KR101993951B1 - 계측 장치, 리소그래피 장치, 및 물품의 제조 방법 - Google Patents

계측 장치, 리소그래피 장치, 및 물품의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대상물의 위치를 계측하는 계측 장치를 제공하고, 계측 장치는 대상물 상에 형성된 마크를 검출하여 검출 신호를 생성하도록 구성되는 검출기, 및 검출 신호에 기초하여 대상물의 위치를 획득하도록 구성되는 처리기를 포함하고, 처리기는 대상물에 대한 계측 정밀도에 관한 허용 조건에 관한 정보에 기초하여 한정되는 검출 신호의 부분에 기초하여 대상물의 위치를 획득하도록 구성된다.

Description

계측 장치, 리소그래피 장치, 및 물품의 제조 방법{MEASUREMENT APPARATUS, LITHOGRAPHY APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은 계측 장치, 리소그래피 장치 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스가 미세화되고 고밀도로 집적화될 때, 이러한 반도체 디바이스의 제조에 사용되는 리소그래피 장치(예를 들어, 노광 장치)의 더욱 높은 성능이 요구된다. 예를 들어, 노광 장치의 성능으로서 레티클(마스크)과 기판 사이의 정렬 정밀도는 중요하고, 레티클의 패턴의 화상과 기판 상에 형성된 패턴을 나노미터의 오더로 정렬하는 기술이 요구된다.
노광 장치는 레티클의 패턴을 기판의 스텝 이동을 개재하여 기판의 샷 영역에 순차적으로 전사한다. 이 유형의 노광 장치는 전사를 한 번에 수행하는 소위 스테퍼, 및 기판을 주사하면서 전사를 수행하는 소위 스캐너로 분류된다.
일본 특허 공개 제2004-235354호 공보에 개시된 바와 같이, 레티클 스테이지에 대한 레티클의 정렬(레티클 정렬로 지칭됨)은 레티클의 하부면에 설치된 레티클 마크, 및 레티클 스테이지의 상부면에 설치된 기준 마크를 검출함으로써 수행될 수 있다. 따라서, 예를 들어 레티클 스테이지에 대한 레티클의 오정렬량이 계측될 수 있다. 레티클의 패턴을 기판에 전사할 때, 레티클 스테이지의 위치 및 기판 스테이지의 위치 중 적어도 하나가 보정되어 레티클의 패턴 화상과 기판의 위치 사이의 정렬을 높은 정밀도로 수행할 수 있다.
레티클 마크 또는 기준 마크에 파티클(먼지)이 부착되거나, 흠집 등의 결함이 존재하는 경우, 마크의 위치가 잘못 계측될 수 있다. 이러한 경우, 레티클 정렬 처리는 에러로서 정지된다. 그러나, 다양한 오버레이 요구 정밀도를 갖는 기판을 처리할 때 파티클 또는 흠집으로부터 발생하는 계측 오차가 정밀도의 관점에서 무시 가능하더라도 처리가 정지되는 경우, 노광 장치(계측 장치)의 처리량이 감소된다.
본 발명은 예를 들어, 처리량에 있어서 유리한 계측 장치를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 대상물의 위치를 계측하는 계측 장치가 제공되고, 계측 장치는 대상물 상에 형성된 마크를 검출하여 검출 신호를 생성하도록 구성되는 검출기, 및 검출 신호에 기초하여 대상물의 위치를 획득하도록 구성되는 처리기를 포함하고, 처리기는 대상물에 대한 계측 정밀도에 관한 허용 조건에 관한 정보에 기초하여 한정되는 검출 신호의 부분에 기초하여 대상물의 위치를 획득하도록 구성된다.
본 발명의 다른 특징은 (첨부 도면을 참조하여) 예시적인 실시예의 이후의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 양태로서 노광 장치의 구성을 도시하는 개략도.
도 2는 레티클 마크 및 기준 마크의 각각의 레이아웃을 도시하는 도면.
도 3a 및 도 3b는 레티클 마크 및 기준 마크의 각각의 레이아웃의 예를 도시하는 도면.
도 4는 화상 처리 유닛에 의해 생성되는 1차원 적산 파형의 예를 도시하는 도면.
도 5a 및 도 5b는 제1 실시예에 따르는 계측 처리를 설명하는 흐름도.
도 6은 레티클 마크에 대해 설정되는 복수의 계측 창의 예를 도시하는 도면.
도 7a 및 도 7b는 제2 실시예에 따르는 계측 처리를 설명하는 흐름도.
도 8은 레티클 마크에 대해 설정되는 복수의 계측 창의 예를 도시하는 도면.
도 9a 및 도 9b는 제3 실시예에 따르는 계측 처리를 설명하는 흐름도.
도 10은 제4 실시예에 따르는 계측 처리를 설명하는 흐름도.
본 발명의 바람직한 실시예가 첨부 도면을 참조하여 후술될 것이다. 도면에 걸쳐 동일한 참조 번호가 동일한 부재를 나타내고, 그 반복적인 설명은 제공되지 않는 점에 유의한다.
도 1은 본 발명의 일 양태로서 노광 장치(1)의 구성을 도시하는 개략도이다. 노광 장치(1)는 비임에 의해 기판 상에 패터닝을 수행하는 리소그래피 장치이다. 노광 장치(1)는 레티클(마스크)을 통해 기판을 노광한다. 노광 장치(1)는 레티클(R)을 조명하는 조명 광학계(미도시), 레티클(R)을 보유 지지하면서 이동할 수 있는 레티클 스테이지(유지기)(11), 계측 장치(20), 및 레티클(R)의 패턴을 기판(W)에 투영하는 투영 광학계(12)를 포함한다. 노광 장치(1)는 또한 기판(W)을 보유 지지하면서 이동시킬 수 있는 기판 스테이지(유지기)(13), CPU, 메모리 등을 포함하며 노광 장치(1)의 전체(동작)를 제어하는 제어기(14)를 포함한다.
