KR20210001968A

KR20210001968A - 패턴 형성 방법 및 물품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210001968A
Application number: KR1020200074806A
Authority: KR
Inventors: 기미토시 다마키; 유타카 마츠다; 도오루 스즈키; 다이치 요시오카; 히토시 기무라
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2021-01-06
Also published as: CN112147857A

Abstract

패턴 형성 방법은, 기판 상의 하나의 층에 복수의 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법이며, 상기 기판 상에 형성된 복수의 마크를 각각 계측하는 제1 계측 공정과, 상기 기판 상의 하나의 층에 제1 패턴을 형성하는 제1 형성 공정과, 상기 복수의 마크 중 적어도 일부의 마크를 계측하는 제2 계측 공정과, 제1 계측 공정에서의 계측 결과와 상기 제2 계측 공정에서의 계측 결과에 기초하여 결정된 위치에 제2 패턴을 형성하는 제2 형성 공정을 포함하고, 상기 제2 계측 공정에서는, 상기 제1 계측 공정에서의 계측 결과에 따른 계측 조건에서 상기 마크의 계측이 행해진다.

Description

패턴 형성 방법 및 물품의 제조 방법{PATTERN FORMING METHOD, AND METHOD FOR MANUFACTURING PRODUCT}

본 발명은 패턴 형성 방법 및 물품의 제조 방법에 관한 것이다.

포토리소그래피 기술을 이용하여 디바이스(반도체 디바이스, 액정 표시 디바이스, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 때, 마스크의 패턴을, 투영 광학계를 통하여, 감광제가 도포된 기판에 투영하여 패턴을 전사하는 노광 장치가 사용되고 있다.

근년에는, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 하나의 층에 대한 노광 처리를 복수회로 나누어 행하고, 현상 프로세스를 거치지 않고 하나의 층의 패턴을 형성하는 노광 장치가 제안되어 있다. 이와 같은 노광 장치에서는, 1회째 노광 처리를 행하기 전에, 기판 상에 복수의 얼라인먼트 마크를 형성하고, 이러한 얼라인먼트 마크를 기준으로 하여 각 노광 처리에서 형성되는 잠상 패턴간의 상대 위치를 관리하고 있다.

일본 특허 공개 평11-307449호 공보

발명자에 의한 검토의 결과, 얼라인먼트 마크의 형성에 관하여, 얼라인먼트 마크를 형성해야 하는 기판 상의 마크 형성 영역의 상태에 따라 얼라인먼트 마크의 형성 정밀도가 달라, 얼라인먼트 마크가 적절하게 형성되지 않을 가능성이 있음을 알 수 있다.

적절하게 형성되어 있지 않은 얼라인먼트 마크를 기준으로 하여 패턴 형성을 행하면, 하나의 층에 있어서, 복수의 패턴의 배치가 설계값으로부터 어긋날 우려가 있어, 패턴의 형성 정밀도의 저하로 이어질 수 있다.

본 발명의 패턴 형성 방법은, 기판 상의 하나의 층에 복수의 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법이며, 상기 원판에 대하여 제1 위치에 배치된 상기 기판 상에 형성된 복수의 마크를 각각 계측하는 제1 계측 공정과, 상기 기판 상의 하나의 층에 제1 패턴을 형성하는 제1 형성 공정과, 상기 원판에 대하여 상기 제1 위치와는 다른 제2 위치에 상기 기판을 배치한 상태에서, 상기 복수의 마크 중 적어도 일부의 마크를 계측하는 제2 계측 공정과, 상기 제1 계측 공정에서의 계측 결과와 상기 제2 계측 공정에서의 계측 결과에 기초하여 결정된 위치에 제2 패턴을 형성하는 제2 형성 공정을 포함하고, 상기 제2 계측 공정에서는, 상기 제1 계측 공정에서의 계측 결과에 따른 계측 조건에서 상기 마크의 계측이 행해지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 패턴 형성 정밀도의 저하를 억제하는데 유리한 기술을 제공할 수 있다.

도 1은 노광 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 리소그래피 시스템의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 노광 처리를 도시하는 흐름도이다.
도 4는 얼라인먼트 마크의 위치 계측과 노광 처리를 도시하는 개념도이다.
도 5는 기판 상에 형성되는 얼라인먼트 마크를 도시하는 도면이다.
도 6은 실시예 2에 있어서의 얼라인먼트 마크의 형성예를 도시하는 도면이다.
도 7은 실시예 3에 있어서의 얼라인먼트 마크의 형성예를 도시하는 도면이다.
도 8은 실시예 4에 있어서의 얼라인먼트 마크의 형성예를 도시하는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략된다.

(실시예 1)

도 1은, 리소그래피 장치로서의 노광 장치(1)의 구성을 도시하는 개략도이다. 노광 장치(1)는, 반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스 등의 디바이스의 제조 공정인 포토리소그래피 공정에 사용된다. 또한, 본 발명은 몰드를 사용하여 기판 상에 임프린트재의 패턴을 형성하는 임프린트 장치나, 하전 입자선을 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 묘화 장치 등에도 적용 가능하고, 일 측면으로서 패턴 형성 방법에 관한 것이다.

