KR20230168129A - 결정 방법, 노광 방법, 정보 처리 장치, 기억 매체, 노광 장치 및 물품 제조 방법 - Google Patents

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KR20230168129A
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요시아키 구로사와
히토시 기무라
후타 기타오카
겐야 고바야시
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

투영 광학계의 결상 특성의 변동을 높은 정밀도로 보정하기 위해서 유리한 기술을 제공한다.
투영 광학계의 결상 특성의 변동을 나타내는 모델식에 사용되는, 투영 광학계에 부여되는 단위 광 에너지당 결상 특성의 변동량을 나타내는 계수를 결정하는 결정 방법은, 결상 특성의 계측을 행하는 공정과, 계측에 의해 얻어진 계측값과, 모델식을 사용해서 얻어지는 결상 특성의 예측값에 기초하여, 계수를 결정하는 공정을 갖고, 모델식은, 기판의 노광을 행하고 있는 동안의 결상 특성의 변동을 나타내는 노광 모델식과, 계측을 행하고 있는 동안의 결상 특성의 변동을 나타내는 계측 모델식을 포함하고, 노광을 행하고 있는 동안의 결상 특성의 예측값은 노광 모델식을 사용해서 구해지고, 계측을 행하고 있는 동안의 결상 특성의 예측값은 계측 모델식을 사용해서 구해진다.

Description

결정 방법, 노광 방법, 정보 처리 장치, 기억 매체, 노광 장치 및 물품 제조 방법{DETERMINATION METHOD, EXPOSURE METHOD, INFORMATION PROCESSING APPARATUS, STORAGE MEDIUM, EXPOSURE APPARATUS, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 결정 방법, 노광 방법, 정보 처리 장치, 기억 매체, 노광 장치 및 물품 제조 방법에 관한 것이다.
노광 장치는 반도체 디바이스나 액정 표시 장치 등의 제조 공정에 있어서, 마스크(레티클)의 패턴을, 투영 광학계를 통해 감광성의 기판(플레이트)에 전사하는 장치이다. 예를 들어, 액정 표시 장치의 제조에 사용되는 노광 장치는, 노광광을 반사시키고, 기판에 대하여 조사하기 위한 복수의 렌즈나 미러 등의 광학 소자를 구비한 투영 광학계를 갖는다.
노광 처리가 장시간에 미치면, 투영 광학계를 구성하는 광학 소자가 노광광의 일부를 흡수하고, 흡수된 광의 에너지가 열로 변환되고, 해당 광학 소자, 그 보유 지지 부재, 및 그들을 둘러싸는 기체의 온도가 점차 상승한다. 이때, 광학 경로 상의 기체의 온도가 상승하면, 그 공간의 굴절률이 변화하기 때문에, 광학 특성이 변화한다. 이 때문에, 투영 광학계로의 노광 에너지 조사 상태에 의한 결상 특성의 변동을, 노광량, 노광 시간 및 비노광 시간 등을 변수로 하는 보정 계수를 포함하는 모델식으로 연산하고, 그 연산 결과에 기초하여 결상 특성의 변동을 보정하고 있다.
노광 종료로부터 다음의 노광 개시까지의 사이의 투영 광학계에 광이 입사하지 않는 시간대에는 투영 광학계의 온도가 저하되어 결상 특성이 변동한다. 특허문헌 1에는, 투영 광학계로의 광 조사 시간에 기초하여, 투영 광학계의 온도의 상승 및 저하를 고려해서 결상 특성의 변동량을 구하는 것이 개시되어 있다. 특허문헌 2에는, 복수의 노광 조건을 교대로 전환하면서 노광하는 경우에, 결상 특성의 변동을 억제해서 원하는 결상 상태를 유지하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 1매의 기판에 대하여 마스크의 패턴을 교환하면서 다중 노광을 행하는 경우에, 투영 광학계에서의 조명광의 에너지 흡수에 의한 결상 특성의 변동을 보정하는 방법도 개시되어 있다.
일본특허공고 평04-047807호 공보 일본특허공개 평11-150053호 공보
그러나 근년에는, 고에너지(고선량, 또한 고투과율의 마스크)로 노광이 행해지는 점에서, 결상 특성의 단위 시간당 변동량이 크기 때문에, 변동을 파악하기 위해서 광학 특성의 계측 간격을 짧게 해서 보정 계수를 산출하고 있다. 그러나, 그렇게 해서 구한 보정 계수를 사용해서 산출한 예측값은, 실제의 계측값으로부터 어긋나는 것이 판명되었다. 이 원인은, 계측 시에 있어서의 에너지양이 노광 시에 비해 매우 작고, 노광 중인 에너지양이 높을수록, 계측 중은 노광 중과는 역 방향으로 크게 결상 특성이 변동하기 때문이다. 이 변동은 보정 계수의 산출에 무시할 수 없는 것으로 되어 있다.
