KR20190073274A

KR20190073274A - 계측 방법, 계측 장치, 노광 장치 및 물품 제조 방법

Info

Publication number: KR20190073274A
Application number: KR1020180157844A
Authority: KR
Inventors: 쿠 장; 마사히로 이토; 노부유키 가와바타; 야스시 아메미야; 사토루 도이; 요시아키 구로사와; 다카시 가네다
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2018-12-10
Publication date: 2019-06-26
Also published as: JP6978926B2; JP2019109364A; CN109932870A; KR102437875B1; CN109932870B

Abstract

[과제] 디스토션의 계측 오차의 저감에 유리한 계측 방법을 제공하는 것.
[해결 수단] 계측 방법은, 투영 광학계의 물체면에 배치된, 행방향 및 열방향으로 각각 소정 간격으로 배열된 복수의 제1 마크를 갖는 제1 패턴을 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷과의 중복이 발생되지 않도록 행방향 및 열방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행함으로써, 제1 패턴을 행방향 및 열방향으로 각각 복수 형성하는 제1 공정과, 물체면에 배치된, 행방향 및 열방향으로 각각 소정 간격으로 배열된 복수의 제2 마크와, 해당 복수의 제2 마크의 주변에 위치하는 복수의 주변 마크를 갖는 제2 패턴을 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷의 일부 영역이 중복되도록 행방향 및 열방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행함으로써, 제2 패턴을 행방향 및 열방향으로 각각 복수 형성하는 제2 공정과, 기판에 전사된 제1 마크와 제2 마크의 어긋남양과 일부 영역에 있어서의 주변 마크끼리의 어긋남양에 기초하여 디스토션을 구하는 제3 공정을 갖는다.

Description

계측 방법, 계측 장치, 노광 장치 및 물품 제조 방법{MEASURING METHOD, MEASURING APPARATUS, EXPOSING APPARATUS, AND METHOD OF MANUFACTURING ARTICLE}

본 발명은 투영 광학계를 통하여 기판에 투영되는 상의 왜곡을 나타내는 디스토션을 계측하는 계측 방법, 계측 장치, 노광 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.

테스트 마스크에 형성된 복수의 주척 마크와 복수의 부척 마크를 사용하여 노광 장치의 투영 광학계의 디스토션을 구하는 방법이 일본 특허 공개 제2004-063905호 공보(특허문헌 1)에 개시되어 있다. 또한, 그 방법의 실시 중에 발생되는 마크간 상대 거리의 경시 변화에 의한 디스토션 계측 정밀도의 저하를 해결하는 방법이 일본 특허 공개 제2011-35009호 공보(특허문헌 2)에 개시되어 있다.

(1) 특허문헌 1에 개시된 디스토션의 계측 방법

이 계측 방법에 있어서, 예를 들어 제1 마크와 제2 마크는 각각의 패턴에 대응하는 부척 마크와 주척 마크이다. 제1 공정에서는, 도 7의 (a)와 같이 제1 마크(10)가 m₁행 n₁열(도면 중에서는 m₁=n₁=3)에 배치된 샷을, 도 7의 (b)와 같이 m₂행 n₂열 노광한다(도면 중에서는 m₂=n₂=2).

이어서, 제2 공정에서, 도 7(c)와 같이 m₁행 n₁열의 제1 마크(10)와 동일 간격을 갖는 제2 마크(11)가 m₂행 n₂열 배치된 샷을, 도 7의 (d)과 같이 m₁행 n₁열 노광한다. 이에 의해, N=m₁×n₁×m₂×n₂개의 중첩 마크를 생성한다.

그 후, 생성된 중첩 마크의 어긋남양을 계측하고, 그 어긋남양에 기초하여 디스토션을 산출한다.

(2) 특허문헌 2에 개시된 디스토션의 계측 방법

이 계측 방법은, 특허문헌 1의 계측 방법에 기초하고 있다. 이 계측 방법에서는, 제2 공정의 실시 전에, 제3 공정으로서, 제2 마크(11)가 m₂행 n₂열 배열된 샷을 1회 노광한다. 또한, 제2 공정의 실시 후에, 제4 공정으로서, 제2 마크(11)가 m₂행 n₂열 배열된 샷을 1회 노광한다. 추가로, 제5 공정으로서, m₂행 n₂열의 제2 마크(11)와 동일 수 및 동일 간격의 제3 마크가 배열된 샷을 2회 노광한다.

이어서, 제3 공정과 제4 공정에서 형성된 (m₂×n₂×2)개의 제2 마크와, 제5 공정에서 형성된 (m₂×n₂×2)개의 제3 마크에 의해 형성된 (m₂×n₂×2)개의 중첩 마크의 어긋남양을 계측한다. 그 후, 계측된 어긋남양에 기초하여, 제2 공정의 각 노광 샷의 마크 상호간의 상대 위치 변화를 추정한다. 추가로, 그 추정된 마크 상호간의 상대 위치 변화를, 제1 공정과 제2 공정에서 생성된 중첩 마크로부터 얻은 어긋남양을 합쳐서 디스토션을 산출한다.

