JP2016092082A - リソグラフィ装置、リソグラフィ方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 重ね合わせ性能の点で有利なリソグラフィ装置を提供する。【解決手段】 基板に対してパターン形成を行うリソグラフィ装置（１）は、基板を保持して可動のステージ（５）と、上記パターン形成のためのビームを基板に照射する照射部（１３）と、重ね合わせ検査用の第０マークを含む基板上に、上記パターン形成を伴わずに、第０マークとは対になる重ね合わせ検査用の第１マークと、重ね合わせ検査用の第２マークとを形成する第１処理と、上記パターン形成を伴って第２マークとは対になる重ね合わせ検査用の第３マークを形成する第２処理とが行われるように、ステージおよび照射部を制御する制御部（２００）と、を有する。【選択図】 図４

Description

本発明は、基板に対してパターン形成を行うリソグラフィ装置、リソグラフィ方法、および物品の製造方法に関する。

将来のリソグラフィ方式（例えば１６ｎｍ以下のハーフピッチの半導体デバイスを製造するためのリソグラフィ方式）の候補として、マルチ電子ビームリソグラフィ（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）が挙げられている。マルチ電子ビームリソグラフィは、基板（ウエハ等）に入射する大量のパワー（エネルギー）が一つの懸念点である。すなわち、当該大量のパワーを原因とするウエハの熱変形により、要求されるオーバーレイ精度の達成が困難となりうる。なお、この懸念は、ＡｒＦ（液浸）リソグラフィやＥＵＶリソグラフィ等の他のリソグラフィ方式においても、存在しうるものである。

このような熱変形への対処として、特許文献１の技術が知られている。特許文献１は、電子ビームの照射により試料に現れる熱変形の計算結果から電子ビームの照射位置に現れるずれ量の修正に必要なデータを算出して記憶しておき、電子ビームの照射量・照射位置の少なくとも一方を当該データに従って修正する技術を開示している。

また、特許文献２の基板処理装置は、移動および処理（描画）中の基板に形成されている複数のターゲット（マーク）の位置を計測する。そして、複数のターゲット間の基板の形状をカーブ・フィッティング（ｃｕｒｖｅ ｆｉｔｔｉｎｇ）する処理を介して、処理中の基板の変形を補償している。

また、特許文献３の電子ビーム露光方法は、まず、基材（基板）の露光面内の複数の位置に、レジストのチヤージアツプによるパターンの露光ずれ検出用のマークの一部分を露光しておく。次に、基材パターンの露光を行ないながら順次各位置に上記マークの他の部分を重ねて露光する。この方法によれば、露光ずれ検出用マークを検出することによりチヤージアツプ露光ずれを検出できるとしている。

特開２００４−１２８１９６号公報 米国特許第７８９７９４２号明細書 特公平０５―０４４１７２号公報

重ね合わせ誤差の要因は、基板の熱歪みや、磁場の変動、レジストの帯電、リソグラフィ装置の特性など多様である。また、図１４に示されるように、重ね合わせ検査用マークＯＬは、製造対象の素子（物品）に対応する領域３３の周辺のスクライブ領域３４に数箇所（同図では４箇所）程度配置されている。従って、図中矢印で例示されているように、マークＯＬの間隔は１０ｍｍないし２０ｍｍ程度となる。一方、例えばマルチ電子ビームリソグラフィの場合、その描画フィールドの寸法（例えば５０μｍ程度×数μｍ程度）が当該間隔に比して格段に小さいため、そのようなマークＯＬを計測するだけでは重ね合わせ誤差の補償には不十分な場合がありうる。

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、例えば、重ね合わせ性能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。

本発明の一側面は、基板に対してパターン形成を行うリソグラフィ装置であって、
前記基板を保持して可動のステージと、
前記パターン形成のためのビームを前記基板に照射する照射部と、
重ね合わせ検査用の第０マークを含む基板上に、前記パターン形成を伴わずに、前記第０マークとは対になる重ね合わせ検査用の第１マークと、重ね合わせ検査用の第２マークとを形成する第１処理と、前記パターン形成を伴って前記第２マークとは対になる重ね合わせ検査用の第３マークを形成する第２処理とが行われるように、前記ステージおよび前記照射部を制御する制御部と、
を有することを特徴とするリソグラフィ装置である。

本発明によれば、例えば、重ね合わせ性能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。

リソグラフィ装置の構成例を示す図 リソグラフィ装置でのパターン形成方策を例示する図 実施形態１ないし３で共通の処理の流れを示す図 図３のステップＳ１２０における処理の流れを示す図 重ね合わせ誤差（補正量）を得るアルゴリズムを説明するための図 重ね合わせ検査マークの構成例を示す図 重ね合わせ検査マークの構成方法を例示する図 重ね合わせ検査マークの配置例を示す図 実施形態２で重ね合わせ誤差を得るアルゴリズムを説明するための図 図３のステップＳ１２０における処理の流れ（実施形態２）を示す図 図９の説明を補足する図 実施形態３で重ね合わせ誤差を得るアルゴリズムを説明するための図 図３のステップＳ１２０における処理の流れ（実施形態３）を示す図 本発明が解決しようとする課題を説明するための図

