの異なる組み合わせを用いることによって実現されうる。
第１ジョブが開始されたとき、制御部１００は、当該ロットにおける先頭基板の露光が始まる前に倍率計測を実施して、露光前の倍率を取得する。これを「ロット先頭倍率」と呼ぶ。ロット先頭倍率には、投影光学系１０７のもつ静的な倍率、および、原版側マーク１１３の配置誤差（以下「原版描画誤差」と呼ぶ。）が含まれる。
第１ジョブにおける露光が開始された後、制御部１００は、所定の基板の露光の前に、倍率計測を実施して、ロット内の露光倍率の変動を取得する。これをロット内倍率と呼ぶ。ロット内倍率には、投影光学系１０７のもつ静的な倍率、原版描画誤差、及び、露光によって変動する露光倍率が含まれる。なお、「所定の基板ごと」とは、各基板ごと、あるいは、Ｎ（Ｎは予め定められた自然数）枚おきの基板ごとでありうる。
第１ジョブの後、第１ジョブとは異なる原版を用いる第２ジョブが開始されたとき、制御部１００は、第１ジョブと同様に倍率計測を実施して、ロット先頭倍率およびロット内倍率を取得する。このときのロット先頭倍率には、投影光学系１０７のもつ静的な倍率、第１ジョブとは異なる原版描画誤差、および、第１ジョブの露光倍率の影響が含まれる。ロット内倍率には、投影光学系１０７のもつ静的な倍率、第１ジョブとは異なる原版描画誤差、および、第２ジョブの露光倍率が含まれる。このような複数の露光条件のジョブが、倍率計測をしながら繰り返される。
制御部１００は、複数のロットにわたる期間における上記の倍率計測により得られた計測データに対して、予測式（モデル式）をフィッティングさせるために予測式における予測係数を決定する処理を行う。以下、具体例を示す。
制御部１００は、取得された倍率変動に対して、以下のモデル式（１）、（２）、（３）を用いて、露光条件毎の予測モデルパラメータを決定する。予測モデルパラメータとは、露光倍率の各時定数における単位露光負荷での飽和量を表す予測係数である。φはモデル化された露光倍率の予測量、添え字Ｎは、計測された倍率のタイミングを表す。本明細書では、３つの時定数Ｋモデルの予測モデルパラメータＰを使用する。したがって、添え字ｍはモデル番号を示す。αは露光負荷を示し、露光条件によって異なる値となる。露光負荷αは、原版透過率Ｒ、露光量Ｄ、ショットサイズＡ、２つの倍率計測間におけるショット数Ｎｕｍ、および、該２つの倍率計測間の時間Ｔで表される。添え字ｃは、露光条件毎に変わるパラメータであることを意味する。露光負荷の演算の中に、レジスト反射率等の他のパラメータが用いられてもよい。
φＮ＝φ１Ｎ＋φ２Ｎ＋φ３Ｎ ・・・（１）
φｍＮ＝Ｐｃｍ＊φ１ＮαｃＮ－（Ｐｃｍ＊αｃＮ－φｍＮ－１）＊ｅｘｐ（－ＴＮ／Ｋｍ） ・・・（２）
αｃＮ＝（Ｒｃ＊Ｄｃ＊Ａｃ＊ＮｕｍｃＮ）／ＴＮ ・・・（３）
図３は、４つの露光条件のジョブをランダムに流し、ロット先頭倍率およびロット内倍率を計測したときの倍率変動Ｇを示す。制御部１００は、計測データに対するモデル式のフィッティングを行う。フィッティングは、例えば、前述のモデル式（１）の露光条件毎の予測モデルパラメータを変数にして、予測モデルの予測と実際の倍率変動との差Ｆ（式４）が小さくなるように、最小二乗法を用いて予測モデルパラメータを決定することにより行われる。
φｍＮ＝Ｐｃｍ＊φ１ＮαｃＮ－（Ｐｃｍ＊αｃＮ－φｍＮ－１）＊ｅｘｐ（－ＴＮ／Ｋｍ） ・・・（２）
αｃＮ＝（Ｒｃ＊Ｄｃ＊Ａｃ＊ＮｕｍｃＮ）／ＴＮ ・・・（３）
図３は、４つの露光条件のジョブをランダムに流し、ロット先頭倍率およびロット内倍率を計測したときの倍率変動Ｇを示す。制御部１００は、計測データに対するモデル式のフィッティングを行う。フィッティングは、例えば、前述のモデル式（１）の露光条件毎の予測モデルパラメータを変数にして、予測モデルの予測と実際の倍率変動との差Ｆ（式４）が小さくなるように、最小二乗法を用いて予測モデルパラメータを決定することにより行われる。
Ｆ＝ΣＮ（φＮ－ＧＮ）２ ・・・（４）
なお、フィッティングには最小二乗法以外の方法が用いられてもよい。実際の倍率変動に対して、フィッティングした結果を図４（ａ）に示し、フィッティング残差を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）を見ると、露光条件Ｄから露光条件Ｂに切り替わったときに、フィッティングができていないことが分かる。図４（ｂ）に示すように、フィッティング残差は最大で０．３ｐｐｍ以上になってしまう。露光熱とは無関係な原版描画誤差によって、倍率変動が起こっているからである。このように、ジョブが切り替わるときの原版描画誤差の差が露光条件毎に大きく異なるジョブを混在して流した場合に、従来の予測モデルで複数の露光条件の予測モデルパラメータを求めると、露光倍率変動の予測誤差が大きくなってしまう。
