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JP6532302B2 - Alignment method, exposure apparatus, and method of manufacturing article - Google Patents
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JP6532302B2 - Alignment method, exposure apparatus, and method of manufacturing article - Google Patents

Alignment method, exposure apparatus, and method of manufacturing article Download PDF

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Description

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。   The present invention relates to an alignment method, an exposure apparatus, and a method of manufacturing an article.

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。   An exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device transfers a pattern formed on an original (such as a reticle) onto a substrate (such as a wafer having a resist layer formed on the surface) via a projection optical system. In order to transfer a pattern with high accuracy, it is required to align the original with the substrate with high accuracy. As one of alignment methods, there is a method using an off-axis alignment detection system (OA detection system). The OA detection system has an optical axis different from the optical axis of the projection optical system, and detects the position of the substrate without the intervention of the projection optical system. Substrate alignment is performed based on the detection result.

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。   The position detection of the substrate by the OA detection system includes the step of determining the distance (baseline amount) between the pattern projection position and the reference mark using the reference plate on which the reference mark is formed. Here, the reference plate may be deformed (stretched) due to exposure heat or the like, and the baseline amount may change. In order not to impair the position detection accuracy, it is necessary to periodically measure the baseline amount, and when the change amount is large, it is necessary to update the baseline amount used for position detection. However, frequent baseline volume measurements reduce throughput. On the other hand, Patent Document 1 discloses a method of measuring the baseline amount at indefinite intervals in units of the number of processing substrates and time according to the tendency of the change of the baseline amount, and reducing the frequency thereof.

特開平6−097032号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-097032

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。   In Patent Document 1, the tendency of change in baseline amount is estimated based on the baseline amount measured at a predetermined timing. If the estimation accuracy is bad, there is a possibility that the baseline amount can not be measured at an appropriate timing, which is disadvantageous in terms of improving the alignment accuracy and throughput.

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。   An object of the present invention is, for example, to provide an exposure apparatus that is advantageous in terms of improving alignment accuracy and throughput.

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。 In order to solve the above problems, the present invention is to sequentially perform exposure for a plurality of substrates, using the reference plate marks are formed, a sequentially performs alignment method for alignment of a plurality of substrates, the reference plate Measurement step for obtaining the actual measurement value of the deformation amount, an estimation step for obtaining the estimation value of the deformation amount of the reference plate with respect to the elapsed time of exposure, and determining whether the difference between the actual measurement value and the estimation value exceeds a predetermined threshold a determining step of, when the difference in the determining step is determined to exceed the predetermined threshold value, the second measured obtaining a second measured value by actually measuring the deformation amount of the reference plate, the measured value second having an updating step, the updating to the measured value.

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。   According to the present invention, it is possible to provide an exposure apparatus that is advantageous, for example, in terms of improving alignment accuracy and throughput.

露光装置の概略図を示す図である。It is a figure which shows the schematic of exposure apparatus. 本発明の実施形態に係るスコープを示す図である。It is a figure showing the scope concerning the embodiment of the present invention. 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。FIG. 5 is a view showing a reference mark on a reference plate according to an embodiment of the present invention. 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。It is a figure which shows the time change of the deformation amount of the reference | standard plate which concerns on embodiment of this invention. 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。It is a flowchart which shows the correction method of the estimated value which concerns on embodiment of this invention.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and the like.

(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。
First Embodiment
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an exposure apparatus to which the alignment method according to the present embodiment can be applied. Here, a step-and-scan type scanning projection exposure apparatus (scanner) was used. The scanning projection exposure apparatus 100 includes an illumination optical system 1, an alignment measurement unit 2, an original stage 3b, a projection optical system 4, a substrate stage 5b, an off-axis measurement unit (detection optical system) 9, and a control unit. 8 and a reference plate 10. In FIG. 1, a direction parallel to the optical axis of the illumination optical system is taken as a Z axis, and X and Y axes orthogonal to each other are taken in a plane perpendicular to the Z axis.