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態を説明するための全図を通して、原則として（断りのない限り）、同一の部材等には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

［実施形態１］
図１は、リソグラフィ装置１の構成例を示す図である。以下、図１を参照しながら、リソグラフィ装置１の具体例として電子線リソグラフィ装置（より一般的には荷電粒子線リソグラフィ装置）について例示的に説明する。しかしながら、リソグラフィ装置は、それに限られず、集束したイオンビームやレーザビーム、ＡｒＦ光、ＥＵＶ光等のエネルギー線（ビーム）により基板に対してパターン形成（物品に係るパターンの形成）を行うものであってもよい。

〔リソグラフィ装置の構成例〕
図１において、電子光学系（荷電粒子光学系）１３（光学系、カラムまたは照射部ともいう）は、電子銃２から放射された電子線を基板４に照射する電子光学系要素３を少なくとも含む（電子銃または線源を含んでいてもよい）。なお、電子銃２は、複数の電子光学系１３によって共有されていてもよい。電子光学系要素３は、電子線を集束するための電子レンズ系３ａ（ブランカを含む）及び電子線を偏向するための偏向器３ｂを含みうる。光学系制御部２１は、電子光学系１３を介して（制御して）電子線の集束位置（フォーカス）や偏向量（照射位置）、ブランキングを制御しうる。ここで、ブランキングを行う不図示のブランキング部（ブランカアレイ）は、個別に駆動可能な電極対のアレイと、当該電極対により偏向されなかった電子線を通過させ、当該電極対により偏向された電子線を遮断する開口アレイ部材とを含むものとしうる。

基板４を保持して可動のステージ５は、Ｙステージ５ｂ、Ｙステージ５ｂに載置されたＸステージ５ａ、及び不図示のＺステージにより構成されうる。基板４は、ステージ５に含まれる不図示の（基板）チャックにより保持される。ステージ制御部２３は、Ｘステージ５ａのＸ軸方向における移動、Ｙステージ５ｂのＹ軸方向における移動、ＺステージのＺ軸方向における移動を制御する。ステージ５の上には、基準マークが形成されている基準部材６とＸ軸用の移動鏡７とが設けられている。当該基準マークは、マーク検出部９（後述）の光軸と電子光学系１３の光軸との間の位置の差（ベースラインともいう）を計測するために用いられうる。

干渉計８は、光（例えばレーザビーム）を測定光と参照光とに分割し、測定光を移動鏡７に、参照光を干渉計８の内部に設けられている参照鏡（不図示）にそれぞれ入射させる。当該２つの鏡から反射された光を干渉させ、その干渉光の強度を検出する。当該検出に基づき、干渉計制御部２４は、参照鏡を基準とした移動鏡７の位置、すなわちステージ５のＸ軸方向における位置（Ｘ座標）を得る（計測する）。ステージ５のＹ軸方向における位置（Ｙ座標）も、Ｘステージ５ａ上に設けられている不図示のＹ軸用の移動鏡を用いて、同様に計測しうる。干渉計制御部２４は、主制御部２０に計測値を送信し、主制御部２０は、当該計測値に基づき、ステージ制御部２３を介してステージ５の位置を制御しうる。

基板４は、レジストが塗布されている。マーク検出部９は、レジストが感光しない波長の光を照射して、基準部材６上の基準マークや基板４上に形成されているアライメントマーク１０を撮像して検出する。マーク検出部制御部２２は、マーク検出部９の出力（マークの画像信号）を処理して基準マークやアライメントマーク１０の位置を得る（計測する）。なお、マーク検出部９は、移動するマークの部分からの回折光を経時的に検出するものでもよく、その場合、マーク検出部制御部２２は、マーク検出部９の出力の変化に基づいてマークの位置を求めうる。

フォーカス検出部１１は、Ｚ軸方向における基板４の表面の位置に相関のある物理量を検出する。電子線リソグラフィは、真空環境下でパターン形成（描画）を行うため、フォーカス検出部１１は、光学的センサや静電容量センサ等、真空中での使用に適したセンサを含みうる。光学的センサを含むフォーカス検出部は、例えば、基板表面に光を斜入射させ、該基板表面と光学的に共役な位置に配置された撮像素子で該基板表面上に該光を斜入射してなる光スポットを撮像するものとしうる。不図示のフォーカス検出部制御部は、基板表面（撮像面）における光スポットの位置に基づいて、Ｚ軸方向における基板４の表面の位置を得る（計測する）。真空チャンバ（真空容器）１２は、電子光学系１３や、ステージ５、干渉計８、マーク検出部９、フォーカス検出部１１を収容している。真空チャンバ１２の内側は、不図示の真空ポンプによって排気されて真空環境にされる。

