JPWO2005078775A1 - 計測方法、転写特性計測方法、露光装置の調整方法及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Image Alignment)系のセンサが用いられる。なお、FIA系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出したり、その対象マークから発生する2つの回折光(例えば同次数)を干渉させて検出したりするアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。
Emission)高圧電源、集束レンズ及び対物レンズ電源、走査用偏向電源、Zセンサ制御系、2次電子検出器を統合するSEM制御系、c)ウエハ搬送、レーザ干渉計を搭載して高速ステージ駆動を管理するステージ制御系、d)2次電子信号と偏向信号を同期させて画像信号に転送する信号変換器、e)画像処理系(表示装置を含む)、f)システム全体を統括的に制御するメインコンピュータなどを含んで構成される。
1) 例えば、ウエハが基準方向に向いた第1の状態で、SEMシステム80によりマークM1〜M13の第1の画像を取り込む。
2) 次に、一旦ウエハを試料室から取り出し、上記第1の状態からウエハを所定角度α(=90°)回転した状態で、試料室内に搬入する。その状態(第2の状態)で、SEMシステム80によりマークM1〜M13の第2の画像を取り込む。
3) そして、SEMシステム80に指示を与え、第1の画像に対してエッジ検出処理を伴う画像処理を施して、マークMjの前記基準方向に直交する第1方向に関する第1のサイズ(すなわち、マークMjの第1要素(第1ライン要素、第1部分)の線幅)を計測する。
4) 次に、SEMシステム80に指示を与え、第2の画像に対してエッジ検出処理を伴う画像処理を施して、マークMjの第1方向に対して角度α(=90°)回転した第2方向に関する第2のサイズ(すなわち、マークMjの第2要素(第2ライン要素、第2部分)の線幅)を計測する。
Claims (39)
- 物体上に形成されたマークの少なくとも2方向に関するサイズの情報を計測する計測方法であって、
前記物体が基準方向に設定された第1の状態で、計測装置により前記マークの第1の画像を取り込む第1の画像取り込み工程と;
前記第1の状態から前記マークの少なくとも一部が所定角度α(0°<α<180°)回転した第2の状態で、前記計測装置により前記マークの第2の画像を取り込む第2の画像取り込み工程と;
前記第1の画像に対してエッジ検出処理を伴う画像処理を施して、前記マークの前記基準方向に直交する第1方向に関する第1のサイズを計測する第1計測工程と;
前記第2の画像に対してエッジ検出処理を伴う画像処理を施して、前記マークの前記第1方向に対して前記角度α回転した第2方向に関する第2のサイズを計測する第2計測工程と;を含む計測方法。 - 請求項1に記載の計測方法において、
前記物体上には、前記マークが複数異なる位置に配置され、
前記第1、第2の画像取り込み工程では、複数のマークの画像が、それぞれ取り込まれ、
前記第1、第2の計測工程では、前記複数のマークのそれぞれについて、前記第1のサイズ、第2のサイズが計測されることを特徴とする計測方法。 - 請求項1に記載の計測方法において、
前記マークは、前記基準方向に延びる第1ライン要素と、前記基準方向に対して前記角度α回転した方向に延びる第2ライン要素とを含み、
前記マークの第1のサイズは、前記第1ライン要素の幅方向のサイズであり、前記マークの第2のサイズは、前記第2ライン要素の幅方向のサイズであることを特徴とする計測方法。 - 請求項1に記載の計測方法において、
前記マークは、前記物体上で前記サイズの計測方向が前記所定角度αで交差するように配置される第1及び第2要素を含み、前記マークの第1のサイズとして前記第1方向に関する前記第1要素のサイズを計測するために、前記第1の状態では計測方向が前記基準方向とほぼ直交する前記第1要素の画像を少なくとも前記第1の画像として取り込むとともに、前記マークの第2のサイズとして前記第2方向に関する前記第2要素のサイズを計測するために、前記第2の状態では計測方向が前記基準方向とほぼ直交する前記第2要素の画像を少なくとも前記第2の画像として取り込むことを特徴とする計測方法。 - 請求項4に記載の計測方法において、
前記物体は、前記計測装置内で前記第1要素の計測方向が前記基準方向とほぼ直交するように配置されて前記第1の画像が取り込まれた後、ほぼ前記所定角度αだけ回転されて前記第2の画像が取り込まれることを特徴とする計測方法。 - 請求項4に記載の計測方法において、
