KR20230088255A - 계측 장치, 리소그래피 장치, 및 물품 제조 방법 - Google Patents

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

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Abstract

계측 대상물의 위치 정보를 계측하는 계측 장치가 제공된다. 장치는 계측 대상물의 화상을 촬상함으로써 화상을 생성하도록 구성되는 스코프 및 화상에 기초하여 계측 대상물의 위치 정보를 취득하도록 구성되는 프로세서를 포함한다. 프로세서는 스코프에 의해 생성된 복수의 화상으로부터 통계적 기술을 사용해서 복수의 화상 성분을 생성하고, 생성된 복수의 화상 성분을 출력하고, 복수의 화상 성분에 기초하여 가공을 행하며, 가공 결과에 기초하여 위치 정보를 결정하도록 구성된다.

Description

계측 장치, 리소그래피 장치, 및 물품 제조 방법{MEASUREMENT APPARATUS, LITHOGRAPHY APPARATUS, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 계측 장치, 리소그래피 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 물품을 제조하기 위한 리소그래피 공정에서, 임프린트 장치 및 노광 장치 등의 리소그래피 장치가 사용될 수 있다. 리소그래피 장치는 기판의 샷 영역 상에 원판의 패턴을 전사할 수 있다. 임프린트 장치는, 기판의 샷 영역 상에 배치된 임프린트재에 몰드를 접촉시키고, 해당 임프린트재를 경화시킴으로써 해당 샷 영역 상에 해당 임프린트재의 경화물로 이루어지는 패턴을 형성한다. 노광 장치는, 감광재가 도포된 기판의 샷 영역에 원판의 패턴을 투영함으로써 해당 감광재에 해당 원판의 패턴 잠상을 형성한다. 해당 잠상은 현상 공정에 의해 물리적인 패턴으로 변환된다. 이러한 리소그래피 장치는, 기판의 샷 영역과 원판을 정밀하게 정렬하기 위해서, 기판 상의 마크와 원판 상의 마크 사이의 상대 위치를 정밀하게 계측하는 기술을 요한다.
일본 특허 제4601492호는 기계 학습을 사용해서 얼라인먼트 보정값을 추정하는 방법을 개시하고 있다.
기판에 형성해야 할 패턴의 미세화가 증가함에 따라서, 더 높은 위치 계측 정밀도가 요구되고 있다.
그러나, 계측 대상물의 화상에는 다양한 요인에 의해 야기되는 노이즈가 혼입되고, 위치 계측 정밀도의 증가를 방해한다.
본 발명은 계측 대상물의 위치를 고정밀도로 계측하도록 노이즈에 대한 로버스트성을 향상시키는데 유리한 기술을 제공한다.
본 발명은 그 일 양태에서 계측 대상물의 위치 정보를 계측하는 계측 장치를 제공하며, 상기 장치는, 상기 계측 대상물의 화상을 촬상해서 화상을 생성하도록 구성되는 스코프, 및 상기 화상에 기초하여 상기 계측 대상물의 위치 정보를 취득하도록 구성되는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 스코프에 의해 생성된 복수의 화상으로부터 통계적 기술을 사용해서 복수의 화상 성분을 생성하고, 상기 생성된 복수의 화상 성분을 출력하고, 상기 복수의 화상 성분에 기초하는 처리를 행하며, 상기 처리의 결과에 기초하여 상기 위치 정보를 결정하도록 구성된다.
본 발명의 추가적인 특징은 (첨부된 도면을 참고한) 예시적인 실시형태에 대한 다음의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 임프린트 장치의 동작을 예시적으로 도시하는 흐름도이다.
도 2a 및 도 2b는 임프린트 장치의 구성을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 물품 제조 시스템의 구성을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 얼라인먼트 마크 화상 및 얼라인먼트 파형을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 얼라인먼트 마크의 위치를 산출하는 방법을 예시적으로 도시하는 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6d는 무아레 계측 시스템을 설명하는 도면이다.
도 7은 얼라인먼트 마크의 화상 데이터로부터 취득되는 신호 파형을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 8은 얼라인먼트 마크의 화상 데이터로부터 취득되는 신호 파형을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 9a 내지 도 9c는 얼라인먼트 마크의 비대칭성을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 복수의 얼라인먼트 마크의 비대칭성을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 11은 얼라인먼트 화상에 대한 처리를 예시적으로 도시하는 흐름도이다.
도 12는 얼라인먼트 화상에 대한 처리를 설명하는 도면이다.
도 13은 얼라인먼트에서 보정을 실시하는 처리를 예시적으로 도시하는 흐름도이다.
도 14는 노광 장치의 구성을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 15는 계측 장치의 구성을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 16은 위치결정 장치에서의 조명 개구 조리개의 구성을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 17은 얼라인먼트 마크의 구성을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 18a 내지 도 18e는 얼라인먼트 마크의 화상 데이터로부터 취득되는 신호 파형(계측 방향)의 광학 파라미터 의존성을 설명하는 도면이다.
도 19a 내지 도 19e는 얼라인먼트 마크의 화상 데이터로부터 취득되는 신호 파형(비계측 방향)의 광학 파라미터 의존성을 설명하는 도면이다.
도 20a 내지 도 20f는 얼라인먼트 샘플 샷 영역의 얼라인먼트 마크의 화상 데이터로 취득되는 신호 파형을 예시적으로 도시하는 도면이다.
도 21은 물품 제조 방법을 설명하는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시형태를 상세하게 설명한다. 이하의 실시형태는 청구된 발명의 범위를 한정하도록 의도되지 않는다는 것에 유의한다. 실시형태에는 다수의 특징이 기재되어 있지만, 이러한 특징 모두를 필요로 하는 발명으로 한정되지 않으며, 이러한 다수의 특징은 적절히 조합될 수 있다. 또한, 첨부 도면에서는, 동일하거나 유사한 구성에 동일한 참조 번호가 부여되며, 그에 대한 중복하는 설명은 생략한다.
<제1 실시형태>
이하, 제1 실시형태에서는, 리소그래피 장치의 일 예로서 임프린트 장치를 설명하지만, 임프린트 장치와 노광 장치 사이에는 기판의 샷 영역과 원판을 정렬하는 기술에 관해서 공통되는 부분이 많다. 따라서, 이하에서 설명되는 얼라인먼트 기술은 노광 장치에도 적용될 수 있다. 따라서, 제2 실시형태로서 노광 장치에 대해서 설명한다.
도 2a는 제1 실시형태에 따른 임프린트 장치(IMP)의 구성을 개략적으로 도시한다. 임프린트 장치(IMP)는, 기판(S)의 샷 영역 상의 임프린트재(IM)와 몰드(M)의 패턴 영역(MP)을 서로 접촉시킨 상태에서 임프린트재(IM)를 경화시키고, 그 후에 임프린트재(IM)의 경화물과 몰드(M)를 서로 분리하는 임프린트 처리를 행한다. 이 임프린트 처리에 의해, 기판(S) 상에 임프린트재(IM)의 경화물로 이루어지는 패턴이 형성된다.
임프린트재로서는, 경화 에너지가 부여되는 것에 의해 경화되는 경화성 조성물(미경화 수지라 칭하기도 함)이 사용된다. 경화 에너지로서는, 전자기파, 열 등이 사용될 수 있다. 전자기파는, 예를 들어 10 nm 이상 1 mm 이하의 파장 범위로부터 선택되는 광, 예를 들어 적외선, 가시광선, 또는 자외선 등일 수 있다. 경화성 조성물은, 광의 조사에 의해 또는 가열에 의해 경화되는 조성물일 수 있다. 이들 조성물 중, 광의 조사에 의해 경화되는 광경화성 조성물은, 적어도 중합성 화합물과 광중합 개시제를 함유하고, 필요에 따라 비중합성 화합물 또는 용제를 더 함유할 수 있다. 비중합성 화합물은 증감제, 수소 공여체, 내첨형 이형제, 계면활성제, 산화방지제, 및 폴리머 성분으로 구성되는 군으로부터 선택되는 적어도 1종의 화합물이다. 임프린트재 공급 장치는 액적 또는 서로 연결된 복수의 액적으로부터 선택되는 섬 또는 막의 형태로 기판 상에 임프린트재를 배치할 수 있다. 임프린트재의 점도(25℃에서의 점도)는 예를 들어 1 mPa·s 이상 100 mPa·s 이하일 수 있다. 기판의 재료로서는, 예를 들어 유리, 세라믹스, 금속, 반도체, 수지 등이 사용될 수 있다. 필요에 따라, 기판의 표면에 기판의 재료와는 상이한 재료로 이루어지는 부재가 제공될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 실리카 유리 등이 기판으로서 사용된다.
본 명세서 및 첨부 도면에서는, 수평면을 X-Y 평면으로 하는 XYZ 좌표계에서 방향을 나타낸다. 일반적으로는, 기판(S)은 기판(S)의 표면이 수평면(X-Y 평면)과 평행해지도록 기판 보유지지부(102) 상에 놓인다. 따라서, 이하의 설명에서는, 기판(S)의 표면을 따르는 평면 내에서 서로 직교하는 방향을 X축 및 Y축으로 하고, X축 및 Y축에 수직인 방향을 Z축으로 한다. 또한, 이하의 설명에서는, XYZ 좌표계의 X축, Y축, 및 Z축에 평행한 방향을 각각 X 방향, Y 방향, 및 Z 방향이라 한다. X축 둘레의 회전, Y축 둘레의 회전, 및 Z축 둘레의 회전을 각각 θX, θY, 및 θZ로 나타낸다. 위치결정은 위치 및/또는 자세를 제어하는 것을 의미한다. 얼라인먼트는 기판 및 몰드 중 적어도 하나의 위치 및/또는 자세를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
임프린트 장치(IMP)는, 기판(S)을 보유지지하는 기판 보유지지부(102), 기판 보유지지부(102)를 구동함으로써 기판(S)을 구동하는 기판 구동 기구(105), 기판 보유지지부(102)를 지지하는 베이스(104), 및 기판 보유지지부(102)의 위치를 계측하는 위치 계측 디바이스(103)를 포함할 수 있다. 기판 구동 기구(105)는, 예를 들어 리니어 모터 등과 같은 모터를 포함할 수 있다. 임프린트 장치(IMP)는, 얼라인먼트 중에 기판 구동 기구(105)가 기판(S)(기판 보유지지부(102))을 구동하기 위해서 필요한 기판 구동력(얼라인먼트 부하)을 검출하는 센서(151)를 포함할 수 있다. 기판(S) 상의 임프린트재(IM)와 몰드(M)의 패턴 영역(MP)이 서로 접촉하는 상태에서 행해지는 얼라인먼트 동작에서 필요한 기판 구동력은 기판(S)과 몰드(M) 사이에 작용하는 전단력에 대응한다. 전단력은 주로 기판(S) 및 몰드(M)에 평면 방향으로 작용하는 힘이다. 얼라인먼트 중에 요구되는 기판 구동력은, 예를 들어 얼라인먼트 중의 기판 구동 기구(105)의 모터에 공급되는 전류의 크기에 상관되며, 센서(151)는 해당 전류의 크기에 기초하여 기판 구동력을 검출할 수 있다. 센서(151)는 패턴 형성 중에 몰드(M)가 받는 영향(전단력)을 계측하는 센서의 일 예이다. 또한, 제어부(110)(후술함)로부터 기판 구동 기구(105)에 출력되는 구동 요구(지령값)를 스테이지 제어값이라 칭한다.
임프린트 장치(IMP)는, 몰드(M)를 보유지지하는 몰드 보유지지부(121), 몰드 보유지지부(121)를 구동함으로써 몰드(M)를 구동하는 몰드 구동 기구(122), 및 몰드 구동 기구(122)를 지지하는 지지 구조물(130)을 포함할 수 있다. 몰드 구동 기구(122)는, 예를 들어 보이스 코일 모터 등의 모터를 포함할 수 있다. 임프린트 장치(IMP)는 몰드 이형력(분리 부하) 및/또는 가압력을 계측하는 센서(152)를 포함할 수 있다. 몰드 이형력은 기판(S) 상의 임프린트재(IM)의 경화물과 몰드(M)를 서로 분리하기 위해 필요한 힘이다. 가압력은 기판(S) 상의 임프린트재(IM)에 몰드(M)을 접촉시키기 위해서 몰드(M)를 가압하기 위한 힘이다. 몰드 이형력 및 가압력은, 주로, 기판(S) 및 몰드(M)의 평면 방향과 수직한 방향으로 작용하는 힘이다. 몰드 이형력 및 가압력은, 예를 들어 몰드 구동 기구(122)의 모터에 공급되는 전류의 크기에 상관되며, 센서(152)는 해당 전류의 크기에 기초하여 몰드 분리력 및 가압력을 검출할 수 있다. 센서(152)는, 패턴 형성 중에 몰드(M)가 받은 영향(몰드 이형력 및/또는 가압력)을 계측하는 센서의 일 예이다. 또한, 제어부(110)(후술함)로부터 몰드 구동 기구(122)에 출력되는 구동 요구(지령값) 또한 스테이지 제어값이라 칭한다.
