KR20170018786A - 평가방법, 기록매체, 노광장치, 노광방법, 및 물품의 제조방법 - Google Patents

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KR20170018786A
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Abstract

본 발명은, 투영 광학계를 거친 기판의 노광 시간에 대한 광학 특성의 변동량에 관한 예측값을 예측 식에 의해 구하여, 투영 광학계의 광학 특성을 평가하는 평가방법으로서, 투영 광학계의 물체면에 복수의 마크가 매트릭스 형상으로 배열된 전용 패턴을 사용하여 예측 식을 결정하는 단계를 포함하고, 결정 단계는, 복수의 마크 중에서, 기판을 노광할 때에 물체면 위에 형성될 조명 영역 내에 배치되는 적어도 2개의 마크를 선택하는 단계와, 투영 광학계의 상면에 형성되는 적어도 2개의 마크의 상의 위치에 근거하여 예측 식을 구하는 단계를 포함하는 평가방법을 제공한다.

Description

평가방법, 기록매체, 노광장치, 노광방법, 및 물품의 제조방법{EVALUATION METHOD, STORAGE MEDIUM, EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}
본 발명은, 광학 특성을 평가하는 평가방법, 기록매체, 노광장치, 노광방법, 및 물품의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 제조공정(리소그래피 공정)에서 사용되는 장치의 1개로서, 원판의 패턴을 기판 위의 숏 영역에 전사하는 노광장치가 있다. 노광장치에서는, 투영 광학계에 있어서 노광 광의 일부가 흡수되기 때문에, 이 흡수에 의해 발생한 열의 영향으로 투영 광학계의 광학 특성이 변동한다. 그 결과, 원판의 패턴을 숏 영역에 정밀하게 전사하는 것이 곤란해질 수 있다.
일본국 특개소 63-58349호 공보에는, 투영 광학계의 광학 특성의 변동량을, 노광량, 노광 시간 등을 변수로 갖는 모델식을 사용해서 예측하고, 예측값에 근거하여 투영 광학계의 광학 특성을 제어하는 방법이 제안되어 있다. 또한, 일본국 특개소 63-58349호 공보에서는, 예측값에 생기는 오차가 저감되도록, 광학 특성의 변동량을 실측하고, 실측값과 예측값에 근거하여 예측 식을 결정하는 방법도 제안되어 있다.
일본국 특개소 63-58349호 공보에서는, 숏 영역에 전사해야 할 회로 패턴을 갖는 원판 위의 마크를 사용하여, 광학 특성의 변동량이 실측된다. 그 때문에, 투영 광학계의 상면 위의, 회로 패턴이 투영되는 영역에서는 마크의 상의 검출을 행할 수 없다. 그 결과, 예측값에 생기는 오차가 저감되도록 예측 식을 정밀하게 결정하는 것이 불충분하게 행해질 수 있다.
본 발명은, 예를 들면, 투영 광학계의 광학 특성의 변동량을 정밀하게 예측하는데 유리한 기술을 제공한다.
본 발명의 일면에 따르면, 투영 광학계를 거친 기판의 노광 시간에 대한 광학 특성의 변동량에 관한 예측값을 예측 식에 의해 구하여, 상기 투영 광학계의 광학 특성을 평가하는 평가방법으로서, 상기 투영 광학계의 물체면에 복수의 마크가 매트릭스 형상으로 배열된 전용 패턴을 사용하여 상기 예측 식을 결정하는 단계를 포함하고, 상기 결정 단계는, 상기 복수의 마크 중에서, 상기 기판을 노광할 때에 상기 물체면 위에 형성될 조명 영역 내에 배치되는 적어도 2개의 마크를 선택하는 단계와, 상기 투영 광학계의 상면에 형성되는 상기 적어도 2개의 마크의 상의 위치에 근거하여 상기 예측 식을 구하는 단계를 포함하는 평가방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징 및 국면은 첨부된 도면을 참조하여 주어지는 이하의 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은, 제1실시형태에 따른 노광장치를 도시한 개략도다.
도 2는, 제1실시형태에 따른 노광장치에 있어서의 노광 처리를 나타낸 흐름도다.
도 3은, 노광 시간과 투영 배율의 변동량과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 4는, 기판 스테이지의 좌표와 검출부의 출력과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 5a는, 회로 패턴을 갖는 원판을 도시한 도면이다.
도 5b는, 회로 패턴을 갖는 원판을 도시한 도면이다.
도 6은, 예측 식을 결정하는 방법을 나타낸 흐름도다.
도 7a는, 제2원판에 있어서의 조명 영역과 선택 마크를 도시한 도면이다.
도 7b는, 제2원판에 있어서의 조명 영역과 선택 마크를 도시한 도면이다.
도 8a는, 제2원판에 있어서의 조명 영역과 선택 마크를 도시한 도면이다.
도 8b는, 제2원판에 있어서의 조명 영역과 선택 마크를 도시한 도면이다.
도 9a는, 제2원판에 있어서의 조명 영역과 선택 마크를 도시한 도면이다.
도 9b는, 제2원판에 있어서의 조명 영역과 선택 마크를 도시한 도면이다.
도 10a는, 제2원판에 있어서의 조명 영역과 선택 마크를 도시한 도면이다.
