Search

JP-2026077773-A - 計測装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法

JP2026077773AJP 2026077773 AJP2026077773 AJP 2026077773AJP-2026077773-A

Abstract

【課題】対象物に設けられたパターンの位置を計測するのに有利な計測装置を提供する。 【解決手段】対象物に設けられた第１パターン及び第２パターンの位置を計測する計測装置であって、複数の画素が２方向に配列された撮像素子を有し、前記撮像素子における第１撮像領域で前記第１パターンを撮像し、前記第１撮像領域とは異なる、前記撮像素子における第２撮像領域で前記第２パターンを撮像する撮像部と、前記第１撮像領域で撮像される前記第１パターンの検出信号の強度と前記第２撮像領域で撮像される前記第２パターンの検出信号の強度との相対比が許容範囲に収まるように前記第１撮像領域の感度と前記第２撮像領域の感度とを互いに異ならせ、前記第１パターン及び前記第２パターンの像が前記撮像素子に形成された状態で、前記第１パターン及び前記第２パターンが含まれる画像を前記撮像部に撮像させ、前記画像に基づいて前記第１パターン及び前記第２パターンの位置を求める制御部と、を有することを特徴とする計測装置を提供する。 【選択図】図４

Inventors

  • 山口 渉

Assignees

  • キヤノン株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20260213

Claims (19)

