JP2014168031A

JP2014168031A - リソグラフィ装置、リソグラフィ方法及び物品製造方法

Info

Publication number: JP2014168031A
Application number: JP2013094636A
Authority: JP
Inventors: Satoru Oishi; 哲大石
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2014-09-11
Also published as: US20140209818A1

Abstract

【課題】重ね合わせ精度の点で有利なリソグラフィ装置を提供する。
【解決手段】制御部は、各サンプルショット領域の位置を計測器に計測させ、サンプルショット領域のうちの第１のショット領域の位置の計測値に基づく第１回帰演算により求められたサンプルショット領域のうちの第２のショット領域の位置と、第２のショット領域の位置の計測値とに基づいて、第２のショット領域についての計測誤差を求め、基板上の少なくとも１つの部分領域にパターンを形成した後に、パターンを形成すべき基板上の他の部分領域または当該他の部分領域に隣接する領域における第２のショット領域のうちの一部のショット領域の位置を計測器に計測させ、その計測値と計測誤差とに基づいてパターンを形成すべき他の部分領域におけるショット領域の位置を第２回帰演算により求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、リソグラフィ装置、リソグラフィ方法及び物品製造方法に関する。

電子線を用いてウエハにデバイスパターンを描画する描画方法では、半導体ウエハプロセスのｎ番目（ｎは自然数）のレイヤーのデバイスパターンに対して、（ｎ＋１）番目のレイヤーのデバイスパターンを描画する。この（ｎ＋１）番目のレイヤーのデバイスパターンの描画の前に、ｎ番目のレイヤーと（ｎ＋１）番目のレイヤーとの位置合わせ（重ね合わせ）のために、ウエハ上の位置合わせマークの位置を計測するアライメント計測が行われる。電子線を用いてウエハ上にデバイスパターンを描画する場合には、電子線露光によってウエハへ入る熱が高いために、ウエハが熱膨張して歪んでしまう。このウエハの熱歪みに起因してｎ番目のレイヤーと（ｎ＋１）番目のレイヤーとの重ね合わせの精度が低下することがある。

半導体デバイスの微細化の要求を満足するためには、相応の重ね合わせ精度が必要とされている。重ね合わせ精度は、デバイスパターンの最小線幅の１／４程度、例えば最小線幅が３２ｎｍの場合には８ｎｍ程度が必要とされている。こうした高い重ね合わせ精度を満足するためには、ウエハの熱歪みを考慮して描画することが必要である。

特許文献１には、露光処理中に発生するウエハの歪みや変形を描画する列（ストライプ）ごとに計測し、その結果に基づいて、露光処理により生じたウエハの熱変形を補償して描画することが記載されている。

特開２０００−２２８３５１号公報

近年、半導体デバイスの製造プロセスも多様化しており、露光装置の深度不足の問題を解決するためにウエハを平坦化する技術として、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）プロセス等の技術が導入されている。これに伴い、ウエハ上のアライメントマークは、ＣＭＰ処理の影響により、マーク部の近傍が非対称な形状となる。図１８に、ウエハにおけるアライメントマークの断面を表す。図１８において、横軸にウエハの径（ウエハの中心からの距離）、縦軸にアライメントマークの非対称性をとると、ウエハプロセスにより、ウエハの径が大きくなるにつれて、つまりウエハの外周部ほどマークの歪み（非対称性）が大きいことが確認されている。アライメントマークが非対称になると、その上に塗布されるレジストも非対称になり、アライメントマークに対応する信号の波形が歪んでマーク位置の計測に誤差を生じる。このウエハプロセスに起因する計測誤差をＷＩＳ（Wafer Induced Shift）と呼んでいる。図１８では、ウエハ外周部ほど、マークの非対称性が大きい、すなわちＷＩＳが大きいことを示しており、この現象をＷＩＳの非線形性と呼んでいる。

現在、ウエハプロセスに起因するＷＩＳの非線形性を考慮してマーク位置の計測誤差を低減し、重ね合わせ精度を改善することが求められている。特許文献１に示されるように、電子線による描画中のウエハの熱歪みを補償する提案はあるものの、上記のようなＷＩＳの非線形性をも考慮した提案はこれまで存在していない。なお、この課題は、荷電粒子線を利用するリソグラフィ装置には限定されず、パターン形成中のウエハの熱歪みを考慮する必要のある他の方式のリソグラフィ装置にも共通するものである。

本発明は、例えば、重ね合わせ精度の点で有利なリソグラフィ装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、基板上の複数のショット領域のそれぞれにパターンを形成するリソグラフィ装置であって、前記基板上のショット領域の位置を計測する計測器と、前記計測器を制御し、前記計測器の計測結果に基づいて前記複数のショット領域それぞれの位置を求める制御部と、を備え、前記制御部は、前記基板上の複数のサンプルショット領域それぞれの位置を前記計測器に計測させ、前記複数のサンプルショット領域のうちの第１の複数のショット領域それぞれの位置の計測値に基づく第１回帰演算により求められた前記複数のサンプルショット領域のうちの第２の複数のショット領域それぞれの位置と、前記第２の複数のショット領域それぞれの位置の計測値とに基づいて、前記第２の複数のショット領域それぞれについての計測誤差を求め、前記基板上の少なくとも１つの部分領域にパターンを形成した後に、前記パターンを形成すべき前記基板上の他の部分領域または当該他の部分領域に隣接する領域における前記第２の複数のショット領域のうちの一部の複数のショット領域それぞれの位置を前記計測器に計測させ、その計測値と前記計測誤差とに基づいて前記パターンを形成すべき他の部分領域におけるショット領域の位置を第２回帰演算により求める、ことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、重ね合わせ精度の点で有利なリソグラフィ装置を提供することができる。