도 10b는, 제2원판에 있어서의 조명 영역과 선택 마크를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 첨부도면을 참조하여 설명한다. 이때, 도면 정체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 부재를 표시하고, 반복 설명을 생략한다.
<제1실시형태>
본발명의 제1실시형태에 따른 노광장치(100)에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 제1실시형태에 따른 노광장치(100)를 도시한 개략도다. 노광장치(100)는, 예를 들면, 조명 광학계(1)와, 원판(2)을 유지하는 원판 스테이지(3)(지지부)과, 투영 광학계(4)와, 기판(5)을 유지해서 이동가능한 기판 스테이지(6)와, 제어부(10)를 포함할 수 있다. 제어부(10)는, 예를 들면, CPU와 메모리 등을 포함하고, 원판(2)의 패턴을 기판(5)의 숏 영역에 전사하는 처리를 제어한다(노광장치(100)의 각 부를 제어한다).
조명 광학계(1)는, 이 광학계에 포함되는 마스킹 블레이드 등의 차광부재를 사용하여 광원(미도시)에서 출사된 빛을 정형하고, 정형한 빛으로 원판(2)의 일부를 조명한다. 조명 광학계(1)에 의해 조명된 원판(2)의 일부를 이하에서는 "조명 영역(1a)"이라고 칭한다. 원판(2) 및 기판(5)은, 원판 스테이지(3) 및 기판 스테이지(6)에 의해 각각 유지되어 있고, 투영 광학계(4)를 거쳐 광학적으로 거의 공역의 위치(투영 광학계(4)의 물체면 및 상면)에 각각 배치된다. 투영 광학계(4)는, 원판(2)의 패턴을 기판(5)(숏 영역)에 투영한다.
다음에, 원판(2)의 패턴을 기판 위의 각 숏 영역에 전사하는 처리(노광 처리)에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는, 제1실시형태에 따른 노광장치(100)에 있어서의 노광 처리를 나타낸 흐름도다.
스텝 S11에서는, 제어부(10)는, 기판 위의 각 숏 영역에 전사해야 할 회로 패턴이 형성된 원판(2)을 원판 스테이지(3) 위에 반송하도록 반송부(미도시)를 제어하는 동시에, 해당 원판(2)을 유지하도록 원판 스테이지(3)를 제어한다. 이때, 제어부(10)는, 원판(2)의 패턴을 전사해야 할 숏 영역의 크기를 나타내는 정보를 데이터 보존부(11)로부터 취득할 수 있다. 스텝 S12에서는, 제어부(10)는, 기판(5)을 기판 스테이지(6) 위에 반송하도록 반송부(미도시)를 제어하는 동시에, 해당 기판(5)을 유지하도록 기판 스테이지(6)를 제어한다.
스텝 S13에서는, 제어부(10)는, 원판(2)의 패턴의 전사를 행하는 대상인 숏 영역(이하, 대상 숏 영역이라고 한다)을 투영 광학계(4)의 아래쪽에 배치되도록 기판 스테이지(6)를 제어한다. 스텝 S14에서는, 제어부(10)는, 투영 광학계(4)의 광축방향에 있어서의 기판(5)의 높이를 계측하도록 포커스 계측부(7)를 제어하고, 투영 광학계(4)의 베스트 포커스 위치에 기판(5)의 표면이 배치되도록 기판 스테이지(6)를 제어한다. 포커스 계측부(7)는, 예를 들면, 빛으로 기판(5)을 조사하는 조사부(7a)와, 기판(5)에서 반사된 빛을 수광하는 수광부(7b)를 포함할 수 있다.
스텝 S15에서는, 제어부(10)는, 조명 광학계(1)로부터의 빛으로 원판(2) 및 투영 광학계(4)를 거쳐 대상 숏 영역에 조사시켜서, 원판(2)의 패턴을 대상 숏 영역에 전사하는 처리(노광 처리)를 제어한다. 스텝 S16에서는, 제어부(10)는, 계속해서 노광 처리를 행해야 할 숏 영역(다음의 숏 영역)이 기판 위에 있는지 아닌지의 판정을 행한다. 다음의 숏 영역이 있는 것으로 제어부(10)가 판정한 경우에는, 스텝 S17로 처리를 진행한다. 다음의 숏 영역이 없는 것으로 제어부(10)가 판정한 경우에는, 스텝 S13으로 진행한다. 스텝 S17에서는, 제어부(10)는, 원판(2) 및 기판(5)을 회수하도록 반송부(미도시)를 제어한다.
이렇게 구성된 노광장치(100)에서는, 투영 광학계(4)에 있어서 노광 광의 일부가 흡수되기 때문에, 이 흡수에 의해 발생한 열의 영향으로 투영 광학계(4)의 광학 특성이 노광 시간에 걸쳐 변동할 수 있다. 그 결과, 원판(2)의 패턴을 숏 영역에 정밀하게 전사하는 것이 곤란해질 수 있다. 그 때문에, 노광장치(100)는, 노광 시간에 대한 투영 광학계(4)의 광학 특성의 변동량에 관한 예측값을 예측 식에 의해 구하고, 광학 특성을 변경하는 변경부를 예측값에 근거하여 제어하면서 노광 처리를 행한다. 이하에서, 변경부의 구성, 및 예측값의 산출 방법에 대해 설명한다.