본 발명은 투영 광학계의 결상 특성의 변동을 높은 정밀도로 보정하기 위해서 유리한 기술을 제공한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 동작을 행하는 노광 장치에 있어서 상기 투영 광학계의 결상 특성의 변동을 나타내는 모델식에 사용되는, 상기 투영 광학계에 부여되는 단위 광 에너지당 결상 특성의 변동량을 나타내는 계수를 결정하는 결정 방법이며, 복수의 기판에 대하여 순차적으로 상기 노광 동작이 실시되는 노광 동작 기간에 있어서의 소정의 타이밍에, 상기 투영 광학계를 통과한 계측광에 기초하여 상기 결상 특성의 계측을 행하는 공정과, 상기 계측에 의해 얻어진 계측값과, 상기 모델식을 사용해서 얻어지는 상기 결상 특성의 예측값에 기초하여, 상기 계수를 결정하는 공정을 갖고, 상기 모델식은, 상기 기판의 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 노광 모델식과, 상기 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 계측 모델식을 포함하고, 상기 기판의 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값은 상기 노광 모델식을 사용해서 구해지고, 상기 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값은 상기 계측 모델식을 사용해서 구해지는, 것을 특징으로 하는 결정 방법이 제공된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 동작을 행하는 노광 방법이며, 상기 투영 광학계의 결상 특성의 변동을 나타내는 모델식에 사용되는, 상기 투영 광학계에 부여되는 단위 광 에너지당 결상 특성의 변동량을 나타내는 계수를 결정하는 공정과, 상기 계수가 결정된 상기 모델식으로부터 얻어지는 상기 투영 광학계의 결상 특성의 변동에 기초하여 상기 기판의 위치 조정 또는 상기 투영 광학계의 결상 특성의 조정을 행하고, 그 후, 상기 기판을 노광하는 공정을 갖고, 상기 계수를 결정하는 공정은, 복수의 기판에 대하여 순차적으로 상기 노광 동작이 실시되는 노광 동작 기간에 있어서의 소정의 타이밍에, 상기 투영 광학계를 통과한 계측광에 기초하여 상기 결상 특성의 계측을 행하는 공정과, 상기 계측에 의해 얻어진 계측값과, 상기 모델식을 사용해서 얻어지는 상기 결상 특성의 예측값에 기초하여, 상기 계수를 결정하는 공정을 포함하고, 상기 모델식은, 기판의 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 노광 모델식과, 상기 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 계측 모델식을 포함하고, 상기 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값은 상기 노광 모델식을 사용해서 구해지고, 상기 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값은 상기 계측 모델식을 사용해서 구해지는, 것을 특징으로 하는 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 상기 제1 측면에 관한 결정 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치가 제공된다.
본 발명의 제4 측면에 따르면, 상기 제1 측면에 관한 결정 방법을 정보 처리 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기억한 기억 매체가 제공된다.
본 발명의 제5 측면에 따르면, 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 장치이며, 상기 투영 광학계를 통과한 계측광을 수광하고, 해당 수광한 계측광에 기초하여 상기 투영 광학계의 결상 특성을 계측하는 계측부와, 상기 투영 광학계가 광 에너지를 흡수함으로써 발생하는 결상 특성의 변동을 모델식을 사용해서 예측하고, 해당 예측의 결과에 기초하여, 상기 기판의 위치 조정 또는 상기 투영 광학계의 결상 특성의 조정을 행하고, 그 후, 상기 기판을 노광하는 제어부를 갖고, 상기 모델식은, 기판의 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 노광 모델식과, 상기 계측부에 의한 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 계측 모델식을 포함하고, 상기 제어부는, 상기 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값을 상기 노광 모델식을 사용해서 구하고, 상기 계측부에 의한 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값을 상기 계측 모델식을 사용해서 구하는, 것을 특징으로 하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제6 측면에 따르면, 상기 제2 측면에 관한 노광 방법을 사용해서 기판을 노광하는 공정과, 상기 노광된 기판을 현상하는 공정을 포함하고, 상기 현상된 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 투영 광학계의 결상 특성의 변동을 높은 정밀도로 보정하기 위해서 유리한 기술을 제공할 수 있다.
도 1은 노광 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 투영 광학계의 결상 특성의 경시 변화 일례를 도시하는 도면.
도 3은 포커스의 계측값과 그 보정의 예를 나타내는 도면.
도 4는 계측 간격의 차이에 의한 결상 특성의 변동량의 계측 결과의 예를 나타내는 도면.
도 5는 보정 계수의 결정 방법을 나타내는 흐름도.
도 6은 제1 실시 형태에 있어서의 노광 처리를 나타내는 흐름도.
도 7은 제2 실시 형태에 있어서의 노광 처리를 나타내는 흐름도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는 특허 청구 범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 실시 형태에는 복수의 특징이 기재되어 있지만, 이들 복수의 특징의 모두가 발명에 필수적인 것이라고는 한정하지 않고, 또한 복수의 특징은 임의로 조합할 수 있어도 된다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일 혹은 마찬가지 구성에 동일한 참조 번호를 붙이고, 중복된 설명은 생략한다.