なお、フィッティングには最小二乗法以外の方法が用いられてもよい。実際の倍率変動に対して、フィッティングした結果を図４（ａ）に示し、フィッティング残差を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）を見ると、露光条件Ｄから露光条件Ｂに切り替わったときに、フィッティングができていないことが分かる。図４（ｂ）に示すように、フィッティング残差は最大で０．３ｐｐｍ以上になってしまう。露光熱とは無関係な原版描画誤差によって、倍率変動が起こっているからである。このように、ジョブが切り替わるときの原版描画誤差の差が露光条件毎に大きく異なるジョブを混在して流した場合に、従来の予測モデルで複数の露光条件の予測モデルパラメータを求めると、露光倍率変動の予測誤差が大きくなってしまう。
そのため、前述の予測モデルに追加される、原版描画誤差を含めた予測モデルが必要である。原版の製造業者によって測定された原版描画誤差を用いて、取得された倍率変動から原版描画誤差分を除去して、従来の予測モデルで予測モデルパラメータを決定することもできる。しかし、原版ステージ１０６に原版１０４を搭載するときの歪により原版描画誤差が変化してしまうため、重ね合わせ精度をより厳しく管理するためには、実際に原版ステージ１０６に原版１０４を搭載した状態の倍率の計測値のほうが精度がよい。また、原版ステージに原版を搭載したときの歪は、毎回同じとは限らない。したがって、原版ごとに、投影光学系１０７の露光倍率が生じていない状態で原版ステージ１０６に原版を搭載したときの倍率計測値を、取得された倍率変動から除去して、従来の予測モデルで予測モデルパラメータを決定しても、予測誤差になってしまう。
式（１）に原版描画誤差Ｅの項を追加したモデル式（５）（予測式）を以下に示す。原版描画誤差は、露光条件ごとに異なる変数である。モデル式（５）は、ロット間で照明モードおよび原版の少なくともいずれかが変更されたことに伴う結像特性の計測値の変化を表す項（原版描画誤差Ｅ）を含む多項式関数である。
φ’Ｎ＝φ１Ｎ＋φ２Ｎ＋φ３Ｎ＋Ｅｃ ・・・（５）
Ｆ’＝ΣＮ（φ’Ｎ－ＧＮ）２ ・・・（６）
制御部１００は、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように多項式関数（モデル式（５））の前記項（原版描画誤差Ｅ）を決定する。例えば、制御部１００は、倍率変動（Ｇ）に対して、モデル式（５）を含む式（６）のＦ’が小さくなるように最小二乗法により予測モデルパラメータＰと原版描画誤差Ｅを決定する。
Ｆ’＝ΣＮ（φ’Ｎ－ＧＮ）２ ・・・（６）
制御部１００は、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように多項式関数（モデル式（５））の前記項（原版描画誤差Ｅ）を決定する。例えば、制御部１００は、倍率変動（Ｇ）に対して、モデル式（５）を含む式（６）のＦ’が小さくなるように最小二乗法により予測モデルパラメータＰと原版描画誤差Ｅを決定する。
図５を参照して、モデル式（５）のフィッティングの変数である予測モデルパラメータＰおよび原版描画誤差Ｅの決定方法を説明する。
図５（ａ）において、黒丸で示されたプロットは、ロットＡにおける倍率の発生量を表している。ロットＡでは、露光によって投影光学系の倍率がプラスに変化している。黒三角で示されたプロットは、ロットＡの後に実行されたロットＢにおける倍率の発生量を表している。ロットＢでは、露光によって投影光学系の倍率がマイナスに変化している。
ロットＡからロットＢに切り替わるときに、露光による影響とは別の変化が生じている。これは例えば、ロットＡからロットＢに切り替わるときに、原版描画誤差Ｅによって、ロットＡとロットＢとの間で倍率が飛ぶ（大きく変化する）状態でありうる。これを、従来の露光履歴予測モデルで表すと、倍率の発生量（各プロット）と予測（実線）との間に乖離ができてしまう。従来の露光履歴予測モデルは、漸化式のみのため、ひとつ前の状態から連続している状態しか表現できない。そのため、飛びのような状態があると正しく予測することができない。その結果、ロットＡおよびロットＢにおけるロット内の露光履歴予測が正しくできない。
図５（ｂ）は、本実施形態における、ロット間で露光による影響とは別の変化モデル（ここでは、原版描画誤差Ｅ）を入れて予測した状態を示す。原版描画誤差Ｅの項は、ロットＢの飛びの分を補正して、ロットＡおよびロットＢのロット内の露光による影響だけを抽出してフィッティングできるようにする役割を持つ。図５（ｂ）の例では、ロットＢにおける倍率の発生量（灰色三角点）を全体的にマイナスにする（黒三角点）ことにより補正が行われている。そうすることで、ロットＡおよびロットＢにおける倍率の発生量（黒丸点、黒三角点）に対して、予測（実線）が重なるように予測モデルパラメータＰと原版描画誤差Ｅを求めることができる。
そのときのフィッティング結果を図６（ａ）に示し、フィッティング残差を図６（ｂ）に示す。図６（ａ）を見ると、従来の予測モデルで見られた露光条件Ｄから露光条件Ｂに切り替わるところ（例えば、２００００秒付近）においてもフィッティングが良好にできていることが分かる。図６（ｂ）では、フィッティング残差は、０．１ｐｐｍ以下となっており、従来モデルよりも良好な結果であることが分かる。したがって、本実施形態によれば、露光熱以外の変動要因が入った倍率変動に対して、予測誤差を抑えた予測モデルパラメータを決定することができる。
