WO2020170631A1 - 形成方法、形成装置、および物品の製造方法 - Google Patents

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substrate
forming
pattern
mode
mark
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PCT/JP2020/000398
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詠史 稲村
武人 川上
慎吾 米田
裕介 栗田
悠 今野
紘祥 白尾
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キヤノン株式会社
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34

Definitions

  • the present invention relates to a forming method for forming a pattern on one layer on a substrate, a forming apparatus, and a method for manufacturing an article.
  • MMG Multi Model on Glass
  • the MMG technology is advantageous in terms of throughput because the pattern formation on the substrate is shared by multiple devices and is performed efficiently, but further improvement in throughput is required.
  • the present invention aims to provide an advantageous technique for improving the throughput.
  • a forming method is a forming method of forming a pattern on one layer on a substrate by using a first device and a second device.
  • a mark forming step of forming a mark on a substrate by an apparatus, a first forming step of forming a first pattern on the substrate by the first apparatus, and a second forming step of forming a second pattern on the substrate by the second apparatus A process including a forming process is performed for each substrate, a measurement process of measuring the position of the mark by the first device is performed as a mode of the process, and the second pattern of the second pattern is formed based on a measurement result of the measurement process. It is characterized by including a first mode for controlling the formation and a second mode for omitting the measurement step and controlling the formation of the second pattern based on the measurement result of the previous measurement step.
  • an advantageous technique for improving throughput can be provided.
  • Flowchart showing pattern formation processing Diagram showing the processing flow in the forming system A diagram showing how a pattern is formed on a substrate over time A diagram showing how a pattern is formed on a substrate over time A diagram showing how a pattern is formed on a substrate over time A diagram showing how a pattern is formed on a substrate over time
  • the flowchart which shows the pattern formation process of 2nd Embodiment.
  • the flowchart which shows the pattern formation process of 2nd Embodiment The figure which shows the processing flow in the formation system of 2nd Embodiment.
  • the forming system 100 (forming apparatus) according to the present invention will be described.
  • the forming system 100 is a system that executes a so-called MMG (Multi Model on Glass) technique of forming patterns at different positions in one layer (same layer) on a substrate using a plurality of lithographic apparatuses.
  • MMG Multi Model on Glass
  • the lithographic apparatus include an exposure apparatus that exposes a substrate to transfer a mask pattern onto the substrate, an imprint apparatus that forms a pattern of an imprint material on the substrate by using a mold, and a charged particle beam on the substrate.
  • a drawing device for forming a pattern can be used.
  • the “one layer on the substrate” to which the MMG technology according to the present invention is applied may be, for example, a layer (so-called first layer) first formed on a bare substrate on which a pattern is not yet formed.
  • the present invention is not limited to this, and the second and subsequent layers may be used.
  • a pattern laminate pattern
  • photosensitive agent photosensitive agent
  • the substrate W for example, a glass plate, a semiconductor wafer, or the like can be applied, but in the present embodiment, an example of using the glass plate as the substrate W will be described.
  • “one layer on the substrate” may be simply referred to as “on the substrate”.
  • the forming system 100 may include a first exposure device 10 (first device), a second exposure device 20 (second device), a transport unit 30, and a main control unit 40.
  • the transport unit 30 transports the substrate W to the first exposure apparatus 10 and the second exposure apparatus 20.
  • the main control unit 40 is composed of, for example, a computer having a CPU and a memory, controls the entire formation system 100 in a centralized manner, and stores data and information between the first exposure apparatus 10 and the second exposure apparatus 20. You can control the transfer.
  • the first exposure apparatus 10 can include, for example, a pattern forming unit 11 (first forming unit), a mark forming unit 12, a mark measuring unit 13 (first measuring unit), and a control unit 14.
  • the pattern forming unit 11 forms the first pattern P1 on the substrate by transferring the pattern of the mask M onto the substrate.
  • the pattern forming unit 11 forms the first pattern P1 in the first region on the substrate based on the first information (for example, design data) indicating the target position coordinates for forming the first pattern P1.
  • the mark forming unit 12 forms the alignment mark on the substrate based on the information (for example, design data) indicating the target position coordinates for forming the alignment mark.
  • the mark measuring unit 13 measures the position of the alignment mark formed by the mark forming unit 12.
  • the control unit 14 is composed of, for example, a computer having a CPU, a memory, and the like, and controls the pattern forming unit 11, the mark forming unit 12, and the mark measuring unit 13 according to the apparatus coordinate system (that is, each process by the first exposure apparatus 10 is performed. Control).
  • the control unit 14 is provided separately from the main control unit 40, but may be provided as a component of the main control unit 40.
  • the second exposure apparatus 20 can include, for example, a pattern forming unit 21 (second forming unit), a mark measuring unit 23 (second measuring unit), and a control unit 24.
  • the mark forming section is not provided, but the mark forming section may be provided.
  • the pattern forming unit 21 forms the second pattern P2 on the substrate by transferring the pattern of the mask M onto the substrate.
  • the pattern forming unit 21 is on a substrate different from the first region in which the first pattern P1 is formed, based on the second information (for example, design data) indicating the target position coordinates for forming the second pattern P2.
  • the second pattern P2 is formed in the second region.
  • the mark measuring unit 23 measures the position of the alignment mark formed by the mark forming unit 12 of the first exposure apparatus 10.
  • the control unit 24 is configured by a computer having, for example, a CPU and a memory, and controls the pattern forming unit 21 and the mark measuring unit 23 according to the device coordinate system (that is, controls each process by the second exposure device 20).
  • the control unit 24 is provided as a separate body from the main control unit 40, but may be provided as a component of the main control unit 40.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the first exposure apparatus 10.
  • the second exposure device 20 is different from the first exposure device 10 in that the mark forming portion 12 is not provided, but other configurations may be the same. That is, the pattern forming unit 21 and the mark measuring unit 23 of the second exposure apparatus 20 can be configured similarly to the pattern forming unit 11 and the mark measuring unit 13 of the first exposure apparatus 10, respectively.
  • the first exposure apparatus 10 may include, as the pattern forming unit 11, an illumination optical system 11b, a mask stage 11c, a projection optical system 11d, and a substrate stage 11e.
  • the illumination optical system 11b illuminates the mask M using the light from the light source 11a.
  • the mask stage 11c is configured to be movable while holding the mask M.
  • the projection optical system 11d projects the pattern formed on the mask M onto the substrate W.
  • the substrate stage 11e is configured to be movable while holding the substrate W.
  • the mask M and the substrate W are respectively disposed at optically conjugate positions (the object plane and the image plane of the projection optical system 11d) via the projection optical system 11d,
  • the pattern of the mask M is projected onto the substrate by the projection optical system 11d. Thereby, a latent pattern can be formed in the resist layer on the substrate.
  • the first exposure apparatus 10 shown in FIG. 2 is provided with the mark forming unit 12 (12a, 12b) and the mark measuring unit 13 (13a, 13b) described above.
  • the mark forming unit 12 forms an alignment mark on the substrate by irradiating the substrate with energy such as a charged particle beam.
  • the alignment mark formed on the substrate by the mark forming unit 12 may be referred to as “mark AM”.
  • the mark measuring unit 13 measures the position of the mark AM by detecting the mark AM formed on the substrate by the mark forming unit 12.
  • the mark measuring unit 13 includes a scope (off-axis scope) having an image sensor and an optical element, and marks based on the position of the substrate W (XY directions) and the position of the mark AM in the field of view of the scope.
  • the position of AM can be measured.
  • two mark forming portions 12 and two mark measuring portions 13 are provided, but the number is not limited to two and may be three or more. It may be an individual.
  • FIG. 3 is a diagram showing an arrangement example of the first pattern P1, the second pattern P2, and the marks AM formed on the substrate by the forming system 100.
  • the first pattern P1 can be formed in the first region on the substrate by the pattern forming unit 11 of the first exposure apparatus 10.
  • the second pattern P2 can be formed by the pattern forming unit 21 of the second exposure apparatus 20 in a second region on the substrate different from the first region in which the first pattern P1 is formed.
  • the first pattern P1 and the second pattern P2 are formed on the substrate one by one with the same size (size), but the invention is not limited to this, and even if they are different in size, orientation, and number. Good.
  • the marks AM are formed by the mark forming unit 12 of the first exposure apparatus 10 at a plurality of positions in regions different from the regions (first region, second region) where the first pattern P1 and the second pattern P2 are formed. Can be done.