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。   The illumination optical system 1 has a light source (not shown), and irradiates the original (reticle) 3a with illumination light formed in a slit shape (for example, an arc shape). The original stage 3 b holds the original 3 a and is movable in the Y-axis direction. The projection optical system 4 adopts, for example, a mirror projection method constituted by a plurality of mirrors, and projects the image of the pattern formed on the original plate 3a onto the substrate 5a held on the substrate stage 5b, for example at equal magnification. Do. The substrate stage (substrate holding unit) 5b is disposed on the surface plate 6, holds the substrate 5a, and is movable in six directions, for example, X, Y, Z, ωx, ωy, and ωz. At the time of exposure, the original 3 a held by the original stage 3 b and the substrate 5 a held by the substrate stage 5 b have a conjugate positional relationship (the object plane and the image plane of the projection optical system 4) via the projection optical system 4. Placed in).

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。   The alignment measurement unit 2 is disposed between the illumination optical system 1 and the original 3a, and includes at least two alignment scopes (not shown). The scanning projection exposure apparatus 100 sequentially aligns a pattern with a shot when transferring the pattern of the original 3 a to a plurality of exposure areas (shots) on the substrate 5 a. At this time, the alignment measurement unit 2 simultaneously detects the mark (substrate side mark) formed on the substrate 5 a and the mark (original plate side mark) formed on the original plate 3 a through the projection optical system 4. (Observe.

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。   The off-axis measurement unit (measurement optical system) 9 is disposed at a position away from the optical axis of the projection optical system 4 and at a position between the projection optical system 4 and the substrate 5 a in the Z-axis direction. Then, it has an optical axis parallel to the optical axis of the projection optical system 4 and includes scopes 9a to 9e arranged in parallel in the X-axis direction as shown in FIG. At least two scopes need to be included. The off-axis measuring unit 9 detects (observes) a plurality of marks provided in the shot area on the substrate 5 a without the projection optical system 4. The scopes 9a to 9e can be moved individually, and can be positioned according to the substrate side marks.

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。   The reference plate 10 is disposed at a position detectable by the off-axis measurement unit 9, for example, a position facing the off-axis measurement unit 9, and a plurality of reference marks corresponding to the positions of the respective scopes 9a to 9e as shown in FIG. 10a to 10e are included. That is, each of the scopes 9a to 9e of the off-axis measurement unit 9 can individually detect each of the reference marks 10a to 10e at the corresponding positions. In the scanning projection exposure apparatus 100, a drive unit (not shown) may be provided to move the reference marks 10a to 10e at positions corresponding to the scopes 9a to 9e. Alternatively, the reference plate 10 may be moved together with the movement of the substrate stage 5b by, for example, integrally forming the reference plate 10 and the substrate stage 5b without installing the driving unit. Also, the reference plate 10 may be divided or may be a single connected reference plate.

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。   The control unit 8 is formed of, for example, a computer, etc., is connected to each component of the scanning projection exposure apparatus 100 through a line, and controls operation and adjustment of each component according to a program or the like. The control unit 8 may be configured integrally (within a common housing) with the other parts of the scanning projection exposure apparatus 100 or separately from the other parts of the scanning projection exposure apparatus 100 It may be configured in another housing). The control unit 8 determines the shape information of the shot (X, Y and Z directions based on the position of the mark of the shot measured by the alignment measurement unit 2 and the position of the mark of the shot measured by the off-axis measurement unit 9). Find the position etc.)

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。   The scanning projection exposure apparatus 100 having the above configuration obtains the position of the substrate 5a (the position of the mark of the shot) as follows. First, the control unit 8 measures the reference marks 10a to 10e of the reference plate 10 using the scopes 9a to 9e to obtain the distance between the scopes (first distance). Further, the control unit 8 measures the same substrate side mark by the alignment measurement unit 2 and the off-axis measurement unit 9 to acquire the distance between the measurement units (second distance). Then, the position of the substrate 5a (the position of the mark of the shot) is obtained based on the information of the first distance and the second distance.

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。   The control unit 8 determines the moving speed of the original stage 3b or the substrate stage 5b or the projection magnification of the projection optical system 4 based on the acquired shape information of the shot so that the mark on the original 3a and the mark of the shot overlap. . Then, while synchronizing the original plate stage 3 b and the substrate stage 5 b with each other, the control unit 8 scans at a speed ratio according to the projection magnification of the projection optical system 4 and performs exposure processing (scan exposure). Thereby, the pattern formed on the original plate 3a can be transferred to the shot of the substrate 5a. The scanning projection exposure apparatus 100 repeats scanning exposure for each of a plurality of shots of the substrate 5a, and sequentially performs scanning exposure on a plurality of substrates.

