KR20240051826A - 노광장치, 노광장치의 제어방법, 정보 처리장치, 정보 처리방법, 및 물품 제조방법 - Google Patents

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Abstract

장치는 광학계의 결상 특성을 조정하는 조정부를 제어하도록 구성된 제어부를 갖는다. 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서, 제어부는, 광학계의 결상 특성을 계측하고, 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서의 계측에 의해 얻어진 계측 데이터에 대하여 예측식을 피팅시키기 위해 예측식에 있어서의 예측 계수를 결정한다. 이 예측식은, 로트들 사이에서 조명 모드 및 원판의 적어도 한 개를 변경함으로써 생기는 결상 특성의 계측값의 변화를 나타내는 항을 포함하는 다항식 함수이다. 제어부는 피팅 잔차가 허용 범위 내에 들어가도록 다항식 함수의 항을 결정한다.

Description

노광장치, 노광장치의 제어방법, 정보 처리장치, 정보 처리방법, 및 물품 제조방법{EXPOSURE APPARATUS, CONTROL METHOD OF EXPOSURE APPARATUS, INFORMATION PROCESSING APPARATUS, INFORMATION PROCESSING METHOD, AND ARTICLE MANUFACTURING METHOD}
본 실시형태의 일면은, 노광장치, 노광장치의 제어방법, 정보 처리장치, 정보 처리방법, 및 물품 제조방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 프로세스의 DRAM 및 NAND 공정에 있어서, 오버레이의 요구 정밀도가 높아지고 있다. 예를 들면, 로트 내의 노광 열에 의한 배율의 변동 허용값은 0.1ppm 이하가 될 수 있다. 이것을 실현하기 위해서, 로트 내에서 캘리브레이션을 행하는 클로즈드 보정을 행하는 것이 생각되지만, 스루풋이 저하한다. 이에 대하여, 노광 열에 의한 배율 등의 수차의 변동을 노광 조건마다 예측하여, 오픈 보정을 하는 기술이 있다. 이하에서는, 노광 열에 의한 수차 변동을, "노광 이력"으로 부른다.
몇가지 기본적인 조명 조건하에서의 노광 이력의 예측 계수를 사용하여, 다른 조명조건하에서 노광하기 위한 노광 이력을 예측하는 기술이 제안되어 있다(일본국 특개평 10-289865호). 그러나, 노광 이력은 원판에 의한 회절광, 기판 반사율 등에 의존해서 변화하기 때문에, 고정밀도의 예측이 어렵다. 또한, 노광 프로세스 중에 노광 이력을 계측하여 복수의 노광 조건에 대한 노광 이력을 예측하는 기술도 제안되어 있다(일본국 특개 2006-157020호).
노광 열에 의해 생기는 투영 광학계의 배율을 원판을 통해 계측하는 경우, 계측 결과에는 원판의 묘화 오차가 포함된다. 원판의 묘화 오차는 원판마다 다르기 때문에, 원판이 교환될 때마다, 배율의 계측값에 묘화 오차에 대응하는 오프셋이 추가된다. 서로 다른 원판들을 사용하는 복수의 로트의 노광중에 얻어진 배율 계측값을 사용해서 로트마다의 노광 열에 의한 배율 변동을 예측하는 경우, 로트마다의 예측 모델 파라미터를 정확하게 구하는 것이 곤란하다.
일면은, 원판의 패턴을 기판 위에 투영하도록 구성된 광학계와, 상기 광학계의 결상 특성을 조정하도록 구성된 조정부와, 상기 광학계가 노광 에너지를 흡수함으로써 생기는 상기 결상 특성의 변동을 예측식을 사용해서 예측을 행하고, 상기 예측의 결과에 근거하여 상기 조정부를 제어하도록 구성된 제어부를 갖고, 상기 제어부는, 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서, 다음 로트에 대한 노광 조건의 설정의 완료후, 상기 로트에 있어서의 선두 기판의 노광 전의 타이밍 및 그후의 소정의 기판의 노광 전의 타이밍에, 상기 결상 특성의 계측을 행하고, 상기 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서의 상기 계측에 의해 얻어진 계측 데이터에 대하여 상기 예측식을 피팅시키기 위해 상기 예측식에 있어서의 예측 계수를 결정하도록 구성되고, 상기 예측식은, 로트들 사이에서 조명 모드 및 원판의 적어도 어느 한 개를 변경함으로써 생기는 상기 결상 특성의 계측값의 변화를 나타내는 항을 포함하는 다항식 함수이고, 상기 제어부는 피팅 잔차가 허용 범위 내에 들어가도록 상기 다항식 함수의 상기 항을 결정하도록 구성된 장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 특징은 (첨부도면을 참조하는) 이하의 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도1은 노광장치의 구성을 도시한 도면.
도2는 공중 상 계측시의 시프트와 광량의 관계를 도시한 그래프.
도3은 배율 변동의 예를 나타낸 그래프.
도4a 및 도4b는 종래의 예측 모델의 피팅 결과를 도시한 그래프.
도5a 및 도5b는 실시형태에 있어서의 예측 모델을 사용한 피팅의 개념을 나타낸 그래프.
도6a 및 도6b는 실시형태에 있어서의 예측 모델의 피팅 결과를 도시한 그래프,
도7은 실시형태에 있어서의 예측 모델 파라미터의 산출 및 반영의 방법을 나타내는 플로우차트.