<제1 실시 형태>
도 1은 실시 형태에 있어서의 노광 장치(100)의 구성예를 도시하는 도면이다. 본 명세서 및 도면에 있어서는, 수평면을 XY 평면으로 하는 XYZ 좌표계에 있어서 방향이 나타난다. 후술하는 플레이트 스테이지(30)는, 플레이트(36)의 표면이 수평면(XY 평면)과 평행해지도록, 플레이트 스테이지(30)(플레이트 척(35))의 보유 지지면 상에서 플레이트(36)를 보유 지지한다. 따라서 이하에서는, 플레이트 스테이지(30)의 보유 지지면을 따른 평면 내에서 서로 직교하는 방향을 X축 및 Y축으로 하고, X축 및 Y축에 수직인 방향을 Z축으로 한다. 또한, 이하에서는, XYZ 좌표계에 있어서의 X축, Y축, Z축에 각각 평행한 방향을 X 방향, Y 방향, Z 방향이라 하고, X축 둘레의 회전 방향, Y축 둘레의 회전 방향, Z축 둘레의 회전 방향을 각각 θX 방향, θY 방향, θZ 방향이라 한다.
이하에서는, 노광 장치(100)는 액정 패널을 제조하기 위한 주사형 노광 장치로서 구성되어 있는 것으로 한다. 도 1에 있어서, 투영 광학계(10)의 광축(11)은 Z 방향으로 연장되고, 주사 노광 시의 마스크(레티클) 및 플레이트(기판)의 주사 방향은 Y 방향이다.
노광 장치(100)는 투영 광학계(10)를 사이에 두고 Z 방향의 상방에 마스크 스테이지(20), 하측에 플레이트 스테이지(30)를 구비한다. 마스크 스테이지(20) 및 플레이트 스테이지(30)는, 각각 개별로 일정 방향으로 이동 가능하다. 마스크 스테이지(20)는 마스크(21)를 보유 지지해서 주사하고, 플레이트 스테이지(30)는 플레이트(36)를 보유 지지해서 주사한다. 마스크 스테이지(20) 및 플레이트 스테이지(30)의 주사 위치는 레이저 간섭 측장기(50)에 의해 계측될 수 있다.
마스크 스테이지(20)는 투영되어야 할 패턴을 갖는 마스크(21)를 탑재한다. 또한, 노광 장치(100)는 마스크 스테이지(20)의 상방에, 마스크(21)와 플레이트(36)에 형성된 패턴을, 투영 광학계(10)를 통해 관찰할 수 있는 관찰 광학계(40)와, 조명 광학계(41)를 구비한다.
플레이트 스테이지(30)는 본체 베이스(31) 상에 배치한 Y 스테이지(32) 및 X 스테이지(33)를 갖고, 더욱 Y 스테이지(32) 및 X 스테이지(33) 상에 배치된 θZ 스테이지(34)를 갖는다. 또한, θZ 스테이지(34) 상에는, 플레이트 척(35)이 배치되고, 피처리 기판인 플레이트(36)는, 플레이트 척(35)에 의해 보유 지지된다. Y 스테이지(32)는 Y 방향으로 이동하는 스테이지, X 스테이지(33)는 X 방향으로 이동하는 스테이지, θZ 스테이지(34)는 Z 방향 및 θZ 방향으로 이동하는 스테이지이다. θZ 스테이지(34)는 Z 방향으로 이동하는 Z 스테이지와 θZ 방향으로 이동하는 회전 스테이지에 별체로 구성되어 있어도 된다.
Z 센서(37, 38)(플레이트 높이 계측 센서)는 플레이트(36) 또는 플레이트 척(35)의 표면으로부터의 Z 방향의 위치의 계측을 행한다. 그 계측값은 θZ 스테이지(34)의 제어에 사용된다.
주제어부(60)는 광학 특성 계측부(61), 광학 특성 보정부(62), 광학 특성 계산부(63) 및 데이터 보유 지지부(64)를 포함할 수 있다. 주제어부(60)는 포커스 계측, 포커스 변동의 예측 및 보정, 마스크 스테이지(20) 및 플레이트 스테이지(30)의 제어를 행한다. 주제어부(60)는 CPU나 메모리 등을 포함하는 컴퓨터(정보 처리 장치)로 구성될 수 있다.
이하, 노광 장치(100)에 있어서의 포커스 계측의 일례에 대해서 설명한다.
마스크(21)와 플레이트 척(35)의 표면에는, 도시하지 않은 포커스 계측용 마크가 형성되어 있고, 각각의 마크는 X 방향과 Y 방향의 위치 정보를 갖고 있다. 일례에 있어서, 이들 포커스 계측용 마크는 광전 센서로 되어 있고, 해당 센서에 들어간 광량이 최대가 된 Z 위치가 베스트 포커스 위치가 된다.