主制御部２０は、光学系制御部２１、マーク検出部制御部２２、ステージ制御部２３、干渉計制御部２４、およびメモリ２５（記憶部または記憶媒体）と接続されている。主制御部２０は、それに含まれているＣＰＵ等の処理部により、メモリ２５に記憶されているプログラムを実行しうる。当該プログラムの実行により、各制御部２１ないし２４を制御する。また、メモリ２５に記憶されているパターンデータ（形成すべきパターンを表すデータ）やレシピデータに基づいて各制御部２１ないし２４を制御して基板４上にパターン形成を行う。また、既に説明したような各種計測値をメモリ２５に記憶し、当該計測値に基づく処理（アライメント制御またはフォーカス制御のための処理等）を行いうる。なお、主制御部２０は、後述の重ね合わせ検査装置５０とも協働する。なお、主制御部２０および各制御部２１ないし２５は、その構成は上記のものに限定されず、単一または複数の制御部（例えばＣＰＵ等を含んで構成される処理部）として様々に構成しうるものであり、総じて制御部２００ともいうものとする。

重ね合わせ検査装置５０は、基板４上の重ね合わせ検査マーク１５を検査（計測）する。重ね合わせ検査装置５０における重ね合わせ検査マーク検出部１４は、基板４上に形成された重ね合わせ検査マーク１５を検出する。重ね合わせ検査装置制御部２６は、重ね合わせ検査マーク検出部１４により得られた重ね合わせ検査マークの像の信号（画像信号）を処理することにより、重ね合わせずれ（誤差）を得る（計測する）。なお、重ね合わせ検査装置５０および重ね合わせ検査装置制御部２６は、リソグラフィ装置１の外部にあって当該リソグラフィ装置１とは通信接続されていてもよいし、リソグラフィ装置１の内部にあってもよい。前者の場合、制御部２００は、後述の第１重ね合わせ検査および第２重ね合わせ検査の情報を重ね合わせ検査装置５０から受信して取得しうる。また、電子光学系１３は、図１では、１本の電子線を基板４に照射するものであるが、複数本の電子線を基板４に照射するものであってもよい。後者の方がリソグラフィ装置のスループット上有利である。

〔パターン形成方策〕
図２は、リソグラフィ装置１でのパターン形成方策（パターニング・ストラテジー）を例示する図である。図２は、１つの電子光学系１３で基板４に電子線を照射する場合を例示している。電子光学系１３の中央部に示した３０は、矩形状の被照射領域を示し、被照射領域３０には複数の電子線が個別に選択的に照射されうる。被照射領域３０の幅は、例えば、Ｙ軸方向に関して５０ないし１００μｍとしうる。例えば、基板４（ステージ５）のＸ軸方向における走査（移動）と、１回の走査ごとの基板４（ステージ５）のＹ軸方向におけるステップ移動との繰り返しにより、基板４にパターン形成（描画）を行いうる。

図２において、実線の矢印は、基板上の被照射領域３０の該基板の走査（スキャン）による進行を、破線は、電子線をブランキングしながら行う基板４のステップ移動をそれぞれ示している。そのようなスキャンとステップとを繰り返し行い、パターンデータに基づく電子線のブランキングと偏向器３ｂによる電子線の偏向とを当該スキャンとともに実行することにより、位置精度または重ね合わせ精度の点で有利に基板４上にパターン形成を行いうる。

〔実施形態１での処理の流れ〕
図３は、実施形態１ないし３で共通の処理の流れを示す図である。図３において、本処理を開始すると、まず、ステップＳ１００で、リソグラフィ装置１に基板を搬入する。その後、ステップＳ１１０では、当該基板を計測する。具体的には、当該基板に関して、アライメント計測と、フォーカス計測を行う。まず、アライメント計測について説明する。図２において、アライメントマーク１０（図１４参照）は、各ショット領域３１の周辺のスクライブ領域内に形成されている。まず、例えばユーザの選択により設定された複数のサンプルショット領域３２それぞれに関して形成されたアライメントマーク１０をマーク検出部９により検出する。制御部２００は、マーク検出部９の出力に基づいて各サンプルショットに関するアライメントマーク１０の位置を得、当該複数の位置に基づいて、基板上に既に形成されている全ショット領域の位置を得る（当該位置を表す回帰式を得る）。これにより、前レイヤのパターンに重ね合わせて現レイヤのパターン形成を行いうる。なお、当該パターン形成におけるのと同様のアライメント計測に基づいて、後述の重ね合わせ検査のための種々のマークの形成も行いうる。サンプルショット領域３２は、計測誤差や、計測精度、スループットを考慮して選択するのがよく、図２は、好ましいサンプルショット３２の選択例を示している。

静止しているアライメントマークをマーク検出部９が撮像する場合、当該アライメントマークには、図１４に示されるようなアライメントマーク１０が適している。アライメントマーク１０は、Ｘ軸およびＹ軸それぞれの方向における位置を計測されうるものである。