노광 장치(1)는, 기판 상의 레지스트막(감광제)에, 투영 광학계를 통하여 원판으로서의 마스크의 패턴을 투영하여 잠상(잠상 패턴)을 형성하는 노광 처리를 행한다. 노광 장치(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 조명 광학계(12)와, 마스크 스테이지(14)와, 투영 광학계(15)와, 기판 스테이지(17)와, 마크 형성부(18)와, 마크 계측부(19)와, 제어부(20)를 갖는다.

조명 광학계(12)는, 광원(11)으로부터의 광을 사용하여 마스크(13)를 조명한다. 마스크 스테이지(14)는, 마스크(13)를 보유 지지하여 이동 가능한 스테이지이다. 투영 광학계(15)는, 조명 광학계(12)에 의해 조명된 마스크(13)의 패턴을 기판 스테이지(17)에 배치된 기판 상에 투영하여, 기판 상의 레지스트막에 잠상 패턴을 형성한다. 기판 스테이지(17)는, 기판(16)을 보유 지지하여 이동 가능한 스테이지이다. 마크 형성부(18)는, 기판 상의 레지스트막에 얼라인먼트 마크를 형성한다.

마크 계측부(19)는, 기판 상의 레지스트막에 형성된 얼라인먼트 마크를 검출함으로써 얼라인먼트 마크의 위치를 계측한다. 제어부(20)는, 예를 들어 CPU나 메모리 등을 포함하는 컴퓨터로 구성되어, 기억부에 기억된 프로그램에 따라서 노광 장치(1)의 각 부를 통괄적으로 제어한다.

도 2를 사용하여, 본 발명의 일 측면으로서의 리소그래피 시스템에 대하여 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 하나의 층에 있어서의 패턴 형성에 있어서, 노광 장치(1)(제1 장치)에서 1회째 노광 처리를 행하고, 노광 장치(1)와는 다른 노광 장치(1A)(제2 장치)에서 2회째 노광 처리를 행한다. 여기서, 노광 장치(1A)는, 노광 장치(1)와 동등한 구성 및 기능을 갖는 것으로 한다. 또한, 노광 장치(1A)와 노광 장치(1)를 반드시 동일 종류의 노광 장치로 할 필요는 없으며, 양자를 다른 종류의 노광 장치로 해도 된다.

리소그래피 시스템은, CPU나 메모리를 갖는 컴퓨터로 구성되는 주 제어부(40)를 포함하고, 주 제어부(40)에 의해, 리소그래피 시스템 전체가 통괄적으로 제어된다. 또한, 주 제어부(40)를 통하여, 노광 장치(1)의 제어부(20)와 노광 장치(1A)의 제어부(20A) 사이에서 데이터나 정보의 송수신이 행해진다. 리소그래피 시스템에 있어서는, 기판 반송 장치에 의해 노광 장치(1)에 대하여 기판(16)이 반입되고, 노광 장치(1)에 있어서의 노광 처리를 거친 기판(16)은, 기판 반송 장치에 의해 노광 장치(1)로부터 반출된 후에, 노광 장치(1A)에 반입된다.

계속해서, 도 2에 도시한 리소그래피 시스템에 있어서의 기본적인 노광 처리에 대하여, 도 3을 사용하여 설명한다. 여기서는, 하나의 층에 대한 노광 처리를 2회로 나누어 행하고, 현상 프로세스를 거치지 않고 하나의 층의 패턴을 형성하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이 때, 1회째 노광 처리를 행하기 전에, 기판 상의 레지스트막에 얼라인먼트 마크를 형성하고, 당해 마크를 기준으로 하여 각 노광 처리에서 형성되는 잠상 패턴의 상대 위치가 관리된다. 또한, 하나의 층에 대한 노광 처리를 3회 이상으로 나누어 행하는 것도 가능하다.

S301에서는, 노광 장치(1)에 마스크(13)를 반입한다. 구체적으로는, 마스크 반송 장치(도시하지 않음)를 통하여, 마스크 보관 선반에 보관되어 있는 마스크(13)를 취출하고, 그 마스크(13)를 노광 장치(1)에 반입하여 마스크 스테이지(14)에 보유 지지시킨다. S302에서는, 노광 장치(1)에 기판(16)을 반입한다. 구체적으로는, 기판 반송 장치를 통하여, 포드에 보관되어 있는 기판(16)을 취출하고, 그 기판(16)을 노광 장치(1)에 반입하여 기판 스테이지(17)에 보유 지지시킨다. 또한, 기판(16)에는, 레지스트막이 형성되어 있는 것으로 하자. 여기서, 기판(16)은 마스크(13)에 대하여 제1 위치에 배치되어 있다.