  • the three marks AM1 to AM3 are formed near the corners of the substrate W so as not to be arranged on the same straight line.
  • the X direction shift, the Y direction shift, the rotation, the X direction magnification, and the Y direction magnification are based on the measurement results of the positions of the three marks AM1 to AM3. Can be asked.
  • the pattern forming accuracy by the forming system 100 can be evaluated based on the size and position of the entire pattern formed on the substrate.
  • the size of the entire pattern formed on the substrate can be defined by, for example, a first index TP (Total Pitch) indicating the length of the diagonal line in the entire pattern formed on the substrate.
  • TP Total Pitch
  • the length of the straight line connecting the end point EP2 is defined as the first index TP.
  • the position of the entire pattern formed on the substrate can be defined by, for example, a second index CS (Center Shift) indicating the position of the center point in the entire pattern formed on the substrate.
  • CS Center Shift
  • the center point of the straight line connecting the end points EP1 and EP2 is defined as the second index CS.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a pattern forming process using the MMG technology. Each step of the flowchart shown in FIG. 4 can be executed under the control of the main controller 40.
  • FIG. 5 is a diagram showing a processing flow (data flow) in the forming system 100.
  • FIGS. 6A to 6D are diagrams showing a state of forming a pattern on a substrate by a pattern forming process with time. 6A to 6D, the positional relationship between the substrate W and the mark measuring units 13a and 13b and the pattern formed on the substrate by the first exposure apparatus 10 and the second exposure apparatus 10 are shown.
  • the first exposure device 10 forms the first pattern on each of the Shot1 to Shot3 on the substrate and the second pattern is formed on the substrate Shot4 on the substrate by the second exposure device 20.
  • the substrate W is transported to the first exposure apparatus 10 by the transport unit 30 (process (1) in FIG. 5).
  • a plurality of marks AM are formed on the substrate by the mark forming portions 12a and 12b of the first exposure apparatus 10 based on information (for example, design data) indicating the target position where the marks AM should be formed (see FIG. 5).
  • Process (2) The formation of the marks AM by the mark forming portions 12a and 12b can be controlled under the coordinate system of the first exposure apparatus 10. As a result, as shown in FIG. 6A, three marks AM1 to AM3 are formed near the corners of the substrate W.
  • the positions of the plurality of marks AM formed on the substrate in the process of S102 are measured by the mark measuring units 13a and 13b of the first exposure apparatus 10 under the coordinate system of the first exposure apparatus 10 ( Processing (3) in FIG.
  • the positions of a plurality of marks AM on the substrate are measured by the mark measuring units 13a and 13b while the mark measuring units 13a and 13b and the substrate W are relatively moved in the XY directions.
  • the X direction shift, the Y direction shift, and the rotation ( ⁇ ) of the substrate W in the first exposure apparatus 10 are determined from the positional relationship between the plurality of marks AM.
  • the position information of the plurality of marks AM measured in S103 is notified to the second exposure apparatus 20 (processing (4) in FIG. 5).
  • the position information of the plurality of marks AM results from a difference in the environment inside the apparatus between the first exposure apparatus 10 and the second exposure apparatus 20, such as the temperature inside the apparatus (for example, the temperature of the projection optical system). It can be used to calculate a correction value for correcting the difference in magnification of the substrate W.
  • the first pattern P1 is formed on the substrate by the pattern forming unit 11 of the first exposure apparatus 10 based on the first information (for example, design data) indicating the target dimension and the target position for forming the first pattern P1.
  • the target position is, for example, a target relative position with respect to the mark AM.
  • the formation of the first pattern P1 by the pattern forming unit 11 can be performed under the coordinate system of the first exposure apparatus 10.
  • the substrate stage 11e is used to form the first pattern P1 at the target position indicated by the first information based on the position information of the plurality of marks AM measured in the step of S103. Positioning of W (XY direction) is performed.
  • the first pattern P1 is formed on each of the Shot1 to Shot3 on the substrate according to the target dimension indicated by the first information.
  • the substrate W is transferred from the first exposure apparatus 10 to the second exposure apparatus by the transfer unit 30 (processes (6) to (7) in FIG. 5).
  • the substrate W is moved so that the orientation of the second pattern formed on the substrate by the second exposure apparatus is different from the orientation of the first pattern formed on the substrate by the first exposure apparatus 10. It is conveyed to the second exposure device 20.
  • the transport unit 30 rotates the substrate W unloaded from the first exposure apparatus 10 by 90 degrees and transports the substrate W to the second exposure apparatus 20.
  • the position of the plurality of marks AM formed on the substrate in the step of S102 is measured by the mark measuring unit 23 of the second exposure apparatus 20 under the coordinate system of the second exposure apparatus 20 (FIG. 5). Processing (8)).
  • the mark measuring unit 23 and the substrate W are relatively moved in the XY directions while the mark measuring unit 23 measures the positions of the plurality of marks AM on the substrate.
  • the X direction shift, the Y direction shift, and the rotation ( ⁇ ) of the substrate W in the second exposure apparatus 20 are determined from the positional relationship between the plurality of marks AM.
  • Direction the X-direction magnification
  • the Y-direction magnification the position of the plurality of marks AM formed on the substrate in the step of S102 is measured by the mark measuring unit 23 of the second exposure apparatus 20 under the coordinate system of the second exposure apparatus 20 (FIG. 5). Processing (8)).
  • the mark measuring unit 23 and the substrate W are relatively moved in the XY directions while the mark measuring unit 23 measures the positions of the plurality of marks AM on the substrate.
  • a difference in magnification of the substrate W between the first exposure apparatus 10 and the second exposure apparatus 20 is obtained, and a correction value for correcting the difference in magnification is determined (process (9) in FIG. 5).
  • the main control unit 40 obtains the magnification of the substrate W in the first exposure apparatus 10 based on the positional relationship between the plurality of marks AM measured in S103, and determines the positional relationship between the plurality of marks AM measured in S106. Based on this, the magnification of the substrate W in the second exposure device 20 is obtained. Thereby, the difference in the magnification of the substrate W between the apparatuses can be obtained, and the correction value for correcting the difference in the magnification can be determined.
  • the pattern forming unit 21 of the second exposure apparatus 20 forms the second pattern P2 on the substrate based on the second information (for example, design data) indicating the target dimension and the target position for forming the second pattern P2. (Processing (10) in FIG. 5).
  • the target position is, for example, a target relative position with respect to the mark AM.
  • the formation of the second pattern P2 by the pattern forming unit 21 can be performed under the coordinate system of the second exposure device 20.
  • the substrate W is moved by the substrate stage so that the second pattern P2 is formed at the target position indicated by the second information based on the position information of the plurality of marks AM measured in the step of S106. Positioning (XY direction). Then, the target dimension indicated by the second information is corrected based on the correction value determined in S107, and the second pattern P2 is formed on the Shot 4 on the substrate according to the corrected target dimension.
  • the substrate W is unloaded from the second exposure apparatus 10 by the transport unit 30.
  • the plurality of marks AM are formed on the substrate by the first exposure apparatus 10, and the positions of the plurality of marks AM are measured by each of the first exposure apparatus 10 and the second exposure apparatus 20. Then, a correction value for correcting the magnification difference of the substrate W between the first exposure apparatus 10 and the second exposure apparatus 20 is determined from the measurement result, and the correction value is corrected on the substrate according to the target dimension corrected by the correction value. Form a pattern. As a result, even when there is a difference in the environment inside the apparatus between the first exposure apparatus 10 and the second exposure apparatus 20, the first index TP and the second index CP are within the desired accuracy range, and the pattern The forming accuracy can be improved.
  • the forming system 100 using the MMG technique the pattern formation on the substrate is efficiently performed by the plurality of devices sharing each other, which is advantageous in terms of throughput, but the step of forming the mark AM on the substrate is not performed. Throughput may be reduced by the amount included. Therefore, the forming system 100 is required to further improve the throughput.
  • the forming system 100 continuously performs the pattern forming process on the plurality of substrates W, and when the positions of the plurality of marks AM formed on the substrate by the mark forming unit 12 are stable, The measurement of the positions of the plurality of marks AM in the one exposure apparatus 10 is omitted. Thereby, the throughput can be improved.
  • the pattern formation processing mode performed for each substrate may include a first mode and a second mode.