우선, 변경부의 구성에 대해 설명한다. 변경부는, 예를 들면, 투영 광학계(4)의 광학소자(4a)를 구동하는 구동부(4b), 및 기판 스테이지(6)의 적어도 한쪽을 포함할 수 있다. 구동부(4b)를 변경부로서 제어하는 것은, 투영 광학계(4)의 투영 배율, 디스토션, 포커스, 상면 만곡, 종횡 배율차 등의 광학 특성을 변경하는 경우에 유효하다. 기판 스테이지(6)를 변경부로서 제어하는 것은, 투영 광학계(4)의 포커스 등의 광학 특성을 변경하는 경우에 유효하다. 도 1에 나타낸 구동부(4b)는, 1개의 광학소자(4a)를 구동하도록 구성되어 있다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 복수의 광학소자(4a)를 구동하도록 구동부(4b)가 구성되어도 된다.
다음에, 예측값의 산출 방법에 대해 설명한다. 제1실시형태에서는, 노광 시간에 대한 투영 광학계(4)의 투영 배율의 변동량에 관한 예측값 β(t)을 구하는 예에 대해 설명한다. 예측값 β(t)은, 예를 들면, 다음 식으로 나타낸 예측 식(모델식)에 의해 구해질 수 있다.
Figure pat00001
이때, τ은 투영 광학계(4)의 광학소자(4a)의 열전도에 의존하는 시정수를 나타내고, Cβ는 지수함수의 진폭을 나타내고, t는 노광 시간을 나타낸다. Cβ는, 다음 식에 의해 구해질 수 있다.
Figure pat00002
이때, Cβ0는 예측값에 생기는 오차를 보정하기 위한 계수를 나타내고, Tr는 원판(2)의 투과율을 나타내고, SF는 숏 영역의 크기(치수 및/또는 형상)에 의존하는 계수를 나타내고, I는 조도를 나타내고, Wrefl은 기판(5)의 반사율을 나타낸다.
이렇게 구해진 예측값 β(t)에는, 도 3에 나타낸 것과 같이, 실측값에 대한 오차가 생기는 일이 있다. 도 3은, 노광 시간과 투영 배율의 변동량과의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 3에는, 식 (1) 및 식 (2)에서 구해진 예측값 β(t)과, 실험에 의해 구해진 실측값이 표시되어 있다. 이렇게 실측값에 대한 오차가 예측값 β(t)에 생기고 있으면, 해당 예측값 β(t)에 따라 변경부를 제어해도, 원판(2)의 패턴을 각 숏 영역에 정밀하게 전사하는 것이 곤란해질 수 있다.
그 때문에, 노광장치(100)는, 투영 광학계(4)의 광학 특성의 변동량의 실측값 βm(t)을 구하고, 다음 식으로 주어지는 바와 같이, 실측값 βm(t)와 예측값 β(t)의 비율에 의해 계수 Cβ0를 구한다.
Figure pat00003
그리고, 구한 계수 Cβ0에 의해 상기한 식 (2)을 보정함으로써, 식 (1)에 의해 표시되는 예측 식을 결정한다. 실측값 βm(t)를 구하는 단계는, 예를 들면, 기판(5)마다, 규정 매수의 기판(5)마다, 혹은 로트마다 행해져도 된다. 계수 Cβ0는, 실측값 βm(t)을 구할 때마다 변경되어도 된다. 그러나, 계수 Cβ0는, 노광 시간이 서로 다른 복수의 실측값 βm(t)을 축적한 후에 변경되어도 된다. 이 경우, 계수 Cβ0은, 노광 시간마다의 실측값 βm(t)와 예측값 β(t)의 차이에 대하여 최소 제곱 피팅을 행함으로써 구해질 수 있다.
이하, 투영 광학계(4)의 광학 특성의 변동량의 실측값 βm(t)을 구하는 방법에 대해 설명한다. 투영 광학계(4)의 광학 특성의 변동량은, 예를 들면, 기판 스테이지(6)에 설치된 검출부(6a)로부터의 출력에 의해 계측될 수 있다. 검출부(6a)는, 투영 광학계(4)의 물체면에 형성된 마크에 대응하는 형상의 투과부를 갖고, 투영 광학계(4)에 의해 상면에 형성된 해당 마크의 상을 TTL 방식으로 검출하도록 구성될 수 있다. 이렇게 구성된 검출부(6a)에서는, 투영 광학계(4)의 상면에 형성된 마크의 상과 투과부가 일치했을 때에 검출부(6a)의 출력이 그것의 피크에 도달한다. 그 때문에, 제어부(10)는, 기판 스테이지(6)를 이동시키면서 검출부(6a)에게 마크의 상의 검출을 행하게 하는 것에 의해, 검출부(6a)의 출력이 그것의 피크에 도달할 때의 기판 스테이지(6)의 좌표에 근거하여 투영 광학계(4)의 광학 특성의 변동량을 구할 수 있다.
