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JP6688273B2 - リソグラフィ装置、リソグラフィ方法、決定方法及び物品の製造方法 - Google Patents
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リソグラフィ装置、リソグラフィ方法、決定方法及び物品の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、リソグラフィ装置、リソグラフィ方法、決定方法及び物品の製造方法に関する。
近年、ＩＣやＬＳＩなどの半導体デバイスや液晶パネルなどの液晶表示素子の微細化や高集積化に伴い、露光装置の高精度化及び高機能化が進んでいる。露光装置は、基板（ウエハ）をステップ移動させながら、原版（レチクル）に形成されたパターンを基板のショット領域に順次転写する。ショット領域へのパターンの転写を一括で行う露光装置はステッパーと呼ばれ、ステージを走査（スキャン）しながらショット領域へのパターンの転写を行う露光装置はスキャナーと呼ばれる。
露光装置では、原版と基板との位置合わせ（アライメント）において、原版と基板とをナノメートルのオーダーで位置合わせする（重ね合わせる）ことが求められている。このような位置合わせの一部である基板の位置計測は、プリアライメントとファインアライメントとの２種類の処理を含む。
プリアライメントは、基板を基板チャックに載置する際に発生する位置ずれ量を計測し、ファインアライメントを正常に処理可能な精度で基板を粗く位置合わせする処理である。従って、プリアライメントでは、広い視野（検出範囲）を有するスコープによるマーク検出が必要であるため、低倍率のスコープが用いられる。低倍率のスコープは、視野が広く、基板チャックに対する基板の載置誤差による位置ずれが発生してもマーク検出が可能であるが、検出精度は高くないため、ナノ単位のアライメント精度を実現することはできない。
ファインアライメントは、プリアライメントによって基板の位置ずれを粗く補正した後で、基板チャックに載置された基板の位置を計測し、基板を精密に位置合わせする処理である。ファインアライメントでは、ナノ単位のアライメント精度を実現するために、視野は狭いが高い検出精度を有する高倍率のスコープが用いられる。ファインアライメントは、基板上のサンプルショット領域の各検出値を統計処理することで基板の位置及び形状（ショット領域の配列）を求めて、基板を露光する際に反映する（特許文献１参照）。
露光装置では、生産性、即ち、スループットを向上させるために、アライメント処理に要する時間を短縮するための技術が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２には、プリアライメントでマーク検出を行う最後のショット領域と、ファインアライメントでマーク検出を行う最初のショット領域とを同一のショット領域とすることが開示されている。これにより、アライメント処理における基板ステージの駆動に要する時間が短縮され、生産性の向上を図ることができる。
一方、基板には、様々な要因で歪みが発生している。例えば、下地を形成した装置に起因する下地の歪みや基板自体の歪みが挙げられる。ファインアライメントでは、マーク検出を行うショット領域、所謂、サンプルショット領域の数が多く、且つ、サンプルショット領域が基板全体に配置されている。従って、ファインアライメントでは、サンプルショット領域の一部が局所的な歪みを含んでいる場合でも、全てのサンプルショット領域のうち、歪みを含むサンプルショット領域の検出値を異常値として除外することができる。このように異常値を除外することで、基板の歪みを正しく表現する補正値を得ることができる。
特開平９−２１８７１４号公報 特開２００９−２１２１５３号公報
しかしながら、プリアライメントでは、サンプルショット領域の数が多いほどプリアライメントの精度は向上するが、処理時間が低下するため、一般的には、多くのサンプルショット領域を設定することができない。サンプルショット領域の数が少ない場合、サンプルショット領域の検出値に異常値が含まれているかどうかの判断を行うことが困難である。従って、プリアライメントにおいて、サンプルショット領域の一部が歪みを含んでいる場合、かかるサンプルショット領域の検出値を除外することができないため、基板の歪みを正しく表現する補正値を得ることができない。このような補正値を用いてファインアライメントを行うと、基板（基板ステージ）の位置合わせが大きくずれてしまうため、高倍率のスコープではマークを捉えることができず、検出エラーとなる可能性がある。ファインアライメントにおいて、多くのサンプルショットで検出エラーが発生すると、ファインアライメントのエラーと判断されるため、結果的に、スループットの低下を招いてしまう。