ここで、制御部２００は、干渉計８を介して計測されたステージ５の位置と、各サンプルショット３２に関するアライメントマーク１０のその設計上の位置からのずれ量とに基づいて、各ショット領域の位置（当該位置を表す回帰式）を得る。当該回帰式の係数を得るのには、例えば、最小自乗法等が用いられる。例えば、基板４上の各ショット領域３１の位置座標（ｘ’、ｙ’）は、設計上の各ショット領域３１の位置座標（ｘ、ｙ）を用いて回帰式（１）で表される。制御部２００は、式（１）で得られる位置座標（ｘ’、ｙ’）のショット領域にパターン形成（描画）が行われるように、ステージ５および光学系１３の動作を制御する。なお、式（１）において、並進変位を表す係数をＳ_ｘ、Ｓ_ｙ、倍率に関する係数をｍ_ｘ、ｍ_ｙ、座標軸の回転に関する係数をｃｏｓθｘ、−ｓｉｎθｙ、ｓｉｎθｘ、ｃｏｓθｙとしている。

次に、フォーカス計測に関しては、制御部２００は、例えば前述のように光学的センサまたは静電容量センサを含むフォーカス検出部１１の出力に基づいて、基板の表面の複数箇所に関してＺ軸方向における該表面の位置（高さ）を計測する。

つづいて、ステップＳ１２０では、処理対象基板のロットでの重ね合わせ誤差の情報（またはその補償のための情報）をメモリ２５から取得する。なお、当該情報の生成方法は後述する。

ステップＳ１３０では、ステップＳ１２０で得られた情報に基づいてパターン形成を実行する。なお、当該パターン形成にあたっては、上記のフォーカス計測に基づいて電子線の焦点深度内に基板表面の位置が収まるように、ステージ５の動作を制御する。最後に、ステップＳ１４０で、パターン形成を行われた基板を搬出する。

ここで、重ね合わせ誤差に係る情報の生成方法（図３のステップＳ１２０）について、図４を参照して詳細に説明する。図４は、図３のステップＳ１２０における処理の流れを示す図である。図４において、本処理を開始すると、まず、ステップＳ２１０で、対象ロットに係る先行基板（Ｓｅｎｄ Ａｈｅａｄ Ｗａｆｅｒまたは条件設定用の第１基板とも呼ぶ）を描画装置１に搬入する。次に、ステップＳ２２０（第１処理）では、先行基板に既に形成されている重ね合わせ検査用の第０マークＯＬ０に対して、パターン形成（物品に係るパターンの形成）を伴わずに、該第０マークとは対になる重ね合わせ検査用の第１マークＯＬ１を形成（描画）する。ステップＳ２３０（第１処理）では、当該パターン形成を伴わずに、第０マークＯＬ０に隣接した位置と、そこから第０マークＯＬ０の間隔Ｌ０より小さい間隔Ｌ１ごとの位置とに、重ね合わせ検査用の第２マークＯＬ２を形成（描画）する。このように、第２マークＯＬ２は、間隔Ｌ１をもって複数形成する。なお、ステップＳ２２０の処理とステップＳ２３０の処理とは、単一のステップ中において交互に行ってもよい。つづくステップＳ２４０（第２処理）では、パターン形成（物品に係るパターンの形成）を伴って、第２マークＯＬ２とは対になる重ね合わせ検査用の第３マーク（ＯＬ３）を形成（描画）する。よって、第３マークＯＬ３は、間隔Ｌ１をもって複数形成する。次のステップＳ２５０では、先行基板をリソグラフィ装置１から搬出する。ステップＳ２６０では、先行基板を現像する。しかし、当該搬出や当該現像は、必須ではなく、例えば、重ね合わせ検査を潜像によりリソグラフィ装置内で行う場合は、省略可能である。次のステップＳ２７０では、重ね合わせ検査装置５０（リソグラフィ装置内の重ね合わせ検査部であってもよい）に先行基板を搬入する。つづくステップＳ２８０では、第０マークＯＬ０および第１マークＯＬ１に基づく第１重ね合わせ検査ならびに第２マークＯＬ２および第３マークＯＬ３に基づく第２重ね合わせ検査を実施する。さらに、ステップＳ２９０で重ね合わせ検査装置（部）から先行基板を搬出する。それと並行して、ステップＳ３００では、ステップＳ２８０での第１および第２重ね合わせ検査に基づいて、重ね合わせ誤差を補償するための電子光学系１３およびステージ５のうち少なくとも一方の制御に係る補正量を得る。当該補正量は、例えば、当該制御に係る制御量の計測値および目標値のうち少なくとも一方に関するものとしうる。電子光学系１３に関する制御量は、例えば、偏向器３ｂによる電子線の偏向量（基板上での変位量）としうる。また、ステージ５に関する制御量は、例えば、ステージ５の位置としうる。当該補正量は、メモリ２５に格納される。