이하, 첨부도면을 참조해서 실시형태를 상세히 설명한다. 이때, 이하의 실시형태는 청구범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 실시형태에는 복수의 특징이 기재되어 있지만, 이들 복수의 특징의 모두가 발명에 필수적인 것은 아니고, 또한, 복수의 특징은 임의로 조합되어도 된다. 더구나, 첨부도면에 있어서는, 동일 혹은 유사한 구성에 동일한 참조번호를 붙이고, 중복한 설명은 생략한다.
도1은, 실시형태에 있어서의 노광장치(1)의 구성을 도시한 도면이다. 본 명세서 및 도면에 있어서는, 수평면이 XY평면으로 설정되는 XYZ 좌표계에 있어서 방향이 표시된다. 일반적으로는, 기판(110)(웨이퍼)은 그것의 표면이 수평면(XY평면)과 평행하게 되도록 기판 스테이지(111) 위에 놓인다. 따라서, 이하의 설명에서는, 기판(110)의 표면을 따르는 평면 내에서 서로 직교하는 방향을 X축 및 Y축으로 설정하고, X축 및 Y축에 수직한 방향을 Z축으로 설정한다. 또한, 이하의 설명에서는, XYZ 좌표계에 있어서 X축, Y축, Z축에 각각 평행한 방향을 X방향, Y방향, Z방향으로 설정한다.
광원(101)으로부터 출사한 빛은, 조명 광학계(102)에 입사하여, 회절 광학 소자(103)에 의해 원하는 유효 광원 분포를 형성하고, 원판(104)(마스크 또는 레티클) 위에 조사된다. 이에 따라, 원판(104)에 묘화되어 있는 패턴이 투영 광학계(107)에 의해 기판(110) 위에 축소 투영되어, 노광이 행해진다. 원판(104)은 원판 스테이지(106)에 의해 유지되고, 원판 스테이지(106)는 Y방향으로 스캔 구동할 수 있다. 노광할 때, 기판(110)을 유지하는 기판 스테이지(111)는 원판 스테이지(106)가 스캔 구동하는 방향과 역방향으로 스캔 구동할 수 있다. 노광이 종료하면, 기판 스테이지(111)는 다음의 숏 영역을 노광하기 위해 스텝 구동한다.
제어부(100)는, 노광장치의 각 부를 총괄적으로 제어한다. 제어부(100)는, 프로세서 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 장치(정보 처리장치)로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제어부(100)는, 이하의 (a), (b), (c) 중 한 개, 또는, 그것들의 전부 또는 일부의 조합으로 구성될 수 있다.
(a) Field Programmable Gate Array(FPGA) 등의 Programmable Logic Device(PLD),
(b) Application Specific Integrated Circuit(ASIC),
(c) 프로그램이 끼워넣어진 범용 또는 전용 컴퓨터.
본 실시형태에 있어서, 회절 광학 소자(103)는, 피조명면(상면)인 원판(104)과 공역의 면 또는 조명 광학계(102)의 동공면과 푸리에 변환 관계에 있는 면에 배치된다. 회절 광학 소자(103)는, 투영 광학계(107)의 동공면과 공역의 면인 조명 광학계(102)의 동공면이나 조명 광학계(102)의 동공면과 공역의 면 등의 소정 면 위에, 광원(101)으로부터의 광속의 광강도 분포를 회절 작용에 의해 변환해서 원하는 광강도 분포를 형성한다. 회절 광학 소자(103)로는, 회절 패턴면에 원하는 회절 패턴이 얻어질 수 있도록 컴퓨터에 의해 설계된 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)이 사용되어도 된다. 투영 광학계(107)의 동공면에 형성되는 광원 형상은, "유효 광원 형상"으로 불린다. 이때, 본 명세서에 있어서, "유효 광원"이란, 피조명면 및 그것의 공역면 위에 있어서의 광강도 분포 혹은 빛의 각도 분포를 의미한다. 일례에 있어서, 회절 광학 소자(103)는, 광원(101)으로부터의 광속을 서로 다른 광강도 분포로 변환하는 복수의 회절 광학 소자 중에서 선택되는 회절 광학 소자일 수 있다. 복수의 회절 광학 소자의 각각은, 터렛(미도시)의 복수의 슬롯 중 해당하는 한개에 부착되어 탑재되어 있다. 복수의 회절 광학 소자는 서로 다른 유효 광원 형상을 형성할 수 있다. 복수의 회절 광학 소자는 노광시의 변형 조명용의 회절 광학 소자를 포함할 수 있다. 변형 조명의 유효 광원 형상에 근거하여, 조명 모드가 소 σ 조명, 대 σ 조명, 윤대 조명, 이중극 조명, 4중극 조명 등으로 불린다.
원판 스테이지(106)는, 원판(104)과는 다른 원판 기준 플레이트(105)를 포함하고, 원판 기준 플레이트(105)에는 공중 상 계측을 위한 원판측 마크(113)가 배치되어 있다. 원판측 마크(113)는, 주기적으로 배치된 라인 앤드 스페이스를 포함하는 패턴일 수 있다. 또한, 기판 스테이지(111) 위에는 기판 기준 플레이트(112)가 배치된다. 기판 기준 플레이트(112) 위에는, 공중 상 계측을 위한 기판측 마크(114)가 배치되어 있다. 기판측 마크(114)는, 원판측 마크(113)의 라인 앤드 스페이스 패턴과 같은 피치로 배치된 라인 앤드 스페이스를 포함하는 패턴일 수 있다. 또한, 기판 기준 플레이트(112)의 아래에는 광검출기(115)가 배치되어 있다.