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、プリアライメントやファインアライメントを行うのに有利なリソグラフィ装置を提供することを例示的目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのリソグラフィ装置は、第１基板と、前記第１基板に続く第２基板とを含む基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、前記基板の複数のショット領域のそれぞれに設けられたマークを検出する検出部と、前記基板に対して、プリアライメントと、前記プリアライメントに続いてファインアライメントと、を行う処理部と、前記第１基板に対する前記ファインアライメントで前記検出部によりマークを検出したサンプルショット領域のうちの少なくとも２つのサンプルショット領域で構成される、互いに異なる複数の組み合わせのそれぞれについて、当該組み合わせに含まれるサンプルショット領域のマークの検出値に基づいて前記第１基板の位置を補正するための第１補正値を求め、前記第１基板に対する前記プリアライメントで求められた前記第１基板の位置を補正するための第２補正値を用いて前記第１補正値を評価することにより、前記複数の組み合わせのうちの１つの組み合わせに含まれるサンプルショット領域を、前記第２基板に対する前記プリアライメントで前記検出部によりマークを検出するサンプルショット領域として決定する決定部と、
を有することを特徴とする。
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。
本発明によれば、例えば、プリアライメントやファインアライメントを行うのに有利なリソグラフィ装置を提供することができる。
本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。 基板のショット領域の配列の一例を示す図である。 基板のショット領域から選択されるサンプルショット領域の一例を示す図である。 基板の各ショット領域に設けられるアライメントマークの配置の一例を示す図である。 プリアライメントマークの形状の一例を示す図である。 ファインアライメントマークの形状の一例を示す図である。 基板に局所的な歪みが発生した様子を示す図である。 基板のショット領域から選択されるサンプルショット領域の一例を示す図である。 図１に示す露光装置におけるアライメント処理及び露光処理を説明するためのフローチャートである。 プリアライメントのサンプルショット領域を決定する処理を説明するための図である。 プリアライメントのサンプルショット領域を決定する処理を説明するための図である。 図１に示す露光装置におけるアライメント処理及び露光処理を説明するためのフローチャートである。
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。
図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略図である。露光装置１は、半導体デバイスや液晶表示素子の製造工程であるリソグラフィ工程に採用され、基板にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置１は、原版であるレチクルのパターンを、投影光学系を介して基板（基板上の各ショット領域）に転写する。
露光装置１は、照明光学系（不図示）と、レチクルステージ（不図示）と、投影光学系２０と、基板ステージ４０と、アライメント検出部５０と、制御部６０とを有する。照明光学系は、光源（不図示）からの光でレチクル１０を照明する。レチクルステージは、レチクル１０を保持して移動する可動ステージである。
レチクル１０は、基板３０に転写（形成）すべきパターン（回路パターン）が形成された原版である。投影光学系２０は、所定の投影倍率を有し、レチクル１０のパターンを基板３０に投影する。
基板３０には、図２に示すように、前工程で転写（形成）されたレチクルのパターンの転写領域である複数のショット領域３０１が格子状に配列されている。ショット領域３０１には、通常、同一のパターンが形成されている。また、ショット領域３０１のそれぞれには、プリアライメント用のアライメントマークやファインアライメント用のアライメントマークなどを含むアライメントマークＡＭが形成されている。
基板ステージ４０は、基板３０を保持して３次元に移動する可動ステージである。レチクルステージに保持されたレチクル１０と基板ステージ４０に保持された基板３０とは、投影光学系２０を介して、光学的に共役な位置（投影光学系２０の物体面及び像面）に配置される。
アライメント検出部５０は、基板３０の複数のショット領域３０１のそれぞれに設けられたアライメントマークＡＭを複数の倍率で検出可能なオフアクシスユニットである。アライメント検出部５０は、光源部５０１と、結像光学系５０２、５０３及び５０４と、ビームスプリッタ５０５及び５０６と、第１スコープ５０７と、第２スコープ５０８とを含む。光源部５０１からの光は、ビームスプリッタ５０５及び５０６を透過してアライメントマークＡＭに照射される。アライメントマークＡＭで反射された光は、第１スコープ５０７又は第２スコープ５０８で検出される。アライメントマークＡＭで反射された光を第１スコープ５０７で検出する場合、アライメントマークＡＭからの光は、ビームスプリッタ５０６を透過し、ビームスプリッタ５０５で反射されて、結像光学系５０３を介して、第１スコープ５０７に入射する。一方、アライメントマークＡＭで反射された光を第２スコープ５０８で検出する場合、アライメントマークＡＭからの光は、ビームスプリッタ５０６で反射されて、結像光学系５０４を介して、第２スコープ５０８に入射する。
第１スコープ５０７は、低倍率観察用のスコープであって、結像光学系５０３を介して入射する光を検出してマーク画像を生成する。第１スコープ５０７は、基板搬送装置が基板ステージ４０に基板３０を送り込む際に発生する位置ずれ（基板ステージ４０に対する基板３０の位置ずれ）を検出するために、一般的には、５００μｍ２程度の視野（検出範囲）を有する。かかる視野から、１つのアライメントマークＡＭで直交する２方向（Ｘ方向及びＹ方向）の位置を計測することが可能となる。
