JP2019109364A - Measurement method, measurement device, exposure device, and article manufacturing method - Google Patents

Measurement method, measurement device, exposure device, and article manufacturing method Download PDF

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Abstract

To provide a measurement method advantageous for reduction in a measurement error of distortion.SOLUTION: A measurement method includes: a first step of performing shot exposure which transfers a first pattern having a plurality of first marks arranged on an object surface of a projection object system onto a substrate while shifting in a row direction and a column direction so as to prevent overlapping with adjacent shots to form a plurality of first patterns in the row direction and the column direction; a second step of performing shot exposure which transfers a second pattern having a plurality of second marks and a plurality of peripheral marks positioned in the periphery of the plurality of second marks onto the substrate while shifting in the row direction and the column direction so as to overlap a partial region of the adjacent shots to form a plurality of second patterns in the row direction and the column direction; and a third step of determining distortion on the basis of a shift amount between the first marks and the second marks transferred onto the substrate and a shift amount between the peripheral marks in the partial region.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、投影光学系を介して基板に投影される像の歪みを示すディストーションを計測する計測方法、計測装置、露光装置、および物品製造方法に関する。   The present invention relates to a measurement method, a measurement apparatus, an exposure apparatus, and an article manufacturing method for measuring distortion indicating distortion of an image projected onto a substrate via a projection optical system.

テストマスクに形成された複数の主尺マークと複数の副尺マークとを用いて露光装置の投影光学系のディストーションを求める手法が特開２００４−０６３９０５号公報（特許文献１）に開示されている。また、その方法の実施中に発生するマーク間相対距離の経時変化によるディストーション計測精度の低下を解決する手法が特開２０１１−３５００９号公報（特許文献２）に開示されている。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-063905 (Patent Document 1) discloses a method of obtaining distortion of a projection optical system of an exposure apparatus using a plurality of main scale marks and a plurality of sub-scale marks formed on a test mask. . Moreover, the method of solving the fall of the distortion measurement precision by the time-dependent change of the relative distance between marks which generate | occur | produces during implementation of the method is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-35009 (patent document 2).

（１）特許文献１で開示されたディストーションの計測方法
この計測方法において、例えば、第１マークと第２マークは各々のパターンに対応する副尺マークと主尺マークである。第１工程では、図７（ａ）のように第１マーク１０がｍ１行ｎ１列（図中ではｍ１＝ｎ１＝３）に配置されたショットを、図７（ｂ）のようにｍ２行ｎ２列露光する（図中ではｍ２＝ｎ２＝２）。 (1) Measurement Method of Distortion Disclosed in Patent Document 1 In this measurement method, for example, the first mark and the second mark are a vernier mark and a main scale mark corresponding to each pattern. In the first step, as shown in FIG. 7 (b), the shot in which the first mark 10 is arranged in m 1 rows and n 1 columns (m 1 = n 1 = 3 in the figure) as shown in FIG. And m 2 rows and n 2 columns exposure (in the figure, m 2 = n 2 = 2).

次に、第２工程で、図７（ｃ）のようにｍ１行ｎ１列の第１マーク１０と同じ間隔を持つ第２マーク１１がｍ２行ｎ２列配置されたショットを、図７（ｄ）のようにｍ１行ｎ１列露光する。これにより、Ｎ＝ｍ１×ｎ１×ｍ２×ｎ２個の重ね合わせマークを生成する。 Next, in the second step, as shown in FIG. 7C, a shot is shown in which m 2 rows n 2 columns of second marks 11 having the same spacing as the first marks 10 of m 1 rows n 1 columns are arranged. As shown in 7 (d), the m 1 row n 1 column exposure is performed. Thereby, N = m 1 × n 1 × m 2 × n 2 overlapping marks are generated.

その後、生成された重ね合わせマークのずれ量を計測し、そのずれ量に基づいてディストーションを算出する。   Thereafter, the amount of displacement of the generated overlay mark is measured, and the distortion is calculated based on the amount of displacement.

（２）特許文献２で開示されたディストーションの計測方法
この計測方法は、特許文献１の計測方法に基づいている。この計測方法では、第２工程の実施前に、第３工程として、第２マーク１１がｍ２行ｎ２列配列されたショットを１回露光する。また、第２工程の実施後に、第４工程として、第２マーク１１がｍ２行ｎ２列配列されたショットを１回露光する。さらに、第５工程として、ｍ２行ｎ２列の第２マーク１１と同じ数及び同じ間隔の第３マークが配列されたショットを２回露光する。 (2) Measurement Method of Distortion Disclosed in Patent Document 2 This measurement method is based on the measurement method of Patent Document 1. In this measurement method, before performing the second step, as the third step, the shot in which the second marks 11 are arranged in m 2 rows and n 2 columns is exposed once. In addition, after the execution of the second step, in the fourth step, the shot in which the second marks 11 are arranged in m 2 rows and n 2 columns is exposed once. Further, in the fifth step, the shot in which the third marks of the same number and the same interval as the second marks 11 in the m 2 rows and n 2 columns are arranged is exposed twice.

次に、第３工程と第４工程で形成された（ｍ２×ｎ２×２）個の第２マークと、第５工程で形成された（ｍ２×ｎ２×２）個の第３マークとにより形成された（ｍ２×ｎ２×２）個の重ね合わせマークのずれ量を計測する。その後、計測されたずれ量に基づいて、第２工程の各露光ショットのマーク相互間の相対位置変化を推定する。さらに、その推定されたマーク相互間の相対位置変化を、第１工程と第２工程で生成された重ね合わせマークから得たずれ量を合わせてディストーションを算出する。 Next, it formed in the third step and the fourth step (m 2 × n 2 × 2 ) and the second mark of the pieces, which is formed in the fifth step (m 2 × n 2 × 2 ) pieces of third The amount of displacement of (m 2 × n 2 × 2) superposition marks formed by the marks is measured. Thereafter, based on the measured amount of deviation, the relative positional change between marks of each exposure shot in the second step is estimated. Further, the distortion is calculated by combining the estimated relative position change between marks with the amount of displacement obtained from the superposition marks generated in the first step and the second step.

特開２００４−０６３９０５号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-063905 特開２０１１−０３５００９号公報JP, 2011-035009, A

特許文献１に記載のディストーション計測方法では、複数の副尺マーク相互間の相対位置と複数の主尺マーク相互間の相対位置とが一定であることを前提条件としていた。特許文献２では、主尺マーク相互間の相対位置の変化は無視できず対策が必要であると述べているものの、そのディストーション計測方法では、相対位置の変化が一定の傾向を持ち推定可能であることを前提条件としていた。   In the distortion measurement method described in Patent Document 1, it is assumed that the relative position between the plurality of vernier scale marks and the relative position between the plurality of main scale marks are constant. Although Patent Document 2 states that changes in relative position between main scale marks can not be ignored and measures are necessary, with the distortion measurement method, changes in relative position can be estimated with a certain tendency. Was a prerequisite.

しかし、マーク相互間の相対位置の経時変化は、露光中に生じる露光熱、投影系の変形、ステージのモーター熱など様々な要因によるものであり、ランダム成分が多く含まれるため、精度良く推定することは難しい。よって、従来の計測方法では、マーク相互間の相対位置の変化により、ディストーションの計測誤差が増大し、良好な計測精度が得られない。   However, the temporal change in relative position between marks is due to various factors such as exposure heat generated during exposure, deformation of projection system, motor heat of stage, etc. Things are difficult. Therefore, in the conventional measurement method, the measurement error of the distortion increases due to the change in the relative position between the marks, and a good measurement accuracy can not be obtained.

本発明は、例えば、ディストーションの計測誤差の低減に有利な計測方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is, for example, to provide a measurement method that is advantageous for reducing distortion measurement error.