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。   In the present embodiment, the first distance obtained using the reference plate 10 may change as the number of processed substrates increases. Hereinafter, the amount of change of the first distance (the amount of deformation of the reference plate) will be described. FIGS. 4A to 4E are graphs showing temporal changes in reference plate deformation amount when the vertical axis represents the reference plate deformation amount and the horizontal axis represents the number of processing substrates (processing time). Curves H shown in FIGS. 4 (a) to 4 (e) are curves showing the measured values of the reference plate deformation amount with respect to the number of processed substrates. When the number of processed substrates increases, the reference plate 10 is deformed by exposure heat or the like, and the first distance also changes accordingly. Plots M1 to M6 are reference plate deformation amounts measured at the substrates P1 to P6 (uncertain time intervals). The first distance used to determine the position of the substrate 5a is determined based on the difference in the values on the vertical axis between the plots, that is, the difference in the amount of change in the first distance between the processing substrates.

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。   In measurement of the deformation amount of the reference plate 10, the reference marks 10a to 10e are sequentially measured using any one of the scopes 9a to 9e. When the reference plate 10 is deformed (stretched) by the exposure heat, the measured values of the drawn reference marks 10a to 10e change, so that the amount of deformation can be detected. If all the reference marks 10a to 10e can not be measured with one scope due to the restriction of the driving range of the substrate stage 5b, a plurality of scopes may be used and divided and measured. In that case, the same reference mark is measured with a plurality of scopes, the offset between the scopes is canceled, and the amount of deformation is calculated.

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。   At the time of processing the substrate P1, the value of the vertical axis of the plot M1, that is, the amount of deformation of the reference plate 10 from the start of the substrate processing to the substrate P1 is large. In this case, the first distance used for alignment is updated to the first distance measured by the substrate P1. At the stage where the number of processed substrates is small, the rate of increase in the amount of deformation of the reference plate 10 is high (the slope of the curve H is steep). In fact, the amount of deformation between plot M1 and plot M2 is large enough to require updating of the first distance used for alignment. After the substrate P3, the rate of increase in deformation amount is low (the slope of the curve H is gentle), and there may be a substrate in which the update of the first distance used for alignment is unnecessary. For example, the difference between the amounts of deformation of M5 and M4 is small. If this difference is a difference to the extent that the update of the first distance is unnecessary, the alignment of the substrate P5 can be performed using the first distance measured by the substrate P4.

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。   FIG. 4A shows a conventional method of measuring the amount of deformation of the reference plate 10 for each substrate processing. In the conventional method, the throughput is reduced because the first distance is measured on all the processing substrates. Therefore, in order to reduce the frequency of measurement, the amount of deformation of the reference plate 10 is estimated. Hereinafter, the estimation method will be described. A curve H0 shown in FIG. 4B indicates an estimated value of the amount of deformation of the reference plate 10. Plots Y1 to Y6 are estimated values of the amount of change of the first distance in the substrates P1 to P6 (uncertain time intervals).

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。
A specific method of calculating the estimated value of the change amount of the first distance will be described. Assuming that the amount of change generated with the time constant K at the time (the number of processed substrates) n at which Δt time has elapsed since the previous calculation of the amount of change is Φ (n), the change Φ (n) is expressed by the following equation (1) Can.
Φ (n) = ICo- (ICo-Φ (n-1)) exp (-Δt / K) (1)
Here, ICo is represented by the following equation (2).
ICo = ICk × (W / W0) (2)
W0 is a reference exposure load and an arbitrary constant (for example, 50 watts). W is an integrated load amount, which is a value obtained by dividing the integrated path light amount Δe by Δt (Δe / Δt). K is a unique constant (time constant) derived from a function of physical properties (for example, thermal conductivity) of the material of the reference plate 10. Further, ICk is a saturation value of the amount of change determined by the transmittance of the original 3a, the exposure conditions (exposure speed, illuminance, shot size, etc.) and K. The IC k is calculated by least squares approximation or the like on the basis of the actual measurement value of the deformation amount of the reference plate 10 measured at an arbitrary interval after continuous exposure has been performed beforehand and time elapses to the extent that the deformation amount saturates. In actual exposure processing, exposure speed, illuminance, and shot size are changed by the process. Therefore, the integrated load amount W is calculated from the integrated exposure amount Δe during exposure and the elapsed time Δt, and the ratio to the reference exposure load W0 is multiplied by ICk to calculate the saturation value ICo under actual exposure conditions. Apply to 1). Using equation (1), an estimation unit (not shown) calculates an estimated value of the amount of change of the first distance.