第２スコープ５０８は、第１スコープ５０７の倍率よりも高い倍率を有する高倍率観察用のスコープであって、結像光学系５０４を介して入射する光を検出してマーク画像を生成する。第２スコープ５０８は、アライメントマークＡＭの位置を高精度に検出するために、第１スコープ５０７の視野よりも狭い視野を有する。また、第２スコープ５０８は、本実施形態では、高倍率観察よりも計測精度は低下するものの、高倍率観察よりも広大な視野に対してアライメントマークＡＭを検出可能なようにも構成されている。換言すれば、第２スコープ５０８は、中倍率観察用のスコープとしても機能する。
制御部６０は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータ（情報処理装置）で構成され、露光装置１の各部（基板ステージ４０やアライメント検出部５０など）を統括的に制御する。制御部６０は、基板３０を露光する（即ち、レチクル１０のパターンを基板３０に転写する）露光処理を制御する。また、制御部６０は、レチクル１０と基板３０との位置合わせ（アライメント）、本実施形態では、基板３０の位置計測として、プリアライメント及びファインアライメントを含むアライメント処理を制御する。このように、制御部６０は、基板３０に対して、プリアライメントと、プリアライメントに続いてファインアライメントと、を行う処理部として機能する。このようなアライメント処理において、制御部６０は、アライメント検出部５０で生成されたマーク画像から基板３０に設けられたアライメントマークＡＭの位置を求めること（所謂、マーク検出）が可能である。
プリアライメントやファインアライメントのアライメント処理では、マーク検出において、パターンマッチング処理が多く用いられている。パターンマッチング処理は、２種類の方法に大別される。１つの方法は、画像を２値化してテンプレートとのマッチングを行い、最も相関が高い位置をマーク位置とする方法である。もう１つの方法は、濃淡画像のまま、濃淡情報を有するテンプレートとの相関演算を行う方法であって、正規化相関法などが多用される。
プリアライメントでは、基板搬送装置が基板ステージ４０に基板３０を送り込む際に発生する位置ずれを検出し、プリアライメントに続くファインアライメントを正常に処理可能な精度で基板３０を粗く位置合わせする。従って、プリアライメントでは、広い視野を有するスコープ、本実施形態では、低倍率観察用のスコープとして機能する第１スコープ５０７、或いは、中倍率観察用のスコープとして機能する第２スコープ５０８を用いる。
ファインアライメントでは、プリアライメントによって基板３０の位置ずれを粗く補正した後で、基板ステージ４０に保持された基板３０の位置を計測し、基板３０を精密に位置合わせする。従って、ファインアライメントでは、高い計測精度を有するスコープ、本実施形態では、高倍率観察用のスコープとして機能する第２スコープ５０８を用いる。
以下では、本実施形態におけるアライメント処理について詳細に説明する。アライメント処理では、図３に示すように、基板３０の複数のショット領域３０１から、アライメント検出部５０によりアライメントマークＡＭを検出するショット領域を選択（決定）し、各ショット領域のアライメントマークＡＭを検出する。例えば、図３では、プリアライメントでアライメント検出部５０によりアライメントマークＡＭを検出するショット領域として、サンプルショット領域３０２が選択されている。プリアライメントでは、複数のショット領域３０１から２以上のショット領域がサンプルショット領域３０２として選択される。また、ファインアライメントでアライメント検出部５０によりアライメントマークＡＭを検出するショット領域として、サンプルショット領域３０３が選択されている。ファインアライメントでは、複数のショット領域３０１から、基板３０を露光するのに必要なアライメント精度に応じて、サンプルショット領域３０２の数よりも多い数のサンプルショット領域３０３が選択される。
図４は、基板３０のショット領域３０１のそれぞれに設けられるアライメントマークＡＭの配置の一例を示す図である。図４に示すように、ショット領域３０１の実パターン領域（回路パターン領域）ＲＰＲの周辺のスクライブラインには、アライメントマークＡＭとして、プリアライメントマークＰＡＭ及びファインアライメントマークＦＡＭが設けられている。プリアライメントマークＰＡＭは、プリアライメントで第１スコープ５０７又は第２スコープ５０８により検出されるアライメントマークであって、例えば、図５に示す形状を有する。ファインアライメントマークＦＡＭは、ファインアライメントで第２スコープ５０８により検出されるアライメントマークであって、例えば、図６に示す形状を有する。
アライメントマークＡＭ（プリアライメントマークＰＡＭやファインアライメントマークＦＡＭ）は、前工程で形成されたマークであって、基板３０に塗布されたレジスト（感光剤）を介して検出される。アライメントマークＡＭを形成した後に基板３０に塗布されるレジストが透明であれば、直前の工程で形成されていなくても、これらのマークを検出することができる。