기판 구동 기구(105) 및 몰드 구동 기구(122)는 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대 위치 및 상대 자세를 조정하는 구동 기구를 형성한다. 해당 구동 기구에 의한 기판(S)과 몰드(M) 사이의 상대 위치의 조정은 기판(S) 상의 임프린트재에 몰드를 접촉시키는 구동 동작 및 경화된 임프린트재(경화물로 이루어지는 패턴)로부터 몰드를 분리하는 구동 동작을 포함한다. 기판 구동 기구(105)는, 복수의 자유도(예를 들어, X축, Y축, 및 θZ축을 포함하는 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축을 포함하는 6축)를 갖는 구동 기구일 수 있다. 몰드 구동 기구(122) 또한 복수의 자유도(예를 들어, Z축, θX축, 및 θY축을 포함하는 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ을 포함하는 6축)를 갖는 구동 기구일 수 있다.
임프린트 장치(IMP)는, 몰드(M)를 반송하는 몰드 반송 기구(140) 및 몰드 클리너(150)를 포함할 수 있다. 몰드 반송 기구(140)는, 예를 들어 몰드(M)를 몰드 보유지지부(121)에 반송하고 몰드(M)를 몰드 보유지지부(121)로부터 원판 스토커(도시되지 않음) 또는 몰드 클리너(150)에 반송하도록 구성될 수 있다. 몰드 클리너(150)는 몰드(M)를 자외선, 화학 용액 등을 사용해서 클리닝한다.
몰드 보유지지부(121)는, 몰드(M)의 이면(기판(S)에 전사해야 할 패턴이 형성된 패턴 영역(MP)의 반대 측의 면)의 측에 압력 제어 공간(CS)을 형성하는 창 부재(125)를 포함할 수 있다. 임프린트 장치(IMP)는, 압력 제어 공간(CS)의 압력(이하, 캐비티 압력이 칭함)을 제어함으로써, 도 2b에 개략적으로 도시된, 몰드(M)의 패턴 영역(MP)을 기판(S)을 향해서 볼록 형상으로 변형시키는 변형 기구(123)를 포함할 수 있다. 또한, 임프린트 장치(IMP)는 얼라인먼트 스코프(106), 경화 디바이스(107), 촬상 디바이스(112), 및 광학 부재(111)를 포함할 수 있다.
임프린트 장치(IMP)는 얼라인먼트 스코프(106)를 포함할 수 있다. 얼라인먼트 스코프는 얼라인먼트 계측 장치라고 불릴 수 있다. 얼라인먼트 스코프(106)는, 기판(S)(제1 부재) 상의 얼라인먼트 마크(이하, 단순히 "마크"라고도 함)와 몰드(M)(제2 부재) 상의 얼라인먼트 마크를 조명하고, 양쪽 얼라인먼트 마크에 의해 형성되는 광학 상을 촬상함으로써 화상 데이터를 생성할 수 있다. 얼라인먼트 스코프(106) 또는 제어부(110)는 촬상에 의해 취득된 화상 데이터를 처리함으로써 마크 사이의 상대 위치의 정보를 검출할 수 있다. 얼라인먼트 스코프(106)는 관찰해야 할 얼라인먼트 마크의 위치에 따라서 구동 기구(도시되지 않음)에 의해 정렬될 수 있다. 이하에서는, 얼라인먼트 스코프(106)를 사용한 촬상에 의해 생성된 화상 데이터는 얼라인먼트 화상 이라고도 지칭된다. 또한, 얼라인먼트 스코프(106)에 의해 취득된 계측 결과는 얼라인먼트 계측값이라고도 지칭된다.
얼라인먼트 스코프(106)에 의해 관찰되는 얼라인먼트 화상의 일 예는, 제1 마크 및 제2 마크로부터의 반사광에 의해 형성되는 광학 상을 촬상함으로써 생성된 화상 데이터일 수 있다. 얼라인먼트 화상의 다른 예는, 제1 마크와 제2 마크에 의해 형성되는 광학 상으로서의 무아레(간섭 줄무늬)를 촬상함으로써 생성된 화상 데이터일 수 있다.
경화 디바이스(107)는, 임프린트재(IM)를 경화시키기 위한 에너지(예를 들어, 자외광 등의 광)를 광학 부재(111)를 통해서 임프린트재(IM)에 조사하고, 이 에너지에 의해 임프린트재(IM)를 경화시킨다. 촬상 디바이스(112)는, 광학 부재(111) 및 창 부재(125)를 통해서 기판(S), 몰드(M) 및 임프린트재(IM)를 촬상한다. 촬상 디바이스(112)에 의한 촬상에 의해 취득된 화상 데이터는 스프레드 화상이라고도 지칭된다.
임프린트 장치(IMP)는 기판(S) 상에 임프린트재(IM)를 배치하는 디스펜서(108)를 포함할 수 있다. 디스펜서(108)는, 예를 들어 임프린트재(IM)의 배치를 나타내는 드롭 레시피(drop recipe)에 따라서 임프린트재(IM)가 기판(S) 상에 배치되게 임프린트재(IM)를 토출한다. 임프린트 장치(IMP)는, 기판 구동 기구(105), 몰드 구동 기구(122), 변형 기구(123), 몰드 반송 기구(140), 몰드 클리너(150), 얼라인먼트 스코프(106), 경화 디바이스(107), 촬상 디바이스(112), 및 디스펜서(108)를 제어하는 제어부(110)를 포함할 수 있다. 본 실시형태에서, 제어부(110)는, 얼라인먼트 스코프(106)에 의해 생성된 화상에 대한 화상 처리를 실행하는 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 각각의 디바이스에 대한 제어를 실행하기 위한 프로그램, 화상 처리를 실행하기 위한 프로그램, 및 각종 데이터를 저장한다. 제어부(110)는, 예를 들어 Field Programmable Gate Array(FPGA) 등의 Programmable Logic Device(PLD), Application Specific Integrated Circuit(ASIC), 프로그램(113)이 내장된 범용 컴퓨터, 또는 이러한 컴포넌트의 전부 또는 일부의 조합에 의해 형성될 수 있다.
도 3은 반도체 디바이스 등의 물품을 제조하기 위한 물품 제조 시스템(1001)의 구성의 일 예를 도시한다. 물품 제조 시스템(1001)은, 예를 들어 1개 또는 복수의 리소그래피 장치(임프린트 장치(IMP) 및/또는 노광 장치)를 포함할 수 있다. 또한, 물품 제조 시스템(1001)은, 1개 또는 복수의 검사 장치(1005)(예를 들어, 중첩 검사 장치 및/또는 이물 검사 장치)와, 1개 또는 복수의 처리 장치(1006)(에칭 장치 및/또는 퇴적 장치)를 포함할 수 있다. 또한, 물품 제조 시스템(1001)은 얼라인먼트 오차량을 산출하는 오차량 산출 장치(1007)를 포함할 수 있다. 이들 장치는 네트워크(1002)를 통해서 외부 시스템으로서의 제어 디바이스(1003)에 연결되며 제어 디바이스(1003)에 의해 제어될 수 있다. MES, EEC 등이 제어 디바이스(1003)의 일 예이다. 각각의 오차량 산출 장치(1007)는, 예를 들어 FPGA 등의 PLD, ASIC, 프로그램이 내장된 범용 컴퓨터, 또는 이러한 컴포넌트의 전부 또는 일부의 조합에 의해 형성될 수 있다. 오차량 산출 장치(1007)는, 예를 들어 에지 서버라고 불리는 서버일 수 있다. 다른 예에서, 오차량 산출 장치(1007)는, 임프린트 장치(IMP) 또는 노광 장치의 제어부 또는 제어 디바이스(1003)에 내장될 수도 있다. 임프린트 장치(IMP) 또는 노광 장치 등의 리소그래피 장치와 오차량 산출 장치(1007)를 포함하는 시스템은 리소그래피 시스템으로서 이해될 수 있다.
임프린트 장치(IMP)의 얼라인먼트 스코프(106) 및 제어부(프로세서)(110)는 계측 대상물의 위치 정보를 계측 또는 검출하는 계측 장치를 형성할 수 있다. 다른 관점에서, 임프린트 장치(IMP)는 계측 대상물의 위치 정보를 계측 또는 검출하는 계측 장치를 포함한다. 계측 장치는, 예를 들어 각각의 얼라인먼트 마크를 형성하는 회절 격자의 회절 방향, 즉 계측 방향으로서의 제1 방향에서의 계측 대상물의 위치 정보를 계측할 수 있다. 또한, 계측 장치는 제1 방향과는 상이한 제2 방향(비계측 방향)(예를 들어, 제1 방향에 대해 수직인 방향)에서의 계측 대상물의 위치 정보도 계측하도록 형성될 수 있다. 프로세서는, 화상 데이터에 기초하여 계측 대상물의 가 위치 정보를 구하고, 또한 얼라인먼트에 관한 보정값을 구하며, 해당 보정값으로 가 위치 정보를 보정함으로써 위치 정보를 결정할 수 있다. 계측 장치는 특징값에 기초하여 보정값을 취득하기 위한 모델을 더 포함할 수 있다. 또한, 계측 장치는 해당 모델을 기계 학습에 의해 생성하는 기계 학습 디바이스를 더 포함할 수 있다.
리소그래피 방법은 계측 대상물의 위치 정보를 계측하는 계측 방법, 기판의 샷 영역과 몰드 사이의 얼라인먼트 오차를 계측하는 계측 방법, 및 기판의 샷 영역과 몰드를 정렬하는 얼라인먼트 방법을 포함할 수 있다. 리소그래피 방법은 검사 대상물의 화상 데이터로부터, 보정값으로서의 얼라인먼트 오차량을 취득한다. 여기서, 검사 대상물은 마크(의 광학 상) 또는 제1 마크와 제2 마크에 의해 형성되는 광학 상(예를 들어, 무아레 줄무늬)일 수 있다.
도 1은 리소그래피 방법의 일 실시형태로서, 임프린트 장치(IMP)를 포함하는 임프린트 시스템에서 실행되는 리소그래피 방법을 도시한다. 제어부(110)는 도 1에 나타내는 동작을 제어할 수 있다.
단계 S101에서는, 기판 반송 기구(도시되지 않음)가 기판(S)을 반송원(예를 들어, 전처리 장치와 임프린트 장치(IMP) 사이의 중계부)으로부터 기판 보유지지부(102)에 반송한다. 단계 S102 내지 S106에서는, 기판(S)의 복수의 샷 영역으로부터 선택된 샷 영역에 대해 임프린트 처리(패턴 형성)가 실행된다. 단계 S102에서는, 디스펜서(108)는 기판(S)의 복수의 샷 영역 중 임프린트 대상으로서의 샷 영역 상에 임프린트재(IM)를 배치한다. 이 처리는, 기판 구동 기구(105)에 의해 기판(S)을 구동하면서 디스펜서(108)가 임프린트재(IM)를 토출하게 함으로써 행해질 수 있다.
단계 S103에서는, 기판(S)과 몰드(M)가 임프린트 대상으로서의 샷 영역 상의 임프린트재(IM)에 몰드(M)의 패턴 영역(MP)이 접촉하도록 몰드 구동 기구(122) 및 기판 구동 기구(105) 중 적어도 하나에 의해 상대적으로 구동된다. 일 예에서는, 임프린트 대상으로서의 샷 영역 상의 임프린트재(IM)에 몰드(M)의 패턴 영역(MP)이 접촉하도록 몰드 구동 기구(122)가 몰드(M)를 구동한다. 임프린트재(IM)에 몰드(M)의 패턴 영역(MP)을 접촉시키는 처리에서, 변형 기구(123)는 몰드(M)의 패턴 영역(MP)을 기판(S)을 향해서 볼록 형상으로 변형시킬 수 있다. 이때, 캐비티 압력이 제어될 수 있고 그 값이 축적될 수 있다. 또한, 임프린트재(IM)에 몰드(M)의 패턴 영역(MP)을 접촉시키는 처리에서 촬상 디바이스(112)가 촬상을 실행하고, 촬상된 화상(스프레드 화상)이 축적될 수 있다.