플레이트(36)와 플레이트 척(35) 상의 계측 마크와의 사이에는 Z 방향의 위치차가 있기 때문에, 주제어부(60)(광학 특성 계측부(61))는, 미리 Z 센서(37, 38)를 사용해서 그 위치차를 계측한다. 계측된 위치차의 계측값을 「계측값 A」라 한다. 이어서, 광학 특성 계측부(61)는 포커스 계측을 위해, 마스크 스테이지(20)와 플레이트 척(35)을 포커스 계측 위치에 구동한다. 구동 종료 후, 광학 특성 계측부(61)는 Z 센서(37, 38)를 사용해서 높이 계측을 행한다. 그 후, 광학 특성 계측부(61)는 조명 광학계(41)로부터 포커스 계측용 마크를 향해서 계측광을 조사한다. 광학 특성 계측부(61)는 투영 광학계(10)를 통과한 계측광을 포커스 계측용 마크에 있어서 수광하고, 해당 수광한 계측광에 기초하여 광량을 계측한다. 그리고, 이하와 같이 투영 광학계(10)의 결상 특성으로서의 포커스가 계측된다.
계측 종료 후, 광학 특성 계측부(61)는 θZ 스테이지(34)를 미동시키면서, 높이 계측과 광량 계측을 광량의 피크(최댓값)가 구해질 때까지 반복 계측하고, 그 후, 광량이 최댓값이 되었을 때의 높이 위치를 구한다. 여기에서 구해진 높이 위치를 「계측값 B」로 한다. 계측값 B는 플레이트 척(35) 상에서의 베스트 포커스 값을 나타내고 있기 때문에, 계측값 B와 계측값 A의 차분을, 플레이트(36) 상의 베스트 포커스값으로서 구할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태에 따른 노광 에너지 조사에 의한 투영 광학계(10)의 결상 특성의 변동 모델식과, 모델식을 정량화하기 위해서 사용하는 노광 조건마다의 결상 특성의 변동을 보상하기 위한 보정 계수에 대해서 설명한다.
도 2에는 투영 광학계(10)의 결상 특성의 경시 변화의 일례가 나타나 있다. 도 2에 있어서, 횡축은 시간 t를 나타내고, 종축은 투영 광학계(10)의 결상 특성의 변동량 F를 나타내고 있다. 또한, 투영 광학계(10)의 초기(즉, 노광 전)의 결상 특성의 변동량을 F0으로 한다.
도 2에 있어서, 「노광 시」는 노광 동작이 실시되는 노광 동작 기간을 나타내고, 「비노광 시」는 노광 동작 기간의 후의, 노광 동작이 실시되지 않는 비노광 동작 기간을 나타낸다. 「노광 동작 기간」이란, 복수의 플레이트 중의 최초의 플레이트에 대한 노광 동작의 개시로부터 마지막 플레이트에 대한 노광 동작의 종료까지의 기간을 말하는 것으로 한다. 실제로는 노광이 행해지지 않는 샷과 샷 사이의 기간이나 플레이트 교환 기간도, 「노광 동작 기간」에 포함되는 것으로 한다.
도 2에 있어서, 노광이 시각 t0으로부터 개시되면, 시간의 경과에 수반해서 결상 특성이 변동하고, 시각 t1에서, 일정한 변동량 F1에 수렴한다(포화 특성). 시각 t1 이후에는, 노광광이 투영 광학계(10)에 입사해도, 투영 광학계(10)에 흡수되는 열 에너지와 투영 광학계(10)로부터 방출되는 열 에너지가 평형 상태에 달하고 있기 때문에, 결상 특성의 변동량은 F1로부터 변화하지 않는다. 이하에서는, F1을 최대 변동량이라고도 칭한다. 그리고, 노광이 시각 t2에서 정지되면, 시간의 경과에 수반해서 결상 특성의 변동량은 초기 상태로 되돌아가서, 시각 t3에서 초기의 결상 특성의 변동량 F0이 된다.
도 2의 시상수 TS1과 TS2는, 투영 광학계(10)의 열 전달 특성 상의 시상수와 등가이다. 이들 시상수는 투영 광학계(10)에 고유한 값이다.
이어서, 도 2에 도시되는 결상 특성의 최대 변동량 F1의 산출 방법을 설명한다. 단위 노광 에너지당 결상 특성의 변동량을 K, 실제 노광 에너지를 결정하는 노광 조건(노광 시간, 노광량, 주사 속도, 노광 영역 정보 등)의 파라미터를 Q로 하면, 결상 특성의 최대 변동량 F1은, 다음 식으로 표현된다.
F1=K×Q … (1)
여기서, 어떤 시각 k에 있어서의 결상 특성의 변동량을 F(k)로 하면, 시각 k로부터 시간 Δt 노광한 후의 결상 특성의 변동량 F(k+1)은, 최대 변동량 F1과 시상수 TS1, TS2를 사용하여, 다음 식에 의해 근사된다.
F(k+1)=F(k)+F1×(1-e(-Δt/TS1)) … (2)
시각 k로부터 시간 Δt 노광하지 않은 경우에는, 결상 특성의 변동량 F(k+1)은, 다음 식에 의해 근사된다.