원판측 마크(113) 및 기판측 마크(114)의 각각에 있어서의 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인은 크롬으로 형성될 수 있으며, 스페이스는 글래스로 형성될 수 있다. 광원(101)으로부터 출사한 빛이 조명 광학계(102)를 거쳐 원판 기준 플레이트(105) 위의 원판측 마크(113)에 조사되도록, 원판 스테이지(103)가 Y방향으로 스캔 구동하여, 정지한다. 원판 기준 플레이트(105)의 원판측 마크(113)를 통과한 빛은, 투영 광학계(107)를 거쳐, 기판 기준 플레이트(112) 위의 기판측 마크(114)에 도달한다. 기판측 마크(114)에 도달한 빛은 기판 기준 플레이트(112) 위의 기판측 마크(114)를 통과하여, 광검출기(115)에 도달한다.
다음에, 상 시프트를 계측하는 계측방법인 공중 상 계측에 대해 설명한다. 광원(101)으로부터 출사한 빛은, 조명 광학계(102)를 거쳐, 원판측 마크(113)에 조사되고, 원판측 마크(113)의 상이 투영 광학계(107)에 의해 기판측 마크(114) 위에 축소 투영된다. 상기 축소 투영되는 동안 광축 방향과 직교하는 X방향으로 기판 스테이지(111)를 스캔 구동시키면, 투영 광학계(107)의 결상 위치에 있어서 원판측 마크(113)의 축소 투영된 상이 기판측 마크(114)와 겹쳐, 광검출기(115)에 의해 수광되는 광량이 최대가 된다. 반대로, 기판측 마크(114)가 투영 광학계(107)의 결상위치부터 벗어나면, 원판측 마크(113)의 축소 투영된 상과 기판측 마크(114)의 중첩이 감소하여, 광검출기(115)에 의해 수광되는 광량이 서서히 저하한다.
도2는, 원판측 마크(113)의 상이 기판측 마크(112) 위에 축소 투영되는 동안, 투영 광학계(107)의 결상 위치를 가로질러 기판 스테이지(111)가 X방향으로 스캔 구동하는 경우의 광량 변화의 예를 나타내고 있다. 도2에 있어서, 가로축은 기판 스테이지(111)의 X방향의 위치를 나타내고, 세로축은 광검출기(115)에 의해 수광된 광량을 나타낸다. 기판 스테이지(111)의 X방향의 위치에 대한 광검출기(115)에 의해 수광된 광량은 위로 볼록한 커브를 그린다. 이 커브의 피크 위치를 투영 광학계(107)의 결상 위치로 설정하고, 기준 위치부터의 차이를 상 시프트(Δ)로 설정한다. 이때, 상 시프트를 구하는 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 다른 방법으로 상 시프트가 구해져도 된다.
복수(예를 들면, 2개)의 원판측 마크(113)가 X방향의 다른 위치에 배치되고, 각각의 원판측 마크에 대하여 전술한 상 시프트의 계측을 행한다. 각각의 상 시프트의 계측 결과와, 상측으로 환산한 복수의 X방향 스팬으로부터, 배율을 구할 수 있다. 본 명세서에서는 이것을 결상 특성 계측 조작의 한개로서 "배율 계측"으로 부른다.
다음에, 노광 열에 의해 생기는 투영 광학계(107)의 결상 특성의 변동(이하"노광 이력"으로 부른다)의 예측에 대해 설명한다.
노광 광을 원판(104)의 마크에 조사하여, 이 마크의 상을 투영 광학계(107)를 통해 기판 스테이지(111) 위에 결상시키는 경우를 생각한다. 노광 광이 투영 광학계(107)에 조사되면, 투영 광학계(107)를 구성하는 렌즈의 초재 자신 혹은 렌즈 표면의 반사 방지막에 의해 노광 에너지가 흡수된다. 이것은 렌즈의 온도를 상승하여, 렌즈의 굴절률이 변화한다. 투영 광학계(107)를 구성하는 렌즈의 굴절률이 변화하면, 결상 특성이 변한다. 여기에서, 결상 특성은, 파면수차, 포커스, 배율, 디스토션, 상면 만곡 및 비점수차 등을 포함하지만, 본 명세서에서는, 배율을 사용해서 노광 이력의 예측 모델을 설명한다. 노광 열에 의해 생기는 투영 광학계(107)의 배율을 "노광 배율"로 부른다.
노광장치(1)는, 결상 특성을 조정하는 조정부(120)를 구비한다. 일례에 있어서, 조정부(120)는, 투영 광학계(107)를 구성하는 광학 소자(예를 들면, 렌즈) 중 일부의 위치, 자세, 형상 및 온도 중 적어도 1개를 조정할 수 있다. 조정부(120)는, 예를 들면, 광축 방향(Z방향) 및 광축 방향과 수직한 방향으로 렌즈를 구동하는 기구, 광학 소자를 지지하는 지지부를 구동하는 기구, 광학 소자에 응력(광학 소자를 누르거나 당기는 힘)을 가하는 기구, 광학 소자를 가열 또는 냉각하는 기구 등을 포함한다. 조정부(120)에 있어서의 전술한 것과 같은 구동 조작은 제어부(100)에 의해 제어된다. 단, 일 실시형태에서, 조정부는, 투영 광학계(107)의 광학 소자의 구동, 원판 스테이지(106)의 구동 및 기판 스테이지(111)의 구동 중 적어도 1개를 행함으로써, 결상 특성을 조정하면 된다. 제어부(100)는, 배율 변동을 예측하고, 예측한 배율 변동을 캔슬하도록 조정부(120)를 제어함으로써, 배율의 보정을 행할 수 있다.