本実施形態では、原版描画誤差のみについて説明したが、露光熱以外で変化する倍率変動は、他にもある。例えば、静的なコマ収差の傾きを持っている投影光学系１０７を介して空中像計測された倍率の計測値は、計測に使用する照明条件毎に異なる。この場合にも、本実施形態のモデルの原版描画誤差のパラメータを投影光学系１０７のコマ収差起因による倍率変動と言い換えて、上記の実施形態を適用することができる。また、原版描画誤差と、投影光学系１０７のコマ収差起因による倍率変動とが混在していても上記の実施形態を同様に適用することができる。
上述の実施形態では、倍率の計測値だけを用いて倍率変動が求められることを示した。一例において、制御部１００は、予測モデルにより結像特性の変動（例えば倍率変動）を予測し、予測された結像特性の変動をキャンセルするように調整部１２０により投影光学系１０７のレンズを駆動等することで補正をかけるように構成されている。この場合、当該補正量と倍率の計測値とを用いて倍率の発生量を求め、倍率変動を求めてもよい。
上述の実施形態では、結像特性の例として、露光熱によって生じる倍率に関して説明したが、フォーカス、ディストーション、像面湾曲、非点収差等の他の収差についても、上述の実施形態と同様に適用することができる。
図７のフローチャートを参照して、予測モデルパラメータの算出および反映の方法について説明する。
Ｓ１で、あるレシピのジョブが開始される。Ｓ２で、制御部１００は、ロット先頭倍率を計測する。Ｓ３で、制御部１００は、ロット内の各基板に対する露光を行う。このとき、制御部１００は、例えば、結像特性変動（倍率変動）を予測式（モデル式）を用いて予測し、該予測の結果に基づいて調整部１２０を制御し、基板を露光する。また、制御部１００は、当該ロット内の所定の基板の露光開始前に倍率計測を行う。所定の基板とは、例えば、１ロット２５枚の基板のうちの、４、７、１３、２５枚目の基板である。Ｓ４で、ジョブが終了する。以降、別のレシピに従うジョブについて、Ｓ１～Ｓ４が繰り返される。
また、Ｓ４でジョブが終了する都度、予測モデルパラメータを算出するため、Ｓ５が実行される。Ｓ５において、制御部１００は、Ｓ２およびＳ３で得られた倍率計測値と、補正値とをメモリに格納する。制御部１００は、更に、レシピから得られる露光負荷情報、露光開始時間（Ｔｓ）および露光停止時間（Ｔｅ）も、メモリに格納する。ここで、露光負荷情報とは、ショットサイズＡｃ、露光量Ｄｃ、原版透過率Ｒｃ、２つの倍率計測間におけるショット数Ｎｕｍｃ、および、該２つの倍率計測間の時間Ｔを含みうる。
Ｓ６で、予測モデルパラメータ算出システムとしての制御部１００は、レシピ毎の新たな予測モデルパラメータＰｃと原版描画誤差Ｅｃを算出する。具体的には、制御部１００は、メモリに格納された倍率計測値および補正値に基づいて、倍率変動Ｇを算出する。その後、制御部１００は、算出された倍率変動Ｇに対して、レシピ毎の予測モデルパラメータＰｃｍおよび原版描画誤差Ｅｃを変数とする予測モデル式（５）を用いて、式（６）のＦ’が小さくなるように最小二乗法によりフィッティングを行う。これにより、レシピ毎の新たな予測モデルパラメータＰｃと原版描画誤差Ｅｃが算出される。
Ｓ７で、制御部１００は、算出された予測モデルパラメータＰｃｍをレシピ毎に反映する。以後、新たな予測モデルパラメータＰｃｍが反映されたレシピのジョブが流れたとき、新たな予測モデルパラメータＰｃｍを用いて予測が行われ補正が行われることになる。
なお、予測モデルパラメータを求めるための工程Ｓ６およびＳ７は、Ｓ５で複数ロット分の計測データが蓄積された後に行われうる。あるいは、複数ロット分の計測データが蓄積するのではなく、計測が行われる都度、工程Ｓ６およびＳ７を行い予測係数を更新するようにしてもよい。
＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、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、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。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。
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、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、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。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。
本明細書の開示は、少なくとも以下の露光装置、露光装置の制御方法、および物品製造方法を含む。
（項目１）