예를 들면, 기판 스테이지(6)를 이동시키면서 검출부(6a)에게 마크의 상의 검출을 행하게 함으로써, 도 4에 나타낸 것과 같은 파형을 얻을 수 있다. 도 4는, 기판 스테이지(6)의 좌표(위치)와 검출부(6a)의 출력과의 관계를 도시한 그래프이다. 제어부(10)는, 검출부(6a)의 출력에 대하여 임의의 레벨 SL을 설정하고, 검출부(6a)의 출력이 레벨 SL이 될 때의 기판 스테이지(6)의 좌표 X1A 및 X1B를 구한다. 이에 따라, 제어부(10)은, (X1A+X1B)/2로 나타낸 식으로부터, 검출부(6a)의 출력이 그것의 피크에 도달할 때의 기판 스테이지(6)의 좌표를 구할 수 있다. 제어부(10)는, 상기한 방법 이외에도, 예를 들면, 미분법을 사용해서 검출부(6a)의 출력이 그것의 피크에 도달할 때의 기판 스테이지(6)의 좌표를 구해도 된다.
그렇지만, 이렇게 실측값 βm(t)을 구할 때에, 숏 영역에 전사해야 할 회로 패턴을 갖는 원판(2)을 사용하면, 투영 광학계(4)의 상면 위의, 회로 패턴이 투영되는 영역에서는 마크의 상의 검출하는 것이 불가능하다. 일반적으로, 회로 패턴을 갖는 원판(2)에서는, 도 5a 및 도 5b에 나타낸 것과 같이, 실측값 βm(t)을 구하기 위해서 사용되는 마크 2b가, 회로 패턴의 형성 영역(2a)의 외측에 배치될 수 있다. 그 때문에, 투영 광학계(4)의 상면 위의, 회로 패턴이 전사되는 영역 내에 있어서는 검출부(6a)가 검출을 행할 수 없어, 예측값 β(t)에 생기는 오차가 저감하도록 예측 식을 정밀하게 결정하는 것이 곤란해질 수 있다. 여기에서, 도 5a 및 도 5b는, 회로 패턴의 형성 영역(2a)에 있어서의 X방향의 치수가 서로 다른 원판(2)을 도시한 도면이다. 도 5b에 나타낸 것과 같이, 마크 2b보다 원판(2)의 중심측에 가깝게 마크 2c가 형성되었다고 하더라도, 해당 마크 2c는, 회로 패턴의 형성 영역(2a)의 외측에 배치되는 것이 일반적이다. 그 때문에, 이 경우에 있어서도, 투영 광학계(4)의 상면 위의, 회로 패턴이 전사되는 영역 내에 있어서는 검출부(6a)가 검출을 행할 수 없다.
이것을 해결하기 위해, 제1실시형태에 따른 노광장치(100)는, 투영 광학계(4)의 물체면에 복수의 마크 8a가 매트릭스 형상으로 배열된 전용 패턴을 사용해서 예측 식을 결정(보정)한다. 전용 패턴은, 예를 들면, 회로 패턴이 형성된 원판(2)과는 다른 제2원판(8)에 형성된다. 노광장치(100)가 예측 식을 결정하는 때에는, 원판(2) 대신에 제2원판(8)이 원판 스테이지(3)에 의해 유지된다. 또한, 전용 패턴은, 투영 광학계(4)의 물체면 위의 조명가능한 최대의 영역에 있어서의 길이 방향 및 길이가 더 짧은 변의 방향 각각에 있어서, 해당 영역의 치수의 1/10보다 짧은 피치로 마크 8a가 배치되도록 구성되어 있다. 이렇게 구성된 전용 패턴에서는, 조명가능한 최대의 영역 내에 100개 이상의 마크 8a가 형성될 수 있다. 제1실시형태에서는, 1mm 피치로 마크 8a가 매트릭스 형상으로 배열된 전용 패턴을 갖는 제2원판(8)을 사용하는 예에 대해 설명한다.
다음에, 제1실시형태에 따른 노광장치(100)에 있어서 예측 식을 결정하는 방법에 대해서 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6은, 예측 식을 결정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
스텝 S21에서는, 제어부(10)는, 전용 패턴에 있어서의 복수의 마크 8a 중에서, (기판을 노광할 때) 노광 처리시에 있어서의 물체면 위에 형성될 조명 영역 내에 배치된 적어도 2개의 마크 8a를 선택한다. 예를 들면, 제어부(10)는, 광학 특성의 항목마다 선택해야 할 마크 8a의 조명 영역(1a)에 있어서의 배치 및 수를 나타내는 선택 정보에 근거하여 마크 8a를 선택한다. 조명 영역(1a)은, 스텝 S11에서 취득한 숏 영역의 크기를 나타내는 정보에 근거하여 결정될 수 있다. 광학 특성의 항목은, 예를 들면, 투영 배율, 디스토션, 포커스, 상면 만곡, 종횡 배율차 중 적어도 1개를 포함할 수 있다.
예를 들면, 광학 특성의 항목이 X방향에 있어서의 투영 배율인 경우, 선택 정보에 대해, 선택해야 할 마크 8a의 배치로서, X방향에 있어서의 위치의 차이가 가장 큰 조명 영역 내의 2개의 마크 8a의 배치가 설정될 수 있다. 그 때문에, 제어부(10)는, 선택 정보에 근거하여 마크 8a를 선택함으로써, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 것과 같이 조명 영역 내의 2개의 마크 8a'를 선택할 수 있다. 도 7a는, 숏 영역이 노광가능한 최대의 크기를 가질 때의 조명 영역(1a)과, 선택된 2개의 마크 8a'를 도시한 도면이다. 도 7b는, X방향에 있어서의 치수가 도 7a보다 작은 조명 영역(1a)과, 선택된 2개의 마크 8a'를 도시한 도면이다.
