JP5922927B2 - Method for determining position, information processing apparatus, lithography apparatus, and article manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、位置を求める方法、情報処理装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for obtaining a position, an information processing apparatus, a lithography apparatus, and an article manufacturing method.
半導体を生産するための露光装置では、レチクル(マスク、原版ともいう)に形成された回路パターンを感光性材料(レジスト)が塗布されたウエハやガラスプレート等の基板に転写する工程が行われる。一般に回路パターンを形成するための露光には、レチクルと基板との相対的な位置合せ、いわゆる、アライメントを高精度に行うことが非常に重要となる。 In an exposure apparatus for producing a semiconductor, a process of transferring a circuit pattern formed on a reticle (also referred to as a mask or an original) to a substrate such as a wafer or a glass plate coated with a photosensitive material (resist) is performed. In general, for exposure for forming a circuit pattern, it is very important to perform relative alignment between the reticle and the substrate, that is, so-called alignment with high accuracy.
従来は、回路パターンとともに露光により基板上に転写されたアライメントマークの中で事前に設定された複数のアライメントマークの像をアライメント光学系によって順次検出して、位置を計測していた。そして、それらの位置の計測結果を処理して各ショットの位置を算出し、その算出結果に基づきレチクルに対して基板を位置決めすることが行われていた。 Conventionally, a plurality of alignment mark images set in advance among alignment marks transferred onto a substrate by exposure together with a circuit pattern are sequentially detected by an alignment optical system to measure the position. Then, the measurement result of these positions is processed to calculate the position of each shot, and the substrate is positioned with respect to the reticle based on the calculation result.
近年では、CMP(Chemical Mechanical PoliShing)プロセス技術が導入されている。CMPプロセス技術が基板に施される結果、アライメントマークが非対称となり、アライメント精度を劣化させることがあった。このようなプロセス技術によるアライメント計測誤差をプロセス要因誤差と呼び、非対称となったアライメントマークを非対称マークと呼ぶものとする。また、露光装置要因、更に、プロセス要因と露光装置要因の相互作用によっても、アライメントマークは非対称マークになり、アライメント精度を劣化させていた。 In recent years, CMP (Chemical Mechanical PolyShing) process technology has been introduced. As a result of applying the CMP process technique to the substrate, the alignment mark becomes asymmetrical, which may deteriorate the alignment accuracy. An alignment measurement error due to such a process technique is called a process factor error, and an asymmetric alignment mark is called an asymmetric mark. Also, the alignment mark becomes an asymmetric mark due to the exposure apparatus factor and the interaction between the process factor and the exposure apparatus factor, which deteriorates the alignment accuracy.
非対称マークによるアライメント計測誤差に対処するため、特許文献1では、アライメントマーク信号から抽出した特徴と計測誤差との関数を求めて計測誤差を補正していた。その他、位置検出方法に関するその他の従来技術としては、特許文献2がある。
In order to deal with the alignment measurement error due to the asymmetric mark, in
以下のシミュレーション条件で、アライメントマーク信号から抽出した特徴と計測誤差との相関を算出した。図12(a)は、シリコン段差のマークを示す。マークは、全長が20μm、段差の幅が0.8μm、段差の間隔が4μmであり、2つの段差を持つ。段差の大きさdを70,110,150,180,220,260,300nmの8種類とした。この際、2つの段差の大きさは同じとした。そして波長600nm、NA:0.55、σ:0.4のアライメント光学系でマークを撮像しアライメントマーク信号を取得する。その際に、デフォーカス量は0, ±1μmの3種類、光学系の収差量は0,10mλの2種類、テレセン度(telecentricity)は0,±10mradの3種類とした。そして、マークの段差の大きさ、デフォーカス量、収差、テレセン度の組み合わせを変えたアライメントマーク信号を用意した。アライメントマーク信号は、プロセス要因(マーク段差)、装置要因(デフォーカス量、収差、テレセン度)、及び、プロセス要因と装置要因との相互作用により、非対称マーク信号となる。 The correlation between the feature extracted from the alignment mark signal and the measurement error was calculated under the following simulation conditions. FIG. 12A shows a silicon step mark. The mark has two steps with a total length of 20 μm, a step width of 0.8 μm, and a step interval of 4 μm. The step size d was set to eight types of 70, 110, 150, 180, 220, 260, and 300 nm. At this time, the size of the two steps was the same. Then, the mark is imaged by an alignment optical system having a wavelength of 600 nm, NA: 0.55, and σ: 0.4 to obtain an alignment mark signal. At that time, three types of defocus amounts of 0 and ± 1 μm, two types of aberration amounts of the optical system of 0 and 10 mλ, and three types of telecentricity of 0 and ± 10 mrad were used. Then, an alignment mark signal is prepared in which the combination of the mark step size, defocus amount, aberration, and telecentricity is changed. The alignment mark signal becomes an asymmetric mark signal due to process factors (mark level difference), device factors (defocus amount, aberration, telecentricity), and interaction between process factors and device factors.