前記マークは、前記第1及び第2要素を含む少なくとも1つの第1マークと、前記第1マークに対して前記第1及び第2要素がほぼ前記所定角度αだけ回転している少なくとも1つの第2マークとを含み、前記第1の状態における前記第1マークの少なくとも第1要素の画像取込と、前記第2の状態における前記第2マークの少なくとも第2要素の画像取込とが、前記物体を実質的に回転させることなく行われることを特徴とする計測方法。 - 請求項6に記載の計測方法において、
前記第1及び第2マークはそれぞれ前記物体の回転方向の位置を除いて同一条件で前記物体に形成されることを特徴とする計測方法。 - 請求項1に記載の計測方法において、
前記角度αは、90°であることを特徴とする計測方法。 - 請求項1に記載の計測方法において、
前記マークは、露光装置によって、前記物体上に転写された所定の計測用マークの転写像であることを特徴とする計測方法。 - 請求項9に記載の計測方法において、
前記マークは、前記露光装置の1回の露光動作によって前記物体上の同一領域内の異なる位置にそれぞれ形成され、前記各位置で計測されるマークサイズに基づいて前記露光装置の異なる方向に関する転写特性がそれぞれ求められることを特徴とする計測方法。 - 請求項9に記載の計測方法において、
前記マークは、前記露光装置の複数の露光動作によって前記物体上の異なる領域にそれぞれ形成され、前記異なる領域で計測されるマークサイズに基づいて前記露光装置の異なる方向に関する転写特性がそれぞれ求められることを特徴とする計測方法。 - 請求項9に記載の計測方法において、
前記マークは、前記露光装置による少なくとも1回の第1露光と、前記第1露光と前記物体の回転角が実質的に前記所定角度αだけ異なる少なくとも1回の第2露光とによって前記物体上の異なる領域にそれぞれ形成され、前記第1露光によって形成されるマークの少なくとも一部が前記第1の画像として取り込まれ、前記第2露光によって形成されるマークの少なくとも一部が前記第2の画像として取り込まれることを特徴とする計測方法。 - 請求項12に記載の計測方法において、
前記第1及び第2露光では前記計測用マークを含む前記露光装置による転写条件が同一に設定され、前記第1露光によって形成されるマークの第1部分が少なくとも前記第1の画像として取り込まれ、前記第2露光によって形成されるマークの前記第1部分と異なる第2部分が少なくとも前記第2の画像として取り込まれることを特徴とする計測方法。 - 請求項13に記載の計測方法において、
前記第1及び第2部分はその構成が実質的に同一であり、前記第1及び第2露光はその回数がほぼ等しいことを特徴とする計測方法。 - 請求項12に記載の計測方法において、
前記第1及び第2露光はそれぞれ複数回ずつ行われ、前記物体上で前記第1露光によってマークが形成される複数の第1領域と、前記第2露光によってマークが形成される複数の第2領域とは実質的に交互に配置されることを特徴とする計測方法。 - 請求項1〜15のいずれか一項に記載の計測方法において、
前記計測装置は、荷電粒子線走査型の計測装置であることを特徴とする計測方法。 - マスクに形成されたパターンを物体上に転写する露光装置の異なる2方向に関する転写特性を計測する転写特性計測方法であって、
前記露光装置を用いて、前記2方向の転写特性の計測に用いられる第1及び第2要素を含むマークを物体上に形成する転写工程と;
前記物体を計測装置内で基準方向に設定して前記第1及び第2要素の一方を含む前記マークの少なくとも一部の第1画像を取り込むとともに、前記第1画像の取込時と回転角が実質的に前記2方向の交差角と同一角度α(0°<α<180°)だけ異なる前記第1及び第2要素の他方を含む前記マークの少なくとも一部の第2画像を取り込む画像取込工程と;
前記第1及び第2画像をそれぞれ処理して、前記マークの前記2方向に関する第1及び第2サイズをそれぞれ計測する計測工程と;を含む転写特性計測方法。 - 請求項17に記載の転写特性計測方法において、
前記計測装置による前記第1画像の取込後に前記物体をほぼ前記角度αだけ回転して前記第2画像の取込を行うことを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項17に記載の転写特性計測方法において、
前記転写工程では、前記露光装置による少なくとも1回の第1露光と、前記第1露光と前記物体の回転角が実質的に前記角度αだけ異なる少なくとも1回の第2露光とによって、前記物体上の異なる領域に前記マークがそれぞれ形成され、前記画像取込工程では、前記第1露光によって形成される第1マークの少なくとも前記第1及び第2要素の一方を前記第1画像として取り込んだ後、前記物体を実質的に回転させることなく、前記第2露光によって形成される第2マークの少なくとも前記第1及び第2要素の他方を前記第2画像として取り込むことを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項19に記載の転写特性計測方法において、
