(57)【要約】【課題】基板にパターンを形成する際のスループットの点で有利な技術を提供する。【解決手段】第１パターンが形成された基板にパターンを形成するパターン形成方法は、原版を用いて、前記基板上に第２パターンを形成する形成工程と、前記第１パターンと前記第２パターンとのずれ量を、前記基板の向きが互いに１８０度異なる第１状態および第２状態でそれぞれ計測する計測工程と、前記第１状態での計測結果および前記第２状態での計測結果から決定された評価値に基づいて、前記第２パターンをマスクとして前記基板を加工することにより前記基板に形成される第３パターンと前記第１パターンとの重ね合わせ検査を行うか否かを判断する判断工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１パターンが形成された基板にパターンを形成するパターン形成方法であって、
原版を用いて、前記基板上に第２パターンを形成する形成工程と、
前記第１パターンと前記第２パターンとのずれ量を、前記基板の向きが互いに１８０度異なる第１状態および第２状態でそれぞれ計測する計測工程と、
前記第１状態での計測結果および前記第２状態での計測結果から決定された評価値に基づいて、前記第２パターンをマスクとして前記基板を加工することにより前記基板に形成される第３パターンと前記第１パターンとの重ね合わせ検査を行うか否かを判断する判断工程と、
を含むことを特徴とするパターン形成方法。
【請求項２】
前記判断工程では、前記第１状態での計測結果と前記第２状態での計測結果との平均値を前記評価値として用いる、ことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項３】
前記判断工程では、前記第１状態での計測結果と前記第２状態での計測結果との和を前記評価値として用いる、ことを特徴とする請求項１に記載のパターン形成方法。
【請求項４】
前記形成工程では、前記基板上に前記第２パターンを形成する際、前記第１パターンと前記原版のパターンとを重ね合わせるときの前記原版と前記基板との相対位置の設計値にオフセット値を加算した値を前記原版と前記基板との目標相対位置として用いて、前記原版と前記基板との位置合わせを行う、ことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項５】
前記判断工程において前記第１パターンと前記第３パターンとの重ね合わせ検査を行うと判断された場合に、前記第１パターンと前記第３パターンとの重ね合わせ検査を行い、当該重ね合わせ検査の結果に基づいて前記オフセット値を補正する補正工程を更に含む、ことを特徴とする請求項４に記載のパターン形成方法。
【請求項６】
前記判断工程では、前記評価値が目標範囲にない場合に前記第１パターンと前記第３パターンとの重ね合わせ検査を行うと判断し、
前記補正工程では、前記評価値が含まれるように前記目標範囲を更に補正する、ことを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
【請求項７】
前記目標範囲は、その中心値に対する許容誤差が、前記第１パターンと前記第３パターンとの重ね合わせ誤差の仕様の１／５以下の値になるように設定されている、ことを特徴とする請求項６に記載のパターン形成方法。
【請求項８】
前記判断工程において前記第１パターンと前記第３パターンとの重ね合わせ検査を行わないと判断された場合に、前記第１状態での計測結果および前記第２状態での計測結果から決定された前記第１パターンと前記第２パターンとの重ね合わせ誤差が許容範囲に収まっているか否かを判断する第２判断工程と、
前記第２判断工程において前記第１パターンと前記第２パターンとの重ね合わせ誤差が前記許容範囲に収まっていないと判断された場合に、当該重ね合わせ誤差に基づいて前記オフセット値を補正する第２補正工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項４乃至７のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項９】
前記第２判断工程では、前記第１状態での計測結果と前記第２状態での計測結果との差の半分の値を、前記第１パターンと前記第２パターンとの重ね合わせ誤差として用いる、ことを特徴とする請求項８に記載のパターン形成方法。
【請求項１０】
前記計測工程では、第１状態および第２状態で共通の座標系を用い、前記第１パターンおよび前記第２パターンのうちの一方を基準としたときの他方の相対位置を前記ずれ量として計測する、ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載のパターン形成方法を用いて基板にパターンを形成する工程と、