例えば、特許文献1の方法では、図12(b)に示すようなアライメントマーク信号y(x)からE=1−a/bを特徴量としている。ここで、−1<E<1、aは1つめのマーク信号の最大値、bは2つめのマーク信号の最大値である。図12(c)に、横軸を特徴量E、縦軸に計測誤差(nm)として計測結果をプロットした。図12(c)に示されるように、特徴量Eと計測誤差は無相関に近い。線形近似では、R2相関=0.29である。また、特許文献2の方法についても、アライメントマーク信号からの特徴量を算出したが、特許文献1の方法と同様に、特徴量と計測誤差とは無相関に近かった。
For example, in the method of
そこで、本発明は、例えば、計測誤差を補正するのに有利な技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique advantageous for correcting a measurement error, for example.
本発明は、マークを検出することによって得られた検出信号から前記マークの位置を求める方法であって、前記マークを横切る方向に沿った前記マークの検出信号を前記方向における複数の評価位置で評価し、前記複数の評価位置のそれぞれに対応する複数の第1評価値を求める工程であって、該工程では、各評価位置を挟むように配置された2つの窓を用いて、前記各評価位置における前記検出信号の対称性を示す前記第1評価値を求める第1工程と、前記複数の評価位置にそれぞれ対応する前記複数の第1評価値に基づいて、前記マークの代表位置を求める第2工程と、前記複数の第1評価値に関して、前記代表位置によって二分される2つの領域それぞれにおける第1評価値に基づいて、対称性を示す第2評価値を求める第3工程と、前記代表位置の誤差と前記第2評価値との間の関係を示す情報と、前記第3工程で求められた前記第2評価値とから前記誤差を求める第4工程と、前記第2工程で求められた前記代表位置を前記第4工程で求められた前記誤差で補正することによって前記マークの位置を求める第5工程と、を含む、ことを特徴とする。 The present invention relates to a method for obtaining the position of the mark from a detection signal obtained by detecting a mark, wherein the detection signal of the mark along a direction crossing the mark is evaluated at a plurality of evaluation positions in the direction. And a plurality of first evaluation values corresponding to each of the plurality of evaluation positions, wherein the evaluation positions are determined using two windows arranged so as to sandwich the evaluation positions. wherein a first step of determining the first evaluation value indicating the symmetry of the detection signal, based on the first evaluation value of the plurality corresponding to the plurality of evaluation positions in the second to determine the representative positions of the mark And a third step of obtaining a second evaluation value indicating symmetry based on a first evaluation value in each of two regions divided by the representative position with respect to the plurality of first evaluation values, In the fourth step for obtaining the error from the information indicating the relationship between the error of the representative position and the second evaluation value, and the second evaluation value obtained in the third step, and in the second step And a fifth step of obtaining the mark position by correcting the obtained representative position with the error obtained in the fourth step.
本発明によれば、例えば、計測誤差を補正するのに有利な技術を提供することができる。 According to the present invention, for example, it is possible to provide a technique advantageous for correcting a measurement error.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。まず、計測誤差と相関のある特徴量の算出方法を詳細に説明する。次に、算出された特徴量を用いて計測誤差を補正する位置計測方法を説明する
。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a method for calculating a feature quantity correlated with a measurement error will be described in detail. Next, a position measurement method for correcting a measurement error using the calculated feature amount will be described.