단계 S104에서는, 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M)의 패턴 영역(MP)이 정렬될 수 있다. 얼라인먼트는, 샷 영역의 얼라인먼트 마크와 몰드(M)의 얼라인먼트 마크 사이의 상대 위치가 목표 상대 위치의 허용 범위 내에 들어가도록 얼라인먼트 스코프(106)를 사용해서 해당 상대 위치를 계측하는 것에 의해 행해질 수 있다. 얼라인먼트에서는, 몰드 구동 기구(122) 및 기판 구동 기구(105) 중 적어도 하나에 의해 기판(S)과 몰드(M)가 상대적으로 구동될 수 있다. 얼라인먼트는 후술하는 얼라인먼트 보정을 사용한다. 예를 들어, 샷 영역 상의 얼라인먼트 마크와 몰드(M) 상의 얼라인먼트 마크 사이의 목표 구동량은, 얼라인먼트 마크 화상으로부터 계측된 얼라인먼트 마크 위치와 얼라인먼트 오차량 산출 방법에 의해 산출되는 얼라인먼트 오차량에 기초하여 결정된다. 이러한 얼라인먼트 오차량은, 얼라인먼트 중의 모든 계측 상대 위치에서 목표 상대 위치에 반영되거나, 또는 상대 위치가 미리설정된 거리 이하의 거리 범위 내에 들어온 최종 단계에서만 상대 위치에 반영될 수 있다. 얼라인먼트 오차량의 산출에서 사용되는 학습된 모델은 사전에 오차량 산출 장치 등에 의해 취득된다. 또한, 얼라인먼트 오차량의 이상이 검출되는 경우는, 후술하는 처리가 별도로 행해질 수 있다. 오차량 산출 장치에 의해 얼라인먼트 오차량의 산출을 위한 모델을 산출하기 위해서, 단계 S104에서의 얼라인먼트 마크 화상의 관찰 화상 또는 해당 관찰 화상으로부터 취득되는 데이터가 축적되고 오차량 산출 장치에 송신된다.
아래에서, 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하는 방법의 일 예에 대해서 설명한다. 도 4a는 X 방향의 위치의 계측을 위한 얼라인먼트 마크 화상(401)을 도시한다. 도 4b는 얼라인먼트 마크 화상(401)으로부터 취득되는 얼라인먼트 파형(406)을 도시한다. 기판(S)은, 도 4a의 얼라인먼트 마크 화상을 생성하는 얼라인먼트 마크와, 이 마크를 90° 회전시켰을 때의 Y 방향의 얼라인먼트 마크의 위치를 계측하기 위한 얼라인먼트 마크를 가질 수 있다.
몰드(M) 또한 2종류의 얼라인먼트 마크를 갖는다. 단계 S104에서는, 얼라인먼트 마크 위치(402)를 계측함으로써 기판(S)과 몰드(M)의 상대 위치(X 방향 및 Y 방향의)를 산출한다. 대안적으로, 기판(S)과 몰드(M)에 얼라인먼트 마크로서 회절 격자를 형성할 수 있고, 마크를 겹치는 것에 의해 발생하는 간섭 줄무늬로서의 무아레 줄무늬를 얼라인먼트 마크 화상으로서 관찰할 수 있다. 이 예에서는, 간단한 광학 시스템에 의해 얼라인먼트 스코프(106)를 형성할 수 있다.
도 5는, 얼라인먼트 스코프(106)를 사용해서 얼라인먼트 마크의 위치를 산출하는 방법의 일 예를 도시한다. 도 4a의 얼라인먼트 마크 화상(401)을 일 예로 하여, 얼라인먼트 마크 위치(402)를 계측하는 방법을 설명한다. 얼라인먼트 마크 위치(402)는, 얼라인먼트 마크의 계측 방향(도 4a의 경우, X 방향)에서의 얼라인먼트 마크 화상의 중심 위치이다. 이 경우, 계측 방향(404)은 X 방향이며, 비계측 방향(405)은 Y 방향이다.
단계 S501에서, 제어부(110)는, 얼라인먼트 스코프(106)를 사용해서 얼라인먼트 마크의 화상을 촬상함으로써 얼라인먼트 마크 화상(401)을 취득한다. 단계 S502에서는, 제어부(110)는, 얼라인먼트 마크 화상(401)에 기초하여 얼라인먼트 파형(406)을 생성(산출)한다. 예를 들어, 디지털 화상으로서 취득된 얼라인먼트 마크 화상(401)의 계측 영역(403)을 구성하는 복수의 화소 중, 계측 방향(404)(X 방향)의 각각의 위치에서의 비계측 방향(405)(Y 방향)의 화소값이 적산된다. 이에 의해, 얼라인먼트 파형(406)이 생성된다.
단계 S503에서는, 제어부(110)는, 얼라인먼트 파형(406)에 기초하여 얼라인먼트 마크 위치(402)를 산출한다. 산출 방법의 일 예로서는, 얼라인먼트 파형(406)의 무게 중심 위치를 얼라인먼트 마크 위치(402)로서 산출하는 방법이 가용하다. 다른 예는, 푸리에 변환 등을 사용해서 얼라인먼트 파형의 위상을 산출함으로써 얼라인먼트 마크 위치를 산출하는 방법 또는 패턴 매칭법을 사용해서 얼라인먼트 마크 위치를 산출하는 방법을 포함한다.
도 1로 되돌아가면, 단계 S105에서는, 경화 디바이스(107)가 임프린트재(IM)를 경화시키기 위한 에너지를 기판(S)과 몰드(M)의 패턴 영역(MP) 사이의 임프린트재(IM)에 조사한다. 이에 의해 임프린트재(IM)가 경화되고, 임프린트재(IM)의 경화물이 형성된다. 단계 S106에서는, 임프린트재(IM)의 경화물과 몰드(M)의 패턴 영역(MP)이 서로 분리되도록, 기판 구동 기구(105) 및 몰드 구동 기구(122) 중 적어도 하나에 의해 기판(S)과 몰드(M)가 상대적으로 구동된다. 일 예에서는, 임프린트재(IM)의 경화물과 몰드(M)의 패턴 영역(MP)이 분리되도록, 몰드 구동 기구(122)에 의해 몰드(M)가 구동된다. 임프린트재(IM)의 경화물과 몰드(M)의 패턴 영역(MP)이 서로 분리될 때도, 몰드(M)의 패턴 영역(MP)이 기판(S)을 향해서 볼록 형상으로 변형될 수 있다. 또한, 촬상 디바이스(112)는 촬상을 실행하고, 촬상된 화상에 기초하여 임프린트재(IM)와 몰드(M) 사이의 분리의 상태가 관찰될 수 있다.
단계 S107에서는, 제어부(110)는, 기판(S)의 모든 샷 영역에 대하여 단계 S102 내지 S106의 임프린트 처리를 실행했는지 여부를 판단한다. 제어부(110)는, 기판(S)의 모든 샷 영역에 대하여 단계 S102 내지 단계 S106의 임프린트 처리가 실행되었다고 판단된 경우에는, 처리를 단계 S108로 진행한다. 미처리 샷 영역이 존재하고 있다고 판단되는 경우에는, 처리는 단계 S102로 되돌아간다. 이 경우, 미처리 샷 영역 중 선택된 샷 영역에 대하여 단계 S102 내지 S106의 임프린트 처리가 실행된다.
단계 S108에서는, 기판 반송 기구(도시되지 않음)가 기판(S)을 기판 보유지지부(102)로부터 반송처(예를 들어, 후처리 장치와의 중계부)에 반송한다. 도 1에 나타내는 동작은, 복수의 기판으로 형성되는 로트가 처리될 경우에는, 해당 복수의 기판 각각에 대하여 실행된다.
임프린트 장치에서는, 기판 상의 샷 영역에 패턴을 정밀하게 형성하기 위해서, 몰드의 패턴부와 샷 영역 사이의 얼라인먼트 오차를 저감하는 것이 중요하다. 본 실시형태에서는, 얼라인먼트 마크 화상으로부터 산출한 얼라인먼트 마크 위치의 오차의 크기를 "얼라인먼트 오차량"(또는 단순히 "오차량")이라 칭한다. 얼라인먼트 오차량은, 예를 들어 얼라인먼트 계측값(A)과, 기판(S)의 하지 층의 중첩 검사 마크와 임프린트 장치(IMP)에 의해 그 위에 형성된 층의 중첩 검사 마크 사이에서 취득되는 중첩 어긋남양(B) 사이의 차(A-B)를 취득함으로써 취득될 수 있다. 얼라인먼트 마크 위치 오차는, 얼라인먼트 마크 화상(401)에 노이즈가 발생한 것에 의해 취득된 부정확한 얼라인먼트 파형으로부터 위치를 산출함으로써 야기될 수 있다. 노이즈는 다양한 요인에 의해 야기될 수 있다. 이하, 이러한 노이즈의 발생에 관한 몇 가지의 구체예를 설명한다.
도 6a 내지 도 6d는 무아레 계측 시스템의 개념도이다. 도 6d는 기판(S)의 샷 영역에 제공된 제1 마크와 몰드(M)에 제공된 제2 마크에 의해 형성되는 광학 상인 무아레 무늬에 기초하여 기판(S)의 샷 영역과 몰드(M) 사이의 상대 위치 정보를 계측하는 원리를 나타낸다. 도 6d는, 기판(S)의 샷 영역에 제공된 제1 마크(3a)와 몰드(M)에 제공된 제2 마크(2a)를 나타낸다. 얼라인먼트 스코프(106)는 이들 마크를 조명하는 조명 광학 시스템을 포함하며, 해당 조명 광학 시스템은 퓨필 평면(P)을 갖는다. 참조 부호 IL1, IL2, IL3, 및 IL4는 퓨필 평면(P)에 형성되는 극으로부터의 조명광을 나타낸다.
기판(S)의 샷 영역과 몰드(M) 사이의 X 방향에서의 상대 위치의 계측에는 조명광 IL1 및 조명광 IL2가 사용된다. 도 6a에 예시되는 바와 같이, X 방향에서의 상대 위치의 계측에서는, X 방향에서의 상대 위치의 계측에 사용되지 않는 조명광 IL3 및 조명광 IL4는 제1 마크(3a) 및 제2 마크(2a)의 에지에 의해 산란됨으로써 산란광의 광선이 될 수 있다. 각각의 산란광의 광선은 플레어(flare)가 되고 무아레 줄무늬 신호(무아레 줄무늬 화상 데이터)에 혼입될 수 있다. 도 6c는, 도 6a에서의 X 방향에서의 무아레 줄무늬 신호의 신호 강도 분포(얼라인먼트 스코프(106)의 촬상 소자의 수광면 상의 광 강도 분포)의 일 예를 도시한다. 제1 마크(3a) 및 제2 마크(2a)의 에지에 의해 산란되는 광의 광선의 영향으로 인해 신호 강도 분포의 좌측 단부측 및 우측 단부측에 큰 피크가 존재하는 것을 알 수 있다. 4 주기의 무아레 줄무늬 신호 중, 좌측 단부측 및 우측 단부측의 2 주기는 산란광의 영향을 받았으며, 이에 의해 상대 위치의 계측 정밀도가 영향을 받는다. Y 방향에서의 상대 위치의 계측에서도 유사한 현상이 발생하며, Y 방향에서의 상대 위치의 계측에 사용되지 않는 조명광 IL1 및 조명광 IL2가 제1 마크(3b) 및 제2 마크(2b)의 에지에 의해 산란되는 것에 의해 산란광의 광선이 될 수 있다. 그 결과, 각각의 산란광의 광선이 플레이 광이 되고 무아레 줄무늬 신호에 혼합될 수 있다. 각각의 계측 방향에서의 광 강도 분포에 대한 플레어 광의 영향을 위에서 설명하였지만, 각각의 비계측 방향에서의 광 강도 분포 또한 플레어 광으로부터 영향을 받아서 변화될 수 있다. 비계측 방향에서의 광 분포의 변화는, 계측 방향에서의 상대 위치 또는 위치의 계측 정밀도를 저하시킬 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 참조 부호 WA 및 WA'는 각각 얼라인먼트 스코프(106)를 사용해서 취득한 화상을 형성하는 복수의 화소 중 계측 방향(X 방향)에서의 위치가 서로 동등한 화소의 신호값의 적산값을 산출함으로써 취득된 신호 파형의 예를 나타낸다. 도 7의 신호 파형 WA 및 도 8의 신호 파형 WA' 각각은 계측 방향에서의 신호 파형인 것으로 이해될 수 있다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 참조 부호 WB 및 WB'는 각각 얼라인먼트 스코프(106)를 사용해서 취득한 화상 데이터를 형성하는 복수의 화소 중 비계측 방향(Y 방향)에서의 위치가 서로 동등한 화소의 각각의 신호값의 적산값을 산출함으로써 취득된 신호 파형의 예를 나타낸다. 도 7의 신호 파형 WB 및 도 8의 신호 파형 WA'는 비계측 방향에서의 신호 파형인 것으로 이해할 수 있다. 도 8의 파형 WA' 및 WB'는, 도 7의 신호 파형 WA 및 WB에 비하여, 플레어 광의 영향이 더 크다. 도 8에 예시된 계측 방향에서의 신호 파형 WA'은, 도 7에 예시된 계측 방향에서의 신호 파형 WA보다 왜곡이 더 크다. 이는 계측 방향에서의 계측 결과에 오차(901)를 발생시킬 수 있다. 또한, 도 8에 예시된 비계측 방향에서의 신호 파형 WB'은 도 7에 예시된 비계측 방향에서의 신호 파형 WB보다 왜곡이 더 크다. 이는 신호값의 변동이 더 큰 것을 나타낸다. 즉, 비계측 방향에서의 신호 파형은 계측 방향에서의 신호 파형, 즉 계측 방향에서의 계측 결과에 상관되는 것을 알 수 있다. 따라서, 비계측 방향에 관한 화상 데이터의 특징값을 구하고, 이 특징값에 기초하여, 해당 화상 데이터로부터 취득되는 계측 방향에서의 계측 대상물의 가 위치 정보를 보정함으로써 계측 대상물의 위치 정보를 정밀하게 결정할 수 있다.