前記工程でパターンを形成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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成方法、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスなどの製造では、基板上に塗布されたレジスト層にパターンを形成するリソグラフィ工程を行った後、パターンが形成されたレジスト層をマスクとして基板を加工することにより、基板にパターンが形成される。このとき、基板に既に形成されたパターンと新たに形成されるパターンとを精度よく重ね合わせることが重要である。
【０００３】
非特許文献１には、リソグラフィ工程を行った後と、レジスト層をマスクとして基板を加工した後との双方において、重ね合わせ検査を行う方法が提案されている。リソグラフィ工程を行った後の重ね合わせ検査は、ＡＤＩ（After Developing Inspection）と呼ばれ、ＡＤＩでは、基板に既に形成されたパターンとレジスト層に形成されたパターンとの重ね合わせ誤差が計測される。また、基板を加工した後の重ね合わせ検査は、ＡＥＩ（After Etching Inspection）と呼ばれ、ＡＥＩでは、基板に既に形成されたパターンと基板の加工により基板に新たに形成されたパターンとの重ね合わせ誤差が計測される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Yen-Liang Chen et. al., “Reduction of image-based ADI-to-AEI overlay inconsistency with improved algorithm”, Proc. SPIE 8681, Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXVII, 86812P (18 April 2013), USA, SPIE
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
基板へのパターンの形成工程では、ＡＤＩの時とＡＥＩの時とで基板上のパターンの見え方が変わり、例えばＡＤＩで計測された重ね合わせ誤差が許容範囲内にあっても、ＡＥＩで計測された重ね合わせ誤差が許容範囲外となることがある。そのため、非特許文献１に記載された方法では、ＡＤＩでの検査結果とＡＥＩでの検査結果との差に基づいて、ＡＥＩで計測される重ね合わせ誤差が低減するようにリソグラフィ工程が管理されている。しかしながら、基板へのパターンの形成工程を行うたびに（例えば基板ごとに）ＡＤＩおよびＡＥＩの双方を行うことは、スループットを低下させることになりうる。
【０００６】
そこで、本発明は、基板にパターンを形成する際のスループットの点で有利な技術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】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのパターン形成方法は、第１パターンが形成された基板にパターンを形成する形成方法であって、原版を用いて、前記基板上に第２パターンを形成する形成工程と、前記第１パターンと前記第２パターンとのずれ量を、前記基板の向きが互いに１８０度異なる第１状態および第２状態でそれぞれ計測する計測工程と、前記第１状態での計測結果および前記第２状態での計測結果から決定された評価値に基づいて、前記第２パターンをマスクとして前記基板を加工することにより前記基板に形成される第３パターンと前記第１パターンとの重ね合わせ検査を行うか否かを判断する判断工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、基板にパターンを形成する際のスループットの点で有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態のパターン形成方法を示すフローチャートである。
【図２】露光装置の構成を示す概略図である。
【図３】重ね合わせ検査装置の構成を示す概略図である。
【図４】ＴＩＳ補正法を説明するための図である。
【図５】従来のパターン形成方法を示すフローチャートである。
【図６】ＡＤＩおよびＡＥＩの際の基板の断面を示す図である。
【図７】２つの異なる重ね合わせ検査装置を用いて、１つの基板の重ね合わせ検査を行った結果を示す図である。
【図８】原版と基板との位置合わせを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の実施形態では、基板を露光する露光装置を用いてリソグラフィ工程を行う例について説明するが、それに限られるものではない。例えば、インプリント装置や描画装置などのリソグラフィ装置を用いてリソグラフィ工程を行う場合にも、本発明を適用することができる。
【００１２】
［露光装置１０の構成について］