計測誤差と相関のある特徴量の算出
図1(a)は、露光装置の構成図である。本実施形態は、基板にパターンを転写するリソグラフィ装置として露光装置を使用する。しかし、荷電粒子線描画装置のようなマスクレスの描画装置やインプリント装置に対しても本発明は適用可能である。露光装置100は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクルに形成された回路パターンを露光により基板に転写する。「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、レチクルに対して基板を連続的にスキャン(走査)してレチクルパターンを基板に露光すると共に、1ショットの露光終了後に基板をステップ移動して次の露光領域に移動する露光方式である。「ステップ・アンド・リピート方式」とは、基板の一括露光ごとに基板をステップ移動して次の露光領域に移動する露光方式である。
Calculation of Feature Quantity Correlated with Measurement Error FIG. 1A is a block diagram of an exposure apparatus. In the present embodiment, an exposure apparatus is used as a lithography apparatus that transfers a pattern to a substrate. However, the present invention can also be applied to a maskless drawing apparatus such as a charged particle beam drawing apparatus or an imprint apparatus. The
露光装置100は、投影光学系120と基板チャック145と基板ステージ140とアライメント光学系150とアライメント信号処理部160と制御部170とを有する。アライメント光学系150は、基板(物品)130に配置されたアライメントマーク(マーク)180を検出して検出信号(画像信号)を出力する検出器を構成する。
投影光学系120は、レチクル110に形成されたパターン(回路パターン等)を基板130に縮小投影する。基板チャック145は、前工程で下地パターン及びアライメントマーク180が形成された基板130を保持する。可動の基板ステージ140は、基板130を所定の位置に位置決めするのに利用される。アライメント光学系150は、アライメントマーク180を横切る方向(X方向)に沿ったアライメントマーク180の位置を計測する。なお、図1(a)においては、光源や光源からの光でレチクル110を照明する照明光学系は省略されている。
The
The projection
制御部170は、図示しないCPU、メモリを有し、露光装置100の動作を制御する。制御部170は、図示しない照明装置、図示しないレチクルステージの駆動部、基板ステージ140の駆動部、アライメント信号処理部160と電気的に接続されている。制御部170は、アライメント信号処理部160からのアライメントマーク180の位置情報に基づいて、基板ステージ140の駆動を介して基板130の位置決めを行う。アライメント信号処理部160と制御部170とは、検出信号から基板130の位置を決定する方法を実行する情報処理装置を構成する。
The
まず、アライメントマーク180の検出原理について説明する。図1(b)は、アライメント光学系150の主要な構成要素を示す光路図である。アライメント光源151からの照明光は、ビームスプリッタ152で反射し、レンズ153を通り、基板130上のアライメントマーク180を照明する。アライメントマーク180からの光(反射光、回折光)は、レンズ153、ビームスプリッタ152、レンズ154を通り、ビームスプリッタ155で分割され、それぞれCCDセンサー156及び157で受光される。
First, the detection principle of the
アライメントマーク180は、レンズ153,154により100倍程度の結像倍率で拡大され、CCDセンサー156,157に結像される。CCDセンサー156,157はそれぞれ、アライメントマーク180のX方向のずれ計測用、アライメントマーク180のY方向のずれ計測用になっており、光軸に対して90度回転させて設置されている。CCDセンサー156,157としてラインセンサーを使用してもよく、この場合、計測方向に対して垂直な方向にのみにパワーを持つシリンドリカルレンズにより、当該垂直方向に集光して光学的に情報を積分(平均化)するのが好ましい。X方向及びY方向の計測原理は同じなので、X方向の位置計測について説明する。
The
アライメントマーク180は、各ショットのスクライブライン上に配置されており、例えば、図2(a)、(b)に示す形状のアライメントマークを使用することができる。ここで、図2(a)は、アライメントマーク180Aの平面図であり、図2(b)は、アライメントマーク180Aの断面図である。図2(a)において、アライメントマーク180Aは、等間隔で配置された4つのマーク要素182Aを含んでいる。なお、実際には、アライメントマーク180Aの上にレジストが塗布されているが、図2(a)、(b)では図示を省略している。
The
アライメントマーク180Aは、図2(a)に示すように、計測方向であるX方向に4μm、非計測方向であるY方向に20μmの矩形のマーク要素182AをX方向に20μmピッチで4つ並べている。マーク要素182Aの断面構造は、図2(b)に示すように、凹形状をしている。図2(a)のアライメントマーク180Aを用いて、レンズ153,154のNAに入らない大きな角度のエッジ部での散乱光の発生やエッジ部での散乱光の干渉により、CCDセンサー156で撮像された像は、一般的に図2(c)のようになる。アライメントマーク180Aはその輪郭部が暗くなる。これは、明視野画像で多く観察される像であり、その特徴と言える。ここで、図2(c)は、図2(a)に示すアライメントマーク180Aを光学的に検出した場合のマークの検出信号の波形である。