제어부(100)는, 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서, 다음 로트(선두 로트를 포함한다)에 대한 노광 조건의 설정의 완료후, 이 로트에 있어서의 선두 기판의 노광 전의 타이밍 및 그후의 소정의 기판의 노광 전의 타이밍에, 결상 특성의 계측(배율 계측)을 행한다. 이하, 구체적인 예를 나타낸다.
이하의 설명에 있어서, "잡"이란, 노광 부하와 예측 모델 파라미터를 갖는 노광 레시피(이하 "레시피"로 부른다)에 따라 1개의 로트(소정수의 기판(예를 들면, 25매의 기판))를 노광하는 일련의 작업을 말한다. 레시피는, 유저에 의해 규정된 실제의 프로세스의 지시 내용을 포함하며, 원판, 조명 조건, 노광량, 숏 사이즈, 숏 수 및 레지스트 반사율 등이 노광 조건마다 다를 수 있다. 복수의 노광 조건은, 예를 들면, 로트들 사이에서 다른 원판을 사용함으로써 실현될 수 있다. 이와 달리, 복수의 노광 조건은, 예를 들면, 로트들 사이에서 다른 조명 모드를 사용함으로써 실현될 수 있다. 이와 달리, 복수의 노광 조건은, 예를 들면, 로트들 사이에서 원판 및 조명 모드의 다른 조합을 사용함으로써 실현될 수 있다.
제1잡이 개시되었을 때, 제어부(100)는, 이 로트에 있어서의 선두 기판의 노광이 시작하기 전에 배율 계측을 실시하여, 노광전의 배율을 취득한다. 이것을 "로트 선두 배율"로 부른다. 로트 선두 배율은, 투영 광학계(107)의 정적인 배율 및 원판측 마크(113)의 배치 오차(이하, "원판 묘화 오차"로 부른다)를 포함한다.
제1잡에 있어서의 노광이 개시된 후, 제어부(100)는, 소정의 기판의 노광 전에, 배율 계측을 실시하여, 로트 내의 노광 배율의 변동을 취득한다. 이것을 "로트내 배율"로 부른다. 로트내 배율은, 투영 광학계(107)의 정적인 배율, 원판 묘화 오차 및 노광에 의해 변동하는 노광 배율을 포함한다. 이때, "소정의 기판마다"란, "각 기판마다" 또는 N(N은 미리 정해진 자연수)매걸러의 기판마다"일 수도 있다.
제1잡 후, 제1잡에서 사용된 원판과 다른 원판을 사용하는 제2잡이 개시되었을 때, 제어부(100)는, 제1잡과 마찬가지로 배율 계측을 실시하여, 로트 선두 배율 및 로트내 배율을 취득한다. 이때의 로트 선두 배율은, 투영 광학계(107)의 정적인 배율, 제1잡과는 다른 원판 묘화 오차 및 제1잡의 노광 배율의 영향을 포함한다. 로트내 배율은, 투영 광학계(107)의 정적인 배율, 제1잡과는 다른 원판 묘화 오차 및 제2잡의 노광 배율을 포함한다. 전술한 복수의 노광 조건을 갖는 잡이, 배율 계측을 행하면서 반복된다.
제어부(100)(처리부)는, 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서의 상기한 배율 계측에 의해 얻어진 계측 데이터에 대하여, 예측식(모델식)을 피팅시키기 위해 예측식에 있어서의 예측 계수를 결정하는 처리를 행한다. 이하, 구체적인 예를 설명한다.
제어부(100)는, 취득된 배율 변동에 대하여 이하의 모델식 (1), (2), (3)를 사용하여, 노광 조건마다의 예측 모델 파라미터를 결정한다. 예측 모델 파라미터는, 노광 배율의 각 시정수에 있어서의 단위 노광 부하에서의 포화량을 표시하는 예측 계수이다. φ은 모델화된 노광 배율의 예측량이고, 첨자 N은 계측된 배율의 타이밍을 나타낸다. 본 명세서에서는, 3개의 시정수 K 모델의 예측 모델 파라미터 P를 사용한다. 따라서, 첨자 m은 모델 번호를 나타낸다. α은 노광 부하를 나타내고, 이것은 노광 조건에 따라 변한다. 노광 부하 α은, 원판 투과율 R, 노광량 D, 숏 사이즈 A, 2개의 배율 계측 조작 사이에 있어서의 숏 수 Num, 및, 이 2개의 배율 계측 조작 사이의 시간 T로 표시된다. 첨자 c는, 노광 조건마다 파라미터가 변한다는 것을 의미한다. 노광 부하의 연산 중에, 레지스트 반사율 등의 다른 파라미터가 사용되어도 된다.
φN=φ1N+φ2N+φ3N …(1)
φmN=Pcm*φ1NαcN-(Pcm*αcN-φmN-1)*exp(-TN/Km) …(2)
αcN=(Rc*Dc*Ac*NumcN)/TN …(3)
도3은, 4개의 노광 조건을 갖는 잡을 랜덤하게 실행하여, 로트 선두 배율 및 로트내 배율을 계측했을 때 얻어지는 배율 변동 G를 나타낸다. 제어부(100)는, 계측 데이터에 대한 모델식의 피팅을 행한다. 피팅은, 예를 들면, 전술한 모델식 (1)의 노광 조건 마다의 예측 모델 파라미터를 변수로 사용해서, 예측 모델의 예측과 실제의 배율 변동의 차이 F(식4)가 작아지도록, 최소 제곱법을 사용해서 예측 모델 파라미터를 결정함으로써 행해진다.