まず、リソグラフィ工程で用いられる露光装置１０について、図２を参照しながら説明する。図２は、露光装置１０の構成を示す概略図である。露光装置１０は、例えば、照明光学系１１と、投影光学系１２と、原版ステージ１３と、基板ステージ１４と、検出部１５と、制御部１６とを含みうる。制御部１６は、例えばＣＰＵやメモリなどを含み、原版１を用いて、基板２の上に塗布されたレジスト（基板上のレジスト層）にパターンを形成する処理（基板を露光する処理）を制御する。
【００１３】
照明光学系１１は、光源（不図示）から射出された光を用いて、原版ステージ１３により保持された原版１（マスク）を照明する。投影光学系１２は、所定の倍率（例えば１／２倍）を有し、原版１に形成されたパターンを基板２（レジスト層）に投影する。原版１および基板２は、原版ステージ１３および基板ステージ１４によってそれぞれ保持されており、投影光学系１２を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系１２の物体面および像面）に配置される。原版ステージ１３は、例えば真空吸着や静電吸着などによって原版１を保持し、例えばＸＹ方向に移動可能に構成される。基板ステージ１４は、例えば真空吸着や静電吸着などによって基板２を保持し、例えばＸＹ方向に移動可能に構成される。検出部１５は、原版１と基板２との位置合わせを行うため、原版１に設けられたマーク（原版側マーク）と基板２に設けられたマーク（基板側マーク）とを検出する。
【００１４】
このように構成された露光装置１０は、検出部１５によって検出された原版側マークと基板側マークとの相対位置に基づいて原版１と基板２との位置合わせを行った後、原版１に形成されたパターンを投影光学系１２により基板上に投影する（基板を露光する）。これにより、基板上のレジスト層に潜像パターンが形成され、現像工程を行うことにより基板上のレジスト層にパターンを形成することができる。
【００１５】
［重ね合わせ検査装置２０の構成について］
次に、重ね合わせ検査装置２０について、図３を参照しながら説明する。図３は、重ね合わせ検査装置２０の構成を示す概略図である。重ね合わせ検査装置２０は、基板２に既に形成されたパターン（第１パターン）と、当該第１パターンの上に形成されたパターンとの重ね合わせ誤差（ずれ量）を計測する。第１パターンの上に形成されたパターンは、例えば、露光装置１０によって基板上のレジスト層に形成されたパターン（第２パターン）や、第２パターンをマスクとして基板２を加工することにより基板２に形成されたパターン（第３パターン）を含みうる。例えば、重ね合わせ検査装置２０は、第１パターンにおけるマークと、第１パターンの上に形成されたパターンにおけるマークとを検出し、それらのマークの相対位置に基づいて重ね合わせ誤差を求めることができる。
【００１６】
重ね合わせ検査装置２０は、例えば、光源２１、光ファイバ２２、レンズ２３ａ、２３ｂ、ビームスプリッタ２４、対物レンズ２５、リレーレンズ２６、エレクタレンズ２７、撮像部２８、および処理部２９を含みうる。光源２１から射出された光は、光ファイバ２２によりレンズ２３ａおよび２３ｂに導光される。レンズ２３ａおよび２３ｂを通過した光は、ビームスプリッタ２４および対物レンズ２５を透過して基板２（マーク）に入射する。基板２で反射された光は、対物レンズ２５を透過し、ビームスプリッタ２４で反射されてリレーレンズ２６に入射する。リレーレンズ２６およびエレクタレンズ２７を透過した光は、撮像部２８に入射する。これにより、撮像部２８の撮像面に、基板上のマークが結像される。撮像部２８は、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサを含みうる。
【００１７】
処理部２９は、撮像部２８から出力された画像信号２８ａに対して画像処理を行う。処理部２９は、例えば、撮像部２８から供給された画像信号２８ａに対して平均化処理などを行う。そして、それにより得られた信号波形２８ｂによりマークのエッジを検出し、検出したエッジの位置から重ね合わせ誤差（ずれ量）を求めることができる。
【００１８】
［重ね合わせ検査装置における計測誤差について］
重ね合わせ検査装置における計測誤差には、ＴＩＳ（Tool Induced Shift）と呼ばれる検査装置起因によるものと、ＷＩＳ（Wafer Induced Shift）と呼ばれるパターン形成の際のプロセス誤差に起因するものとがある。また、計測誤差には、ＴＩＳとＷＩＳとの相互作用によるＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎと呼ばれるものもある。ＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎについては後述する。
【００１９】