F(k+1)=F(k)×e(-Δt/TS2) … (3)
도 2에서 나타낸 투영 광학계(10)의 결상 특성의 변동 특성을 나타내는 곡선을, 식 (1), 식 (2), 식 (3)의 함수로 모델화함으로써, 노광열에 의해 변동하는 투영 광학계(10)의 결상 특성의 변동을 예측할 수 있다. 단, 식 (1), 식 (2), 식 (3)의 형은 일례에 지나지 않고, 다른 식을 사용해서 모델화해도 된다. 또한, 모델수는 복수로 해도 된다.
식 (1)의 파라미터 Q는, 예를 들어 노광 시간, 노광량, 주사 속도의 어느 것을 포함할 수 있다. 단위 광량당(단위 광 에너지당)의 결상 특성의 변동량을 나타내는 K를, 보정 계수라고 한다. 파라미터 Q와 보정 계수 K를 조합함으로써, 식 (1)의 최대 변동량 F1을 산출할 수 있다.
보정 계수 K는 노광 조건마다 산출해야 한다. 왜냐하면, 노광 조건을 변화시키면, 투영 광학계(10)에 입사하는 광의 에너지 밀도 분포가 변화하고, 그 결과, 투영 광학계(10)의 결상 특성의 변동량이 변화하기 때문이다.
투영 광학계(10)의 결상 특성으로서 포커스를 예로 들어 설명한다. 광학 특성 계산부(63)는 데이터 보유 지지부(64)에 보존된 파라미터에 기초하여 포커스의 변동량의 예측값을 계산한다. 광학 특성 계산부(63)에 의한 계산은, 플레이트마다 순차 반복해서 행해진다. 광학 특성 보정부(62)는, 이 계산으로부터 얻어지는 포커스 변동량과 일치하도록 플레이트 스테이지(30)(θZ 스테이지(34))를 광축(11)과 평행한 방향(Z 방향)으로 구동해서 보정한다.
광학 특성 계측부(61)는 포커스를 계측한다. 이에 의해, 도 3에 나타낸 바와 같은 계측값이 얻어진다. 그 후, 광학 특성 계산부(63)는 데이터 보유 지지부(64)에 보존된 파라미터에 기초하여 포커스의 변동량의 예측값을 계산하고, 광학 특성 보정부(62)는, 해당 계산된 예측값에 기초하여 플레이트 스테이지(30)의 보정을 행한다.
노광 동작이 실시되는 노광 동작 기간에 있어서의 소정의 타이밍에, 투영 광학계(10)를 통과한 계측광에 기초하여 결상 특성의 계측이 행해진다. 계측은 노광 동작 기간에 있어서의 소정의 시간 간격(계측 간격)마다의 복수의 타이밍에, 플레이트의 노광 전에 실시된다. 도 4에는, 계측 간격의 차이에 의한 결상 특성의 변동량의 계측 결과의 예가 나타나 있다. 도 4에 있어서, 횡축은 시간 t를 나타내고, 종축은 투영 광학계(10)가 계측된 결상 특성의 변동량 F를 나타내고 있다. 투영 광학계(10)의 결상 특성은, 도 2에서 나타낸 바와 같은 포화 특성이 상정되어 있다. 근년에는, 고에너지(고선량, 또한 고투과율의 마스크)로 노광이 행해지는 점에서, 결상 특성의 단위 시간당 변동량이 크다. 그러한 변동을 파악하기 위해서, 노광 동작 기간에 있어서의 제1 구간에서는, 계측 간격을 짧게 하고, 제1 구간보다 뒤인 제2 구간에서는 계측 간격을 길게 설정하여, 보정 계수를 산출하고 있다. 이 경우의 결상 특성이 「계측 간격 1」로서 나타나 있다. 「계측 간격 2」로서 나타나 있는 결상 특성은, 종래와 같이 계측 간격을 일정하게 한 것이다.
「계측 간격 1」에서 얻어진 결상 특성으로부터 보정 계수를 산출하고, 「계측 간격 2」에서 얻어진 결상 특성으로부터 예측값을 산출하면, 예측값과 계측값 사이의 오차가 커지는 것을 알 수 있다. 그 원인은, 계측 시에 있어서의 에너지양이 노광 시에 비해 매우 작고, 노광 중인 에너지양이 높을수록, 계측 중은, 노광 중과는 역 방향으로 크게 결상 특성이 변동하기 때문이다. 본 실시 형태에서는, 이하에 설명하게 계측 중의 결상 특성의 변동을 가미하는 것에 의해 고정밀도로 보정 계수를 산출한다.
도 5는 본 실시 형태에 있어서의 보정 계수의 결정 방법을 나타내는 흐름도이다. S501에서, 주제어부(60)는 보정 계수를 구할 때의 노광 조건을 설정한다. 노광 조건이란, 예를 들어 마스크, 노광 영역 등이다. 그 후, S502에서, 주제어부(60)(광학 특성 계측부(61))는, 최초의 플레이트에 대한 노광 동작이 개시되기 전의 결상 특성의 초기 계측(초기 포커스 계측)을 행한다.