  1. 対象物に設けられた第１パターン及び第２パターンの位置を計測する計測装置であって、 複数の画素が２方向に配列された撮像素子を有し、前記撮像素子における第１撮像領域で前記第１パターンを撮像し、前記第１撮像領域とは異なる、前記撮像素子における第２撮像領域で前記第２パターンを撮像する撮像部と、 前記第１撮像領域で撮像される前記第１パターンの検出信号の強度と前記第２撮像領域で撮像される前記第２パターンの検出信号の強度との相対比が許容範囲に収まるように前記第１撮像領域の感度と前記第２撮像領域の感度とを互いに異ならせ、前記第１パターン及び前記第２パターンの像が前記撮像素子に形成された状態で、前記第１パターン及び前記第２パターンが含まれる画像を前記撮像部に撮像させ、前記画像に基づいて前記第１パターン及び前記第２パターンの位置を求める制御部と、を有することを特徴とする計測装置。
  2. 前記制御部は、前記第１撮像領域及び前記第２撮像領域に含まれる複数の画素のそれぞれの感度を設定することにより前記第１撮像領域の感度と前記第２撮像領域の感度とを互いに異ならせることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
  3. 前記制御部は、前記第１撮像領域に含まれる画素の感度と、前記第２撮像領域に含まれる画素の感度とを個別に設定することにより前記第１撮像領域の感度と前記第２撮像領域の感度とを互いに異ならせることを特徴とする請求項１又は２に記載の計測装置。
  4. 前記制御部は、前記第１パターンの検出信号の強度、及び、前記第２パターンの検出信号の強度が前記撮像部の飽和レベル未満となるように、前記第１撮像領域の感度と、前記第２撮像領域の感度とを互いに異ならせることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  5. 前記制御部は、前記第１撮像領域及び前記第２撮像領域に含まれる複数の画素のそれぞれのデジタルゲインを調整することにより前記第１撮像領域の感度と前記第２撮像領域の感度とを互いに異ならせることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  6. 前記制御部は、前記第１撮像領域の感度又は前記第２撮像領域の感度を１と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項に記載の計測装置。
  7. 前記制御部は、 前記第１パターン及び前記第２パターンの位置を計測する第１計測処理と、前記第１パターン及び前記第２パターンの位置を計測する第２計測処理と、を順に行い、 前記第１計測処理で得られる前記第１パターン及び前記第２パターンのそれぞれの位置に基づいて前記第１撮像領域と前記第２撮像領域を設定して、前記相対比が許容範囲に収まるように前記第１撮像領域の感度と前記第２撮像領域の感度とを互いに異ならせる設定をした状態で撮像された、前記第２計測処理で得られる前記画像に基づいて前記第１パターン及び前記第２パターンの位置を求めることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  8. 前記第１計測処理は、前記第１パターン及び前記第２パターンの位置を第１解像度、且つ、第１計測範囲で計測し、前記第２計測処理は、前記第１パターン及び前記第２パターンの位置を前記第１解像度よりも高い第２解像度、且つ、前記第１計測範囲よりも狭い第２計測範囲で計測することを特徴とする請求項７に記載の計測装置。
  9. 前記第１パターンと前記第２パターンとは、前記対象物上の異なる層に設けられ、 前記制御部は、前記第１パターン及び前記第２パターンの位置から前記第１パターンと前記第２パターンとの相対位置を求めることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  10. 前記第１パターンと前記第２パターンとは、前記対象物上の異なる層に設けられ、 前記制御部は、前記第１パターン及び前記第２パターンの位置から前記第１パターンと前記第２パターンとで構成されるパターンの位置を求めることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の計測装置。