또한, 예를 들면, 광학 특성의 항목이 X방향 및 Y방향에 있어서의 투영 배율인 경우, 선택 정보에 대해, 선택해야 할 마크 8a의 배치로서, X방향 및 Y방향에 있어서의 위치의 차이가 가장 큰 조명 영역 내의 4개의 마크 8a의 배치가 설정될 수 있다. 그 때문에, 제어부(10)는, 선택 정보에 근거하여 마크 8a를 선택함으로써, 도 8a 및 도 8b에 나타낸 것과 같이 조명 영역 내의 4개의 마크 8a'를 선택할 수 있다. 도 8a는, 숏 영역이 노광가능한 최대의 크기를 가질 때의 조명 영역(1a)과, 선택된 4개의 마크 8a'를 도시한 도면이다. 도 8b는, X방향에 있어서의 치수가 도 8a보다 작은 조명 영역(1a)과, 선택된 4개의 마크 8a'를 도시한 도면이다.
예를 들면, 투영 광학계(4)의 투영 배율을 보다 고정밀도로 계측하고 싶은 경우가 있다. 이 경우, 선택 정보에 대해, 선택해야 할 마크 8a의 배치로서, X방향 및 Y방향에 있어서의 위치의 차이가 가장 큰 조명 영역 내의 4개의 마크 8a' 및 그것들의 중간 위치에 있는 마크 8a의 배치가 설정될 수 있다. 그 때문에, 제어부(10)는, 선택 정보에 근거하여 마크 8a를 선택함으로써, 도 9a 및 도 9b에 나타낸 것과 같이 조명 영역 내의 8개의 마크 8a'를 선택할 수 있다. 도 9a는, 숏 영역이 노광가능한 최대의 크기를 가질 때의 조명 영역(1a)과, 선택된 8개의 마크 8a'를 도시한 도면이다. 도 9b는, X방향에 있어서의 치수가 도 9a보다 작은 조명 영역(1a)과, 선택된 8개의 마크 8a'를 도시한 도면이다.
제1실시형태에서는, 선택 정보에 근거하여 제어부(10)가 자동으로 마크 8a를 선택하는 예에 대해 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 모니터 등의 표시부에 전용 패턴을 표시하고, 마우스나 키보드 등의 입력부로부터 유저가 마크 8a를 선택해도 된다.
스텝 S22에서는, 제어부(10)는, 기판 스테이지(6)를 이동시키면서, 스텝 S21에서 선택된 마크 8a'의 상을 검출부(6a)에게 검출하게 한다. 스텝 S23에서는, 제어부(10)는, 검출부(6a)의 출력과 기판 스테이지(6)의 좌표에 근거하여, 스텝 S21에서 선택된 마크 8a'의 상의 위치를 구하고, 투영 광학계(4)의 광학 특성의 변동량을 구한다. 그리고, 스텝 S24에서는, 제어부(10)는, 상기한 식 (3)에서 나타낸 바와 같이, 스텝 S23에서 구해진 투영 광학계의 광학 특성의 변동량의 실측값 βm(t)에 근거하여 계수 Cβ0을 구한다. 예를 들면, 제어부(10)는, 보정전의 예측 식에 의해 예측값 β(t)을 구하고, 그 예측값 β(t)과 실측값 βm(t)의 비율에 근거하여 계수 Cβ0을 구한다. 스텝 S25에서는, 제어부(10)는, 구한 계수 Cβ0를 사용하여 상기한 식 (1)을 보정해서 예측 식을 결정한다.
상기한 바와 같이, 제1실시형태에 따른 노광장치(100)는, 투영 광학계(4)의 물체면에 복수의 마크 8a가 매트릭스 형상으로 배열된 전용 패턴을 사용하여, 투영 광학계(4)의 광학 특성의 변동량을 예측하기 위한 예측 식을 결정한다. 이렇게 결정된 예측 식을 사용해서 광학 특성의 변동량의 예측값을 구함으로써, 예측값에 생기는 오차를 저감하여, 원판(2)의 패턴을 정밀하게 기판(5)에 전사할 수 있다.
<제2실시형태>
제2실시형태에서는, 투영 광학계(4)의 디스토션의 변동량을 예측하기 위한 예측 식을 결정하는 방법에 대해 도 6을 참조하면서 설명한다. 제2실시형태에서는, 도 6에 나타낸 흐름도의 각 단계 중에서 제1실시형태와 다른 스텝 S21에 대해 설명한다.
