(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板に対する露光を順次行うために、マークが形成された基準プレートを用いて、前記複数の基板のアライメントを順次行うアライメント方法であって、
前記基準プレートの変形量の実測値を求める実測工程と、
前記露光の経過時間に対する前記基準プレートの変形量の推測値を求める推測工程と、
前記実測値と前記推測値との差が所定の閾値を超えるか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程において前記差が前記所定の閾値を超えると判断された場合に、前記基準プレートの変形量を実測して第２の実測値を求める第２の実測工程と、
前記実測値を前記第２の実測値に更新する更新工程と、を有することを特徴とするアライメント方法。
【請求項２】
前記第２の実測値に基づいて前記アライメントを行うことを特徴とする請求項１に記載のアライメント方法。
【請求項３】
前記判断工程において前記差が前記所定の閾値を超えないと判断された場合には、前記第２の実測工程を行わず、前記推測値に基づいて前記アライメントを行うことを特徴とする請求項１または２に記載のアライメント方法。
【請求項４】
前記差が前記所定の閾値を超えると初めて判断されるまでは、前記実測値を零とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアライメント方法。
【請求項５】
前記推測工程では、前記基板の物性で決まる定数と、前記基準プレートの変形量の飽和値と、を用いて前記推測値を求めることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアライメント方法。
【請求項６】
前記物性は、熱伝導率を含むことを特徴とする請求項５に記載のアライメント方法。
【請求項７】
前記飽和値は、予め計測しておいた基準プレートの変形量の実測値を用いて定められることを特徴とする請求項５または６に記載のアライメント方法。
【請求項８】
マークが形成された基準プレートを用いて、複数の基板を順次アライメントし、前記複数の基板に対する露光を順次行う露光装置であって、
前記マークの位置を計測する計測光学系と、
前記計測光学系により計測された前記マークの位置から前記基準プレートの変形量を算出する算出手段と、
前記露光の経過時間に対する前記変形量を推測する推測手段と、
前記計測光学系および前記算出手段により求められた実測値と前記推測手段により求められた推測値との差が所定の閾値を超えるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段によって前記差が所定の閾値を超えると判断された場合に、前記実測値を、前記計測光学系および前記算出手段により再度求められた第２の実測値に更新する更新手段と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアライメント方法あるいは請求項８に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アライメント方法、露光装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造に用いる露光装置は、原版（レチクルなど）に形成されたパターンを、投影光学系を介して基板（表面にレジスト層が形成されたウエハなど）に転写する。パターンを高精度に転写するために原版と基板とを高精度に位置合わせ（アライメント）することが求められている。アライメント方法のひとつとして、オフアクシスアライメント検出系（ＯＡ検出系）を用いる方法がある。ＯＡ検出系は、投影光学系の光軸と異なる光軸を有し、投影光学系を介さずに基板の位置を検出する。その検出結果に基づいて基板の位置合わせが行なわれる。
【０００３】
ＯＡ検出系による基板の位置検出は、基準マークが形成された基準プレートを用いて、パターン投影位置と基準マークとの間の距離（ベースライン量）を求める工程を含む。ここで、基準プレートが露光熱等により変形（伸縮）し、ベースライン量が変化することがある。位置検出精度を損なわないためには、定期的にベースライン量を計測し、変化量が大きい場合には、位置検出に使用するベースライン量を更新する必要がある。しかし、ベースライン量の計測を頻繁に行うと、スループットが低下する。これに対し、特許文献１は、ベースライン量の変化の傾向に応じて、処理基板枚数や時間を単位として不定間隔でベースライン量を計測し、その頻度を低減する方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−０９７０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、予め決められたタイミングで計測されたベースライン量に基づいて、ベースライン量の変化の傾向を推測している。推測精度が悪い場合は、適切なタイミングでベースライン量を計測できない可能性があり、アライメント精度やスループット向上の点で不利である。