第１実施形態における描画方法を示すフロー図。描画装置の構成を示す概略図。電子線の偏向動作を説明する図。電子線の配置と描画する列の関係を説明する図。本発明のアライメント光学系と制御ブロックを示す図。ＷＩＳの非線形マップの作成を詳細に説明するフロー図。本発明の複数のサンプルショット位置を示す図。ＷＩＳの非線形マップの一例を示す図。ウエハ熱歪み成分の算出を詳細に説明する図。補正格子の計算を詳細に説明する図。第２実施形態を説明するフロー図。第２実施形態の描画列ごとの倍率成分の計算結果を示す図。第３実施形態を説明するフロー図。第４実施形態を説明するフロー図。第４実施形態のグローバルアライメントとＷＩＳ非線形マップ用のサンプルショット位置を示す図。第５実施形態を説明するフロー図第６実施形態のサンプルショット位置を説明する図。ＷＩＳの非線形性を示す図。第８実施形態の概念を示す図。第８実施形態を説明するフロー図。第９実施形態のウエハ熱歪み成分の算出を説明する図。第９実施形態の概念を示す図。第９実施形態を説明するフロー図。

〔第１実施形態〕
本発明は、基板上の複数のショット領域のそれぞれにパターンを順次形成するリソグラフィ装置に適用可能である。リソグラフィ装置は、荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置、基板を露光する露光装置等でありうる。第１実施形態では、リソグラフィ装置が複数の電子線を用いる描画装置である例について説明する。図２は、複数の電子線を用いる描画装置の構成を示す概略図である。図２において、電子源１から放射される電子線は、電子線の形状を整形する光学系２を介して、電子源１の像３を形成する。像３からの電子線は、コリメータレンズ４によって略平行の電子線とされる。略平行の電子線はアパーチャアレイ５を通過する。アパーチャアレイ５は、複数の開口を有し、電子線を複数の電子線に分割する。アパーチャアレイ５で分割された複数の電子線は、静電レンズが複数形成された静電レンズアレイ６により、像３の中間像を形成する。中間像面には、静電型偏向器であるブランカーが複数形成されたブランカーアレイ７が配置されている。

中間像面の下流には、２段の対称磁気ダブレットレンズ８１，８２で構成された電子光学系（投影系）８が配置され、複数の中間像がウエハ(基板)９上に投影される。電子光学系８は、Ｚ方向の軸を有し、複数の電子線を基板の表面に結像させる。Ｚ方向は、電子光学系８の軸に平行な方向である。ブランカーアレイ７により偏向された電子線は、ブランキングアパーチャＢＡによって遮断されるため、ウエハ９には照射されない。一方、ブランカーアレイ７により偏向されなかった電子線は、ブランキングアパーチャＢＡによって遮断されないため、基板（ウエハ）９に照射される。下段のダブレットレンズ８２内には、複数の電子線を同時にＸ，Ｙ方向の目標とする描画位置に変位させるための偏向器１０、及び、複数の電子線のフォーカスを同時に調整するフォーカスコイル１２が配置されている。基板ステージ（ウエハステージ）１３はウエハ９を保持し、電子光学系８の軸と直交するＸ方向およびＹ方向に移動可能である。

ウエハステージ１３上にはウエハ９を固着するための静電チャック１５が設置されている。また、ウエハ９の照射面位置における電子線の形状の測定は、ナイフエッジを含む検出器１４により行われる。スティグメータ１１は、電子光学系８の非点収差を調整する。ウエハステージ１３は、ステップアンドリピート動作又はスキャン動作により移動する。ウエハステージ１３の移動と同時に電子線が偏向させることによってウエハ９上の複数のショット領域に電子線によってパターンが描画される。ブランカーアレイ７、偏向器１０、フォーカスコイル１２、ウエハステージ１３は制御器Ｃにより制御される。

図３を用いて電子線の偏向動作を説明する。ここではＸ方向を主偏向方向、Ｙ方向を副偏向方向とする。電子線はＸ方向にｍ本、Ｙ方向にｎ本配置されており、隣接し合う電子線の間隔は主偏向方向にＬｘ、副偏向方向にＬｙとする。まず、各電子線の描画エリア５００の左上の描画グリッド５０１に電子線が照射されるように、制御部Ｃは、Ｘ，Ｙ方向の偏向器１０、ウエハステージ１３を制御する。ここで、制御部Ｃは、ブランカーアレイ７を駆動して、描画データによって描画グリッド５０１ごとに定められた所定の時間だけ電子線を照射して描画を行う。電子線はＸ方向の偏向器１０によって主偏向（Ｘ）方向に順次移動していき、それに伴い描画グリッドの描画が次々と行われる。

１行分の描画が終了すると電子線はＸ方向の左端に戻り、次の行における描画が開始される。このときウエハステージ１３は副偏向（Ｙ）方向に等速で移動している。Ｙ方向の偏向器１０はウエハステージ１３の移動に追従して偏向量を調整し、１行分の描画が終了すると、電子線のＹ方向の位置は次の行の描画のため初期位置に戻る。したがって、Ｙ方向の偏向器１０は１行分のグリッド幅の偏向ができるようになっている。これを繰り返すことで、描画エリア５００の全体にわたって描画を行うことができる。