  • the first mode the first exposure apparatus 10 performs a measurement process of measuring the positions of a plurality of marks AM, and controls the formation of the second pattern P2 in the second exposure device 20 based on the measurement result of the measurement process. It is a mode to do.
  • the second mode is a mode in which the measurement step in the first exposure apparatus 10 is omitted and the formation of the second pattern P2 in the second exposure apparatus 20 is controlled based on the measurement result of the previous measurement step. ..
  • the mode of the pattern formation processing is shifted from the first mode to the second mode.
  • the temperature in the apparatus rises accordingly, and the substrates W transferred into the apparatus are also increased.
  • the temperature also rises and causes thermal expansion.
  • the temperature inside the apparatus is saturated and stable when it rises to a predetermined temperature, so that the thermal expansion of the substrate W is saturated and stabilized accordingly, and a plurality of marks formed on the substrate by the mark forming unit 12 are stabilized.
  • the AM position can also be stable. That is, after the thermal expansion of the substrate W is saturated, the plurality of marks AM can be formed on the plurality of substrates W at substantially the same positions on the substrate. Therefore, the position information of the plurality of marks AM measured during the pattern formation processing on one substrate W can be used during the pattern formation processing on the subsequent substrate W.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a pattern forming process using the MMG technique. Each step of the flowchart shown in FIG. 7 can be executed under the control of the main controller 40.
  • FIG. 8 is a diagram showing a processing flow (data flow) in the forming system 100.
  • the substrate W is transported to the first exposure apparatus 10 by the transport unit 30 (process (1) in FIG. 8).
  • a plurality of marks AM are formed on the substrate by the mark forming unit 12 of the first exposure apparatus 10 (process (2) in FIG. 8).
  • the steps S201 to S202 are the same as the steps S101 to S102 of the flowchart shown in FIG. 4, and thus detailed description thereof will be omitted here.
  • S203 it is determined whether or not the positions of the marks AM formed on the substrate by the mark forming unit 12 are stable (that is, the positions of the marks AM formed on the substrate are stable).
  • the determination can be performed by the main control unit 40, for example.
  • the process proceeds to S204, and the pattern forming process in the first mode for measuring the positions of the plurality of marks AM is executed.
  • the process proceeds to S205, and the pattern forming process in the second mode in which the measurement of the positions of the plurality of marks AM is omitted is executed.
  • the main control unit 40 acquires the measurement result of the position of the mark AM for each of the plurality of substrates W on which the measurement process of the mark AM has been performed in the past. Then, when the fluctuations in the measurement results of the measurement process in the past plural times are within the allowable range, it is determined that the positions of the plurality of marks formed on the substrate by the mark forming unit 12 are stable.
  • the specific measurement results of the position of the mark AM (dx, dy, d ⁇ ) and the permissible range of variation of the measurement results (tx, ty, t ⁇ ) are shown below.
  • the measurement result on the substrate W the last substrate W on which the pattern formation process is performed last and the pattern formation process is performed before that.
  • the measurement results on the substrate W are shown.
  • the amount of deviation between the position of the mark AM measured by the mark measuring unit 13 and the target position (reference) at which the mark AM should be formed is used.
  • the number of measurement results used for comparison with the measurement result of the last substrate W (that is, the number of substrates W on which the pattern forming process is performed before the last substrate W) is set to three. There is. Therefore, in the following example, the measurement results for the substrates W one to three before the last substrate W are shown. In the case of the following example, since the difference between the measurement result of the last substrate W and the measurement results of the substrates W one to three sheets before that is all within the allowable range, the mark forming unit 12 causes the substrate It can be determined that the positions of the plurality of marks formed above are stable.
  • the measurement result of the last substrate W and the measurement result of the previous substrate W were compared, but the present invention is not limited to this.
  • the measurement results of the plurality of marks AM in the first exposure apparatus 10 the state of the environment inside the apparatus, the apparatus settings at the time of measuring the marks, and the like are always accumulated, and the plurality of marks AM are analyzed based on the analysis result of the tendency of the measurement results. It may be judged that the position of the mark is stable.
  • the analysis means of the tendency of the measurement result for example, the approximate data of the measurement result of the past substrate W is used, or the measurement result of a plurality of exposure apparatuses and the data of the environment in the apparatus are accumulated and analyzed by machine learning. You may use. Further, when the measurement results are performed on a predetermined number of substrates, the measurement results of the latest several substrates W are compared with each other, and when the difference is within the allowable range, the positions of the plurality of marks are You may judge that it is stable.
  • a method of performing stability determination based on the physical relative positions of the plurality of mark forming portions 12a and 12b provided in the first exposure apparatus 10 may be used.
  • the plurality of mark forming portions 12a and 12b are attached to the projection optical system 11d, and the shape of the projection optical system 11d changes due to the temperature change of the projection optical system 11d.
  • the relative positions of the mark forming portions 12a and 12b change. Therefore, a measurement mechanism that measures the relative positions of the plurality of mark forming portions 12a and 12b is provided, and when the variation of the relative position is within the allowable range based on the measurement result of the measurement mechanism, It may be determined that the position is stable. It is also possible to provide a measuring mechanism that measures the amount of thermal deformation of the projection optical system 11d and determine that the positions of the plurality of marks are stable based on the measurement result.
  • S204 is a process performed in the pattern formation process of the first mode, and is the same process as S103 of the flowchart shown in FIG.
  • the mark measuring unit 13 of the first exposure apparatus 10 measures the positions of the plurality of marks AM formed on the substrate in the process of S202 (process (3-2) in FIG. 8), and the measured plurality of marks AM is measured.
  • the position information of the mark AM is notified to the second exposure apparatus 20 (process (4) in FIG. 8).
  • S205 is the process performed in the pattern formation process of the second mode.
  • the measurement of the position of the mark AM by the mark measuring unit 13 is omitted (processing (3-1) in FIG. 8), and the measurement result (position information of a plurality of marks AM) obtained in the previous measurement process is displayed. 2
  • the exposure device 20 is notified (process (4) in FIG. 8).
  • Steps S206 to S208 are the same steps as steps S104 to S106 of the flowchart shown in FIG. 4, and therefore the description of the steps will be omitted.
  • the steps S206 to S208 correspond to the processes (5) to (8) in FIG.
  • the difference in magnification of the substrate W between the first exposure apparatus 10 and the second exposure apparatus 20 is obtained, and the correction value for correcting the difference in magnification is determined (process (9) in FIG. 8).
  • the main control unit 40 determines the magnification of the substrate W in the first exposure apparatus 10 based on the position information of the plurality of marks AM notified from the first exposure apparatus 10 in S204 or S205. Further, the magnification of the substrate W in the second exposure apparatus 20 is obtained based on the position information of the plurality of marks AM measured in S208. Thereby, the difference in the magnification of the substrate W between the apparatuses can be obtained, and the correction value for correcting the difference in the magnification can be determined.
  • S210 is a process similar to S108 of the flowchart shown in FIG. 4, and corresponds to the process (10) of FIG.
  • the target dimension indicated by the second information is corrected based on the correction value determined in S209, and the second pattern P2 is formed on the substrate according to the corrected target dimension.
  • the substrate W is unloaded from the second exposure apparatus 10 by the transport unit 30.
  • the mark forming unit 12 determines that the positions of the plurality of marks formed on the substrate are stable, the second mode may be selected for the next substrate W as well.
  • the present embodiment it is determined whether the positions of the plurality of marks AM formed on the substrate by the mark forming unit 12 are stable, and it is determined that the positions of the plurality of marks AM are stable.
  • the measurement of the mark AM by the mark measuring unit 13 is omitted. As a result, the time required for the mark measuring unit 13 to measure the mark AM can be reduced, and the throughput can be improved.
  • a pattern forming process of the second embodiment using the forming system 100 adopting the MMG technique will be described with reference to FIGS. 9A to 10.
  • the step of measuring the mark AM is performed by the first exposure apparatus 10 (mark measuring unit 13) for each of a plurality of preset substrates. Then, when the variation in the measurement result of the measurement process performed in the second mode is not within the allowable range, the mode of the pattern forming process is shifted from the second mode to the first mode.
  • FIGS. 9A and 9B are flowcharts showing pattern formation processing using the MMG technology. Each process of the flowcharts shown in FIGS. 9A and 9B can be executed under the control of the main control unit 40.
  • FIG. 10 is a diagram showing a processing flow (data flow) in the forming system 100.