도 9a 내지 도 9c 및 도 10a 내지 도 10c를 참조하여, 얼라인먼트 스코프(106)의 광학 파라미터, 단차 구조, 및 얼라인먼트 정밀도 사이의 관계성의 예를 설명한다. 도 9a는 Z 방향으로부터 본 얼라인먼트 마크(AM)의 일 예의 평면도이다. 계측 방향은 X 방향이다. 이 경우, 얼라인먼트 마크(AM)는 Y 방향으로 연장되는 1개의 마크로서 표현된다. 도 9b 및 도 9c는 얼라인먼트 마크(AM)의 X-Z 평면을 따라 각각 취한 단면도이다. 얼라인먼트 마크(AM)는 SiO2 같은 절연 재료 중에 텅스텐 등의 금속 재료가 매립된 구조를 가질 수 있다. 얼라인먼트 마크(AM)의 상부에는 감광 재료로서의 레지스트(2000)가 도포되어 있다. 이 얼라인먼트 마크에 광을 조사해서 반사광을 취득하는 것에 의해 얼라인먼트 마크 화상을 촬상할 수 있다.
반도체 프로세스 중에, 기판 표면을 평탄화하는 기술로서 화학적 기계적 연마(CMP)가 사용되는 경우가 있다. 이 경우, 얼라인먼트 마크(AM)의 형상은, 연마될 때, 마이크로적으로 변화할 수 있다. 도 9b는 얼라인먼트 마크(AM)의 표면이 이상적인 형상으로 연마(디싱(dishing))된 상태를 나타낸다. 이 경우, 얼라인먼트 마크(AM)는 Y 방향으로 연장되는 중심선(C)에 관해서 대칭인 형상으로 연마된다. 그러나, 실제 CMP 공정에서는, 연마 조건(연마 방향, 연마 재료 등)에 따라 얼라인먼트 마크의 형상이 이상적인 상태로부터 벗어나는 경우가 있다. 도 9c는 얼라인먼트 마크의 연마 상태가 이상적인 상태로부터 벗어난 상태를 나타낸다. 이 경우, 얼라인먼트 마크는 중심선(C)에 관해서 비대칭적으로 연마되며, 따라서 최하위 위치는 X 방향의 중심으로부터 ΔX만큼 벗어난다.
도 10a는 Z 방향으로부터 본 얼라인먼트 마크(AM)의 다른 예의 평면도를 나타낸다. 도 9a의 얼라인먼트 마크(AM)는 Y 방향으로 연장되는 1개의 마크이지만, 도 10a의 얼라인먼트 마크(AM)는 Y 방향으로 연장되는 복수의 마크이다. 도 10a에 도시된 경우에는, 얼라인먼트 마크(AM)는 Y 방향으로 연장되는 4개의 마크이다. 도 10b 및 도 10c는, 도 9b 및 도 9c와 마찬가지로, 얼라인먼트 마크(AM)의 X-Z 평면을 따라 각각 취해지는 단면도이다. 도 10b 및 도 10c에 도시된 경우에서는, 상술한 디싱 현상 이외에도, 마크가 아닌 부분(마크와 마크의 사이) 또한 연마되어 있다(소위, 에로전(erosion)된다). 도 10b는, 그러한 현상이, 4개의 마크의 X 방향의 중심을 통과하도록 Y 방향으로 연장되는 중심선(C)에 관해서 대칭적으로 발생한 경우를 나타낸다. 도 10c는, 에로전이 중심선(C)에 관해서 비대칭적으로 발생한 상태를 나타낸다. 에로전 현상의 발생량은, 복수의 얼라인먼트 마크(AM)의 밀도(예를 들어, 선폭 또는 피치), 재료, 연마 조건(예를 들어, 연마 방향 및 연마 재료) 등에 의존하여 변할 수 있다.
이와 같이, 다양한 요인에 의해 얼라인먼트 마크 화상에 노이즈가 중첩된다. 이는 얼라인먼트 오차를 야기할 수 있다. 한편, 모든 유형의 노이즈가 항상 오차를 야기하는 것은 아니다. 오차를 야기하기 쉬운 일부 유형의 노이즈와 오차를 야기하기 어려운 일부 유형의 노이즈가 존재한다. 이러한 현상은 장치의 기구 및 처리 디바이스와 처리 방법의 특성으로 인해 발생한다. 그러한 특성 중 하나는 계측 방법의 특성이다.
이와 대조적으로, 예를 들어 얼라인먼트 파형을 푸리에 변환 등의 주파수 해석에 의해 각각의 주파수의 진폭과 위상으로 변환하고, 특정한 주파수의 위상에만 기초하여 마크 위치를 산출하는 계측 방법이 있을 수 있다. 이러한 방법은, 계측 주파수 노이즈 이외의 노이즈에는 강건하지만, 시각적으로 인지될 수 없는 작은 계측 주파수 노이즈에 대해서도 민감하게 반응하는 경우가 있다.
다양한 유형의 노이즈 중에서 얼라인먼트 오차에 영향을 주는 노이즈만을 특정하는 것은 효율적으로 얼라인먼트 정밀도를 개선할 수 있다. 예를 들어, 특정한 노이즈의 크기에 따라서 얼라인먼트 오차를 보정하고, 얼라인먼트 오차를 야기하는 기구, 처리 디바이스, 및 프로세스의 조정 작업, 감시, 교체, 및 설계를 개선하는 것이 가능하다.
도 11 및 도 12를 참조하여, 본 실시형태에 따른 얼라인먼트 화상에 대한 처리를 설명한다.
단계 S201에서, 제어부(110)는, 중첩 검사 장치에 의해 계측된 기판(S)의 1개의 샷 영역의 계측값을 취득한다(도 12의 a201). 이 경우에 취득되는 정보는 기판의 각각의 샷 영역에 속하는 적어도 하나의 점의 중첩 정밀도를 계측함으로써 취득되는 결과이다. 계측값은, 예를 들어 기판의 하지 층(의 중첩 검사 마크)과 임프린트된 층(의 중첩 검사 마크) 사이에 취득된 중첩 어긋남양이다. 중첩 검사 장치에 의해 취득된 계측값과 임프린트 장치에 의해 취득된 최종 계측값(샷 영역 상의 얼라인먼트 마크와 몰드(M) 상의 얼라인먼트 마크 사이의 상대 위치) 사이의 차분을 산출함으로써 얼라인먼트 오차량이 취득된다.
단계 S202에서, 제어부(110)는 중첩 검사 장치에 의해 계측되는 기판(S)의 1개의 샷 영역에서 얼라인먼트 마크 화상의 화상 데이터를 취득한다(도 12의 a202). 얼라인먼트 마크 화상은 전술한 단계 S104에서 취득된 얼라인먼트 마크 화상이며, 단계 S104 후의 임의의 타이밍에서 임프린트 장치로부터 오차량 산출 장치에 송신될 수 있다.
이 경우, 계측 대상 얼라인먼트 마크 및/또는 계측 조건 및 대응하는 얼라인먼트 오차량이 상이한 복수의 얼라인먼트 마크 화상을 취득하는 것이 예정된다. 단계 S203에서는, 제어부(110)는 예정된 화상 데이터의 취득이 완료되었는지 여부를 판정한다. 취득해야 할 화상 데이터가 남아있는 경우, 처리는 단계 S201로 되돌아가서 다른 화상 데이터를 취득하기 위해서 처리를 반복한다. 예정된 화상 데이터의 취득이 완료된 경우, 처리는 단계 S203으로 진행한다. 상기 "복수의 상이한 얼라인먼트 마크 화상"은 복수의 기판에 대한 얼라인먼트 마크 화상일 수 있지만 그것에 한정되지 않는다. 상기 "복수의 상이한 얼라인먼트 마크 화상"은, 예를 들어 1개의 기판 상의 상이한 샷 영역에 대한 얼라인먼트 마크의 화상, 또는 1개의 샷 영역 상의 상이한 좌표에 존재하는 얼라인먼트 마크의 화상일 수 있다. 또한, 광량 및 파장이 상이한 복수의 계측 조건 하에서 얼라인먼트 마크의 촬상 및 위치 계측을 행함으로써 상기 "복수의 상이한 얼라인먼트 마크 화상"이 취득될 수 있다. 대안적으로, 상기 "복수의 상이한 얼라인먼트 마크 화상"은 임프린트 시퀀스에서의 임의의 타이밍에서 취득될 수 있다. 그러한 타이밍은, 예를 들어 임프린트재의 경화의 바로 전 또는 후의 시간을 포함할 수 있다. 외부 중첩 검사 장치에 의해 계측되는 기판(S)은 임프린트재가 경화되어 있는 상태이기 때문에, 임프린트재가 경화된 후의 기판을 사용함으로써 임프린트재가 경화될 때 야기되는 변동을 제거할 수 있다.
이러한 공정을 통해, 얼라인먼트 마크 화상 군(X1, X2, X3, ..., Xn)(n은 취득한 화상 수임) 및 오차량(E1, E2, E3, ..., En)이 취득된다. 이 경우, 폭(w[pixel]) 및 높이(h[pixel])를 갖는 얼라인먼트 마크의 화상을 X =(x11, x12, ..., xhw) 같은 각각의 화소값을 하나의 요소로서 갖는 벡터로 나타낸다.
단계 S204에서, 제어부(110)는, 취득한 모든 얼라인먼트 마크 화상으로부터, 통계적 기술을 사용해서 복수의 화상 성분(및 그 크기를 나타내는 정보)을 생성한다(도 12의 a204). 화상 성분은 화상 중의 특징적인 성분(시그널, 규칙적인 노이즈 등)을 포함할 수 있다. 주성분 분석이 통계적 기술의 일 예이다. 통계적 기술의 다른 예는 오토인코더 또는 독립 성분 분석 등의 복수의 데이터를 사용한 통계적인 분석 기술 및 차원 삭감 기술을 포함한다. 이하에서는, 주성분 분석을 사용해서 복수의 화상 성분을 생성하는 방법을 설명한다. 주성분 분석을 사용함으로써, 얼라인먼트 마크 화상 군을 이하의 방식으로 변환한다.
(X1, X2, X3, ..., Xn)
= C1(y11, y12, y13, ..., y1n)
+ C2(y21, y22, y23, ..., y2n)
+ C3(y31, y32, y33, ..., y3n)
+...
+ Cm(ym1, ym2, ym3, ..., ymn)
이 경우, C1, C2, C3, ..., Cm은, X1, X2, X3, ..., Xn과 동일한 크기를 갖는 벡터이며, 화상으로서 취급될 수 있고, C1, C2, C3, ..., Cm은 서로 수직이며, y11, y12, y13, ...은 스칼라값이다.
상기 식은, Xp를, 화상 성분 Cq와 화상 성분의 크기 yqp로 분해하는 것을 나타낸다. 얼라인먼트 마크 화상에 몇 가지 노이즈 성분이 존재하고 있는 경우, 각각의 노이즈 성분이 화상 성분 C1, C2, C3, ..., Cm의 하나로서 나타나는 것이 기대된다. 이 경우, m은 분해된 화상 성분의 개수를 나타내고, n은 최대값이며, p 및 q는 임의의 수이다.
주성분 분석에서는, q가 커질수록 화상 성분의 크기(yq1, yq2, yq3, ..., yqn)의 분산이 작아지며, yqp의 정보량이 작아진다. 또한, 화상 성분 C1으로부터 차례로 화상 성분을 구할 수 있다. 정보량이 지나치게 작아서 후술하는 상관관계를 도출하는 것이 불필요하다고 판단되는 경우, Cq의 산출은 도중에 중단될 수 있다.
단계 S205에서, 제어부(110)는 복수의 생성된 화상 성분(및 그 크기를 나타내는 정보)을 출력한다. 출력된 데이터는, 제어부 내의 메모리 또는 외부 저장 디바이스에 저장되고 및/또는 표시 디바이스(도시되지 않음)에 표시될 수 있다. 단계 S206에서, 복수의 출력된 화상 성분에 기초하는 처리가 행하여진다. 복수의 화상 성분에 기초하는 처리는, 유저에 의해 표시된 데이터에 기초하여 얼라인먼트 오차를 야기한 노이즈를 특정하는 작업을 포함할 수 있다.
대안적으로, 복수의 화상 성분에 기초하는 처리는 얼라인먼트 오차를 야기한 노이즈를 특정하기 위해 제어부(110)에 의해 실행되는 처리를 포함할 수 있다. 이하, 그러한 처리의 내용에 관한 구체예를 설명한다.
제어부(110)는 복수의 화상 성분 각각의 크기와 계측 오차에 관한 값 사이의 상관관계를 취득한다. 더 구체적으로는, 제어부(110)는 화상 성분의 크기(yq1, yq2, yq3, ..., yqn)와, 계측 오차에 관한 값인 각각의 크기에 대응하는 오차량(E1, E2, E3, ..., En) 사이의 상관 계수를 산출한다(도 12의 a205). 그 후, 제어부(110)는 구한 상관 계수에 기초하여 각각의 화상 성분이 계측 오차에 미치는 영향을 평가하는 처리를 행할 수 있다. 예를 들어, 제어부(110)는, 미리결정된 값(예를 들어, 0.6)보다 높은 상관 계수를 갖는 화상 성분(Cq)을 계측 오차에 영향을 미치는 노이즈 성분(얼라인먼트 오차를 야기함)으로서 특정할 수 있다.