As shown in FIG. 2A, the
このように撮像されたアライメントマーク180の画像はアライメント信号処理部160を介して、アライメント信号処理が行われる。アライメント信号処理はアライメントマーク信号(検出信号)のエッジ部分を検出し、エッジ間の距離を計算する方法や正規化相関によるパターンマッチング法など各種提案されている。従来技術では、特徴量を図2(c)のアライメントマーク信号から直接算出していた。しかし、本発明では、アライメントマーク信号から直接特徴量を算出しない。本発明では、図3(a)に示すように、アライメントマーク信号21に処理22(第1工程)を行って第1評価値を決定しこの第1評価値から特徴量(第2評価値)23を決定する。本実施形態では、図3(b)で示される第1評価値を用いて位置計測を行う。しかしながら、それには限定されず、位置計測は、アライメントマーク信号に対して行ってもよい。
The image of the
処理22で、アライメント信号処理部160は、アライメントマーク信号21の波形を計測方向における複数の評価位置で評価し、各評価位置における波形の対称性を示す第1評価値を決定する。アライメント信号処理部160は、注目位置を挟むように配置された2つの窓を用いて評価を行う。アライメント信号処理部160は、各評価位置を注目位置としたときの波形における2つの窓の中の部分に基づいて第1評価値を決定する。2つの窓の中の部分は、図4(a)のアライメントマーク信号21の強度y(x)を示す波形のうち、2つの矩形で囲まれる2つの領域における信号である。なお、xは、評価位置を示す座標である。アライメントマーク信号21がy(x)で表わされるとき、第1評価値ES(x)は、例えば、ES(x)=1/S(x)で表わされる。ただし、S(x)は図4(c)に示される式で定義される。すなわち、ES(x)の一例は、下式で示される。
In
アライメント信号処理部160は、アライメントマーク信号21の計測方向におけるすべての位置(すべてのx)についてES(x)を決定する。図4(b)は、このES(x)で表わされる信号の一例を示す。なお、ES(x)の求め方は、正規化相関によるパターンマッチング法など他の方法であってもよい。アライメントマークの位置を代表する代表位置は、例えば、処理22で決定されたES(x)のグラフの重心位置とする。S(x)の極小値付近は、離散信号なので関数近似などでサブピクセル(ピクセル間のデータ)を補完して算出する。
The alignment
以下に、マークの位置計測の基礎とする特徴量(第2評価値)を決定する方法を図5(a)のフローチャートを用いて説明する。この特徴量の決定方法のプログラムは、図1(a)の制御部170に格納されている。まず、S401で、制御部170は、アライメント信号処理部160により決定された複数の評価位置(x)における第1評価値ES(x)の信号を取得する。S402で、制御部170は、第1評価値ES(x)の信号の歪度Skewを決定する。歪度Skewは、マークの代表位置によって二分される2つの領域における第1評価値に基づいて決定される、代表位置における第1評価値の対称性を示す第2評価値の一例を構成する。
Hereinafter, a method for determining a feature value (second evaluation value) as a basis for mark position measurement will be described with reference to the flowchart of FIG. The program for determining the feature amount is stored in the
この第1評価値ES(x)の信号の歪度Skewは、本実施形態における特徴量である。gはES(x)のグラフにおける重心位置を示す座標とする。μ3={Σ(x−g)3ES(x)}/ΣES(x)とし、μ2={Σ(x−g)2ES(x)}/ΣES(x)とする。そうすると、特徴量である歪度Skewは、μ3/μ2 1.5で定義される。図5(b)を用いて、歪度Skewの特性を述べる。図5(b)のAは歪み度Skewが正規分布である場合を示し、分布の重心位置に対し線対称な分布は、歪度Skew=0になる。また、BやCのように、分布の重心位置に対し線対称でない分布は、歪度Skew>0、或いは、歪度Skew<0になる。 The skewness Skew of the signal of the first evaluation value ES (x) is a feature amount in the present embodiment. g is a coordinate indicating the position of the center of gravity in the ES (x) graph. μ 3 = {Σ (x−g) 3 ES (x)} / ΣES (x), and μ 2 = {Σ (x−g) 2 ES (x)} / ΣES (x). Then, the skewness Skew that is a feature amount is defined as μ 3 / μ 2 1.5 . The characteristics of the skewness skew will be described with reference to FIG. A of FIG. 5B shows a case where the skewness Skew is a normal distribution, and the skewness Skew = 0 for a distribution that is line-symmetric with respect to the center of gravity of the distribution. A distribution that is not line-symmetric with respect to the center of gravity of the distribution, such as B or C, has a skewness Skew> 0 or a skewness Skew <0.