S503에서, 주제어부(60)는 설정된 노광 조건에서 노광을 실시한다. S504에서, 주제어부(60)는 노광 조건에 설정된 소정의 계측 간격이 경과했는지를 판정한다. 계측 간격이 경과하지 않았으면, 처리는 S503으로 되돌아가서, 노광을 계속한다. 계측 간격이 경과한 경우, 처리는 S505로 진행하여, 주제어부(60)(광학 특성 계측부(61))는, 다음의 플레이트의 노광 전에, 계측(포커스 계측)을 행한다. 얻어진 계측값은, S503에서의 노광 시간 및 S505에서의 계측 시간과 관련지어, 데이터 보유 지지부(64)에 기억된다. S506에서, 주제어부(60)는 S503의 노광 개시로부터 유저에 의해 미리 설정된 지정 시간이 경과했는지를 판정한다. 지정 시간이 경과하지 않았으면, 처리는 S503으로 되돌아가서 노광을 계속한다. 지정 시간이 경과한 경우, 처리는 S507로 진행하여, 주제어부(60)는 S505에서의 계측 횟수가 유저에 의해 미리 설정된 지정 횟수에 달했는지를 판정한다. 지정 횟수에 달하지 않았으면, 처리는 S503으로 되돌아가 노광을 계속한다. 지정 횟수에 도달한 경우, 처리는 S508로 진행한다.
S508에서는, 주제어부(60)(광학 특성 계산부(63))는 보정 계수의 산출(결정)을 행한다. 광학 특성 계산부(63)는 데이터 보유 지지부(64)에 보유 지지되어 있는 계측값과, 그에 관련지어진 노광 시간 및 계측 시간을 사용하여, 이하에 나타내는 식 (4), (5), (6), (7)의 모델식을 사용해서 얻어지는, 결상 특성의 예측값에 기초하여, 보정 계수를 결정한다. 예를 들어, 보정 계수는, 계측값과 예측값의 잔차가 최소가 되도록 결정된다. 결정된 보정 계수는 데이터 보유 지지부(64)에 기억된다.
A1=K1×Q1 … (4)
A2=K2×Q2 … (5)
F1(k)=F(k)+A1×(1-e-Δt1/TS1) … (6)
F(k+1)=F1(k)+A2×(1-e-Δt2/TS2) … (7)
여기서, A1은 노광 시에 있어서의 결상 특성의 최대 변동량,
TS1은 시상수,
K1은 단위 노광 에너지당 결상 특성의 변동량,
Q1은 실제 노광 에너지를 결정하는 노광 조건의 파라미터,
A2는 계측 시에 있어서의 결상 특성의 최대 변동량,
TS2는 시상수,
K2는 단위 계측 에너지당 결상 특성의 변동량,
Q2는 실제 계측 에너지를 결정하는 파라미터,
F(k)는 시각 k에 있어서의 결상 특성의 변동량,
F1(k)는 F(k)로부터 시간 Δt1 노광한 후의 결상 특성의 변동량,
F(k+1)은 F1(k)로부터 시간 Δt2 계측한 후의 결상 특성의 변동량,이다.
파라미터 Q1, Q2는, 예를 들어 노광 시간, 노광량, 주사 속도의 어느 것을 포함할 수 있다. 단위 광량당(단위 광 에너지당)의 결상 특성의 변동량을 나타내는 K1, K2를, 보정 계수라 한다.
상기한 투영 광학계(10)의 결상 특성의 모델식은, 노광 모델식과, 계측 모델식을 포함한다. 노광 모델식은 기판의 노광을 행하고 있는 동안, 즉 투영 광학계(10)로의 노광광의 조사 중에 있어서의 결상 특성의 변동을 나타내는 모델식이다. 계측 모델식은, 계측을 행하고 있는 동안에 있어서의 결상 특성의 변동을 나타내는 모델식이다. 노광 모델식은 식 (6)으로 표시되고, 계측 모델식은 식 (7)로 표시된다. 기판의 노광을 행하고 있는 동안의 결상 특성의 예측값은 노광 모델식을 사용해서 구해지고, 계측을 행하고 있는 동안의 결상 특성의 예측값은 계측 모델식을 사용해서 구해진다.
도 6에는, 본 실시 형태에 있어서의 노광 처리의 흐름도가 나타나 있다. S601에서, 주제어부(60)는 노광 조건에 있었던 보정 계수를 데이터 보유 지지부(64)로부터 읽어내서 설정한다. S602에서, 주제어부(60)(광학 특성 계산부(63))는, 설정된 보정 계수에 기초해서 예측 보정량을 계산한다. S603, 주제어부(60)(광학 특성 보정부(62))는, 계산된 예측 보정량으로, 플레이트 스테이지(30)를 보정 구동(플레이트의 위치를 조정)한다. 그 후, S604에서, 주제어부(60)는 노광 처리를 행한다.
<제2 실시 형태>
상술한 제1 실시 형태에서는, 미리 보정 계수를 산출해 두고(도 5), 산출 완료의 보정 계수를 사용해서 예측 보정량을 계산하고, 보정 구동을 행하는(도 6) 수순을 나타냈다. 그에 대해서 제2 실시 형태에서는, 보정 계수를 구하면서 예측 보정량을 계산하고, 보정 구동을 행하는 수순을 설명한다. 이 방법에서는, 미리 보정 계수를 구해둘 필요가 없고, 생산을 행하면서 보정 계수를 산출하는 것이 가능하다.