대안적으로, 제어부(110)는 몇 가지 화상 성분의 조합(Cq, Cr, ...)의 크기와 오차량 사이의 다수의 상관 계수를 구할 수 있다. 그리고, 제어부(110)는 해당 계수가 미리결정된 값보다 높은 화상 성분의 조합을 구하고, 그 조합에 포함되는 화상 성분을 계측 오차에 큰 영향을 미치는 노이즈 성분으로서 특정할 수 있다.
상기 경우에서는, 제어부(110)는 중첩 검사 장치를 사용해서 오차량을 구하고, 해당 오차량에 기초하여 얼라인먼트 오차를 야기한 노이즈 성분을 특정한다. 대안적으로, 얼라인먼트 계측값 등의 장치 데이터로부터 오차량을 구하고, 해당 오차량에 기초하여 얼라인먼트 오차를 야기한 노이즈 성분을 특정하는 것이 가능하다.
상기 경우는 얼라인먼트 마크 화상의 주성분 분석에 의해 복수의 화상 성분을 생성하는 기술을 예시했다. 대안적으로, 얼라인먼트 마크 화상으로부터 취득되는 신호 파형(도 4b의 얼라인먼트 파형(406))에 대하여 주성분 분석 등의 통계적 기술을 적용함으로써 복수의 신호 파형 성분을 생성할 수 있다.
상기 경우는 또한 모든 샷 영역에 대해 중첩 검사 장치를 사용해서 계측값을 취득하고 취득된 데이터로부터 주성분 분석을 행하는 동작을 예시했다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 반도체 노광 장치 또는 임프린트 장치는, 기판 상의 복수의 샷 영역 중 미리결정된 수의 얼라인먼트 샘플 샷 영역에 대해 얼라인먼트 계측을 행하고, 계측 결과에 대한 통계 처리에 의해 샷 배열 정보(선형 성분 및 고차 성분을 포함함)를 취득하는 소위 글로벌 얼라인먼트 방식을 사용한다. 또한, 생산성을 개선하기 위해, 중첩 검사 장치는 기판 상의 모든 샷 영역이 아니라 미리결정된 수의 검사 샘플 샷 영역에 대해 계측을 행하는 경우가 많다. 또한, 상기 얼라인먼트 샘플 샷 영역은 검사 샘플 샷 영역과 일치하지 않는 경우도 있다. 그 때문에, 상기 얼라인먼트 화상과 중첩 검사 장치에 의해 취득된 계측값 사이의 일대일 관계를 나타내는 데이터를 취득할 수 없다. 그러나, 그러한 경우, 검사 샘플 샷 영역에 대한 계측 결과로부터 기판 전체의 샷 배열을 산출하고, 얼라인먼트 샘플 샷 영역에 대해 중첩 검사 장치에 의해 취득된 계측값의 예측값을 산출할 수 있다. 이에 의해, 얼라인먼트 마크 화상과 중첩 검사 장치에 의해 취득된 계측값에 상당하는 데이터를 취득할 수 있다. 따라서, 상기 주성분 분석을 행할 수 있다.
상술한 단계 S201 내지 S206은 계측 오차에 영향을 미치는 노이즈 성분을 포함하는 화상 성분을 특정하기 위한 전처리이다. 이러한 전 처리 후, 단계 S207에서, 스코프에 의해 계측 대상물의 화상을 촬상하고, 전술한 복수의 화상 성분에 기초하여 취득된 처리 결과에 기초하여 계측 대상물의 위치 정보를 취득하는 계측 처리가 실행된다.
(얼라인먼트 보정 방법)
전술한 바와 같이, 제어부(110)는, 취득된 화상에 기초하여 계측 대상물의 가 위치 정보를 취득하고, 계측 오차에 관한 값(얼라인먼트 오차량)에 기초하는 보정값에 의해 가 위치 정보를 보정함으로써 위치 정보를 결정한다. 이하, 특정한 노이즈 성분을 사용해서 얼라인먼트를 보정하는 방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태는, 주성분 분석에 의해 복수의 화상 성분을 생성하고, 선형 회귀에 의해 오차량과의 상관관계가 가장 높은 화상 성분의 크기로부터 오차량을 예측하며, 예측된 오차량에 기초하여 얼라인먼트 보정을 행하는 기술을 예시한다. 복수의 화상 성분을 생성하는 기술로서는, 상술한 것 같은 다른 기술을 사용할 수 있다. 또한, 오차량을 예측하기 위해서는, SVM, 구배 부스팅, 뉴럴 네트워크 등을 사용한 기계 학습에 기초하는 회귀 기술을 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어 상관관계가 높은 몇 가지 성분을 선택하거나 다수의 상관 계수를 최대화하는 화상 성분의 조합을 사용함으로써 복수의 화상 성분을 사용해서 오차량을 예측할 수 있다.
예를 들어, 화상의 특징값에 기초하여 보정값을 취득하는 모델이 생성된다. 이 모델의 생성 절차는 전술한 도 11에 도시된 것과 기본적으로 동일하다. 단계 S205에서 출력된 C1, C2, C3, ..., Cm가 메모리에 보존된다. 단계 S205 후에, 제어부(110)는, 오차량(E1, E2, E3, ..., En)과 상관관계가 가장 높은 성분(Cq)의 (yq1, yq2, yq3, ..., yqn)에 대하여 이하의 회귀식을 제공한다.
(E'1, E'2, E'3, ..., E'n) = ax(yq1, yq2, yq3, ..., yqn) + b
그 후, 제어부(110)는, 최소 제곱법에 의해 E와 E' 사이의 오차를 최소화하는 a와 b를 취득하고, 취득된 값을 메모리에 보존한다.
모델은, 예를 들어 오차량 산출 장치(1007)가 모델 생성 장치로서 기능해서 기계 학습을 행하게 함으로써 생성될 수 있다. 이하는 구체예이다. 먼저, 임프린트 장치(IMP)는 기판의 복수의 샷 영역에 동일 조건 하에서 새로운 층(패턴)을 형성한다. 외부 중첩 검사 장치는 각각의 샷 영역의 하지 층(의 중첩 검사 마크)과 새롭게 형성된 층(의 중첩 검사 마크) 사이에서 취득된 중첩 어긋남양을 계측한다. 이어서, 오차량 산출 장치(1007)는, 계측된 각각의 샷 영역의 중첩 어긋남양을 취득하고, 각각의 중첩 어긋남양과 당해 샷 영역에 층이 새롭게 형성될 때 취득된 최종 계측값 사이의 차분을 얼라인먼트 오차량으로서 산출한다. 그 후, 모델 생성 장치(1007)는, 새롭게 층을 형성할 때 사용된 각각의 샷 영역의 마크 화상의 특징값을 모델의 입력 데이터로서 사용하고, 산출된 얼라인먼트 오차량을 훈련 데이터로서 사용해서 기계 학습을 행한다. 이때, 입력 데이터 및/또는 훈련 데이터에 이상값이 존재하는 경우에는, 이 데이터를 제외해서 기계 학습을 행하는 것이 바람직하다.
이어서, 도 13을 참조하여 단계 S104(얼라인먼트)에서 실행되는 처리를 설명한다. 이 처리에서는, 생성된 모델을 사용해서 얼라인먼트 오차량 및/또는 확신도를 산출한다.
단계 S1301에서는, 제어부(110)는 메모리에 보존된 오차량의 산출을 위한 모델을 취득한다. 모델은 항상 단계 S1302 직전에 취득될 필요는 없고, 예를 들어 전술한 단계 S102 전에 취득될 수 있다는 것에 유의한다.
단계 S1302에서는, 제어부(110)는 단계 S104에서 촬상된 얼라인먼트 마크 화상의 정보(특징값)을 취득한다. 단계 S1303에서는, 제어부(110)는 단계 S1301에서 취득된 모델과 단계 S1302에서 취득된 특징값을 사용하여 얼라인먼트 오차량을 산출한다. 본 실시형태에서는, 제어부(110)는, 취득된 화상(X0) 및 단계 S205에서 출력된 C1, C2, C3, ..., Cm에 대하여, X0 = C1y10 + C2y20 + C3y30 +... + Cmym0를 충족하는 y10, ..., ym0를 취득한다. 그 후, 제어부(110)는, 노이즈를 특정하는 상기 처리에서 선택된 최대 상관 계수를 갖는 화상 성분(Cq)에 대하여 yq0를 사용해서 예측 오차량(E')을 산출한다. 예측 오차량(E')은 다음 식에 의해 표현된다:
a x yq0 + b = E'
이 예측 오차량에 대하여 후처리를 가함으로써, 보정량을 조정할 수 있다. 예를 들어, 미리 상한값과 하한값을 설정해서 보정량을 미리결정된 값 내에 들어오게 하거나 값에 α를 곱해서 스케일을 변환하는 것이 가능하다.
단계 S1304에서, 제어부(110)는, 산출된 얼라인먼트 오차량 또는 얼라인먼트 오차량에 기초하여 산출된 값을 얼라인먼트 계측의 보정량으로서 사용한다.
학습 수단으로서, 변수를 확률로서 다루는 것으로 불확실함을 고려한 추론을 행하는 베이지안 추론(Bayesian inference)을 사용함으로써 오차량 예측의 확신도를 취득할 수 있다. 확신도는, 추정된 얼라인먼트 오차량이 정밀하다는 확신의 정도를 나타내는 지표(정보)이며, 정확도 및/또는 신뢰도로서 이해될 수 있다. 베이지안 추론을 사용한 예측 모델의 예는, 가우시안 프로세스 회귀(Gaussian process regression), 일반화 선형 모델, 및 계층 베이지안 모델을 포함한다. 베이지안 추론 모델을 사용하는 경우, 모델은 특징값을 입력해서 얼라인먼트 오차량의 확률 분포를 출력하며 학습에 의해 내부 변수가 최적화되는 함수이다. 취득된 오차량의 확률 분포의 기대값을 오차량의 추론값으로서 사용할 수 있고, 확률 분포의 분산을 확신도로서 사용할 수 있다.
이 확신도 또는 확신도에 기초하여 산출된 값을 사용해서 얼라인먼트에서의 이상 검출을 행할 수 있다. 예를 들어, 확신도가 미리설정된 임계치보다 낮을 때 이상을 검출하는 방법이 가용하다. 이러한 이상 검출을 받으면, 제어부(110)는 통상의 얼라인먼트와는 상이한 제어를 행할 수 있다.
통상의 얼라인먼트에 대한 제어와는 상이한 이러한 제어에 대해서 구체예를 들어서 설명한다. 각각의 기판의 샷 영역에 배치되어 있는 1개 이상의 얼라인먼트 마크의 계측값을 사용해서, 원판과 기판 사이의 상대 위치를 각각의 샷 영역에 대한 목표 상대 위치로 정렬하는 제어를 생각한다. 이 경우, X 방향에서의 샷 영역 상의 얼라인먼트 마크의 설계 위치를 x1, x2, ...로 나타내고, y 방향의 설계 위치를 y1, y2, ...로 나타내는 것으로 상정한다. 또한, x 방향의 얼라인먼트 계측값을 dx1, dx2, ...로 나타내고, y 방향의 얼라인먼트 계측값을 dy1, dy2, ...로 나타낸다. 이들 값을 사용하여, 이하에 주어진 평가식 V를 최소화하는 목표 상대 위치(sx, sy, θx, θy, βx, 및 βy)를 취득한다:
Figure pat00001
여기서, n은 얼라인먼트 마크의 수이다.
이 경우, sx 및 sy는 목표 상대 위치의 시프트 성분을 나타내고, θx 및 θy는 회전 성분을 나타내며, βx 및 βy는 신장 성분을 나타낸다. 제어부(110)는 이들 성분에 기초하여 적어도 원판 또는 기판에 대해 위치 제어를 행한다.
이 경우, dx1, dx2, dy1, dy2, ...가 극단적으로 큰 이상값을 포함하는 경우, 상대 위치의 각각의 성분은 이상값의 영향을 크게 받고, 정확한 값을 산출할 수 없게 된다. 제어부(110)는 각각의 샷 영역 내의 얼라인먼트 마크의 확신도를 산출한다. 주어진 마크의 확신도가 임계치보다 낮은 경우, 주어진 마크의 계측값을 사용하지 않고 나머지 마크 계측값으로 상대 위치를 산출함으로써 이상값의 영향을 받지 않는 상대 위치를 산출할 수 있다. 대안적으로, 확신도에 따라서 각각의 마크의 계측값에 가중치(w)를 곱하는 것을 포함하는 다음 식에 따라 목표 상대 위치를 취득함으로써, 어떠한 임계치도 제공하지 않고 이상값의 영향을 감소시킬 수 있다.