일본 특허 공개 제2004-063905호 공보 일본 특허 공개 제2011-035009호 공보

특허문헌 1에 기재된 디스토션 계측 방법에서는, 복수의 부척 마크 상호간의 상대 위치와 복수의 주척 마크 상호간의 상대 위치가 일정한 것을 전제 조건으로 하고 있었다. 특허문헌 2에서는, 주척 마크 상호간의 상대 위치의 변화는 무시할 수 없고 대책이 필요하다고 설명하고 있기는 하지만, 그 디스토션 계측 방법에서는, 상대 위치의 변화가 일정한 경향을 갖고 추정 가능할 것을 전제 조건으로 하고 있다.

그러나, 마크 상호간의 상대 위치의 경시 변화는, 노광 중에 발생되는 노광열, 투영계의 변형, 스테이지의 모터 열 등 다양한 요인에 의한 것이며, 랜덤 성분이 많이 포함되기 때문에, 고정밀도로 추정하는 것은 어렵다. 따라서, 종래의 계측 방법에서는, 마크 상호간의 상대 위치의 변화에 의해, 디스토션의 계측 오차가 증대되고, 양호한 계측 정밀도가 얻어지지 않는다.

본 발명은, 예를 들어 디스토션의 계측 오차의 저감에 유리한 계측 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일측면에 의하면, 투영 광학계를 통하여 기판에 투영되는 상의 왜곡을 나타내는 디스토션을 계측하는 계측 방법이며, 상기 투영 광학계의 물체면에 배치된, 행방향 및 열방향으로 각각 소정 간격으로 배열된 복수의 제1 마크를 갖는 제1 패턴을 상기 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷과의 중복이 발생되지 않도록 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행함으로써, 상기 제1 패턴을 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 복수 형성하는 제1 공정과, 상기 물체면에 배치된, 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 상기 소정 간격으로 배열된 복수의 제2 마크와, 해당 복수의 제2 마크의 주변에 위치하는 복수의 주변 마크를 갖는 제2 패턴을 상기 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷의 일부 영역이 중복되도록 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행함으로써, 상기 제2 패턴을 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 복수 형성하는 제2 공정과, 상기 기판에 전사된 상기 제1 마크와 상기 제2 마크의 어긋남양과 상기 일부 영역에 있어서의 상기 주변 마크끼리의 어긋남양에 기초하여, 상기 디스토션을 구하는 제3 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 예를 들어 디스토션의 계측 오차의 저감에 유리한 계측 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 있어서의 노광 장치의 구성을 나타내는 도면.
도 2는 디스토션의 계측에 사용되는 마스크에 배치된 마크의 예를 나타내는 도면.
도 3은 실시 형태에 있어서의 디스토션 계측 처리를 나타내는 흐름도.
도 4는 실시 형태에 있어서의 디스토션 계측 처리를 설명하는 도면.
도 5는 기판에 형성된 중첩 마크의 예를 나타내는 도면.
도 6은 제2 실시 형태에 있어서의 디스토션 계측 처리를 설명하는 도면.
도 7은 종래의 디스토션 계측 방법을 설명하는 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 본 발명의 실시의 구체예를 나타내는 것에 지나지 않는 것이며, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 실시 형태 중에서 설명되어 있는 특징의 조합 모두가 본 발명의 과제 해결을 위하여 필수적인 것만은 아니다.

<제1 실시 형태>

도 1은, 본 실시 형태에 따른 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 노광 장치(40)는 투영 광학계를 통하여 기판을 노광하는 리소그래피 장치이며, 투영 광학계를 통하여 기판에 투영되는 상의 왜곡을 나타내는 디스토션을 계측하는 계측 장치를 포함하고 있다. 또한 여기에서는, 투영 광학계(45)의 광축 방향을 Z축으로 하고, 그에 직교하는 기판 표면을 따르는 방향을 XY 방향으로 하고 있다.

마스크 스테이지(43)는 원판인 마스크(48)를 보유 지지한다. 마스크(48)는 마스크 스테이지(43)에 의해, 투영 광학계(45)의 물체면에 배치된다. 기판 스테이지(46)는 기판(49)을 보유 지지하여 이동하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 조명 광학계(42)는 광원(41)으로부터의 광으로 마스크 스테이지(43)에 의해 보유 지지된 마스크(48)를 조명한다.

차광판(44)은 마스크(48)에 있어서의 소정 영역을 하나의 샷으로 하도록 조명 광학계(42)로부터의 광을 제한한다. 도 1에서는 차광판(44)은 마스크 스테이지(43)의 하부에 배치되어 있지만, 조명 광학계(42)의 내부에 배치되는 구성도 있을 수 있다. 투영 광학계(45)는 조명 광학계(42)에 의해 조명된 마스크(48)의 패턴의 상 또는 마크의 상을 투영한다.