次に本実施形態における描画する列について説明する。図４に示されるように、複数のショット領域は、複数行、複数列の行列状に形成されて、一列ごとに複数のショット領域に連続してパターンが描画される。図４で、隣接し合う電子線のＸ方向の間隔は主偏向の幅Ｌｘであり、Ｙ方向の間隔は副偏向の幅Ｌｙである。ショット領域ＳｉにおけるＸ方向の長さ（例えば２６ｍｍ）が、図４の描画エリア５００のＸ方向の長さ（ｍ×Ｌｘ）に一致するように設計されている。これによりＸ方向のｍ本の電子線を主偏向方向に偏向することによって、ショット領域ＳｉのＸ方向の長さの領域を描画することができる。Ｙ方向のウエハステージ１３の移動とＹ方向の偏向とをさらに組み合わせることによって、ショット領域Ｓｉのパターン領域（２６ｍｍ×３３ｍｍ）を描画することができる。上記描画動作を図４のショット領域Ｓ１からＳ３まで矢印の方向で繰り返すことにより、ウエハ９の第１列の描画を終了することができる。制御部Ｃは、順次ウエハステージ１３をＸ方向にショット領域分だけステップ移動して、Ｙの走査方向を反転させて次の列のショット領域のパターン描画を行い、これを繰り返して、ウエハ全面のショット領域でパターンを描画する。

ウエハ９の電子光学系８の軸（Ｚ軸）方向における高さを計測する方法について説明する。電子線描画装置では、描画のための電子線の減衰をさけるために描画環境を真空にする必要がある。そのためウエハ９のＺ高さの計測を描画装置内で行う場合には、真空中でウエハ９のＺ高さの計測を行う必要がある。ウエハ９のＺ高さの計測方法は、光による三角測量（斜入射＋像ずれ方式）や静電容量センサー等を使用する方法が考えられる。この計測方法を真空中で行うことができれば限定する必要はない。

次に、ウエハ９の位置合わせ、すなわちアライメントについて記述する。電子線を偏向させながらウエハ９上にパターンを描画するにあたって、オフアクシスのアライメントスコープ２２を用いて次の様に行われる。アライメントスコープ２２は、複数のショット領域それぞれの位置を計測可能な計測器である。図５において、ウエハ９の上の複数のショット領域にはアライメントマーク２０が形成されている。このアライメントマーク２０の画像信号をオフアクシスのアライメントスコープ２２にて検出し、アライメントスコープ制御部Ｃ２にて、検出された画像信号の処理を行い、アライメントマーク２０の位置を計測する。このとき、ウエハステージ１３上に設置されたミラー２３ａを含む干渉計２３ｂによって計測されたウエハステージ１３の位置を、主制御部Ｃ１を介してメモリＭに記憶する。干渉計２３ｂは、ウエハステージ１３のＺ方向及び電子光学系８の軸に直交するＸ、Ｙ方向におけるウエハステージ１３の位置を計測する。

ウエハステージ制御部Ｃ３は、ウエハ９上の複数のショット領域から選ばれた複数のサンプルショット領域を移動する。アライメントスコープ２２は、選ばれた複数のサンプルショット領域におけるアライメントマーク２０の位置を計測する。アライメント制御部Ｃ２は、複数のサンプルショット領域でのアライメント計測値に基づく回帰演算を行って、例えば式１に示す位置座標に関して線形の回帰式（いわゆるグローバルアライメントに係る回帰式）の係数を求める。ただし、補正前のショット領域の位置座標を（ｘ，ｙ）、補正後のショット領域の位置座標を(ｘ’,ｙ’)、シフト成分（シフトに係る係数）をＳｘ，Ｓｙ、倍率成分（倍率に係る係数）をｍｘ，ｍｙ、回転成分（回転に係る係数）をθｘ，θｙとする。

一般にｘ’,ｙ’は、式２のようにｘ,ｙの１次式で表わされる。
ｘ’＝ａ_１ｘ＋ｂ_１ｙ＋Ｓｘ
ｙ’＝ａ_２ｘ＋ｂ_２ｙ＋Ｓｙ・・・（２）

主制御部Ｃ１は、式１または式２によって得られる補正後の位置(ｘ’,ｙ’)にパターン形成対象のショット領域を位置決めしてパターンを描画する。

図１は第１実施形態における描画のフローを示した図である。Ｓ１０で、ウエハ９がウエハステージ１３の上に搬送され、Ｓ２０で、複数のショット領域にパターンを形成する前のウエハ９に対して、処理が施されたことに起因する計測誤差であるＷＩＳの非線形マップが予め作成される。Ｓ２０のＷＩＳの非線形マップの作成について図６で詳述する。Ｓ２１０で、主制御部Ｃ１は、複数のサンプルショット領域のうちの第１の複数のショット領域（第１サンプルショット領域）でオフアクシスのアライメントスコープ２２を用いて第１計測値および上述の係数を求めるアライメント計測を予め行う。図７に、行列状に形成された複数のショット領域から選ばれた第１サンプルショット領域の一例を示す。本実施形態では、図７において、Ｙ方向に沿ってショット領域が並ぶ領域を列と呼び、Ｘ方向プラス方向に順に第１列、第２列、・・・と呼ぶこととする。また、図７に記載されている第１サンプルショット領域のショット番号は列ごとに列番号のあとに連番が付与されている。例えばＳ５２は、第５列の２番目のサンプルショット領域を指す。図６に戻り、Ｓ２２０で、主制御部Ｃ１は、第１サンプルショット領域のうちの第２の複数のショット領域（第２サンプルショット領域）を用いて第１回帰演算を行って第２計測値を求めるグローバルアライメント計測を実施する。第１実施形態では、複数の第１サンプルショット領域と複数の第２サンプルショット領域とは共通するサンプルショット領域を含んでいる。その場合、共通するサンプルショット領域については重複して計測を実施する必要はない（第２サンプルショット領域がすべて第１サンプルショット領域に包含される場合、追加的な計測を行う必要はない）。