  • the flowcharts shown in FIGS. 9A and 9B are the same steps as S201 to S212 with respect to the flowchart shown in FIG. 7, but S213 to S217 are newly added.
  • S213 to S217 are steps for determining whether or not to shift from the second mode to the first mode, and correspond to the process (4) in FIG. The points different from the flowchart shown in FIG. 7 will be described below.
  • the substrate W is to be subjected to the measurement of the position of the mark AM by the mark measuring unit 13 (measurement process).
  • the step of measuring the mark AM in the mark measuring unit 13 is performed for each of the plurality of substrates set in advance. If it is not the substrate W on which the measurement process is performed, the process proceeds to S205, and if it is the substrate W on which the measurement process is performed, the process proceeds to S214.
  • the mark measuring unit 13 of the first exposure apparatus 10 measures the positions of the plurality of marks AM formed on the substrate in the step of S202, and the position information of the measured plurality of marks AM is used as the second exposure apparatus. Notify 20.
  • S215 it is determined whether the variation in the measurement result of the measurement process performed in the second mode is within the allowable range. Specifically, it is determined whether or not the difference between the measurement result of the measurement process performed this time and the measurement result of the measurement process performed the previous time in the second mode is within the allowable range. If the variation in the measurement result is within the allowable range, the process proceeds to S216, and after determining to perform the pattern forming process for the next substrate W in the second mode, the process proceeds to S206. On the other hand, if the variation in the measurement result is not within the allowable range, the process proceeds to S217, and after determining to perform the pattern forming process for the next substrate W in the first mode, the process proceeds to S206.
  • the invention is not limited thereto.
  • the second mode is switched to the first mode.
  • a mechanism for measuring the focus characteristic of the projection optical system 11d may be provided, and the second mode may be switched to the first mode when the variation of the focus characteristic is not within the allowable range.
  • the second mode may be switched to the first mode when the variation in the relative positions of the plurality of mark forming portions 12a and 12b is not within the allowable range.
  • the second mode is continued, and when the variation of the measurement result is not within the allowable range, the mode is shifted to the first mode.
  • the mode shifts to the first mode and the pattern on the substrate is moved. The forming accuracy can be improved.
  • the method for producing an article according to the embodiment of the present invention is suitable for producing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or an element having a fine structure, for example.
  • the method of manufacturing an article according to the present embodiment includes a step of forming a latent image pattern on a photosensitive agent applied to a substrate using the above-described exposure apparatus (step of exposing the substrate), and the latent image pattern is formed in this step. And developing (processing) the substrate. Further, the manufacturing method includes other well-known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, etc.).
  • the article manufacturing method of the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of the article as compared with the conventional method.
  • the present invention supplies a program that implements one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program. It can also be realized by the processing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
  • a circuit for example, ASIC

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Abstract

第１装置と第２装置とを用いて基板上の１つの層にパターンを形成する形成方法は、前記第１装置で基板上にマークを形成するマーク形成工程と、前記第１装置で基板上に第１パターンを形成する第１形成工程と、前記第２装置で基板上に第２パターンを形成する第２形成工程と、を含む処理を基板ごとに行い、前記処理のモードとして、前記第１装置で前記マークの位置を計測する計測工程を行い、当該計測工程の計測結果に基づいて前記第２パターンの形成を制御する第１モードと、前記計測工程を省略し、前回の計測工程の計測結果に基づいて前記第２パターンの形成を制御する第２モードとを含む。