本発明の一側面によれば、投影光学系を介して基板に投影される像の歪みを示すディストーションを計測する計測方法であって、前記投影光学系の物体面に配置された、行方向および列方向にそれぞれ所定の間隔で配列された複数の第１マークを有する第１パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットとの重複が生じないように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第１パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する第１工程と、前記物体面に配置された、前記行方向および前記列方向にそれぞれ前記所定の間隔で配列された複数の第２マークと、該複数の第２マークの周辺に位置する複数の周辺マークとを有する第２パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットの一部領域が重複するように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第２パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する第２工程と、前記基板に転写された前記第１マークと前記第２マークとのずれ量と前記一部領域における前記周辺マーク同士のずれ量とに基づいて、前記ディストーションを求める第３工程とを有することを特徴とする計測方法が提供される。   According to one aspect of the present invention, there is provided a measurement method for measuring distortion indicative of distortion of an image projected onto a substrate via a projection optical system, comprising: a row direction and a row direction disposed in an object plane of the projection optical system Shot exposure for transferring a first pattern having a plurality of first marks arranged at predetermined intervals in the column direction onto the substrate is performed in the row direction and the column direction so as not to overlap with adjacent shots. By performing a plurality of times while shifting, a first step of forming a plurality of the first patterns in the row direction and the column direction, and the predetermined process in the row direction and the column direction disposed in the object plane A shot pattern for transferring a second pattern having a plurality of second marks arranged at intervals and a plurality of peripheral marks located around the plurality of second marks to the substrate. A second step of forming a plurality of the second patterns in the row direction and the column direction by performing the process a plurality of times while shifting the row direction and the column direction so that partial areas of adjacent shots overlap each other And a third step of obtaining the distortion based on the shift amount between the first mark and the second mark transferred to the substrate and the shift amount between the peripheral marks in the partial region. There is provided a measurement method characterized by

本発明によれば、例えば、ディストーションの計測誤差の低減に有利な計測方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide, for example, a measurement method that is advantageous for reducing distortion measurement error.

実施形態における露光装置の構成を示す図。FIG. 1 is a view showing the arrangement of an exposure apparatus according to an embodiment. ディストーションの計測に使用されるマスクに配置されたマークの例を示す図。The figure which shows the example of the mark arrange | positioned at the mask used for measurement of distortion. 実施形態におけるディストーション計測処理を示すフローチャート。3 is a flowchart showing distortion measurement processing in the embodiment. 実施形態におけるディストーション計測処理を説明する図。FIG. 7 is a diagram for explaining distortion measurement processing in the embodiment. 基板に形成された重ね合わせマークの例を示す図。The figure which shows the example of the superposition | polymerization mark formed in the board | substrate. 第２実施形態におけるディストーション計測処理を説明する図。FIG. 8 is a view for explaining distortion measurement processing in the second embodiment. 従来のディストーション計測方法を説明する図。The figure explaining the conventional distortion measurement method.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態は本発明の実施の具体例を示すにすぎないものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the following embodiment shows only the specific example of implementation of this invention, and this invention is not limited to the following embodiment. In addition, not all combinations of features described in the following embodiments are essential for solving the problems of the present invention.

＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。露光装置４０は、投影光学系を介して基板を露光するリソグラフィ装置であり、投影光学系を介して基板に投影される像の歪みを示すディストーションを計測する計測装置を含んでいる。なおここでは、投影光学系４５の光軸方向をＺ軸とし、それに直交する基板表面に沿う方向をＸＹ方向としている。 First Embodiment
FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to the present embodiment. The exposure apparatus 40 is a lithography apparatus that exposes a substrate through a projection optical system, and includes a measurement apparatus that measures distortion that indicates distortion of an image projected onto the substrate through the projection optical system. Here, the optical axis direction of the projection optical system 45 is taken as the Z axis, and the direction along the substrate surface orthogonal to that is taken as the XY direction.

マスクステージ４３は、原版であるマスク４８を保持する。マスク４８は、マスクステージ４３によって、投影光学系４５の物体面に配置される。基板ステージ４６は、基板４９を保持して移動することが可能に構成されている。照明光学系４２は、光源４１からの光でマスクステージ４３によって保持されたマスク４８を照明する。   The mask stage 43 holds the mask 48 which is an original. The mask 48 is disposed on the object plane of the projection optical system 45 by the mask stage 43. The substrate stage 46 is configured to be able to hold and move the substrate 49. The illumination optical system 42 illuminates the mask 48 held by the mask stage 43 with the light from the light source 41.

遮光板４４は、マスク４８における所定の領域を１ショットとするように照明光学系４２からの光を制限する。図１では遮光板４４はマスクステージ４３の下部に配置されているが、照明光学系４２の内部に配置される構成もありうる。投影光学系４５は、照明光学系４２によって照明されたマスク４８のパターンの像またはマークの像を投影する。   The light shielding plate 44 restricts the light from the illumination optical system 42 so that a predetermined area in the mask 48 is one shot. Although the light shielding plate 44 is disposed below the mask stage 43 in FIG. 1, the light shielding plate 44 may be disposed inside the illumination optical system 42. The projection optics 45 projects an image of an image or a mark of the pattern of the mask 48 illuminated by the illumination optics 42.

検出部４７は、例えば顕微鏡を含み、基板上に形成されたマークを検出する。制御部５０は、露光装置４０における各部の動作を制御する。制御部５０は、ＣＰＵ５１およびメモリ５２を含むコンピュータ装置として構成されうる。ＣＰＵ５１は、メモリ５２に格納された制御プログラム５２ｄに従って各種制御を実行する。メモリ５２には、ディストーション計測を行うための計測処理プログラム５２ａが格納されている。ＣＰＵ５１は、計測処理プログラム５２ａを実行することにより基板ステージ４６と検出部４７を制御して基板４９上のマークを計測し、ディストーション量と補正値５２ｂを算出する。したがって、本実施形態における計測装置は、検出部４７と制御部５０（処理部）とによって構成されうる。補正値５２ｂは、メモリ５２に記憶される。また、メモリには、露光ジョブ５２ｃも格納される。露光ジョブ５２ｃは、ディストーション計測時の露光処理およびデバイス生産時の露光処理における、各種パラメータを含みうる。制御部５０は、計測されたディストーションを低減するように、基板を露光する露光処理を制御する。   The detection unit 47 includes, for example, a microscope, and detects a mark formed on the substrate. Control unit 50 controls the operation of each unit in exposure apparatus 40. The control unit 50 can be configured as a computer device including the CPU 51 and the memory 52. The CPU 51 executes various controls in accordance with the control program 52 d stored in the memory 52. The memory 52 stores a measurement processing program 52 a for performing distortion measurement. The CPU 51 controls the substrate stage 46 and the detection unit 47 by executing the measurement processing program 52a to measure the marks on the substrate 49, and calculates the distortion amount and the correction value 52b. Therefore, the measurement device in the present embodiment can be configured by the detection unit 47 and the control unit 50 (processing unit). The correction value 52 b is stored in the memory 52. Further, the exposure job 52c is also stored in the memory. The exposure job 52c can include various parameters in exposure processing at the time of distortion measurement and exposure processing at the time of device production. The control unit 50 controls an exposure process of exposing the substrate so as to reduce the measured distortion.

次に、図２を参照して、ディストーションの計測に用いられるマスク４８について説明する。ここでは、Ｘ方向を行方向（第１方向）、Ｘ方向に直交するＹ方向を列方向（第２方向）とする。図２に示されるように、マスク４８には、Ｘ方向に所定の間隔Ｐｘ１、Ｙ方向に所定の間隔Ｐｙ１で、ｍ１行ｎ１列に配置された複数の第１マーク１が配置されている。図２の例では、ｍ１＝ｎ１＝３としている。また、マスク４８には、複数の第１マーク１と同じ間隔で配置されたｍ２行ｎ２列以上の複数の第２マーク２が配置されている。図２の例では、ｍ２＝ｎ２＝２としている。なお、複数の第２マーク２の配置位置は、マスク４８の被露光面の中で任意とする。本実施形態では第１マーク１と第２マーク２をそれぞれ副尺マークと主尺マークとして説明する。 Next, with reference to FIG. 2, the mask 48 used for measuring the distortion will be described. Here, the X direction is a row direction (first direction), and the Y direction orthogonal to the X direction is a column direction (second direction). As shown in FIG. 2, the mask 48, at predetermined intervals Py1 a predetermined distance Px1, Y-direction in the X direction, the first mark first plurality arranged in m 1 row n 1 column is located There is. In the example of FIG. 2, m 1 = n 1 = 3. Further, on the mask 48, a plurality of second marks 2 of m 2 rows n 2 columns or more arranged at the same intervals as the plurality of first marks 1 are arranged. In the example of FIG. 2, m 2 = n 2 = 2. The arrangement positions of the plurality of second marks 2 are arbitrary on the surface to be exposed of the mask 48. In the present embodiment, the first mark 1 and the second mark 2 will be described as a sub scale mark and a main scale mark, respectively.