Ｓ２３０で、主制御部Ｃ１は、各ｉ列のサンプルショット領域におけるＷＩＳの非線形マップを作成する。図８はＷＩＳの非線形マップの一例を示している。Ｓ２２０での複数のサンプルショット領域での計測値には、ウエハ自体の実際の変形（線形成分）とウエハプロセスに起因する計測誤差（ＷＩＳの非線形成分）が含まれている。逆に、Ｓ２１０では、複数のサンプルショット領域がウエハ中心に対して等方的・対称的に選ばれているため、それらの計測値から回帰して得られるウエハ変形の線形成分には、ＷＩＳの非線形成分の影響が低減されている。従って、各サンプルショット領域において、Ｓ２３０で、主制御部Ｃ１は、Ｓ２１０で得られたウエハ９の線形成分から計算される格子配列（ショット領域の位置）と、Ｓ２２０で得られた第２計測値との差を求めて、ＷＩＳの非線形成分とする。図８は、ウエハ９の周辺部ほどＷＩＳの非線形成分が大きいことを示している。なお、主制御部Ｃ１は、Ｓ２３０で計測されたＷＩＳの非線形マップをデータベース化し、メモリＭに格納しておく。以上、Ｓ２０のＷＩＳの非線形マップの作成についての説明をした。

図１に戻り、Ｓ３０で、主制御部Ｃ１は、複数のショット領域の少なくとも一部にパターンを形成した後で、パターン形成の対象とする部分領域の列のサンプルショット領域でアライメント計測を行う。次にＳ４０で、主制御部Ｃ１は、サンプルショット領域におけるウエハ熱歪成分を計算する。図９を用いてＳ４０のステップを詳細に説明する。第ｉ列の２つのサンプルショット領域をＳｉ１、Ｓｉ２とする。それぞれのアライメント計測値には、ＷＩＳの非線形成分（計測誤差）と前列（第ｉ−１列）を描画したときのウエハ熱歪み成分とが含まれている。Ｓ２０でＷＩＳの非線形成分が計算されているので、主制御部Ｃ１は、Ｓ４０で、各サンプルショット領域において、アライメント計測値からＷＩＳの非線形成分を減算し、当該サンプルショット領域でのウエハ熱歪み成分を推定する。

Ｓ５０で、主制御部Ｃ１は、第ｉ列の格子配列をウエハ熱歪み成分のみを用いて補正した第ｉ列の補正格子配列を第２回帰演算で求め、求められた補正格子配列に基づいてパターンを描画する。図１０は第ｉ列のサンプルショット領域Ｓｉ１,Ｓｉ２におけるウエハ熱歪み成分を矢印で示している。補正格子の計算式は、式３の通りである。

ここでＸ，Ｙは、Ｓ２１０で計算したウエハ上の配列格子の座標ｘ’，ｙ’である。Ｘ’，Ｙ’は、ウエハ上の配列格子の座標Ｘ，Ｙを式３を用いてウエハ熱歪み成分で補正した補正格子の座標である。ここで、Ｘ方向，Ｙ方向のシフト成分をＳ_Ｘ、Ｓ_Ｙ、倍率成分をｍ、回転成分をθとする。尚、本実施形態では、描画する列ごとに式３の補正計算を行うために、図７のサンプルショット領域は、描画する列ごとに２ショット領域以上とる。

Ｓ６０で、主制御部Ｃ１は、すべての列でパターンが描画されたかを判断して、未描画の列がある場合、Ｓ７０で次の列にステージを移動してＳ３０で次の列のサンプルショット領域でのアライメント計測を行うことを繰り返す。すべての列でパターンが描画されると、Ｓ８０で、パターンを描画されたウエハ９が搬出されて描画フローは終了する。以上、本発明の描画方法のフローを説明した。

[第２実施形態]
第２実施形態は、ＷＩＳの非線形マップの作成に関して、図６のＳ２２０でウエハ上の格子配列を求めるときに、各列の線形成分を計算して、その結果を元にウエハの格子配列を求めることを特徴とする。図１１に第２実施形態を説明するフロー図を示す。主制御部Ｃ１は、Ｓ３１０で、Ｓ２１０と同様に、サンプルショット領域でアライメント計測を行い、Ｓ３２０で、描画する列ごとに線形成分を計算する。図１２は、描画する列（ｉ＝１〜ｍ）毎の線形成分（倍率成分）の計算結果の一例を示す図である。主制御部Ｃ１は、Ｓ３３０で、グローバルアライメント計測を実施してウエハ９の線形成分を計算する。このとき、主制御部Ｃ１は、線形成分の値が許容値よりも大きな列のサンプルショット領域をウエハの格子配列の計算から除く。すなわち、主制御部Ｃ１は、第１回帰の回帰誤差が許容範囲内となる列のサンプルショット領域のデータのみを用いて線形線分を計算する。図１２において、主制御部Ｃ１は、例えば倍率の許容範囲を０．３ｐｐｍ以下とすると矢印を付した１列及びｍ列を除くサンプルショット領域での計測値に基づいてグローバルアライメント（式１）に係るウエハ９上の配列格子を計算する。主制御部Ｃ１は、Ｓ３４０で、各サンプルショット領域での計測値と当該配列格子との差分をＷＩＳの非線形成分として、各サンプルショット領域におけるＷＩＳの非線形マップを作成する。

[第３実施形態]
第３実施形態は、ウエハ９のＷＩＳの非線形マップを作成するために利用するサンプルショットの選択基準において第２実施形態とは異なる。以下、図１３を用いて詳細を説明する。ここでは、グローバルアライメント計測によるウエハ格子からの残差（誤差）が大きいサンプルショット領域を異常値（異常領域）として除外するいわゆるアドバンストグローバルアライメント（ＡＧＡ）計測を行う。主制御部Ｃ１は、Ｓ４１０で、予めウエハ９の複数のサンプルショット領域（Ｎショット）でアライメント計測を行う。主制御部Ｃ１は、Ｓ４２０で、サンプルショット領域の計測値のうち、異常値を除外してグローバルアライメントに係る式１の係数を求め、ウエハ線形成分による格子配列（ショット領域の位置）を求める。主制御部Ｃ１は、Ｓ４３０で、当該格子配列と各サンプルショット領域での計測値との差分をＷＩＳの非線形成分として、各ｉ列のサンプルショット領域におけるＷＩＳの非線形成分をマップ化する。