  11. 対象物に設けられたマークの位置を計測する計測装置であって、 複数の画素が２方向に配列された撮像素子を有し、前記撮像素子における第１撮像領域で前記マークを撮像し、前記第１撮像領域とは異なる、前記撮像素子における第２撮像領域で前記マークの周辺領域にあるパターンを撮像する撮像部と、 前記第１撮像領域で撮像される前記マークの検出信号の強度と前記第２撮像領域で撮像される前記パターンの検出信号の強度との相対比が許容範囲に収まるように前記第１撮像領域の感度と前記第２撮像領域の感度とを互いに異ならせ、前記マーク及び前記パターンの像が前記撮像素子に形成された状態で、前記マーク及び前記パターンが含まれる画像を前記撮像部に撮像させ、前記画像に基づいて前記マークの位置を求める制御部と、を有することを特徴とする計測装置。
  12. 前記パターンは、デバイスパターンを含むことを特徴とする請求項１１に記載の計測装置。
  13. リソグラフィ装置であって、 基板に設けられたマークの位置を計測する請求項１１又は１２のうちいずれか１項に記載の計測装置と、 前記計測装置で計測された前記マークの位置に基づいて、前記基板を位置決めするステージと、 を有することを特徴とするリソグラフィ装置。
  14. 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１３に記載のリソグラフィ装置。
  15. 請求項１３又は１４に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、 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。
  16. 複数の画素が２方向に配列された撮像素子を有する撮像部により撮像された画像に基づき、対象物に設けられた第１パターン及び第２パターンの位置を計測する計測方法であって、 前記撮像部は、前記撮像素子における第１撮像領域で前記第１パターンを撮像し、前記第１撮像領域とは異なる、前記撮像素子における第２撮像領域で前記第２パターンを撮像し、 前記第１撮像領域で撮像される前記第１パターンの検出信号の強度と前記第２撮像領域で撮像される前記第２パターンの検出信号の強度との相対比が許容範囲に収まるように前記第１撮像領域の感度と前記第２撮像領域の感度とを互いに異ならせ、前記第１パターン及び前記第２パターンの像が前記撮像素子に形成された状態で、前記第１パターン及び前記第２パターンが含まれる画像を前記撮像部に撮像させる工程と、 前記画像に基づいて、前記第１パターン及び前記第２パターンの位置を求める工程と、を有することを特徴とする計測方法。
  17. 複数の画素が２方向に配列された撮像素子を有する撮像部により撮像された画像に基づき、対象物に設けられたマークの位置を計測する計測方法であって、 前記撮像部は、前記撮像素子における第１撮像領域で前記マークを撮像し、前記第１撮像領域とは異なる、前記撮像素子における第２撮像領域で前記マークの周辺領域にあるパターンを撮像し、 前記第１撮像領域で撮像される前記マークの検出信号の強度と前記第２撮像領域で撮像される前記パターンの検出信号の強度との相対比が許容範囲に収まるように前記第１撮像領域の感度と前記第２撮像領域の感度とを互いに異ならせ、前記マーク及び前記パターンの像が前記撮像素子に形成された状態で、前記マーク及び前記パターンが含まれる画像を前記撮像部に撮像させる工程と、 前記画像に基づいて、前記マークの位置を求める工程と、を有することを特徴とする計測方法。
  18. 前記パターンは、デバイスパターンを含むことを特徴とする請求項１７に記載の計測方法。
  19. 物品の製造方法であって、 複数の画素が２方向に配列された撮像素子を有する撮像部により基板に設けられたマークの画像を撮像してマークの位置を計測する工程と、 前記計測する工程における計測結果に基づいて、前記基板を位置合わせする工程と、 前記位置合わせする工程において位置合わせされた前記基板にパターンを形成する工程と、 前記パターンを形成する工程において前記パターンが形成された前記基板を処理する工程と、 前記基板を処理する工程において処理された前記基板から物品を製造する工程と、 を有し、 前記撮像部は、前記撮像素子における第１撮像領域で前記マークを撮像し、前記第１撮像領域とは異なる、前記撮像素子における第２撮像領域で前記マークの周辺領域にあるパターンを撮像し、 前記計測する工程は、 前記第１撮像領域で撮像される前記マークの検出信号の強度と前記第２撮像領域で撮像される前記パターンの検出信号の強度との相対比が許容範囲に収まるように前記第１撮像領域の感度と前記第２撮像領域の感度とを互いに異ならせ、前記マーク及び前記パターンの像が前記撮像素子に形成された状態で、前記マーク及び前記パターンが含まれる画像を前記撮像部に撮像させる工程と、 前記画像に基づいて、前記マークの位置を求める工程と、を含むことを特徴とする物品の製造方法。