F=ΣN(φN-GN)2 …(4)
이때, 피팅에는 최소 제곱법 이외의 방법이 사용되어도 된다. 도4a는 실제의 배율 변동에 대한 피팅한 결과를 나타내고, 도4b는 피팅 잔차를 나타낸다. 도4b를 참조하면, 노광 조건 D가 노광 조건 B로 전환되는 부분에서 피팅이 되어 있지 않은 것을 알 수 있다. 도4b에 나타낸 것과 같이, 최대 피팅 잔차는 0.3ppm 이상이다. 이것은 노광 열과는 무관계인 원판 묘화 오차에 의해 배율 변동이 일어나기 때문이다. 이렇게, 잡이 전환될 때의 원판 묘화 오차의 차이가 노광 조건마다 크게 다른 잡을 혼재해서 실행할 경우에, 종래의 예측 모델을 사용하여 복수의 노광 조건에 대한 예측 모델 파라미터를 구하면, 노광 배율 변동의 예측 오차가 커져 버린다.
이 때문에, 전술한 예측 모델에 추가되는 원판 묘화 오차를 포함한 예측 모델이 필요하다. 또한, 원판의 제조업자에 의해 측정된 원판 묘화 오차를 사용하여 취득된 배율 변동으로부터 원판 묘화 오차에 해당하는 양을 제거함으로써, 종래의 예측 모델로부터 예측 모델 파라미터를 결정할 수도 있다. 그러나, 원판 스테이지(106)에 원판(104)을 탑재할 때의 왜곡에 의해 원판 묘화 오차가 변화하여 버리기 때문에, 중첩 정밀도를 보다 엄격하게 관리하기 위해서는, 실제로 원판 스테이지(106)에 원판(104)을 탑재한 상태의 배율의 계측값을 사용하는 것이 정밀도가 좋다. 또한, 원판 스테이지에 원판을 탑재했을 때의 왜곡은 항상 같은 것은 아니다. 따라서, 투영 광학계(107)에 노광 배율이 생기지 않고 있는 상태에서, 원판 스테이지(106)에 원판을 탑재했을 때 얻어지는 배율 계측값을, 취득된 배율 변동으로부터 제거함으로써, 종래의 예측 모델을 사용하여 예측 모델 파라미터를 결정해도, 예측 오차가 발생한다.
식 (1)에 원판 묘화 오차 E의 항을 추가하여 얻어진 모델식 (5)(예측식)을 이하에서 설명한다. 원판 묘화 오차는, 노광 조건마다 다른 변수이다. 모델식 (5)은, 로트들 사이에서 조명 모드 및 원판의 적어도 한개를 변경함으로써 생기는 결상 특성의 계측값의 변화를 나타내는 항(원판 묘화 오차 E)을 포함하는 다항식 함수이다.
φ'N=φ1N+φ2N+φ3N+Ec …(5)
F'=ΣN(φ'N-GN)2 …(6)
제어부(100)는, 피팅 잔차가 허용 범위 내에 들어가도록 다항식 함수(모델식 (5))의 항(원판 묘화 오차 E)을 결정한다. 예를 들면, 제어부(100)는, 배율 변동(G)에 대하여, 모델식 (5)을 포함하는 식 (6)의 F'이 작아지도록 최소 제곱법에 의해 예측 모델 파라미터 P와 원판 묘화 오차 E를 결정한다.
도5a 및 도5b를 참조하여, 모델식 (5)의 피팅에 대한 변수인 예측 모델 파라미터 P 및 원판 묘화 오차 E의 결정방법을 설명한다.
도5a에 있어서, 검은 원으로 표시된 플롯은 로트 A에 있어서의 배율의 발생량을 나타낸다. 로트 A에서는, 노광에 의해 투영 광학계의 배율이 증가한다. 흑색 삼각형으로 표시된 플롯은 로트 A의 후에 실행된 로트 B에 있어서의 배율의 발생량을 나타낸다. 로트 B에서는, 노광에 의해 투영 광학계의 배율이 감소한다.
로트 A로부터 로트 B로 전환할 때, 노광의 영향 이외의 원인에 의해 변화가 생기고 있다. 예를 들면, 로트 A로부터 로트 B로 전환할 때, 원판 묘화 오차 E에 의해, 로트 A와 로트 B 사이에서 배율이 점프(크게 변화)할 수 있다. 이 변화를 종래의 노광 이력 예측 모델을 사용하여 나타내면, 배율의 발생량(각 플롯)과 예측(실선) 사이에 괴리가 생겨 버린다. 종래의 노광 이력 예측 모델은 점화식을 사용하기 때문에, 직전의 상태로부터 연속되는 상태를 표현할 수 있다. 이 때문에, 값이 점프하는 상태에서는, 정확한 예측이 얻어질 수 없다. 그 결과, 로트 A 및 로트 B에 있어서의 로트 내의 노광 이력 예측을 정확하게 할 수 없다.
도5b는, 본 실시형태에 있어서, 로트들 사이에서 노광의 영향과는 다른 변화 모델(여기에서는, 원판 묘화 오차 E)을 포함하면서 예측을 행한 상태를 나타낸다. 원판 묘화 오차 E의 항은, 로트 B의 점프에 해당하는 양을 보정하여, 로트 A 및 로트 B의 로트 내의 노광의 영향을 추출해서 피팅할 수 있도록 하는 역할을 갖는다. 도5b에 도시된 예에서는, 로트 B에 있어서의 배율의 발생량(회색 삼각점)을 전체적으로 음으로 하는(흑색 삼각점) 것에 의해 보정이 행해진다. 이렇게 함으로써, 로트 A 및 로트 B에 있어서의 배율의 발생량(흑색 원 및 흑색 삼각점)에 대하여 예측(실선)이 겹치도록 예측 모델 파라미터 P와 원판 묘화 오차 E를 구할 수 있다.