[第４実施形態]
第４実施形態は、グローバルアライメント計測でウエハ９上の格子配列を計算するときのサンプルショット領域とＷＩＳの非線形マップを作成するためのサンプルショット領域とが異なる態様である。図１４を用いて第４実施形態を説明する。主制御部Ｃ１は、Ｓ５１０で、ウエハ９の格子配列を計算するときには図１５の黒枠で示されるＮ１個のサンプルショット領域を選択してアライメント計測を行う。主制御部Ｃ１は、Ｓ５２０で、Ｎ１個のサンプルショット領域でのグローバルアライメント計測に基づくウエハ９の格子配列を計算する。主制御部Ｃ１は、Ｓ５３０で、Ｎ１よりも多いＮ２個のサンプルショット領域、例えば図１５に示すサンプルショット領域Ｓ１１〜Ｓ１２２にてアライメント計測を行う。主制御部Ｃ１は、Ｓ５４０で、Ｓ５２０で得られた格子配列（ショット領域の位置）に基づいて各ｉ列のＷＩＳの非線形成分を計算してマップ化する。

第４実施形態では、グローバルアライメント計測とＷＩＳの非線形マップ作成のための計測との間でサンプルショット領域が異なるだけでなく、アライメント計測器の構成（アライメント計測用光学系の構成等）が異なっていてもよい。例えば、Ｓ５１０では、位置計測には時間がかかるが、ＷＩＳの影響を低減した計測器を用い、Ｓ５３０では、ＷＩＳの非線形性の影響は小さくないが、高速に位置計測が可能な計測器とすることができる。

[第５実施形態]
第５実施形態は、ＷＩＳの非線形マップを算出するときの元になる２次元配列格子が、Ｘ,Ｙの１次成分（線形成分または１次の項）のみではなく、高次成分にも基づいていることを特徴としている。これは、半導体プロセスの熱処理等によって、ウエハ９の格子配列が線形ではなく非線形に歪んでいることに対応した実施形態である。

図１６を用いて第５実施形態を説明すると、主制御部Ｃ１は、Ｓ６１０で、ウエハ９の複数のサンプルショット領域でのアライメント計測を予め行い、Ｓ６２０で、ウエハ９の格子配列をＸ，Ｙ座標の高次の項を含めて計算する。主制御部Ｃ１は、Ｓ６３０で、Ｓ６２０で計算（回帰）された格子（サンプルショット領域の位置）とサンプルショット領域の計測値との差分をＷＩＳの非線形成分としてマップ化する。

ここで、Ｘ，Ｙ座標の高次の項を含むとは、例えば、式２が、式２の１次の項に加えて、Ｘ²、ＸＹ、Ｙ³、Ｘ³、Ｘ²Ｙ、ＸＹ²、Ｙ³、・・・等の高次の項を含むことである。例えば高次成分を３次までとすると、格子配列は、式４のように示される。
ｘ’＝ａ_０＋ａ_１ｘ＋ａ_２ｙ＋ａ_３ｘ^２＋ａ_４ｘｙ＋ａ_５ｙ^２＋ａ_６ｘ^３＋ａ_７ｘ^２ｙ＋ａ_８ｘｙ^２＋ａ_９ｙ^３
ｙ’＝ｂ_０＋ｂ_１ｘ＋ｂ_２ｙ＋ｂ_３ｘ^２＋ｂ_４ｘｙ＋ｂ_５ｙ^２＋ｂ_６ｘ^３＋ｂ_７ｘ^２ｙ＋ｂ_８ｘｙ^２＋ｂ_９ｙ^３・・・（４）
〔第６実施形態〕
第６実施形態は、Ｓ２１０でウエハ９の複数のサンプルショット領域でアライメント計測を行うときに、各列のサンプルショット領域はウエハ９の外周部に位置するサンプルショット領域を含まないことを特徴とする。すなわち、グローバルアライメントのためのサンプルショット領域は、その外側に他のショット領域が存在するように配置されたショット領域である。図１７において領域Ｂはウエハ９の外周部にあってＷＩＳの非線形性の影響を大きく受けている領域である。そのため、第６実施形態では、ＷＩＳの非線形マップを算出するための２次元格子配列を計算するときには外周部のショット領域を除外する。例えば、第６列におけるサンプルショット領域は、領域Ｂのショット領域を含まないＳ６１,Ｓ６２,Ｓ６３の３ショット領域を選択する。

〔第７実施形態〕
第７実施形態は、図１のＳ５０で第ｉ列の補正格子配列を計算するときに、第ｉ列のサンプルショット領域だけでなく、その前後の第（ｉ−１）列や第（ｉ＋１）列のサンプルショット領域も用いて計算する態様である。具体的には以下に示す２つの方法がある。

第１の方法では、第ｉ列のサンプルショット領域の計測とともに前列である第（ｉ−１）列または後列である第（ｉ＋１）列のサンプルショット領域の計測も行う。第ｉ列のサンプルショット領域の計測とともに第（ｉ−１）列及び第（ｉ＋１）列のサンプルショット領域の計測を行ってもよい。

第２の方法では、前列である第（ｉ−１）列の描画前に行った第（ｉ−１）列のアライメント計測結果も用いる。第２の方法では、前列のサンプルショット領域の計測で算出されたウエハ熱歪み成分が第ｉ列の描画前まで保持されているとすると、前列のアライメント計測を再度行う必要がないので、第１の方法と比較してスループットの点で有利となる。