S303에서는, 기판 상의 레지스트막에 얼라인먼트 마크를 형성한다. 구체적으로는, 기판(16)을 보유 지지한 기판 스테이지(17)를 얼라인먼트 마크의 형성 위치에 이동시켜, 마크 형성부(18)에 의해, 기판 상의 레지스트막에 얼라인먼트 마크를 형성한다. S304에서는, S303에서 형성한 얼라인먼트 마크의 위치를 계측한다. 구체적으로는, 기판(16)을 보유 지지한 기판 스테이지(17)를 얼라인먼트 마크의 계측 위치인 마크 계측부(19)의 하부에 이동시켜, 마크 계측부(19)에 의해, 기판 상의 레지스트막에 형성한 얼라인먼트 마크의 위치를 계측한다. S304의 공정을 제1 계측 공정이라고도 칭한다.

S305에서는, 제1층에 대한 1회째 노광 처리를 행한다. 구체적으로는, 기판(16)을 보유 지지한 기판 스테이지(17)를 S304에서 계측한 얼라인먼트 마크의 위치를 기준으로 하여, 기판(16)을 노광하는 위치, 즉 마스크(13)의 패턴 투영 위치(투영 광학계(15) 아래)에 이동시킨다. 그리고, 마스크(13)의 패턴을 기판 상의 레지스트막의 목표 위치에 투영하여 잠상 패턴을 형성하는 노광 처리를 행한다. S305의 공정을 제1 형성 공정이라고도 칭한다. S305에 있어서, S304에서 형성한 얼라인먼트 마크의 위치를 기준으로 하지 않고 잠상 패턴의 형성을 행해도 된다.

S306에서는, S305에서 1회째 노광 처리가 행해진 기판(16)을 기판 반송 장치에 의해 노광 장치(1)로부터 반출하고, 기판(16)을 90도 회전시킨 후에, 노광 장치(1A)에 반입하여, 기판(16)을 기판 스테이지(17) 상에 배치한다. 여기서, 기판(16)은 마스크(13)에 대하여 제1 배치와는 다른 제2 배치에 배치되어 있다. 다른 관점에서는, 노광 장치(1)에 있어서는, 기판(16)은 기준 방위에 대한 회전각을 제1 회전각으로서 배치되고, 노광 장치(1A)에 있어서는, 기판(16)은 기준 방위에 대한 회전각을 제1 회전각과는 다른 제2 회전각으로서 배치될 수 있다. 본 실시 형태에서는 기판(16)을 90도 회전시킨 후에, 기판(16)을 노광 장치(1A)에 반입하는 예를 나타내었지만, 기판(16) 상의 패턴 레이아웃에 따라서는, 기판(16)을 회전시키지 않고, 그대로 노광 장치(1A)에 반입하는 경우도 있다.

S308에서 노광 장치(1A)에 있어서의 얼라인먼트 마크의 위치 계측이 행해지기 전에, S307에 있어서, 노광 장치(1A)에 있어서의 얼라인먼트 마크의 계측 조건을 나타내는 정보가 노광 장치(1)로부터 노광 장치(1A)로 송신될 수 있다. 도 3의 흐름도에서는, S304와 S305 사이에, 상기 계측 조건을 나타내는 정보의 송신을 행하고 있지만, S305와 S308 사이에 상기 계측 조건을 나타내는 정보의 송신을 행해도 된다.

또한, 도 3의 흐름도에서는, 노광 장치(1)에 의해 상기 계측 조건을 결정하고, 결정된 계측 조건을 나타내는 정보를 노광 장치(1A)에 송신하고 있지만, 노광 장치(1A)에 의해 상기 계측 조건을 결정해도 된다. 이 경우, 노광 장치(1)로부터 노광 장치(1A)에 대하여, S304에 있어서의 얼라인먼트 마크의 계측 결과를 나타내는 정보가 송신될 수 있다. 그리고, 노광 장치(1A)에 있어서, 당해 계측 결과에 기초하여, S308에 있어서의 얼라인먼트 마크의 계측 조건이 결정될 수 있다. 계측 조건의 구체적인 결정 방법에 대해서는 후술한다.

S308에서는, 결정된 상기 계측 조건에 기초하여, S303에서 형성된 얼라인먼트 마크의 위치를 계측한다. 구체적으로는, 90도 회전시킨 기판(16)을 얼라인먼트 마크의 계측 위치(마크 계측부(19) 아래)에 이동시켜, 노광 장치(1A)의 마크 계측부(19)에 의해 얼라인먼트 마크의 위치를 계측할 수 있다. S308의 공정을 제2 계측 공정이라고도 칭한다.