【０００６】
本発明は、例えば、アライメント精度およびスループットの向上の点で有利な露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、複数の基板に対する露光を順次行うために、マークが形成された基準プレートを用いて、複数の基板のアライメントを順次行うアライメント方法であって、基準プレートの変形量の実測値を求める実測工程と、露光の経過時間に対する基準プレートの変形量の推測値を求める推測工程と、実測値と推測値との差が所定の閾値を超えるか否かを判断する判断工程と、判断工程において差が所定の閾値を超えると判断された場合に、基準プレートの変形量を実測して第２の実測値を求める第２の実測工程と、実測値を第２の実測値に更新する更新工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、アライメント精度およびスループットの向上の点で有利な露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】露光装置の概略図を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスコープを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基準プレート上の基準マークを示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基準プレートの変形量の時間変化を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る推測値の補正方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係るアライメント方法を適用可能な露光装置の構成を示す概略図である。ここでは、ステップアンドスキャン方式の走査型投影露光装置（スキャナ）を使用した。走査型投影露光装置１００は、照明光学系１と、アライメント計測部２と、原版ステージ３ｂと、投影光学系４と、基板ステージ５ｂと、オフアクシス計測部（検出光学系）９と、制御部８と、基準プレート１０とを備える。なお、図１では、照明光学系の光軸に平行な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内に互いに直交するＸ軸およびＹ軸を取っている。
【００１２】
照明光学系１は、光源（不図示）を有し、原版（レチクル）３ａに対してスリット状（例えば円弧形状）に成形された照明光を照射する。原版ステージ３ｂは、原版３ａを保持し、Ｙ軸方向に移動可能である。投影光学系４は、例えば、複数のミラーにより構成されたミラープロジェクション方式を採用し、原版３ａに形成されているパターンの像を、基板ステージ５ｂに保持されている基板５ａに例えば等倍で投影する。基板ステージ（基板保持部）５ｂは、定盤６上に設置され、基板５ａを保持し、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ、ωｘ、ωｙ、ωｚの６方向に移動可能である。露光時には、原版ステージ３ｂに保持されている原版３ａと、基板ステージ５ｂに保持されている基板５ａとは、投影光学系４を介して共役な位置関係（投影光学系４の物体面および像面）に配置される。
【００１３】
アライメント計測部２は、照明光学系１と原版３ａとの間に設置され、少なくとも２つのアライメントスコープ（不図示）を含む。走査型投影露光装置１００は、基板５ａ上の複数の露光領域（ショット）に原版３ａのパターンを転写するに際して、パターンをショットに順次アライメントする。このとき、アライメント計測部２は、基板５ａ上に形成されているマーク（基板側マーク）と、原版３ａに形成されているマーク（原版側マーク）とを、投影光学系４を介して同時に検出（観察）する。
【００１４】
オフアクシス計測部（計測光学系）９は、投影光学系４の光軸から離れた位置であり、かつＺ軸方向で投影光学系４と基板５ａとの間の位置に配置される。そして、投影光学系４の光軸と平行な光軸を有し、図２で示すようなＸ軸方向に並列したスコープ９ａ〜９ｅを含む。スコープは少なくとも２つ含まれていればよい。オフアクシス計測部９は、基板５ａ上のショット領域に設けられている複数のマークを、投影光学系４を介さずに検出（観察）する。スコープ９ａ〜９ｅは個々に移動する事が可能であり、基板側マークに合わせて位置決めする事ができる。