アライメントマークＡＭを検出するためには、アライメントマークＡＭをアライメント検出部５０（第１スコープ５０７や第２スコープ５０８）の視野まで移動させて静止させる必要がある。従って、基板３０を保持している基板ステージ４０を、例えば、図３に矢印で示す順序で駆動させながら（基板ステージ４０の移動及び静止を繰り返しながら）アライメントマークＡＭを検出する。なお、図３では、アライメント検出部５０の視野が基板上を移動するように示しているが、実際には、アライメント検出部５０は固定されているため、基板ステージ４０、即ち、基板３０（アライメントマークＡＭ）が相対的に矢印と逆方向に移動する。
また、基板３０には、様々な要因によって、図７に示すように、局所的な歪みが発生している場合がある。ここでは、プリアライメントでアライメント検出部５０によりプリアライメントマークＰＡＭを検出するショット領域として、サンプルショット領域ＳＬ１及びＳＬ２が選択されているが、サンプルショット領域ＳＬ２の近傍に局所的な歪みが発生している。また、ファインアライメントでアライメント検出部５０によりファインアライメントマークＦＡＭを検出するショット領域として、サンプルショット領域ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３、ＳＨ４、ＳＨ５及びＳＨ６が選択されている。
ファインアライメントでは、ファインアライメントのサンプルショット領域ＳＨ１乃至ＳＨ６のファインアライメントマークＦＡＭをアライメント検出部５０（第２スコープ５０８）の視野内に位置させる。具体的には、プリアライメントのサンプルショット領域ＳＬ１及びＳＬ２のプリアライメントマークＰＡＭの検出値から求められるショット領域の配列（プリアライメント補正値）に従って基板ステージ４０を駆動する。但し、図７に示すように、サンプルショット領域ＳＬ２が歪みを含んでいる場合には、プリアライメント補正値が誤差を含むことになる。この場合、サンプルショット領域ＳＨ１乃至ＳＨ６のファインアライメントマークＦＡＭをアライメント検出部５０の視野内に位置させることができず、ファインアライメントマークＦＡＭを検出できない、即ち、検出エラーとなる可能性がある。例えば、図７では、サンプルショット領域ＳＨ３、ＳＨ４及びＳＨ５が検出エラーとなっている。このように、ファインアライメントにおいて、多くのサンプルショット領域で検出エラーが発生すると、リカバリー処理が必要となる（ファインアライメントのエラーと判断される）ため、結果的に、スループットの低下を招いてしまう。
そこで、本実施形態では、プリアライメントやファインアライメントを行うのに有利な技術、即ち、ファインアライメントにおけるサンプルショット領域の検出エラーを低減し、スループットの低下を抑制する技術を提供する。
図９を参照して、露光装置１におけるアライメント処理及び露光処理を説明する。かかるアライメント処理及び露光処理は、上述したように、制御部６０が露光装置１の各部を統括的に制御することで行われる。ここでは、ロットの先頭の基板３０（第１基板）及び先頭以降の基板３０（第１基板に続く第２基板）に対するアライメント処理から露光処理までを例に説明する。また、ロットの先頭の基板３０に対するプリアライメントでアライメント検出部５０によりプリアライメントマークＰＡＭを検出するショット領域として、図８に示すように、サンプルショット領域ＳＬ１及びＳＬ２が選択されているものとする。更に、ロットの先頭の基板３０に対するファインアライメントでアライメント検出部５０によりファインアライメントマークＦＡＭを検出するショット領域として、図８に示すように、サンプルショット領域ＳＨ１乃至ＳＨ６が選択されているものとする。
Ｓ４０１では、メカプリアライメントを行う。具体的には、メカプリアライメント部（不図示）を介して、基板３０の切り欠き部、例えば、オリエンテーションフラットやノッチを基準としてメカプリアライメントが行われる。
Ｓ４０２では、Ｓ４０１でメカプリアライメントを行った基板３０がロットの先頭の基板３０であるかどうかを判定する。ロットの先頭の基板３０である場合には、Ｓ４０３に移行する。一方、ロットの先頭の基板３０でない場合には、Ｓ４１６に移行する。
Ｓ４０３では、サンプルショット領域ＳＬ１が第１スコープ５０７の視野内に位置するように、基板ステージ４０を駆動する。具体的には、メカプリアライメント基準で、サンプルショット領域ＳＬ１のプリアライメントマークＰＡＭが第１スコープ５０７の視野内に追い込まれるように、基板ステージ４０を駆動する。
Ｓ４０４では、低倍率検出用のスコープとして機能する第１スコープ５０７によりサンプルショット領域ＳＬ１のプリアライメントマークＰＡＭを検出する（低倍検出）。
Ｓ４０５では、サンプルショット領域ＳＬ２が第１スコープ５０７の視野内に位置するように、基板ステージ４０を駆動する。具体的には、メカプリアライメント基準で、サンプルショット領域ＳＬ２のプリアライメントマークＰＡＭが第１スコープ５０７の視野内に追い込まれるように、基板ステージ４０を駆動する。
Ｓ４０６では、低倍率検出用のスコープとして機能する第１スコープ５０７によりサンプルショット領域ＳＬ２のプリアライメントマークＰＡＭを検出する（低倍検出）。
Ｓ４０７では、基板ステージ４０に保持された基板３０の位置を補正する。具体的には、Ｓ４０４及びＳ４０６のそれぞれで得られたサンプルショット領域ＳＬ１及びＳＬ２のプリアライメントマークＰＡＭの検出値から基板３０のショット領域の配列、即ち、プリアライメント補正値を求める。そして、プリアライメント補正値に基づいて、基板３０の位置の補正、具体的には、シフト補正、回転補正、倍率補正を行う。
