JPWO2016136690A1 - 計測装置、リソグラフィシステム及び露光装置、並びに管理方法、重ね合わせ計測方法及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
a. グリッドの誤差とは座標依存であり、場所が同じなら同じ誤差を持つ。マークの位置を計測し、グリッド誤差の補正を行ったポイントの近くなら、誤差も小さいものと考えられる。
b. スキャン速度あるいはスキャン加速度などの誤差は、グリッド誤差を生じさせない。仮に、グリッド誤差を生じさせるとしても、その誤差は、スキャンの都度変化するものではないので、一度の調整で足り、定期的にメンテナンスする必要は無い。
以下、第1の実施形態について図1〜図7に基づいて説明する。図1には、第1の実施形態に係る計測装置100の構成が斜視図にて概略的に示されている。なお、図1に示される計測装置100は、実際には、チャンバと、該チャンバの内部に収容された構成部分とで構成されるが、本実施形態では、チャンバに関する説明は省略する。本実施形態では、後述するようにマーク検出系MDSが設けられており、以下では、マーク検出系MDSの光軸AX1の方向をZ軸方向とし、これに直交する面内で、後述する可動ステージが長ストロークで移動する方向をY軸方向、Z軸及びY軸に直交する方向をX軸方向とし、X軸、Y軸、Z軸回りの回転(傾斜)方向を、それぞれθx、θy及びθz方向として、説明を行う。ここで、マーク検出系MDSは、側面視(例えば+X方向から見て)L字状の外形を有し、その下端(先端)には円筒状の鏡筒部41が設けられ、鏡筒部41の内部には、Z軸方向の光軸AX1を有する複数のレンズエレメントから成る光学系(屈折光学系)が収納されている。本明細書では、説明の便宜上から鏡筒部41の内部の屈折光学系の光軸AX1を、マーク検出系MDSの光軸AX1と称している。
次に、上述した計測装置100を含むリソグラフィシステムに関する第2の実施形態について、図8〜図10に基づいて説明する。
次に、計測装置100を用いる露光装置起因のウエハグリッドの管理方法を、リソグラフィシステム1000に適用した場合を例として説明する。図11には、この場合のウエハグリッドの管理方法における処理の流れが概略的に示されている。
a. 基準ウエハの空きやシリアル番号を気にすることなく、ウエハグリッドの変動を計測したい(補正を行いたい)時に計測(補正)を実効可能となる。
b. 基準ウエハの代わりにベアウエハを使えるため、品質管理を手軽に実行可能となる。
c. 製品ショットマップ・製品レチクルでウエハグリッドの管理が可能となる。すなわち、製品レチクルについている重ね計測用マークやアライメントマークを使ってウエハグリッドの管理をすることが可能となる。この結果、品質管理用の専用レチクルが不要となる。また、製品ショットマップそのもので品質管理が可能となり、さらには、場所依存誤差のみならず、スキャン速度や加速度、その他製品露光動作で生じる全ての誤差要因によって生じるウエハグリッドの変動量を計測できるので、この計測結果に基づいて、補正を行うことで、先に説明したある種の妥協を一切排除することが可能になる。
次に、計測装置100を用いる重ね合わせ計測方法を、リソグラフィシステム1000に適用した場合を例として説明する。図12には、この場合の重ね計測方法における処理の流れが概略的に示されている。
図13には、変形例に係るリソグラフィシステム2000の構成が、概略的に示されている。リソグラフィシステム2000は、露光装置200と、C/D300と、前述の計測装置100と同様の構成された2台の計測装置100a、100bと、を備えている。リソグラフィシステム2000は、クリーンルーム内に設置されている。
Claims (39)
- 基板に形成された複数のマークの位置情報を計測する計測装置であって、
前記基板を保持して移動可動なステージと、
前記ステージを駆動する駆動システムと、
格子部を有する計測面と前記計測面にビームを照射するヘッド部の一方が前記ステージに設けられ、前記ヘッド部からのビームを前記計測面に照射するとともに、該ビームの前記計測面からの戻りビームを受光して前記ステージの位置情報を取得可能な絶対位置計測系と、
前記基板に形成されたマークを検出するマーク検出系と、
前記駆動システムによる前記ステージの移動を制御し、前記マーク検出系を用いて前記基板に形成された前記複数のマークをそれぞれ検出し、前記複数のマークそれぞれの検出結果と前記複数のマークそれぞれの検出時に前記絶対位置計測系を用いて得られる前記ステージの位置情報とに基づいて、前記複数のマークそれぞれの絶対位置座標を求める制御装置と、を備える計測装置。 - 前記絶対位置計測系は、前記ステージの前記絶対位置座標を含む少なくとも3自由度方向の位置情報を計測可能である請求項1に記載の計測装置。