つづいて、ステップＳ２２０ないしＳ２４０でのパターン形成（描画）方法およびステップＳ３００での補正量取得方法について、図５および図６を参照して更に説明する。

図５は、重ね合わせ誤差（補正量）を得るアルゴリズムを説明するための図である。図５において、先行基板には、前レイヤでのパターン形成とともに第０マーク（ＯＬ０）が間隔Ｌ０で既に形成されている。そして、ステップＳ２２０で、第０マークＯＬ０に対して第１マークＯＬ１を形成し、つづくステップＳ２３０で、第０マークＯＬ０に隣接して、第０マークＯＬ０の間隔Ｌ０より小さい間隔Ｌ１で、第２マークＯＬ２を形成する。なお、間隔Ｌ１は、等間隔である必要はなく、また、要求される重ね合わせ精度の高い領域ではより小さくするなど、可変としうる。ここで、図６は、重ね合わせ検査マークの構成例を示す図である。重ね合わせ検査は、例えば、箱型インナーマークの位置と箱型アウターマークの位置との差（ずれ）を計測する。図６は、第０マークＯＬ０をアウターマークとし、第１マークＯＬ１をインナーマークとする例を示している。ステップＳ２２０およびＳ２３０では、物品に係るパターン形成を伴わずに、第１マークＯＬ１および第２マークＯＬ２を形成しているため、先行基板の加熱（熱変形）は無視しうるものとみなせる。この状態を非加熱状態と呼ぶものとする。図５では、重ね合わせ検査装置５０で計測される、非加熱状態での、第０マークＯＬ０に対する第１マークＯＬ１の位置の差（ずれ）をΔＣｏｏｌとしている。ここで、ΔＣｏｏｌには、基板の熱歪みを要因とする影響はないものの、その他（例えば、磁場や、帯電、リソグラフィ装置のユニットに固有の誤差等）を要因とする影響は含まれうる。一方、ステップＳ２４０では、物品に係るパターン形成を伴って、第３マークＯＬ３を形成しているため、先行基板の加熱（熱変形）は無視しえない。この状態を加熱状態と呼ぶものとする。図５では、重ね合わせ検査装置５０で計測される、加熱状態での、第２マークＯＬ２に対する第３マークＯＬ３の位置の差（ずれ）をΔＨｏｔとしている。

上記のΔＨｏｔには、基板の熱歪みに起因する重ね合わせ誤差だけでなく、電子線照射による基板の帯電に起因する重ね合わせ誤差も含まれうる。なお、第０マークＯＬ０に隣接した位置に第２マークＯＬ２を形成したため、重ね合わせ誤差ΔＨｏｔが得られた位置に重ね合わせ誤差ΔＣｏｏｌが生じているとみなしうる。従って、第０マークＯＬ０の間隔より小さい第２マークＯＬ２の間隔での重ね合わせ誤差（補正量）Δは、双方の重ね合わせ誤差を加算して、すなわち次式（２）により求めうる。

なお、第０マークＯＬ０は、第１マークＯＬ１の間隔Ｌ１では形成されていない。そのため、本実施形態では、非加熱状態における間隔Ｌ１での重ね合わせ誤差を推定により得る。例えば、第０マークＯＬ０の間隔にわたって磁場等の変動が小さければ、当該重ね合わせ誤差は線形近似（線形補間）しうる。このようにして、第０マークＯＬ０の間隔Ｌ０より小さい間隔Ｌ１をもって非加熱状態および加熱状態での重ね合わせ誤差が得られる。よって、上式（２）により、パターン形成（物品に係るパターンの形成）を行った場合の重ね合わせ誤差Δ（補正量）を間隔Ｌ１ごとに取得できる。

ここで、図７は、重ね合わせ検査マークの構成方法を例示する図である。ポジ型レジストを用いた場合について例示する。図７の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）それぞれは、非加熱状態での（潜像）パターン形成、加熱状態での（潜像）パターン形成、および現像によりそれぞれ得られるパターンの断面図および平面図を示している。（Ａ）において、第０マークＯＬ０が形成されているパターン層の上にレジスト層が積層されている。（Ａ）の非加熱状態でのパターン形成では、箱型インナーマークである第１マークＯＬ１と箱型アウターマークである第２マークＯＬ２に関して、その外側を電子線で照射する。また、（Ｂ）の加熱状態でのパターン形成においては、パターン形成（物品に係るパターンの形成）と並行して、箱型インナーマークである第３マークＯＬ３に関して、その内側を電子線で照射する。（Ｃ）は、（Ａ）および（Ｂ）を参照して説明した（潜像）パターンを現像（電子線で照射された領域のレジストを溶解）して得られるレジストパターンを示している。このようにして形成されたレジストパターンに対して、ステップＳ２８０で説明したような重ね合わせ検査が行われる。なお、重ね合わせ検査用のマークは、箱型マークには限定されず、他の形状のマーク（例えばラインマークやライン・アンド・スペース・マーク等）としうる。マークの形状は、基板に対する処理（例えばレジスト現像処理等）の影響や重ね合わせ検査の方式等を考慮して、計測精度の点で有利なものを選択すればよい。また、重ね合わせ検査のなされた先行基板は、レジストを剥離して再使用することができる。そうすることにより、より少ない枚数の基板を用いて効率よく重ね合わせ誤差（補正量）を取得したり、先行基板を物品の製造に使用したりすることができる。よって、図３の流れ図で処理（パターン形成）される基板は、先行基板（条件設定用の第１基板）および該先行基板とは異なる基板（第２基板）のうちの少なくとも一方としうる。