검출부(47)는 예를 들어 현미경을 포함하고, 기판 상에 형성된 마크를 검출한다. 제어부(50)는 노광 장치(40)에 있어서의 각 부의 동작을 제어한다. 제어부(50)는 CPU(51) 및 메모리(52)를 포함하는 컴퓨터 장치로서 구성될 수 있다. CPU(51)는, 메모리(52)에 저장된 제어 프로그램(52d)에 따라서 각종 제어를 실행한다. 메모리(52)에는, 디스토션 계측을 행하기 위한 계측 처리 프로그램(52a)이 저장되어 있다. CPU(51)는, 계측 처리 프로그램(52a)을 실행함으로써 기판 스테이지(46)와 검출부(47)를 제어하여 기판(49) 상의 마크를 계측하고, 디스토션양과 보정값(52b)을 산출한다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 계측 장치는, 검출부(47)와 제어부(50)(처리부)에 의해 구성될 수 있다. 보정값(52b)은 메모리(52)에 기억된다. 또한, 메모리에는, 노광 작업(52c)도 저장된다. 노광 작업(52c)은 디스토션 계측시의 노광 처리 및 디바이스 생산시의 노광 처리에 있어서의, 각종 파라미터를 포함할 수 있다. 제어부(50)는 계측된 디스토션을 저감하도록, 기판을 노광하는 노광 처리를 제어한다.

이어서, 도 2를 참조하여, 디스토션의 계측에 사용되는 마스크(48)에 대하여 설명한다. 여기에서는, X 방향을 행방향(제1 방향), X 방향으로 직교하는 Y 방향을 열방향(제2 방향)이라 한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 마스크(48)에는, X 방향으로 소정 간격(Px1), Y 방향으로 소정 간격(Py1)으로, m₁행 n₁열에 배치된 복수의 제1 마크(1)가 배치되어 있다. 도 2의 예에서는, m₁=n₁=3으로 하고 있다. 또한, 마스크(48)에는, 복수의 제1 마크(1)와 동일 간격으로 배치된 m₂행 n₂열 이상의 복수의 제2 마크(2)가 배치되어 있다. 도 2의 예에서는, m₂=n₂=2로 하고 있다. 또한, 복수의 제2 마크(2)의 배치 위치는, 마스크(48)의 피노광면 내에서 임의로 한다. 본 실시 형태에서는 제1 마크(1)와 제2 마크(2)를 각각 부척 마크와 주척 마크로서 설명한다.

또한, 마스크(48)에는, 복수의 제2 마크(2)의 주변에 위치하는 복수의 주변 마크가 배치되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 복수의 주변 마크는, 복수의 제2 마크(2) 주변의 각각 상이한 위치에 배치된, 제3 마크(3), 제4 마크(4), 제5 마크(5) 및 제6 마크(6)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마스크(48)에는, m₃개의 제3 마크(3)와, 이들 m₃개의 제3 마크(3) 각각으로부터 Y 방향으로 일정한 간격(Py1×n₂)으로, m₃개의 제4 마크(4)가 배치된다. 추가로, 마스크(48)에는, m₄개의 제5 마크(5)와, 이들 m₄개의 제5 마크(5) 각각으로부터 X 방향으로 일정한 간격(Px1×m₂)으로 m₄개의 제6 마크(6)가 배치된다. m₃개의 제3 마크(3)의 배치 방법과 배치 위치 및 m₄개의 제5 마크(5)의 배치 방법과 배치 위치는 임의로 한다. 본 실시 형태에서는 m₃=m₄=4로 한다. 또한, m₃개의 제3 마크(3)의 배치 방법 및 m₄개의 제5 마크(5)의 배치 방법은, X, Y 방향으로 각각 일정한 간격으로 된 2행 2열 배치로 한다.

여기서, m₁, m₂, m₃, m₄, n₁, n₂의 관계에 대하여 설명해 둔다. 본 실시 형태에 있어서, m₁과 m₂를, m₁>m₂의 관계를 갖는 서로소의 자연수로 한다. 마찬가지로, n₁과 n₂를, n₁>n₂의 관계를 갖는 서로소의 자연수로 한다. 또한, m₃ 및 m₄는, 각각 자연수로 한다. 또한, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, m₁=n₁=3, m₂=n₂=2, m₃=m₄=4로 하고 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, m₃개의 제3 마크(3)의 중심 위치와 m₃개의 제4 마크(4)의 중심 위치를 연결하는 직선의 중심점이, m₂×n₂개의 제2 마크(2)의 중심 위치와 겹치도록, m₃개의 제3 마크(3)와 m₃개의 제4 마크(4)를 배치한다. 마찬가지로, 본 실시 형태에서는, m₄개의 제5 마크(5)의 중심 위치와 m₄개의 제6 마크(6)의 중심 위치를 연결하는 직선의 중심점이, m₂×n₂개의 제2 마크(2)의 중심 위치와 겹치도록, m₄개의 제5 마크(5)와 m₄개의 제6 마크(6)를 배치한다. 또한, 제3 마크(3)와 제4 마크(4)는 주척 마크, 제5 마크(5)와 제6 마크(6)는 부척 마크로 한다. 추가로, 본 실시 형태에서는, 제3 마크(3)와 제5 마크(5)를 동일 패턴의 마크로 하고, 제4 마크(4)와 제6 마크(6)를 동일 패턴의 마크로 한다.