도6a는 이 경우의 피팅 결과를 나타내고, 도6b는 피팅 잔차를 나타낸다. 도6a를 참조하면, 종래의 예측 모델에서 나타낸 것과 같이 노광 조건 D가 노광 조건 B로부터 전환하는 부분(예를 들면, 20000초 부근)에서도 양호한 피팅이 얻어지는 것을 알 수 있다. 도6b에서는, 피팅 잔차가 0.1ppm 이하로, 종래 모델보다도 양호한 결과이다. 따라서, 본 실시형태에 따르면, 노광 열 이외의 변동 요인을 포함하는 배율 변동에 대하여, 예측 오차를 억제한 예측 모델 파라미터를 결정할 수 있다.
본 실시형태에서는, 원판 묘화 오차에 대해서만 설명했지만, 노광 열 이외의 요인에 의해 변화하는 다른 배율 변동도 존재한다. 예를 들면, 정적인 코마수차의 기울기를 갖고 있는 투영 광학계(107)를 거쳐 공중 상 계측에 의해 얻어진 배율의 계측값이 계측에서 사용되는 조명조건마다 다르다. 이 경우에도, 본 실시형태의 모델의 원판 묘화 오차의 파라미터를 투영 광학계(107)의 코마수차 기인에 의한 배율 변동으로 바꿔 말하여, 상기한 실시형태를 이 경우에 적용할 수 있다. 또한, 원판 묘화 오차와 투영 광학계(107)의 코마수차 기인에 의한 배율 변동이 혼재하고 있는 경우에도 상기한 실시형태를 적용할 수 있다.
전술한 실시형태에서는, 배율의 계측값을 사용해서 배율 변동이 구해지는 것을 설명하였다. 일례에 있어서, 제어부(100)는, 예측 모델에 의해 결상 특성의 변동(예를 들면, 배율 변동)을 예측하고, 예측된 결상 특성의 변동을 캔슬하도록 조정부(120)에 의해 투영 광학계(107)의 렌즈를 구동함으로써 보정을 행하도록 구성되어 있다. 이 경우, 이 보정량과 배율의 계측값을 사용해서 배율의 발생량을 구하여, 배율 변동을 구해도 된다.
전술한 실시형태에서는, 결상 특성의 예로서, 노광 열에 의해 생기는 배율에 관해 설명하였다. 그러나, 포커스, 디스토션, 상면 만곡 및 비점수차 등의 다른 수차에 대해서도, 전술한 실시형태를 적용할 수 있다.
도7의 플로우차트를 참조하여, 예측 모델 파라미터의 산출 및 반영의 방법(정보 처리방법)에 대해 설명한다.
스텝 S1에서, 어떤 레시피의 잡이 개시된다. 스텝 S2에서, 제어부(100)는 로트 선두 배율을 계측한다. 스텝 S3에서, 제어부(100)는, 로트 내의 각 기판에 대한 노광을 행한다. 이때, 제어부(100)는, 예를 들면, 결상 특성 변동(배율 변동)을 예측식(모델식)을 사용해서 예측하고, 이 예측의 결과에 근거하여 조정부(120)를 제어하여, 기판에 대한 노광을 행한다. 또한, 제어부(100)는, 이 로트 내의 소정의 기판에 대한 노광 개시전에 배율 계측을 행한다. 소정의 기판은, 예를 들면, 로트당 25매의 기판 중, 4, 7, 13, 25매째의 기판을 포함한다. 스텝 S4에서, 잡이 종료한다. 이후, 다른 레시피에 따른 잡에 대해, 스텝 S1 내지 S4가 반복된다.
스텝 S4에서 잡이 종료할 때마다, 예측 모델 파라미터를 산출하기 위해, 스텝 S5가 실행된다. 스텝 S5에 있어서, 제어부(100)는, 스텝 S2 및 S3에서 얻어진 배율 계측값과, 보정값을 메모리에 격납한다. 제어부(100)는, 또한, 레시피로부터 얻어지는 노광 부하 정보, 노광 개시 시간(Ts) 및 노광 정지 시간(Te)도 메모리에 격납한다. 여기에서, 노광 부하 정보는, 숏 사이즈 Ac, 노광량 Dc, 원판 투과율 Rc, 2개의 배율 계측 조작 사이에 있어서의 숏 수 Numc, 및 이 2개의 배율 계측 조작 사이의 시간 T를 포함할 수 있다.
스텝 S6에서, 예측 모델 파라미터 산출 시스템으로서의 제어부(100)는, 레시피마다의 새로운 예측 모델 파라미터 Pc과 원판 묘화 오차 Ec을 산출한다. 더욱 구체적으로는, 제어부(100)는, 메모리에 격납된 배율 계측값 및 보정값에 근거하여, 배율 변동 G를 산출한다. 그후, 제어부(100)는, 레시피마다의 예측 모델 파라미터 Pcm 및 원판 묘화 오차 Ec을 변수로 사용하는 예측 모델식 (5)을 사용하여, 식(6)의 F'이 작아지도록, 최소 제곱법에 의해 산출된 배율 변동 G의 피팅을 행한다. 이에 따라, 레시피마다의 새로운 예측 모델 파라미터 Pc과 원판 묘화 오차 Ec이 산출된다.
스텝 S7에서, 제어부(100)는, 산출된 예측 모델 파라미터 Pcm을 레시피마다 반영한다. 그후, 새로운 예측 모델 파라미터 Pcm이 반영된 레시피를 갖는 잡이 시작될 때, 새로운 예측 모델 파라미터 Pcm을 사용해서 예측과 보정이 행해지게 된다.