S309에서는, 제1층에 대한 2회째 노광 처리를 행한다. 구체적으로는, 90도 회전시킨 기판(16)을 S308에서 계측한 얼라인먼트 마크의 위치를 기준으로 하여, 마스크(13)의 패턴 투영 위치(노광 장치(1A)의 투영 광학계(15) 아래)에 이동시킬 수 있다. 그리고, 마스크(13)의 패턴을 기판 상의 레지스트막의 목표 위치(1회째 노광 처리가 행해진 영역과는 다른 영역)에 투영하여 잠상 패턴을 형성하는 노광 처리를 행한다. S309의 공정을 제2 형성 공정이라고도 칭한다. 제2 형성 공정에서는, 제1 계측 공정에서의 계측 결과와 제2 계측 공정에서의 계측 결과에 기초하여 결정된 위치에 제2 패턴이 형성될 수 있다. 제2 형성 공정에서 사용되는 마스크(13)는, 제1 형성 공정에서 사용되는 마스크(13)와 동일해도 되고, 달라도 된다.

S310에서는, 노광 장치(1A)로부터 기판(16)을 반출한다. 구체적으로는, 기판 반송 장치를 통하여, 1회째 노광 처리 및 2회째 노광 처리가 행해진 기판(16)을 기판 스테이지(17)로부터 회수하여, 노광 장치(1A)로부터 반출한다. 이상이, 본 실시 형태에 있어서의 리소그래피 시스템의 기본적인 노광 처리의 설명이다.

다음에, 도 4를 참조하여, 도 3에 도시한 노광 처리에 대하여 상세하게 설명한다. 도 4의 (a) 내지 (d)는, 기판 상의 레지스트막에 형성된 얼라인먼트 마크(41, 42, 43 및 44)와, 마크 계측부(19)와, 마크 계측부(19)의 계측 범위 MR을 나타내고 있다.

도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 1회째 노광 처리를 행하기 전에, 마크 형성부(18)에 의해, 예를 들어 기판 상의 레지스트막에 4개의 마크(41, 42, 43 및 44)를 형성할 수 있다(S303). 마크 형성부(18)는, 제어부(20)의 제어 하에서, 4개의 마크(41, 42, 43 및 44)를 마크 계측부(19)의 계측 범위에 들도록 형성할 수 있다. 마크 형성부(18)는, 광원(11)과는 다른 광원으로부터의 광(잠상 패턴을 형성하기 위한 광 파장과는 다른 파장의 광), 예를 들어 레이저광을 사용하여, 기판 상의 레지스트막을 제거하여 얼라인먼트 마크(41, 42, 43 및 44)를 형성할 수 있다. 단, 마크 형성부(18)는, 광원(11)으로부터의 광을 사용하여, 기판 상의 레지스트막을 오버 도우즈로 노광함으로써 마크(41, 42, 43 및 44)를 형성해도 된다.

도 4의 (b)는 기판 상의 레지스트막에 형성된 마크(41 및 42)를 마크 계측부(19)에서 검출하고 있는 상태(S304)를 나타내고 있다. 마크 계측부(19)는, 본 실시 형태에서는, 광원(11)으로부터의 광의 파장과는 다른 파장의 광(비노광 광)을 사용하여 마크(41, 42, 43 및 44)를 검출 가능한 오프 액시스 스코프를 포함할 수 있다. 이와 같이, 마크 계측부(19)는, 비노광 광을 사용할 수 있고, 그러한 경우, 기판 상의 레지스트막을 감광시키지 않고, 각 마크의 위치를 계측할 수 있다.

도 1 및 도 4의 (a) 내지 (d)에 도시하는 바와 같이, 노광 장치(1)는, 본 실시 형태에서는, 2개의 마크 형성부(18)와, 2개의 마크 계측부(19)를 갖고 있지만, 마크 형성부(18)의 수나 마크 계측부(19)의 수를 한정하는 것은 아니다. 기판 상의 레지스트막에 형성해야 할 얼라인먼트 마크의 수나 위치, 이러한 얼라인먼트 마크의 위치 계측에 요하는 시간 등에 따라, 적절한 수의 마크 형성부(18) 및 마크 계측부(19)를 마련하면 된다.

다음에, S307에 있어서의 얼라인먼트 마크의 계측 조건의 결정 방법에 대하여 설명한다. 노광 장치(1)의 제어부(20)는, 각 얼라인먼트 마크의 계측 결과에 기초하여, 노광 처리에 있어서의 패턴 형성 위치를 정하는 기준으로서 사용할 얼라인먼트 마크를 결정함과 함께, 노광 장치(1A)에 있어서의 얼라인먼트의 계측 조건을 결정해도 된다. 본 실시 형태에 있어서는, 각 얼라인먼트 마크가, 패턴 형성 위치를 정하는 기준으로서 사용되는지 여부에 기초하여, S308에 있어서의 마크 계측의 대상으로 할 것인지 여부가 결정될 수 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 얼라인먼트 마크의 형성 조건에 따라, 얼라인먼트 마크의 형상, 콘트라스트, 크기가 다를 수 있다. 얼라인먼트 마크의 형성 조건으로서는, 마크 형성부(18)의 레이저 출력 크기나 레지스트막의 두께를 들 수 있다.