- 前記ステージを所定平面内で互いに直交する第1、第2方向及び前記所定平面に垂直な第3方向を含む6自由度方向に移動可能に支持するとともに、前記ヘッド部が設けられたベース部材と、
前記マーク検出系と前記ベース部材との前記6自由度方向に関する相対的な位置情報を計測する相対位置計測系と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記相対位置計測系による計測情報と前記絶対位置計測系による計測情報とに基づいて前記駆動システムによる前記ステージの駆動を制御する請求項1又は2に記載の計測装置。 - 前記制御装置は、前記複数のマークの前記絶対位置座標を求めるに際し、前記相対位置計測系による計測情報から得られる前記マーク検出系と前記ベース部材との前記所定面内における相対位置情報を補正量として用いる請求項3に記載の計測装置。
- 前記格子部は、前記所定平面内で互いに交差する第1周期方向及び第2周期方向を有する2次元格子を有し、
前記計測面からの戻りビームは、前記格子部からの回折ビームを含み、
前記ヘッド部は、前記計測面に第1ビームを照射し、前記格子部からの第1回折ビームを受光して前記ステージの前記第1周期方向の位置情報を計測する第1ヘッドと、前記計測面に第2ビームを照射し、前記格子部からの第2回折ビームを受光して前記ステージの前記第2周期方向の位置情報を計測する第2ヘッドと、前記計測面に第3ビームを照射し、前記格子部からの光を受光して前記ステージの前記第3方向の位置情報を計測する少なくとも3つの第3ヘッドとを有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の計測装置。 - 前記第1ヘッドからの前記第1ビームの前記計測面上の照射点と、前記第2ヘッドからの前記第2ビームの前記計測面上の照射点とは、前記マーク検出系の検出領域の下方に位置する同一の検出点に設定され、前記少なくとも3つの第3ヘッドそれぞれからの第3ビームの前記計測面上の照射点は、前記検出点の周囲に設定される請求項5に記載の計測装置。
- 前記検出点は、前記マーク検出系の検出中心の直下に位置し、前記検出点と前記検出中心とは、前記所定平面内の位置が一致する請求項6に記載の計測装置。
- 前記第1周期方向と前記第2周期方向とは、互いに直交する請求項5〜7のいずれか一項に記載の計測装置。
- 前記第1周期方向と前記第2周期方向との一方は、前記第1方向に一致し、前記第1周期方向と前記第2周期方向との他方は、前記第2方向に一致する請求項8に記載の計測装置。
- 前記基板上には、前記複数のマークとの対応関係が既知の複数の区画領域がさらに形成され、
前記制御装置は、求めた複数の前記マークの前記絶対位置座標を用いて、統計演算を行い、前記基板上の前記複数の区画領域の配列の設計値からの補正量を求める請求項1〜9のいずれか一項に記載の計測装置。 - 前記基板上には、露光装置によるマスクを用いた露光により、前記複数のマークと複数のマークとの対応関係が既知の複数の区画領域とが同時に形成されており、
前記制御装置は、前記複数のマークの前記絶対位置座標を求めるとともに、該複数のマークの絶対位置座標に基づいて、前記複数の区画領域の配列の前記露光装置起因の誤差を求める請求項1〜9のいずれか一項に記載の計測装置。 - 前記基板上には、所定層及びその下地層それぞれの露光で形成された第1マーク及び第2マークの組から成る重ね合わせずれ計測マークが、前記マークとして複数形成され、
前記制御装置は、前記複数の重ね合わせずれ計測マークそれぞれの前記第1マークと前記第2マークとの絶対位置座標を求める請求項1〜11のいずれか一項に記載の計測装置。 - 前記制御装置は、相互に組を成す前記第1マークと前記第2マークとの絶対位置座標に基づいて、前記所定層と前記下地層との間の重ね合わせずれを算出する請求項12に記載の計測装置。
- 前記制御装置は、相互に組を成す前記第1マークと前記第2マークとの絶対位置座標に基づいて、重ね合わせずれが、前記所定層と前記下地層とのいずれに主として起因するかを判別する請求項12又は13に記載の計測装置。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の計測装置と、
前記計測装置による前記複数のマークの位置情報の計測が終了した前記基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を計測するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、を備えるリソグラフィシステム。 - 前記計測装置で得られた前記複数のマークの位置情報と、前記露光装置において前記アライメント計測で得られたマークの位置情報とに基づいて、前記基板ステージの移動が制御される請求項15に記載のリソグラフィシステム。
- 前記計測装置は、前記露光装置のチャンバ内に設置されている請求項15又は16に記載のリソグラフィシステム。