Description

形成方法、形成装置、および物品の製造方法
　本発明は、基板上の１つの層にパターンを形成する形成方法、形成装置、および物品の製造方法に関する。
　近年、特に液晶表示デバイスにおいては基板サイズが大型化しており、基板を無駄なく利用することが求められている。そのため、複数の装置を用いて、基板上の１つの層における複数の領域へのパターン形成を複数の装置で分担して行う、いわゆるＭＭＧ（Multi Model on Glass）と呼ばれる技術が提案されている（特許文献１参照）。
　ＭＭＧ技術では、複数の装置によって基板上の１つの層に形成された複数のパターン全体での寸法と位置とがパターン形成精度の評価指標として用いられうる。このようなパターン形成精度を向上させるため、特許文献１では、複数の装置の１つによってアライメントマークを基板上に形成し、そのアライメントマークの位置を基準として各装置で基板上にパターンを形成している。
特開２００５－０９２１３７号公報
　ＭＭＧ技術では、基板上へのパターン形成が複数の装置で分担して効率よく行われるためスループットの点で有利であるものの、更なるスループットの向上が求められている。
　そこで、本発明は、スループットを向上させるために有利な技術を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一側面としての形成方法は、第１装置と第２装置とを用いて基板上の１つの層にパターンを形成する形成方法であって、前記第１装置で基板上にマークを形成するマーク形成工程と、前記第１装置で基板上に第１パターンを形成する第１形成工程と、前記第２装置で基板上に第２パターンを形成する第２形成工程と、を含む処理を基板ごとに行い、前記処理のモードとして、前記第１装置で前記マークの位置を計測する計測工程を行い、当該計測工程の計測結果に基づいて前記第２パターンの形成を制御する第１モードと、前記計測工程を省略し、前回の計測工程の計測結果に基づいて前記第２パターンの形成を制御する第２モードとを含む、ことを特徴とする。
　本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
　本発明によれば、例えば、スループットを向上させるために有利な技術を提供することができる。
　本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
　添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
形成システムの全体構成を示す概略図 第１露光装置の構成例を示す図 基板上に形成された第１パターンＰ１、第２パターンＰ２、およびマークＡＭの配置例を示す図 パターン形成処理を示すフローチャート 形成システムにおける処理フローを示す図 基板上にパターンを形成する様子を経時的に示す図 基板上にパターンを形成する様子を経時的に示す図 基板上にパターンを形成する様子を経時的に示す図 基板上にパターンを形成する様子を経時的に示す図 第１実施形態のパターン形成処理を示すフローチャート 第１実施形態の形成システムにおける処理フローを示す図 第２実施形態のパターン形成処理を示すフローチャート 第２実施形態のパターン形成処理を示すフローチャート 第２実施形態の形成システムにおける処理フローを示す図
　以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
　［システム構成］
　本発明に係る形成システム１００（形成装置）について説明する。形成システム１００は、複数のリソグラフィ装置を用いて、基板上の１つの層（同一層）における互いに異なる位置にパターンをそれぞれ形成する、いわゆるＭＭＧ（Multi Model on Glass）技術を実行するシステムである。リソグラフィ装置としては、例えば、基板を露光してマスクのパターンを基板に転写する露光装置、モールドを用いて基板上にインプリント材のパターンを形成するインプリント装置、荷電粒子線を用いて基板上にパターンを形成する描画装置などが挙げられる。
　また、本発明に係るＭＭＧ技術が適用される「基板上の１つの層」は、例えば、パターンが未だ形成されていないベア基板上に最初に形成される層（いわゆる第１層）でありうるが、それに限られず、第２層以降であってもよい。本実施形態では、複数の露光装置を有する形成システム１００を用いて、基板上の１つのレジスト層（感光剤）にパターン（潜在パターン）を形成する例について説明する。ここで、基板Ｗとしては、例えば、ガラスプレートや半導体ウェハなどが適用されうるが、本実施形態では、基板Ｗとしてガラスプレートを用いる例について説明する。また、以下では、「基板上の１つの層」を単に「基板上」と称することがある。
　図１は、形成システム１００の全体構成を示す概略図である。形成システム１００は、第１露光装置１０（第１装置）と、第２露光装置２０（第２装置）と、搬送部３０と、主制御部４０とを含みうる。搬送部３０は、第１露光装置１０および第２露光装置２０に基板Ｗを搬送する。主制御部４０は、例えばＣＰＵやメモリを有するコンピュータで構成され、形成システム１００の全体を統括的に制御するとともに、第１露光装置１０と第２露光装置２０との間でのデータや情報の転送を制御しうる。
　第１露光装置１０は、例えば、パターン形成部１１（第１形成部）と、マーク形成部１２と、マーク計測部１３（第１計測部）と、制御部１４とを含みうる。パターン形成部１１は、マスクＭのパターンを基板上に転写することにより基板上に第１パターンＰ１を形成する。例えば、パターン形成部１１は、第１パターンＰ１を形成すべき目標位置座標を示す第１情報（例えば設計データ）に基づいて、基板上の第１領域に第１パターンＰ１を形成する。マーク形成部１２は、アライメントマークを形成すべき目標位置座標を示す情報（例えば設計データ）に基づいて、基板上にアライメントマークを形成する。マーク計測部１３は、マーク形成部１２によって形成されたアライメントマークの位置を計測する。制御部１４は、例えばＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータによって構成され、装置座標系に従ってパターン形成部１１、マーク形成部１２およびマーク計測部１３を制御する（即ち、第１露光装置１０による各処理を制御する）。図１に示す例では、制御部１４は、主制御部４０と別体として設けられているが、主制御部４０の構成要素として設けられてもよい。
　第２露光装置２０は、例えば、パターン形成部２１（第２形成部）と、マーク計測部２３（第２計測部）と、制御部２４とを含みうる。本実施形態の第２露光装置２０では、マーク形成部が設けてられていないが、マーク形成部が設けられてもよい。パターン形成部２１は、マスクＭのパターンを基板上に転写することにより基板上に第２パターンＰ２を形成する。例えば、パターン形成部２１は、第２パターンＰ２を形成すべき目標位置座標を示す第２情報（例えば設計データ）に基づいて、第１パターンＰ１が形成された第１領域とは異なる基板上の第２領域に第２パターンＰ２を形成する。マーク計測部２３は、第１露光装置１０のマーク形成部１２によって形成されたアライメントマークの位置を計測する。制御部２４は、例えばＣＰＵやメモリなどを有するコンピュータによって構成され、装置座標系に従ってパターン形成部２１およびマーク計測部２３を制御する（即ち、第２露光装置２０による各処理を制御する）。図１に示す例では、制御部２４は、主制御部４０と別体として設けられているが、主制御部４０の構成要素として設けられてもよい。
　次に、第１露光装置１０の具体的な構成例について説明する。図２は、第１露光装置１０の構成例を示す図である。ここで、第２露光装置２０は、第１露光装置１０と比べ、マーク形成部１２が設けられていない点で異なるが、それ以外の構成は同様でありうる。つまり、第２露光装置２０のパターン形成部２１およびマーク計測部２３は、第１露光装置１０のパターン形成部１１およびマーク計測部１３とそれぞれ同様に構成されうる。
　第１露光装置１０は、パターン形成部１１として、照明光学系１１ｂと、マスクステージ１１ｃと、投影光学系１１ｄと、基板ステージ１１ｅとを含みうる。照明光学系１１ｂは、光源１１ａからの光を用いてマスクＭを照明する。マスクステージ１１ｃは、マスクＭを保持して移動可能に構成される。投影光学系１１ｄは、マスクＭに形成されたパターンを基板Ｗに投影する。基板ステージ１１ｅは、基板Ｗを保持して移動可能に構成される。このように構成された第１露光装置１０では、マスクＭと基板Ｗとが投影光学系１１ｄを介して光学的に共役な位置（投影光学系１１ｄの物体面および像面）にそれぞれ配置され、投影光学系１１ｄによりマスクＭのパターンが基板上に投影される。これにより、基板上のレジスト層に潜在パターンを形成することができる。
　また、図２に示す第１露光装置１０には、上述したマーク形成部１２（１２ａ、１２ｂ）とマーク計測部１３（１３ａ、１３ｂ）とが設けられる。マーク形成部１２は、荷電粒子線などのエネルギを基板上に照射することにより基板上にアライメントマークを形成する。以下では、マーク形成部１２によって基板上に形成されたアライメントマークを「マークＡＭ」と呼ぶことがある。マーク計測部１３は、マーク形成部１２によって基板上に形成されたマークＡＭを検出することでマークＡＭの位置を計測する。例えば、マーク計測部１３は、イメージセンサと光学素子とを有するスコープ（オフアクシススコープ）を含み、基板Ｗの位置（ＸＹ方向）と当該スコープの視野内でのマークＡＭの位置とに基づいてマークＡＭの位置を計測することができる。ここで、図２に示す例では、マーク形成部１２とマーク計測部１３とが２個ずつ設けられているが、２個に限られるものではなく、３個以上であってもよいし、１個であってもよい。