스텝 S21에서는, 제어부(10)는, 전용 패턴에 있어서의 복수의 마크 8a 중에서, 노광 처리시에 있어서의 물체면 위의 조명 영역 내에 배치된 적어도 2개의 마크 8a를 선택한다. 투영 광학계의 디스토션을 계측하는 경우, 투영 배율의 계측에 사용한 마크 8a보다 많은 수의 마크 8a를 사용해도 된다. 그 때문에, 광학 특성의 항목이 디스토션인 경우, 선택 정보에 대해, 투영 배율의 측정시에 선택되는 마크 8a 이외에, 그것보다 제2원판(8)의 중심에 더 가까운 마크 8a도 선택되도록, 선택해야 할 마크 8a의 배치가 설정되어 있다. 이에 따라, 제어부(10)는, 선택 정보에 근거하여 마크 8a를 선택함으로써 도 10a 및 도 10b에 나타낸 것과 같이 조명 영역 내의 12개의 마크 8a'를 선택할 수 있다. 도 10a는, 숏 영역이 노광가능한 최대의 크기를 가질 때의 조명 영역(1a)과, 선택된 마크 8a'를 도시한 도면이다. 도 10b는, X방향에 있어서의 치수가 도 10a보다 작은 조명 영역(1a)과, 선택된 마크 8a'를 도시한 도면이다.
제1실시형태 및 제2실시형태의 각각에서는, 투영 배율의 보정 및 디스토션의 보정을 각각 독립적으로 행하는 예에 대해 설명하였다. 그러나, 일반적으로는, 투영 배율 및 디스토션의 한쪽만 변동하는 일은 없다. 그 때문에, 투영 배율 및 디스토션의 양쪽을 보정하는 것이 현실적이다. 이 경우, 스텝 S23에서 구해진 마크 8a의 상의 위치의 결과(목표 위치부터의 어긋남 량)로부터, 최소 제곱 피팅 등의 방법에 의해 투영 배율과 디스토션을 분리해서 정량화하여, 각각의 계수를 구하면 된다.
제1실시형태 및 제2실시형태의 각각에서는, 숏 영역의 크기에 대응하는 조명 영역(1a)의 크기에 근거하여 마크를 선택하는 예에 대해 설명하였다. 그러나, 레시피 정보에 근거하여 제어부(10)가 자동적으로 마크를 선택해도 된다. 이 경우, 마크 8a를 선택하는 방법은 이하에 나타낸 몇가지 방법을 포함한다.
(1) X 방향에 있어서의 위치의 차이가 가장 커지도록 조명 영역 내의 마크 8a를 선택하는 방법(예를 들면, 도 7a 및 도 7b에 나타낸 마크 8a'의 배치).
(2) X 방향 및 Y방향에 있어서의 위치의 차이가 가장 커지도록 조명 영역 내의 마크 8a를 선택하는 방법(예를 들면, 도 8a 및 도 8b에 나타낸 마크 8a'의 배치).
(3) X 방향 및 Y방향에 있어서의 위치의 차이가 가장 커지도록 선택된 조명 영역 내의 마크 8a 이외에, 해당 마크 8a의 중간 위치에 있는 마크 8a도 선택하는 방법(예를 들면, 도 9a 및 도 9b에 나타낸 마크 8a'의 배치).
(4) X 방향 및 Y방향에 있어서의 위치의 차이가 가장 커지도록 선택된 조명 영역 내의 마크 8a' 및 그들 마크 8a의 중간 위치에 있는 마크 8a 이외에, 보다 중심부에 가까운 마크 8a도 선택하는 방법(예를 들면, 도 10a 및 도 10b에 나타낸 마크 8a'의 배치).
<제3실시형태>
제3실시형태에서는, 투영 광학계(4)의 광학 특성으로서의 포커스 위치(베스트 포커스 위치)의 보정에 대해 설명한다. 투영 광학계(4)의 포커스 위치는, 투영 광학계(4)의 투영 배율과 마찬가지로, 예를 들면, 기판 스테이지(6)에 설치된 검출부(6a)의 출력에 의해 계측될 수 있다. 검출부(6a)의 출력은, 투영 광학계(4)의 상면에 형성된 마크의 상이 투영 광학계(4)의 베스트 포커스 위치에 배치되었을 때에 피크에 도달한다. 그 때문에, 제어부(10)는, 검출부(6a)의 출력이 피크에 도달할 때의 투영 광학계(4)와 검출부(6a)와의 위치 관계에 근거하여 투영 광학계(4)의 베스트 포커스 위치를 구할 수 있다.
투영 광학계(4)의 포커스 위치의 변동량의 예측값 F(t)은, 예를 들면, 다음의 예측 식(모델식)에 의해 구해질 수 있다.
Figure pat00004
이때, τ는 투영 광학계(4)의 광학소자의 열전도에 의존하는 시정수를 나타내고, CF은 지수함수의 진폭을 나타내고, t는 노광 시간을 나타낸다. CF는, 다음 식)에 의해 구해질 수 있다.
Figure pat00005
이때, CF0는 예측값에 생기는 오차를 보정하기 위한 계수를 나타내고, Tr는 원판(2)의 투과율을 나타내고, SF는 숏 영역의 크기(치수 및/또는 형상)에 의존하는 계수를 나타내고, I는 조도를 나타내고, Wrefl은 기판(5)의 반사율을 나타낸다.