- 前記計測装置は、前記露光装置にインライン接続されている請求項15又は16に記載のリソグラフィシステム。
- 前記計測装置及び前記露光装置にインライン接続され、基板上に感応剤を塗布する機能を有する基板処理装置をさらに備える請求項18に記載のリソグラフィシステム。
- 前記基板処理装置は、基板上に感応剤を塗布する塗布装置、又は基板上に感応剤を塗布するとともに、露光後の前記基板を現像する塗布現像装置である請求項19に記載のリソグラフィシステム。
- 前記計測装置は、前記露光装置と前記基板処理装置との間に配置される請求項19又は20に記載のリソグラフィシステム。
- 前記計測装置は、前記感応剤が塗布される前の基板上の複数のマークの位置情報の計測を行う事前計測と、前記感応剤が塗布された前記基板上の前記複数のマークの位置情報の計測を行う事後計測との両方で用いられる請求項19〜21のいずれか一項に記載のリソグラフィシステム。
- 前記計測装置は、複数設けられ、該複数の計測装置のうちの第1計測装置と第2計測装置とは、前記露光装置と前記基板処理装置との間に配置され、
前記第1計測装置及び前記第2計測装置は、前記感応剤が塗布される前の基板上の複数のマークの位置情報の計測を行う事前計測と、前記感応剤が塗布された前記基板上の前記複数のマークの位置情報の計測を行う事後計測との両方で用いられ、
前記第1計測装置と前記第2計測装置は、複数枚の基板を連続処理するに際し、いずれも、同一基板に対する前記事前計測と前記事後計測とで用いられる請求項19又は20に記載のリソグラフィシステム。 - 前記計測装置は、複数設けられ、前記複数の計測装置のうちの第1計測装置は、前記露光装置と前記基板処理装置との間に配置され、前記複数の計測装置のうちの第2計測装置は、前記基板処理装置を挟んで前記露光装置の反対側に配置され、
前記第2計測装置は、前記感応剤が塗布される前の基板上の複数のマークの位置情報の計測を行う事前計測に用いられ、
前記第1計測装置は、前記感応剤が塗布された前記基板上の前記複数のマークの位置情報の計測を行う事後計測に用いられる請求項19又は20に記載のリソグラフィシステム。 - 前記第1計測装置が備える前記絶対位置計測系と、前記第2計測装置が備える前記絶対位置計測系とは、多数の基準マークが所定間隔で形成された基準基板を用いて予め較正されている請求項24に記載のリソグラフィシステム。
- 請求項12〜14のいずれか一項に記載の計測装置と、
前記計測装置にインラインにて接続され、前記計測装置による前記複数のマークの位置情報の計測が終了した前記基板が載置される基板ステージを有し、該基板ステージ上に載置された前記基板に対して、該基板上の複数のマークのうち選択された一部のマークの位置情報を計測するアライメント計測及び前記基板をエネルギビームで露光する露光が行われる露光装置と、
前記計測装置及び前記露光装置にインライン接続され、露光後の基板を現像する機能を有する基板処理装置と、を備えるリソグラフィシステム。 - 前記基板処理装置は、露光後の前記基板を現像する現像装置、又は基板上に感応剤を塗布するとともに、露光後の前記基板を現像する塗布現像装置である請求項26に記載のリソグラフィシステム。
- 前記計測装置は、前記感応剤が塗布された前記基板上の前記複数のマークの位置情報の計測を行う事後計測と、現像終了後の前記基板上の重ね合わせずれ計測マークの位置ずれ量を計測する重ね合わせずれ計測の両方で用いられる請求項26又は27に記載のリソグラフィシステム。
- 前記計測装置は、複数設けられ、該複数の計測装置のうちの第1計測装置は、前記露光装置と前記基板処理装置との間に配置され、残りの計測装置のうちの第2計測装置は、前記基板処理装置を挟んで前記露光装置の反対側に配置され、
前記第1計測装置は、前記感応剤が塗布された前記基板上の前記複数のマークの位置情報の計測を行う事後計測で用いられ、
前記第2計測装置は、現像終了後の前記基板上の重ね合わせずれ計測マークの位置ずれ量を計測する重ね合わせずれ計測で用いられる請求項26又は27に記載のリソグラフィシステム。 - 請求項15〜29のいずれか一項に記載のリソグラフィシステムを用いて基板を露光することと、
露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。 - 請求項1〜11のいずれか一項に記載の計測装置を備え、
前記計測装置を用いて複数のマークの位置情報が取得された基板をエネルギビームで露光する露光装置。 - 基板ステージをさらに備え、
前記基板ステージは、前記計測装置による前記複数のマークの位置情報の取得が終了した前記基板を保持可能であり、
前記計測装置を用いて取得された位置情報に基づいて、前記基板ステージの移動が制御される請求項31に記載の露光装置。 - 請求項31〜33のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