図1(a)の制御部170に内蔵される、特徴量(第2評価値)を決定する方法は、図5(c)のフローチャートの手順で行ってもよい。まず、S4001で、制御部170は、第1評価値の信号を取得する。次に、S4002で、制御部170は、取得した信号を加工処理する。加工処理の信号例は後術する。最後に、S4003で、制御部170は、加工処理された信号の歪度Skewを決定する。
The method of determining the feature amount (second evaluation value) built in the
S4002の加工処理がなされた信号の例を示す。図6(a)は、加工をしていない信号であり、図3(b)、図4(b)に相当する。図6(b)は、図6(a)の信号に、ローパスフィルタで処理するローパスフィルタ処理を施した信号例である。図6(c)〜(e)、(i)は、図6(a)の信号の一部の領域のみを抽出する抽出処理を施している。図6(c)は、図6(a)のES(x)の最大値の80%以上をゼロにした信号例である。ゼロとする範囲の下限は、80%に限定されず、ES(x)の最小値より大きくES(x)の最大値より小さい値であればよい。図6(d)は、図6(a)のES(x)の最大値の80%以下をゼロにした信号例である。ゼロとする範囲の上限は、800%に限定されず、ES(x)の最大値より小さい値であればよい。 An example of a signal subjected to the processing in S4002 is shown. FIG. 6A shows an unprocessed signal and corresponds to FIGS. 3B and 4B. FIG. 6B is an example of a signal obtained by performing a low-pass filter process using a low-pass filter on the signal of FIG. 6 (c) to 6 (e) and (i) are subjected to extraction processing for extracting only a partial region of the signal of FIG. 6 (a). FIG. 6C shows a signal example in which 80% or more of the maximum value of ES (x) in FIG. The lower limit of the range to be zero is not limited to 80%, and may be a value that is larger than the minimum value of ES (x) and smaller than the maximum value of ES (x). FIG. 6D shows a signal example in which 80% or less of the maximum value of ES (x) in FIG. The upper limit of the range to be zero is not limited to 800%, and may be a value smaller than the maximum value of ES (x).
図6(e)は、図6(a)のES(x)の最大値の50%以上から最大値の90%以下の範囲以外をゼロにした信号例である。ゼロとする範囲を定める境界値は50%、及び、90%に限定されない。図6(f)は、図6(b)のES(x)の最大値の80%以上をゼロにした信号例である。ゼロとする範囲の下限は、80%に限定されず、ES(x)の最小値より大きくES(x)の最大値より小さい値であればよい。図6(g)は、図6(b)のES(x)の最大値の80%以下をゼロにした信号例である。ゼロとする範囲の上限は、80%に限定されず、ES(x)の最大値より小さい値であればよい。図6(h)は、図6(b)のES(x)の最大値の50%以上から最大値の90%以下の範囲以外をゼロにした信号例である。ゼロとする範囲を定める境界値は50%、及び、90%に限定されない。 FIG. 6E shows a signal example in which a range other than 50% or more of the maximum value of ES (x) in FIG. 6A to 90% or less of the maximum value is set to zero. The boundary value defining the range to be zero is not limited to 50% and 90%. FIG. 6F shows a signal example in which 80% or more of the maximum value of ES (x) in FIG. The lower limit of the range to be zero is not limited to 80%, and may be a value that is larger than the minimum value of ES (x) and smaller than the maximum value of ES (x). FIG. 6G shows a signal example in which 80% or less of the maximum value of ES (x) in FIG. The upper limit of the range to be zero is not limited to 80%, and may be a value smaller than the maximum value of ES (x). FIG. 6 (h) is a signal example in which a value other than the range of 50% or more of the maximum value of ES (x) in FIG. 6 (b) to 90% or less of the maximum value is set to zero. The boundary value defining the range to be zero is not limited to 50% and 90%.
図6(i)は、図6(a)から算出した代表位置(x=p)からw1離れた位置pw1から、代表位置からw2離れた位置pw2までの領域以外のES(x)の値をゼロにした信号例である。代表位置x=pは、図6(a)のES(x)の重心位置、又は、図6(a)のES(x)の最大値若しくは最小値を与える位置である。図6(j)は、図6(b)から算出した代表位置からw1離れた位置pw1から、代表位置からw2離れた位置pw2までの領域以外のES(x)の値をゼロにした信号例である。 FIG. 6 (i) shows the values of ES (x) other than the region from the position pw1 away from the representative position (x = p) calculated from FIG. 6 (a) to the position pw2 away from the representative position w2. It is an example of a signal set to zero. The representative position x = p is a position that gives the center of gravity position of ES (x) in FIG. 6A or the maximum value or minimum value of ES (x) in FIG. FIG. 6J shows a signal example in which the value of ES (x) other than the region from the position pw1 separated from the representative position calculated from FIG. 6B to the position pw2 separated from the representative position by w2 is zero. It is.