레티클(R)은 패터닝을 위한 원판이며 레티클 반송계(미도시)에 의해 레티클 스테이지(11)에 반입된다. 레티클(R)의 하부면에는 레티클 마크(RM)가 설치된다. 레티클 스테이지(11)의 상부면에는 기준 마크(SM)가 설치된다.
레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM) 각각은 도 2에 도시된 바와 같이, X축 방향의 위치를 계측하기 위한 X 마크, 및 Y축 방향의 위치를 계측하기 위한 Y 마크를 포함한다. 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)에서, X 마크 및 Y 마크 각각은 복수의 바아 마크(마크 요소)에 의해 구성된다.
본 실시예에서, 레티클 마크(RM)는 도 3a에 도시된 바와 같이, 복수의 Y 바아 마크 (RMBY1 내지 RMBY8)로 구성된 Y 마크, 및 복수의 X 바아 마크(RMBX1 내지 RMBX10)로 구성된 X 마크를 포함한다. 기준 마크(SM)는 도 3b에 도시된 바와 같이, 복수의 Y 바아 마크(SMBYL1 내지 SMBYL8) 및 복수의 Y 바아 마크(SMBYR1 내지 SMBYR8)로 구성된 Y 마크를 포함한다. 또한, 기준 마크(SM)는 복수의 X 바아 마크(SMBXL1 내지 SMBXL6) 및 복수의 X 바아 마크(SMBXR1 내지 SMBXR6)로 구성된 X 마크를 포함한다. 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)에서 X 마크 및 Y 마크 각각을 복수의 바아 마크로 구성함으로써, 평균화 효과에 의해 계측 정밀도가 향상될 수 있다.
레티클(R)은 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)가 서로 중첩되도록 레티클 스테이지(11)에 의해 보유 지지된다. 계측 장치(20)는 레티클 마크(RM)와 기준 마크(SM) 사이의 상대 위치(위치 관계), 즉, 레티클 스테이지(11) 상의 레티클(R)의 위치를 계측한다. 계측 장치(20)는 정렬 스코프(30), 화상 처리 유닛(40), 오버레이 요구 정밀도 유닛(50), 및 통지 유닛(60)을 포함한다. 오버레이 요구 정밀도 유닛(50)은 설정 유닛(51) 및 저장 유닛(52)을 포함한다. 오버레이 요구 정밀도 유닛(50)은 레티클(R)과 기판(W) 사이의 정렬에 요구되는 정밀도, 즉, 계측 장치(20)에 의한 대상물의 위치 계측에 요구되는 정밀도(오버레이 요구 정밀도)를 설정 및 저장한다.
정렬 스코프(30)는 광원(31), 조명계(32), 대물계(33), 및 화상 소자(34)를 포함한다. 정렬 스코프(30)는 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)를 포획하여 도 2에 도시된 바와 같은 화상(IMG)을 취득한다. 화상(IMG)는 2차원 화상이다.
화상 처리 유닛(40)은 화상 저장 유닛(41), 영역 분할 유닛(42), 위치 특정 유닛(43), 오차량 추정 유닛(44), 및 선택 유닛(45)을 포함한다. 화상 처리 유닛(40)은 정렬 스코프(30)에 의해 포획된 화상(IMG)을 처리하고, 레티클 스테이지(11) 상의 레티클(R)의 위치를 획득한다. 정렬 스코프(30)에 의해 포획된 화상(IMG)는 화상 저장 유닛(41)에 저장된다. 화상 처리 유닛(40)은 도 3a에 도시된 바와 같이, 레티클 마크(RM)의 Y 마크에 대해 설정된 계측 창(WIN-Y)에서의 광량을 하나의 방향으로 적산하고, 이에 의해, 도 4에 도시된 바와 같은 1차원 적산 파형(검출 신호)을 생성한다. 이 방식으로, 정렬 스코프(30) 및 화상 처리 유닛(40)은 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)를 검출하여 검출 신호를 생성하는 검출 유닛으로서 기능한다. 도 4에서, 비-적산 방향의 계측 창(WIN-Y)의 위치가 횡축으로 채용되고, 계측 창(WIN-Y)에서의 최대 광량을 100%로 규정할 때 상대 광량이 종축으로 채용된다. 도 4를 참조하면, Y 바아 마크(RMBY1 내지 RMBY8)가 존재하는 위치에서는 광량이 감소하고, Y 바아 마크(RMBY1 내지 RMBY8)가 존재하지 않는 위치에서는 광량이 증가한다. 파티클(먼지)의 부착, 결함 등이 없는 정상 상태에서, 각각의 Y 바아 마크에서의 광량은 거의 일정하다.
위치 특정 유닛(43)은 도 4에 도시된 1차원 적산 파형을 처리하고, 화상(IMG) 상의 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)의 각각의 위치를 특정한다. 위치 특정 유닛(43)은 예를 들어 무게 중심 계산 처리에 의해 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)의 각각의 바아 마크의 위치를 획득하고, 각각의 바아 마크의 위치를 가산하고 평균화함으로써, 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)의 중심 위치를 획득한다.
화상 처리 유닛(40)에 의해 획득된 레티클 스테이지(11) 상의 레티클(R)의 위치(계측 결과)는 제어기(14)로 보내진다. 제어기(14)는 레티클 스테이지(11)에 대한 레티클(R)의 오정렬량을 획득한다. 투영 광학계(12)를 통해 레티클(R)의 패턴을 기판(W)에 투영할 때, 제어기(14)는 레티클 스테이지(11) 및 기판 스테이지(13) 중 적어도 하나의 위치를 보정하여 레티클(R)과 기판(W) 사이의 정렬을 수행한다. 즉, 제어기(14)는 계측 장치(20)에 의해 계측된 레티클(R)의 위치에 기초하여 레티클 스테이지(11) 및 기판 스테이지(13)의 위치를 제어한다.