도 5의 (a)는, 최적의 얼라인먼트 마크가 형성된 상태를 나타내고 있다. 도 5의 (b)는 마크의 형상이 최적의 형상으로부터 일탈한 상태를 나타내고 있다. 이와 같이, 마크의 형상이 변형되면, 마크의 위치를 정확하게 계측하기가 곤란해질 수 있다. 도 5의 (c)는, 마크가 명료하게 형성되어 있지 않은 상태를 나타내고 있다. 마크가 불명료하면, 마크 계측부(19)에 의해 마크를 적절하게 계측하는 것이 곤란해질 수 있다. 예를 들어, 레이저의 출력을 크게 하여, 레지스트막의 두께를 두껍게 해 가면, 도 5의 (b)와 같이, 마크의 형상이 최적의 형상으로부터 일탈하기 쉬워진다. 또한, 레이저의 출력을 작게 하고, 레지스트막의 두께를 얇게 해 가면, 도 5의 (c)와 같이, 마크가 불명료해지기 쉽다.

제어부(20)는, 얼라인먼트 마크의 형상, 콘트라스트, 크기 중 적어도 하나를 지표로 하고, 각 얼라인먼트 마크에 관하여, 패턴 형성 위치를 정하는 기준으로서 사용할 것인지 여부를 결정한다. 구체적으로는, 도 5의 (a)에서 도시한 최적의 얼라인먼트 마크의 화상을 기준으로 하여, 각 얼라인먼트 마크의 화상을 평가함으로써 상기 결정을 행할 수 있다.

예를 들어, 형상에 관해서는, 기준이 되는 진원도를 마련하여 당해 기준을 일탈하는지 여부에 따라, 상기 결정을 실행할 수 있다. 콘트라스트에 관해서는, 기준이 되는 콘트라스트값을 마련하여 당해 기준을 일탈하는지 여부에 따라, 상기 결정을 실행할 수 있다. 크기에 관해서는, 기준이 되는 마크의 사이즈를 마련하여, 당해 사이즈를 일탈하는지 여부에 따라, 상기 결정을 실행할 수 있다.

여기서, 도 4에 있어서는, 얼라인먼트 마크(44)의 형성 정밀도가 불충분하며, 패턴 형성 위치를 정하는 기준으로서 사용하지 않을 때의 예를 나타내고 있다. 도 4의 예에서는, 얼라인먼트 마크의 계측 조건으로서, 기판 상에 형성된 4개의 마크(41, 42, 43 및 44)로부터 선택된 일부의 마크인 3개의 마크(41, 42 및 43)를 계측한다는 계측 조건이 부여된다. 당해 계측 조건을 나타내는 정보는, 노광 장치(1)로부터 노광 장치(1A)로 송신될 수 있다. 또한, 노광 장치(1)에 있어서, 마크(41, 42 및 43)의 위치에 기초하여 패턴 형성이 행해진다.

도 4의 (c)에 도시하는 바와 같이, 마크 계측부(19)에서 계측된 마크(41, 42 및 43)의 위치에 기초하여, 마스크(13)의 패턴을 기판 상의 레지스트막의 목표 위치에 투영함으로써, 기판 상의 레지스트막에 잠상 패턴(노광 상)이 형성될 수 있다. 1회째 노광 처리가 행해진 기판(16)은, 노광 장치(1)의 기판 스테이지(17)로부터 회수된다. 1회째 노광 처리에 있어서, 노광 장치(1)의 제어부(20)는, 마크(41, 42 및 43)와 샷(1 내지 3)의 잠상 패턴의 상대적인 위치 관계를 취득하여, 노광 장치(1A)의 제어부(20)로 송신할 수 있다. 도 4의 (c)는, 1회째 노광 처리가 행해진 상태(S305)의 기판(16)을 나타내고 있다.

패턴 형성 위치를 정하는 기준으로서, 3개 이상의 마크를 사용하는 것이 바람직하다. 동일 직선 상에 존재하지 않는 3개의 마크의 위치 계측을 사용함으로써 패턴 형성 위치의 X 방향 시프트, Y 방향 시프트, 회전, X 방향 배율, Y 방향 배율을 산출할 수 있기 때문이다. 이들 성분을 정확하게 산출하여, 패턴 형성 위치의 결정에 반영시킴으로써, 기판 상의 정확한 위치에 패턴을 형성하는 것이 가능해진다.

도 4의 (d)는, 노광 장치(1A)에 의해 각 마크의 위치 계측이 행해지는 모습을 나타내고 있다. 여기서, 1회째 노광 처리가 행해져 회수된 기판(16)은, 예를 들어 기판 반송 장치에 의해 90도 회전되어, 그 상태에서 노광 장치(1A)에 반입되어 있다.