まず、ＴＩＳについて説明する。ＴＩＳは、検査装置自身の物理的非対称性によって生じる装置起因の誤差であり、例えば、重ね合わせ検査装置２０の光軸が基板２に対して垂直でない場合などに生じうる。この場合、撮像部２８によって基板上のマークを斜めから撮像することになるため、撮像面に形成されたマークの形状が基板上の実際のマークの形状と異なり、計測誤差が生じうる。このようなＴＩＳを低減する方法として、ＴＩＳ補正法が知られている。
【００２０】
ＴＩＳ補正法では、図４に示すように、検査装置の光軸に対する基板の向きが互いに１８０度異なる２つの状態（第１状態および第２状態）で、第１パターンとその上に形成されたパターンとのずれ量を計測する。第１状態および第２状態では、共通の座標系が用いられ、第１パターンおよびその上に形成されたパターンのうち一方を基準としたときの他方の相対位置が当該ずれ量として計測される。そして、第１状態での計測結果（例えば図４のずれ量Δ０）と、第２状態での計測結果（例えば図４のずれ量Δ１８０）との差の半分の値が、第１パターンとその上に形成されたパターンとの重ね合わせ誤差（ＯＬ誤差、ＴＩＳ補正値）として決定される。このようにＴＩＳ補正法を用いることにより、第１パターンとその上に形成されたパターンとの重ね合わせ誤差を精度よく求めることができる。また、第１状態での計測結果（ずれ量Δ０）と第２状態での計測結果（ずれ量Δ１８０）との和の半分の値（平均値）は、ＴＩＳ値と呼ばれ、重ね合わせ検査装置の性能を評価する値として使用される。
【００２１】
次に、ＷＩＳについて説明する。ＷＩＳは、パターン形成の際のプロセス誤差に起因して生じる誤差であり、例えば、プロセス誤差により基板上のマークの形状そのものや基板上のレジスト層の形状が非対称になる場合に生じうる。例えばメタルＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）工程等における平坦化プロセスにおいては、基板上のマークの構造が非対称になりうる。このようなＷＩＳが生じていると、グローバルアライメント方式によるアライメントにおいて回転エラーや倍率エラーが発生してしまい、アライメント精度が低下しうる。
【００２２】
［従来のパターン形成方法について］
次に、従来のパターン形成方法について、図５を参照しながら説明する。ここでは、第１パターンが既に形成された基板上に、露光装置１０を用いたリソグラフィ工程により第２パターンを有するレジスト層を形成し、当該レジスト層をマスクとして基板２を加工し、基板２に第３パターンを形成する方法について説明する。図５は、従来のパターン形成方法を示すフローチャートである。
【００２３】
Ｓ２１では、露光装置１０を用いて基板上のレジスト層に第２パターンを形成するリソグラフィ工程が行われる。Ｓ２１のリソグラフィ工程では、基板２の第１パターンと原版１のパターンとを重ね合わせるときの原版１と基板２との相対位置の設計値にオフセット値を加算した値が、原版１と基板２との目標相対位置として用いられる。そして、原版１と基板２との相対位置が当該目標相対位置になるように、原版１と基板２との位置合わせが行われる。オフセット値は、例えば、パターン形成を行う対象の基板より前にパターン形成が行われた基板についてのＡＥＩでの検査結果に基づいて、第１パターンと第３パターンとの重ね合わせ誤差が低減されるように決定されうる。
【００２４】
Ｓ２２では、重ね合わせ検査装置２０を用いて、基板２に形成された第１パターンと基板上のレジスト層に形成された第２パターンとの重ね合わせ検査が行われる。リソグラフィ工程を行った後の重ね合わせ検査は、ＡＤＩ（After Developing Inspection）と呼ばれる。ここでは、例えば、上述したＴＩＳ補正法が用いられ、第１パターンと第２パターンとのずれ量が、基板の向きが互いに１８０度異なる第１状態および第２状態のそれぞれで計測される。そして、第１状態での計測結果と、第２状態での計測結果との差の半分の値が、第１パターンと第２パターンとの重ね合わせ誤差として求められる。
【００２５】
Ｓ２３では、Ｓ２２で求められた重ね合わせ誤差（ＯＬ誤差）が第１許容範囲にあるか否かが判断される。Ｓ２２で求めた重ね合わせ誤差が第１許容範囲にある場合はＳ２５に進み、第１許容範囲にない場合はＳ２４に進む。Ｓ２４では、基板上のレジスト層を取り除く、いわゆる「再生」が行われる。レジスト層が取り除かれた基板２は、Ｓ２１においてリソグラフィ工程が再度行われる。
【００２６】
Ｓ２５では、基板上のレジスト層をマスクとして基板２を加工（例えばエッチングやアッシング）し、基板２に第３パターンを形成する加工工程が行われる。Ｓ２６では、重ね合わせ検査装置２０を用いて、基板２に形成された第１パターンと第３パターンとの重ね合わせ検査が行われる。基板を加工した後の重ね合わせ検査は、ＡＥＩ（After Etching Inspection）と呼ばれる。ここでは、例えば、上述したＴＩＳ補正法が用いられ、第１パターンと第３パターンとのずれ量が、基板の向きが互いに１８０度異なる第１状態および第２状態のそれぞれで計測される。そして、第１状態での計測結果と、第２状態での計測結果との差の半分の値が、第１パターンと第３パターンとの重ね合わせ誤差として求められる。