Figure pat00002
또한, 이상이 발견되었을 때에 얼라인먼트 제어의 시간을 연장하고, 확신도가 상승한 경우에 정상적인 얼라인먼트를 행하는 것도 가능하다. 이것은, 임프린트재가 패턴부에 불충분하게 충전되어 있는 것에 의해 얼라인먼트 마크 화상이 정상적으로 형성되지 않을 때, 화상의 형성이 이상으로서 검출되는 경우에 유효하다. 이러한 경우에, 시간이 경과함에 따라, 임프린트재가 충전되는 경우가 있고, 얼라인먼트 마크 화상이 정상적으로 형성되고, 따라서 마크의 확신도가 상승한다.
(계측 조건 조정 방법)
예를 들어, 제어부(110)는, 복수의 화상 성분 각각의 크기에 기초하여, 계측 장치를 조정하기 위한 조정 파라미터를 결정 또는 조정하도록 구성될 수 있다. 이 경우, 조정 파라미터는, 계측 대상물의 위치 및 배향, 스코프에 의해 발생되는 조명광의 파장, 조명 σ 값, NA, 및 스코프의 광학 부품의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하는 구체예이다.
상기 노이즈 성분이 특정되었을 경우, 얼라인먼트 보정 이외에도, 노이즈 성분의 주 요인을 제거하는 것에 의해 정밀한 계측이 행해질 수 있다. 예를 들어, 간섭성이 높은 광원(파장)의 사용은 얼라인먼트 계측 장치 내의 광학 부품 등에서 간섭 줄무늬의 발생을 야기한다. 간섭 줄무늬가 계측 신호에 중첩되는 경우, 계측값의 기만이 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 광원(파장)은 노이즈 성분으로서 특정될 수 있다. 그러한 경우, 예를 들어, 광대역 파장을 선택하는 반도체 레이저가 사용되는 경우, 예를 들어 구동 전류를 광대역 파장을 갖는 전류로 변조함으로써 간섭성을 감소시키는 기술이 생각된다. 또한, 간섭 줄무늬의 방향을 간섭 줄무늬의 영향으로부터 계측값이 자유로운 방향으로 변화시킴으로써, 예를 들어 간섭 줄무늬를 야기하는 광학 부품에 대해 구동 시스템을 제공해서 광학 부품을 기울임으로써 계측 기만이 감소되며, 이에 의해 정밀한 계측이 가능하게 된다. 또한, 얼라인먼트 마크의 표면 형상이 변형됨에 따라 계측 기만이 발생한 경우, 샷 영역 내의 다른 얼라인먼트 마크를 계측에 사용함으로써 계측이 개선될 것으로 기대된다. 또한, 임프린트 장치의 파라미터 이외에도, 임프린트 전 단계에서 재료 등 및 연마 조건(연마 방향, 연마 재료 등)을 변경할 수 있다.
이들 조정 방법은, 예를 들어 단계 S205에서 출력된 화상 성분 및 그 크기 등의 정보를 제어 디바이스(1003)에 송신하고, 각각의 장치에 파라미터 변경 지령을 전송함으로써 실현될 수 있다. 제어 디바이스(1003)는, 수신한 정보에 기초하여 자동으로 지령값을 결정할 수 있거나, 또는 유저로부터의 지시에 따라서 지령값을 결정할 수 있다. 대안적으로, 상기 조정 방법은, 해당 정보를 외부 산출 디바이스에 송신하고 그 디바이스에 의해 취득된 파라미터를 각각의 장치가 사용하게 함으로써 실현될 수 있다. 또한, 해당 정보를 표시하여 작업자가 그 값에 따라서 파라미터를 변경할 수 있게 한다. 또한, 화상 성분 및 그 크기를 감시하여 양산 시의 품질을 유지할 수 있게 한다. 예를 들어, 변화가 발생했을 때에 변화를 외부에 통지하는 방법이 가용하다.
<제2 실시형태>
도 14는 제2 실시형태에 따른 노광 장치(EP)의 구성을 개략적으로 도시한다. 노광 장치(EP)는, 조명 디바이스(1800), 레티클(1031)(원판)이 놓이는 레티클 스테이지(RS), 투영 광학 시스템(1032), 기판(1403)이 놓이는 기판 스테이지(WS), 계측 장치(1802), 및 연산 처리 디바이스(1400)를 포함할 수 있다. 기판 스테이지(WS) 상에는 기준 플레이트(1039)가 놓인다. 제어부(1803)는, 조명 디바이스(1800), 레티클 스테이지(RS), 기판 스테이지(WS), 및 계측 장치(1802)에 전기적으로 연결되고, 이들을 제어한다. 제어부(1803)는, 본 실시형태에서는, 계측 장치(1802)가 기판(1403)의 표면의 높이 위치의 계측값에 대한 보정 연산 및 제어를 행하게 할 수 있다. 제어부(1803)는, 예를 들어 FPGA 등의 PLD, 또는, ASIC, 프로그램이 내장된 범용 컴퓨터, 또는 이들의 전부 또는 일부의 조합에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제어부(1803)는, 프로세서(1803a)와, 프로그램 및 데이터를 저장하는 저장 디바이스(1803b)를 포함할 수 있다.
조명 디바이스(1800)는, 광원 유닛(1810)과 조명 광학 시스템(1801)을 포함하고, 전사될 회로 패턴이 형성된 레티클(1031)을 조명한다. 조명 광학 시스템(1801)은, 레티클(1031)을 균일하게 조명하는 기능 및 편향 조명 기능을 가질 수 있다. 광원 유닛(1810)은, 예를 들어 레이저를 사용한다. 레이저로서는, 약 193 nm의 파장을 갖는 ArF 엑시머 레이저, 약 248 nm의 파장을 갖는 KrF 엑시머 레이저 등을 사용할 수 있다. 그러나, 광원의 종류는 엑시머 레이저에 한정되지 않는다. 예를 들어, 약 157 nm의 파장을 갖는 F2 레이저 또는 20 nm 이하의 파장을 갖는 극자외선(EUV) 광을 사용할 수 있다.
조명 광학 시스템(1801)은, 광원 유닛(1810)으로부터 방출된 광속을 사용해서 피조명면을 조명하는 광학 시스템이다. 본 실시형태에서는, 조명 광학 시스템(1801)은 광속을 노광에 최적인 미리결정된 형상을 갖는 노광 슬릿으로 성형하고, 레티클(1031)을 조명한다. 조명 광학 시스템(1801)은 렌즈, 미러, 옵티컬 인터그레이터, 및 조리개를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이들 구성요소는 광원측으로부터 콘덴서 렌즈, 플라이-아이 렌즈(fly-eye lens), 개구 조리개, 콘덴서 렌즈, 슬릿, 및 결상 광학 시스템의 순서로 배치된다.
레티클(1031)은, 예를 들어, 전사될 회로 패턴이 형성되어 있는 석영으로 형성된다. 레티클(1031)은 레티클 스테이지(RS)에 의해 지지 및 구동된다. 레티클(1031)로부터 발해진 회절광은, 투영 광학 시스템(1032)을 통과하고, 기판(1403) 상에 투영된다. 레티클(1031) 및 기판(1403)은 광학적으로 공액인 관계로 배치된다. 레티클(1031)과 기판(1403)을 축소 배율비에 대응하는 속도비로 주사함으로써 레티클(1031)의 패턴이 기판(1403) 상에 전사된다. 노광 장치(EP)에는 사입사 시스템(도시되지 않음)의 레티클 검출기가 제공되어 있다는 것에 유의한다. 레티클(1031)의 위치는 레티클 검출기에 의해 검출된다. 레티클(1031)은 미리결정된 위치에 배치될 수 있다.
레티클 스테이지(RS)는, 레티클 척(도시되지 않음)을 통해서 레티클(1031)을 지지하고, 이동 기구(도시되지 않음)에 연결되어 있다. 이동 기구는, 리니어 모터 등으로 구성되고, 복수의 자유도(예를 들어, X축, Y축, 및 θZ축을 포함하는 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축을 포함하는 6축)를 갖는다. 이동 기구는 레티클 스테이지(RS)를 구동함으로써 레티클(1031)을 이동시킬 수 있다.
투영 광학 시스템(1032)은 물체면으로부터의 광속의 상을 결상 평면에 결상하는 기능을 갖는다. 본 실시형태에서는, 투영 광학 시스템(1032)은 레티클(1031)에 형성된 패턴을 통과하는 회절광의 상을 기판(1403) 위로 결상한다. 투영 광학 시스템(1032)으로서, 복수의 렌즈 소자를 포함하는 광학 시스템, 복수의 렌즈 소자와 적어도 하나의 오목 미러를 갖는 광학 시스템(반사굴절 광학 시스템), 및 복수의 렌즈 소자와 적어도 하나의 키노폼 광학 소자(kinoform optical element) 등의 회절 광학 소자를 갖는 광학 시스템을 사용할 수 있다.
기판(1403)은 포토레지스트가 도포되는 피처리체이다. 본 실시형태에서는, 기판(1403)은, 계측 장치(1802)에 의해 마크(1039)의 위치가 검출되는 피검출체이다. 또한, 기판(1403)은, 표면 위치 검출기(도시되지 않음)에 의해 표면 위치가 검출되는 피검출체이다. 기판(1403)은 액정 기판이나 다른 유형의 피처리체일 수 있다는 것에 유의한다.
기판 스테이지(WS)는 기판 척(도시되지 않음)에 의해 기판(1403)을 지지한다. 기판 스테이지(WS)는, 레티클 스테이지(RS)와 마찬가지로, 리니어 모터 등으로 구성되고, 복수의 자유도(예를 들어, X축, Y축, 및 θZ축을 포함하는 3축, 바람직하게는 X축, Y축, Z축, θX축, θY축, 및 θZ축을 포함하는 6축)를 가지며, 기판(1403)을 이동시킨다. 예를 들어, 6축 레이저 간섭계(1081)가 레티클 스테이지(RS)의 위치와 기판 스테이지(WS)의 위치를 감시한다. 스테이지 제어부(1804)가 양 구성요소를 미리결정된 속도비로 구동한다.
도 15는 계측 장치(1802)의 구성예를 도시한다. 계측 장치(1802)는, 광 파이버(1061)로부터 발해지는 광을 기판(1403)에 조명하는 조명 시스템, 및 기판(1403) 위에 제공된 마크(1072)의 화상을 결상하는 결상 시스템을 포함할 수 있다. 조명 시스템은, 조명 광학 시스템(1062, 1063, 1065), 조명 개구 조리개(1064), 미러(M2), 릴레이 렌즈(1067), 편광 빔 스플리터(1068), λ/4 플레이트(1070), 및 대물 광학 시스템(1071)을 포함할 수 있다. 결상 시스템은, 대물 광학 시스템(1071), λ/4 플레이트(1070), 검출 개구 조리개(1069), 편광 빔 스플리터(1068), 및 결상 광학 시스템(1074)을 포함하고, 마크(1072)로부터의 반사광의 상을 촬상 센서(1075) 상에 결상하도록 구성된다. 계측 장치(1802)는, 레이저 간섭계(1081)에 의해 계측된 기판 스테이지(WS)의 위치 정보와 마크(1072)에 대해서 검출한 신호 파형에 기초하여, 마크(1072)의 좌표 위치를 취득한다.
계측 장치(1802)에서, 광 파이버(1061)로부터 발해지는 광은, 조명 광학 시스템(1062, 1063)을 통과하고, 기판(1403)과 공액인 위치에 배치된 조명 개구 조리개(1064)에 도달한다. 이때, 조명 개구 조리개(1064)에서의 광속 직경은 광 파이버(1061)에서의 광속 직경보다 충분히 작다. 조명 개구 조리개(1064)를 통과한 광은, 조명 광학 시스템(1065), 미러(M2), 및 릴레이 렌즈(1067)를 통해서 편광 빔 스플리터(1068)에 유도된다. Y 방향에 평행한 P 편광 광은 편광 빔 스플리터(1068)를 투과하는 반면, X 방향에 평행한 S 편광 광은 편광 빔 스플리터(1068)에 의해 반사된다. 따라서, 편광 빔 스플리터(1068)를 투과한 P 편광 광은, 검출 개구 조리개(1069)를 통해서 λ/4 플레이트(1070)를 투과해서 원편광 광으로 변환되어, 대물 광학 시스템(1071)을 통과하고 기판(1403) 상에 형성된 마크(1072)를 쾰러-조명(Kohler-illuminating)한다.