　［パターン形成精度について］
　次に、形成システム１００（第１露光装置１０、第２露光装置２０）による基板上への第１パターンＰ１、第２パターンＰ２、およびマークＡＭの形成について説明する。図３は、形成システム１００によって基板上に形成された第１パターンＰ１、第２パターンＰ２、およびマークＡＭの配置例を示す図である。
　第１パターンＰ１は、第１露光装置１０のパターン形成部１１により、基板上の第１領域に形成されうる。第２パターンＰ２は、第２露光装置２０のパターン形成部２１により、第１パターンＰ１が形成される第１領域とは異なる基板上の第２領域に形成されうる。図３に示す例では、第１パターンＰ１および第２パターンＰ２が同じ寸法（サイズ）で１個ずつ基板上に形成されているが、それに限られず、互いに異なる寸法、向き、個数であってもよい。
　また、マークＡＭは、第１露光装置１０のマーク形成部１２により、第１パターンＰ１および第２パターンＰ２が形成される領域（第１領域、第２領域）とは異なる領域における複数個所に形成されうる。図３に示す例では、３個のマークＡＭ１～ＡＭ３が、同一直線上に配置されないように、基板Ｗの角付近に形成されている。このように３個のマークＡＭ１～ＡＭ３を基板上に形成すると、３個のマークＡＭ１～ＡＭ３の位置の計測結果に基づいて、Ｘ方向シフト、Ｙ方向シフト、回転、Ｘ方向倍率、Ｙ方向倍率を求めることができる。
　ここで、形成システム１００（ＭＭＧ技術）によるパターンの形成精度は、基板上に形成されたパターン全体の寸法と位置とに基づいて評価されうる。基板上に形成されたパターン全体の寸法は、例えば、基板上に形成されたパターン全体における対角線の長さを表す第１指標ＴＰ（Total Pitch）によって規定されうる。図３に示す例では、第１露光装置１０によって基板上に形成された第１パターンＰ１の右下の端点ＥＰ１と、第２露光装置２０によって基板上に形成された第２パターンＰ２の左上の端点ＥＰ２とを結ぶ直線の長さが、第１指標ＴＰとして規定されている。一方、基板上に形成されたパターン全体の位置は、例えば、基板上に形成されたパターン全体における中心点の位置を示す第２指標ＣＳ（Center Shift）によって規定されうる。図３に示す例では、端点ＥＰ１と端点ＥＰ２とを結ぶ直線の中心点が、第２指標ＣＳとして規定されている。
　［従来のパターン形成方法］
　次に、ＭＭＧ技術を採用する上記の形成システム１００を用いたパターン形成処理について、図４～図６Ｄを参照しながら説明する。ここで、図４～図６Ｄを用いて以下に説明するパターン形成処理は、本発明の前提となりうる技術である。
　図４は、ＭＭＧ技術を用いたパターン形成処理を示すフローチャートである。図４に示すフローチャートの各工程は、主制御部４０による制御のもとで実行されうる。図５は、形成システム１００における処理フロー（データフロー）を示す図である。また、図６Ａ～６Ｄは、パターン形成処理で基板上にパターンを形成する様子を経時的に示す図である。図６Ａ～６Ｄでは、基板Ｗとマーク計測部１３ａ、１３ｂとの位置関係、および、第１露光装置１０と第２露光装置１０とによって基板上に形成されるパターンが図示されている。以下では、基板上のＳｈｏｔ１～Ｓｈｏｔ３の各々に第１露光装置１０によって第１パターンが形成され、基板上のＳｈｏｔ４に第２露光装置２０によって第２パターンが形成される例について説明する。
　Ｓ１０１では、搬送部３０により基板Ｗを第１露光装置１０に搬送する（図５の処理（１））。Ｓ１０２では、マークＡＭを形成すべき目標位置を示す情報（例えば設計データ）に基づいて、第１露光装置１０のマーク形成部１２ａ、１２ｂにより基板上に複数のマークＡＭを形成する（図５の処理（２））。マーク形成部１２ａ、１２ｂによるマークＡＭの形成は、第１露光装置１０の座標系のもとで制御されうる。これにより、図６Ａに示すように、基板Ｗの角付近に３個のマークＡＭ１～ＡＭ３が形成される。
　Ｓ１０３では、第１露光装置１０の座標系のもとで、第１露光装置１０のマーク計測部１３ａ、１３ｂにより、Ｓ１０２の工程で基板上に形成された複数のマークＡＭの位置を計測する（図５の処理（３））。例えば、図６Ｂに示すように、マーク計測部１３ａ、１３ｂと基板ＷとをＸＹ方向に相対的に移動させながら、マーク計測部１３ａ、１３ｂにより基板上の複数のマークＡＭの位置を計測する。このようにマーク計測部１３により複数のマークＡＭの位置を計測することで、複数のマークＡＭの位置関係から、第１露光装置１０内における基板ＷのＸ方向シフト、Ｙ方向シフト、回転（θ方向）、Ｘ方向倍率およびＹ方向倍率を求めることができる。また、Ｓ１０３で計測された複数のマークＡＭの位置情報は、第２露光装置２０に通知される（図５の処理（４））。複数のマークＡＭの位置情報は、後述するように、装置内の温度（例えば投影光学系の温度）など、第１露光装置１０と第２露光装置２０とでの装置内環境の差に起因する基板Ｗの倍率差を補正する補正値を算出するために用いられうる。
　Ｓ１０４では、第１パターンＰ１を形成すべき目標寸法および目標位置を示す第１情報（例えば設計データ）に基づいて、第１露光装置１０のパターン形成部１１により基板上に第１パターンＰ１を形成する（図５の処理（５））。目標位置とは、例えば、マークＡＭに対する目標相対位置のことである。また、パターン形成部１１による第１パターンＰ１の形成は、第１露光装置１０の座標系のもとで行われうる。例えば、Ｓ１０４の工程では、Ｓ１０３の工程で計測された複数のマークＡＭの位置情報に基づいて、第１情報に示される目標位置に第１パターンＰ１が形成されるように、基板ステージ１１ｅにより基板Ｗの位置決め（ＸＹ方向）を行う。そして、図６Ｃに示すように、第１情報に示される目標寸法に従って、基板上のＳｈｏｔ１～Ｓｈｏｔ３の各々に第１パターンＰ１を形成する。
　Ｓ１０５では、搬送部３０により第１露光装置１０から第２露光装置に基板Ｗを搬送する（図５の処理（６）～（７））。Ｓ１０５の工程では、例えば、第２露光装置で基板上に形成される第２パターンの向きが、第１露光装置１０で基板上に形成された第１パターンの向きと異なるように、基板Ｗを第２露光装置２０に搬送する。具体的には、搬送部３０により、第１露光装置１０から搬出された基板Ｗを９０度回転して第２露光装置２０に搬送する。
　Ｓ１０６では、第２露光装置２０の座標系のもとで、第２露光装置２０のマーク計測部２３により、Ｓ１０２の工程で基板上に形成された複数のマークＡＭの位置を計測する（図５の処理（８））。例えば、図６Ｄに示すように、マーク計測部２３と基板ＷとをＸＹ方向に相対的に移動させながら、マーク計測部２３により基板上の複数のマークＡＭの位置を計測する。このようにマーク計測部２３により複数のマークＡＭの位置を計測することで、複数のマークＡＭの位置関係から、第２露光装置２０内における基板ＷのＸ方向シフト、Ｙ方向シフト、回転（θ方向）、Ｘ方向倍率およびＹ方向倍率を求めることができる。
　Ｓ１０７では、第１露光装置１０と第２露光装置２０とでの基板Ｗの倍率差を求め、当該倍率差を補正するための補正値を決定する（図５の処理（９））。例えば、主制御部４０は、Ｓ１０３で計測された複数のマークＡＭの位置関係に基づいて第１露光装置１０での基板Ｗの倍率を求め、Ｓ１０６で計測された複数のマークＡＭの位置関係に基づいて第２露光装置２０での基板Ｗの倍率を求める。これにより、装置間での基板Ｗの倍率差が求められ、当該倍率差を補正するための補正値を決定することができる。
　Ｓ１０８では、第２パターンＰ２を形成すべき目標寸法および目標位置を示す第２情報（例えば設計データ）に基づいて、第２露光装置２０のパターン形成部２１により基板上に第２パターンＰ２を形成する（図５の処理（１０））。目標位置とは、例えば、マークＡＭに対する目標相対位置のことである。また、パターン形成部２１による第２パターンＰ２の形成は、第２露光装置２０の座標系のもとで行われうる。例えば、Ｓ１０８の工程では、Ｓ１０６の工程で計測された複数のマークＡＭの位置情報に基づいて、第２情報に示される目標位置に第２パターンＰ２が形成されるように、基板ステージにより基板Ｗの位置決め（ＸＹ方向）を行う。そして、Ｓ１０７で決定された補正値に基づいて、第２情報に示される目標寸法を補正し、補正された目標寸法に従って、基板上のＳｈｏｔ４に第２パターンＰ２を形成する。
　Ｓ１０９では、搬送部３０により第２露光装置１０から基板Ｗを搬出する。Ｓ１１０では、次にパターン形成処理を行う基板Ｗ（次の基板Ｗ）があるか否かを判定する。次の基板Ｗがある場合にはＳ１０１に戻り、次の基板Ｗがない場合には終了する。
　上述したパターン形成処理では、第１露光装置１０により基板上に複数のマークＡＭを形成し、第１露光装置１０および第２露光装置２０の各々で当該複数のマークＡＭの位置を計測する。そして、その計測結果から、第１露光装置１０と第２露光装置２０とでの基板Ｗの倍率差を補正するための補正値を決定し、当該補正値により補正された目標寸法に従って基板上にパターンを形成する。これにより、第１露光装置１０と第２露光装置２０とで装置内環境の差が生じている場合であっても、第１指標ＴＰおよび第２指標ＣＰを所望の精度範囲に収め、パターンの形成精度を向上させることができる。一方、ＭＭＧ技術を用いた形成システム１００では、基板上へのパターン形成を複数の装置で分担して効率よく行うため、スループットの点で有利であるものの、マークＡＭを基板上に形成する工程を含む分だけスループットが低下しうる。したがって、形成システム１００では、更なるスループットの向上が求められている。