Ｓ４０８では、サンプルショット領域ＳＨ１が第２スコープ５０８の視野内に位置するように、基板ステージ４０を駆動する。具体的には、サンプルショット領域ＳＨ１のファインアライメントマークＦＡＭが第２スコープ５０８の視野内に追い込まれるように、基板ステージ４０を駆動する。
Ｓ４０９では、高倍率検出用のスコープとして機能する第２スコープ５０８によりサンプルショット領域ＳＨ１のファインアライメントマークＦＡＭを検出する（高倍検出）。
Ｓ４１０では、サンプルショット領域ＳＨｎ（ｎ＝２〜６）が第２スコープ５０８の視野内に位置するように、基板ステージ４０を駆動する。具体的には、サンプルショット領域ＳＨｎのファインアライメントマークＦＡＭが第２スコープ５０８の視野内に追い込まれるように、基板ステージ４０を駆動する。
Ｓ４１１では、高倍率検出用のスコープとして機能する第２スコープ５０８によりサンプルショット領域ＳＨｎのファインアライメントマークＦＡＭを検出する（高倍検出）。
Ｓ４１０及びＳ４１１は、サンプルショット領域ＳＨｎ（ｎ＝２〜６）のファインアライメントマークＦＡＭを検出するまで繰り返す。
Ｓ４１２では、グローバルアライメント補正値（ファインアライメント補正値）を求める。具体的には、Ｓ４０９及びＳ４１１のそれぞれで得られたサンプルショット領域ＳＨ１乃至ＳＨ６のファインアライメントマークＦＡＭの検出値から基板３０のショット領域の配列、即ち、グローバルアライメント補正値を求める。
Ｓ４１３では、Ｓ４０９乃至Ｓ４１２を経た基板３０がロットの先頭の基板３０であるかどうかを判定する。ロットの先頭の基板３０である場合には、Ｓ４１４に移行する。一方、ロットの先頭の基板３０でない場合には、Ｓ４１５に移行する。
Ｓ４１４では、Ｓ４０９及びＳ４１１のそれぞれで得られたサンプルショット領域ＳＨ１乃至ＳＨ６のファインアライメントマークＦＡＭの検出値に基づいて、先頭以降の基板３０に対するプリアライメントのサンプルショット領域を決定（最適化）する。従って、制御部６０は、プリアライメントのサンプルショット領域を決定する決定部としても機能する。なお、サンプルショット領域の決定とは、先頭以降の基板３０の形状、即ち、ショット領域の配列を正しく求めることができるように、プリアライメントのサンプルショット領域を決定（選択）することを意味する。
図１０を参照して、プリアライメントのサンプルショット領域を決定する処理について具体的に説明する。まず、先頭の基板３０に対するファインアライメントでマークを検出したサンプルショット領域ＳＨ１乃至ＳＨ６のうちの少なくとも２つのサンプルショット領域で構成される、互いに異なる複数の組み合わせを生成する。ここでは、図１０に示すように、サンプルショット領域ＳＨ１乃至ＳＨ６のうちの２つのサンプルショット領域（第１サンプルショット領域及び第２サンプルショット領域）で構成される複数の組み合わせを生成する。
そして、複数の組み合わせのそれぞれについて、その組み合わせに含まれるサンプルショット領域の検出値から先頭の基板３０のショット領域の配列、即ち、プリアライメント補正値を求める。ここでは、図１０に示すように、プリアライメント補正値として、倍率（Ｍａｇ．）に関する補正値と、回転に関する補正値（Ｒｏｔ．）を求めている。
更に、プリアライメントのサンプルショット領域ＳＬ１及びＳＬ２の検出値から求められたプリアライメント補正値を基準とし、各組み合わせに含まれるサンプルショット領域の検出値から求められたプリアライメント補正値の乖離具合、即ち、相関度を求める。
相関度は、例えば、以下のように求めることができる。サンプルショット領域ＳＬ１及びＳＬ２の検出値から求められたプリアライメント補正値のそれぞれの要素を、Ｘに関する補正値ＰｒｅＸ、Ｙに関する補正値ＰｒｅＹ、回転に関する補正値Ｐｒｅθ、倍率に関する補正値ＰｒｅＭａｇとする。また、各組み合わせから求められたプリアライメント補正値のそれぞれの要素を、Ｘに関する補正値Ｃ１Ｘ〜ＣｎＸ、Ｙに関する補正値Ｃ１Ｙ〜ＣｎＹ、回転に関する補正値Ｃ１θ〜Ｃｎθ、倍率に関する補正値Ｃ１Ｍａｇ〜ＣｎＭａｇとする。この場合、相関度Ｃｏｌ＿ｎは、以下の式（１）から求めることができる。
Ｃｏｌ＿ｎ＝Ｗｘ（ＰｒｅＸ−ＣｎＸ）＋Ｗｙ（ＰｒｅＹ−ＣｎＹ）＋Ｗθ（Ｐｒｅθ−Ｃｎθ）＋Ｗｍａｇ（ＰｒｅＭａｇ−ＣｎＭａｇ） ・・・（１）
式（１）において、Ｗｘ、Ｗｙ、Ｗθ及びＷｍａｇは、それぞれ、プリアライメント補正値の各要素に与える重み係数である。
例えば、サンプルショット領域ＳＨ４及びＳＨ５が歪みを含んでいるものとする。この場合、サンプルショット領域ＳＨ４又はＳＨ５を含む組み合わせから求められたプリアライメント補正値は、サンプルショット領域ＳＬ１及びＳＬ２の検出値から求められたプリアライメント補正値との乖離が大きくなり、相関度が低くなる。このような相関度が低い組み合わせに含まれるサンプルショット領域をプリアライメントで用いると、図７で説明したように、ファインアライメントにおいて、多くのサンプルショット領域で検出エラーが発生する可能性が高くなる。そこで、相関度が最も高い組み合わせに含まれるサンプルショット領域を、ロットの先頭以降の基板３０に対するプリアライメントのサンプルショット領域として決定する。従って、図１０では、サンプルショット領域ＳＨ１及びＳＨ２がロットの先頭以降の基板３０に対するプリアライメントのサンプルショット領域として決定される。