【００１５】
基準プレート１０は、オフアクシス計測部９が検出可能な位置、例えばオフアクシス計測部９と相対する位置に配置され、図３に示すような各スコープ９ａ〜９ｅの位置に対応した複数の基準マーク１０ａ〜１０ｅを含む。すなわち、オフアクシス計測部９の各スコープ９ａ〜９ｅは、それぞれに対応する位置にある各基準マーク１０ａ〜１０ｅを個々に検出し得る。走査型投影露光装置１００は、各スコープ９ａ〜９ｅに対応する位置に各基準マーク１０ａ〜１０ｅを移動可能とする駆動部（不図示）を設置してもよい。もしくは、駆動部を設置せず、例えば、基準プレート１０と基板ステージ５ｂとを一体的に構成することで、基板ステージ５ｂの移動とともに基準プレート１０を移動させる構成としてもよい。また、基準プレート１０は分割されていても、連結された１本の基準プレートであってもよい。
【００１６】
制御部８は、例えばコンピューターなどで構成され、走査型投影露光装置１００の各構成要素に回線を介して接続されて、プログラムなどに従って各構成要素の動作および調整などを制御する。なお、制御部８は、走査型投影露光装置１００の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、走査型投影露光装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。制御部８は、アライメント計測部２により計測されたショットのマークの位置と、オフアクシス計測部９により計測されたショットのマークの位置とに基づいてショットの形状情報（Ｘ、ＹおよびＺ方向の位置など）を求める。
【００１７】
以上の構成を有する走査型投影露光装置１００は、次のようにして基板５ａの位置（ショットのマークの位置）を求める。まず、制御部８は、スコープ９ａ〜９ｅにより基準プレート１０の基準マーク１０ａ〜１０ｅを計測することで、各スコープ間の距離を求める（第１距離）。また、制御部８は、同一の基板側マークをアライメント計測部２とオフアクシス計測部９とで計測させる事で、各計測部間の距離を取得する（第２距離）。そして、第１距離および第２距離の情報に基づいて基板５ａの位置（ショットのマークの位置）が求められる。
【００１８】
制御部８は、原版３ａ上のマークとショットのマークとが重なり合うように、取得したショットの形状情報に基づいて原版ステージ３ｂや基板ステージ５ｂの移動速度または投影光学系４の投影倍率を決定する。そして、制御部８は、原版ステージ３ｂおよび基板ステージ５ｂを互いに同期させながら、投影光学系４の投影倍率に応じた速度比で走査させ、露光処理（走査露光）を行う。これにより、原版３ａに形成されているパターンを、基板５ａのショットに転写することができる。走査型投影露光装置１００は、走査露光を基板５ａの複数のショットそれぞれについて繰り返し、複数の基板に対し走査露光を順次行う。
【００１９】
本実施形態では、基準プレート１０を用いて求める第１距離が処理基板枚数の増加に伴って変化しうる。以下、第１距離の変化量（基準プレート変形量）について説明する。図４（ａ）〜（ｅ）は、縦軸を基準プレート変形量、横軸を処理基板枚数（処理時間）としたときの基準プレート変形量の時間変化を示したグラフである。図４（ａ）〜（ｅ）に示す曲線Ｈは、処理基板枚数に対する基準プレート変形量の実測値を示す曲線である。処理基板枚数が増加すると基準プレート１０が露光熱等により変形し、それに伴い第１距離も変化する。プロットＭ１〜Ｍ６は、基板Ｐ１〜Ｐ６（不定の時間間隔）で計測した基準プレート変形量である。各プロット間の縦軸の値の差、つまり、処理基板間での第１距離の変化量の差に基づいて、基板５ａの位置を求めるために用いる第１距離を決定する。
【００２０】
基準プレート１０の変形量の計測では、スコープ９ａ〜９ｅのいずれか１つを使用して基準マーク１０ａ〜１０ｅを順次計測する。基準プレート１０が露光熱により変形（伸縮）していると、描画されている基準マーク１０ａ〜１０ｅの計測値が変化するため、変形量を検出する事ができる。基板ステージ５ｂの駆動範囲の制約で１つのスコープではすべての基準マーク１０ａ〜１０ｅを計測できない場合には、複数のスコープを使用し、分割して計測してもよい。その場合には、同一の基準マークを複数のスコープで計測し、スコープ間のオフセットをキャンセルさせ、変形量を算出する。
【００２１】