　そこで、本発明に係る形成システム１００は、複数の基板Ｗへのパターン形成処理を連続して行い、マーク形成部１２により基板上に形成される複数のマークＡＭの位置が安定した場合に、第１露光装置１０での当該複数のマークＡＭの位置の計測を省略する。これにより、スループットを向上させることができる。
　具体的には、基板ごとに行われるパターン形成処理のモードとして、第１モードと第２モードとを含みうる。第１モードは、第１露光装置１０で複数のマークＡＭの位置を計測する計測工程を行い、当該計測工程での計測結果に基づいて第２露光装置２０での第２パターンＰ２の形成を制御するモードである。一方、第２モードは、第１露光装置１０での計測工程を省略し、前回の計測工程の計測結果に基づいて、第２露光装置２０での第２パターンＰ２の形成を制御するモードである。第１モードでの過去複数回のパターン形成処理における計測工程の計測結果の変動が許容範囲に収まっている場合、パターン形成処理のモードを第１モードから第２モードに移行する。
　例えば、露光装置では、複数の基板Ｗに対して連続して露光を行うと、それに伴って装置内の温度（例えば投影光学系の温度）が上昇するとともに、当該装置内に搬送された基板Ｗの温度も上昇して熱膨張を起こす。一般に、装置内の温度は、所定の温度まで上昇すると飽和して安定するため、それに伴って基板Ｗの熱膨張が飽和して安定し、マーク形成部１２により基板上に形成される複数のマークＡＭの位置も安定しうる。つまり、基板Ｗの熱膨張が飽和した後は、複数の基板Ｗに対してほぼ同じ基板上の位置に複数のマークＡＭを形成することができる。そのため、１つの基板Ｗへのパターン形成処理時に計測された複数のマークＡＭの位置情報を、後続の基板Ｗへのパターン形成処理時に利用することができる。
　＜第１実施形態＞
　ＭＭＧ技術を採用する上記の形成システム１００を用いた第１実施形態のパターン形成処理について、図７～図８を参照しながら説明する。図７は、ＭＭＧ技術を用いたパターン形成処理を示すフローチャートである。図７に示すフローチャートの各工程は、主制御部４０による制御のもとで実行されうる。図８は、形成システム１００における処理フロー（データフロー）を示す図である。
　Ｓ２０１では、搬送部３０により基板Ｗを第１露光装置１０に搬送する（図８の処理（１））。Ｓ２０２では、第１露光装置１０のマーク形成部１２により基板上に複数のマークＡＭを形成する（図８の処理（２））。Ｓ２０１～Ｓ２０２の工程は、図４に示すフローチャートのＳ１０１～Ｓ１０２の工程と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
　Ｓ２０３では、マーク形成部１２により基板上に形成される複数のマークＡＭの位置が安定したか否か（即ち、基板上に形成されるマークＡＭの位置の安定性）を判断する。当該判断は、例えば主制御部４０によって行われうる。基板上に形成される複数のマークＡＭの位置が安定していないと判断した場合にはＳ２０４に進み、複数のマークＡＭの位置を計測する第１モードでのパターン形成処理を実行する。一方、複数のマークＡＭの位置が安定したと判断した場合にはＳ２０５に進み、複数のマークＡＭの位置の計測を省略する第２モードでのパターン形成処理を実行する。
　ここで、マークＡＭの位置の安定性を判断する一例について説明する。例えば、主制御部４０は、過去にマークＡＭの計測工程が行われた複数枚の基板Ｗの各々について、マークＡＭの位置の計測結果を取得する。そして、過去複数回での計測工程の計測結果の変動が許容範囲に収まっている場合に、マーク形成部１２により基板上に形成される複数のマークの位置が安定したと判断する。
　具体的なマークＡＭの位置の計測結果（ｄｘ、ｄｙ、ｄθ）と、計測結果の変動の許容範囲（ｔｘ、ｔｙ、ｔθ）とを以下に示す。以下の例では、マークＡＭの位置の過去の計測結果として、最後にパターン形成処理が行われた基板Ｗ（最後の基板Ｗ）での計測結果と、それより前にパターン形成処理が行われた基板Ｗでの計測結果とが示されている。また、計測結果として、マーク計測部１３により計測されたマークＡＭの位置とマークＡＭが形成されるべき目標位置（基準）とのずれ量が採用されている。さらに、最後の基板Ｗでの計測結果との比較に使用される計測結果の数（即ち、最後の基板Ｗより前にパターン形成処理が行われた基板Ｗの枚数）が３枚に設定されている。したがって、以下の例では、最後の基板Ｗより１枚～３枚前の基板Ｗでの計測結果が示されている。以下の例の場合、最後の基板Ｗでの計測結果とそれより１枚～３枚前の基板Ｗでの計測結果との差が全て許容範囲内に収まっているため、マーク形成部１２により基板上に形成される複数のマークの位置が安定したと判断することができる。
　　・計測結果の変動の許容範囲
　　　　Ｘ方向の許容範囲ｔｘ：２μｍ
　　　　Ｙ方向の許容範囲ｔｙ：２μｍ
　　　　θ方向の許容範囲ｔθ：２degrees
　　　　比較対象とする過去の基板の枚数：３枚
　　・最後の基板での計測結果
　　　　Ｘ方向のずれ量ｄｘ：１μｍ
　　　　Ｙ方向のずれ量ｄｙ：１μｍ
　　　　θ方向のずれ量ｄθ：１degrees
　　・１枚前の基板での計測結果
　　　　Ｘ方向のずれ量ｄｘ：１μｍ
　　　　Ｙ方向のずれ量ｄｙ：１μｍ
　　　　θ方向のずれ量ｄθ：１degrees
　　・２枚前の基板での計測結果
　　　　Ｘ方向のずれ量ｄｘ：１．５μｍ
　　　　Ｙ方向のずれ量ｄｙ：１．５μｍ
　　　　θ方向のずれ量ｄθ：１．５degrees
　　・３枚前の基板での計測結果
　　　　Ｘ方向のずれ量ｄｘ：２μｍ
　　　　Ｙ方向のずれ量ｄｙ：２μｍ
　　　　θ方向のずれ量ｄθ：２degrees
　上記の例では、最後の基板Ｗでの計測結果とそれより前の基板Ｗでの計測結果との比較を行ったが、それに限られるものではない。例えば、最後の基板Ｗを含む過去の複数の基板Ｗでの計測結果の平均が許容範囲に収まっている場合に、複数のマークの位置が安定したと判断してもよい。また、第１露光装置１０での複数のマークＡＭの計測結果や装置内環境の状態、マーク計測時の装置設定などを常に蓄積しておき、計測結果の傾向を分析した結果に基づいて、複数のマークの位置が安定したと判断してもよい。計測結果の傾向の分析手段としては、例えば、過去の基板Ｗでの計測結果の近似データを用いたり、複数の露光装置の計測結果や装置内環境のデータを蓄積して機械学習によって分析した結果を用いたりしてもよい。さらに、所定の枚数の基板に対して計測結果を行ったら、直近の数枚分の基板Ｗの計測結果同士を比較し、その差が許容範囲に収まっている場合に、複数のマークの位置が安定したと判断してもよい。
　その他の安定性判断の方法として、第１露光装置１０に設けられた複数のマーク形成部１２ａ、１２ｂの物理的な相対位置に基づいて安定性判断を行う方法が用いられてもよい。本実施形態の場合、複数のマーク形成部１２ａ、１２ｂは、投影光学系１１ｄに取り付けられており、投影光学系１１ｄの温度変化によって投影光学系１１ｄの形状が変化し、それに伴って、複数のマーク形成部１２ａ、１２ｂの相対位置が変化する。そのため、複数のマーク形成部１２ａ、１２ｂの相対位置を計測する計測機構を設け、その計測機構の計測結果に基づいて、当該相対位置の変動が許容範囲に収まっている場合に、複数のマークの位置が安定したと判断してもよい。また、投影光学系１１ｄの熱変形量を計測する計測機構を設けておき、その計測結果に基づいて、複数のマークの位置が安定したと判断してもよい。
　Ｓ２０４は、第１モードのパターン形成処理で行われる工程であり、図４に示すフローチャートのＳ１０３と同様の工程である。Ｓ２０４では、第１露光装置１０のマーク計測部１３により、Ｓ２０２の工程で基板上に形成された複数のマークＡＭの位置を計測し（図８の処理（３－２））、計測された複数のマークＡＭの位置情報を第２露光装置２０に通知する（図８の処理（４））。
　Ｓ２０５は、第２モードのパターン形成処理で行われる処理である。Ｓ２０５では、マーク計測部１３によるマークＡＭの位置の計測が省略され（図８の処理（３－１））、前回の計測工程で得られた計測結果（複数のマークＡＭの位置情報）を第２露光装置２０に通知する（図８の処理（４））。
　Ｓ２０６～Ｓ２０８は、図４に示すフローチャートのＳ１０４～Ｓ１０６と同様の工程であるため、当該工程の説明は省略する。なお、Ｓ２０６～Ｓ２０８の工程は、図８の処理（５）～（８）に対応する。
　Ｓ２０９では、第１露光装置１０と第２露光装置２０とでの基板Ｗの倍率差を求め、当該倍率差を補正するための補正値を決定する（図８の処理（９））。例えば、主制御部４０は、Ｓ２０４又はＳ２０５で第１露光装置１０から通知された複数のマークＡＭの位置情報に基づいて第１露光装置１０での基板Ｗの倍率を求める。また、Ｓ２０８で計測された複数のマークＡＭの位置情報に基づいて第２露光装置２０での基板Ｗの倍率を求める。これにより、装置間での基板Ｗの倍率差が求められ、当該倍率差を補正するための補正値を決定することができる。
　Ｓ２１０は、図４に示すフローチャートのＳ１０８と同様の工程であり、図８の処理（１０）に対応する。Ｓ２１０では、Ｓ２０９で決定された補正値に基づいて、第２情報に示される目標寸法を補正し、補正された目標寸法に従って、基板上に第２パターンＰ２を形成する。Ｓ２１１では、搬送部３０により第２露光装置１０から基板Ｗを搬出する。Ｓ２１２では、次にパターン形成処理を行う基板Ｗ（次の基板Ｗ）があるか否かを判定する。次の基板Ｗがある場合にはＳ２０１に戻り、次の基板Ｗがない場合には終了する。ここで、Ｓ２０３において、マーク形成部１２により基板上に形成される複数のマークの位置が安定したと判断された場合、次の基板Ｗにおいても第２モードが選択されうる。
　上述したように、本実施形態では、マーク形成部１２により基板上に形成される複数のマークＡＭの位置が安定したか否かを判断し、複数のマークＡＭの位置が安定したと判断した場合、マーク計測部１３によるマークＡＭの計測を省略する。これにより、マーク計測部１３によるマークＡＭの計測に要する時間を削減することができ、スループットを向上させることができる。