なお、本実施形態では、相関度が最も高い組み合わせに含まれるサンプルショット領域を、ロットの先頭以降の基板３０に対するプリアライメントのサンプルショット領域として決定するが、これに限定されるものではない。例えば、ファインアライメント補正値との相関を求めて評価してもよいし、サンプルショット領域ＳＬ１及びＳＬ２とは別に基準となるサンプルショット領域を設定して評価してもよい。
また、ロットの先頭の基板３０に対するプリアライメントで求められたショット領域の配列（第２配列）に対する、各組み合わせから求められたショット領域の配列（第１配列）の評価値を求める。そして、かかる評価値が許容範囲に収まる組み合わせに含まれるサンプルショット領域を、ロットの先頭以降の基板３０に対するプリアライメントのサンプルショット領域として決定してもよい。
図９に戻って、Ｓ４１５では、露光処理を行う。具体的には、Ｓ４１２で求めたグローバルアライメント補正値を反映させながら、即ち、グローバルアライメントを行いながら、基板３０を露光する。
また、Ｓ４０２において、ロットの先頭の基板３０でない、即ち、ロットの先頭以降の基板３０である場合には、上述したように、Ｓ４１６に移行する。ロットの先頭以降の基板３０に対するプリアライメントのサンプルショット領域は、上述したように、Ｓ４１４において、サンプルショット領域ＳＨ１及びＳＨ２と決定されている。
Ｓ４１６では、サンプルショット領域ＳＨ２が第２スコープ５０８の視野内に位置するように、基板ステージ４０を駆動する。具体的には、サンプルショット領域ＳＨ２のプリアライメントマークＰＡＭが第２スコープ５０８の視野内に追い込まれるように、基板ステージ４０を駆動する。
Ｓ４１７では、中倍率検出用のスコープとして機能する第２スコープ５０８によりサンプルショット領域ＳＨ２のプリアライメントマークＰＡＭを検出する（中倍検出）。
Ｓ４１８では、サンプルショット領域ＳＨ１が第２スコープ５０８の視野内に位置するように、基板ステージ４０を駆動する。具体的には、サンプルショット領域ＳＨ１のプリアライメントマークＰＡＭが第２スコープ５０８の視野内に追い込まれるように、基板ステージ４０を駆動する。
Ｓ４１９では、中倍率検出用のスコープとして機能する第２スコープ５０８によりサンプルショット領域ＳＨ１のプリアライメントマークＰＡＭを検出する（中倍検出）。
Ｓ４２０では、基板ステージ４０に保持された基板３０の位置を補正する。具体的には、Ｓ４１７及びＳ４１９のそれぞれで得られたサンプルショット領域ＳＨ１及びＳＨ２のプリアライメントマークＰＡＭの検出値から基板３０のショット領域の配列、即ち、プリアライメント補正値を求める。そして、プリアライメント補正値に基づいて、基板３０の位置の補正、具体的には、シフト補正、回転補正、倍率補正を行う。
このように、本実施形態によれば、局所的な歪みを含んでいないショット領域を、ロットの先頭以降の基板３０に対するプリアライメントのサンプルショット領域とすることができる。従って、ファインアライメントにおけるサンプルショット領域の検出エラーを低減し、スループットの低下を抑制することができる。
なお、本実施形態では、ロットの先頭以降の基板３０に対するプリアライメントにおいて、中倍率検出用のスコープとして機能する第２スコープ５０８を用いているが、低倍率検出用のスコープとして機能する第１スコープ５０７を用いてもよい。また、中倍率検出用のスコープとして機能する第３スコープを別途用いてもよい。また、本実施形態では、ロットの先頭以降の基板３０に対するプリアライメントにおいて、サンプルショット領域ＳＨ２、サンプルショット領域ＳＨ１の順にプリアライメントマークＰＡＭを検出している。これは、ロットの先頭以降の基板３０に対するファインアライメントの最初のサンプルショット領域がサンプルショット領域ＳＨ１であるからである。これにより、基板ステージ４０の駆動（Ｓ４０８）を省略することが可能となり、スループットの向上に寄与する。このように、ファインアライメントの最初のサンプルショット領域がプリアライメントの最後のサンプルショット領域となるように、プリアライメントのサンプルショット領域を決定してもよい。
また、相関度を求める際には、サンプルショット領域ＳＨ１乃至ＳＨ６のファインアライメントマークＦＡＭの検出値だけではなく、プリアライメントに要する処理時間を考慮してもよい。ここで、プリアライメントに要する処理時間は、基板ステージ４０の移動時間、マーク画像の取得時間、マーク画像の処理時間などの時間コストを含む。この場合、相関度Ｃｏｌ＿ｎは、以下の式（２）から求めることができる。
Ｃｏｌ＿ｎ＝Ｗｘ（ＰｒｅＸ−ＣｎＸ）＋Ｗｙ（ＰｒｅＹ−ＣｎＹ）＋Ｗθ（Ｐｒｅθ−Ｃｎθ）＋Ｗｍａｇ（ＰｒｅＭａｇ−ＣｎＭａｇ）＋ＷＴ（ＰｒｅＴ−ＣｎＴ） ・・・（２）
式（２）において、ＰｒｅＴは、サンプルショット領域ＳＬ１及びＳＬ２のプリアライメントマークＰＡＭの検出に要する時間であり、ＣｎＴは、各組み合わせに含まれるサンプルショット領域のプリアライメントマークＰＡＭの検出に要する時間である。また、ＷＴは、時間コストに与える重みである。
プリアライメントの時間コストを考慮した場合、即ち、式（２）から求められた相関度を図１１に示す。図１１では、図１０と比較して、プリアライメントの時間コストを考慮しているため、サンプルショット領域間の距離が長い組み合わせについては、相関度が低くなっていることがわかる。