각각의 실시예에서, 노광 장치(1)에서의 계측 장치(20)의 계측 처리(레티클 정렬), 즉, 레티클 스테이지(11) 상의 레티클(R)의 위치를 계측하는 계측 처리가 상세히 설명될 것이다.
<제1 실시예>
제1 실시예에 따르는 계측 처리가 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명될 것이다. 단계(S101)에서, 설정 유닛(51)은 계측 정밀도에 관한 허용 조건에 관한 정보로서 화상 처리 유닛(40)의 오버레이 요구 정밀도를 설정한다. 예를 들어, 설정 유닛(51)은 사용자에 의한 입력에 따라서, 저장 유닛(52)에 저장된 오버레이 요구 정밀도로부터 하나의 오버레이 요구 정밀도를 선택 및 설정한다. 즉, 설정 유닛(51)은 계측 정밀도에 관한 허용 조건에 관한 정보로서 기능하는 오버레이 요구 정밀도를 입력하는 입력 수단으로서 기능한다. 저장 유닛(52)은 화상 처리 유닛(40)에서 설정 가능한 복수의 오버레이 요구 정밀도를 미리 저장한다.
단계(S102)에서, 레티클 반송 시스템은 레티클 스테이지(11) 상에 레티클(R)을 반입하고, 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)가 서로 중첩되도록 레티클(R)을 레티클 스테이지(11)에 보유 지지한다.
단계(S103)에서, 정렬 스코프(30)는 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)를 포획하여 화상(2차원 화상)을 취득한다. 정렬 스코프(30)에 의해 포획된 화상(IMG)은 화상 저장 유닛(41)에 저장된다.
단계(S104)에서, 영역 분할 유닛(42)은 레티클 마크(RM)가 형성되는 마크 영역을 복수의 영역으로 분할하고, 복수의 영역의 각각에 대한 계측 창을 설정(즉, 레티클 마크(RM)에 대해 복수의 계측 창을 설정)한다. 예를 들어, 영역 분할 유닛(42)은 마크 영역을, Y 마크 및 X 마크를 구성하는 복수의 마크 요소가 배열되는 방향(제1 방향)에 수직인 방향으로 복수의 영역으로 분할한다. 본 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 레티클 마크(RM)의 Y 마크에 대해 3개의 계측 창(WIN-Y1, WIN-Y2, WIN-Y3)이 설정된다. 레티클 마크(RM)의 Y 마크에 대해 설정되는 계측 창의 개수는 3개로 한정되지 않는 점에 유의한다. 유사하게, 레티클 마크(RM)의 X 마크에 대해 복수의 계측 창이 설정된다.
단계(S105)에서, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S103)에서 취득된 화상에, 단계(S104)에서 설정된 복수의 계측 창 각각에서의 광량을 비계측 방향으로 적산하고, 이에 의해 복수의 계측 창 각각에 대해 도 4에 도시된 바와 같은 1차원 적산 파형을 생성한다.
단계(S106)에서, 위치 특정 유닛(43)은 복수의 계측 창 각각에 대해 단계(S105)에서 생성된 적산 파형으로부터, 예를 들어 무게 중심 계산 처리 또는 템플릿 매칭 처리 등을 사용하여, 레티클 마크(RM)의 중심 위치를 획득한다. 즉, 복수의 계측 창 각각에 대해, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S105)에서 생성된 적산 파형 중 각각의 계측 창에 대응하는 부분에 기초하여, 각각의 계측 창에 형성된 레티클 마크(RM)의 일부의 중심 위치를 획득한다.
단계(S107)에서, 복수의 계측 창 각각에 대해, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S106)에서 레티클 마크(RM)의 중심 위치를 획득할 때 생성될 수 있는 오차량을 추정한다. 즉, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S105)에서 생성된 적산 파형(검출 신호)의 복수의 부분(각각의 계측 창에 대응하는 부분)의 각각에 관해 위치 계측 오차를 평가한다. 더욱 구체적으로는, 오차량 추정 유닛(44)은 예를 들어 일본 특허 제5132277호에 개시되어 있는 바와 같이, 적산 파형의 좌우 대칭도, 요철 형상, 또는 콘트라스트 등의 특징량에 관한 값을 사용하여 오차량을 추정한다. 오차량 추정 유닛(44)은 적산 파형의 S/N 비율 등의 다른 지표를 사용하여 오차량을 추정할 수 있다.
단계(S108)에서, 단계(S104)에서와 같이, 영역 분할 유닛(42)은 기준 마크(SM)가 형성된 마크 영역을 복수의 영역으로 분할하고, 복수의 영역 각각에 대해 계측 창을 설정(즉, 기준 마크(SM)에 대하여 복수의 계측 창을 설정)한다.
단계(S109)에서, 단계(S105)에서와 같이, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S103)에서 취득된 화상에, 단계(S108)에서 설정된 복수의 계측 창 각각에서의 광량을 비계측 방향으로 적산하고, 이에 의해 복수의 계측 창 각각에 대해 1차원 적산 파형을 생성한다.
단계(S110)에서, 단계(S106)에서와 같이, 위치 특정 유닛(43)은 복수의 계측 창 각각에 대해 단계(S109)에서 생성된 적산 파형으로부터, 예를 들어 무게 중심 계산 처리를 사용하여, 기준 마크(SM)의 중심 위치를 획득한다. 즉, 복수의 계측 창 각각에 대해, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S109)에서 생성된 적산 파형 중 각각의 계측 창에 대응하는 부분에 기초하여, 각각의 계측 창에 형성된 기준 마크(SM)의 일부의 중심 위치를 획득한다.