이렇게 구해진 예측값 F(t)에는, 실측값에 대한 오차가 생기는 일이 있다. 이렇게 실측값에 대한 오차가 예측값 F(t)에 생기면, 이 예측값 F(t)에 따라 변경부를 제어해도, 원판(2)의 패턴을 각 숏 영역에 정밀하게 전사하는 것이 곤란해질 수 있다. 그 때문에, 제3실시형태에 있어서도, 제1실시형태와 마찬가지로, 투영 광학계(4)의 포커스 위치의 변동량의 실측값 Cm(t)을 구하고, 다음 식으로 나타낸 바와 같이, 실측값 Cm(t)와 예측값 C(t)의 비율에 의해 계수 CF0을 구한다.
Figure pat00006
또한, 제3실시형태에 있어서도, 투영 광학계의 포커스 위치의 변동량의 예측 식 F(t)을, 투영 광학계(4)의 물체면 위에 복수의 마크가 매트릭스 형상으로 배열된 전용 패턴을 사용해서 결정한다. 예측 식을 결정하는 방법에 관한 설명은, 도 6을 참조하여 주어진 제1실시형태와 같으므로 생략한다. 여기에서, 제3실시형태에서는, 투영 광학계(4)의 광학소자를 구동하는 구동부(4b), 및 기판 스테이지(6)의 적어도 한쪽이, 투영 광학계(4)의 광학 특성을 변경하는 변경부로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 변경부로서 구동부(4b)를 사용하는 경우에는, 제어부(10)는, 투영 광학계(4)의 베스트 포커스 위치에 기판(5)이 배치되도록, 예측 식에 의해 구해진 예측값 F(t)에 근거하여, 구동부(4b)를 제어해서 투영 광학계(4)의 초점위치를 변경한다. 변경부로서 기판 스테이지(6)를 사용하는 경우에는, 제어부(10)는, 투영 광학계(4)의 베스트 포커스 위치에 기판(5)이 배치되도록, 예측값 F(t)에 근거하여 기판 스테이지(6)를 제어해서 투영 광학계(4)와 기판과의 거리를 변경한다.
<물품의 제조방법의 실시형태>
본 발명의 실시형태에 따른 물품의 제조방법은, 예를 들면, 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세 구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하는데 적합하다. 본 실시형태에 따른 물품의 제조방법은, 기판에 도포된 감광제에 상기한 노광장치를 사용해서 잠상 패턴을 형성하는 단계(기판을 노광하는 단계)와, 이와 같은 단계에서 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상하는 단계를 포함한다. 이와 같은 제조방법은, 다른 주지의 단계(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)를 더 포함한다. 본 실시형태에 따른 물품의 제조방법은, 종래의 방법에 비해, 물품의 성능, 품질, 생산성 및 생산 코스트의 적어도 1개에 있어서 유리하다.
<기타 실시형태>
본 발명의 실시형태는, 본 발명의 전술한 실시형태(들)의 1개 이상의 기능을 수행하기 위해 기억매체('비일시적인 컴퓨터 판독가능한 기억매체'로서 더 상세히 언급해도 된다)에 기록된 컴퓨터 실행가능한 명령(예를 들어, 1개 이상의 프로그램)을 판독하여 실행하거나 및/또는 전술한 실시예(들)의 1개 이상의 기능을 수행하는 1개 이상의 회로(예를 들어, 주문형 반도체 회로(ASIC)를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터나, 예를 들면, 전술한 실시형태(들)의 1개 이상의 기능을 수행하기 위해 기억매체로부터 컴퓨터 실행가능한 명령을 판독하여 실행함으로써, 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 수행되는 방법에 의해 구현될 수도 있다. 컴퓨터는, 1개 이상의 중앙처리장치(CPU), 마이크로 처리장치(MPU) 또는 기타 회로를 구비하고, 별개의 컴퓨터들의 네트워크 또는 별개의 컴퓨터 프로세서들을 구비해도 된다. 컴퓨터 실행가능한 명령은, 예를 들어, 기억매체의 네트워크로부터 컴퓨터로 주어져도 된다. 기록매체는, 예를 들면, 1개 이상의 하드디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 분산 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광 디스크(콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD), 또는 블루레이 디스크(BD)TM 등), 플래시 메모리소자, 메모리 카드 등을 구비해도 된다.
본 발명은, 상기한 실시형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실행가능하다. 또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행가능하다.
예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.

Claims (12)

  1. 투영 광학계를 거친 기판의 노광 시간에 대한 광학 특성의 변동량에 관한 예측값을 예측 식에 의해 구하여, 상기 투영 광학계의 광학 특성을 평가하는 평가방법으로서,
    상기 투영 광학계의 물체면에 복수의 마크가 매트릭스 형상으로 배열된 전용 패턴을 사용하여 상기 예측 식을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 결정 단계는,
    상기 복수의 마크 중에서, 상기 기판을 노광할 때에 상기 물체면 위에 형성될 조명 영역 내에 배치되는 적어도 2개의 마크를 선택하는 단계와,
    상기 투영 광학계의 상면에 형성되는 상기 적어도 2개의 마크의 상의 위치에 근거하여 상기 예측 식을 구하는 단계를 포함하는 평가방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결정 단계에서, 상기 전용 패턴이 형성된 원판을 사용해서 상기 예측 식을 결정하는 평가방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 예측 식을 구하는 단계에서, 상기 적어도 2개의 마크의 상의 위치부터 구해진 상기 광학 특성의 실측값에 근거하여 상기 예측 식에 포함되는 계수를 구하는 평가방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전용 패턴에는, 상기 물체면 위의 조명가능한 최대의 영역 내에 100개 이상의 마크가 배치되어 있는 평가방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전용 패턴에는, 상기 물체면 위의 조명가능한 최대의 영역에 있어서, 길이 방향 및 길이가 더 짧은 변의 방향 각각에 있어서, 이 영역의 치수의 1/10보다 짧은 피치로 마크들이 배치되어 있는 평가방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 선택 단계에서, 상기 광학 특성의 항목마다 선택해야 할 마크의 상기 조명 영역에 있어서의 배치 및 수를 나타내는 정보에 근거하여, 상기 적어도 2개의 마크를 선택하는 평가방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 광학 특성의 항목은, 투영 배율, 디스토션, 포커스, 상면 만곡, 종횡 배율차 중에서 적어도 1개를 포함하는 평가방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 조명 영역은, 노광해야 할 상기 기판 위의 숏 영역의 크기를 나타내는 정보에 근거하여 결정되는 평가방법.