一般的に、サンプルショット領域間の距離が長いほど、プリアライメント補正値は確からしさを増すため、図１０では、サンプルショット領域間の距離が長い組む合わせの相関度が高くなりやすい。但し、このような時間的要素を考慮することで、プリアライメントの正確性を維持しながら、高いスループットを実現することが可能となる。
このように、プリアライメントでサンプルショット領域のプリアライメントマークＰＡＭを検出するために要する基板ステージ４０の移動時間又は移動距離にも基づいて、プリアライメントのサンプルショット領域を決定してもよい。
また、図１２に示すように、ロットの先頭以外の基板３０に対しては、プリアライメントの最後のショット領域のプリアライメントマークＰＡＭの検出を省略して更なるスループットの向上を図ることも可能である。この場合、Ｓ４１７の後のＳ５０１では、基板ステージ４０に保持された基板３０の位置を補正する。具体的には、Ｓ４１７で得られたサンプルショット領域ＳＨ２のプリアライメントマークＰＡＭの検出値に基づいて、基板３０のシフト補正を行う。また、Ｓ４０９の後のＳ５０２では、Ｓ４０９を経た基板３０がロットの先頭の基板３０であるかどうかを判定する。ロットの先頭の基板３０である場合には、Ｓ４１０に移行する。一方、ロットの先頭の基板３０でない場合には、Ｓ５０３に移行する。Ｓ５０３では、基板ステージ４０に保持された基板３０の位置を補正する。具体的には、基板３０の回転補正及び倍率補正を行う。かかる補正は、Ｓ４１７で得られたサンプルショット領域ＳＨ２のプリアライメントマークＰＡＭの検出値及びＳ４０９で得られたサンプルショット領域ＳＨ１のファインアライメントマークＦＡＭの検出値に基づいて行われる。
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）などの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、露光装置１を用いて、基板にパターンを形成する工程と、パターンが形成された基板を処理する工程と、処理された基板から物品を製造する工程とを含む。また、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、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
本発明は、上述の実施形態の１つ以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１つ以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
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及び変更が可能である。例えば、本発明はリソグラフィ装置を露光装置に限定するものではなく、インプリント装置にも適用することができる。ここで、インプリント装置は、基板上に供給されたインプリント材とモールドとを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、モールドのパターンが転写された硬化物のパターンを形成する。上述した物品の製造方法は、インプリント装置を用いて行ってもよい。
１：露光装置 １０：レチクル ２０：投影光学系 ３０：基板 ４０：基板ステージ ５０：アライメント検出部 ６０：制御部

Claims (13)

  1. 第１基板と、前記第１基板に続く第２基板とを含む基板にパターンを形成するリソグラフィ装置であって、
    前記基板の複数のショット領域のそれぞれに設けられたマークを検出する検出部と、
    前記基板に対して、プリアライメントと、前記プリアライメントに続いてファインアライメントと、を行う処理部と、
    前記第１基板に対する前記ファインアライメントで前記検出部によりマークを検出したサンプルショット領域のうちの少なくとも２つのサンプルショット領域で構成される、互いに異なる複数の組み合わせのそれぞれについて、当該組み合わせに含まれるサンプルショット領域のマークの検出値に基づいて前記第１基板の位置を補正するための第１補正値を求め、前記第１基板に対する前記プリアライメントで求められた前記第１基板の位置を補正するための第２補正値を用いて前記第１補正値を評価することにより、前記複数の組み合わせのうちの１つの組み合わせに含まれるサンプルショット領域を、前記第２基板に対する前記プリアライメントで前記検出部によりマークを検出するサンプルショット領域として決定する決定部と、
    を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
  2. 前記決定部は、前記複数の組み合わせのそれぞれについて、前記第２補正値に対する前記第１補正値の評価値を求め、前記評価値が許容範囲に収まる組み合わせに含まれるサンプルショット領域を、前記第２基板に対する前記プリアライメントで前記検出部によりマークを検出するサンプルショット領域として決定することを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
  3. 前記決定部は、前記複数の組み合わせのそれぞれについて、前記第２補正値と前記第１補正値との相関度を求め、前記相関度が最も高い組み合わせに含まれるサンプルショット領域を、前記第２基板に対する前記プリアライメントで前記検出部によりマークを検出するサンプルショット領域として決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のリソグラフィ装置。