前記第1及び第2露光では所定の計測用マークを含む前記露光装置による転写条件が同一に設定されるとともに、前記第1及び第2マークのいずれでも前記第1及び第2要素はその構成が実質的に同一であることを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項19に記載の転写特性計測方法において、
前記第1及び第2露光はそれぞれ複数回ずつ行われ、前記複数の第1マークの画像処理から得られる前記一方のマークのサイズを前記2方向の一方に関する第1サイズとし、前記複数の第2マークの画像処理から得られる前記他方のマークのサイズを前記2方向の他方に関する第2サイズとして決定することを特徴とする転写特性計測方法。 - マスクに形成されたパターンを物体上に転写する露光装置によるパターンの転写特性を計測する転写特性計測方法であって、
所定の計測用マークが少なくとも1つ形成されたパターン領域を有する計測マスクを前記露光装置に搭載して露光を行い、前記パターン領域を前記物体上に転写する第1転写工程と;
前記計測マスク及び前記物体の少なくとも一方を回転して、前記計測マスクに対する前記物体の角度が、前記第1転写工程から所定角度α(0°<α<180°)変化した状態で、前記パターン領域を前記物体上に転写する第2転写工程と;
前記物体が基準方向に設定された状態で、前記第1転写工程で前記物体上に形成された前記計測用マークの第1の転写像と、前記第2転写工程で前記物体上に形成された前記計測用マークの第2の転写像との画像を、計測装置によりそれぞれ取り込む画像取り込み工程と;
取り込まれた前記第1の転写像の画像と第2の転写像の画像に対してエッジ検出処理を伴う画像処理をそれぞれ施して、前記計測用マークの第1の転写像及び第2の転写像それぞれの前記基準方向に対応する方向に直交する計測方向に関するサイズを、少なくとも計測する計測工程と;を含む転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記計測工程では、前記第1転写工程で形成される前記計測用マークの転写像の一部を前記第1の転写像とし、かつ前記第2転写工程で形成される前記計測用マークの転写像で前記第1の転写像と異なるその一部を前記第2の転写像として前記計測方向に関するサイズをそれぞれ計測することを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記計測用マークは、互いに異なる第1及び第2マーク要素を含み、前記第1及び第2転写工程の一方で形成される前記第1及び第2マーク要素の転写像の一方と、他方の転写工程で形成される前記第1及び第2マーク要素の転写像の他方とが前記物体上で重ならないように、前記第1転写工程と前記第2転写工程とで前記物体上での前記計測用マークの転写領域の少なくとも一部を異ならせることを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記計測用マークは、互いに異なる第1及び第2マーク要素を含み、前記計測工程では、前記第1転写工程で形成される前記第1及び第2マーク要素の一方の転写像を前記第1の転写像とし、かつ前記第2転写工程で形成される前記第1及び第2マーク要素の他方の転写像を前記第2の転写像として前記計測方向に関するサイズをそれぞれ計測することを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記計測結果に基づいて、前記露光装置の互いに交差する第1及び第2方向に関する前記計測用マークの転写像のサイズをそれぞれ決定することを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記第1転写工程、第2転写工程では、前記パターン領域が前記物体上の異なる複数箇所にそれぞれ転写され、
前記画像取り込み工程では、前記第1転写工程で前記物体上の異なる複数箇所にそれぞれ転写された前記計測用マークの複数の第1の転写像と、前記第2転写工程で前記物体上の異なる複数箇所にそれぞれ転写された前記計測用マークの複数の第2の転写像との画像の取り込みが行われ、
前記計測工程では、前記複数の第1の転写像及び前記複数の第2の転写像のそれぞれで前記画像処理を行って、前記第1及び第2の転写像それぞれで前記計測方向に関するサイズを決定することを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記計測用マークは、互いに異なる第1及び第2マーク要素を含み、前記計測工程では、前記第1転写工程で形成される前記第1及び第2マーク要素の一方の転写像を前記第1の転写像とし、かつ前記第2転写工程で形成される前記第1及び第2マーク要素の他方の転写像を前記第2の転写像として前記計測方向に関するサイズをそれぞれ計測し、その計測結果に基づいて前記サイズのばらつきを求めることを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記計測マスク上には、前記計測用マークが、前記パターン領域内の異なる位置に複数形成され、