【００２７】
Ｓ２７では、Ｓ２６で求められた重ね合わせ誤差（ＯＬ誤差）が第２許容範囲にあるか否かが判断される。Ｓ２６で求められた重ね合わせ誤差が第２許容範囲にある場合は、基板へのパターンの形成を終了する。一方で、Ｓ２６で求められた重ね合わせ誤差が第２許容範囲にない場合はＳ２８に進む。Ｓ２８では、Ｓ２６で求められた重ね合わせ誤差が第２許容範囲に収まるように、Ｓ２１で用いられたオフセット値、およびＳ２３で用いられた第１許容範囲が補正される。また、Ｓ２６で求められた重ね合わせ誤差が第２許容範囲にない基板２は、Ｓ２５で既に加工されているため、「再生」を行うことができない。したがって、当該基板２は破棄されることとなる。
【００２８】
このように、従来のパターン形成方法では、ＡＤＩおよびＡＥＩの双方を行い、ＡＥＩの検査結果に基づいて、オフセット値および第１許容範囲を補正している。ＡＤＩおよびＡＥＩの双方を行うのは、ＡＤＩの時とＡＥＩの時とで基板上のパターンの見え方が変わり、ＡＤＩでの検査結果とＡＥＩでの検査結果とが異なりうるからである。
【００２９】
例えば、図６は、ＡＤＩおよびＡＥＩの際の基板２の断面を示す図である。図６に示すように、ＡＤＩの際には、基板２に形成された第１パターン２ａにおけるマーク２ｂが膜２ｃ（例えば酸化膜など）で覆われているものとする（図６（ａ））。そして、ＡＥＩの際には、加工工程（エッチング工程）により、レジストで構成された第２パターン２ｄをマスクとしてマーク２ｂの上の膜が除去されるものとする（図６（ｂ））。この場合、ＡＤＩの際にはマーク２ｂが膜２ｃに覆われているのに対し、ＡＥＩの際にはマーク２ｂが膜２ｃに覆われていない。そのため、例えば計測光の波長などにより、ＡＤＩの際とＡＥＩの際とでマーク２ｂの見え方が変わり、ＡＤＩで計測された重ね合わせ誤差とＡＥＩで計測された重ね合わせ誤差とが異なりうる。したがって、従来のパターン形成方法では、ＡＤＩおよびＡＥＩの双方が行われ、ＡＥＩの検査結果を基準として、オフセット値および第１許容範囲が管理されうる。
【００３０】
しかしながら、従来のパターン形成方法では、基板２へのパターンの形成工程を行うたびに（例えば基板ごとに）ＡＤＩおよびＡＥＩの双方が行われるため、スループットが低下しうる。そのため、ＡＤＩでの検査結果に基づいて、ＡＥＩでの検査結果が今までの傾向と同様になると判断することができる場合には、ＡＥＩを省略することが好ましい。
【００３１】
ここで、本願発明者は、ＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎの影響によりＴＩＳ値がＷＩＳに応じて変化すること、および、ＷＩＳが変化すると、ＡＤＩでの検査結果に対するＡＥＩでの検査結果の傾向も変化することを見出した。つまり、ＡＤＩでの検査結果から決定されたＴＩＳ値に基づいて、ＡＤＩでの検査結果に対するＡＥＩでの検査結果の傾向が今までの傾向と同様であるか否か判断することができる。そこで、本実施形態のパターン形成方法では、ＡＤＩでの検査結果から決定されたＴＩＳ値に基づいてＡＥＩを行うか否かを判断する。そして、例えば、ＡＤＩでの検査結果から決定されたＴＩＳ値が、今までの傾向から求められた目標範囲にある場合には、ＡＥＩを省略することができる。
【００３２】
［ＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎの影響について］
ＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎの影響について説明する。上述したように、重ね合わせ検査装置２０における計測誤差には、ＴＩＳおよびＷＩＳの他に、ＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎと呼ばれるＴＩＳとＷＩＳとの相互作用によるものがある。このＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎにより、ＴＩＳの影響が低減されるようにＴＩＳ補正法で求められた重ね合わせ誤差においても、ＴＩＳの影響を完全には取り除くことが困難になりうる。
【００３３】
図７は、２つの異なる重ね合わせ検査装置（第１検査装置および第２検査装置）を用いて、１つの基板２における１６個のマークの重ね合わせ検査をそれぞれ行った結果を示す図である。図７（ａ）は、第１検査装置における重ね合わせ検査結果を示す図であり、図７（ｂ）は、第２検査装置における重ね合わせ検査結果を示す図である。図７（ａ）および（ｂ）における各線は、基板内の１６個のマークにおける重ね合わせ誤差をＴＩＳ補正法を用いて求めた結果をベクトル表示したものである。第１検査装置では、１６個のマークの重ね合わせ誤差の３σは、Ｘ方向（３σｘ）で３２ｎｍ、Ｙ方向（３σｙ）で３７ｎｍとなった。それに対し、第２検査装置では、同じ基板２を用いているのにかかわらず、１６個のマークの重ね合わせ誤差の３σは、Ｘ方向（３σｘ）で１００ｎｍ、Ｙ方向（３σｙ）で１３１ｎｍとなった。このように、第１検査装置と第２検査装置とで同じ基板をＴＩＳ補正法を用いて計測しているにも関わらず、重ね合わせ誤差が互いに異なるのは、ＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎが影響していることを示している。