이때, 예측 모델 파라미터를 구하는 스텝 S6 및 S7은, 스텝 S5에서 복수의 로트에 대한 계측 데이터가 축적된 후에 행해질 수 있다. 이와 달리, 복수 로트에 대한 계측 데이터가 축적된 후가 아니고, 계측이 행해질 때마다, 스텝 S6 및 S7을 행하여, 예측 계수를 갱신하여도 된다.
<물품 제조방법의 실시형태>
본 발명의 실시형태에 따른 물품 제조방법은, 예를 들면, 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스나 미세 구조를 갖는 소자 등의 물품을 제조하는데 적합하다. 본 실시형태의 물품 제조방법은, 기판에 도포된 감광제에 상기한 노광장치를 사용해서 잠상 패턴을 형성하는 공정(기판을 노광하는 공정)과, 이러한 공정에서 잠상 패턴이 형성된 기판을 현상하는 공정을 포함한다. 또한, 이러한 제조방법은, 다른 주지의 공정(산화, 성막, 증착, 도핑, 평탄화, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 패키징 등)을 포함한다. 본 실시형태의 물품 제조방법은, 종래의 방법에 비해, 물품의 성능·품질·생산성·생산 코스트의 적어도 1개에 있어서 유리하다.
기타 실시형태
본 발명의 실시형태는, 본 발명의 전술한 실시형태(들)의 1개 이상의 기능을 수행하기 위해 기억매체('비일시적인 컴퓨터 판독가능한 기억매체'로서 더 상세히 언급해도 된다)에 기록된 컴퓨터 실행가능한 명령(예를 들어, 1개 이상의 프로그램)을 판독하여 실행하거나 및/또는 전술한 실시예(들)의 1개 이상의 기능을 수행하는 1개 이상의 회로(예를 들어, 주문형 반도체 회로(ASIC)를 포함하는 시스템 또는 장치의 컴퓨터나, 예를 들면, 전술한 실시형태(들)의 1개 이상의 기능을 수행하기 위해 기억매체로부터 컴퓨터 실행가능한 명령을 판독하여 실행함으로써, 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 수행되는 방법에 의해 구현될 수도 있다. 컴퓨터는, 1개 이상의 중앙처리장치(CPU), 마이크로 처리장치(MPU) 또는 기타 회로를 구비하고, 별개의 컴퓨터들의 네트워크 또는 별개의 컴퓨터 프로세서들을 구비해도 된다. 컴퓨터 실행가능한 명령은, 예를 들어, 기억매체의 네트워크로부터 컴퓨터로 주어져도 된다. 기록매체는, 예를 들면, 1개 이상의 하드디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 분산 컴퓨팅 시스템의 스토리지, 광 디스크(콤팩트 디스크(CD), 디지털 다기능 디스크(DVD), 또는 블루레이 디스크(BD)TM 등), 플래시 메모리소자, 메모리 카드 등을 구비해도 된다.
본 발명은, 상기한 실시형태의 1개 이상의 기능을 실현하는 프로그램을, 네트워크 또는 기억매체를 개입하여 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터에 있어서 1개 이상의 프로세서가 프로그램을 읽어 실행하는 처리에서도 실행가능하다. 또한, 1개 이상의 기능을 실현하는 회로(예를 들어, ASIC)에 의해서도 실행가능하다.
예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.

Claims (19)

  1. 원판의 패턴을 기판 위에 투영하도록 구성된 광학계와,
    상기 광학계의 결상 특성을 조정하도록 구성된 조정부와,
    상기 광학계가 노광 에너지를 흡수함으로써 생기는 상기 결상 특성의 변동을 예측식을 사용해서 예측을 행하고, 상기 예측의 결과에 근거하여 상기 조정부를 제어하도록 구성된 제어부를 갖고,
    상기 제어부는,
    복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서, 다음 로트에 대한 노광 조건의 설정의 완료후, 상기 로트에 있어서의 선두 기판의 노광 전의 타이밍 및 그후의 소정의 기판의 노광 전의 타이밍에, 상기 결상 특성의 계측을 행하고,
    상기 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서의 상기 계측에 의해 얻어진 계측 데이터에 대하여 상기 예측식을 피팅시키기 위해 상기 예측식에 있어서의 예측 계수를 결정하도록 구성되고,
    상기 예측식은, 로트들 사이에서 조명 모드 및 원판의 적어도 한 개를 변경함으로써 생기는 상기 결상 특성의 계측값의 변화를 나타내는 항을 포함하는 다항식 함수이고,
    상기 제어부는 피팅 잔차가 허용 범위 내에 들어가도록 상기 다항식 함수의 상기 항을 결정하도록 구성된 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 계측이 행해질 때마다, 상기 예측식에 있어서의 상기 예측 계수를 결정하는 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 결상 특성은, 배율, 포커스, 디스토션, 상면 만곡 및 비점수차 중 적어도 1개를 포함하는 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는, 예측된 상기 결상 특성의 변동을 캔슬하도록 상기 조정부를 제어하는 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 계측은 공중 상 계측인 장치.