主制御部Ｃ１は、補正格子配列の計算で、第ｉ列のサンプルショット領域のアライメント計測結果とその前後の列のサンプルショット領域のアライメント計測結果とを用いて、補正格子配列を計算する。本実施形態では、図９の第ｉ列のみの場合と比較してＸ方向の位置が異なる列のサンプルショット領域も用いて計算するため、熱歪による倍率成分、回転成分の補償自由度を増やして補正格子配列を計算することができる。倍率成分をｍ_Ｘ、ｍ_Ｙ、回転成分をθ_Ｘ，θ_Ｙとすると、補正格子配列は次式５て計算することができ、重ね合わせ精度の点で有利となる。

[第８実施形態]
第１〜第７実施形態では、描画エリア５００がウエハのショット単位で描画を行う態様について説明してきた。第８実施形態では、描画装置は、１列のショット領域を列方向の分割線で分割したＸ方向の長さがショット領域の幅（２６mm）より短い分割領域（スリット）を単位として描画する。図１９に第８実施形態の概念図を示す。図１９では、グローバルアライメントに用いるサンプルショット（ＡＧＡサンプルショット）は８ショットであり、描画装置は、スリットＳＬ_ｉでの描画後に次のスリットＳＬ_ｉ＋１を描画する。このようにスリット描画の場合は、ウエハ９の端から端まで描画することが前提である。第８実施形態では、描画エリア５００がウエハ９の上端あるいは下端に達した後、ウエハステージ１３の駆動量が少なくなるマークを計測することが、スループット上優れている。従って、スリットＳＬ_ｉを描画後に、アライメントスコープ２２は、ＡＧＡサンプルショットのうち、次のスリットＳＬ_ｉ＋１に最も近い２つのショットＳ７１，Ｓ６３のアライメントマークを計測する。主制御部Ｃ１は、予め求めておいた２つのサンプルショットＳ７１，Ｓ６３の位置でのＷＩＳの非線形マップと、スリットＳＬ_ｉの描画後のショットＳ７１，Ｓ６３の計測値とから、ウエハ熱歪み成分を考慮して描画に反映すればよい。

図２０のフローを用いて第８実施形態を説明する。主制御部Ｃ１は、Ｓ８１０で、ウエハ９をウエハステージ１３の上に搬送する。主制御部Ｃ１は、Ｓ８２０で、ウエハ９がウエハステージ１３の上に搬送されたCool状態でアライメントスコープ２２を用いてＡＧＡサンプルショットでアライメント計測を行う。このとき、主制御部Ｃ１は、基準となるウエハ９の配列格子を計算するとともにＡＧＡサンプルショットにおけるＷＩＳの非線形マップを作成する。主制御部Ｃ１は、Ｓ８３０で、スリットＳＬ_ｉのパターンを形成し、Ｓ８４０で、当該スリット描画後のHot状態で次のパターン形成の対象となるスリットＳＬ_ｉ＋１近傍のＡＧＡサンプルショットＳ７１，Ｓ６３でアライメント計測を行う。主制御部Ｃ１は、Ｓ８５０で、当該ＡＧＡサンプルショットＳ７１，Ｓ６３において、Ｓ８２０のＷＩＳの非線形成分とアライメント計測値とから、ウエハ熱歪み成分を計算する。

主制御部Ｃ１は、Ｓ８６０で、次のスリットＳＬ_ｉ＋１の補正格子を、Ｓ８２０で計算したウエハ熱歪み成分を用いて計算する。図１９に即して説明すると、主制御部Ｃ１は、ＳＬ_ｉ＋１の近傍にある対象となるＡＧＡサンプルショットＳ７１，Ｓ６３でのウエハ熱歪み成分とCool状態のウエハ９の配列格子とから、式５に従って、シフト、倍率、回転成分を含む補正格子を計算する。もちろん対象となるＡＧＡサンプルショットのＸ方向の位置が同一の場合には、式１を用いて補正格子を計算すればよい。主制御部Ｃ１は、Ｓ８７０で、すべてのスリット描画が終了するまで、Ｓ８８０で次のスリットＳＬ_ｉ＋１の位置合わせを行いながら、スリット描画を繰り返す。

第８実施形態のように、ウエハの端から端まで描画を繰り返す場合には、その近傍のＡＧＡサンプルショットを用いて、ウエハ熱歪みを計測する。図１４に示す第４実施形態と比較して、ウエハ熱歪みを計測するサンプルショット数Ｎ２をＮ１に減らすことができ、かつ計測に要するウエハステージ１３の移動も最小限に抑えることができるため、スループット向上の効果が見込める。

[第９実施形態]
第１〜第８実施形態では、ウエハ９の熱歪成分を計測するアライメントスコープ（計測器）が１つの場合について説明してきた。第９実施形態は、アライメントのための計測器が複数存在する。第９実施形態では、特に、ウエハを描画する前にグローバルアライメントによるウエハ９の配列格子を計測する計測器（第１計測器）と、スリット描画の開始後に、ウエハ熱歪み成分を計算するための計測器（第２計測器）とが異なる。

グローバルアライメントに用いる第１計測器は、ウエハプロセス誤差（ＷＩＳ）と装置誤差（ＴＩＳ）の相互作用による計測誤差の影響を少なくするために、光学系の収差等を抑えた高い精度（第１精度）を有する。一方、ウエハの描画が開始され、当該スリットを描画後にＡＧＡサンプルショットにてアライメント計測を行う第２計測器は、光学系の装置誤差（ＴＩＳ）の仕様が厳しくなく、第１精度より低い第２精度を有する。