단계(S111)에서, 단계(S107)에서와 같이, 복수의 계측 창 각각에 대해, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S110)에서 기준 마크(SM)의 중심 위치를 획득할 때 생성될 수 있는 오차량을 추정한다. 즉, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S109)에서 생성된 적산 파형(검출 신호)의 복수의 부분(각각의 계측 창에 대응하는 부분) 각각에 관해 위치 계측 오차를 평가한다.
단계(S112)에서, 선택 유닛(45)은 단계(S107) 및 단계(S111)에서 추정된 오차량에 기초하여, 오버레이 요구 정밀도가 만족되는 계측 창을 선택한다. 더 구체적으로, 선택 유닛(45)은 단계(S101)에서 설정된 오버레이 요구 정밀도와, 단계(S107 및 S111)에서 각각 추정된 오차량을 비교한다. 그리고, 선택 유닛(45)은 단계(S104 및 S108)에서 설정된 복수의 계측 창 중, 오버레이 요구 정밀도가 만족되는 계측 창(즉, 검출 신호의 복수의 부분 중, 위치 계측 오차가 허용 조건을 만족하는 부분)을 선택한다.
단계(S113)에서, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S112)에서 계측 창이 선택되었는지 여부를 판정한다. 단계(S112)에서 계측 창이 선택되지 않은 경우, 즉, 모든 계측 창에서의 오차량이 오버레이 요구 정밀도를 만족하지 않는 경우, 레티클 정렬이 에러로서 판정되고 처리가 종료된다. 단계(S112)에서 계측 창이 선택된 경우, 즉, 오버레이 요구 정밀도가 만족되는 계측 창이 존재하는 경우, 처리는 단계(S114)로 이행한다.
단계(S114)에서, 위치 특정 유닛(43)은 레티클 마크(RM)의 중심 위치 및 기준 마크(SM)의 중심 위치를 획득한다. 더 구체적으로, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S112)에서 선택된 계측 창으로부터 획득되는 레티클 마크(RM)의 중심 위치를 평균화하여 레티클 마크(RM)의 최종 중심 위치를 획득한다. 유사하게, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S112)에서 선택된 계측 창으로부터 획득되는 기준 마크(SM)의 중심 위치를 평균화하여 기준 마크(SM)의 최종 중심 위치를 획득한다.
단계(S115)에서, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S114)에서 획득된 레티클 마크(RM)의 중심 위치 및 기준 마크(SM)의 중심 위치에 기초하여, 레티클 마크(RM)의 위치와 기준 마크(SM)의 위치 사이의 차이를 획득한다. 레티클 마크(RM)의 위치와 기준 마크(SM)의 위치 사이의 차이는 레티클 스테이지(11) 상의 레티클(R)의 위치(어긋남량)이다. 이 방식에서, 본 실시예에 따르면, 단계(S106 및 S110)에서 획득된 마크의 일부 위치 중, 단계(S101)에서 설정되는 오버레이 요구 정밀도가 만족되는 마크의 일부 위치에 기초하여, 레티클 스테이지(11) 상의 레티클(R)의 위치가 획득된다.
단계(S116)에서, 통지 유닛(60)은 사용자에게, 단계(S104 및 S108)에서 각각 설정된 복수의 계측 창 중, 단계(S112)에서 선택된 계측 창의 비율(즉, 검출 신호에 대해 위치 계측 오차가 허용 조건을 만족하는 부분의 비율)을 통지한다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 3개의 계측 창(WIN-Y1, WIN-Y2, WIN-Y3) 중, 파티클(PT)의 부착에 의해, 계측 창(WIN-Y1)에서의 오차량이 오버레이 요구 정밀도를 만족하지 않는 경우가 설명될 것이다. 이 경우, 단계(S112)에서는 계측 창(WIN-Y1)을 제외하고, 2개의 계측 창(WIN-Y2 및 WIN-Y3)이 선택되고, 따라서 통지 유닛(60)은 계측 창의 선택 비율로서, 2/3=66.67%를 사용자에게 통지한다. 이와 달리, 통지 유닛(60)은 단계(S112)에서 선택되지 않은 계측 창의 비율(계측 창의 제거량)로서, 1/3=33.33%를 사용자에게 통지할 수 있다. 이 방식으로, 사용자에게 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM) 상의 파티클의 부착, 결함 등에 관한 정보가 통지된다. 따라서, 이후 공정에서, 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)에 대한 계획적인 클리닝이 수행될 수 있다.
상술된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 검출 신호에서의 복수의 부분 중, 위치 계측 오차가 허용 조건을 만족하는 부분이 선택되고, 이러한 부분에 기초하여, 레티클(R)의 위치가 획득된다. 즉, 계측 정밀도에 관한 허용 조건에 관한 정보에 기초하여 한정되는 검출 신호의 부분에 기초하여, 레티클(R)의 위치가 획득된다. 제1 실시예에서, 레티클 마크(RM) 또는 기준 마크(SM) 상에 파티클의 부착, 결함 등이 존재하는 경우에도, 오버레이 요구 정밀도가 만족되는 경우, 레티클 정렬을 에러로서 판정하지 않고, 레티클(R)의 위치(어긋남량)가 계측될 수 있다. 그 결과, 노광 장치(1)가 정지되는 빈도가 감소되어 처리량을 증가시킬 수 있다.