なお、重ね合わせ検査用の第２マークＯＬ２および第３マークＯＬ３を形成する領域（ＯＬ２およびＯＬ３の配置）は、制御部２００によって変更または設定でき、また、スクライブ領域３４内には限定されない。ここで、図８は、重ね合わせ検査マークの配置例を示す図である。図８に示すように、パターン形成（物品に係るパターンの形成）を行うべき領域３３内に、第０マークＯＬ０の間隔より小さい間隔で、重ね合わせ検査用の第２マークＯＬ２および第３マークＯＬ３が２次元的に配列（配置）されるようにしてもよい。この場合、重ね合わせ検査用マークの周辺の領域Ａは、パターン形成（物品に係るパターンの形成）を行わない領域とする。リソグラフィ装置１は、それが電子線描画装置の場合、描画データの変更により、領域３３（例えば２６ｍｍ×３３ｍｍのショット領域）内に重ね合わせ検査用マーク（ＯＬ２およびＯＬ３）を任意の間隔で描画できる。そして、重ね合わせ誤差（補正量）を取得した後に上述のようにレジストを剥離すれば、先行基板を物品の生産に使用することができる。また、領域３３内に既に形成されている物品（例えば半導体デバイス）に係るパターンは、その線幅（例えば１０ないし２０ｎｍ程度）が重ね合わせ検査マークの線幅（例えば１μｍ程度）に比べて十分に小さい。従って、重ね合わせ検査（計測精度）に対する当該物品に係るパターンの影響は極めて小さく無視しうる。

以上説明したことから明らかなように、本実施形態によれば、重ね合わせ性能（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。

［実施形態２］
実施形態１は、第０マークＯＬ０の間隔にわたる非加熱状態での重ね合わせ誤差（の変化）が線形近似できるものとした。これに対して実施形態２は、非加熱状態での重ね合わせ誤差を当該間隔より小さい間隔（空間分解能）で取得（補間）する方法の点で実施形態１とは異なる。ここで、図９は、実施形態２で重ね合わせ誤差を得るアルゴリズムを説明するための図である。また、図１０は、図３のステップＳ１２０における処理の流れ（実施形態２）を示す図である。以下、図９および図１０を参照して、実施形態２を説明する。

図１０の流れ図において、ステップＳ３１０ないしＳ３８０ならびにＳ３９０およびＳ４００の処理は、図４の流れ図におけるステップＳ２１０ないしＳ２８０ならびにＳ２９０およびＳ３００におけるものと同様であるため、説明を省略する。つづくステップＳ３８５では、先行基板上に非加熱状態で形成された複数の第２マークＯＬ２の位置の差を計測する。当該位置差は、重ね合わせ検査装置５０により計測しうる。ここで、図１１は、図９の説明を補足する図である。図９において、第０マーク（ＯＬ０）に隣接して形成された第２マークＯＬ２の位置Ｐ１と、それとは隣り合う第２マークＯＬ２の位置Ｐ２とを示している。図１１において、隣り合う２つの第２マークＯＬ２の位置差（計測値）と、非加熱状態での重ね合わせ誤差との間には、次式（３）の関係が成り立つ。

Ｘ成分、Ｙ成分に分ければ、次式（４）が成り立つ。

ここで、
Ｌ_２１＝（Ｌ_２１ｘ、Ｌ_２１ｙ）は、隣り合う２つの第２マークＯＬ２の位置差の設計値、
Ｌ_２１´＝（Ｌ´_２１ｘ、Ｌ´_２１ｙ）は、隣り合う２つの第２マークＯＬ２の位置差の計測値、
Δ１Ｃｏｏｌ＝（Δ１ｘＣｏｏｌ、Δ１ｙＣｏｏｌ）は、Ｐ１での非加熱状態での重ね合わせ誤差、
Δ２Ｃｏｏｌ＝（Δ２ｘＣｏｏｌ、Δ２ｙＣｏｏｌ）は、Ｐ２での非加熱状態での重ね合わせ誤差
である。図１１において、Δ１Ｃｏｏｌ＝（Δ１ｘＣｏｏｌ、Δ１ｙＣｏｏｌ）は、第０マークＯＬ０と第１マークＯＬ１との位置差（重ね合わせ誤差）とみなしうる。よって、Δ２Ｃｏｏｌ＝（Δ２ｘＣｏｏｌ、Δ２ｙＣｏｏｌ）は、式４から求めることができる。式４と同様に、隣り合うＰ２、Ｐ３での第２マークＯＬ２の位置差（計測値）と、非加熱状態での重ね合わせ誤差との間には、次式（５）の関係が成り立つ。