図２１に、第９実施形態のウエハ熱歪み成分の計算例を示す。第１〜第８実施形態は、同一のアライメントスコープを、グローバルアライメントと、ウエハ熱歪み成分との双方に使用した。第９実施形態は、上記のようにグローバルアライメントのための第１計測器とウエハ熱歪み成分のための第２計測器とを別々に持つことを特徴としている。第９実施形態では、ウエハ９の熱歪成分を計算するために、グローバルアライメント用の第１計測器によるアライメント計測値を用いない。ウエハ９を描画する前のCool状態のアライメント計測値と描画時のHot状態のアライメント計測値との差分をとれば、この差分が当該ショットのウエハ熱歪み成分となる。つまり、第９実施形態では、ウエハ熱歪み成分を計算するために、ＷＩＳの非線形マップを管理する必要がないために、ＴＩＳとＷＩＳの相互作用でＷＩＳが大きく発生する低コストのアライメントスコープ（第２計測器）を用いてもよい。

第９実施形態では、グローバルアライメントによるウエハの配列格子の計算には、高精度なアライメントスコープ（第１計測器）を用い、ウエハ熱歪み成分の計算には高精度ではないが低コストのアライメントスコープ（第２計測器）を用いればよい。図２２は本実施形態の概念図を示す。第１計測器２２０のほかに複数の第２計測器２２１〜２２３を配置することにより、アライメント計測の時間を少なくしてスループットを向上させる効果がある。例えば、描画エリア５００がウエハ９の下端にある状態で、描画エリアに対してＡＧＡサンプルショットが右上（図２２のＳ６３の位置）にある場合には、第２計測器２２３を用いて計測すればよい。一方、描画エリアがウエハ９の上端にある状態で、描画エリアに対してサンプルショットが右下に位置する場合は、第２計測器２２２を用いて計測すればスループットを向上させることができる。

次に、図２３のフローを用いて、第９の実施形態を説明する。主制御部Ｃ１は、Ｓ９１０で、ウエハ９をウエハステージ１３の上に搬送する。主制御部Ｃ１は、Ｓ９２０で、光学系の装置誤差ＴＩＳを抑えた高精度な第１計測器２２０を用いて、ＡＧＡサンプルショットでアライメント計測を行う。主制御部Ｃ１は、このとき、ウエハプロセス誤差ＷＩＳの影響のない基準となるウエハ９の配列格子を計算する。主制御部Ｃ１は、Ｓ９２５で、第２計測器２２１〜２２３を用いて同じくＡＧＡサンプルショットでCool時の計測を行う。

主制御部Ｃ１は、Ｓ９３０で、スリットＳＬ_ｉのパターンを形成した後で、Ｓ９４０で、Hot状態で第２計測器２２１〜２２３を用いて、次のパターン形成の対象となるスリットＳＬ_ｉ＋１近傍のＡＧＡサンプルショットでアライメント計測を行う。主制御部Ｃ１は、Ｓ９５０で、第２計測器２２１〜２２３を用いて当該ＡＧＡサンプルショットのＳ９４０のHot状態の計測値とＳ９２５のCool状態の計測値との２種の計測値の差分を計算し、これをウエハ熱歪み成分とする。Ｓ９６０で、主制御部Ｃ１は、Ｓ９２０で求めた基準となるグローバルアライメントによるウエハ９の配列格子とＳ９５０で求めたウエハ熱歪み成分を用いて次のスリットＳＬ_ｉ＋１の補正格子を計算する。主制御部Ｃ１は、ＡＧＡサンプルショットのＸ方向の位置に応じて式１あるいは式５を用いて補正格子を計算する。主制御部Ｃ１は、Ｓ９７０ですべてのスリット描画が終了するまで、Ｓ９８０でスリットＳＬ_ｉ＋１の位置合わせを行いながら、スリット描画を繰り返す。

［物品の製造方法］
本発明の実施形態に係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。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、当該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、該製造方法は、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）を含みうる。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。