前記画像取り込み工程では、前記第1転写工程で前記物体上に形成された前記計測用マークの第1の転写像と、前記第2転写工程で前記物体上に形成された前記計測用マークの第2の転写像との画像の取り込みが、前記複数の計測用マークの各々について行われ、
前記計測工程では、前記複数の計測用マークの第1の転写像及び第2の転写像それぞれの前記計測方向に関するサイズに基づいて、前記第1の転写像、第2の転写像それぞれの前記計測方向に関するサイズの面内均一性を、更に計測することを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記第1及び第2転写工程では、前記計測用マークを含む前記露光装置による転写条件が同一に設定されるとともに、前記計測用マークは、前記露光装置の互いに交差する第1及び第2方向に関する転写特性をそれぞれ計測するために、その構成が実質的に同一である第1及び第2マーク要素を含むことを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記計測用マークは、前記パターン領域内の異なる複数位置にそれぞれ形成され、前記第1及び第2転写工程では、前記パターン領域の転写が複数回ずつ行われるとともに、前記計測工程では、前記物体上で前記パターン領域が転写される複数の領域それぞれで前記計測方向に関する前記各計測用マークの第1及び第2の転写像のサイズがそれぞれ計測されることを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記計測用マークは、前記基準方向に延びる第1ラインパターン要素と、前記基準方向に対して前記角度α回転した方向に延びる第2ラインパターン要素とを含み、
前記計測用マークの第1の転写像の前記計測方向に関するサイズは、前記第1ラインパターン要素の転写像の幅方向のサイズであり、前記計測用マークの第2の転写像の前記計測方向に関するサイズは、前記第2ラインパターン要素の転写像の幅方向のサイズであることを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記角度αは、90°であることを特徴とする転写特性計測方法。 - 請求項22に記載の転写特性計測方法において、
前記計測装置は、荷電粒子線走査型の計測装置であることを特徴とする転写特性計測方法。 - マスクに形成されたパターンを物体上に転写する露光装置の互いに交差する第1及び第2方向に関する転写特性を計測する転写特性計測方法であって、
前記露光装置を用いて、前記第1及び第2方向とそれぞれ計測方向が実質的に一致する第1及び第2要素を含むマークを物体上に形成する工程と;
前記物体上に形成されたマークの第1及び第2要素をそれぞれ前記計測方向が計測装置内でほぼ同一方向となるように検出して前記計測方向に関するサイズを計測する工程と;を含む転写特性計測方法。 - マスクに形成されたパターンを物体上に転写する露光装置の互いに交差する第1及び第2方向に関する転写特性を計測する転写特性計測方法であって、
前記露光装置を用いて、前記第1及び第2方向とそれぞれ計測方向が実質的に一致する第1及び第2要素を含むマークを、その回転角が前記第1及び第2方向の交差角とほぼ同一角度だけ異なる第1及び第2マークとして物体上に形成する工程と;
前記物体上に形成された第1マークの第1及び第2要素の一方と、前記第1マークの一方の要素と計測方向が実質的に一致する前記物体上に形成された第2マークの第1及び第2要素の他方とを検出して、前記計測方向に関する前記マークの第1及び第2要素のサイズをそれぞれ計測する工程と;を含む転写特性計測方法。 - 請求項17〜36のいずれか一項に記載の転写特性計測方法を用いて、マスクに形成されたパターンを物体上に転写する露光装置によるパターンの転写特性を計測する工程と;
前記計測結果に基づいて、前記露光装置の調整を行う調整工程と;を含む露光装置の調整方法。 - 請求項37に記載の露光装置の調整方法において、
前記露光装置は、前記パターンの像を前記物体上に投影する投影光学系を有し、前記転写特性は、前記投影光学系の結像特性を含む露光装置の調整方法。 - 請求項37に記載の調整方法によりパターンの転写特性が調整される露光装置を用いて、マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写する工程を含む、デバイス製造方法。
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