露光された前記基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。 - 基板上にマトリクス状に配置された複数の区画領域の配列の変動を管理する管理方法であって、
露光装置により、マスクに形成されたパターン及びマークを基板上に順次転写して、前記基板上に、前記マークと共に区画領域を複数形成することと、
前記複数の区画領域が形成された前記基板を、格子部を有する計測面と前記計測面にビームを照射するヘッド部の一方が設けられ、所定平面内で移動可動なステージに搭載し、前記ステージの位置情報を、前記ステージに設けられた格子部を有する計測面にヘッド部を介してビームを照射し、該ビームの前記計測面からの戻りビームを受光して前記ステージの前記所定平面内の絶対位置座標を含む位置情報を計測可能な絶対位置計測系を用いて計測しつつ、マーク検出系を用いて前記基板上の前記複数の区画領域それぞれに対応する前記複数のマークをそれぞれ検出し、前記複数のマークそれぞれの検出結果と前記複数のマークそれぞれの検出時の前記絶対位置計測系の計測情報とに基づいて、前記基板上の前記複数の区画領域それぞれに対応する前記複数のマークの前記所定平面内の絶対位置座標を求めることと、
求めた前記複数のマークの絶対位置座標に基づいて、前記複数の区画領域の配列情報を求めることと、を含む、管理方法。 - 前記求めた前記複数の区画領域の配列情報と、
基準となる前記複数の区画領域の配列情報とを比較することをさらに含む請求項34に記載の管理方法。 - 予め、前記露光装置又は別の露光装置により前記マスクを用いて別の基板の露光を行うことで、前記別の基板上に前記複数の区画領域とともに対応する複数のマークを形成し、
前記複数の区画領域が形成された前記別の基板を前記ステージに搭載し、前記ステージの位置情報を、前記絶対位置計測系を用いて計測しつつ、前記マーク検出系を用いて前記別の基板上の前記複数の区画領域それぞれに対応する前記複数のマークをそれぞれ検出し、前記複数のマークそれぞれの検出結果と前記複数のマークそれぞれの検出時の前記ステージの前記絶対位置座標とに基づいて、前記別の基板上の前記複数の区画領域それぞれに対応する前記複数のマークの絶対位置座標を求め、求めた前記複数のマークの絶対位置座標に基づいて、前記別の基板上の前記複数の区画領域の配列情報を求めることを、さらに含み、
求められた前記別の基板上の前記複数の区画領域の配列情報が、前記基準となる前記複数の区画領域の配列情報として用いられる請求項35に記載の管理方法。 - 第1の層の露光と該第1の層を下地層とする第2の層の露光とにより第1マーク像と対応する第2マーク像との組が、複数所定の位置関係で形成された基板を計測対象とする重ね合わせ計測方法であって、
計測対象の前記基板を、格子部を有する計測面と前記計測面にビームを照射するヘッド部との一方が設けられたステージに搭載し、前記ステージの位置情報を、前記計測面に前記ヘッド部を介して複数のビームを照射し該複数のビームそれぞれの前記計測面からの戻りビームを受光して前記ステージの前記所定平面内の絶対位置座標を含む少なくとも3自由度方向の位置情報を計測可能な位置計測系を用いて計測しつつ、マーク検出系を用いて前記基板上の前記複数組の前記第1マーク像と前記第2マーク像をそれぞれ検出し、前記複数組の前記第1マーク像と前記第2マーク像それぞれの検出結果とそれぞれのマーク像の検出時の前記位置計測系の計測情報とに基づいて、前記基板上の前記複数組の前記第1マーク像と前記第2マーク像それぞれの前記所定平面内の絶対位置座標を求めることと、
相互に組を成す前記第1マーク像と前記第2マーク像との前記絶対位置座標に基づいて、重ね合わせ誤差を求めることと、を含む重ね合わせ計測方法。 - 前記複数の第1マーク像の前記絶対位置座標と前記複数の第2マーク像の前記絶対位置座標とを比較し、比較結果に基づいて、重ね合わせ誤差が、前記第1の層の露光と、前記第2の層の露光とのいずれに主として起因するかを判断することを、さらに含む請求項37に記載の重ね合わせ計測方法。
- 前記絶対位置座標を求めることに先立って、
前記第1の層の露光により前記複数の第1マーク像が所定の位置関係で形成された前記基板上にレジストを塗布することと、
前記第1の層の露光に用いられた露光装置と同じ又は異なる露光装置により、前記基板上の前記第1マーク像に対応して第2マークが形成されたマスクを用いて第2の層の露光を行い、前記基板上に前記所定の位置関係で配置された複数の第2マークの転写像を形成することと、
前記複数の第2マークの転写像が形成された前記基板を現像し、前記第1マーク像と対応する第2マーク像との組が、複数前記所定の位置関係で配置された前記計測対象となる前記基板を作製することと、を含む請求項37又は38に記載の重ね合わせ計測方法。
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