また、マスク４８には、複数の第２マーク２の周辺に位置する複数の周辺マークが配置されている。本実施形態において、複数の周辺マークは、複数の第２マーク２の周辺のそれぞれ異なる位置に配置された、第３マーク３、第４マーク４、第５マーク４、および第６マーク６を含みうる。例えば、マスク４８には、ｍ３個の第３マーク３と、これらｍ３個の第３マーク３のそれぞれからＹ方向に一定の間隔（Ｐｙ１×ｎ２）で、ｍ３個の第４マーク４が配置される。さらに、マスク４８には、ｍ４個の第５マーク５と、これらｍ４個の第５マーク５の各々からＸ方向に一定の間隔（Ｐｘ１×ｍ２）でｍ４個の第６マーク６が配置される。ｍ３個の第３マーク３の配置方法と配置位置、及び、ｍ４個の第５マーク５の配置方法と配置位置は任意とする。本実施形態ではｍ３＝ｍ４＝４とする。また、ｍ３個の第３マーク３の配置方法、及び、ｍ４個の第５マーク５の配置方法は、Ｘ、Ｙ方向にそれぞれ一定の間隔での２行２列配置とする。 Further, on the mask 48, a plurality of peripheral marks located around the plurality of second marks 2 are arranged. In the present embodiment, the plurality of peripheral marks include the third mark 3, the fourth mark 4, the fifth mark 4 and the sixth mark 6 disposed at different positions around the plurality of second marks 2. sell. For example, the mask 48, and m 3 pieces of the third mark 3, at regular intervals from each Y-direction of m 3 pieces of the third mark 3 (Py1 × n 2), m 3 pieces of the fourth mark 4 is placed. Furthermore, the mask 48, and m 4 pieces of 5 marks 5, 6 marks each from at regular intervals in the X direction (Px1 × m 2) 4 or m of these m 4 pieces of fifth mark 5 6 Is placed. The arrangement method and arrangement position of the m 3 third marks 3 and the arrangement method and arrangement position of the m 4 fifth marks 5 are arbitrary. In this embodiment, m 3 = m 4 = 4. Further, the arrangement method of the m 3 third marks 3 and the arrangement method of the m 4 fifth marks 5 are arranged in two rows and two columns at fixed intervals in the X and Y directions, respectively.

ここで、ｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４、ｎ１、ｎ２の関係について述べておく。本実施形態において、ｍ１とｍ２を、ｍ１＞ｍ２の関係を有する互いに素な自然数とする。同様に、ｎ１とｎ２を、ｎ１＞ｎ２の関係を有する互いに素な自然数とする。また、ｍ３およびｍ４は、それぞれ自然数とする。なお、上記のとおり、本実施形態においては、ｍ１＝ｎ１＝３、ｍ２＝ｎ２＝２、ｍ３＝ｍ４＝４としている。 Here, the relationship between m 1 , m 2 , m 3 , m 4 , n 1 and n 2 will be described. In the present embodiment, m 1 and m 2 are assumed to be disjoint natural numbers having a relationship of m 1 > m 2 . Similarly, let n 1 and n 2 be mutually prime natural numbers having a relation of n 1 > n 2 . Also, m 3 and m 4 are natural numbers. As described above, in the present embodiment, m 1 = n 1 = 3, m 2 = n 2 = 2, and m 3 = m 4 = 4.

また、本実施形態では、ｍ３個の第３マーク３の中心位置とｍ３個の第４マーク４の中心位置とを結ぶ直線の中心点が、ｍ２×ｎ２個の第２マーク２の中心位置と重なるように、ｍ３個の第３マーク３とｍ３個の第４マーク４を配置する。同様に、本実施形態では、ｍ４個の第５マーク５の中心位置とｍ４個の第６マーク６の中心位置とを結ぶ直線の中心点が、ｍ２×ｎ２個の第２マーク２の中心位置と重なるように、ｍ４個の第５マーク５とｍ４個の第６マーク６を配置する。また、第３マーク３と第４マーク４は主尺マーク、第５マーク５と第６マーク６は副尺マークとする。さらに、本実施形態では、第３マーク３と第５マーク５とを同じパターンのマークとし、第４マーク４と第６マーク６とを同じパターンのマークとする。 Further, in the present embodiment, the center point of the straight line connecting the center position of the center position and m 3 amino fourth mark 4 of m 3 pieces of the third mark 3, m 2 × n 2 pieces second mark 2 The m 3 third marks 3 and the m 3 fourth marks 4 are arranged so as to overlap with the central position of. Similarly, in the present embodiment, the center point of the straight line connecting the center position of the center position and m 4 pieces of the sixth mark 6 of m 4 pieces of 5 marks 5, m 2 × n 2 pieces of second mark The m 4 fifth marks 5 and the m 4 sixth marks 6 are arranged so as to overlap with the center position of 2. The third and fourth marks 3 and 4 are main scale marks, and the fifth and sixth marks 5 and 6 are minor scale marks. Furthermore, in the present embodiment, the third mark 5 and the fifth mark 5 are marks of the same pattern, and the fourth mark 4 and the sixth mark 6 are marks of the same pattern.

また、本実施形態では、第１マーク１、第２マーク２、第３マーク３、第４マーク４、第５マーク５、および第６マーク６を同じマスク４８上に配置した。しかし、第１マーク１が配置された第１マスクと、第２マーク２、第３マーク３、第４マーク４、第５マーク５、および第６マーク６が配置された第２マスクを別々に用意してもよい。また、本実施形態では、後述するように、第２マーク２は第１マーク１の枠内に転写されるようなＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘのパターンであり、第３マーク３は第４マーク４の枠内に転写されるようなＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘのパターンを有する。同様に、第５マーク５は第６マーク６の枠内に転写されるようなＢｏｘ−ｉｎ−Ｂｏｘのパターンを有する。ただし、これに限らず、マークの相対位置が計測可能なパターンであればよい。   In the present embodiment, the first mark 1, the second mark 2, the third mark 3, the fourth mark 4, the fifth mark 5, and the sixth mark 6 are disposed on the same mask 48. However, the first mask in which the first mark 1 is disposed, and the second mask in which the second mark 2, the third mark 3, the fourth mark 4, the fifth mark 5 and the sixth mark 6 are disposed are separately provided. You may prepare. Also, in the present embodiment, as described later, the second mark 2 is a Box-in-Box pattern that is transferred within the frame of the first mark 1, and the third mark 3 is the fourth mark 4. It has a Box-in-Box pattern that is transferred into a frame. Similarly, the fifth mark 5 has a Box-in-Box pattern to be transferred within the frame of the sixth mark 6. However, the pattern is not limited to this, as long as the relative position of the mark can be measured.

次に、ディストーション計測方法を順に説明する。図３は、ディストーション計測処理を示すフローチャートである。このフローチャートに対応するプログラムは計測処理プログラム５２ａに含まれ、制御部５０（ＣＰＵ５１）によって実行される。   Next, the distortion measurement method will be described in order. FIG. 3 is a flowchart showing distortion measurement processing. A program corresponding to this flowchart is included in the measurement processing program 52a, and is executed by the control unit 50 (CPU 51).