テレセン度、デフォーカス量、段差量を固定し、収差量のみ変化させてアライメントマークを撮像したアライメントマーク信号から図5(c)のS4001、S4002を行ってES(x)の信号を加工処理した信号を得た。加工されたES(x)の信号を図7(a)に示す。図7(a)の信号は、図6(i)で代表位置をES(x)の最大値を有する位置とし、w1=17.5画素、w2=17.5画素にした信号である。図7(b)は、これらの加工されたES(x)の信号の重心位置を横軸に、各加工されたES(x)の信号の歪度Skewを縦軸にとったグラフである。線形近似のR2相関度は、0.9999である。また、計測誤差をy、歪度(Skew)をxとすると、計測誤差yと歪度xの関係式は、y=−97x−16になる。このことから、計測誤差とES(x)の信号を加工した信号の歪度Skewとの間には強い相関があると考えられる。 The signal of ES (x) is processed by performing S4001 and S4002 of FIG. 5C from the alignment mark signal obtained by imaging the alignment mark while fixing the telecentricity, the defocus amount, and the step amount, and changing only the aberration amount. Got a signal. The processed ES (x) signal is shown in FIG. The signal in FIG. 7A is a signal in which the representative position in FIG. 6I is the position having the maximum value of ES (x), and w1 = 17.5 pixels and w2 = 17.5 pixels. FIG. 7B is a graph in which the barycentric position of the processed ES (x) signal is plotted on the horizontal axis and the skewness Skew of each processed ES (x) signal is plotted on the vertical axis. The linear approximation R2 correlation is 0.9999. When the measurement error is y and the skewness (Skew) is x, the relational expression between the measurement error y and the skewness x is y = −97x−16. From this, it is considered that there is a strong correlation between the measurement error and the skewness Skew of the signal obtained by processing the ES (x) signal.
アライメントマーク信号では、プロセス要因(マーク段差)、装置要因(デフォーカス量、収差、テレセン度)、及び、プロセス要因と装置要因との相互作用により、計測誤差が発生する。図7(c)は、複数のアライメントマーク信号を図5(a)の手順S401、S402を行い得られた対称性分布の信号ES(x)の歪度SkewとES(x)の重心位置との関係を示す。信号ES(x)は、図6(i)で代表位置をES(x)の最大値を与える位置とし、w1=w2=17.5画素とした信号である。 In the alignment mark signal, a measurement error occurs due to a process factor (mark level difference), a device factor (defocus amount, aberration, telecentricity), and an interaction between the process factor and the device factor. FIG. 7C shows the skewness Skew of the symmetry distribution signal ES (x) obtained by performing the steps S401 and S402 of FIG. The relationship is shown. The signal ES (x) is a signal in which the representative position is a position that gives the maximum value of ES (x) and w1 = w2 = 17.5 pixels in FIG.
計測誤差を補正する位置計測方法
図7(c)に示したように、プロセス要因(マーク段差)、装置要因(デフォーカス量、収差、テレセン度)、及び、プロセス要因と装置要因との相互作用による計測誤差と対称性分布の信号ES(x)の歪度Skewとの間には強い相関があることを示した。以下に、図1(a)の制御部170に内蔵されるプログラムの位置決定方法を図8、図9のフローチャートを用いて説明する。図8は、歪度Skewと計測誤差と関係を示す式(情報)を算出する手順である。まず、データベースDBとして、アライメントマーク信号から、図5(a)、或いは、図5(c)の手順で決定した歪度Skew、歪度を決定するのに使用した信号ES(x)の加工方法、計測誤差の組を予め求めて格納しておく。1つのアライメントマーク信号から、歪度、加工方法、計測誤差の組み合わせは複数あってもよい。加工方法とは、例えば図6(a)から図6(j)のどれに相当するかである。また、計測誤差は、例えば、重ね合わせ検査装置で取得した重ね合わせ誤差である。N個のアライメントマーク信号それぞれから前記歪度、加工方法、計測誤差の組合せを予め得ておく。
Position Measurement Method for Correcting Measurement Error As shown in FIG. 7C, process factors (mark level difference), device factors (defocus amount, aberration, telecentricity), and interaction between process factors and device factors It has been shown that there is a strong correlation between the measurement error due to and the skewness skew of the signal ES (x) of the symmetry distribution. Below, the position determination method of the program built in the
S701で、アライメント信号処理部160は、DBから同一の加工方法の歪度Skewと計測誤差を選択し、歪度Skewと計測誤差の関係式を算出する。制御部170は、S701をDBに蓄積されている加工方法の種類の数だけ行う。制御部170は、最後に、歪度を算出した加工方法と、歪度Skewと計測誤差との関係式とを対応づけてDB2に蓄積する。
In S701, the alignment
図9は、制御部170が計測誤差を補正してアライメントマークの位置を計測する手順である。S7001で、アライメント信号処理部160は、計測対象のアライメントマーク信号を取得する。S7002で、アライメント信号処理部160は、第1評価値ES(x)を求める。ES(x)の信号は、例えば、図3(b)に示す信号である。S7003で、制御部170は、図3(b)、図4(b)に示される第1評価値に基づいてマークの代表位置を決定する。S7004で、制御部170は、アライメント信号処理部160が決定した信号ES(x)を加工する。例えば、図6(b)から図6(j)のように加工する。なお、マークの代表位置は、アライメントマーク信号、または、ES(x)を加工した信号から求めてもよい。