도 7에는, 본 실시 형태에 있어서의 노광 처리의 흐름도가 나타나 있다. S701에서, 주제어부(60)는 보정 계수를 구할 때의 노광 조건을 설정한다. S702에서, 주제어부(60)(광학 특성 계측부(61))는 초기 계측을 행한다.
S703에서, 주제어부(60)(광학 특성 계산부(63))는 예측 보정량을 산출 가능한지의 여부를 판정한다. 이 판정은 예를 들어, 보정 계수의 산출 횟수가 소정 횟수를 초과하고 있는지로 판정한다. 예측 보정량을 산출 가능한 경우, S704에서, 광학 특성 계산부(63)는 예측 보정량을 산출한다. S705에서, 광학 특성 보정부(62)는, 산출된 예측 보정량으로, 플레이트 스테이지(30)를 보정 구동한다. 그 후, S706에서, 주제어부(60)는 노광 처리를 행한다. S703에서 예측 보정량은 산출 불가능이라 판정된 경우, 처리는 S705로 이행한다. S705에서는, 광학 특성 보정부(62)는 광학 특성 계측부(61)에 의해 계측된 최종 계측값을 보정량으로서, 플레이트 스테이지(30)를 보정 구동한다. 그 후, S706에서, 주제어부(60)는 노광 처리를 행한다.
이어서, S707에서, 주제어부(60)는 노광 조건에 설정된 소정의 계측 간격이 경과했는지를 판정한다. 계측 간격이 경과하지 않았으면, 처리는 S710로 진행한다. S710에서는, 주제어부(60)는 노광이 종료되었는지의 여부, 즉 노광하는 기판이 아직 있는지의 여부,를 판정한다. 노광이 종료하지 않았으면, 처리는 S703으로 되돌아가고, 노광이 종료한 경우, 처리는 종료한다.
S707에서, 계측 간격이 경과한 경우, 처리는 S708로 진행하고, 주제어부(60)(광학 특성 계측부(61))는, 다음의 플레이트의 노광 전에, 계측(포커스 계측)을 행한다. 얻어진 계측값은, S706에서의 노광 시간 및 S708에서의 계측 시간과 관련지어, 데이터 보유 지지부(64)에 기억된다. S709에서, 주제어부(60)(광학 특성 계산부(63))는, 제1 실시 형태에서 예시한 식 (4), (5), (6), (7)에 따라 보정 계수를 산출한다. 산출된 보정 계수는 데이터 보유 지지부(64)에 기억된다. 그 후, 처리는 S710으로 진행한다.
또한, S707에서 판정되는 계측 간격의 길이는, 시상수마다 설정되어도 된다. 예측 보정량과 계측값의 차분에 따라서 계측 간격이 결정되도록 해도 된다. 이들 계측 간격의 결정 방법은 예시이며, 기타 방법에 의해 결정되어도 된다. 이와 같이 계측 간격을 가변으로 함으로써, 결상 특성의 보정 정밀도가 유지되도록 보정 계수를 구하는 것이 가능해진다.
상술한 실시 형태에 있어서는, 투영 광학계의 결상 특성의 구체예로서 포커스에 대해서 설명했다. 그러나, 결상 특성은, 포커스뿐만 아니라, 배율, 상면 만곡, 왜곡 수차, 비점 수차, 구면 수차, 코마 수차 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상술한 예와 같이 결상 특성이 포커스인 경우, 주제어부(60)는 모델식을 사용한 예측의 결과에 기초하여, 플레이트(기판)의 위치의 조정(플레이트 스테이지(30)의 구동)을 행한다. 결상 특성이 배율, 상면 만곡, 왜곡 수차, 비점 수차, 구면 수차, 혹은 코마 수차인 경우, 주제어부(60)는 모델식을 사용한 예측의 결과에 기초하여, 투영 광학계(10)의 결상 특성의 조정을 행한다. 그러한 조정은, 투영 광학계(10)를 구성하는 광학 소자의 구동, 마스크 스테이지(20)의 구동 중 적어도 하나에 의해 행해질 수 있다.
<물품 제조 방법의 실시 형태>
본 발명의 실시 형태에 따른 물품 제조 방법은, 예를 들어 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세 구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하기에 적합하다. 본 실시 형태의 물품 제조 방법은, 기판에 도포된 감광제에 상기의 노광 장치를 사용해서 잠상 패턴을 형성하는 공정(기판을 노광하는 공정)과, 이러한 공정에서 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상하는 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 비용의 적어도 하나에 있어서 유리하다.
(다른 실시 형태)
본 발명은, 상술한 실시 형태의 1 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억 매체를 통해 시스템 또는 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 있어서의 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어내기 실행하는 처리여도 실현 가능하다. 또한, 1 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실현 가능하다.
(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 실현 가능하다.
또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행가능하다.