Description

本発明は、計測装置、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。 近年、半導体集積回路の高集積化及び微細化が進み、基板上に形成すべきパターンの線幅が非常に小さくなってきているため、基板上にパターン（レジストパターン）を形成するリソグラフィ工程には、更なる微細化が要求されている。リソグラフィ工程で用いられるステップ・アンド・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、原版からの光（露光光）を、投影光学系を介して基板上の所定の位置に結像させることで、基板上にパターンを形成する。従って、パターンの微細化の要求を満たすためには、原版と基板との相対位置を高精度に位置合わせ（アライメント）することが重要となる。また、パターンの微細化に伴い、基板上に形成されたパターンの重ね合わせ誤差の計測においても、基板上の異なる層（レイヤー）に形成されたパターンを高精度に計測することが重要となる。 露光装置では、一般的に、露光に先立って、基板上のショット領域に対応して設けられているアライメントマークの位置を計測し、かかる計測結果からショット領域の配列（格子配列）を求めて位置合わせを行うグローバルアライメントが行われている。グローバルアライメントでは、アライメント精度の向上と計測時間の短縮とを両立させるために、撮像素子の視野に対して読み出し領域を設定してアライメントマークの位置を計測する技術が提案されている（特許文献１参照）。 特許文献１には、撮像素子における解像度及び読み出し領域の設定を変更して、複数のマーク要素で構成されるアライメントマークの位置を計測する技術が開示されている。かかる技術では、低解像度、且つ、広範囲のマーク検出と、高解像度、且つ、狭範囲のマーク検出とを順次行うことで、基板上のアライメントマークを高速、且つ、高精度に計測することを可能としている。 また、基板上に形成された異なるレイヤーの重ね合わせ誤差を計測する重ね合わせ計測においては、下層に形成されたパターンと、上層に形成されたパターンとを同時に観察して上下層のパターンの相対位置を計測することが行われている。重ね合わせ計測では、計測精度の向上と計測時間の短縮とを両立させるために、撮像素子からの出力画像に対して処理領域を設定してパターンの相対位置情報を取得する技術が提案されている（特許文献２参照）。 特許文献２には、撮像素子からの出力画像における複数のパターンに対して、複数の処理領域を設定する技術が開示されている。かかる技術では、複数の処理領域のそれぞれでパターンに対応する信号を生成することで、基板上の異なるレイヤーに形成された複数のパターンの相対位置を高速、且つ、高精度に計測することを可能としている。 特許第５５５０２５３号公報特許第５１８０４１９号公報 本発明の第１実施形態における計測装置を説明するための図である。重ね合わせ誤差を計測する計測処理を説明するための図である。従来技術における課題を説明するための図である。第１実施形態における重ね合わせ誤差を計測する計測処理を説明するための図である。第１実施形態における重ね合わせ誤差を計測する計測処理のシーケンスを説明するためのフローチャートである。図５に示すＳ１５４における具体的な感度補正値の算出手法を説明するための図である。本発明の第２実施形態における露光装置を説明するための図である。基板を露光する露光処理のシーケンスを説明するためのフローチャートである。第２実施形態におけるマークの位置を計測する計測処理を説明するための図である。第３実施形態におけるマークの位置を計測する計測処理を説明するための図である。 以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。 ＜第１実施形態＞ 図１（ａ）は、本発明の一側面としての計測装置１００の構成を示す概略図である。計測装置１００は、基板７３における重ね合わせ誤差、具体的には、基板上（対象物上）の異なる層に設けられた複数のパターンの相対位置を計測する重ね合わせ計測装置（重ね合わせ検査装置）である。計測装置１００は、図１（ａ）に示すように、基板７３を保持する基板ステージＷＳと、計測部５０と、制御部１１００とを有する。 基板７３は、計測装置１００によって重ね合わせ誤差が計測される対象物である。基板７３は、例えば、半導体素子や液晶表示素子などのデバイスを製造するのに用いられる基板であって、具体的には、ウエハ、液晶基板、その他の被処理基板などを含む。 基板ステージＷＳは、基板チャック（不図示）を介して基板７３を保持し、基板駆動機構（不図示）に接続されている。基板駆動機構は、リニアモータなどを含み、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向に基板ステージＷＳを駆動することで、基板ステージＷＳに保持された基板７３を移動させることができる。また、基板ステージＷＳの位置は、例えば、６軸のレーザ干渉計８１などで監視され、制御部１１００の制御下において、基板ステージＷＳは所定の位置に駆動される。 制御部１１００は、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、例えば、記憶部に記憶されたプログラムに従って計測装置１００の各部を統括的に制御して計測装置１００を動作させる。制御部１１００は、本実施形態では、計測装置２００における計測処理や計測装置２００で得られた計測値の補正処理（演算処理）を制御する。 図１（ｂ）を参照して、計測部５０の構成について説明する。計測部５０は、光源６１からの光を用いて基板７３を照明する照明系と、基板７３に設けられている計測パターン７２からの光を撮像素子７５に結像する（計測パターン７２の像を形成する）結像系（検出系）と、を含む。