  9. 컴퓨터에,
    투영 광학계를 거친 기판의 노광 시간에 대한 광학 특성의 변동량에 관한 예측값을 예측 식에 의해 구하여, 상기 투영 광학계의 광학 특성을 평가하는 평가방법으로서,
    상기 투영 광학계의 물체면에 복수의 마크가 매트릭스 형상으로 배열된 전용 패턴을 사용하여 상기 예측 식을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 결정 단계는,
    상기 복수의 마크 중에서, 상기 기판을 노광할 때에 상기 물체면 위에 형성될 조명 영역 내에 배치되는 적어도 2개의 마크를 선택하는 단계와,
    상기 투영 광학계의 상면에 형성되는 상기 적어도 2개의 마크의 상의 위치에 근거하여 상기 예측 식을 구하는 단계를 포함하는 평가방법의 각 단계를 실행하게 하는 프로그램을 기억한 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 기억매체.
  10. 기판을 노광하는 노광장치로서,
    원판의 패턴을 상기 기판에 투영하도록 구성된 투영 광학계와,
    상기 투영 광학계의 광학 특성을 변경하도록 구성된 변경부와,
    상기 투영 광학계의 물체면에 복수의 마크가 매트릭스 형상으로 배열된 전용 패턴을 사용하여, 노광 시간에 대한 상기 광학 특성의 변동량에 대한 예측값을 예측하기 위한 예측 식을 결정하고, 상기 예측 식에 의해 구해진 상기 예측값에 근거하여 상기 변경부를 제어하도록 구성된 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 마크 중에서, 상기 기판을 노광할 때 상기 물체면 위에 형성될 조명 영역 내에 배치된 적어도 2개의 마크를 선택하고,
    상기 투영 광학계의 상면에 형성되는 상기 적어도 2개의 마크의 상의 위치에 근거하여 상기 예측 식을 구하는 노광장치.
  11. 투영 광학계를 거친 기판을 노광하는 노광방법으로서,
    노광 시간에 대한 상기 투영 광학계의 광학 특성의 변동량에 관한 예측값을 예측 식에 의해 구하는 단계와,
    구해진 상기 예측값에 근거하여 상기 투영 광학계의 상기 광학 특성을 조정함으로써, 상기 투영 광학계를 거쳐 상기 기판을 노광하는 단계를 포함하고,
    상기 예측값을 구하는 단계는, 상기 투영 광학계의 물체면에 복수의 마크가 매트릭스 형상으로 배열된 전용 패턴을 사용하여 상기 예측 식을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 결정 단계는,
    상기 복수의 마크 중에서, 상기 기판을 노광할 때에 상기 물체면 위에 형성될 조명 영역 내에 배치되는 적어도 2개의 마크를 선택하는 단계와,
    상기 투영 광학계의 상면에 형성되는 상기 적어도 2개의 마크의 상의 위치에 근거하여 상기 예측 식을 구하는 단계를 포함하는 노광방법.
  12. 물품의 제조방법으로서,
    투영 광학계를 거친 기판을 노광하는 노광방법을 사용하여 기판을 노광하는 단계와,
    노광된 기판을 현상하는 단계와,
    현상된 기판을 처리하는 물품을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 노광방법은,
    노광 시간에 대한 상기 투영 광학계의 광학 특성의 변동량에 관한 예측값을 예측 식에 의해 구하는 단계와,
    구해진 상기 예측값에 근거하여 상기 투영 광학계의 상기 광학 특성을 조정함으로써, 상기 투영 광학계를 거쳐 상기 기판을 노광하는 단계를 포함하고,
    상기 예측값을 구하는 단계는, 상기 투영 광학계의 물체면에 복수의 마크가 매트릭스 형상으로 배열된 전용 패턴을 사용하여 상기 예측 식을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 결정 단계는,
    상기 복수의 마크 중에서, 상기 기판을 노광할 때에 상기 물체면 위에 형성될 조명 영역 내에 배치되는 적어도 2개의 마크를 선택하는 단계와,
    상기 투영 광학계의 상면에 형성되는 상기 적어도 2개의 마크의 상의 위치에 근거하여 상기 예측 식을 구하는 단계를 포함하는 물품의 제조방법.
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