Ｐ３における非加熱状態での重ね合わせ誤差Δ３Ｃｏｏｌ＝（Δ３ｘＣｏｏｌ、Δ３ｙＣｏｏｌ）も、Δ２Ｃｏｏｌ＝（Δ２ｘＣｏｏｌ、Δ２ｙＣｏｏｌ）が既に求められているため、式（５）から求めることができる。

このようにして、第０マーク間隔Ｌ０より小さい空間分解能で非加熱状態での重ね合わせ誤差を順次得ることができる。したがって、本実施形態によれば、重ね合わせ性能（重ね合わせ精度）の点でより有利なリソグラフィ装置を提供しうる。

［実施形態３］
実施形態３は、重ね合わせ検査マークより位置計測精度の点で有利な位置計測マーク（第４マーク）を非加熱状態で形成（描画）し、当該位置計測マークの間隔を用いて非加熱状態での重ね合わせ誤差を補間して得る点で実施形態２とは異なる。ここで、図１２は、実施形態３で重ね合わせ誤差を得るアルゴリズムを説明するための図である。また、図１３は、図３のステップＳ１２０における処理の流れ（実施形態３）を示す図である。以下、図１２および図１３を参照して、実施形態３を説明する。

図１３の流れ図において、ステップＳ４１０、Ｓ４２０、Ｓ４４０ないしＳ４８０の処理は、図４の流れ図におけるステップＳ２１０、Ｓ２２０、Ｓ２４０ないしＳ２８０におけるものと同様であるため、説明を省略する。ステップＳ４３０では、パターン形成（物品に係るパターンの形成）を伴わずに、図１２に示すように、第０マークＯＬ０に隣接した位置と、そこから間隔Ｌ０より小さい間隔Ｌ１ごとの位置とに、第２マークＯＬ２および位置計測マークＡＭを形成（描画）する。ここで、ステップＳ４３０は、図４におけるステップＳ２３０と同様に第１処理の一部である。ステップＳ４８５では、先行基板を重ね合わせ検査装置５０から搬出する。そして、ステップＳ４９０では、先行基板をリソグラフィ装置１に搬入する。それから、ステップＳ５００では、マーク検出部９を用いて隣り合う位置計測マークＡＭの位置の差ＬＡを計測する。ここで、位置計測マークＡＭは、実施形態２のステップＳ３８５で用いた第２マークＯＬ２より多数のマーク要素を含んでなるため、第２マークＯＬ２より計測精度の点で有利である（より高精度な位置計測を期待できる）。つづいて、ステップＳ５１０で先行基板をリソグラフィ装置から搬出する。それと並行して、ステップＳ５２０では、ステップＳ４８０での第１および第２重ね合わせ検査ならびにステップＳ５００での隣り合う位置計測マークの位置の差に基づいて、重ね合わせ誤差を補償するための制御に係る補正量を取得する。ここで、当該補正量は、電子光学系１３およびステージ５のうち少なくとも一方の制御に係るものとしうる。当該補正量は、メモリ２５に格納される。このように、実施形態３は、位置計測マークＡＭ（第４マーク）を用いるため、非加熱状態での重ね合わせ誤差を実施形態２でのそれより高精度に取得することができる。したがって、本実施形態によれば、重ね合わせ性能（重ね合わせ精度）の点でより有利なリソグラフィ装置を提供しうる。

〔物品製造方法の実施形態〕
本発明の実施形態における物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロまたはナノ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。本実施形態の物品製造方法は、上記のリソグラフィ装置を用いて、パターン形成を基板に行う工程と、かかる工程でパターン形成を行われた基板を加工（現像等）する工程とを含みうる。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）を含みうる。本実施形態の物品製造方法は、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。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

例えば、以上の説明において、ブランキング部（ブランカアレイ）は、個別に駆動可能な電極対のアレイを含むものとして例示したが、それには限定されず、ブランキング機能を有する素子のアレイであればよい。例えば、ブランキング部は、米国特許第７８１６６５５号明細書に記載されているような反射性電子パターニングデバイス（ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を含みうる。当該デバイスは、上面（ｔｏｐ ｓｕｒｆａｃｅ）上のパターンと、該パターンのうちの電子反射部分と、該パターンのうちの電子非反射部分とを含む。当該デバイスは、さらに、独立に制御可能な複数の画素を用いて上記パターンのうちの電子反射部分および電子非反射部分を動的に変更するための回路アレイ（ａｒｒａｙ ｏｆ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）を含む。このように、ブランキング部は、荷電粒子線に対する反射部分を非反射部分に変更することにより荷電粒子線のブランキングを行う素子（ブランカ）のアレイであってもよい。なお、そのような反射性デバイスを備える荷電粒子光学系の構成と電極対アレイのような透過性デバイスを備える荷電粒子光学系の構成とが互いに異なりうるのは当然である。