Ｓ１０１では、制御部５０は、複数の第１マーク１を有する第１パターンを基板に転写するショット露光を、隣接ショットとの重複が生じないように行方向および列方向にそれぞれずらしながら複数回行う。これにより、第１パターンを行方向および列方向にそれぞれ複数形成する。具体的には、制御部５０は、図４（ａ）に示すように、マスク４８に配置されたｍ１行ｎ１列の第１マーク１を有する第１パターンが露光されるよう遮光板４４を駆動する。そして、制御部５０は、図４（ｂ）に示すように、基板ステージ４６をＸＹ方向に駆動して、第１パターンを基板に転写するショット露光を（ｍ２×ｎ２）回繰り返す。これにより、（ｍ１×ｍ２）行（ｎ１×ｎ２）列の第１マーク１が基板に形成される（第１レイヤの露光処理（第１工程））。 In S101, the control unit 50 performs shot exposure for transferring the first pattern having the plurality of first marks 1 onto the substrate a plurality of times while shifting each in the row direction and the column direction so as not to cause overlapping with adjacent shots. . Thereby, a plurality of first patterns are formed in each of the row direction and the column direction. More specifically, the control unit 50, FIG. 4 (a), the light shielding plate 44 so that a first pattern having a first mark 1 of m 1 row n 1 column arranged in the mask 48 is exposed Drive. Then, as shown in FIG. 4B, the control unit 50 drives the substrate stage 46 in the X and Y directions to repeat shot exposure for transferring the first pattern onto the substrate (m 2 × n 2 ) times. As a result, the first marks 1 of (m 1 × m 2 ) rows (n 1 × n 2 ) columns are formed on the substrate (exposure process of the first layer (first step)).

Ｓ１０２では、制御部５０は、複数の第２マーク２と、その周辺に位置する複数の周辺マークとを有する第２パターンを基板に転写するショット露光を、隣接ショットの一部領域が重複するように行列方向にそれぞれずらしながら複数回行う。これにより、第２パターンを行列方向にそれぞれ複数形成する。具体的には、制御部５０は、図４（ｃ）に示すように、ｍ２行ｎ２列の第２マーク２とｍ３個の第３マーク３とｍ３個の第４マーク４とｍ４個の第５マーク５とｍ４個の第６マーク６を含む領域が露光できるように遮光板４４を駆動する。そして、制御部５０は、図４（ｄ）および図５に示すように、第２パターンを基板に転写するショット露光を、（ｍ１×ｎ１）回繰り返す。図５に、この処理により基板４９に形成された重ね合わせマークの例を示す。これは、図４（ｄ）と同じ結果を示しているが、図５では、理解しやすいように、重ね合わせマーク３０と重ね合わせマーク３１と重ね合わせマーク３２のみを残した基板のイメージが示されている。これにより、（（ｍ１−１）×ｎ１）個の第１重複領域Ｒ１と、（ｍ１×（ｎ１−１））個の第２重複領域Ｒ２が基板に形成される。そして、制御部５０は、（ｍ１×ｍ２）行（ｎ１×ｎ２）列の第２マーク２を第１マーク１上に形成する。また、制御部５０は、第１重複領域Ｒ１のそれぞれにｍ３個の第３マーク３およびｍ３個の第４マーク４を形成する。さらに制御部５０は、第２重複領域Ｒ２のそれぞれにｍ４個の第５マーク５およびｍ４個の第６マーク６を形成する（第２レイヤの露光処理（第２工程））。 In S102, the control unit 50 performs shot exposure for transferring a second pattern having a plurality of second marks 2 and a plurality of peripheral marks located on the periphery thereof onto the substrate in such a manner that partial areas of adjacent shots overlap. It is done several times while shifting in the matrix direction respectively. Thus, a plurality of second patterns are formed in the matrix direction. Specifically, as shown in FIG. 4C, the control unit 50 is configured such that a second mark 2 of m 2 rows and n 2 columns, m 3 third marks 3 and m 3 fourth marks 4 are provided. m 4 pieces of 5 marks 5 and m 4 pieces of area including the sixth mark 6 drives the light shielding plate 44 so as to be exposed. Then, as shown in FIG. 4D and FIG. 5, the control unit 50 repeats shot exposure for transferring the second pattern onto the substrate (m 1 × n 1 ) times. FIG. 5 shows an example of the overlay mark formed on the substrate 49 by this process. This shows the same result as FIG. 4D, but in FIG. 5 the image of the substrate leaving only the overlay mark 30, the overlay mark 31 and the overlay mark 32 is shown for easy understanding. It is done. As a result, ((m 1 -1) × n 1 ) first overlapping regions R1 and (m 1 × (n 1 -1)) second overlapping regions R2 are formed in the substrate. Then, the control unit 50 forms the second mark 2 of (m 1 × m 2 ) rows and (n 1 × n 2 ) columns on the first mark 1. The control unit 50, respectively to form the m 3 pieces of the third mark 3 and m 3 amino fourth mark 4 of the first overlap region R1. Further, the control unit 50 forms a sixth mark 6 5 marks 5 and m 4 of 4 m of each of the second overlapping region R2 (exposure process of the second layer (second step)).

なお、Ｓ１０１とＳ１０２の露光処理の間に現像処理は介在しない。また、Ｓ１０１とＳ１０２の処理順序は入れ替えてもよい。   There is no development process between the exposure processes of S101 and S102. Further, the processing order of S101 and S102 may be switched.

Ｓ１０３では、制御部５０は、基板４９を搬出し露光装置外の現像機で現像する。その結果、Ｓ１０１で露光された第１マーク１と、Ｓ１０２で露光された第２マーク２によるｍ１×ｎ１×ｍ２×ｎ２個の重ね合わせマーク３０が形成される。また、Ｓ１０２で露光された第３マーク３と第４マーク４による（ｍ３×（ｍ１−１）×ｎ１）個の重ね合わせマーク３１、第５マーク５と第６マーク６による（ｍ４×ｍ１×（ｎ１−１））個の重ね合わせマーク３２が形成される。 In S103, the control unit 50 carries out the substrate 49 and develops it with a developing device outside the exposure device. As a result, m 1 × n 1 × m 2 × n 2 superposition marks 30 are formed by the first mark 1 exposed in S101 and the second mark 2 exposed in S102. In addition, (m 3 × (m 1 −1) × n 1 ) superposition marks 31 and fifth marks 5 and 6 according to the third and fourth marks 3 and 4 exposed in S102 (m 2 4 × m 1 × (n 1 −1) overlapping marks 32 are formed.

Ｓ１０４では、制御部５０は、基板４９に形成された重ね合わせマークを、検出部４７を用いて計測する。なおこの計測は、露光装置４０に搭載されている検出部４７ではなく露光装置外の計測器を用いて行ってもよい。   In S104, the control unit 50 measures the superposition mark formed on the substrate 49 using the detection unit 47. Note that this measurement may be performed using a measuring instrument outside the exposure apparatus instead of the detection unit 47 mounted on the exposure apparatus 40.

Ｓ１０５では、制御部５０は、基板に転写された第１マークと第２マークとのずれ量と上記一部領域における周辺マーク同士のずれ量とに基づいて、ディストーションを求める（第３工程）。具体的には、制御部５０は、以下で説明する式１から式２５に示す方程式に、上記重ね合わせマークの計測値を代入し、方程式を解く。   In S105, the control unit 50 obtains distortion based on the amount of deviation between the first mark and the second mark transferred to the substrate and the amount of deviation between the peripheral marks in the partial area (third step). Specifically, the control unit 50 substitutes the measurement value of the overlay mark into the equations shown in Equation 1 to Equation 25 described below, and solves the equation.