또한, 본 실시 형태에서는, 제1 마크(1), 제2 마크(2), 제3 마크(3), 제4 마크(4), 제5 마크(5) 및 제6 마크(6)를 동일 마스크(48) 상에 배치하였다. 그러나, 제1 마크(1)가 배치된 제1 마스크와, 제2 마크(2), 제3 마크(3), 제4 마크(4), 제5 마크(5) 및 제6 마크(6)가 배치된 제2 마스크를 따로따로 준비해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 제2 마크(2)는 제1 마크(1)의 범위 내에 전사되는 Box-in-Box의 패턴이며, 제3 마크(3)는 제4 마크(4)의 범위 내에 전사되는 Box-in-Box의 패턴을 갖는다. 마찬가지로, 제5 마크(5)는 제6 마크(6)의 범위 내에 전사되는 Box-in-Box의 패턴을 갖는다. 단, 이에 한정하지 않고, 마크의 상대 위치가 계측가능한 패턴이라면 된다.

이어서, 디스토션 계측 방법을 순서대로 설명한다. 도 3은, 디스토션 계측 처리를 나타내는 흐름도이다. 이 흐름도에 대응하는 프로그램은 계측 처리 프로그램(52a)에 포함되고, 제어부(50)(CPU(51))에 의해 실행된다.

S101에서는, 제어부(50)는 복수의 제1 마크(1)를 갖는 제1 패턴을 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷과의 중복이 발생되지 않도록 행방향 및 열방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행한다. 이에 의해, 제1 패턴을 행방향 및 열방향으로 각각 복수 형성한다. 구체적으로는, 제어부(50)는 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 마스크(48)에 배치된 m₁행 n₁열의 제1 마크(1)를 갖는 제1 패턴이 노광되도록 차광판(44)을 구동한다. 그리고, 제어부(50)는 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지(46)를 XY 방향으로 구동하고, 제1 패턴을 기판에 전사하는 샷 노광을 m₂×n₂회 반복한다. 이에 의해, (m1×m2)행 (n1×n2)열의 제1 마크(1)가 기판에 형성된다(제1 레이어의 노광 처리(제1 공정)).

S102에서는, 제어부(50)는 복수의 제2 마크(2)와, 그 주변에 위치하는 복수의 주변 마크를 갖는 제2 패턴을 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷의 일부 영역이 중복되도록 행렬방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행한다. 이에 의해, 제2 패턴을 행렬 방향으로 각각 복수 형성한다. 구체적으로는, 제어부(50)는 도 4의 (c)에 나타낸 바와 같이, m₂행 n₂열의 제2 마크(2)와 m₃개의 제3 마크(3)와 m₃개의 제4 마크(4)와 m₄개의 제5 마크(5)와 m₄개의 제6 마크(6)를 포함하는 영역이 노광될 수 있도록 차광판(44)을 구동한다. 그리고, 제어부(50)는 도 4의 (d) 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 패턴을 기판에 전사하는 샷 노광을, (m₁×n₁)회 반복한다. 도 5에, 이 처리에 의해 기판(49)에 형성된 중첩 마크의 예를 나타낸다. 이것은, 도 4의 (d)와 동일 결과를 나타내고 있지만, 도 5에서는, 이해하기 쉽도록, 중첩 마크(30)와 중첩 마크(31)와 중첩 마크(32)만을 남긴 기판의 이미지가 나타나 있다. 이에 의해, ((m₁-1)×n₁)개의 제1 중복 영역(R1)과, (m₁×(n₁-1))개의 제2 중복 영역(R2)이 기판에 형성된다. 그리고, 제어부(50)는 (m₁×m₂)행 (n₁×n₂)열의 제2 마크(2)를 제1 마크(1) 상에 형성한다. 또한, 제어부(50)는 제1 중복 영역(R1) 각각에 m₃개의 제3 마크(3) 및 m₃개의 제4 마크(4)를 형성한다. 추가로 제어부(50)는 제2 중복 영역(R2) 각각에 m₄개의 제5 마크(5) 및 m₄개의 제6 마크(6)를 형성한다(제2 레이어의 노광 처리(제2 공정)).

또한, S101과 S102의 노광 처리 사이에 현상 처리는 개재하지 않는다. 또한, S101과 S102의 처리 순서는 교체해도 된다.

S103에서는, 제어부(50)는 기판(49)을 반출해 노광 장치 밖의 현상기에서 현상한다. 그 결과, S101에서 노광된 제1 마크(1)와, S102에서 노광된 제2 마크(2)에 의한 m₁×n₁×m₂×n₂개의 중첩 마크(30)가 형성된다. 또한, S102에서 노광된 제3 마크(3)와 제4 마크(4)에 의한 (m₃×(m₁-1)×n₁)개의 중첩 마크(31), 제5 마크(5)와 제6 마크(6)에 의한 (m₄×m₁×(n₁-1))개의 중첩 마크(32)가 형성된다.

S104에서는, 제어부(50)는 기판(49)에 형성된 중첩 마크를, 검출부(47)를 사용하여 계측한다. 또한 이 계측은, 노광 장치(40)에 탑재되어 있는 검출부(47)가 아니라 노광 장치 밖의 계측기를 사용하여 행해도 된다.

S105에서는, 제어부(50)는 기판에 전사된 제1 마크와 제2 마크의 어긋남양과 상기 일부 영역에 있어서의 주변 마크끼리의 어긋남양에 기초하여, 디스토션을 구한다(제3 공정). 구체적으로는, 제어부(50)는 이하에서 설명하는 식 1 내지 식 25에 나타내는 방정식으로, 상기 중첩 마크의 계측값을 대입하여, 방정식을 푼다.