FIG. 9 is a procedure in which the
S7005で、制御部170は、S7004で加工したES(x)の信号の歪度Skewを算出する。S7006で、制御部170は、S7004で加工した加工方法に対応する、歪度Skewと計測誤差との関係式を、予め蓄積しておいたDB2から取得する。S7007で、制御部170は、S7005で算出した歪度Skewを、S7006で取得した歪度Skewと計測誤差との関係式に代入して、計測誤差を算出する。S7008で、制御部170は、S7003で決定したマークの代表位置にS7007で算出した計測誤差を加算して補正することによって補正後のマーク位置を決定する。
In step S7005, the
上記図9の手順の効果についての検証を行った。アライメントマーク信号は、シミュレーション信号を用いた。更に、図9のS7004では、ES(x)の信号を図6(i)で述べた手順で加工した信号とした。なお、図6(i)の加工方法では、計測誤差をy、歪度(Skew)をxとすると、図7(c)に示されるように、計測誤差yと歪度xの関係式は、y=−97x−16である。この関係式を用いて、S7003で決定したマークの代表位置を補正した。補正の効果を図10に示す。補正前の計測誤差(3σ)51.75nmを、補正後に19.66nmに低減できた。 The effect of the procedure of FIG. 9 was verified. A simulation signal was used as the alignment mark signal. Further, in S7004 of FIG. 9, the signal of ES (x) is a signal processed by the procedure described in FIG. 6 (i). In the processing method of FIG. 6 (i), if the measurement error is y and the skewness (Skew) is x, the relational expression between the measurement error y and the skewness x is as shown in FIG. y = -97x-16. Using this relational expression, the representative position of the mark determined in S7003 was corrected. The effect of the correction is shown in FIG. The measurement error (3σ) 51.75 nm before correction could be reduced to 19.66 nm after correction.
歪度以外の特徴量
以上、ES(x)の信号の歪度、又は、加工を施したES(x)の信号の歪度をアライメントマーク信号の特徴量(第2評価値)とした例について説明した。しかしながら、位置計測における計測誤差を算出するために用いる特徴量(第2評価値)は、ES(x)の信号の歪度でなくてもよい。以下、歪度以外の特徴量を使用する場合について説明する。
About an example in which the feature amount (second evaluation value) of the alignment mark signal is equal to or greater than the feature amount other than the skewness, the skewness of the ES (x) signal, or the skewness of the processed ES (x) signal. explained. However, the feature amount (second evaluation value) used for calculating the measurement error in the position measurement may not be the skewness of the ES (x) signal. Hereinafter, a case where a feature amount other than the skewness is used will be described.
本実施形態では、代表位置によって二分される2つの領域のうちの一方の領域におけるES(x)の傾きの平均値をaとし、他方の領域におけるES(x)の傾きの平均値をbとする。このとき、|a|/|b|又は(|a|−|b|)/(|a|+|b|)で表わされる値を特徴量(第2評価値)とする。例を図11に示す。ここで、ES(x)は図6(a)の加工を施さない信号を使用した。P’が代表位置である。Aは、代表位置に対しプラス側(X座標が大きくなる側)の領域、Bは代表位置に対しマイナス側(X座標が小さくなる側)の領域を示している。まず、制御部170は、ES(x)のxに関する微分信号を算出する。領域Aの微分信号の平均値をa、領域Bの微分信号の平均値をbとし、|a|/|b|又は(|a|−|b|)/(|a|+|b|)を特徴量とした。
In this embodiment, the average value of the slope of ES (x) in one of the two regions divided by the representative position is a, and the average value of the slope of ES (x) in the other region is b. To do. At this time, a value represented by | a | / | b | or (| a |-| b |) / (| a | + | b |) is used as a feature amount (second evaluation value). An example is shown in FIG. Here, as ES (x), a signal not subjected to the processing of FIG. 6A was used. P 'is a representative position. A shows a region on the plus side (X coordinate becomes larger) with respect to the representative position, and B shows a region on the minus side (side where the X coordinate becomes smaller) with respect to the representative position. First, the
リソグラフィ装置の変形例
上記の実施形態では、露光装置におけるアライメントマークの位置計測を行った。しかし、本発明に係る位置計測は、図1(b)で例示したようなアライメント光学系を有する、荷電粒子線描画装置等のマスクレス露光装置や、インプリント装置においても適用できる。
Modification of Lithographic Apparatus In the above-described embodiment, the position of the alignment mark in the exposure apparatus is measured. However, the position measurement according to the present invention can also be applied to a maskless exposure apparatus such as a charged particle beam drawing apparatus or an imprint apparatus having an alignment optical system as illustrated in FIG.