Claims

基板上の複数のショット領域のそれぞれにパターンを順次形成するリソグラフィ装置であって、
前記基板上のショット領域の位置を計測する計測器と、
前記計測器を制御し、前記計測器の計測結果に基づいて前記複数のショット領域それぞれの位置を求める制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記基板上の複数のサンプルショット領域それぞれの位置を前記計測器に計測させ、前記複数のサンプルショット領域のうちの第１の複数のショット領域それぞれの位置の計測値に基づく第１回帰演算により求められた前記複数のサンプルショット領域のうちの第２の複数のショット領域それぞれの位置と、前記第２の複数のショット領域それぞれの位置の計測値とに基づいて、前記第２の複数のショット領域それぞれについての計測誤差を求め、
前記複数のショット領域の少なくとも１つにパターンを形成した後に、前記パターンを形成すべき前記基板上の部分領域における前記第２の複数のショット領域のうちの一部の複数のショット領域それぞれの位置を前記計測器に計測させ、その計測値と前記計測誤差とに基づいて前記部分領域におけるショット領域の位置を第２回帰演算により求める、
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
前記部分領域は、前記パターンを順次形成するべき一列のショット領域を含む、ことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
前記第１の複数のショット領域と前記第２の複数のショット領域とは共通するショット領域を含む、ことを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
前記第１の複数のショット領域のすべてが前記第２の複数のショット領域のいずれとも異なる、ことを特徴とする請求項１または２に記載のリソグラフィ装置。
前記制御部は、前記第１回帰演算の回帰誤差が許容範囲内となるように前記第１の複数のショット領域を選択する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
前記第１の複数のショット領域のそれぞれは、その外側に他のショット領域が存在するように配置されたショット領域である、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
前記制御部は、前記部分領域におけるショット領域の位置の計測値をそれに対応する前記計測誤差で補正する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
前記部分領域は、前記一列とそれに隣接する一列とを含む連続する複数列のショット領域を含み、前記第２の複数のショット領域は、前記複数列のそれぞれに複数のショット領域を含む、ことを特徴とする請求項２に記載のリソグラフィ装置。
請求項１乃至８いずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、
前記工程で前記パターンを形成された前記基板を処理する工程と、を含むことを特徴とする物品の製造方法。
基板上の複数のショット領域のそれぞれにパターンを順次形成するリソグラフィ方法であって、
前記基板上の複数のサンプルショット領域それぞれの位置を計測し、前記複数のサンプルショット領域のうちの第１の複数のショット領域それぞれの位置の計測値に基づく第１回帰演算により求められた前記複数のサンプルショット領域のうちの第２の複数のショット領域それぞれの位置と、前記第２の複数のショット領域それぞれの位置の計測値とに基づいて、前記第２の複数のショット領域それぞれについての計測誤差を求め、
前記複数のショット領域の少なくとも１つに前記パターンを形成した後に、前記パターンを形成すべき前記基板上の部分領域における前記第２の複数のショット領域のうちの一部の複数のショット領域それぞれの位置を計測し、その計測値と前記計測誤差とに基づいて前記部分領域におけるショット領域の位置を第２回帰演算により求める、
ことを特徴とするリソグラフィ方法。
基板上の複数のショット領域のそれぞれにパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
前記基板上のショット領域の位置を計測する計測器と、
前記計測器を制御し、前記計測器の計測結果に基づいて前記複数のショット領域それぞれの位置を求める制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記基板上の複数のサンプルショット領域それぞれの位置を前記計測器に計測させ、前記複数のサンプルショット領域のうちの第１の複数のショット領域それぞれの位置の計測値に基づく第１回帰演算により求められた前記複数のサンプルショット領域のうちの第２の複数のショット領域それぞれの位置と、前記第２の複数のショット領域それぞれの位置の計測値とに基づいて、前記第２の複数のショット領域それぞれについての計測誤差を求め、
前記複数のショット領域の１つの部分領域にパターンを形成した後に、パターンを形成すべき前記複数のショット領域の他の部分領域に関する複数のショット領域それぞれの位置を前記計測器に計測させ、当該計測により得られた位置と前記計測誤差とに基づいて前記他の部分領域の位置を第２回帰演算により求める、
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
前記１つの部分領域は、１列のショット領域を列方向の分割線で分割して得られる複数の部分領域の１つを含み、前記他の部分領域は、前記複数の部分領域のうち前記複数の部分領域の１つに隣接する部分領域を含む、ことを特徴とする請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
基板上の複数のショット領域のそれぞれにパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
前記基板上のショット領域の位置を計測する計測器と、
前記計測器を制御し、前記計測器の計測結果に基づいて前記複数のショット領域それぞれの位置を求める制御部と、を備え、
前記計測器は、第１精度の前記計測結果を得るための第１検出器と、前記第１精度より低い第２精度の前記計測結果を得るための第２検出器とを含み、
前記制御部は、
前記基板上の複数のサンプルショット領域それぞれの位置を、前記第１検出器を用いて前記計測器に計測させ、前記複数のサンプルショット領域のうちの第１の複数のショット領域それぞれの位置の計測値に基づく第１回帰演算により前記複数のショット領域それぞれの位置を求め、
前記複数のショット領域の１つの部分領域に対するパターンの形成の前後で、前記パターンを形成すべき前記複数のショット領域の他の部分領域に関する複数のショット領域それぞれの位置を、前記第２検出器を用いて前記計測器に計測させ、当該計測により前記前後でそれぞれ得られた２種の位置と前記第１回帰演算により得られた前記複数のショット領域それぞれの位置とに基づいて前記他の部分領域の位置を第２回帰演算により求める、
ことを特徴とするリソグラフィ装置。
前記１つの部分領域は、１列のショット領域を列方向の分割線で分割して得られる複数の部分領域の１つを含み、前記他の部分領域は、前記複数の部分領域のうち前記複数の部分領域の１つに隣接する部分領域を含む、ことを特徴とする請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
前記第２検出器は、互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置されている、ことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のリソグラフィ装置。
基板上の複数のショット領域のそれぞれにパターンを形成するリソグラフィ方法であって、
前記基板上の複数のサンプルショット領域それぞれの位置を計測し、前記複数のサンプルショット領域のうちの第１の複数のショット領域それぞれの位置の計測値に基づく第１回帰演算により求められた前記複数のサンプルショット領域のうちの第２の複数のショット領域それぞれの位置と、前記第２の複数のショット領域それぞれの位置の計測値とに基づいて、前記第２の複数のショット領域それぞれについての計測誤差を求め、
前記複数のショット領域の１つの部分領域にパターンを形成した後に、パターンを形成すべき前記複数のショット領域の他の部分領域に関する複数のショット領域それぞれの位置を計測し、当該計測により得られた位置と前記計測誤差とに基づいて前記他の部分領域の位置を第２回帰演算により求める、
ことを特徴とするリソグラフィ方法。
基板上の複数のショット領域のそれぞれにパターンを形成するリソグラフィ方法であって、
第１精度の計測結果を得るための第１検出器と、前記第１精度より低い第２精度の計測結果を得るための第２検出器とを用い、
前記基板上の複数のサンプルショット領域それぞれの位置を前記第１検出器を用いて計測し、前記複数のサンプルショット領域のうちの第１の複数のショット領域それぞれの位置の計測値に基づく第１回帰演算により前記複数のショット領域それぞれの位置を求め、
前記複数のショット領域の１つの部分領域に対するパターンの形成の前後で、前記パターンを形成すべき前記複数のショット領域の他の部分領域に関する複数のショット領域それぞれの位置を、前記第２検出器を用いて計測し、当該計測により前記前後でそれぞれ得られた２種の位置と前記第１回帰演算により得られた前記複数のショット領域それぞれの位置とに基づいて前記他の部分領域の位置を第２回帰演算により求める、
ことを特徴とするリソグラフィ方法。