  4. 前記基板を保持して移動するステージを更に有し、
    前記決定部は、前記第２基板に対する前記プリアライメントでサンプルショット領域のマークを検出するために要する前記ステージの移動時間又は移動距離にも基づいて、前記第２基板に対する前記プリアライメントで前記検出部によりマークを検出するサンプルショット領域を決定することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
  5. 前記決定部は、前記第２基板に対する前記ファインアライメントで前記検出部によりマークを検出する最初のサンプルショット領域が前記第２基板に対する前記プリアライメントで前記検出部によりマークを検出する最後のサンプルショット領域となるように、前記第２基板に対する前記プリアライメントで前記検出部によりマークを検出するサンプルショット領域を決定することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
  6. 前記検出部は、前記プリアライメントでは第１倍率で前記マークを検出し、前記ファインアライメントでは前記第１倍率よりも高い第２倍率で前記マークを検出することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
  7. 前記プリアライメントで前記検出部によりマークを検出するサンプルショット領域の数は、２以上であり、
    前記ファインアライメントで前記検出部によりマークを検出するサンプルショット領域の数は、前記プリアライメントで前記検出部によりマークを検出するサンプルショット領域の数よりも多いことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
  8. レチクルのパターンを前記基板に投影する投影光学系を更に有することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
  9. 前記決定部は、前記複数の組み合わせのうちの１つの組み合わせに含まれるサンプルショット領域に対応する位置にある前記第２基板上の複数のショット領域を、前記第２基板に対する前記プリアライメントで前記検出部によりマークを検出するサンプルショット領域として決定することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
  10. 第１基板と、前記第１基板に続く第２基板とを含む基板にパターンを形成するリソグラフィ方法であって、
    前記第１基板及び前記第２基板のそれぞれに対して、プリアライメントと、前記プリアライメントに続いてファインアライメントと、を行う工程と、
    前記第２基板に対する前記プリアライメントを行う前に、前記第１基板に対する前記ファインアライメントでマークを検出したサンプルショット領域のうちの少なくとも２つのサンプルショット領域で構成される、互いに異なる複数の組み合わせのそれぞれについて、当該組み合わせに含まれるサンプルショット領域のマークの検出値に基づいて前記第１基板の位置を補正するための第１補正値を求め、前記第１基板に対する前記プリアライメントで求められた前記第１基板の位置を補正するための第２補正値を用いて前記第１補正値を評価することにより、前記複数の組み合わせのうちの１つの組み合わせに含まれるサンプルショット領域を、前記第２基板に対する前記プリアライメントでマークを検出するサンプルショット領域として決定する工程と、
    を有することを特徴とするリソグラフィ方法。
  11. 第１基板と、前記第１基板に続く第２基板のそれぞれに対して、プリアライメント、前記プリアライメントに続いてファインアライメントとを行う際の前記第２基板に対する前記プリアライメントでマークを検出するサンプルショット領域を決定する決定方法であって、
    前記第１基板に対する前記ファインアライメントでマークを検出したサンプルショット領域のうちの少なくとも２つのサンプルショット領域で構成される、互いに異なる複数の組み合わせのそれぞれについて、当該組み合わせに含まれるサンプルショット領域のマークの検出値に基づいて前記第１基板の位置を補正するための第１補正値を求める工程と、
    前記第１基板に対する前記プリアライメントで求められた前記第１基板の位置を補正するための第２補正値を用いて前記第１補正値を評価することにより、前記複数の組み合わせのうちの１つの組み合わせに含まれるサンプルショット領域を、前記第２基板に対する前記プリアライメントでマークを検出するサンプルショット領域として決定する工程と、
    を有することを特徴とする決定方法。
  12. 請求項１１に記載の決定方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  13. 請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いて基板にパターンを形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、
    処理された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。
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