Figure 2019109364
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ここで、
δｘ（ｎ）、δｙ（ｎ）：ｎ番目の第１レイヤ露光ショットと第２レイヤ露光ショットの重ね合わせマークの計測値、
ｄｘ１（ｉ）、ｄｙ１（ｉ）：ｉ番目のディストーション評価用副尺（第１マーク）のズレ、
ｄｘ２（ｊ）、ｄｙ２（ｊ）：ｊ番目の計測用主尺（第２マーク）のズレ、
ｅｘ１（ｋ）、ｅｙ１（ｋ）、ｔ１（ｋ）：第１レイヤのｋ番目のショットの配列誤差（ｘ方向シフト、ｙ方向シフト、ｘ方向とｙ方向の共通ローテーション）
ｅｘ２（ｌ）、ｅｙ２（ｌ）：第２レイヤのｌ番目のショットの配列誤差（ｘ方向シフト、ｙ方向シフト）、
ｔｘ２（ｌ）、ｔｙ２（ｌ）、ｍｘ２（ｌ）、ｍｙ２（ｌ）：第２レイヤのｌ番目のショットの形状変化（ｘ方向ローテーション、ｙ方向ローテーション、ｘ方向倍率、ｙ方向倍率であり、マーク相互間の相対位置の変化に該当する）
Ｘ１（ｉ）、Ｙ１（ｉ）：第１レイヤのｉ番目のマークのショット内座標（ショット中心に対するマーク位置）
Ｘ２（ｊ）、Ｙ２（ｊ）：第２レイヤのｊ番目のマークのショット内座標
εｘ（ｎ）、εｙ（ｎ）、：丸めによる量子化誤差
δｘｖ（ｐ）、δｙｖ（ｐ）：第２レイヤ露光ショットｙ方向隣接領域のｐ番目の重ね合わせマークの計測値
ｄｘ３（ｊｖ）、ｄｙ３（ｊｖ）：第２レイヤ露光ショットｙ方向隣接領域のｊｖ番目の重ね合わせ副尺マーク（第３マーク）のズレ、
ｄｘ４（ｊｖ）、ｄｙ４（ｊｖ）：第２レイヤ露光ショットｙ方向隣接領域のｊｖ番目の重ね合わせ主尺マーク（第４マーク）のズレ、
Ｘ３（ｊｖ）、Ｙ３（ｊｖ）：第２レイヤ露光ショットｙ方向隣接領域のｊｖ番目の重ね合わせ副尺マーク（第３マーク）のショット内座標、
Ｘ４（ｊｖ）、Ｙ４（ｊｖ）：第２レイヤ露光ショットｙ方向隣接領域のｊｖ番目の重ね合わせ主尺マーク（第４マーク）のショット内座標、
εｘｖ（ｐ）、εｙｖ（ｐ）：丸めによる量子化誤差、
δｘｈ（ｑ）、δｙｈ（ｑ）：第２レイヤ露光ショットｘ方向隣接領域のｑ番目の重ね合わせマークの計測値、
ｄｘ５（ｊｈ）、ｄｙ５（ｊｈ）：第２レイヤ露光ショットｘ方向隣接領域のｊｈ番目の重ね合わせ副尺マーク（第５マーク）のズレ、
ｄｘ６（ｊｈ）、ｄｙ６（ｊｈ）：第２レイヤ露光ショットｘ方向隣接領域のｊｈ番目の重ね合わせ主尺マーク（第６マーク）のズレ、
Ｘ５（ｊｈ）、Ｙ５（ｊｈ）：第２レイヤ露光ショットｘ方向隣接領域のｊｈ番目の重ね合わせ副尺マーク（第５マーク）のショット内座標、
Ｘ６（ｊｈ）、Ｙ６（ｊｈ）：第２レイヤ露光ショットｘ方向隣接領域のｊｈ番目の重ね合わせ主尺マーク（第６マーク）のショット内座標、
εｘｈ（ｑ）、εｙｈ（ｑ）：丸めによる量子化誤差、
を表す。 here,
δ x (n), δ y (n): measurement values of the superposition marks of the n-th first layer exposure shot and the second layer exposure shot,
dx 1 (i), dy 1 (i): shift of the i-th distortion evaluation vernier (first mark),
dx 2 (j), dy 2 (j): shift of the j-th measurement main scale (second mark),
ex 1 (k), ey 1 (k), t 1 (k): alignment error of the kth shot of the first layer (shift in x direction, shift in y direction, common rotation in x direction and y direction)
ex 2 (l), ey 2 (l): alignment error of l-th shot of second layer (shift in x direction, shift in y direction),
tx 2 (l), ty 2 (l), mx 2 (l), my 2 (l): shape change of the l-th shot of the second layer (x-direction rotation, y-direction rotation, x-direction magnification, y direction Magnification, which corresponds to the change in relative position between marks)
X 1 (i), Y 1 (i): in-shot coordinates of the i-th mark of the first layer (mark position with respect to shot center)
X 2 (j), Y 2 (j): intra-shot coordinates of the j-th mark of the second layer ε x (n), ε y (n): quantization error due to rounding δ xv (p), δ yv (p): the second layer exposure shots y direction p th registration mark adjacent regions measured value dx 3 (j v), dy 3 (j v): j v -th second layer exposure shots y direction adjacent regions Misalignment of the overlay vernier mark (third mark),
dx 4 (j v ), dy 4 (j v ): shift of the j v -th superposition main scale mark (fourth mark) of the second layer exposure shot in the y direction adjacent area,
X 3 (j v ), Y 3 (j v ): in-shot coordinates of the j v -th overlapping vernier mark (third mark) in the region adjacent to the second layer exposure shot in the y direction
X 4 (j v ), Y 4 (j v ): in-shot coordinates of the j v -th superposition main scale mark (fourth mark) of the region adjacent to the second layer exposure shot in the y direction
ε xv (p), ε yv (p): quantization error due to rounding,
δ xh (q), δ yh (q): measurement value of q-th superposition mark in the region adjacent to the second layer exposure shot in the x direction,
dx 5 (j h), dy 5 (j h): deviation of j h th overlay vernier marks of the second layer exposure shots x-direction neighboring region (5 marks),
dx 6 (j h), dy 6 (j h): displacement of the second layer exposure shots x direction j h th superposition main scale marks of the adjacent regions (6 marks)
X 5 (j h), Y 5 (j h): j h th overlay shot coordinate of vernier marks (5 marks) of the second layer exposure shots x-direction neighboring regions,
X 6 (j h), Y 6 (j h): shot coordinate of the second layer exposure shots x direction j h th superposition main scale marks of the adjacent regions (6 marks)
ε xh (q), ε yh (q): quantization error due to rounding,
Represents

なお、εｘ（ｎ）、εｙ（ｎ）、εｘｖ（ｐ）、εｙｖ（ｐ）、εｘｈ（ｑ）、εｙｈ（ｑ）が十分小さく無視できるとすれば、未知な変数は、以下のようになる。
・（ｍ１×ｎ１）個のｄｘ１（ｉ）、ｄｙ１（ｉ）、ｅｘ２（ｌ）、ｅｙ２（ｌ）、ｔｘ２（ｌ）、ｔｙ２（ｌ）、ｍｘ２（ｌ）、ｍｙ２（ｌ）、
・（ｍ２×ｎ２）個のｄｘ２（ｊ）、ｄｙ２（ｊ）、ｅｘ１（ｋ）、ｅｙ１（ｋ）、ｔ１（ｋ）、
・ｍ３個のｄｘｕ（ｊｖ）、ｄｙｕ（ｊｖ）、ｄｘｄ（ｊｖ）、ｄｙｄ（ｊｖ）、
・ｍ４個のｄｘｌ（ｊｈ）、ｄｙｌ（ｊｈ）、ｄｘｒ（ｊｈ）、ｄｙｒ（ｊｈ）。
よって、未知数の数は（８×ｍ１×ｎ１＋５×ｍ２×ｎ２＋４×ｍ３＋４×ｍ４）である。 Incidentally, ε x (n), ε y (n), ε xv (p), ε yv (p), ε xh (q), if epsilon yh (q) can be ignored sufficiently small, unknown variables , It becomes as follows.
· (M 1 × n 1 ) dx 1 (i), dy 1 (i), ex 2 (l), ey 2 (l), tx 2 (l), ty 2 (l), mx 2 (l ), My 2 (l),
(M 2 × n 2 ) dx 2 (j), dy 2 (j), ex 1 (k), ey 1 (k), t 1 (k),
M 3 dx u (j v ), dy u (j v ), dx d (j v ), dy d (j v ),
M 4 dx l (j h ), dy l (j h ), dx r (j h ), dy r (j h ).
Therefore, the number of unknowns is (8 × m 1 × n 1 + 5 × m 2 × n 2 + 4 × m 3 + 4 × m 4 ).