基板Ｐ１の処理時では、プロットＭ１の縦軸の値、すなわち、基板処理開始から基板Ｐ１までの基準プレート１０の変形量が大きい。この場合、アライメントに用いる第１距離を基板Ｐ１で計測した第１距離に更新する。処理基板枚数が少ない段階では、基準プレート１０の変形量の増加率が高い（曲線Ｈの傾斜が急）。実際、プロットＭ１とプロットＭ２との間の変形量は、アライメントに用いる第１距離の更新が必要な程度に大きい。基板Ｐ３以降は、変形量の増加率が低くなってきており（曲線Ｈの傾斜が緩やか）、アライメントに用いる第１距離の更新が不要な基板もありうる。例えば、Ｍ５とＭ４の変形量の差は小さい。この差が第１距離の更新が不要な程度の差であれば、基板Ｐ４で計測した第１距離を用いて基板Ｐ５のアライメントを実行できる。
【００２２】
図４（ａ）では、基板処理毎に基準プレート１０の変形量を計測する従来の方法を表している。従来の方法では、全処理基板で第１距離を計測するため、スループットが低下する。そこで、計測頻度を低減するため、基準プレート１０の変形量を推測する。以下、その推測方法を説明する。図４（ｂ）に示す曲線Ｈ０は、基準プレート１０の変形量の推測値を示す。プロットＹ１〜Ｙ６は、基板Ｐ１〜Ｐ６（不定の時間間隔）における第１距離の変化量の推測値である。
【００２３】
第１距離の変化量の推測値の具体的な算出方法について説明する。前回の変化量算出からΔｔ時間経過した時刻（処理基板枚数）ｎにおける時定数Ｋで発生する変化量をΦ（ｎ）とすると、変化量Φ（ｎ）は以下の式（１）で表す事ができる。
Φ（ｎ）＝ＩＣｏ − （ＩＣｏ − Φ（ｎ−１））exp（−Δｔ／K）      （１）
ここで、ＩＣｏは、以下の式（２）で表される。
ＩＣｏ＝ＩＣｋ×（Ｗ ／ Ｗ０）           （２）
Ｗ０は、基準露光負荷で、任意の定数である（例えば５０ワット）。Ｗは、積算負荷量であり、積算路光量ΔｅをΔｔで割った値である（Δｅ ／ Δｔ）。Ｋは、基準プレート１０の材料の物性（例えば、熱伝導率）の関数から導かれる固有の定数（時定数）である。また、ＩＣｋは原版３ａの透過率、露光条件（露光速度、照度、ショットサイズなど）およびＫによって定まる変化量の飽和値である。ＩＣｋは、予め連続露光を行い、変形量が飽和する程度の時間経過後、任意の間隔で計測した基準プレート１０の変形量の実測値を元に最小二乗近似等により算出される。実際の露光処理では、プロセスにより露光速度、照度、ショットサイズが変更される。よって、露光中の積算露光量Δｅと経過時間Δｔから積算負荷量Ｗを算出し、基準露光負荷Ｗ０との比率をＩＣｋに乗ずる事で実際の露光条件での飽和値ＩＣｏを算出し、式（１）に適用する。式（１）用いて、不図示の推測手段が第１距離の変化量の推測値を算出する。
【００２４】
図５は、推測値の補正方法を示すフローチャートである。Ｓ１０１では、基準プレート１０の材料の物性から時定数Ｋを求め、また、予め連続露光を行い、基準プレート１０の変形量の実測値を元にＩＣｋを算出する。Ｓ１０２では、Ｓ１０１で求めたパラメータと式（１）により基準プレート１０の変形量の推測値を算出する。
【００２５】
図４（ｃ）を用いて、Ｓ１０３からＳ１０６を説明する。Ｓ１０３では、Ｓ１０２で求めた推測値と前回計測した実測値との差が所定の閾値を超えたかどうかを不図示の判断手段が判断する。所定の閾値をＴとし、基板Ｐ１〜Ｐ１０を処理する際の基準プレート１０の変形量の推測値をＹ１〜Ｙ１０とする。露光処理開始時点（基板Ｐ１を処理する時）では、まだ変形量の計測が実施されていないため、閾値の判定に使用する前回の実測値は０となる。この実測値０と推測値Ｙ１との差を閾値Ｔと比較する。図４（ｃ）で示すとおり、閾値Ｔを超えていないため（Ｓ１０３（Ｎｏ））、変形量の計測は実施せず、Ｓ１０６におけるアライメント補正（基板Ｐ１の位置合わせ）には、推測値Ｙ１から算出した第１距離を使用する。これと同様の処理を基板Ｐ２以降も実施する。
【００２６】
閾値Ｔは、所望のアライメント精度により許容される変化量に基づいて決定する。例えば、事前に変化量とアライメント誤差の関係を実測し、その関係から閾値を決定する。また、閾値と比較する推測値と実測値との差は、ある基板における差だけでなく、複数の基板における差を累積した誤差も含む。
【００２７】