마크(1072)에 의해 반사, 회절, 및 산란된 광은, 다시, 대물 광학 시스템(1071)을 통과한 후, λ/4 플레이트(1070)를 통과해서 원편광 광으로부터 S 편광 광으로 변환되어, 검출 개구 조리개(1069)에 도달한다. 이 경우, 마크(1072)에 의해 반사된 광의 편광 상태는, 마크(1072)에 조사된 원편광 광에 대해 반대 방향의 원편광이 된다. 즉, 마크(1072)에 조사된 광의 편광 상태가 시계방향 원편광 상태인 경우, 마크(1072)에 의해 반사된 광의 편광 상태는 반시계방향 원편광 상태가 된다. 검출 개구 조리개(1069)는, 제어부(1803)로부터의 명령에 따라 조리개 값을 변경하여 마크(1072)로부터의 반사광의 개구수를 변경한다. 검출 개구 조리개(1069)를 통과한 광은, 편광 빔 스플리터(1068)에 의해 반사된 후, 결상 광학 시스템(1074)을 통해서 촬상 센서(1075)에 유도된다. 따라서, 편광 빔 스플리터(1068)는 기판(1403)에의 조명광의 광로를 기판(1403)으로부터의 반사광의 광로로부터 분리한다. 기판(1403) 위에 제공된 마크(1072)의 화상이 촬상 센서(1075) 상에 형성된다.
광 파이버(1061)는, 예를 들어 개별적으로 배치된 할로겐 램프, 메탈 할라이드 램프, 플라스마 광원, 또는 LED으로 형성되는 광원(1050)으로부터 광을 유도한다. 광원(1050)과 광 파이버(1061) 사이에는, 투과시키는 광의 파장을 변화시키는 파장 필터(51)가 배치된다. 파장 필터(51)는, 마크(1072)의 관찰 시에 취득되는 화상의 품질(예를 들어, 후술하는 콘트라스트 또는 계측 기만)에 기초해서 선택된 파장대를 통과시키도록 구성된다.
조명 개구 조리개(1064)는, 전환 기구(예를 들어, 회전 기구)(도시되지 않음)를 가지며, 조명 개구 조리개를 투과하는 광원 분포의 형상을 변경할 수 있다. 예를 들어, 조명 개구 조리개(1064)는, 개구부의 크기(소위, 조명 σ 값)를 선택적으로 변경할 수 있고, 변형 조명 등을 제공할 수 있다. 또한, 개구부의 형상의 변경 또한 후술하는 바와 같이 마크(1072)의 화상의 품질을 변경할 수 있다. 조명 개구 조리개(1064)는, 예를 들어, 원반에 형성되어 있는, 도 16에 나타내는 바와 같은 4개의 개구부(1055a, 1055b, 1055c, 1055d)를 갖는다. 원반이 회전함에 따라, 4개의 개구부 중 하나가 광축 상에 배치된다. 이러한 방식으로 광축 상에 배치되는 개구부를 선택함으로써, 조명 상태가 변경될 수 있다. 조명 상태를 변형시키기 위한 기구는 이 예에서 나타낸 것에 한정되지 않고, 다양한 형상 또는 조합에 의해 다양한 효과가 취득될 수 있다는 것은 본 기술분야의 통상의 기술자라면 용이하게 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 파장, 조명 개구 조리개(1064), 및 검출 개구 조리개(1069) 등의 광학 파라미터를 변경함으로써, 마크(1072)의 화상의 품질을 변경할 수 있다. 이 경우의 예를 도 17 및 도 18a 내지 도 18e를 참조하여 설명한다.
도 17은 마크(1072)의 예를 X-Y 평면 내에서 나타내고 있다. 마크(1072)는, X 방향으로 나란히 배열되는 2개의 마크(1052X1 및 1052X2)와 Y 방향으로 배열되는 2개의 마크(1052Y1 및 1052Y2)를 포함한다. 계측 장치(1802)에 의한 마크(1072)의 계측에서, CMP, 에칭, 및 레지스트 도포 불균일 등의 프로세스 영향이 계측 오차를 야기할 수 있다. 특히, 이러한 2개의 방향의 계측을 위한 마크의 경우, 계측 방향뿐만 아니라 비계측 방향에서도 마크 형상의 비대칭성(후술함)이 발생할 수 있다.
도 18a는, 도 17에 나타낸 마크(1072) 중 주목하는 1개의 마크(예를 들어, 마크(1052X2))만의 단면(Z-X 단면)을 나타낸다. 이 마크는 단차 구조(1054)를 갖고, 그 위에 레지스트(1053)가 도포되어 있다. 레지스트(1053)로서는, 일반적으로 액체 레지스트가 스핀 코팅에 이해 기판 상에 도포된다. 마크가 액체 레지스트(1053)로 도포되는 경우, 레지스트 도포는 단차 구조(1054)에 대하여 비대칭적으로 행해질 수 있다. 이러한 비대칭적인 상태에서 마크가 레지스트가 도포되는 경우, 관찰되는 얼라인먼트 화상도 비대칭적이 되기 때문에, 계측 기만이 발생한다.
도 18b 내지 도 18e는 마크 화상의 신호 파형의 일 예를 각각 나타낸다. 이 경우, 횡축은 X 방향의 위치를 나타내며, 종축은 신호 강도를 나타낸다. 도 18b는 광학 파라미터(조명광의 파장 및 조명 σ 값)가 각각 미리결정된 값으로 설정될 때의 신호 파형이다. 이 신호 파형은 마크 에지에서의 신호 강도 차가 작고 콘트라스트가 낮은 것을 나타낸다. 이 경우에서와 같이 콘트라스트가 낮은 경우, 계측 정밀도가 낮다. 따라서, 제어부(1803)는 콘트라스트를 강조하도록 광학 파라미터를 변경한다. 도 18c는, 도 18b에 도시된 신호 파형이 취득되었을 때 광학 파라미터 세트 중 조명광의 파장을 변경해서 취득한 마크 화상의 신호 파형을 나타낸다. 이 신호 파형에 따르면, 마크 에지에서의 신호 강도 차가 증폭되지만, 레지스트(1053)의 도포 상태가 비대칭적이기 때문에, 좌우의 마크 에지에서의 신호 강도가 비대칭적이 되어, 계측 오차가 발생한다.
도 18d는, 도 18c의 신호 파형이 취득되었을 때 광학 파라미터 세트 중 조명 σ 값을 변경해서 취득한 마크 화상의 신호 파형이다. 조명 σ 값을 작게 함으로써, 좌우의 마크 에지에서의 신호 강도의 대칭성을 유지한 채 마크 에지에서의 신호 강도 차가 증폭되어서 콘트라스트가 강조된다. 이 현상은, 마크(1072)의 포커스 위치를 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 더 구체적으로는, 마크(1072)의 포커스 위치를 변화시킴으로써, 콘트라스트의 강조량, 콘트라스트가 강조되는 X 방향의 위치 등을 변경할 수 있다. 따라서, 계측 장치(1802)는, 계측 조건(콘트라스트, 계측 기만 등)에 따라서 최적 포커스 위치를 계측할 수 있다.
도 18e는, 도 18b의 신호 파형이 취득될 때 광학 파라미터 세트 중 조명광의 파장을 변경해서 취득한 마크 화상의 신호 파형을 나타낸다. 마크 상에는 레지스트(1053)가 도포되어 있기 때문에, 단차 구조(1054)의 오목부와 볼록부의 간섭 조건이 상이하고, 이들 사이의 큰 위상차가 발생한다. 이 경우, 오목부의 신호 강도와 볼록부의 신호 강도 사이의 관계가 변화한다. 본 예에서 단순한 단차 마크가 아니고 실제 반도체 프로세스에서 사용되는 마크의 경우, 조명광의 파장의 변경에 의해 야기되는 콘트라스트의 변화는 더 현저해지는 경향이 있다. 어쨌든, 마크에 따라서 파장을 변경하면, 취득되는 마크 화상의 상태가 변화한다.
도 19a는, 레지스트가 도포되어 있는, 도 17에 나타낸 마크(1072) 중 마크(1052X1)만의 평면도(X-Y 평면도)이다. 마크는 단차 구조(1054)를 갖고, 그 위에 레지스트(1053)가 도포되어 있다. 레지스트(1053)로서는, 일반적으로 액체 레지스트가 스핀 코팅에 이해 기판 상에 도포된다. 마크에 액체 레지스트(1053)가 도포되면, 단차 구조(1054)에 대하여, 계측 방향뿐만 아니라 비계측 방향(도 19a에서는 Y 방향)에서도 레지스트 코팅이 비대칭적으로 행해질 수 있다. 이러한 비대칭적인 상태에서 마크에 레지스트가 도포되는 경우, 관찰되는 얼라인먼트 화상의 비계측 방향의 에지 형상도 비대칭적이 된다. 비대칭성의 정도는 계측 방향의 비대칭성의 정도와 유사하고, 계측 방향의 계측 오차의 크기에 대응한다. 상술한 바와 같이, 횡축(도 19a에서는 X축)으로서 간주되는 비계측 방향의 적산에 의해 취득되는 신호 강도는, 마크가 레지스트로 균일하게 도포되는 경우에는 일정해지지만, 마크가 레지스트로 불균일하게 도포되는 경우에는 크게 변화한다. 따라서, 비계측 방향의 적산에 의해 취득되는 신호 강도는, 레지스트의 도포 상태의 불균일, 즉 비대칭성의 정도를 더 명확히 판별할 수 있는 특징값으로서 간주될 수 있다.
도 19b 내지 도 19e는, 마크 화상의 비계측 방향의 적산에 의해 취득되는 신호 강도의 파형의 예를 각각 나타낸다. 이 경우, 종축은 Y 방향의 위치를 나타내고, 횡축은 신호 강도를 나타낸다. 도 19b는, 광학 파라미터(조명광의 파장 및 조명 σ 값)가 각각 미리결정된 값으로 설정되었을 때의 신호 파형을 나타낸다. 이 신호 파형은 신호 강도(콘트라스트)가 낮은 것을 나타낸다. 이 경우에서와 같이 신호 강도가 낮은 경우, 계측 정밀도가 저하되기 때문에, 제어부(1803)는 신호 강도를 증가시키도록 광학 파라미터를 변경한다. 도 19c는, 도 19b의 신호 파형이 취득될 때 광학 파라미터 세트 중 조명광의 파장을 변경해서 취득한 마크 화상의 신호 파형을 나타낸다. 이 신호 파형은, 신호 강도가 증폭되지만, 레지스트의 비대칭적인 도포 상태로 인한 신호 강도의 변화가 강조되며, 이 상태에서 계측 오차가 발생한다는 것을 나타낸다.
도 19d는, 도 19c의 신호 파형이 취득될 때 광학 파라미터 세트 중 조명 σ 값을 감소시켜 취득한 마크 화상의 신호 파형을 나타낸다. 조명 σ값을 감소시킴으로써, 마크 에지에 대응하는 부분에서 신호 강도를 강조할 수 있고 콘트라스트를 증가시킬 수 있다. 이 현상은, 마크(1072)의 포커스 위치를 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 더 구체적으로는, 마크(1072)의 포커스 위치를 변화시킴으로써, 콘트라스트를 강조하는 양 및 강조가 발생하는 X 방향의 위치 등을 변경할 수 있다. 따라서, 계측 장치(1802)는, 계측 조건(콘트라스트, 계측 기만 등)에 따라서 최적 포커스 위치를 계측할 수 있다. 포커스 위치가 적절하게 조정된 상태에서는, 레지스트의 비대칭성의 영향이 감소되고, 취득되는 신호 강도의 변화가 감소되어, 얼라인먼트에 적합한 상태를 제공할 수 있다.
도 19e는, 도 19b의 신호 파형이 취득될 때 광학 파라미터 세트 중 조명광의 파장을 증가시켜서 취득한 마크 화상의 신호 파형을 나타낸다. 마크는 레지스트(1053)로 도포되어 있기 때문에, 오목부와 볼록부의 간섭 조건이 서로 상이하다. 대응하는 위상차가 큰 경우, 오목부의 신호 강도와 볼록부의 신호 강도 사이의 관계가 변화한다. 도 19e의 신호 파형의 변화는 도 19d의 신호 파형에 비해 약간 더 크다. 실제 반도체 프로세스에 사용되는 마크의 경우, 조명광의 파장의 변화에 의해 야기되는 비계측 방향에서의 신호의 변화는 본 예의 단순한 단차 마크의 경우보다 더 현저해지는 경향이 있다. 어쨌든, 마크에 따라서 파장을 변경하면, 취득되는 마크 화상의 상태가 변화한다.
그러나, 반도체 프로세스에서는, 다양한 요인으로 인해, 도 18d 및 도 18e에 나타낸 바와 같이 기만이 적은 조건 하에서 계측을 행할 수 없는 경우가 있거나 또는 어떠한 광학 조건 하에서도 도 18c에 나타낸 기만이 발생하는 경우가 있다. 이러한 경우, 얼라인먼트 파형의 변형 상태로부터 계측 위치 오차를 야기하는 노이즈 파형 성분을 주성분 분석에 의해 추출하고, 또한 보정량을 산출하며, 보정을 행함으로써, 정밀한 얼라인먼트 계측이 실현될 수 있다.