계속해서, 노광 장치(1A)는, 그 마크 계측부(19)에 의해 마크(41, 42 및 43)의 위치를 계측할 수 있다. 그리고, 마크(41, 42 및 43)의 위치와, 노광 장치(1)의 제어부로부터 송신된 마크(41, 42 및 43)와 잠상 패턴의 상대적인 위치 관계에 기초하여, 2회째 노광 처리에서 샷(4)의 잠상 패턴을 형성해야 하는, 기판 상의 레지스트막의 목표 위치를 결정할 수 있다. 노광 장치(1A)에서는, 이와 같이 하여 결정된 목표 위치에 마스크(13)의 패턴을 투영함으로써, 기판 상의 레지스트막이 적절한 위치에 샷(4)의 잠상 패턴이 형성된다. 혹은, 노광 장치(1A)는, 노광 장치(1)에서 행해진 제1 계측 공정에서의 계측 결과와 노광 장치(1A)에서 행해진 제2 계측 공정에서의 계측 결과에 기초하여 결정된 위치에 제2 패턴을 형성할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시 형태에서는, 적절하게 형성된 얼라인먼트 마크만의 계측 결과에 기초하여, 기판 상의 패턴 형성 위치를 결정함으로써, 패턴 형성 위치의 정밀도나 패턴 배열 정밀도를 향상시킬 수 있다.

(실시예 2)

실시예 1에서는, 기판(16)의 네 코너의 레지스트막에 얼라인먼트 마크(41, 42, 43, 44)를 형성하였지만, 본 실시예에서는, 각 영역별로 복수의 얼라인먼트 마크를 형성한다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 좌측 상단의 영역에는, 얼라인먼트 마크(41A, 41B, 41C)를 형성하고, 우측 상단의 영역에는, 얼라인먼트 마크(42A, 42B, 42C)를 형성한다. 또한, 우측 하단의 영역에는, 얼라인먼트 마크(43A, 43B, 43C)를 형성하고, 좌측 하방의 영역에는, 얼라인먼트 마크(44A, 44B, 44C)를 형성한다.

기판 상의 레지스트막의 두께에는 변동이 있기 때문에, 동일 조건에서 얼라인먼트 마크의 형성을 행하였다고 해도, 각 얼라인먼트 마크의 형성 정밀도는 다를 수 있다. 그 때문에, 각 영역별로 복수의 얼라인먼트 마크를 형성해 둠으로써, 복수의 얼라인먼트 마크 중으로부터 형성 정밀도가 높은 마크를 선택하고, 당해 마크를 사용하여 기판 상의 패턴 형성 위치를 결정할 수 있다. 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 각 얼라인먼트 마크의 형성 정밀도는, 얼라인먼트 마크의 형상, 콘트라스트, 크기 중 적어도 하나를 지표로 하여 판정된다.

또한, 각 영역에 있어서의 복수의 얼라인먼트 마크의 형성 조건을 다르게 해도 된다. 예를 들어, 얼라인먼트 마크(41A)를 형성할 때는, 마크 형성부(18)의 레이저 출력을 제1 출력으로 하고, 얼라인먼트 마크(41B)를 형성할 때는, 레이저 출력을 제1 출력보다 큰 제2 출력으로 한다. 또한, 얼라인먼트 마크(41C)를 형성할 때는, 레이저 출력을 제2 출력보다 큰 제3 출력으로 한다. 실제로 형성된 얼라인먼트 마크의 형상, 크기, 콘트라스트 등에 기초하여, 패턴 형성 위치의 기준으로서 사용할 얼라인먼트 마크를 적절하게 결정할 수 있다.

이와 같이, 실시예 2에서는, 얼라인먼트 마크를 각 영역별로 분류하고, 각각의 영역에 있어서 패턴 형성 위치의 기준으로서 사용할 얼라인먼트 마크를 개별적으로 결정하고 있다.

(실시예 3)

실시예 2에서, 기판(16)의 각 영역에 있어서의 복수의 얼라인먼트 마크의 형성 조건을 다르게 하는 방법에 대하여 설명하였다. 본 실시예에서는, 복수의 기판에 대한 얼라인먼트 마크의 형성 결과에 기초하여, 얼라인먼트 마크의 적절한 형성 조건을 결정한다.

구체적으로는, 도 7에 도시한 바와 같이, 1매째 기판으로부터 n매째 기판에 대해서는, 기판(16)의 각 영역에 있어서의 복수의 얼라인먼트 마크의 형성 조건을 다르게 하여, 각 영역에 있어서 복수의 얼라인먼트 마크를 형성한다. 그리고, 각 영역에 있어서의 복수의 얼라인먼트 마크 중에서, 얼라인먼트 마크의 형상, 크기, 콘트라스트 등에 기초하여, 패턴 형성 위치의 기준으로서 사용할 얼라인먼트 마크(기준 마크)를 적절하게 결정한다.

1매째 기판으로부터 n매째 기판까지의 얼라인먼트 마크의 형성 결과에 기초하여, (n+1)매째 이후의 기판에 있어서의 기준 마크의 형성 조건을 결정한다. 이에 의해, (n+1)매째 이후의 기판에 있어서는, 기판 상의 각 영역에서 형성되는 얼라인먼트 마크의 수를 저감시킬 수 있다.