　＜第２実施形態＞
　ＭＭＧ技術を採用する上記の形成システム１００を用いた第２実施形態のパターン形成処理について、図９Ａ～図１０を参照しながら説明する。第２実施形態では、第２モードにおいて、事前に設定された複数枚の基板ごとに第１露光装置１０（マーク計測部１３）でマークＡＭの計測工程を行う。そして、第２モードで行われる計測工程の計測結果の変動が許容範囲に収まっていない場合、パターン形成処理のモードを第２モードから第１モードに移行する。
　図９Ａ～９Ｂは、ＭＭＧ技術を用いたパターン形成処理を示すフローチャートである。図９Ａ～９Ｂに示すフローチャートの各工程は、主制御部４０による制御のもとで実行されうる。図１０は、形成システム１００における処理フロー（データフロー）を示す図である。ここで、図９Ａ～９Ｂに示すフローチャートは、図７に示すフローチャートに対し、Ｓ２０１～Ｓ２１２は同様の工程であるが、Ｓ２１３～Ｓ２１７が新たに追加されている。Ｓ２１３～Ｓ２１７は、第２モードから第１モードへ移行するか否かを判断する工程であり、図１０の処理（４）に対応する。以下では、図７に示すフローチャートと異なる点について説明する。
　Ｓ２０３において、基板上に形成される複数のマークＡＭの位置が安定していないと判断した場合にはＳ２０４に進み、第１モードでのパターン形成処理を実行する。一方、複数のマークＡＭの位置が安定したと判断した場合にはＳ２１３に進み、第２モードでのパターン形成処理を実行する。
　Ｓ２１３では、マーク計測部１３によるマークＡＭの位置の計測（計測工程）を行う基板Ｗか否かを判断する。上述したように、第２モードでは、事前に設定された複数枚の基板ごとにマーク計測部１３でのマークＡＭの計測工程が行われる。計測工程を行う基板Ｗではない場合にはＳ２０５に進み、計測工程を行う基板Ｗである場合にはＳ２１４に進む。
　Ｓ２１４では、第１露光装置１０のマーク計測部１３により、Ｓ２０２の工程で基板上に形成された複数のマークＡＭの位置を計測し、計測された複数のマークＡＭの位置情報を第２露光装置２０に通知する。Ｓ２１５では、第２モードで行われた計測工程の計測結果の変動が許容範囲に収まっているか否かを判断する。具体的には、第２モードで今回行われた計測工程の計測結果と前回行われた計測工程の計測結果との差が許容範囲に収まっているか否かを判断する。計測結果の変動が許容範囲に収まっている場合にはＳ２１６に進み、次の基板Ｗに対するパターン形成処理を第２モードで行うことを決定した後、Ｓ２０６に進む。一方、計測結果の変動が許容範囲に収まっていない場合にはＳ２１７に進み、次の基板Ｗに対するパターン形成処理を第１モードで行うことを決定した後、Ｓ２０６に進む。
　ここで、上記の例では、第２モードで行われた計測工程の計測結果の変動に基づいて第１モードへ移行するか否かを判断したが、それに限られるものではない。例えば、基板の温度または装置内の温度を計測する機構を設けておき、基板の温度変動または装置内の温度変動が許容範囲に収まっていない場合に第２モードから第１モードへ移行してもよい。また、投影光学系１１ｄのフォーカス特性を計測する機構を設けておき、フォーカス特性の変動が許容範囲に収まっていない場合に第２モードから第１モードへ移行してもよい。さらに、複数のマーク形成部１２ａ、１２ｂの相対位置の変動が許容範囲に収まっていない場合に第２モードから第１モードに移行してもよい。
　上述したように、本実施形態では、第２モードで行われた計測工程の計測結果の変動が許容範囲に収まっているか否かを判断する。そして、計測結果の変動が許容範囲に収まっている場合には第２モードを継続させ、計測結果の変動が許容範囲に収まっていない場合には第１モードに移行させる。これにより、第２モードに移行した後においても、マーク形成部１２により基板上に形成される複数のマークＡＭの位置が安定しなくなった場合には第１モードに移行し、基板上へのパターン形成精度を向上させることができる。
　＜物品の製造方法の実施形態＞
　本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像（加工）する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
　＜その他の実施例＞
　本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
　発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
　本願は、２０１９年２月１８日提出の日本国特許出願特願２０１９－０２６６７１を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
１０：第１露光装置、１１：パターン形成部、１２：マーク形成部、１３：マーク計測部、２０：第２露光装置、２１：パターン形成部、２３：マーク計測部、３０：搬送部、４０：主制御部、１００：形成システム

Claims (12)

  1. 　第１装置と第２装置とを用いて基板上の１つの層にパターンを形成する形成方法であって、
    　前記第１装置で基板上にマークを形成するマーク形成工程と、
    　前記第１装置で基板上に第１パターンを形成する第１形成工程と、
    　前記第２装置で基板上に第２パターンを形成する第２形成工程と、
    　を含む処理を基板ごとに行い、
    　前記処理のモードとして、前記第１装置で前記マークの位置を計測する計測工程を行い、当該計測工程の計測結果に基づいて前記第２パターンの形成を制御する第１モードと、前記計測工程を省略し、前回の計測工程の計測結果に基づいて前記第２パターンの形成を制御する第２モードとを含む、ことを特徴とする形成方法。
  2. 　前記第１モードでの複数回の前記処理における前記計測工程の計測結果の変動が許容範囲に収まっている場合、前記処理のモードを前記第１モードから前記第２モードに移行する、ことを特徴とする請求項１に記載の形成方法。
  3. 　前記計測工程の計測結果の変動を、前記第１モードでの複数回の前記処理における前記計測工程の計測結果の差に基づいて求める、ことを特徴とする請求項２に記載の形成方法。
  4. 　前記第２モードでは、複数枚の基板ごとの前記処理に前記計測工程が含まれ、
    　前記第２モードでの前記計測工程の計測結果の変動が許容範囲に収まっていない場合、前記処理のモードを第２モードから前記第１モードに移行する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の形成方法。
  5. 　前記処理は、前記第２装置で前記マークの位置を計測する第２計測工程を更に含み、
    　前記第２計測工程では、前記第２計測工程の計測結果に更に基づいて前記第２パターンの形成を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の形成方法。
  6. 　前記第２計測工程では、前記計測工程で計測された前記マークの位置情報と前記第２計測工程で計測された前記マークの位置情報との差に基づいて、前記第２パターンの形成を制御する、ことを特徴とする請求項５に記載の形成方法。
  7. 　前記第２計測工程では、前記差に基づいて前記第１装置と前記第２装置とにおける基板の倍率差を補正する補正値を決定し、前記第２パターンを形成すべき目標位置を示す情報を前記補正値で補正した結果に基づいて、基板上に前記第２パターンを形成する、ことを特徴とする請求項６に記載の形成方法。
  8. 　前記第１パターンと前記第２パターンとは、同じ形状を有し、基板上に形成される向きが互いに異なる、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の形成方法。
  9. 　前記マーク形成工程では、前記第１装置における複数の形成部により基板上にマークが形成され、
    　前記複数の形成部の相対位置の変動が許容範囲に収まっている場合、前記処理のモードを前記第１モードから前記第２モードに移行する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の形成方法。
  10. 　前記複数の形成部の相対位置の変動が許容範囲に収まっていない場合、前記処理のモードを前記第２モードから前記第１モードに移行する、ことを特徴とする請求項９に記載の形成方法。
  11. 　請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の形成方法を用いて基板上にパターンを形成する形成工程と、
    　前記形成工程でパターンが形成された前記基板を加工する加工工程と、を含み、
    　前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
  12. 　複数の基板の各々にパターンを形成する形成装置であって、
    　基板上にマークを形成する形成部と、
    　前記形成部により基板上に形成されたマークの位置を計測する計測部と、
    　複数のモードのうちのいずれかで、基板上にパターンを形成する処理を制御する制御部と、
    　を含み、
    　前記複数のモードは、前記計測部によりマークの位置を計測する計測工程を行い、当該計測工程の計測結果に基づいて前記処理を制御する第１モードと、前記計測工程を省略し、前回の計測工程の計測結果に基づいて前記処理を制御する第２モードとを含む、ことを特徴とする形成装置。
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