여기서,

δ_x(n), δ_y(n): n번째 제1 레이어 노광 샷과 제2 레이어 노광 샷의 중첩 마크의 계측값,

dx₁(i), dy₁(i): i번째 디스토션 평가용 부척(제1 마크)의 어긋남,

dx₂(j), dy₂(j): j번째 계측용 주척(제2 마크)의 어긋남,

ex₁(k), ey₁(k), t₁(k): 제1 레이어의 k번째 샷의 배열 오차(x 방향 시프트, y 방향 시프트, x 방향과 y 방향의 공통 로테이션)

ex₂(l), ey₂(l): 제2 레이어의 l번째 샷의 배열 오차(x 방향 시프트, y 방향 시프트),

tx₂(l), ty₂(l), mx₂(l), my₂(l): 제2 레이어의 l번째 샷의 형상 변화(x 방향 로테이션, y 방향 로테이션, x 방향 배율, y 방향 배율이며, 마크 상호간의 상대 위치의 변화에 해당함)

X₁(i), Y₁(i): 제1 레이어의 i번째 마크의 샷 내 좌표(샷 중심에 대한 마크 위치)

X₂(j), Y₂(j): 제2 레이어의 j번째 마크의 샷 내 좌표

ε_x(n), ε_y(n), : 반올림에 의한 양자화 오차

δ_xv(p), δ_yv(p): 제2 레이어 노광 샷 y 방향 인접 영역의 p번째 중첩 마크의 계측값

dx₃(j_v), dy₃(j_v): 제2 레이어 노광 샷 y 방향 인접 영역의 j_v번째 중첩 부척 마크(제3 마크)의 어긋남,

dx₄(j_v), dy₄(j_v): 제2 레이어 노광 샷 y 방향 인접 영역의 j_v번째 중첩 주척 마크(제4 마크)의 어긋남,

X₃(j_v), Y₃(j_v): 제2 레이어 노광 샷 y 방향 인접 영역의 j_v번째 중첩 부척 마크(제3 마크)의 샷 내 좌표,

X₄(j_v), Y₄(j_v): 제2 레이어 노광 샷 y 방향 인접 영역의 j_v번째 중첩 주척 마크(제4 마크)의 샷 내 좌표,

ε_xv(p), ε_yv(p): 반올림에 의한 양자화 오차,

δ_xh(q), δ_yh(q): 제2 레이어 노광 샷 x 방향 인접 영역의 q번째 중첩 마크의 계측값,

dx₅(j_h), dy₅(j_h): 제2 레이어 노광 샷 x 방향 인접 영역의 j_h번째 중첩 부척 마크(제5 마크)의 어긋남,

dx₆(j_h), dy₆(j_h): 제2 레이어 노광 샷 x 방향 인접 영역의 j_h번째 중첩 주척 마크(제6 마크)의 어긋남,

X₅(j_h), Y₅(j_h): 제2 레이어 노광 샷 x 방향 인접 영역의 j_h번째 중첩 부척 마크(제5 마크)의 샷 내 좌표,

X₆(j_h), Y₆(j_h): 제2 레이어 노광 샷 x 방향 인접 영역의 j_h번째 중첩 주척 마크(제6 마크)의 샷 내 좌표,

ε_xh(q), ε_yh(q): 반올림에 의한 양자화 오차

를 나타낸다.

또한, ε_x(n), ε_y(n), ε_xv(p), ε_yv(p), ε_xh(q), ε_yh(q)가 충분히 작아서 무시할 수 있다면, 미지인 변수는, 이하와 같이 된다.

·(m₁×n₁)개의 dx₁(i), dy₁(i), ex₂(l), ey₂(l), tx₂(l), ty₂(l), mx₂(l), my₂(l),

·(m₂×n₂)개의 dx₂(j), dy₂(j), ex₁(k), ey₁(k), t₁(k),

·m₃개의 dx_u(j_v), dy_u(j_v), dx_d(j_v), dy_d(j_v),

·m₄개의 dx_l(j_h), dy_l(j_h), dx_r(j_h), dy_r(j_h).

따라서, 미지수의 수는 (8×m₁×n₁+5×m₂×n₂+4×m₃+4×m₄)이다.

한편, 제1 레이어와 제2 레이어의 중첩 마크는, 이하의 것으로부터 형성되어 있다.

·(m₁×n₁)개의 부척 마크 i,

·(m₂×n₂)개의 주척 마크 j,

·(m₂×n₂)개의 제1 레이어 노광 샷 k,

·(m₁×n₁)개의 제2 레이어 노광 샷 l.

각 중첩 마크 마다의 i, j, k, l은, 모든 마크에 있어서 상이한 조합으로 된다.

이어서, 제2 레이어 노광 샷 y 방향 인접 영역의 중첩 마크는, m₃개의 부척 마크/주척 마크 j_v, ((m₁-1)×n₁)개의 제2 레이어 노광 샷(l)과 제2 레이어 노광 샷(l+m₁)의 y 방향 인접 영역으로부터 형성되어 있다. 각 중첩 마크 마다의 j_v, l은, 모든 마크에 있어서 상이한 조합으로 된다.