撮像素子７５は、計測パターン７２からの光を検出する複数の画素を含み、かかる複数の画素によって計測パターン７２を撮像するための撮像領域を形成する撮像部として機能する。ここで、計測パターン７２は、基板７３における重ね合わせ誤差を計測するためのパターンである。 図１（ｂ）を参照するに、光源６１からの光は、照明光学系６２及び６３を介して、基板７３と光学的に共役な位置に配置された照明開口絞り６４に導かれる。照明開口絞り６４での光束径は、光源６１での光束径よりも小さくなる。照明開口絞り６４を通過した光は、照明光学系６６、ミラーＭ２及びリレーレンズ６７を介して、偏光ビームスプリッタ６８に導かれる。偏光ビームスプリッタ６８は、Ｙ方向に平行なＰ偏光の光を透過し、Ｘ方向に平行なＳ偏光の光を反射する。偏光ビームスプリッタ６８を透過したＰ偏光の光は、開口絞り６９を介して、λ／４板７０を通過して円偏光に変換され、対物光学系７１を介して、基板７３に設けられた計測パターン７２をケーラー照明する。 なお、照明系には、光量調整部（不図示）や波長調整部（不図示）を設けてもよい。例えば、光源６１からの光に対して透過率が互いに異なる複数のＮＤフィルタを切替可能な光量調整部を制御することで、基板７３を照明する光の強度を高精度に調整することができる。また、光源６１からの光に対して透過する光の波長特性が互いに異なる複数の波長フィルタを切替可能な波長調整部を制御することで、基板７３を照明する光の波長を調整（変更）することができる。 基板７３に設けられている計測パターン７２で反射・回折・散乱された光は、対物光学系７１を介して、λ／４板７０を通過して円偏光からＳ偏光に変換され、開口絞り６９に導かれる。ここで、計測パターン７２からの光の偏光状態は、計測パターン７２を照明する円偏光の光とは逆回りの円偏光となる。従って、計測パターン７２を照明する光の偏光状態が右回りの円偏光であれば、計測パターン７２からの光の偏光状態は左回りの円偏光となる。開口絞り６９を通過した光は、偏光ビームスプリッタ６８で反射され、結像光学系７４を介して、撮像素子７５に導かれる。 このように、計測部５０では、偏光ビームスプリッタ６８によって、基板７３を照明する光の光路と基板７３からの光の光路とが分離され、基板７３に設けられている計測パターン７２の像が撮像素子７５に形成される。そして、制御部１１００は、レーザ干渉計８１で得られる基板ステージＷＳの位置情報と、計測パターン７２の像を検出して得られる検出信号の波形とに基づいて、計測パターン７２を構成するパターン要素の位置や計測パターン７２の位置を取得する。 なお、計測部５０の結像系においては、偏光ビームスプリッタ６８と撮像素子７５との間に複数のレンズを配置することによって、検出開口絞りを構成してもよい。また、照明開口絞り６４及び検出開口絞りのそれぞれに、照明系及び結像系のそれぞれに対して異なる開口数を設定可能な複数の開口絞りを設け、かかる複数の開口絞りを切替可能としてもよい。これにより、照明系の開口数と結像系の開口数との比を表す係数であるσ値を調整することが可能となる。 図１（ｃ）は、基板７３に設けられている計測パターン７２の構成の一例を示す図である。基板７３は、本実施形態では、最下層７３Ｂ、第１層７３Ｌ及び第２層７３Ｕの３つの層（レイヤー）で構成されている基板である。計測パターン７２は、第１層７３Ｌに設けられた第１パターンＰ１、及び、第２層７３Ｕに設けられた第２パターンＰ２から構成されている。第１パターンＰ１は、４つのパターン要素Ｐ１ａ、Ｐ１ｂ、Ｐ１ｃ及びＰ１ｄを含み、第２パターンＰ２は、４つのパターン要素Ｐ２ａ、Ｐ２ｂ、Ｐ２ｃ及びＰ２ｄを含む。 計測装置１００は、計測パターン７２、具体的には、第１パターンＰ１及び第２パターンＰ２のそれぞれからの光（反射光や散乱光）を撮像素子７５（計測部５０）で検出する。計測パターン７２からの光を検出する方式としては、例えば、照明開口絞り６４や検出開口絞り（照明系及び結像系のそれぞれの開口数）を制御し、計測パターン７２からの０次回折光を遮蔽して高次回折光や散乱光のみを検出する暗視野検出としてもよい。 図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照して、計測装置１００の一般的な動作として、基板７３における重ね合わせ誤差を計測する計測処理、即ち、計測パターン７２を構成する第１パターンＰ１と第２パターンＰ２との相対位置を計測する計測処理について説明する。 図２（ａ）は、図１（ｂ）に示す撮像素子７５の撮像領域（撮像面又は検出面）上に形成される計測パターン７２の像を示す図である。撮像素子７５には、Ｘ方向及びＹ方向に配列された複数の画素で構成された撮像領域を有する２次元撮像素子が用いられる。制御部１１００は、撮像素子７５からの出力（撮像画像）に基づいて、第１パターンＰ１及び第２パターンＰ２のそれぞれに対応する波形を含む検出信号を生成する。 図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す計測パターン７２の像を撮像素子７５で撮像して得られる撮像画像に基づいて生成される検出信号ＳＷの一例を示す図である。検出信号ＳＷは、図２（ａ）に示す計測パターン７２の像を含む撮像画像について、撮像素子７５の各画素の信号強度をＹ方向に積算することで生成される。なお、撮像素子７５の各画素の信号強度の積算に関しては、計測パターン７２の寸法情報に基づいて積算する画素数が設定されることが好ましい。 図２（ｂ）を参照するに、検出信号ＳＷに含まれる波形Ｓ１は、第１パターンＰ１の信号強度（の変化）に対応し、検出信号ＳＷに含まれる波形Ｓ２は、第２パターンＰ２の信号強度（の変化）に対応する。制御部１１００は、波形Ｓ１から第１パターンＰ１の中心位置を示す計測値Ｘ１を求め、波形Ｓ２から第２パターンＰ２の中心位置を示す