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。   FIG. 5 is a flowchart showing a method of correcting the estimated value. In S101, the time constant K is determined from the physical properties of the material of the reference plate 10, and continuous exposure is performed in advance, and ICk is calculated based on the measured value of the amount of deformation of the reference plate 10. In S102, the estimated value of the deformation amount of the reference plate 10 is calculated by the parameter obtained in S101 and the equation (1).

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。   S103 to S106 will be described with reference to FIG. In S103, a determination unit (not shown) determines whether the difference between the estimated value obtained in S102 and the actually measured value measured last time exceeds a predetermined threshold. Let T be a predetermined threshold value, and Y1 to Y10 be estimated values of the deformation amount of the reference plate 10 when processing the substrates P1 to P10. At the start of the exposure process (when processing the substrate P1), since the measurement of the deformation amount has not been performed yet, the previous actual measurement value used for the determination of the threshold value is zero. The difference between the actual measured value 0 and the estimated value Y1 is compared with the threshold value T. As shown in FIG. 4C, since the threshold value T is not exceeded (S103 (No)), measurement of the deformation amount is not performed, and in the alignment correction (alignment of the substrate P1) in S106, the estimated value Y1 is Use the calculated first distance. The same processing as this is performed for the substrate P2 and thereafter.

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。   The threshold T is determined based on the amount of change permitted by the desired alignment accuracy. For example, the relationship between the amount of change and the alignment error is measured in advance, and the threshold is determined from the relationship. In addition, the difference between the estimated value and the actual value to be compared with the threshold includes not only the difference in a certain substrate but also an error obtained by accumulating the differences in a plurality of substrates.

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。   Since the change from the measured value 0 exceeds the threshold value T with the estimated value Y2 of the substrate P2 (S103 (YES)), the deformation of the reference plate 10 is measured (S104), and the deformation M1 is calculated (S105) . The first distance calculated from the deformation amount M1 is used for alignment correction (alignment of the substrate P2) in S106. From the substrate P3 onward, this M1 is the actual measurement value of the comparison object used in the determination in S103, and the variation from this M1 is compared with the threshold value T. In the figure, since the variation from the actual measurement value M1 exceeds the threshold T at the estimated value Y6 for the substrate P6 (S103 (YES)), the deformation is measured (S104), and the deformation M2 is It is calculated (S105). The first distance calculated from the deformation amount M2 is used for the alignment correction (alignment of the substrate P6) in S106. Since the rate of increase of the deformation of the reference plate 10 is low on and after the substrate P7, the change is stable within the threshold and there is no need to measure the deformation. As described above, in S106, alignment correction is performed using the estimated value or the measured value according to the determination result of S103. The processing from S103 to S106 is performed for each substrate, and it is determined in S107 whether it is the final processed substrate, and the processing is repeatedly performed until the final processed substrate.

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。   FIG. 4D is a diagram showing the time change of the reference plate deformation amount when the substrate processing flow is temporarily stopped. After the processing of the substrate P10, when the flow is temporarily stopped due to an error, a manual operation, or the like, the reference plate 10 cools and contracts, and the deformation amount returns to the state at the start of the exposure. When the exposure processing is restarted on the substrate P11 and the estimated value at that time is Y11, the amount of change from the previous actual measurement value M2 exceeds the threshold value T (S103 (YES)). Therefore, the measurement of the deformation amount is performed again (S104), the deformation amount M3 is calculated (S105), and the calculation result is used for the alignment correction (S106). In the subsequent substrate processing, comparison with the estimated value is performed based on this M3.

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。 As described above, when the estimated value of the deformation amount is used to determine the necessity of updating the first distance used for alignment, the frequency of measuring the deformation amount of the reference plate 10 can be reduced.

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。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an exposure apparatus that is advantageous in terms of improving alignment accuracy and throughput.