一方、第１レイヤと第２レイヤの重ね合わせマークは、以下のものから形成されている。
・（ｍ１×ｎ１）個の副尺マークｉ、
・（ｍ２×ｎ２）個の主尺マークｊ、
・（ｍ２×ｎ２）個の第１レイヤ露光ショットｋ、
・（ｍ１×ｎ１）個の第２レイヤ露光ショットｌ。
各重ね合わせマーク毎のｉ、ｊ、ｋ、ｌは、全てのマークにおいて異なる組み合わせになる。
次に、第２レイヤ露光ショットｙ方向隣接領域の重ね合わせマークは、ｍ３個の副尺マーク／主尺マークｊｖ、（（ｍ１−１）×ｎ１）個の第２レイヤ露光ショットｌと第２レイヤ露光ショットｌ＋ｍ１のｙ方向隣接領域から形成されている。各重ね合わせマーク毎のｊｖ、ｌは、全てのマークにおいて異なる組み合わせになる。
さらに、第２レイヤ露光ショットｘ方向隣接領域の重ね合わせマークは、ｍ４個の副尺マーク／主尺マークｊｈ、（ｍ１×（ｎ１−１））個の第２レイヤ露光ショットｌと第２レイヤ露光ショットｌ＋１のｘ方向隣接領域から形成されている。各重ね合わせマーク毎のｊｈ、ｌは、全てのマークにおいて異なる組み合わせになる。
つまり、式１から式６は合わせて（２×（ｍ１×ｎ１×ｍ２×ｎ２）＋２×ｍ３×（ｍ１−１）×ｎ１＋２×ｍ４×ｍ１×（ｎ１−１））個の連立方程式になる。 On the other hand, the superposition mark of the first layer and the second layer is formed of the following.
・ (M 1 × n 1 ) vernier mark i,
· (M 2 × n 2 ) main scale marks j,
(M 2 × n 2 ) first layer exposure shots k,
• (m 1 × n 1 ) second layer exposure shots l.
I, j, k, l for each superposition mark will be a different combination for all marks.
Next, the superposition mark of the area adjacent to the second layer exposure shot in the y direction is m 3 vernier mark / main scale mark j v and ((m 1 −1) × n 1 ) second layer exposure shots It is formed of a region adjacent to y and a second layer exposure shot l + m 1 in the y direction. The j v and l for each superposition mark are in different combinations in all the marks.
Furthermore, the superposition mark of the region adjacent to the second layer exposure shot in the x direction is m 4 vernier scale marks / main scale marks j h and (m 1 × (n 1 −1)) second layer exposure shots l And the second layer exposure shot is formed from the x-direction adjacent region of the shot l + 1. The j h and l for each superposition mark are in different combinations in all the marks.
That is, Equations 1 to 6 are combined into (2 × (m 1 × n 1 × m 2 × n 2 ) + 2 × m 3 × (m 1 −1) × n 1 + 2 × m 4 × m 1 × (n 1 -1)) It becomes a set of simultaneous equations.

このとき、以下に示す式７から式２５の条件を付加すれば、この連立方程式は不定ではなくなり、εｘ（ｎ）、εｙ（ｎ）、εｘｖ（ｐ）、εｙｖ（ｐ）、εｘｈ（ｑ）、εｙｈ（ｑ）の２乗和を最小にする解が得られる。 At this time, if the conditions of Equations 7 to 25 shown below are added, this simultaneous equation is not indeterminate, and ε x (n), ε y (n), ε xv (p), ε yv (p), A solution is obtained which minimizes the sum of squares of ε xh (q) and ε yh (q).

Figure 2019109364
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ここで、Ｃｘ（ｌ）、Ｃｙ（ｌ）は、第２レイヤのｌ番目の露光ショットの配列座標（プレート中心に対するショット中心位置）を表す。 Here, C x (l) and C y (l) represent arrangement coordinates (shot center position with respect to the plate center) of the l-th exposure shot of the second layer.

上記連立方程式を解くと、ディストーション評価量ｄｘ１、ｄｙ１だけでなく、以下のものが同時に求められる。
・ステージの配列誤差ｅｘ１、ｅｙ１、ｔ１、ｅｘ２、ｅｙ２、
・第２レイヤの露光ショットの形状変化ｔｘ２、ｔｙ２、ｍｘ２、ｍｙ２、
・マスク製造上の誤差ｄｘ２、ｄｙ２、ｄｘ３、ｄｙ３、ｄｘ４、ｄｙ４、ｄｘ５、ｄｙ５、ｄｘ６、ｄｙ６。
したがって、ディストーション評価量には、ステージ配列誤差と第２レイヤの露光ショットの形状変化が含まれることがない。 When the above simultaneous equations are solved, not only distortion evaluation amounts dx 1 and dy 1 but also the following ones can be obtained at the same time.
Stage alignment error ex 1 , ey 1 , t 1 , ex 2 , ey 2 ,
・ Shape change tx 2 , ty 2 , mx 2 , my 2 of exposure shot of second layer
- error dx 2 on the mask fabrication, dy 2, dx 3, dy 3, dx 4, dy 4, dx 5, dy 5, dx 6, dy 6.
Therefore, the distortion evaluation amount does not include the stage arrangement error and the change in the shape of the exposure shot of the second layer.

＜第２実施形態＞
図６を参照して、第２実施形態として、第３マークと第４マークと第５マークと第６マークを、第２マークで代用する方法を説明する。 Second Embodiment
A method of substituting the third mark, the fourth mark, the fifth mark, and the sixth mark with the second mark will be described as the second embodiment with reference to FIG.

図６（ａ）に示すように、ｍ１列ｎ１列の第１マーク１による第１レイヤ露光ショットは、第１実施形態と同様であり、ｍ１を３、ｎ１を３とする。 As shown in FIG. 6A, the first layer exposure shot by the first mark 1 of the m 1 column n 1 column is the same as that of the first embodiment, and m 1 is 3 and n 1 is 3.

図６（ｂ）に示すように、（ｍ２＋２）行（ｎ２＋２）列の第２マーク２を第２レイヤ露光ショットとする。ここで、第１実施形態と同様、ｍ２は２、ｎ２は２とする。また、（ｍ２＋２）行（ｎ２＋２）列の第２マーク２の中心に近い位置にあるｍ２行ｎ２列の第２マーク２は第１実施形態の第２マーク２に相当する。 As shown in FIG. 6B, the second mark 2 of (m 2 +2) rows and (n 2 +2) columns is used as a second layer exposure shot. Here, m 2 is 2 and n 2 is 2 as in the first embodiment. The second mark 2 of the m 2 rows n 2 columns located near the center of the second marks 2 of (m 2 +2) rows (n 2 +2) columns corresponds to the second mark 2 of the first embodiment. .

次に、第１実施形態のように、第１レイヤの露光ショットと第２レイヤの露光ショットを各々ｍ２行ｎ２列、ｍ１行ｎ１列を露光し、（ｍ１×ｎ１×ｍ２×ｎ２）個の重ね合わせマークを形成する。しかし、第１実施形態のように、各重ね合わせマークの副尺マークと主尺マークの中心同士が重なり合うような理想位置を目標位置として露光を行うと、異なる第２レイヤのショットからの主尺マークが被ってしまい計測できなくなる可能性がある。そこで、図６（ｃ）に示すように、各第１レイヤの露光ショットは理想位置のままとし、各第２レイヤの露光ショットは理想位置から各々異なる方向に沿って一定距離だけオフセットさせて露光する。これにより、異なる第２レイヤの露光ショットからの主尺マークが互いに被らないようにすることができる。（ｍ１×ｎ１×ｍ２×ｎ２）個の重ね合わせマークの各々は、１個の副尺マークと１個以上の主尺マークによるマーク群となり、これらを本実施形態での計測対象とする。 Next, as in the first embodiment, the exposure shot of the first layer and the exposure shot of the second layer are exposed to m 2 rows n 2 columns and m 1 rows n 1 columns, respectively, (m 1 × n 1 × Form m 2 × n 2 ) overlay marks. However, as in the first embodiment, when exposure is performed with the ideal position where the vernier marks of the respective superposition marks and the centers of the main scale marks overlap with each other as the target position, the main measures from the shots of different second layers. There is a possibility that the mark will be covered and it can not be measured. Therefore, as shown in FIG. 6C, the exposure shot of each first layer is kept at the ideal position, and the exposure shot of each second layer is offset from the ideal position by a predetermined distance along different directions. Do. This makes it possible to prevent main scale marks from exposure shots of different second layers from overlapping each other. Each of the (m 1 × n 1 × m 2 × n 2 ) superposition marks is a group of marks by one vernier mark and one or more main scale marks, and these are to be measured in this embodiment. I assume.