１ リソグラフィ装置
５ ステージ
１３ 光学系（カラム）
２００ 制御部

Claims (14)

1. 基板に対してパターン形成を行うリソグラフィ装置であって、
   前記基板を保持して可動のステージと、
   前記パターン形成のためのビームを前記基板に照射する照射部と、
   重ね合わせ検査用の第０マークを含む基板上に、前記パターン形成を伴わずに、前記第０マークとは対になる重ね合わせ検査用の第１マークと、重ね合わせ検査用の第２マークとを形成する第１処理と、前記パターン形成を伴って前記第２マークとは対になる重ね合わせ検査用の第３マークを形成する第２処理とが行われるように、前記ステージおよび前記照射部を制御する制御部と、
   を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記制御部は、前記第２マークおよび前記第３マークの配置を設定し、該配置に基づいて前記第１処理および前記第２処理が行われるように、前記ステージおよび前記照射部を制御することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記第１処理は、第１間隔をもって前記第１マークを複数形成し、第２間隔をもって前記第２マークを複数形成し、前記第２間隔は前記第１間隔より小さいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のリソグラフィ装置。
4. 前記制御部は、前記基板上に形成された前記第０マークおよび前記第１マークに基づく第１重ね合わせ検査と、前記基板上に形成された前記第２マークおよび前記第３マークに基づく第２重ね合わせ検査とに基づいて、前記ステージおよび前記照射部を制御して前記パターン形成を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
5. 前記照射部は、前記ビームを偏向して前記基板上で該ビームを走査する偏向器を含み、
   前記制御部は、前記第１重ね合わせ検査および前記第２重ね合わせ検査に基づいて、前記偏向器を制御することを特徴とする請求項４に記載のリソグラフィ装置。
6. 前記第１重ね合わせ検査および前記第２重ね合わせ検査のうち少なくとも一方を行う検査部を有することを特徴とする請求項４または請求項５に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記制御部は、前記基板上の前記パターン形成を行うべき領域内に前記第２マークおよび前記第３マークの配置を設定することを特徴とする請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記制御部は、前記第１重ね合わせ検査および前記第２重ね合わせ検査の情報を重ね合わせ検査装置から受信することを特徴とする請求項４に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記第１処理は、第１間隔をもって前記第１マークを複数形成し、第２間隔をもって前記第２マークを複数形成し、前記第２間隔は前記第１間隔より小さく、
   前記制御部は、前記第１マークを形成する第１間隔および前記第２マークを形成する第２間隔に基づいて前記第１重ね合わせ検査の情報を補間することを特徴とする請求項４に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記第１処理は、第１間隔をもって前記第１マークを複数形成し、第２間隔をもって前記第２マークを複数形成し、前記第２間隔は前記第１間隔より小さく、
    前記制御部は、前記第１重ね合わせ検査の情報を前記第２マークの間隔に基づいて補間することを特徴とする請求項４に記載のリソグラフィ装置。
11. 前記第１処理は、第１間隔をもって前記第１マークを複数形成し、第２間隔をもって前記第２マークを複数形成し、前記第２間隔は前記第１間隔より小さく、
    前記制御部は、前記第１処理において、前記第２マークの要素の数よりその要素の数が多い第４マークを前記第２マークと並行して前記基板上に形成するように、前記ステージおよび前記照射部を制御し、前記第１重ね合わせ検査の情報を前記第４マークの間隔に基づいて補間することを特徴とする請求項４に記載のリソグラフィ装置。
12. 基板に対してパターン形成を行うリソグラフィ方法であって、
    重ね合わせ検査用の第０マークを含む第１基板上に、前記パターン形成を伴わずに、前記第０マークとは対になる重ね合わせ検査用の第１マークと、重ね合わせ検査用の第２マークとを形成する第１処理を行い、
    前記第１基板上に、前記パターン形成を伴って、前記第２マークとは対になる重ね合わせ検査用の第３マークを形成する第２処理を行い、
    前記第１基板上に形成された前記第０マークおよび前記第１マークに基づく第１重ね合わせ検査と、前記第１基板上に形成された前記第２マークおよび前記第３マークに基づく第２重ね合わせ検査とに基づいて、前記第１基板上および該第１基板とは異なる第２基板上のうちの少なくとも一方に前記パターン形成を行う、
    ことを特徴とするリソグラフィ方法。
13. 前記第１基板上の前記パターン形成を行うべき領域内に前記第２マークおよび前記第３マークを形成することを特徴とする請求項１２に記載のリソグラフィ方法。
14. 請求項１ないし請求項１１のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置または請求項１２もしくは請求項１３に記載のリソグラフィ方法を用いて基板に対してパターン形成を行う工程と、
    前記工程で前記パターン形成を行われた前記基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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