【００３４】
また、ＴＩＳ値は、上述したように、重ね合わせ検査装置２０の性能を評価する値であり、基板２の向きが互いに１８０度異なる２つの状態での計測結果の平均値として、ＷＩＳの影響が低減されるように求められる。しかしながら、ＴＩＳ値は、ＴＩＳ補正法で求められた重ね合わせ誤差についての上述の説明と同様に、ＴＩＳ−ＷＩＳ  ＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎによりＷＩＳの影響を完全には取り除くことが困難になりうる。つまり、ＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎの影響によりＴＩＳ値がＷＩＳに応じて変化しうる。
【００３５】
次に、ＴＩＳ補正法で求められた重ね合わせ誤差およびＴＩＳ値に対するＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎの影響について、式を用いて説明する。重ね合わせ検査装置２０における第１状態での計測結果ＭＳ０を式（１）に、第２状態での計測結果ＭＳ１８０を式（２）にそれぞれ示す。式（１）および式（２）において、「ＲＶ」は第１パターンとその上に形成されたパターンとの真のずれ量、「ＴＩＳ」はＴＩＳによる計測誤差、「ＷＩＳ」はＷＩＳによる計測誤差をそれぞれ示す。また、「ＩＴ（０）」は第１状態でのＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎによる計測誤差、「ＩＴ（１８０）」は第２状態でのＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎによる計測誤差をそれぞれ示す。
ＭＳ０＝ＲＶ＋ＴＩＳ＋ＷＩＳ＋ＩＴ（０）              ・・・（１）
ＭＳ１８０＝−ＲＶ＋ＴＩＳ−ＷＩＳ＋ＩＴ（１８０）      ・・・（２）
【００３６】
このとき、重ね合わせ誤差ＭＯＬＥは、第１状態での計測結果ＭＳ０と第２状態での計測結果ＭＳ１８０との差の半分の値であるため、式（３）によって表される。また、ＴＩＳ値ＭＴＩＳは、第１状態での計測結果ＭＳ０と第２状態での計測結果ＭＳ１８０との平均値であるため、式（４）によって表される。ここで、第１状態と第２状態とで、ＴＩＳの符号（＋または−）は同じになるが、ＷＩＳの符号が反対になるため、ＩＴ（０）とＩＴ（１８０）とは異なる値を示すこととなり、それらを足しても引いても零にはならない。即ち、重ね合わせ誤差ＭＯＬＥは、ＴＩＳ自体の影響は低減されるものの、ＴＩＳ−ＷＩＳ  ＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎによるＴＩＳの影響を受けてしまう。同様に、ＴＩＳ値ＭＴＩＳは、ＷＩＳ自体の影響は低減されるものの、ＴＩＳ−ＷＩＳ  ＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎによるＷＩＳの影響を受けてしまう。これは、ＴＩＳ値ＭＴＩＳが、ＴＩＳ−ＷＩＳ  Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎの影響により、ＷＩＳに応じて変化することを示している。
ＭＯＬＥ＝（ＭＳ０−ＭＳ１８０）／２
＝ＲＶ＋ＷＩＳ＋（ＩＴ（０）−ＩＴ（１８０））／２      ・・・（３）
ＭＴＩＳ＝（ＭＳ０＋ＭＳ１８０）／２
＝ＴＩＳ＋（ＩＴ（０）＋ＩＴ（１８０））／２      ・・・（４）
【００３７】
［本実施形態のパターン形成方法について］
次に、本実施形態のパターン形成方法について、図１を参照しながら説明する。ここでは、第１パターンが既に形成された基板上に、露光装置１０を用いたリソグラフィ工程により第２パターンを有するレジスト層を形成し、当該レジスト層をマスクとして基板２を加工して、基板２に第３パターンを形成する方法について説明する。図１は、本実施形態のパターン形成方法を示すフローチャートである。ここで、図１に示すフローチャートにおけるＳ１２およびＳ１５以外の工程は、露光装置１０（制御部１６）によって行われてもよい。
【００３８】
Ｓ１１では、露光装置１０を用いて基板上のレジスト層に第２パターンを形成するリソグラフィ工程が行われる。Ｓ１１のリソグラフィ工程では、基板２の第１パターンと原版１のパターンとを重ね合わせるときの原版１と基板２との相対位置の設計値にオフセット値を加算した値が、原版１と基板２との目標相対位置として用いられる。そして、原版１と基板２との相対位置が当該目標相対位置になるように、原版１と基板２との位置合わせが行われる。オフセット値は、例えば、パターン形成を行う対象の基板より前にパターン形成が行われた基板についてのＡＥＩでの検査結果に基づいて、第１パターンと第３パターンとの重ね合わせ誤差が低減されるように決定されうる。