<제2 실시예>
도 7a 및 도 7b를 참조하여 제2 실시예에 따르는 계측 처리가 설명될 것이다. 단계(S201 내지 S205)는 제1 실시예에서 설명된 단계(S101 내지 S105)와 각각 동일하고, 그 상세한 설명은 반복되지 않을 것이다.
단계(S206)에서, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S205)에서 생성된 적산 파형으로부터, 예를 들어 무게 중심 계산 처리 또는 템플릿 매칭 처리를 사용하여, 레티클 마크(RM)의 Y 및 X 마크의 각각을 구성하는 바아 마크의 중심 위치를 획득한다. 제2 실시예에서, 위치 특정 유닛(43)은 레티클 마크(RM)의 Y 마크를 구성하는 Y 바아 마크(RMBY1 내지 RMBY8)의 각각의 중심 위치, 및 레티클 마크(RM)의 X 마크를 구성하는 X 바아 마크(RMBX1 내지 RMBX10)의 각각의 중심 위치를 획득한다.
단계(S207)에서, 레티클 마크(RM)의 Y 및 X 마크를 구성하는 바아 마크 각각에 대해, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S206)에서 각각의 바아 마크의 중심 위치를 획득할 때에 발생될 수 있는 오차량을 추정한다. 즉, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S205)에서 생성된 적산 파형(검출 신호)의 복수의 부분(각각의 바아 마크에 대응하는 부분)의 각각에 관해 위치 계측 오차를 평가한다.
단계(S208 및 S209)는 제1 실시예에서 설명된 단계(S108 및 S109)와 각각 동일하고, 그 상세한 설명은 반복되지 않을 것이다.
단계(S210)에서, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S209)에서 생성된 적산 파형으로부터, 예를 들어 무게 중심 계산 처리 또는 템플릿 매칭 처리를 사용하여, 기준 마크(SM)의 Y 및 X 마크의 각각을 구성하는 각각의 바아 마크의 중심 위치를 획득한다. 본 실시예에서, 위치 특정 유닛(43)은 기준 마크(SM)의 Y 마크를 구성하는 Y 바아 마크(SMBYL1 내지 SMBYL8) 및 Y 바아 마크(SMBYR1 내지 SMBYR8)의 각각의 중심 위치를 획득한다. 마찬가지로, 위치 특정 유닛(43)은 기준 마크(SM)의 X 마크를 구성하는 X 바아 마크(SMBXL1 내지 SMBXL6) 및 X 바아 마크(SMBXR1 내지 SMBXR6)의 각각의 중심 위치를 획득한다.
단계(S211)에서, 기준 마크(SM)의 Y 및 X 마크를 구성하는 바아 마크의 각각에 대해, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S210)에서 각각의 바아 마크의 중심 위치를 획득할 때에 발생될 수 있는 오차량을 추정한다. 즉, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S209)에서 생성된 적산 파형(검출 신호)의 복수의 부분(각각의 바아 마크에 대응하는 부분)의 각각에 관해 위치 계측 오차를 평가한다.
단계(S212)에서, 선택 유닛(45)은 단계(S207 및 S211)에서 추정된 오차량에 기초하여, 오버레이 요구 정밀도가 만족되는 바아 마크를 선택한다. 더 구체적으로, 선택 유닛(45)은 단계(S201)에서 설정된 오버레이 요구 정밀도와, 단계(S207 및 S211)에서 각각 추정된 오차량을 비교한다. 그리고, 선택 유닛(45)은 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)를 구성하는 복수의 바아 마크 중, 오버레이 요구 정밀도가 만족되는 바아 마크(즉, 몇몇 바아 마크에 대응하며 위치 계측 오차가 허용 조건을 만족하는 검출 신호의 부분)를 선택한다.
단계(S213)에서, 위치 특정 유닛(43)은 바아 마크가 단계(S212)에서 선택되는지 여부를 판정한다. 바아 마크가 단계(S212)에서 선택되지 않는 경우, 즉, 모든 바아 마크의 오차량이 오버레이 요구 정밀도를 만족하지 않는 경우, 레티클 정렬은 에러로서 판정되고 처리가 종료된다. 바아 마크가 단계(S212)에서 선택되지 않는 경우, 즉, 오버레이 요구 정밀도가 만족되는 바아 마크가 존재하는 경우, 처리는 단계(S214)로 이행한다.
단계(S214)에서, 위치 특정 유닛(43)은 레티클 마크(RM)의 중심 위치 및 기준 마크(SM)의 중심 위치를 획득한다. 더 구체적으로, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S212)에서 선택되며 레티클 마크(RM)를 구성하는 바아 마크의 중심 위치를 평균화하고, 레티클 마크(RM)의 최종 중심 위치를 획득한다. 유사하게, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S212)에서 선택되며 기준 마크(SM)를 구성하는 바아 마크의 중심 위치를 평균화하고, 기준 마크(SM)의 최종 중심 위치를 획득한다.
단계(S215)에서, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S214)에서 획득된 레티클 마크(RM)의 중심 위치 및 기준 마크(SM)의 중심 위치에 기초하여, 레티클 마크(RM)의 위치와 기준 마크(SM)의 위치 사이의 차이를 획득한다. 레티클 마크(RM)의 위치와 기준 마크(SM)의 위치 사이의 차이는 레티클 스테이지(11) 상의 레티클(R)의 위치(어긋남량)이다. 이 방식으로, 본 실시예에 따르면, 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)를 구성하는 복수의 바아 마크 중, 단계(S201)에서 설정되는 오버레이 요구 정밀도가 만족되는 바아 마크의 위치에 기초하여, 레티클 스테이지(11) 상의 레티클(R)의 위치가 획득된다.