物品の製造方法の実施形態
本発明の実施形態にかけ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(基板に塗布された感光剤)に上記のリソグラフィ装置を用いてパターンを転写(形成)する工程と、かかる工程でパターンを転写された基板を加工する工程とを含む。該加工する工程は、基板に転写された潜像パターンを現像する工程を含みうる。または、インプリント装置により基板に転写(形成)されたパターンをエッチング等により整形する工程を含みうる。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。
Embodiment of Article Manufacturing Method An article manufacturing method according to an embodiment of the present invention is suitable for manufacturing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or an element having a fine structure. The article manufacturing method of the present embodiment includes a step of transferring (forming) a pattern to a substrate (photosensitive agent applied to the substrate) using the above-described lithography apparatus, and processing the substrate to which the pattern has been transferred in such a step. Process. The processing step may include a step of developing the latent image pattern transferred to the substrate. Alternatively, it may include a step of shaping the pattern transferred (formed) on the substrate by the imprint apparatus by etching or the like. Further, the manufacturing method may include other well-known steps (oxidation, film formation, vapor deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, and the like). The method for manufacturing an article according to 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.
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及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
Claims (9)
前記マークを横切る方向に沿った前記マークの検出信号を前記方向における複数の評価位置で評価し、前記複数の評価位置のそれぞれに対応する複数の第1評価値を求める工程であって、該工程では、各評価位置を挟むように配置された2つの窓を用いて、前記各評価位置における前記検出信号の対称性を示す前記第1評価値を求める第1工程と、
前記複数の評価位置にそれぞれ対応する前記複数の第1評価値に基づいて、前記マークの代表位置を求める第2工程と、
前記複数の第1評価値に関して、前記代表位置によって二分される2つの領域それぞれにおける第1評価値に基づいて、対称性を示す第2評価値を求める第3工程と、
前記代表位置の誤差と前記第2評価値との間の関係を示す情報と、前記第3工程で求められた前記第2評価値とから前記誤差を求める第4工程と、
前記第2工程で求められた前記代表位置を前記第4工程で求められた前記誤差で補正することによって前記マークの位置を求める第5工程と、
を含む、ことを特徴とする方法。 A method for obtaining the position of the mark from a detection signal obtained by detecting the mark,
Evaluating the detection signals of the mark along the direction crossing the mark at a plurality of evaluation positions in the direction, and obtaining a plurality of first evaluation values corresponding to each of the plurality of evaluation positions, Then, using the two windows arranged so as to sandwich each evaluation position, a first step of obtaining the first evaluation value indicating the symmetry of the detection signal at each evaluation position,
A second step of obtaining a representative position of the mark based on the plurality of first evaluation values respectively corresponding to the plurality of evaluation positions;
A third step of obtaining a second evaluation value indicating symmetry based on the first evaluation value in each of two regions divided by the representative position with respect to the plurality of first evaluation values;
A fourth step of obtaining the error from information indicating a relationship between the error of the representative position and the second evaluation value and the second evaluation value obtained in the third step;
A fifth step of determining the position of the mark by correcting the representative position determined in the second step with the error determined in the fourth step;
A method characterized by comprising:
で表わされる、ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の方法。 The coordinate indicating the evaluation position is x, the intensity of the detection signal is y (x), the first evaluation value is ES (x), WC is the coordinate of the central axis of the window, and WW is the window. As the width, ES (x) is
The method according to claim 1, wherein the method is represented by:
前記基板に配置されたマークを検出して得られた検出信号を出力する検出器と、
前記検出器から出力された検出信号から前記マークの位置を求める請求項7に記載の情報処理装置と、
を備えることを特徴とするリソグラフィ装置。 A lithographic apparatus for transferring a pattern to a substrate,
A detector that outputs a detection signal obtained by detecting a mark placed on the substrate;
The information processing apparatus according to claim 7, wherein the position of the mark is obtained from a detection signal output from the detector;
A lithographic apparatus comprising:
前記工程で前記パターンを転写された前記基板を加工する工程と、
を含むことを特徴とする物品の製造方法。 Transferring the pattern to the substrate using the lithographic apparatus according to claim 8;
Processing the substrate to which the pattern has been transferred in the step;
A method for producing an article comprising:
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