예를 들어, 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, m을 1 이상 n 이하의 정수로 하였을 때, m매째 기판에 있어서, 41A-m, 42B-m, 43C-m, 44C-m이 기준 마크인 것으로 하자. 이 때, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, (n+1)매째 이후의 기판에 있어서, 얼라인먼트 마크 41A-(n+1), 42B-(n+1), 43C-(n+1), 44C-(n+1)만이 형성된다. 이에 의해, (n+1)매째 이후의 기판에 있어서의 기준 마크의 형성 시간을 단축할 수 있다.

또한, 1매째 기판으로부터 n매째 기판까지의 각 기판에 있어서, 기준 마크의 형성 조건이 다른 경우가 있다. 이 때는, 1매째 기판으로부터 n매째 기판에 있어서, 기준 마크로 결정된 횟수가 가장 많은 형성 조건을, (n+1)매째 이후의 기판에 있어서의 기준 마크의 형성 조건으로 할 수 있다. 또한, 각 기판에 있어서, 기준 마크로 결정된 얼라인먼트의 형성 조건을 축적하고, 그것들의 평균값을 (n+1)매째 이후의 기판에 있어서의 기준 마크의 형성 조건으로 할 수 있다. 예를 들어, 각 기판에 있어서의 기준 마크 형성 시의 레이저 출력을 나타내는 정보를 축적하고, 그의 평균값을 (n+1)매째 이후의 기판에 있어서의 기준 마크의 형성 조건으로서 설정할 수 있다.

1매째 기판으로부터 n매째 기판까지의 각 기판에 관해서는, 각 기판에 있어서의 복수의 얼라인먼트 마크 중에서 결정된 기준 마크의 위치를 나타내는 정보가 노광 장치(1)로부터 노광 장치(1A)로 송신된다. 노광 장치(1A)에서는, 송신된 정보에 기초하여, 기준 마크의 위치 계측을 행한다. (n+1)매째 기판 이후는, 기판 상의 각 영역에 있어서 하나의 얼라인먼트 마크만이 형성되기 때문에, 기준 마크의 위치를 나타내는 정보의 송수신은 불필요해진다.

(실시예 4)

본 실시예에서는, 형성 정밀도가 불충분한 얼라인먼트가 발생한 경우에 얼라인먼트 마크를 다시 형성한다.

도 8의 (a)는, 소정의 조건에서 얼라인먼트 마크의 형성을 행한 결과, 얼라인먼트 마크(51A)의 형성 정밀도가 불충분함을 나타내고 있다. 이 때, 실시예 1에서는, 얼라인먼트 마크(51A)를 계측 대상으로부터 제외하였지만, 본 실시예에서는, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 얼라인먼트 마크(51A)와는 다른 위치에 얼라인먼트 마크(51B)를 형성한다. 2개의 마크 형성부(18)에 의해 얼라인먼트 마크 형성을 행하는 경우에는, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 얼라인먼트 마크(51B)와 함께, 얼라인먼트 마크(52B)를 형성해도 된다.

여기서, 얼라인먼트 마크(51B)의 형성 조건을, 얼라인먼트 마크(51A)의 형성 조건과 다르게 해도 된다. 예를 들어, 레이저 출력을 변경할 수 있다. 얼라인먼트 마크(51A)의 사이즈가 규정값보다 큰 경우에는, 레이저 출력을 저하시키고, 얼라인먼트 마크(51A)의 사이즈가 규정값보다 작은 경우에는, 레이저 출력을 향상시키는 것이 고려된다.

(실시예 5)

실시예 1에서는, S307에 있어서의 얼라인먼트 마크의 계측 조건으로 해서, S308의 노광 장치(1A)에 있어서의 마크 계측의 대상으로 할 것인지 여부를 나타내는 정보가 송수신되는 것으로 하였다. 본 실시예에서는, 각 얼라인먼트 마크의 계측 횟수를 나타내는 정보가 송수신된다.

얼라인먼트 마크의 형성 정밀도가 저하되면, 마크 계측부(19)에 의한 마크 위치의 계측 정밀도의 저하를 초래하기 쉽다. 그래서, 동일한 얼라인먼트 마크의 계측을 복수회 행하고, 당해 계측 결과를 평균화함으로써, 마크 위치의 계측 정밀도의 저하를 억제하는 기술이 알려져 있다. 본 실시예에서는, 얼라인먼트 마크의 형성 정밀도에 따라, 마크의 계측 횟수를 변화시키고 있다. 구체적으로는, 마크의 형성 정밀도가 낮을수록 마크의 계측 횟수를 증가시키고 있다. 이에 의해, 마크의 형성 정밀도의 저하에 수반되는 마크 위치의 계측 정밀도의 저하를 억제하는 것이 가능하게 되어, 결과적으로 패턴 형성 정밀도의 향상에 기여할 수 있다.