단계(S216)에서, 통지 유닛(60)은 사용자에게, 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)를 구성하는 복수의 바아 마크 중, 단계(S212)에서 선택된 바아 마크의 비율을 통지한다. 즉, 통지 유닛(60)은 복수의 바아 마크에 대한 몇몇 바아 마크의 비율, 즉, 위치 계측 오차가 허용 조건을 만족하는 바아 마크의 비율을 통지한다. 이와 달리, 통지 유닛(60)은 단계(S212)에서 선택되지 않은 바아 마크의 비율(바아 마크의 제거량)을 통지할 수 있다.
예를 들어, 파티클(PT)는 도 8에 도시한 바와 같이, 레티클 마크(RM)의 비계측 방향의 전역에 부착되는 경우가 있다. 이 경우에도, 레티클 정렬을 에러로서 판정하지 않고 오버레이 요구 정밀도가 만족되는 바아 마크의 위치로부터 레티클(R)의 위치(어긋남량)가 계측될 수 있다. 따라서, 노광 장치(1)가 정지되는 빈도가 저하되어 처리량을 증가시킬 수 있다.
<제3 실시예>
도 9a 및 도 9b를 참조하여 제3 실시예에 따르는 계측 처리가 설명될 것이다. 제3 실시예에서, 검출 신호의 복수의 부분 각각에 관해 위치 계측 정밀도가 평가되고, 검출 신호에서의 복수의 부분 중, 위치 계측 정밀도가 허용 조건을 만족하는 부분이 선택되고, 이들 부분에 기초하여 레티클(R)의 위치가 획득된다. 단계(S301 내지 S314)는 제1 실시예에서 설명된 단계(S101 내지 S114)와 각각 동일하고, 그 상세한 설명은 반복되지 않을 것이다.
단계(S315)에서, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S312)에서 선택되지 않은 계측 창, 즉, 오버레이 요구 정밀도가 만족되지 않는 계측 창의 비율에 기초하여, 계측 창의 감소에 기인하는 계측 재현성(의 변화)(A)를 획득한다. 본 실시예에서, 상술된 바와 같이, 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)의 각각을 복수의 바아 마크로 구성함으로써, 평균화 효과에 의해 계측 정밀도(계측 재현성)이 증가된다. 그러나, 오버레이 요구 정밀도가 만족되지 않는 계측 창이 선택되는 경우, 그 양만큼 평균 효과가 감소된다. 예를 들어, 모든 계측 창이 선택될 때의 계측 재현성이 3σ=5nm인 경우, 절반의 계측 창이 선택될 때의 계측 재현성(A)은 A=5/√(50/100)=7.1nm가 된다. 모든 계측 창이 선택될 때의 계측 재현성은 화상 처리 유닛(40)에 미리 저장되는 것이 필요하다.
단계(S316)에서, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S312)에서 선택된 계측 창에서의 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)의 오차량의 평균값(B)을 획득한다. 평균값(B)은 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)의 중심 위치를 획득할 때 발생할 수 있는 오차량의 평균값이다.
단계(S317)에서, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S315)에서 획득된 계측 재현성(A) 및 단계(S316)에서 획득된 평균값(B)에 기초하여, 레티클 정렬의 전체 오차량(C)을 획득한다. 예를 들어, 오차량 추정 유닛(44)은 계측 재현성(A) 및 평균값(B)의 제곱 합의 루트, 즉, C=√(A2+B2)로부터 전체 오차량(C)을 획득한다.
단계(S318)에서, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S317)에서 획득된 전체 오차량(C)이 단계(S301)에서 설정된 오버레이 요구 정밀도를 만족하는지 여부를 판정한다. 전체 오차량(C)이 오버레이 요구 정밀도를 만족하지 않은 경우, 레티클 정렬이 오차로 판정되고 처리가 종료된다. 전체 오차량(C)이 오버레이 요구 정밀도를 만족하는 경우, 처리는 단계(S319)로 이행한다.
단계(S319 및 S320)는 제1 실시예에서 설명된 단계(S115 및 S116)와 각각 동일하고, 그 상세한 설명은 반복되지 않을 것이다. 단계(S320)에서, 단계(S312)에서 선택된 계측 창의 비율의 통지는 검출 신호에 대한, 위치 계측 정밀도가 허용 조건을 만족하는 부분의 비율의 통지라고도 할 수 있는 점에 유의한다.
제3 실시예에서, 단계(S307 및 S311)에서 추정되는 오차량의 통계값(전체 오차량(C))이 오버레이 요구 정밀도를 만족하는 경우, 레티클 정렬을 에러로서 판정하지 않고 레티클(R)의 위치(어긋남량)가 계측된다. 계측 재현성이 낮고 계측 창의 비율이 레티클 정렬의 정밀도(계측 정밀도)에 크게 기여하는 경우에도, 오버레이 요구 정밀도에 따라 레티클 정렬이 수행될 수 있다. 계측 재현성이 충분히 양호한 경우, 제3 실시예에서 획득되는 결과는 제1 실시예에서 획득되는 결과와 실질적으로 일치하고, 처리 시간의 관점에서 제1 실시예가 제3 실시예보다 유리하다. 제3 실시예는 또한 제2 실시예에 적용 가능하다.
<제4 실시예>
도 10을 참조하여, 제4 실시예에 따르는 계측 처리가 설명될 것이다. 단계(S401 내지 S403)은 제1 실시예에서 설명된 단계(S101 내지 S103)과 각각 동일하고, 그 상세한 설명은 반복되지 않을 것이다.
단계(S404)에서, 위치 특정 유닛(43)은 레티클 마크(RM)에 대해 단계(S403)에서 취득된 화상에서의 광량을 비계측 방향으로 적산하고, 이에 의해 도 4에 도시된 바와 같은 1차원 적산 파형을 생성한다.