そして、（ｍ１×ｎ１×ｍ２×ｎ２）個のマーク群の各々から、１個の副尺マークと、１個以上の主尺マークのすべての各々とのズレを計測し、ディストーションを算出する。 Then, from each of the (m 1 × n 1 × m 2 × n 2 ) mark groups, the deviation between one vernier mark and each of one or more main scale marks is measured, and distortion is made. Calculate

＜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（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板に原版のパターンを転写する工程と、かかる工程でパターンが転写された基板を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。 <Embodiment of a method of manufacturing an article>
The method for producing an article according to the embodiment of the present invention is suitable, for example, for producing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or an element having a microstructure. The article manufacturing method of the present embodiment includes the steps of transferring the pattern of the original plate to the substrate using the above-described lithography apparatus (exposure apparatus, imprint apparatus, drawing apparatus, etc.), and processing the substrate to which the pattern has been transferred in such steps. And the step of Furthermore, such a manufacturing method includes other known steps (oxidation, film formation, deposition, doping, planarization, etching, resist peeling, 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 to the conventional method.

４０：露光装置、４１：光源、４２：照明光学系、４５：投影光学系、４６：基板ステージ、４７：検出部、４８：マスク、４９：基板、５０：制御部 40: exposure apparatus, 41: light source, 42: illumination optical system, 45: projection optical system, 46: substrate stage, 47: detection unit, 48: mask, 49: substrate, 50: control unit

Claims (15)