(변형예)

지금까지는, 1회째 노광 처리를 행한 노광 장치(1)와는 상이한, 다른 노광 장치(1A)에서 2회째 노광 처리를 행하는 구성을 예로 들어 설명하였지만, 1회째 노광 처리를 행한 노광 장치(1)가 2회째 노광 처리를 행하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 2회째 노광 처리에 관한 얼라인먼트 마크의 계측 조건은 노광 장치(1)의 내부에서 결정되며, 당해 계측 조건을 나타내는 정보는, 노광 장치(1)의 제어부(20)에 포함되는 메모리 등에 저장된다.

(물품의 제조 방법)

본 발명의 실시 형태에 관한 물품의 제조 방법은, 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세 구조를 갖는 소자, 플랫 패널 디스플레이 등의 물품을 제조하기에 적합하다. 본 실시 형태의 물품의 제조 방법은, 기판에 도포된 감광제에 상기 노광 장치를 사용하여 잠상 패턴을 형성하는 공정(기판을 노광하는 공정)과, 이러한 공정에서 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상(가공)하는 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 물품의 제조 방법은, 종래의 방법에 비하여, 물품의 성능ㆍ품질ㆍ생산성ㆍ생산 비용 중 적어도 하나에 있어서 유리하다.

(그 밖의 실시예)

본 발명은 상술한 실시 형태의 하나 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 통하여 시스템 또는 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 있어서의 하나 이상의 프로세서가 프로그램을 판독해 실행하는 처리로도 실현 가능하다. 또한, 하나 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실현 가능하다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이들 실시 형태에 한정되지 않음은 물론, 그 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.

13: 마스크(원판)
16: 기판
18: 마크 형성부
19: 마크 계측부
20: 제어부

Claims

기판 상의 하나의 층에 복수의 패턴을 형성하는 패턴 형성 방법이며,
상기 기판 상에 형성된 복수의 마크를 각각 계측하는 제1 계측 공정과,
상기 기판 상의 하나의 층에 제1 패턴을 형성하는 제1 형성 공정과,
상기 복수의 마크 중 적어도 일부의 마크를 계측하는 제2 계측 공정과,
상기 제1 계측 공정에서의 계측 결과와 상기 제2 계측 공정에서의 계측 결과에 기초하여 결정된 위치에 제2 패턴을 형성하는 제2 형성 공정
을 포함하고,
상기 제2 계측 공정에서는, 상기 제1 계측 공정에서의 계측 결과에 따른 계측 조건에서 상기 마크의 계측이 행해지는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 기판 상에는 적어도 3개의 마크가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 계측 공정 및 상기 제1 형성 공정에 있어서, 상기 기판은, 기준 방위에 대한 회전각을 제1 회전각으로 하여 배치되고, 상기 제2 계측 공정 및 상기 제2 형성 공정에 있어서, 상기 기판은, 상기 기준 방위에 대한 회전각을 상기 제1 회전각과는 다른 제2 회전각으로 하여 배치되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제3항에 있어서, 상기 제2 회전각은 상기 제1 회전각으로부터 90도 회전된 위치인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 계측 공정에서의 계측 조건은, 상기 제1 계측 공정에 있어서 계측된 마크의 형상, 콘트라스트, 크기 중 적어도 하나에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 계측 공정에서의 계측 조건은, 상기 복수의 마크 중에서 선택된 일부의 마크만을 계측한다는 조건인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제6항에 있어서, 상기 복수의 마크는, 상기 기판 상의 영역별로 분류되고,
상기 계측 조건은, 상기 영역별로 선택된 마크만을 계측한다는 조건인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 계측 공정에서의 계측 조건은, 상기 복수의 마크별 계측 횟수를 나타내는 조건인 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 계측 공정 및 상기 제1 형성 공정은 제1 장치에서 실행되고, 상기 제2 계측 공정 및 상기 제2 형성 공정은 제1 장치와는 다른 제2 장치에서 실행되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제9항에 있어서, 상기 제1 계측 공정 후이며, 상기 제2 계측 공정 전에, 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치에 대하여, 상기 계측 조건을 나타내는 정보가 송신되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제9항에 있어서, 상기 제1 계측 공정 후이며, 상기 제2 계측 공정 전에, 상기 제1 장치로부터 상기 제2 장치에 대하여, 상기 제1 계측 공정에서의 계측 결과를 나타내는 정보가 송신되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제11항에 있어서, 상기 제2 장치에 있어서, 상기 제1 계측 공정에서의 계측 결과에 기초하여 상기 계측 조건이 결정되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 계측 공정, 상기 제1 형성 공정, 상기 제2 계측 공정 및 상기 제2 형성 공정은 동일한 장치에서 실행되는 것을 특징으로 하는 패턴 형성 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 패턴 형성 방법을 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 형성 공정과,
상기 형성 공정에서 패턴이 형성된 상기 기판을 가공하는 가공 공정을 포함하고,
상기 가공 공정에서 가공된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품의 제조 방법.