  6. 광학계가 노광 에너지를 흡수함으로써 생기는 상기 광학계의 결상 특성의 변동을 예측식을 사용해서 예측을 행하고, 상기 예측의 결과에 근거하여 상기 광학계의 상기 결상 특성을 조정하면서, 상기 광학계를 거쳐 기판을 노광하는 처리를 행하는 장치의 제어방법으로서,
    복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서, 다음 로트에 대한 노광 조건의 설정의 완료후, 상기 로트에 있어서의 선두 기판의 노광 전의 타이밍 및 그후의 소정의 기판의 노광 전의 타이밍에, 상기 결상 특성의 계측을 행하는 단계와,
    상기 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서의 상기 계측에 의해 얻어진 계측 데이터에 대하여 상기 예측식을 피팅시키기 위해 상기 예측식에 있어서의 예측 계수를 결정하는 단계를 갖고,
    상기 예측식은, 로트들 사이에서 조명 모드 및 원판의 적어도 한개를 변경함으로써 생기는 상기 결상 특성의 계측값의 변화를 나타내는 항을 포함하는 다항식 함수이고,
    상기 결정하는 단계에서는, 피팅 잔차가 허용 범위 내에 들어가도록 상기 다항식 함수의 상기 항을 결정하는 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 계측을 행하는 단계가 실행될 때마다, 상기 결정하는 단계가 실행되는 제어방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 특성은, 배율, 포커스, 디스토션, 상면 만곡 및 비점수차 중 적어도 1개를 포함하는 제어방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    예측된 상기 특성의 변동을 캔슬하도록 상기 특성이 조정되는 제어방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 계측은 공중 상 계측인 제어방법.
  11. 원판의 패턴을 기판 위에 투영하도록 구성되는 광학계에 의해 발생된 결상 특성의 변동을 예측식을 사용해서 예측하도록 구성된 처리부를 갖고,
    상기 처리부는,
    복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서, 다음 로트에 대한 노광 조건의 설정의 완료후, 상기 로트에 있어서의 선두 기판의 노광 전의 타이밍 및 그후의 소정의 기판의 노광 전의 타이밍에, 상기 결상 특성의 계측을 행하고,
    상기 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서의 상기 계측에 의해 얻어진 계측 데이터에 대하여 상기 예측식을 피팅시키기 위해 상기 예측식에 있어서의 예측 계수를 결정하도록 구성되고,
    상기 예측식은, 로트들 사이에서 조명 모드 및 원판의 적어도 한개를 변경함으로써 생기는 상기 결상 특성의 계측값의 변화를 나타내는 항을 포함하는 다항식 함수이고,
    상기 처리부는, 피팅 잔차가 허용 범위 내에 들어가도록 상기 다항식 함수의 상기 항을 결정하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 처리부는, 상기 계측이 행해질 때마다, 상기 예측식에 있어서의 상기 예측 계수를 결정하는 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 결상 특성은, 배율, 포커스, 디스토션, 상면 만곡 및 비점수차 중 적어도 1개를 포함하는 장치.
  14. 광학계가 노광 에너지를 흡수함으로써 생기는 상기 광학계의 결상 특성의 변동을 예측식을 사용해서 예측을 행하는 방법으로서,
    복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서, 다음 로트에 대한 노광 조건의 설정의 완료후, 상기 로트에 있어서의 선두 기판의 노광 전의 타이밍 및 그후의 소정의 기판의 노광 전의 타이밍에, 계측에 의해 얻어진 상기 결상 특성에 관한 데이터를 취득하는 단계와.
    상기 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서의 상기 취득하는 단계에서 취득된 상기 결상 특성에 관한 데이터에 대하여 상기 예측식을 피팅시키기 위해 상기 예측식에 있어서의 예측 계수를 결정하는 단계를 갖고,
    상기 예측식은, 로트들 사이에서 조명 모드 및 원판의 적어도 한개를 변경함으로써 생기는 상기 결상 특성의 계측값의 변화를 나타내는 항을 포함하는 다항식 함수이고,
    상기 결정하는 단계에서는, 피팅 잔차가 허용 범위 내에 들어가도록 상기 다항식 함수의 상기 항을 결정하는 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    계측이 행해질 때마다, 상기 예측에서는 상기 예측식에 있어서의 상기 예측 계수를 결정하는 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 결상 특성은, 배율, 포커스, 디스토션, 상면 만곡 및 비점수차 중 적어도 1개를 포함하는 방법.
  17. 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서, 다음 로트에 대한 노광 조건의 설정의 완료후, 상기 로트에 있어서의 선두 기판의 노광 전의 타이밍 및 그후의 소정의 기판의 노광 전의 타이밍에, 계측에 의해 얻어지고 광학계가 노광 에너지를 흡수함으로써 생기는 상기 광학계의 결상 특성에 관한 데이터를 취득하는 단계와,
    상기 복수의 로트에 걸치는 기간에 있어서의 상기 취득하는 단계에서 취득된 상기 결상 특성에 관한 데이터에 대하여 상기 결상 특성의 변동을 예측하기 위해 사용되는 예측식을 피팅시키기 위해 상기 예측식에 있어서의 예측 계수를 결정하는 단계와,
    상기 결상 특성의 변동을 상기 예측식을 사용해서 예측하는 단계와,
    상기 예측하는 단계에서의 예측 결과에 근거하여 상기 결상 특성을 조정하면서, 상기 광학계를 거쳐 기판을 노광하는 단계와,
    상기 노광하는 단계에서 노광된 상기 기판을 현상하는 단계를 포함하고,
    상기 현상하는 단계에서 현상된 상기 기판으로부터 물품을 제조하는 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    계측이 행해질 때마다, 상기 예측하는 단계는 상기 예측식에 있어서의 상기 예측 계수를 결정하는 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 결상 특성은, 배율, 포커스, 디스토션, 상면 만곡 및 비점수차 중 적어도 1개를 포함하는 방법.
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