原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の結像特性を調整する調整部と、
前記投影光学系が露光エネルギーを吸収することによって生じる前記結像特性の変動を予測式を用いて予測し、該予測の結果に基づいて前記調整部を制御し、前記基板を露光する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
複数のロットにわたる期間において、次のロットの露光条件の設定の完了後、該ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、前記結像特性の計測を行い、
前記複数のロットにわたる期間における前記計測により得られた計測データに対して前記予測式をフィッティングさせるために前記予測式における予測係数を決定する、ように構成され、
前記予測式は、ロット間で照明モードおよび原版の少なくともいずれかが変更されたことに伴う前記結像特性の計測値の変化を表す項を含む多項式関数であり、
前記制御部は、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように前記多項式関数の前記項を決定する、
ことを特徴とする露光装置。
（項目２）
前記制御部は、前記計測が行われる都度、前記予測式における予測係数の決定を行う、ことを特徴とする項目１に記載の露光装置。
（項目３）
前記結像特性は、倍率、フォーカス、ディストーション、像面湾曲、非点収差のうちの少なくとも１つを含む、ことを特徴とする項目１または２に記載の露光装置。
（項目４）
前記制御部は、前記予測された結像特性の変動をキャンセルするように前記調整部を制御する、ことを特徴とする項目１から３のいずれか１項に記載の露光装置。
（項目５）
前記計測は、空中像計測である、ことを特徴とする項目１から４のいずれか１項に記載の露光装置。
（項目６）
投影光学系が露光エネルギーを吸収することによって生じる前記投影光学系の結像特性の変動を予測式を用いて予測し、該予測の結果に基づいて前記投影光学系の結像特性を調整しながら、前記投影光学系を介して基板を露光する処理を行う露光装置の制御方法であって、
複数のロットにわたる期間において、次のロットの露光条件の設定の完了後、該ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、前記結像特性の計測を行う計測工程と、
前記複数のロットにわたる期間における前記計測により得られた計測データに対して前記予測式をフィッティングさせるために前記予測式における予測係数を決定する決定工程と、
を有し、
前記予測式は、ロット間で照明モードおよび原版の少なくともいずれかが変更されたことに伴う前記結像特性の計測値の変化を表す項を含む多項式関数であり、
前記決定工程では、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように前記多項式関数の前記項を決定する、
ことを特徴とする制御方法。
（項目７）
前記計測工程が実行される都度、前記決定工程が実行される、ことを特徴とする項目６に記載の制御方法。
（項目８）
前記結像特性は、倍率、フォーカス、ディストーション、像面湾曲、非点収差のうちの少なくとも１つを含む、ことを特徴とする項目６または７に記載の制御方法。
（項目９）
前記予測された結像特性の変動をキャンセルするように前記結像特性が調整される、ことを特徴とする項目６から８のいずれか１項に記載の制御方法。
（項目１０）
前記計測は、空中像計測である、ことを特徴とする項目６から９のいずれか１項に記載の制御方法。
（項目１１）
項目１から５のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
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。
（項目１）
原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の結像特性を調整する調整部と、
前記投影光学系が露光エネルギーを吸収することによって生じる前記結像特性の変動を予測式を用いて予測し、該予測の結果に基づいて前記調整部を制御し、前記基板を露光する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
複数のロットにわたる期間において、次のロットの露光条件の設定の完了後、該ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、前記結像特性の計測を行い、
前記複数のロットにわたる期間における前記計測により得られた計測データに対して前記予測式をフィッティングさせるために前記予測式における予測係数を決定する、ように構成され、
前記予測式は、ロット間で照明モードおよび原版の少なくともいずれかが変更されたことに伴う前記結像特性の計測値の変化を表す項を含む多項式関数であり、