단계(S405)에서, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S404)에서 생성된 적산 파형에 기초하여, 예를 들어 무게 중심 계산 처리 또는 템플릿 매칭 처리를 사용하여, 레티클 마크(RM)의 중심 위치를 획득한다.
단계(S406)에서, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S405)에서 레티클 마크(RM)의 중심 위치를 획득할 때 발생될 수 있는 오차량을 추정한다. 즉, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S404)에서 생성된 적산 파형(검출 신호)에 관해 위치 계측 오차를 평가한다.
단계(S407)에서, 단계(S404)와 마찬가지로, 위치 특정 유닛(43)은 기준 마크(SM)에 대해, 단계(S403)에서 취득된 화상에서의 광량을 비계측 방향으로 적산하고, 이에 의해 1차원 적산 파형을 생성한다.
단계(S408)에서, 단계(S405)와 마찬가지로, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S407)에서 생성된 적산 파형에 기초하여, 예를 들어 무게 중심 계산 처리 또는 템플릿 매칭 처리를 사용하여, 기준 마크(SM)의 중심 위치를 획득한다.
단계(S409)에서, 단계(S406)와 마찬가지로, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S408)에서 레티클 마크(RM)의 중심 위치를 획득할 때 발생될 수 있는 오차량을 추정한다. 즉, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S407)에서 생성된 적산 파형(검출 신호)에 관해, 위치 계측 오차를 평가한다.
단계(S410)에서, 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM) 각각에 대해, 오차량 추정 유닛(44)은 단계(S406 및 S409)의 각각에서 추정된 오차량이 단계(S401)에서 설정된 오버레이 요구 정밀도를 만족하는지 여부를 판정한다. 본 실시예에서, 오차량 추정 유닛(44)은 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM) 각각의 중심 위치를 획득할 때 발생될 수 있는 오차량이 계측 정밀도에 관한 허용 조건(오버레이 요구 정밀도)을 만족하는지 여부를 판정한다. 단계(S406 및 S409)의 각각에서 추정된 오차량이 오버레이 요구 정밀도를 만족하지 않은 경우, 레티클 정렬은 오차로 판정되고 처리가 종료된다. 단계(S406 및 S409)의 각각에서 추정된 오차량이 오버레이 요구 정밀도를 만족하는 경우, 처리는 단계(S411)로 이행한다.
단계(S411)에서, 위치 특정 유닛(43)은 단계(S405)에서 획득된 레티클 마크(RM)의 중심 위치 및 단계(S408)에서 획득된 기준 마크(SM)의 중심 위치에 기초하여, 레티클 마크(RM)의 위치와 기준 마크(SM)의 위치 사이의 차이를 획득한다. 레티클 마크(RM)의 위치와 기준 마크(SM)의 위치 사이의 차이는 상술된 바와 같이, 레티클 스테이지(11) 상의 레티클(R)의 위치(어긋남량)이다. 이 방식에서, 본 실시예에 따르면, 단계(S406 및 S409)의 각각에서 추정된 오차량이 단계(S401)에서 설정된 오버레이 요구 정밀도를 만족하는 경우, 레티클 스테이지(11) 상의 레티클(R)의 위치가 획득된다.
단계(S412)에서, 통지 유닛(60)은 사용자에게, 단계(S406 및 S409)의 각각에서 추정된 오차량(즉, 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM) 각각에 관한 오차량)을 통지한다.
상술된 바와 같이, 제4 실시예에 따르면, 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)가 형성된 마크 영역을 복수의 영역으로 분할하지 않고(즉, 복수의 계측 창을 설정하지 않고), 1차원 적산 파형이 생성되어 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)의 중심 위치를 획득할 수 있다. 더 구체적으로, 검출 신호가 계측 정밀도에 관한 허용 조건(오버레이 요구 정밀도)을 만족하는 경우, 이러한 검출 신호에 기초하여 레티클(R)의 위치가 획득된다. 레티클 마크(RM) 및 기준 마크(SM)에의 파티클의 부착 등의 빈도가 낮은 처리에서, 처리 시간(레티클 정렬에 필요로 하는 시간)을 지연시키지 않고, 레티클(R)의 위치(어긋남량)을 계측할 수 있다. 따라서, 노광 장치(1)가 정지되는 빈도를 감소되어 처리량을 증가시킬 수 있다.
노광 장치(1)는 물품, 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로디바이스 또는 미세 구조를 갖는 소자를 제조하기에 적합하다. 물품의 제조 방법은 기판에 도포된 감광제 상에 노광 장치(1)를 사용하여 잠상 패턴을 형성하는 단계(기판 상에 패터닝을 수행하는 단계), 앞선 단계에서 잠상 패턴이 그 위에 형성된 기판을 가공하는 단계(패터닝이 행해진 기판을 현상하는 단계)를 포함한다. 이 제조 방법은 추가로 다른 공지된 단계(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함할 수 있다. 본 실시예에 따르는 물품 제조 방법은 종래의 방법에 비해, 물품의 성능, 품질, 생산성, 생산 비용 중 적어도 하나에서 유리하다.
본 발명은 대상물의 위치로서 레티클 스테이지 상의 레티클의 위치를 예로 들어 설명되었으나, 기판 스테이지 상의 기판의 위치가 피계측 대상물의 위치일 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 제한되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 이하의 청구항의 범위는 그러한 변경예 및 등가적 구조예 및 기능예 모두를 포함하도록 가장 광의의 해석에 따라야 한다.