(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。
Second Embodiment
Next, a method of calculating the saturation value ICk according to the second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, in order to obtain the saturation value ICk, it is necessary to perform continuous exposure in advance before the substrate alignment and exposure processing steps, and to wait for the time for the deformation amount to saturate. In the present embodiment, the saturation value ICk is not calculated in advance before the exposure processing step, but is calculated while advancing the exposure processing step. The method will be described with reference to FIG. Since the saturation value ICk is not determined at the start of the exposure process, the deformation amount of the reference plate 10 is actually measured on the substrates P1 to P6. At the processing stage of the substrate P6, since the deformation of the reference plate 10 is saturated to some extent, the values of the deformations M1 to M6 actually measured are used to calculate the saturation value ICk by the least square approximation. In the process of the substrate P7, since the saturation value ICk is calculated, the estimated value of the deformation amount is calculated using the equation (1), and is used for the correction of the alignment. Similarly, in the substrate P8 and thereafter, the actual deformation is not measured, and the estimated value of the deformation is calculated and corrected. By calculating the saturation value ICk using the deformation amount of the reference plate 10 measured during the exposure processing step, the step of performing continuous exposure in advance can be omitted, and the productivity can be improved. As described above, the present embodiment can also provide an exposure apparatus that is advantageous in terms of improving alignment accuracy and throughput.

(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。
(Product manufacturing method)
The method of manufacturing an article according to the embodiment of the present invention is suitable, for example, for manufacturing an article such as a microdevice such as a semiconductor device or an element having a microstructure. In the method of manufacturing an article according to the present embodiment, a latent image pattern is formed in the step of forming a latent image pattern on the photosensitive agent applied to the substrate using the above-described exposure apparatus (the step of exposing the substrate) And developing the substrate. Furthermore, such a manufacturing method includes other known steps (oxidation, film formation, deposition, doping, planarization, etching, resist stripping, dicing, bonding, packaging, etc.). The method of manufacturing an article according to the present embodiment is advantageous in at least one of the performance, quality, productivity, and production cost of an article, as compared to 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。   Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the present invention.

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
1 illumination optical system 2 alignment measurement unit 3a original 3b original plate stage 4 projection optical system 5a substrate 5b substrate stage 6 surface plate 8 control unit 9 off-axis measurement unit (measurement optical system)
10 Reference plate

Claims (9)

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。
An alignment method in which alignment of the plurality of substrates is sequentially performed using a reference plate on which marks are formed in order to sequentially perform exposure on the plurality of substrates,
A measurement step of obtaining an actual measurement value of the deformation amount of the reference plate;
An estimation step of determining an estimated value of the deformation amount of the reference plate with respect to the elapsed time of the exposure;
A determination step of determining whether a difference between the actual measurement value and the estimated value exceeds a predetermined threshold value;
A second measurement step of measuring a deformation amount of the reference plate to determine a second measured value when it is determined in the determination step that the difference exceeds the predetermined threshold value;
An updating step of updating the actual measurement value to the second actual measurement value.
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。 The alignment method according to claim 1, wherein the alignment is performed based on the second measured value. 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。   When it is determined in the determination step that the difference does not exceed the predetermined threshold value, the second measurement step is not performed, and the alignment is performed based on the estimated value. Or the alignment method as described in 2. 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。   The alignment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the measured value is set to zero until it is determined for the first time that the difference exceeds the predetermined threshold. 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。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein, in the estimation step, the estimation value is determined using a constant determined by the physical properties of the substrate and a saturation value of the deformation amount of the reference plate. Alignment method. 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。   The alignment method according to claim 5, wherein the physical property includes thermal conductivity. 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。   The alignment method according to claim 5 or 6, wherein the saturation value is determined using an actual measurement value of a deformation amount of a reference plate measured in advance. 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。
An exposure apparatus that sequentially aligns a plurality of substrates using a reference plate on which marks are formed, and sequentially exposes the plurality of substrates,
A measurement optical system that measures the position of the mark;
Calculation means for calculating the amount of deformation of the reference plate from the position of the mark measured by the measurement optical system;
Estimation means for estimating the amount of deformation with respect to the elapsed time of the exposure;
Judgment means for judging whether a difference between an actual measurement value obtained by the measurement optical system and the calculation means and an estimated value obtained by the estimation means exceeds a predetermined threshold value;
Updating means for updating the actual measurement value to a second actual measurement value obtained again by the measurement optical system and the calculation means when it is determined by the determination means that the difference exceeds a predetermined threshold value; An exposure apparatus characterized by having.
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。
A process of exposing a substrate using the alignment method according to any one of claims 1 to 7 or the exposure apparatus according to claim 8.
And b. Developing the substrate exposed in the step.
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