前記制御部は、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように前記多項式関数の前記項を決定する、
ことを特徴とする露光装置。
（項目２）
前記制御部は、前記計測が行われる都度、前記予測式における予測係数の決定を行う、ことを特徴とする項目１に記載の露光装置。
（項目３）
前記結像特性は、倍率、フォーカス、ディストーション、像面湾曲、非点収差のうちの少なくとも１つを含む、ことを特徴とする項目１または２に記載の露光装置。
（項目４）
前記制御部は、前記予測された結像特性の変動をキャンセルするように前記調整部を制御する、ことを特徴とする項目１から３のいずれか１項に記載の露光装置。
（項目５）
前記計測は、空中像計測である、ことを特徴とする項目１から４のいずれか１項に記載の露光装置。
（項目６）
投影光学系が露光エネルギーを吸収することによって生じる前記投影光学系の結像特性の変動を予測式を用いて予測し、該予測の結果に基づいて前記投影光学系の結像特性を調整しながら、前記投影光学系を介して基板を露光する処理を行う露光装置の制御方法であって、
複数のロットにわたる期間において、次のロットの露光条件の設定の完了後、該ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、前記結像特性の計測を行う計測工程と、
前記複数のロットにわたる期間における前記計測により得られた計測データに対して前記予測式をフィッティングさせるために前記予測式における予測係数を決定する決定工程と、
を有し、
前記予測式は、ロット間で照明モードおよび原版の少なくともいずれかが変更されたことに伴う前記結像特性の計測値の変化を表す項を含む多項式関数であり、
前記決定工程では、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように前記多項式関数の前記項を決定する、
ことを特徴とする制御方法。
（項目７）
前記計測工程が実行される都度、前記決定工程が実行される、ことを特徴とする項目６に記載の制御方法。
（項目８）
前記結像特性は、倍率、フォーカス、ディストーション、像面湾曲、非点収差のうちの少なくとも１つを含む、ことを特徴とする項目６または７に記載の制御方法。
（項目９）
前記予測された結像特性の変動をキャンセルするように前記結像特性が調整される、ことを特徴とする項目６から８のいずれか１項に記載の制御方法。
（項目１０）
前記計測は、空中像計測である、ことを特徴とする項目６から９のいずれか１項に記載の制御方法。
（項目１１）
項目１から５のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
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。
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。
１：露光装置、１０１：光源、１０２：照明光学系、１０３：回折光学素子、１０４：原版、１０６：原版ステージ、１０７：投影光学系、１１０：基板、１１１：基板ステージ
Claims (13)
- 原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の結像特性を調整する調整部と、
前記投影光学系が露光エネルギーを吸収することによって生じる前記結像特性の変動を予測式を用いて予測し、前記予測の結果に基づいて前記調整部を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
複数のロットにわたる期間において、次のロットの露光条件の設定の完了後、前記ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、前記結像特性の計測を行い、
前記複数のロットにわたる期間における前記計測により得られた計測データに対して前記予測式をフィッティングさせるために前記予測式における予測係数を決定する、ように構成され、
前記予測式は、ロット間で照明モードおよび原版の少なくともいずれかが変更されたことに伴う前記結像特性の計測値の変化を表す項を含む多項式関数であり、
前記制御部は、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように前記多項式関数の前記項を決定する、
ことを特徴とする露光装置。 - 前記制御部は、前記計測が行われる都度、前記予測式における予測係数の決定を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
- 前記結像特性は、倍率、フォーカス、ディストーション、像面湾曲、非点収差のうちの少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
- 前記制御部は、前記予測された結像特性の変動をキャンセルするように前記調整部を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