추가로, 제2 레이어 노광 샷 x 방향 인접 영역의 중첩 마크는, m₄개의 부척 마크/주척 마크 j_h, (m₁×(n₁-1))개의 제2 레이어 노광 샷(l)과 제2 레이어 노광 샷(l+1)의 x 방향 인접 영역으로부터 형성되어 있다. 각 중첩 마크 마다의 j_h, l은, 모든 마크에 있어서 상이한 조합으로 된다.

즉, 식 1 내지 식 6은 합해서 (2×(m₁×n₁×m₂×n₂)+2×m₃×(m₁-1)×n₁+2×m₄×m₁×(n₁-1))개의 연립 방정식으로 된다.

이때, 이하에 나타내는 식 7 내지 식 25의 조건을 부가하면, 이 연립 방정식은 부정이 아니게 되어, ε_x(n), ε_y(n), ε_xv(p), ε_yv(p), ε_xh(q), ε_yh(q)의 2제곱 함수를 최소로 하는 해가 얻어진다.

여기서, C_x(l), C_y(l)은 제2 레이어의 l번째 노광 샷의 배열 좌표(플레이트 중심에 대한 샷 중심 위치)를 나타낸다.

상기 연립 방정식을 풀면, 디스토션 평가량 dx₁, dy₁뿐만 아니라, 이하의 것이 동시에 구해진다.

·스테이지의 배열 오차 ex₁, ey₁, t₁, ex₂, ey₂,

·제2 레이어의 노광 샷의 형상 변화 tx₂, ty₂, mx₂, my₂,

·마스크 제조 상의 오차 dx₂, dy₂, dx₃, dy₃, dx₄, dy₄, dx₅, dy₅, dx₆, dy₆.

따라서, 디스토션 평가량에는, 스테이지 배열 오차와 제2 레이어의 노광 샷의 형상 변화가 포함되는 일이 없다.

<제2 실시 형태>

도 6을 참조하여, 제2 실시 형태로서, 제3 마크와 제4 마크와 제5 마크와 제6 마크를, 제2 마크로 대용하는 방법을 설명한다.

도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, m₁열 n₁열의 제1 마크(1)에 의한 제1 레이어 노광 샷은, 제1 실시 형태와 마찬가지이며, m₁을 3, n₁을 3으로 한다.

도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, (m₂+2)행 (n₂+2)열의 제2 마크(2)를 제2 레이어 노광 샷으로 한다. 여기서, 제1 실시 형태와 마찬가지로, m₂는 2, n₂는 2로 한다. 또한, (m₂+2)행 (n₂+2)열의 제2 마크(2)의 중심에 가까운 위치에 있는 m₂행 n₂열의 제2 마크(2)는 제1 실시 형태의 제2 마크(2)에 상당한다.

이어서, 제1 실시 형태와 같이, 제1 레이어의 노광 샷과 제2 레이어의 노광 샷을 각각 m₂행 n₂열, m₁행 n₁열을 노광하고, (m₁×n₁×m₂×n₂)개의 중첩 마크를 형성한다. 그러나, 제1 실시 형태와 같이, 각 중첩 마크의 부척 마크와 주척 마크의 중심끼리가 중첩되는 이상적인 위치를 목표 위치로 하여 노광을 행하면, 상이한 제2 레이어의 샷으로부터의 주척 마크가 덮어버려 계측할 수 없게 될 가능성이 있다. 그래서, 도 6의 (c)에 나타낸 바와 같이, 각 제1 레이어의 노광 샷은 이상 위치인 채로 하고, 각 제2 레이어의 노광 샷은 이상 위치로부터 각각 다른 방향에 따라서 일정 거리만큼 오프셋시켜서 노광한다. 이에 의해, 다른 제2 레이어의 노광 샷으로부터의 주척 마크가 서로 덮이지 않도록 할 수 있다. (m₁×n₁×m₂×n₂)개의 중첩 마크의 각각은, 1개의 부척 마크와 1개 이상의 주척 마크에 의한 마크 군으로 되며, 이들을 본 실시 형태에서의 계측 대상으로 한다.

그리고, (m₁×n₁×m₂×n₂)개의 마크 군의 각각으로부터, 1개의 부척 마크와, 1개 이상의 주척 마크의 모든 각각의 어긋남을 계측하여, 디스토션을 산출한다.

<물품 제조 방법의 실시 형태>

본 발명의 실시 형태에 있어서의 물품 제조 방법은, 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세 구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하기에 적합하다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 상기 리소그래피 장치(노광 장치나 임프린트 장치, 묘화 장치 등)을 사용하여 기판에 원판의 패턴을 전사하는 공정과, 이러한 공정에서 패턴이 전사된 기판을 가공하는 공정을 포함한다. 또한, 이러한 제조 방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함한다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능·품질·생산성·생산 비용 중 적어도 하나에 있어서 유리하다.