【００３９】
ここで、Ｓ１１のリソグラフィ工程における原版１と基板２との位置合わせについて、図８を用いて具体的に説明する。図８は、原版１と基板２との位置合わせを説明するための図であり、原版１のパターンと基板２の第１パターンとを重ね合わせた状態を示している。例えば、原版１のパターンにおけるマーク１ａと第１パターン（基板２）におけるマーク２ｂとが、図８（ａ）に示す位置関係で配置されたとき、マーク１ａとマーク２ｂとの相対位置が設計値どおりであるとする。この場合、Ｓ１１のリソグラフィ工程では、図８（ｂ）に示すように、当該設計値にオフセット値を加算した値が目標相対位置として設定され、マーク１ａとマーク２ｂとの相対位置が目標相対位置になるように原版１と基板２との位置合わせが行われる。
【００４０】
Ｓ１２では、重ね合わせ検査装置２０を用いて、基板２に形成された第１パターンと基板上のレジスト層に形成された第２パターンとの重ね合わせ検査（ＡＤＩ）が行われる。ここでは、ＴＩＳ補正法が用いられ、第１パターンと第２パターンとのずれ量が、基板２の向きが互いに１８０度異なる第１状態および第２状態のそれぞれで計測される。そして、第１状態での計測結果と第２状態での計測結果との差の半分の値が、第１パターンと第２パターンとの重ね合わせ誤差として求められる。また、第１状態での計測結果と第２状態での計測結果との和の半分の値（平均値）が、ＴＩＳ値として求められる。
【００４１】
Ｓ１３では、Ｓ１２で求めたＴＩＳ値が目標範囲にあるか否かが判断される。目標範囲は、例えば、今までにＡＤＩおよびＡＥＩの双方が行われた基板２を用いて求められたＴＩＳ値に基づいて設定される。また、目標範囲は、その中心値に対する許容誤差が、第１パターンと第３パターンとの重ね合わせ誤差の仕様の１／５以下の値になるように設定されうる。ＴＩＳ値が目標範囲にない場合はＳ１４に進む。
【００４２】
Ｓ１４では、基板上のレジスト層（第２パターン）をマスクとして基板２を加工（例えばエッチングやアッシング）し、基板２に第３パターンを形成する加工工程が行われる。Ｓ１５では、重ね合わせ検査装置２０を用いて、基板２に形成された第１パターンと第３パターンとの重ね合わせ検査（ＡＥＩ）が行われる。ここでは、ＡＤＩと同様にＴＩＳ補正法が用いられ、第１パターンと第３パターンとのずれ量が、基板の向きが互いに１８０度異なる第１状態および第２状態のそれぞれで計測される。そして、第１状態での計測結果と第２状態での計測結果との差の半分の値が、第１パターンと第３パターンとの重ね合わせ誤差として求められる。ここで、Ｓ１５において第１パターンと第３パターンとのずれ量の計測に用いられる重ね合わせ検査装置は、Ｓ１２において第１パターンと第２パターンとのずれ量の計測に用いられた重ね合わせ検査装置と同じであることが好ましい。
【００４３】
Ｓ１６では、Ｓ１５で求められた重ね合わせ誤差に基づいて、当該重ね合わせ誤差が低減するように、Ｓ１１で用いられたオフセット値、および後述するＳ１７で用いられる許容範囲が補正される。このとき、Ｓ１３で用いられたＴＩＳ値の目標範囲も、Ｓ１２で求められたＴＩＳ値に基づいて補正されうる。例えば、当該目標範囲の中心値が、Ｓ１２で求められたＴＩＳ値に設定されうる。
【００４４】
また、Ｓ１３において、ＴＩＳ値が目標範囲にある場合は、ＡＤＩでの検査結果に対するＡＥＩでの検査結果の傾向が今までの傾向と同様であると判断することができるため、ＡＥＩを省略すべくＳ１７に進む。Ｓ１７では、Ｓ１２のＡＤＩでの検査結果から求められた重ね合わせ誤差（ＯＬ誤差）が許容範囲にあるか否かが判断される。当該重ね合わせ誤差が許容範囲にない場合では、例えば露光装置１０における経時変化などによって原版１と基板２との位置合わせ精度が変化したことが想定される。そのため、当該重ね合わせ誤差が許容範囲にないと判断された場合にはＳ１８に進み、ＡＤＩでの検査結果から求められた重ね合わせ誤差が許容範囲に収まるようにオフセット値を補正する。また、Ｓ１８の工程に進む場合、基板２にはエッチングなどの加工が行われていない。そのため、Ｓ１８では、基板上のレジスト層を取り除く「再生」が行わる。レジスト層が取り除かれた基板２は、Ｓ１１においてリソグラフィ工程が再度行われうる。
【００４５】
Ｓ１７において、ＡＤＩでの検査結果から求められた重ね合わせ誤差が許容範囲にあると判断された場合にはＳ１９に進む。Ｓ１９では、基板上のレジスト層（第２パターン）をマスクとして基板２が加工（例えばエッチングやアッシング）し、基板２に第３パターンを形成する加工工程が行われる。
【００４６】