발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것은 아니고, 발명의 정신 및 범위로부터 이탈하지 않고, 여러가지 변경 및 변형이 가능하다. 따라서, 발명의 범위를 밝히기 위해서 청구항을 첨부한다.
10: 투영 광학계, 20: 마스크 스테이지, 21: 마스크, 30: 플레이트 스테이지, 36: 플레이트, 60: 주제어부, 100: 노광 장치

Claims (10)

  1. 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 동작을 행하는 노광 장치에 있어서 상기 투영 광학계의 결상 특성의 변동을 나타내는 모델식에 사용되는, 상기 투영 광학계에 부여되는 단위 광 에너지당 결상 특성의 변동량을 나타내는 계수를 결정하는 결정 방법이며,
    복수의 기판에 대하여 순차적으로 상기 노광 동작이 실시되는 노광 동작 기간에 있어서의 미리정해진 타이밍에, 상기 투영 광학계를 통과한 계측광에 기초하여 상기 결상 특성의 계측을 행하는 공정과,
    상기 계측에 의해 얻어진 계측값과, 상기 모델식을 사용해서 얻어지는 상기 결상 특성의 예측값에 기초하여, 상기 계수를 결정하는 공정
    을 갖고,
    상기 모델식은, 기판의 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 노광 모델식과, 상기 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 계측 모델식을 포함하고,
    상기 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값은 상기 노광 모델식을 사용해서 구해지고, 상기 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값은 상기 계측 모델식을 사용해서 구해지는
    것을 특징으로 하는 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계측은, 상기 노광 동작 기간에 있어서의 미리정해진 시간 간격마다의 복수의 타이밍에, 기판의 노광 전에 실시되는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 미리정해진 시간 간격은, 상기 투영 광학계의 미리 상정된 결상 특성의 포화 특성에 기초하여, 상기 노광 동작 기간에 있어서의 제1 구간에서는 짧고, 상기 제1 구간보다 뒤인 제2 구간에서는 길어지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기판의 최초의 기판에 대한 상기 노광 동작이 개시되기 전에, 상기 결상 특성의 초기 계측을 행하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 결상 특성은, 포커스, 배율, 상면 만곡, 왜곡 수차, 비점 수차, 구면 수차, 코마 수차 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정 방법.
  6. 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 동작을 행하는 노광 방법이며,
    상기 투영 광학계의 결상 특성의 변동을 나타내는 모델식에 사용되는, 상기 투영 광학계에 부여되는 단위 광 에너지당 결상 특성의 변동량을 나타내는 계수를 결정하는 공정과,
    상기 계수가 결정된 상기 모델식으로부터 얻어지는 상기 투영 광학계의 결상 특성의 변동에 기초하여 상기 기판의 위치 조정 또는 상기 투영 광학계의 결상 특성의 조정을 행하고, 그 후, 상기 기판을 노광하는 공정
    을 갖고,
    상기 계수를 결정하는 공정은,
    복수의 기판에 대하여 순차적으로 상기 노광 동작이 실시되는 노광 동작 기간에 있어서의 미리정해진 타이밍에, 상기 투영 광학계를 통과한 계측광에 기초하여 상기 결상 특성의 계측을 행하는 공정과,
    상기 계측에 의해 얻어진 계측값과, 상기 모델식을 사용해서 얻어지는 상기 결상 특성의 예측값에 기초하여, 상기 계수를 결정하는 공정
    을 포함하고,
    상기 모델식은, 기판의 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 노광 모델식과, 상기 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 계측 모델식을 포함하고,
    상기 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값은 상기 노광 모델식을 사용해서 구해지고, 상기 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값은 상기 계측 모델식을 사용해서 구해지는
    것을 특징으로 하는 노광 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 결정 방법을 실행하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 결정 방법을 정보 처리 장치에 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 기억한 컴퓨터 판독가능한 기억 매체.
  9. 투영 광학계를 통해 기판을 노광하는 노광 장치이며,
    상기 투영 광학계를 통과한 계측광을 수광하고, 해당 수광한 계측광에 기초하여 상기 투영 광학계의 결상 특성을 계측하는 계측부와,
    상기 투영 광학계가 광 에너지를 흡수함으로써 발생하는 결상 특성의 변동을 모델식을 사용해서 예측하고, 해당 예측의 결과에 기초하여, 상기 기판의 위치 조정 또는 상기 투영 광학계의 결상 특성의 조정을 행하고, 그 후, 상기 기판을 노광하는 제어부
    를 갖고,
    상기 모델식은, 기판의 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 노광 모델식과, 상기 계측부에 의한 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 변동을 나타내는 계측 모델식을 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 노광을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값을 상기 노광 모델식을 사용해서 구하고, 상기 계측부에 의한 계측을 행하고 있는 동안의 상기 결상 특성의 예측값을 상기 계측 모델식을 사용해서 구하는
    것을 특징으로 하는 노광 장치.
  10. 제6항에 기재된 노광 방법을 사용해서 기판을 노광하는 공정과,
    상기 노광된 기판을 현상하는 공정
    을 포함하고, 상기 현상된 기판으로부터 물품을 제조하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.
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