Claims (18)

  1. 대상물의 위치를 계측하는 계측 장치이며,
    상기 대상물 상에 형성된 마크의 화상을 획득하도록 구성되는 검출기, 및
    상기 획득한 화상으로부터 검출 데이터를 생성하고 상기 검출 데이터에 기초하여 상기 대상물의 위치를 획득하도록 구성되는 처리기를 포함하고,
    상기 처리기는, 상기 마크의 영역이 분할된 상기 화상의 부분으로부터 복수의 검출 데이터를 생성하고, 상기 복수의 검출 데이터의 각각에 대해 위치 계측 오차를 평가하고, 상기 복수의 검출 데이터로부터, 상기 평가된 위치 계측 오차에 기초하여 상기 계측 장치에 의해 상기 대상물의 위치의 계측에 대해 요구되는 정밀도의 허용 조건 내에 있는 부분을 선택하고, 상기 복수의 검출 데이터로부터 상기 선택된 부분에 기초하여 상기 대상물의 위치를 획득하도록 구성되는, 계측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 처리기는, 상기 복수의 검출 데이터의 각각의 좌우 대칭도 또는 상기 복수의 검출 데이터의 각각의 콘트라스트를 사용하여 상기 위치 계측 오차를 평가하도록 구성되는, 계측 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리기는, 상기 선택된 부분에 대한 계측 재현성 및 상기 선택된 부분에 대한 위치 계측 오차량의 평균값에 기초하여 전체 오차량를 획득하고, 상기 전체 오차량이 상기 허용 조건을 만족하는지 여부를 판정하고,
    상기 전체 오차량이 상기 허용 조건을 만족하지 않은 경우, 상기 처리기는 상기 선택된 부분에 기초하여 상기 대상물의 위치를 획득하지 않고,
    상기 전체 오차량이 상기 허용 조건을 만족하는 경우, 상기 처리기는 상기 선택된 부분에 기초하여 상기 대상물의 위치를 획득하는, 계측 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마크는 제1 방향으로 배열된 복수의 마크 요소를 포함하고,
    상기 처리기는 상기 마크의 영역이 상기 제1 방향에 수직 방향으로 분할된 상기 화상의 부분으로부터 상기 복수의 검출 데이터를 생성하도록 구성되는, 계측 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 검출 데이터에 대한 상기 검출 데이터의 선택된 부분의 비율을 사용자에게 통지하도록 구성되는 통지 디바이스를 더 포함하는, 계측 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 마크는 제1 방향으로 배열된 복수의 마크 요소를 포함하고,
    상기 처리기는, 상기 복수의 마크 요소 중 적어도 하나를, 상기 부분으로서, 선택하도록 구성되는, 계측 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 마크 요소에 대한 상기 부분의 비율을 사용자에게 통지하도록 구성되는 통지 디바이스를 더 포함하는, 계측 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 허용 조건에 관한 정보를 입력하도록 구성되는 입력 디바이스를 더 포함하는, 계측 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 대상물에 대해 패터닝을 수행하는 리소그래피 장치이며,
    상기 대상물을 보유 지지하며 이동 가능하도록 구성되는 유지기, 및
    상기 대상물의 위치를 계측하도록 구성되는 계측 장치를 포함하고,
    상기 계측 장치는,
    상기 대상물 상에 형성된 마크의 화상을 획득하도록 구성되는 검출기, 및
    상기 획득한 화상으로부터 검출 데이터를 생성하고 상기 검출 데이터에 기초하여 상기 대상물의 위치를 획득하도록 구성되는 처리기를 포함하고,
    상기 처리기는, 상기 마크의 영역이 분할된 상기 화상의 부분으로부터 복수의 검출 데이터를 생성하고, 상기 복수의 검출 데이터의 각각에 대해 위치 계측 오차를 평가하고, 상기 복수의 검출 데이터로부터, 상기 평가된 위치 계측 오차에 기초하여 상기 계측 장치에 의해 상기 대상물의 위치의 계측에 대해 요구되는 정밀도의 허용 조건 내에 있는 부분을 선택하고, 상기 복수의 검출 데이터로부터 상기 선택된 부분에 기초하여 상기 대상물의 위치를 획득하도록 구성되는, 리소그래피 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 대상물은, 상기 패터닝을 위한 원판 또는 상기 패터닝이 행해지는 기판 또는 이들 모두를 포함하는, 리소그래피 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 물품 제조 방법이며,
    리소그래피 장치를 사용하여 기판 상에 패터닝을 수행하는 단계, 및
    상기 패터닝이 수행된 상기 기판을 가공하여 물품을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 리소그래피 장치는,
    상기 기판을 보유 지지하며 이동 가능하게 구성되는 유지기, 및
    상기 기판의 위치를 계측하도록 구성되는 계측 장치를 포함하고,
    상기 계측 장치는,
    상기 기판 상에 형성된 마크의 화상을 획득하도록 구성되는 검출기, 및
    상기 획득한 화상으로부터 검출 데이터를 생성하고 상기 검출 데이터에 기초하여 상기 기판의 위치를 획득하도록 구성되는 처리기를 포함하고,
    상기 처리기는, 상기 마크의 영역이 분할된 상기 화상의 부분으로부터 복수의 검출 데이터를 생성하고, 상기 복수의 검출 데이터의 각각에 대해 위치 계측 오차를 평가하고, 상기 복수의 검출 데이터로부터, 상기 평가된 위치 계측 오차에 기초하여 상기 계측 장치에 의해 상기 기판의 위치의 계측에 대해 요구되는 정밀도의 허용 조건 내에 있는 부분을 선택하고, 상기 복수의 검출 데이터로부터 상기 선택된 부분에 기초하여 상기 기판의 위치를 획득하도록 구성되는, 물품 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서,
    복수의 계측 창이 상기 마크의 영역이 분할된 복수의 영역에 대해 설정되고,
    상기 처리기는 상기 복수의 계측 창 중 적어도 하나를, 상기 부분으로서, 선택하도록 구성되는, 계측 장치.
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