- 前記計測は、空中像計測である、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
- 投影光学系が露光エネルギーを吸収することによって生じる前記投影光学系の結像特性の変動を予測式を用いて予測し、前記予測の結果に基づいて前記投影光学系の結像特性を調整しながら、前記投影光学系を介して基板を露光する処理を行う露光装置の制御方法であって、
複数のロットにわたる期間において、次のロットの露光条件の設定の完了後、前記ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、前記結像特性の計測を行う計測工程と、
前記複数のロットにわたる期間における前記計測により得られた計測データに対して前記予測式をフィッティングさせるために前記予測式における予測係数を決定する決定工程と、
を有し、
前記予測式は、ロット間で照明モードおよび原版の少なくともいずれかが変更されたことに伴う前記結像特性の計測値の変化を表す項を含む多項式関数であり、
前記決定工程では、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように前記多項式関数の前記項を決定する、
ことを特徴とする制御方法。 - 前記計測工程が実行される都度、前記決定工程が実行される、ことを特徴とする請求項６に記載の制御方法。
- 前記結像特性は、倍率、フォーカス、ディストーション、像面湾曲、非点収差のうちの少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項６に記載の制御方法。
- 前記予測された結像特性の変動をキャンセルするように前記結像特性が調整される、ことを特徴とする請求項６に記載の制御方法。
- 前記計測は、空中像計測である、ことを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の制御方法。
- 原版のパターンを基板に投影する投影光学系が露光エネルギーを吸収することによって生じる結像特性の変動を予測式を用いて予測する制御部を有し、
前記制御部は、
複数のロットにわたる期間において、次のロットの露光条件の設定の完了後、前記ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、前記結像特性の計測を行い、
前記複数のロットにわたる期間における前記計測により得られた計測データに対して前記予測式をフィッティングさせるために前記予測式における予測係数を決定する、ように構成され、
前記予測式は、ロット間で照明モードおよび原版の少なくともいずれかが変更されたことに伴う前記結像特性の計測値の変化を表す項を含む多項式関数であり、
前記制御部は、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように前記多項式関数の前記項を決定する、
ことを特徴とする情報処理装置。 - 投影光学系が露光エネルギーを吸収することによって生じる前記投影光学系の結像特性の変動を予測式を用いて予測する情報処理方法であって、
複数のロットにわたる期間において、次のロットの露光条件の設定の完了後、前記ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、前記結像特性に関連するデータを取得する取得工程と、
前記複数のロットにわたる期間における前記取得工程で取得した前記結像特性に関連するデータに対して前記予測式をフィッティングさせるために前記予測式における予測係数を決定する決定工程と、
を有し、
前記予測式は、ロット間で照明モードおよび原版の少なくともいずれかが変更されたことに伴う前記結像特性の計測値の変化を表す項を含む多項式関数であり、
前記決定工程では、フィッティング残差が許容範囲内に収まるように前記多項式関数の前記項を決定する、
ことを特徴とする情報処理方法。 - 複数のロットにわたる期間において、次のロットの露光条件の設定の完了後、前記ロットにおける先頭基板の露光の前およびその後の所定の基板の露光の前に、投影光学系が露光エネルギーを吸収することによって生じる前記投影光学系の結像特性に関連するデータを取得する取得工程と、
前記複数のロットにわたる期間における前記取得工程で取得した前記結像特性に関連するデータに対して前記結像特性の変動を予測するための予測式をフィッティングさせるために前記予測式における予測係数を決定する決定工程と、
前記結像特性の変動を前記予測式を用いて予測する予測工程と、
前記予測工程の予測結果に基づいて前記結像特性を調整しながら、前記投影光学系を介して基板を露光する露光工程と、
前記露光工程で露光された前記基板を現像する現像工程と、
を含み、前記現像工程で現像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製造方法。
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