基板Ｐ２の推測値Ｙ２では実測値０からの変化が閾値Ｔを超えているため（Ｓ１０３（ＹＥＳ））、基準プレート１０の変形量を実測し（Ｓ１０４）、変形量Ｍ１を算出する（Ｓ１０５）。Ｓ１０６におけるアライメント補正（基板Ｐ２の位置合わせ）には、変形量Ｍ１から算出した第１距離を使用する。基板Ｐ３以降では、このＭ１がＳ１０３における判定で使用する比較対象の実測値となり、このＭ１からの変化量を閾値Ｔと比較する。図中では、基板Ｐ６での推測値Ｙ６にて実測値Ｍ１からの変化量が閾値Ｔを超えているため（Ｓ１０３（ＹＥＳ））、変形量の計測が実施され（Ｓ１０４）、変形量Ｍ２が算出される（Ｓ１０５）。Ｓ１０６におけるアライメント補正（基板Ｐ６の位置合わせ）には、変形量Ｍ２から算出した第１距離を使用する。基板Ｐ７以降では、基準プレート１０の変形量の増加率が低いため、閾値以内で変化が安定しており、変形量の計測を実施する必要がない。以上のとおり、Ｓ１０６ではＳ１０３の判定結果に応じて、推測値、もしくは実測値を使用してアライメント補正を実施する。Ｓ１０３〜Ｓ１０６までの処理を基板毎に実施し、Ｓ１０７で最終処理基板かの判定を行い、最終処理基板まで繰り返し実施する。
【００２８】
図４（ｄ）は基板処理フローを一時停止した場合の基準プレート変形量の時間変化を表した図である。基板Ｐ１０の処理の後、エラーやマニュアルオペレーションなどの要因でフローを一時停止した場合、基準プレート１０が冷めて収縮し、変形量が露光開始時の状態に戻っていく。基板Ｐ１１で露光処理を再開し、その際の推測値がＹ１１であった場合、前回の実測値Ｍ２からの変化量が閾値Ｔを超えている（Ｓ１０３（ＹＥＳ））。したがって、再度変形量の計測が実施されて（Ｓ１０４）、変形量Ｍ３が算出され（Ｓ１０５）、算出結果がアライメントの補正に使用される（Ｓ１０６）。以降の基板処理では、このＭ３を基準に推測値と比較が行われる。
【００２９】
このように、アライメントに用いる第１距離の更新の要否を判断するために変形量の推測値を用いると、基準プレート１０の変形量を実測する頻度を低減することができる。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、アライメント精度およびスループットの向上の点で有利な露光装置を提供することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る飽和値ＩＣｋの算出方法について説明する。第１実施形態では、飽和値ＩＣｋを求めるために、基板のアライメントおよび露光処理工程前に予め連続露光を行い、変形量が飽和する程度の時間が経過するのを待つ必要があった。本実施形態では、露光処理工程前に飽和値ＩＣｋを予め算出するのではなく、露光処理工程を進めながら算出する。図４（ｅ）を用いてその方法を説明する。露光処理開始時点では飽和値ＩＣｋが求まっていないため、基板Ｐ１〜Ｐ６では基準プレート１０の変形量を実際に計測する。基板Ｐ６の処理段階では基準プレート１０の変形量がある程度飽和しているので、実際に計測した変形量Ｍ１〜Ｍ６の値を使用し、最小二乗近似により飽和値ＩＣｋを算出する。基板Ｐ７の処理では、飽和値ＩＣｋが算出されているため、式（１）を使用して変形量の推測値を算出し、アライメントの補正に使用する。基板Ｐ８以降も同様に、実際の変形量の計測は行わず、変形量の推測値を算出して補正する。露光処理工程中に計測した基準プレート１０の変形量を使用して飽和値ＩＣｋを算出する事で、事前に連続露光を行う工程を省略でき、生産性を向上させる事ができる。以上のように、本実施形態によっても、アライメント精度およびスループットの向上の点で有利な露光装置を提供することができる。
【００３２】
（物品の製造方法）
本発明の実施形態にかか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、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。さらに、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。
【００３３】
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ず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１    照明光学系
２    アライメント計測部
３ａ  原版
３ｂ  原版ステージ
４    投影光学系
５ａ  基板
５ｂ  基板ステージ
６    定盤
８    制御部
９    オフアクシス計測部（計測光学系）
１０  基準プレート
【図１】
0006532302.tif 000002
【図２】
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【図３】
0006532302.tif 000004
【図４】
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【図５】
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