도 20f는 기판(1073) 상의 복수의 샷 영역(1080)을 나타낸다. 복수의 샷 영역(1080)은 얼라인먼트 샘플 샷 영역 SS1 내지 SS5를 포함한다. 각각의 얼라인먼트 샘플 샷 영역에는 마크(1072)가 형성된다. 일반적으로, 레지스트는 스핀 코팅에 의해 도포되기 때문에, 도 18a에 나타낸 레지스트의 도포의 불균일은 기판의 중심에 대하여 동심원적으로 발생한다. 도 20a 내지 도 20e는 이 경우의 X 방향의 얼라인먼트 신호를 각각 나타낸다. 도 20a 내지 도 20e의 신호 파형은 개별적으로 보면 비대칭인 형상을 각각 갖는다. 그러나, 전체적으로는, 일부 신호 파형은 Y 방향에 평행한 기판 중심선에 대하여 선 대칭이 된다. 그러나, 얼라인먼트 마크의 단차 구조뿐만 아니라 얼라인먼트 마크의 주변부(실제 소자 영역)의 구조, 스핀 코터 불균일성, 스핀 코팅 조건의 변동 등에 따라서도, 각각의 신호 파형은 변화하기 때문에, 전체로서 선 대칭이 항상 나타나는 것은 아니다. 따라서, 전술한 바와 같이, 이들 취득된 얼라인먼트 화상(신호)에 관해서 중첩 검사 장치에 의해 취득된 계측값(예측값)을 비교함으로써, 파형의 왜곡으로부터 보정값을 산출할 수 있고, 그 후 기판이 노광될 때 해당 보정값을 사용해서 얼라인먼트를 행할 수 있다.
미리결정된 광학 조건 하에서 얼라인먼트 계측을 행하고 주성분 분석을 행할 때 노이즈 파형 성분이 검출되는 경우, 광학 조건을 변경함으로써 계측 오차를 저감할 수 있다. 이 경우, 동일 기판 및 동일 마크를 복수의 광학 조건 하에서 계측함으로써 화상을 취득한다. 이 처리는 복수의 기판 및 복수의 마크에 대하여 행해지고, 주성분 분석이 실행된다. 각각의 광학 조건 하에서 취득된 얼라인먼트 계측값과 화상 및 특정 중첩 결과를 비교하여 주성분 분석을 행하여, 노이즈 파형 성분이 검출되지 않는 광학 조건을 취득한다. 이는 최적 광학 조건을 발견하는 것을 가능하게 한다.
이 주성분 분석은, 소위 "테스트 기판"에 대하여 실행되어 분석 결과에 기초하여 이후의 "생산 기판"을 보정할 수 있다. 대안적으로, 주성분 분석은 항상 "생산 기판"에 대하여 행해질 수 있고, 각각의 동작마다 사용 모델을 수정할 수 있다.
상기 경우에서는, 마크의 파형을 1차원 파형으로서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 2차원 화상의 경우, 주성분 분석은 비계측 방향의 정보에 대해서도 행해질 수 있다. 이 기술은 특히 본 예에서 설명된 바와 같이 2개의 방향을 계측하는 마크에 대해 유효하다.
이상과 같은 장치 구성에서의 얼라인먼트 마크에 대해서도, 제1 실시형태에서의 얼라인먼트 마크 화상 및 얼라인먼트 파형의 경우에서와 같이 노이즈 성분을 특정할 수 있다.
<물품 제조 방법의 실시형태>
상기 리소그래피 장치를 사용해서 물품을 제조하는 물품 제조 방법을 설명한다. 물품 제조 방법은, 리소그래피 장치를 사용해서 기판 상에 원판의 패턴을 전사하는 전사 단계, 및 전사 단계를 거친 기판을 처리하는 처리 단계를 포함하고, 처리 단계를 거친 기판으로부터 물품을 취득한다.
도 21을 참조하여, 리소그래피 장치의 일 예인 임프린트 장치를 사용해서 물품을 제조하는 물품 제조 방법을 설명한다. 임프린트 장치를 사용해서 형성한 경화물의 패턴은, 각종 물품의 적어도 일부에 영구적으로 사용되거나 또는 각종 물품을 제조할 때에 일시적으로 사용된다. 물품은 전기 회로 소자, 광학 소자, MEMS, 기록 소자, 센서, 및 몰드를 포함한다. 전기 회로 소자의 예는, DRAM, SRAM, 플래시 메모리, 또는 MRAM과 같은 휘발성 또는 비휘발성 반도체 메모리와, LSI, CCD, 이미지 센서, 또는 FPGA와 같은 반도체 소자이다. 몰드의 일 예는 임프린트용 몰드이다.
경화물의 패턴은, 상기 물품의 적어도 일부의 구성 부재로서 그대로 사용되거나 또는 레지스트 마스크로서 일시적으로 사용된다. 기판 가공 단계에서 에칭, 이온 주입 등이 행하여진 후 레지스트 마스크는 제거된다.
이어서, 물품 제조 방법을 설명한다. 도 21의 단계 SA에서는, 절연체 등의 피가공재(2z)가 표면에 형성된 실리콘 기판 등의 기판(1z)을 준비하고, 계속해서, 잉크젯법에 의해 피가공재(2z)의 표면에 임프린트재(3z)를 부여한다. 여기에서는, 복수의 액적 형태의 임프린트재(3z)가 기판 상에 부여된 상태를 나타낸다.
도 21의 단계 SB에서는, 임프린트용 몰드(4z)를, 그 3차원 패턴이 형성된 측을 기판 상의 임프린트재(3z)에 대면시킨다. 도 21의 단계 SC에서는, 임프린트재(3z)가 부여된 기판(1z)과 몰드(4z)를 접촉시키고, 압력을 가한다. 임프린트재(3z)는 몰드(4z)와 피가공재(2z) 사이의 간극에 충전된다. 이 상태에서 경화 에너지로서의 광을 몰드(4z)를 통해서 임프린트재(3z)에 조사하면, 임프린트재(3z)는 경화된다.
도 21의 단계 SD에서는, 임프린트재(3z)를 경화시킨 후 몰드(4z)와 기판(1z)을 분리하면, 기판(1z) 위에 임프린트재(3z)의 경화물의 패턴이 형성된다. 이 경화물의 패턴은 몰드의 오목부가 경화물의 볼록부에 대응하고 몰드의 볼록부가 경화물의 오목부에 대응하는 형상을 갖는데; 즉, 임프린트재(3z)에 몰드(4z)의 3차원 패턴이 전사된다.
도 21의 단계 SE에서는, 경화물의 패턴을 내에칭 마스크로 하여 에칭을 행하면, 피가공재(2z)의 표면 중, 경화물이 존재하지 않거나 얇게 잔존하는 부분이 제거되어, 홈(5z)이 된다. 도 21의 단계 SF에서는, 경화물의 패턴을 제거하면, 피가공재(2z)의 표면에 홈(5z)이 형성된 물품을 취득할 수 있다. 여기에서는 경화물의 패턴을 제거했지만; 경화물의 패턴은 가공 후에 제거하지 않고, 예를 들어 반도체 소자 등에 포함되는 층간 절연용 막, 즉 물품의 구성 부재로서 이용될 수 있다.
다른 실시형태
본 발명의 실시형태(들)는, 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체(더 완전하게는 '비일시적 컴퓨터 판독가능 저장 매체'라 칭할 수도 있음)에 기록된 컴퓨터 실행가능 명령어(예를 들어, 하나 이상의 프로그램)를 판독 및 실행하고 그리고/또는 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하는 하나 이상의 회로(예를 들어, 주문형 집적 회로(ASIC))를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해, 그리고 예를 들어 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 저장 매체로부터 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행함으로써 그리고/또는 전술한 실시형태(들) 중 하나 이상의 기능을 실행하기 위해 하나 이상의 회로를 제어함으로써 상기 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 실행되는 방법에 의해 실현될 수도 있다. 컴퓨터는 하나 이상의 프로세서(예를 들어, 중앙 처리 유닛(CPU), 마이크로 처리 유닛(MPU))를 포함할 수 있고 컴퓨터 실행가능 명령어를 판독 및 실행하기 위한 개별 컴퓨터 또는 개별 프로세서의 네트워크를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행가능 명령어는 예를 들어 네트워크 또는 저장 매체로부터 컴퓨터에 제공될 수 있다. 저장 매체는, 예를 들어 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 읽기 전용 메모리(ROM), 분산형 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광학 디스크(예를 들어, 콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD) 또는 블루레이 디스크(BD)™), 플래시 메모리 디바이스, 메모리 카드 등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
(기타의 실시예)
본 발명은, 상기의 실시형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실현가능하다.
또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행가능하다.
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 계측 대상물의 위치 정보를 계측하는 계측 장치이며,
    상기 계측 대상물의 화상을 촬상해서 화상을 생성하도록 구성되는 스코프; 및
    상기 화상에 기초하여 상기 계측 대상물의 위치 정보를 취득하도록 구성되는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 스코프에 의해 생성된 복수의 화상으로부터 통계적 기술을 사용해서 복수의 화상 성분을 생성하고;
    생성된 상기 복수의 화상 성분을 출력하고;
    상기 복수의 화상 성분에 기초하는 처리를 행하며;
    상기 처리의 결과에 기초하여 상기 위치 정보를 결정하도록 구성되는, 계측 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 복수의 화상 성분을 표시 디바이스에 출력하도록 구성되는, 계측 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 처리는,
    상기 통계적 기술을 사용하여, 상기 복수의 화상으로부터 상기 복수의 화상 성분과 상기 복수의 화상 성분 각각의 크기를 나타내는 정보를 생성하는 것;
    상기 복수의 화상 성분 각각의 상기 크기와 계측 오차에 관한 값 사이의 상관 계수를 산출하는 것; 및
    상기 상관 계수에 기초하여, 상기 복수의 화상 성분 각각이 상기 계측 오차에 미치는 영향을 평가하는 것을 포함하는, 계측 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 평가는, 상기 복수의 화상 성분 중, 미리결정된 값보다 높은 상관 계수를 갖는 화상 성분을, 상기 계측 오차에 영향을 주는 노이즈 성분을 포함하는 화상 성분으로서 특정하는 것을 포함하는, 계측 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 화상에 기초하여 상기 계측 대상물의 가(provisional) 위치 정보를 취득하며;
    상기 계측 오차에 관한 값에 기초하는 보정값에 의해 상기 가 위치 정보를 보정함으로써 상기 위치 정보를 결정하도록 구성되는, 계측 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 화상의 특징값에 기초하여 상기 계측 오차에 관한 값을 취득하도록 구성되는 모델을 더 포함하는, 계측 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모델을 기계 학습에 의해 생성하도록 구성되는 기계 학습 디바이스를 더 포함하는, 계측 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기계 학습 디바이스는, 상기 특징값을 모델의 입력 데이터로서 사용하고, 외부 검사 장치에 의해 계측된 계측 대상물의 위치 정보와 상기 프로세서에 의해 결정된 위치 정보 사이의 차분을 훈련 데이터로서 사용해서, 기계 학습을 행하도록 구성되는, 계측 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 복수의 화상 성분 각각의 크기에 기초하여, 상기 계측 장치를 조정하기 위한 조정 파라미터를 결정하도록 구성되는, 계측 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조정 파라미터는, 상기 계측 대상물의 위치 및 배향, 상기 스코프에 의해 발생되는 조명광의 파장, 조명 σ 값, NA, 및 상기 스코프를 구성하는 광학 부품의 위치 및 배향 중 적어도 하나를 포함하는, 계측 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 통계적 기술은 주성분 분석, 오토인코더, 및 독립 성분 분석 중 하나인, 계측 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 계측 대상물은 마크인, 계측 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 계측 대상물은 제1 부재의 제1 마크와 제2 부재의 제2 마크에 의해 형성되는 무아레 줄무늬이며, 상기 위치 정보는 상기 제1 마크와 상기 제2 마크 사이의 상대 위치 정보인, 계측 장치.
  14. 계측 대상물의 위치 정보를 계측하는 계측 장치이며,
    상기 계측 대상물의 화상을 촬상해서 화상을 생성하도록 구성되는 스코프; 및
    상기 화상으로부터 취득되는 신호 파형에 기초하여 상기 계측 대상물의 위치 정보를 취득하도록 구성되는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 스코프에 의해 생성된 복수의 화상으로부터 취득되는 복수의 신호 파형으로부터 통계적 기술을 사용해서 복수의 신호 파형 성분을 생성하고;
    생성된 상기 복수의 신호 파형 성분을 출력하고;
    상기 복수의 신호 파형 성분에 기초하는 처리를 행하며;
    상기 처리의 결과에 기초하여 상기 위치 정보를 결정하도록 구성되는, 계측 장치.
  15. 기판 상에 원판의 패턴을 전사하는 리소그래피 장치이며,
    제1항에 규정되며, 상기 기판과 상기 원판 사이의 상대 위치를 계측하도록 구성되는 계측 장치를 포함하며,
    상기 계측 장치로부터의 출력에 기초하여 상기 기판과 상기 원판 사이의 얼라인먼트가 실행되는, 리소그래피 장치.
  16. 물품 제조 방법이며,
    제15항에서 규정된 리소그래피 장치를 사용해서 기판 상에 패턴을 전사하는 단계; 및
    상기 전사하는 단계를 거친 상기 기판을 처리하는 단계; 및
    상기 처리하는 단계를 거친 상기 기판으로부터 물품을 얻는 단계를 포함하는, 물품 제조 방법.
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