40: 노광 장치
41: 광원
42: 조명 광학계
45: 투영 광학계
46: 기판 스테이지
47: 검출부
48: 마스크
49: 기판
50: 제어부

Claims

투영 광학계를 통하여 기판에 투영되는 상의 왜곡을 나타내는 디스토션을 계측하는 계측 방법이며,
상기 투영 광학계의 물체면에 배치된, 행방향 및 열방향으로 각각 소정 간격으로 배열된 복수의 제1 마크를 갖는 제1 패턴을 상기 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷과의 중복이 발생되지 않도록 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행함으로써, 상기 제1 패턴을 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 복수 형성하는 제1 공정과,
상기 물체면에 배치된, 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 상기 소정 간격으로 배열된 복수의 제2 마크와, 해당 복수의 제2 마크의 주변에 위치하는 복수의 주변 마크를 갖는 제2 패턴을 상기 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷의 일부 영역이 중복되도록 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행함으로써, 상기 제2 패턴을 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 복수 형성하는 제2 공정과,
상기 기판에 전사된 상기 제1 마크와 상기 제2 마크의 어긋남양과 상기 일부 영역에 있어서의 상기 주변 마크끼리의 어긋남양에 기초하여, 상기 디스토션을 구하는 제3 공정
을 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
제1항에 있어서,
상기 복수의 주변 마크는, 상기 복수의 제2 마크 주변의 각각 상이한 위치에 배치된, 제3 마크, 제4 마크, 제5 마크 및 제6 마크를 포함하고,
상기 제2 공정은, 상기 일부 영역 중 열방향으로 인접하는 두 샷의 일부가 중복되는 제1 중복 영역에 있어서 상기 제3 마크와 상기 제4 마크가 형성되고, 상기 일부 영역 중 행 방향으로 인접하는 두 샷의 일부가 중복되는 제2 중복 영역에 있어서 상기 제5 마크와 상기 제6 마크가 형성되도록, 상기 제2 패턴을 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 복수 형성하고,
상기 제3 공정은, 상기 제1 공정에서 상기 기판에 형성된 상기 제1 마크와 상기 제2 공정에서 상기 기판에 형성된 상기 제2 마크의 어긋남양인 제1 어긋남양과, 상기 제2 공정에 의해 상기 제1 중복 영역에 형성된 상기 제3 마크와 상기 제4 마크의 어긋남양인 제2 어긋남양과, 상기 제2 공정에 의해 상기 제2 중복 영역에 형성된 상기 제5 마크와 상기 제6 마크의 어긋남양인 제3 어긋남양에 기초하여, 상기 디스토션을 구하는
것을 특징으로 하는 계측 방법.
제2항에 있어서,
상기 복수의 주변 마크는, 상기 복수의 제2 마크 주변의 각각 상이한 위치에 배치된, 제3 마크, 제4 마크, 제5 마크 및 제6 마크를 포함하고,
m₁과 m₂를, m₁>m₂의 관계를 갖는 서로소의 자연수로 하고,
n₁과 n₂를, n₁>n₂의 관계를 갖는 서로소의 자연수로 하며, 또한,
m₃ 및 m₄를 각각 자연수로 할 때,
상기 제1 공정은, m₁행 n₁열의 상기 제1 마크를 갖는 상기 제1 패턴을 상기 기판에 전사하는 샷 노광을 (m₂×n₂)회 반복함으로써, (m₁×m₂)행 (n₁×n₂)열의 상기 제1 마크를 상기 기판에 형성하고,
상기 제2 공정은,
상기 제2 패턴을 상기 기판에 전사하는 샷 노광을 (m₁×n₁)회 반복함으로써, ((m₁-1)×n₁)개의 상기 제1 중복 영역과 (m₁×(n₁-1))개의 상기 제2 중복 영역을 상기 기판에 형성함과 함께,
(m₁×m₂)행 (n₁×n₂)열의 상기 제2 마크와,
상기 제1 중복 영역 각각에 m₃개의 상기 제3 마크 및 m₃개의 상기 제4 마크와,
상기 제2 중복 영역 각각에 m₄개의 상기 제5 마크 및 m₄개의 상기 제6 마크
를 상기 기판에 형성하고,
상기 제3 공정은,
상기 제1 공정에서 형성된 상기 제1 마크와 상기 제2 공정에서 형성된 상기 제2 마크에 의해 상기 기판에 형성된 (m₁×m₂×n₁×n₂)개의 중첩 마크 각각에 대하여 상기 제1 어긋남양을 구하고,
상기 제2 공정에 의해 상기 제1 중복 영역에 형성된 상기 제3 마크와 상기 제4 마크에 의해 형성된 (m₃×(m₁-1)×n₁)개의 중첩 마크 각각에 대하여 상기 제2 어긋남양을 구하고,
상기 제2 공정에 의해 상기 제2 중복 영역에 형성된 상기 제5 마크와 상기 제6 마크에 의해 형성된 (m₄×m₁×(n₁-1))개의 중첩 마크 각각에 대하여 상기 제3 어긋남양을 구하는,
것을 특징으로 하는 계측 방법.
제3항에 있어서,
m₃개의 상기 제3 마크의 중심 위치와 m₃개의 상기 제4 마크의 중심 위치를 연결하는 직선의 중심점이, m₂×n₂개의 상기 제2 마크의 중심 위치와 겹치도록, 상기 제3 마크 및 상기 제4 마크가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
제3항에 있어서,
m₄개의 상기 제5 마크의 중심 위치와 m₄개의 상기 제6 마크의 중심 위치를 연결하는 직선의 중심점이, m₂×n₂개의 상기 제2 마크의 중심 위치와 겹치도록, 상기 제5 마크 및 상기 제6 마크가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
제3항에 있어서,