上述したように、本実施形態のパターン形成方法では、ＴＩＳ値に基づいてＡＥＩを行うか否かが判断され、ＴＩＳ値が目標範囲にある場合にはＡＥＩが省略される。このようにＴＩＳ値を指標としてＡＥＩを行うか否かを判断することにより、従来のパターン形成方法と比べてスループットを向上させることができる。ここで、本実施形態では、ＡＥＩを行うか否かの判断がＴＩＳ値に基づいて行われているが、それに限られるものではない。例えば、ＡＤＩにおける第１状態での計測結果と第２状態での計測結果との和など、ＡＤＩにおける第１状態での計測結果および第２状態での計測結果から決定された評価値に基づいて当該判断が行われてもよい。
【００４７】
［実施例］
本実施形態のパターン形成方法における数値例について説明する。Ｓ１１において、オフセット値を−１０ｎｍとして露光工程を行ったとき、Ｓ１２のＡＤＩにおける第１状態での計測結果が−２０ｎｍ、第２状態での計測結果が−１０ｎｍであったとする。この場合、第１パターンと第２パターンとの重ね合わせ誤差は−５ｎｍ、ＴＩＳ値は−１５ｎｍとなる。ＴＩＳ値の目標範囲が７ｎｍ±６ｎｍに設定されているとすると、Ｓ１２で求められたＴＩＳ値は目標範囲にないため、Ｓ１４に進み加工工程が行われる。そして、Ｓ１５のＡＥＩにおける第１状態での計測結果が−６０ｎｍ、第２状態での計測結果が−１０ｎｍであったとすると、第１パターンと第３パターンとの重ね合わせ誤差は−２５ｎｍとなる。即ち、ＡＤＩでの計測結果とＡＥＩでの計測結果との差は２０ｎｍとなる。そのため、Ｓ１６において、第１パターンと第３パターンとの重ね合わせ誤差が低減するように、例えば、−１０ｎｍであったオフセット値を１０ｎｍとし、ＡＤＩにおける重ね合わせ誤差の許容範囲が−２０ｎｍ±３ｎｍとなるように補正される。また、ＴＩＳ値の目標範囲は、Ｓ１２で求められたＴＩＳ値に基づいて、例えば−１５ｎｍ±６ｎｍに補正される。ここで、本実施例では、第１パターンと第３パターンとの重ね合わせ誤差の仕様を３０ｎｍとしている。そのため、ＴＩＳ値の目標範囲では、中心値に対する許容誤差（±６ｎｍ）が当該仕様の１／５の値に設定されている。
【００４８】
次に露光工程（Ｓ１１）が行われた基板について、Ｓ１２のＡＤＩにおける第１状態での計測結果が−３５．５ｎｍ、第２状態での計測結果が５．５ｎｍであったとする。この場合、第１パターンと第２パターンとの重ね合わせ誤差は−２０．５ｎｍ、ＴＩＳ値は−１５ｎｍとなる。ＴＩＳ値の目標範囲は−１５ｎｍ±６ｎｍに補正されたため、Ｓ１２で求められたＴＩＳ値は目標範囲を満たす。したがって、Ｓ１７において、Ｓ１２で求められた重ね合わせ誤差が許容範囲にあるか否かが判断される。Ｓ１２で求められた重ね合わせ誤差は−２０．５であり、補正された許容範囲−２０ｎｍ±３ｎｍを満たすため、Ｓ１９に進み加工工程が行われる。
【００４９】
一方で、次に露光工程（Ｓ１１）が行われた基板について、Ｓ１２のＡＤＩにおける第１状態での計測結果が−４３ｎｍ、第２状態での計測結果が１３ｎｍであったとする。この場合、第１パターンと第２パターンとの重ね合わせ誤差は−２８ｎｍ、ＴＩＳ値は−１５となる。ＴＩＳ値の目標範囲は−１５ｎｍ±６ｎｍに補正されたため、Ｓ１２で求められたＴＩＳ値は目標範囲を満たす。したがって、Ｓ１７において、Ｓ１２で求められた重ね合わせ誤差が許容範囲にあるか否かが判断される。Ｓ１２で求められた重ね合わせ誤差は−２８ｎｍであり、補正された許容範囲−２０ｎｍ±３ｎｍに対して−８ｎｍのずれが生じている。この場合、例えば露光装置１０における経時変化などによって原版１と基板２との位置合わせ精度が変化したと判断し、オフセット値を８ｎｍ分だけ補正することが好ましい。そのため、Ｓ１８において、オフセット値が−１２ｎｍ（＝−２０ｎｍ＋８ｎｍ）に補正される。
【００５０】
＜物品の製造方法の実施形態＞
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電子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、上記のパターン形成方法を用いて基板にパターンを形成する工程と、かかる工程でパターンが形成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。
【００５１】
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および変更が可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１：原版、２：基板、１０：露光装置、１１：照明光学系、１２：投影光学系、１３：原版ステージ、１４：基板ステージ、１５：検出部、１６：制御部、２０：重ね合わせ検査装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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