投影光学系を介して基板に投影される像の歪みを示すディストーションを計測する計測方法であって、
前記投影光学系の物体面に配置された、行方向および列方向にそれぞれ所定の間隔で配列された複数の第１マークを有する第１パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットとの重複が生じないように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第１パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する第１工程と、
前記物体面に配置された、前記行方向および前記列方向にそれぞれ前記所定の間隔で配列された複数の第２マークと、該複数の第２マークの周辺に位置する複数の周辺マークとを有する第２パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットの一部領域が重複するように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第２パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する第２工程と、
前記基板に転写された前記第１マークと前記第２マークとのずれ量と前記一部領域における前記周辺マーク同士のずれ量とに基づいて、前記ディストーションを求める第３工程と、
を有することを特徴とする計測方法。 A measuring method for measuring distortion indicating distortion of an image projected onto a substrate via a projection optical system,
Shot exposure for transferring to the substrate a first pattern having a plurality of first marks arranged at predetermined intervals in the row direction and the column direction, disposed on the object plane of the projection optical system, with the adjacent shot Forming a plurality of the first patterns in the row direction and the column direction by performing the process a plurality of times while shifting the row direction and the column direction so as not to cause overlapping;
It has a plurality of second marks arranged in the row direction and the column direction at the predetermined intervals respectively arranged in the object plane, and a plurality of peripheral marks positioned around the plurality of second marks. The second pattern is performed in a plurality of times by performing shot exposure for transferring the second pattern onto the substrate a plurality of times while shifting each in the row direction and the column direction such that a partial region of an adjacent shot overlaps. Forming a plurality of each in the column direction;
A third step of obtaining the distortion based on a displacement between the first mark and the second mark transferred to the substrate and a displacement between the peripheral marks in the partial area;
Measuring method characterized by having. 前記複数の周辺マークは、前記複数の第２マークの周辺のそれぞれ異なる位置に配置された、第３マーク、第４マーク、第５マーク、および第６マークを含み、
前記第２工程は、前記一部領域のうち列方向に隣接する２つのショットの一部が重複する第１重複領域において前記第３マークと前記第４マークとが形成され、前記一部領域のうち行方向に隣接する２つのショットの一部が重複する第２重複領域において前記第５マークと前記第６マークとが形成されるように、前記第２パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成し、
前記第３工程は、前記第１工程で前記基板に形成された前記第１マークと前記第２工程で前記基板に形成された前記第２マークとのずれ量である第１ずれ量と、前記第２工程によって前記第１重複領域に形成された前記第３マークと前記第４マークとのずれ量である第２ずれ量と、前記第２工程によって前記第２重複領域に形成された前記第５マークと前記第６マークとのずれ量である第３ずれ量とに基づいて、前記ディストーションを求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の計測方法。 The plurality of peripheral marks include a third mark, a fourth mark, a fifth mark, and a sixth mark disposed at different positions around the plurality of second marks,
In the second step, the third mark and the fourth mark are formed in a first overlapping area in which a part of two shots adjacent in the column direction in the partial area overlap with each other, The second pattern is formed in the row direction and the column direction such that the fifth mark and the sixth mark are formed in a second overlapping area in which a part of two shots adjacent in the row direction overlap. Each forms multiple
In the third step, a first shift amount which is a shift amount between the first mark formed on the substrate in the first step and the second mark formed on the substrate in the second step; A second shift amount which is a shift amount between the third mark and the fourth mark formed in the first overlap area in the second step; and the second shift amount formed in the second overlap area in the second step The distortion is determined based on a third deviation amount which is a deviation amount between the fifth mark and the sixth mark,
The measurement method according to claim 1, characterized in that: 前記複数の周辺マークは、前記複数の第２マークの周辺のそれぞれ異なる位置に配置された、第３マーク、第４マーク、第５マーク、および第６マークを含み、
ｍ１とｍ２を、ｍ１＞ｍ２の関係を有する互いに素な自然数とし、
ｎ１とｎ２を、ｎ１＞ｎ２の関係を有する互いに素な自然数とし、かつ、
ｍ３およびｍ４をそれぞれ自然数とするとき、
前記第１工程は、ｍ１行ｎ１列の前記第１マークを有する前記第１パターンを前記基板に転写するショット露光を（ｍ２×ｎ２）回繰り返すことにより、（ｍ１×ｍ２）行（ｎ１×ｎ２）列の前記第１マークを前記基板に形成し、
前記第２工程は、
前記第２パターンを前記基板に転写するショット露光を（ｍ１×ｎ１）回繰り返すことにより、（（ｍ１−１）×ｎ１）個の前記第１重複領域と（ｍ１×（ｎ１−１））個の前記第２重複領域を前記基板に形成するとともに、
（ｍ１×ｍ２）行（ｎ１×ｎ２）列の前記第２マークと、
前記第１重複領域のそれぞれにｍ３個の前記第３マークおよびｍ３個の前記第４マークと、
前記第２重複領域のそれぞれにｍ４個の前記第５マークおよびｍ４個の前記第６マークと、
を前記基板に形成し、
前記第３工程は、
前記第１工程で形成された前記第１マークと前記第２工程で形成された前記第２マークとによって前記基板に形成された（ｍ１×ｍ２×ｎ１×ｎ２）個の重ね合わせマークのそれぞれについて前記第１ずれ量を求め、
前記第２工程によって前記第１重複領域に形成された前記第３マークと前記第４マークとによって形成された（ｍ３×（ｍ１−１）×ｎ１）個の重ね合わせマークのそれぞれについて前記第２ずれ量を求め、
前記第２工程によって前記第２重複領域に形成された前記第５マークと前記第６マークとによって形成された（ｍ４×ｍ１×（ｎ１−１））個の重ね合わせマークのそれぞれについて前記第３ずれ量を求める、
ことを特徴とする請求項２に記載の計測方法。 The plurality of peripheral marks include a third mark, a fourth mark, a fifth mark, and a sixth mark disposed at different positions around the plurality of second marks,
Let m 1 and m 2 be disjoint natural numbers having a relationship of m 1 > m 2 ,
Let n 1 and n 2 be mutually prime natural numbers having a relation of n 1 > n 2 and
When m 3 and m 4 are natural numbers,
In the first step, shot exposure for transferring the first pattern having the first marks in m 1 rows and n 1 columns to the substrate is repeated (m 2 × n 2 ) times to obtain (m 1 × m 2). Forming the first marks on the substrate in rows (n 1 × n 2 ),
The second step is
By repeating shot exposure for transferring the second pattern onto the substrate (m 1 × n 1 ) times, ((m 1 −1) × n 1 ) number of the first overlapping regions and (m 1 × (n) 1 -1)) forming the second overlapping region on the substrate;
(M 1 × m 2 ) rows (n 1 × n 2 ) columns of the second mark,
M 3 of the third marks and m 3 of the fourth marks in each of the first overlapping regions;
M 4 pieces of the fifth marks and m 4 pieces of the sixth marks in each of the second overlapping regions;
Are formed on the substrate,
The third step is
(M 1 × m 2 × n 1 × n 2 ) superposition formed on the substrate by the first mark formed in the first step and the second mark formed in the second step Determine the first deviation amount for each of the marks;
About each of (m 3 × (m 1 −1) × n 1 ) superposition marks formed by the third mark and the fourth mark formed in the first overlapping region in the second step Determine the second deviation amount,
Regarding each of (m 4 × m 1 × (n 1 −1)) superposition marks formed by the fifth mark and the sixth mark formed in the second overlapping region in the second step Determine the third shift amount,
The measurement method according to claim 2, characterized in that: ｍ３個の前記第３マークの中心位置とｍ３個の前記第４マークの中心位置とを結ぶ直線の中心点が、ｍ２×ｎ２個の前記第２マークの中心位置と重なるように、前記第３マークおよび前記第４マークが配置されていることを特徴とする請求項３に記載の計測方法。 center point of the straight line connecting the center position of the fourth mark position and m 3 pieces of the center of the m 3 pieces of the third mark, so as to overlap with m 2 × n 2 pieces of the center position of the second mark The measurement method according to claim 3, wherein the third mark and the fourth mark are disposed. ｍ４個の前記第５マークの中心位置とｍ４個の前記第６マークの中心位置とを結ぶ直線の中心点が、ｍ２×ｎ２個の前記第２マークの中心位置と重なるように、前記第５マークおよび前記第６マークが配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の計測方法。 m 4 pieces of the center point of the straight line connecting the center position of the sixth mark position and four m of the center of the fifth mark, so as to overlap with m 2 × n 2 pieces of the center position of the second mark 5. The measurement method according to claim 3, wherein the fifth mark and the sixth mark are arranged. 前記第３マークと前記第５マークとは同じパターンのマークであり、前記第４マークと前記第６マークとは同じパターンのマークであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の計測方法。   The third mark and the fifth mark are marks of the same pattern, and the fourth mark and the sixth mark are marks of the same pattern. Measurement method described in. 前記第１マーク、前記第２マーク、前記第３マーク、前記第４マーク、前記第５マーク、および前記第６マークが同じマスクに配置されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の計測方法。   The said 1st mark, the said 2nd mark, the said 3rd mark, the said 4th mark, the said 5th mark, and the said 6th mark are arrange | positioned to the same mask, The any one of the Claims 2 thru | or 6 characterized by the above-mentioned. The measurement method described in 1 above. 第１マスクに前記第１マークが配置され、前記第１マスクとは異なる第２マスクに、前記第２マーク、前記第３マーク、前記第４マーク、前記第５マーク、および前記第６マークが配置されていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の計測方法。   The first mark is disposed on the first mask, and the second mark, the third mark, the fourth mark, the fifth mark, and the sixth mark are formed on the second mask different from the first mask. A measuring method according to any one of claims 2 to 7, characterized in that it is arranged. 前記第２マークは、前記第１マークの枠内に転写されるようなパターンを有することを特徴とする請求項２乃至８のいずれか１項に記載の計測方法。   The measurement method according to any one of claims 2 to 8, wherein the second mark has a pattern to be transferred within the frame of the first mark. 前記第３マークは、前記第４マークの枠内に転写されるようなパターンを有することを特徴とする請求項２乃至９のいずれか１項に記載の計測方法。   The measurement method according to any one of claims 2 to 9, wherein the third mark has a pattern to be transferred within the frame of the fourth mark. 前記第５マークは、前記第６マークの枠内に転写されるようなパターンを有することを特徴とする請求項２乃至１０のいずれか１項に記載の計測方法。   The measuring method according to any one of claims 2 to 10, wherein the fifth mark has a pattern to be transferred within the frame of the sixth mark. 前記第３マークと前記第４マークと前記第５マークと前記第６マークを、前記第２マークでもって代用することを特徴とする請求項２乃至１１のいずれか１項に記載の計測方法。   The measurement method according to any one of claims 2 to 11, wherein the third mark, the fourth mark, the fifth mark, and the sixth mark are substituted by the second mark. 投影光学系を介して基板に投影される像の歪みを示すディストーションの計測を行う処理部を有する計測装置であって、
前記処理部は、
前記投影光学系の物体面に配置された、行方向および列方向にそれぞれ所定の間隔で配列された複数の第１マークを有する第１パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットとの重複が生じないように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第１パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する処理と、
前記物体面に配置された、前記行方向および前記列方向にそれぞれ前記所定の間隔で配列された複数の第２マークと、該複数の第２マークの周辺に位置する複数の周辺マークとを有する第２パターンを前記基板に転写するショット露光を、隣接ショットの一部領域が重複するように前記行方向および前記列方向にそれぞれずらしながら複数回行うことにより、前記第２パターンを前記行方向および前記列方向にそれぞれ複数形成する処理と、
前記基板に転写された前記第１マークと前記第２マークとのずれ量と前記一部領域における前記周辺マーク同士のずれ量とに基づいて、前記ディストーションを求める処理と、
を行うことを特徴とする計測装置。 A measuring apparatus having a processing unit that measures distortion that indicates distortion of an image projected onto a substrate via a projection optical system.
The processing unit is
Shot exposure for transferring to the substrate a first pattern having a plurality of first marks arranged at predetermined intervals in the row direction and the column direction, disposed on the object plane of the projection optical system, with the adjacent shot A process of forming a plurality of first patterns in the row direction and the column direction by performing the process a plurality of times while shifting in the row direction and the column direction so as not to cause an overlap;
It has a plurality of second marks arranged in the row direction and the column direction at the predetermined intervals respectively arranged in the object plane, and a plurality of peripheral marks positioned around the plurality of second marks. The second pattern is performed in a plurality of times by performing shot exposure for transferring the second pattern onto the substrate a plurality of times while shifting each in the row direction and the column direction such that a partial region of an adjacent shot overlaps. Forming a plurality of each in the column direction;
A process of obtaining the distortion based on the amount of displacement between the first mark and the second mark transferred to the substrate and the amount of displacement between the peripheral marks in the partial region;
Measuring device characterized by doing. 投影光学系を介して基板を露光する露光装置であって、
前記基板を保持するステージと、
前記投影光学系を介して、マスクのパターンを前記ステージに保持された基板に投影して前記投影光学系のディストーションを計測する請求項１３に記載の計測装置と、
前記計測装置により計測されたディストーションを低減するように、前記基板を露光する露光処理を制御する制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus for exposing a substrate via a projection optical system, comprising:
A stage for holding the substrate;
The measuring apparatus according to claim 13, wherein the distortion of the projection optical system is measured by projecting the pattern of the mask onto the substrate held by the stage via the projection optical system.
A control unit configured to control an exposure process of exposing the substrate so as to reduce distortion measured by the measuring device;
An exposure apparatus comprising: 請求項１４に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、
を含み、前記現像された基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。 Exposing the substrate using the exposure apparatus according to claim 14;
Developing the exposed substrate;
And manufacturing an article from the developed substrate.
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