상기 제3 마크와 상기 제5 마크는 동일 패턴의 마크이며, 상기 제4 마크와 상기 제6 마크는 동일 패턴의 마크인 것을 특징으로 하는 계측 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 마크, 상기 제2 마크, 상기 제3 마크, 상기 제4 마크, 상기 제5 마크 및 상기 제6 마크가 동일 마스크에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
제2항에 있어서,
제1 마스크에 상기 제1 마크가 배치되고, 상기 제1 마스크와는 상이한 제2 마스크에, 상기 제2 마크, 상기 제3 마크, 상기 제4 마크, 상기 제5 마크 및 상기 제6 마크가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
제2항에 있어서,
상기 제2 마크는, 상기 제1 마크의 프레임 내에 전사되는 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
제2항에 있어서,
상기 제3 마크는, 상기 제4 마크의 프레임 내에 전사되는 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
제2항에 있어서,
상기 제5 마크는, 상기 제6 마크의 프레임 내에 전사되는 패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
제2항에 있어서,
상기 제3 마크와 상기 제4 마크와 상기 제5 마크와 상기 제6 마크를, 상기 제2 마크로 대용하는 것을 특징으로 하는 계측 방법.
투영 광학계를 통하여 기판에 투영되는 상의 왜곡을 나타내는 디스토션의 계측을 행하는 처리부를 갖는 계측 장치이며,
상기 처리부는,
상기 투영 광학계의 물체면에 배치된, 행방향 및 열방향으로 각각 소정 간격으로 배열된 복수의 제1 마크를 갖는 제1 패턴을 상기 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷과의 중복이 발생되지 않도록 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행함으로써, 상기 제1 패턴을 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 복수 형성하는 처리와,
상기 물체면에 배치된, 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 상기 소정 간격으로 배열된 복수의 제2 마크와, 해당 복수의 제2 마크의 주변에 위치하는 복수의 주변 마크를 갖는 제2 패턴을 상기 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷의 일부 영역이 중복되도록 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행함으로써, 상기 제2 패턴을 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 복수 형성하는 처리와,
상기 기판에 전사된 상기 제1 마크와 상기 제2 마크의 어긋남양과 상기 일부 영역에 있어서의 상기 주변 마크끼리의 어긋남양에 기초하여, 상기 디스토션을 구하는 처리
를 행하는 것을 특징으로 하는 계측 장치.
투영 광학계를 통하여 기판을 노광하는 노광 장치이며,
상기 기판을 보유 지지하는 스테이지와,
상기 투영 광학계를 통하여, 마스크의 패턴을 상기 스테이지에 보유 지지된 기판에 투영하여 상기 투영 광학계의 디스토션을 계측하는 제13항에 기재된 계측 장치와,
상기 계측 장치에 의해 계측된 디스토션을 저감하도록, 상기 기판을 노광하는 노광 처리를 제어하는 제어부
를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
물품을 제조하는 물품 제조 방법이며,
노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 공정과,
상기 노광된 기판을 현상하는 공정과,
상기 현상된 기판으로부터 상기 물품을 제조하는 공정
을 포함하고,
상기 노광 장치는,
투영 광학계를 통하여 기판을 노광하는 노광 장치이며,
상기 기판을 보유 지지하는 스테이지와,
상기 투영 광학계를 통하여, 마스크의 패턴을 상기 스테이지에 보유 지지된 기판에 투영하여 상기 투영 광학계의 디스토션을 계측하는 계측 장치와,
상기 계측 장치에 의해 계측된 디스토션을 저감하도록, 상기 기판을 노광하는 노광 처리를 제어하는 제어부
를 포함하고,
상기 계측 장치는, 상기 투영 광학계를 통하여 기판에 투영되는 상의 왜곡을 나타내는 디스토션의 계측을 행하는 처리부를 갖는 계측 장치이며,
상기 처리부는,
상기 투영 광학계의 물체면에 배치된, 행방향 및 열방향으로 각각 소정 간격으로 배열된 복수의 제1 마크를 갖는 제1 패턴을 상기 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷과의 중복이 발생되지 않도록 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행함으로써, 상기 제1 패턴을 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 복수 형성하는 처리와,
상기 물체면에 배치된, 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 상기 소정 간격으로 배열된 복수의 제2 마크와, 해당 복수의 제2 마크의 주변에 위치하는 복수의 주변 마크를 갖는 제2 패턴을 상기 기판에 전사하는 샷 노광을, 인접 샷의 일부 영역이 중복되도록 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 어긋나게 하면서 복수회 행함으로써, 상기 제2 패턴을 상기 행방향 및 상기 열방향으로 각각 복수 형성하는 처리와,
상기 기판에 전사된 상기 제1 마크와 상기 제2 마크의 어긋남양과 상기 일부 영역에 있어서의 상기 주변 마크끼리의 어긋남양에 기초하여, 상기 디스토션을 구하는 처리
를 행하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.