本发明涉及光刻装置和制造物品的方法。
背景技术
在用于将掩模的图案转印到基板以在基板上形成图案的光刻装置中，掩模和基板的对准是必要的。对准通常包括测量形成在基板上的标记的位置，并且可以根据使用模板的图案匹配处理(模板匹配)来执行该测量。
由于标记的形状的外观可以根据基板的处理而改变，所以为了保持测量精度，适当地调整模板是必要的。日本专利特开no.2012-69003公开了如下的方法：生成模板和搜索测试图像，使用这些来执行搜索以获得关于节拍(takt)时间和精度的参考值，基于这些参考值调整模板，以及优化节拍时间和精度。
日本专利特开no.2012-69003中公开的方法在获得参考值的情况下和调整模板的情况下执行相同的模板匹配。因此，如果对已经发生了由于模板匹配而引起的测量误差的图像执行处理，则不能获得适当的参考值。对于模板匹配，由于计算量通常随精度增加而增加，所以当使用这种模板匹配时，变得难以满足对成本或吞吐量的限制。
技术实现要素：
本发明提供了例如有利于实现标记位置测量的精度和成本或吞吐量二者的光刻装置。
本发明在其第一方面提供了可操作以在基板上执行图案化的光刻装置，所述装置包括：台，被配置为在保持其上形成有标记的基板的同时可移动；成像设备，被配置为对形成在由所述台保持的基板上的标记进行成像以获得标记的图像；处理器，被配置为处理所述图像以获得标记的位置；和图案化设备，被配置为在由所述台保持的基板上执行图案化，所述台基于由所述处理器获得的所述标记的位置移动，其中处理器通过基于通过第一模板匹配获得标记的位置的第一处理获得的标记的位置执行第二处理，所述第二处理通过第二模板匹配获得标记的位置，所述第二模板匹配比第一模板匹配对于获得标记的位置具有更高的精度，和基于在第二处理中获得的标记的位置执行第三处理，所述第三处理用于执行第一处理中的第一模板匹配中使用的模板的改变以获得要由第一处理在第一模板匹配中使用的模板。
本发明在其第二方面中提供制造物品的方法，所述方法包括：基于形成在基板上的标记的位置移动保持所述基板的台，以及通过使用在第一方面中限定的光刻装置在由所述台保持的所述基板上执行图案化；和执行其上已经形成有图案的基板的处理，其中，所述物品由其上执行了所述处理的所述基板制造。
从以下对示例性实施例的描述中(参考附图)，本发明的其它特征将变得清楚。
附图说明
图1是用于说明曝光装置的配置的图。
图2是用于说明基板的配置的图。
图3是用于说明用于基板处理的控制流程的流程图。
图4是用于说明用于获得参考测量值的处理的流程图。
图5是用于说明用于获得对准测量条件的处理的流程图。
图6是用于说明用于确定模板的布置的处理的图。
图7是用于说明用于获得参考测量值的处理的变形例的流程图。
图8是用于说明用于确定模板的布置的处理的图。
图9是用于描述用于根据模板匹配来搜索标记的处理的图。
图10是用于说明用于获得对准测量条件的处理的变形例的流程图。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本发明的各种示例性实施例、特征和方面。
以下，参考附图详细给出对本发明的实施例的描述。注意，以下实施例仅说明实施本发明的具体示例，并且本发明不限于以下实施例。另外，并不是以下实施例中描述的特有特征的所有组合对于解决本发明中的问题都是必不可少的。
<第一实施例>
图1是说明了根据实施例的作为用于在基板上形成图案的光刻装置的示例的曝光装置的配置的图。图2是说明了由图1的曝光装置处理的基板w的配置的图。在图2中，在基板w中形成包括s1、s2和s3的多个压射区域，并且在基板w上的预定位置处形成标记am1、am2、am3和am4(对准标记)。此外，在基板w的周边部分的一部分中形成作为切口的缺口n。在图1中，基板传送单元wf将基板w传送到装置中。机械预对准单元ma检测基板w中的缺口n，并且执行预对准以调整基板w的位置和旋转角度中的至少一个。基板台stg是用于保持基板w的可移动台。用于保持基板w的卡盘ch被安装在基板台stg上。对准镜as包括用于对基板w上的标记am1至am4进行成像以获得标记的图像的成像设备。处理器ip例如基于由对准镜as获得的图像根据模板匹配来执行标记位置测量。除了cpu(未示出)之外，处理器ip还可以包括用于存储各种数据等的存储器m。控制器mc操作为用于在保持在基板台stg上的基板w上形成图案的图案化设备，该基板台stg基于由处理器ip获得的标记的位置移动。具体地，控制器mc通过如下操作来在基板w上形成图案：使得基板台stg基于来自处理器ip的位置测量信息移动以执行基板w的对准，并且然后执行用于通过曝光透镜lns将掩模msk的图案曝光到基板w上的曝光处理。
图3说明了由控制器mc执行的用于基板处理的控制流程。在步骤s302中，控制器mc控制机械预对准单元ma以执行相对于已经由基板传送单元wf传送到装置内的基板w的机械预对准。在步骤s303中，控制器mc控制基板传送单元wf以将基板w传送至卡盘ch。在步骤s304中，控制器mc在作为图案化设备进行操作之前使处理器ip执行用于根据第一模板匹配来获得标记的位置的第一处理。随后，控制器mc通过使基板台stg基于通过第一处理获得的标记的位置移动来执行基板对准。第一模板匹配通过使用由多个离散的特征点来表示标记的理想形状的模板在由对准镜as获得的图像中搜索标记的位置以获得标记的位置。
模板的布置和模板中的特征点数量(模板的点数量)是第一模板匹配中的测量条件(对准测量条件)的示例。例如，如图9所示，通过使用模板来执行在被获得以用于测量的图像中的标记的搜索，该模板具有如图8的附图标记8a那样的标记am的边缘方向的信息。具体地，搜索具有最大相关度(相似度)的位置，并将该位置确定为测量值。注意，假定如果作为处理的目标的基板是第一批次，则对准测量条件使用默认条件或在前一批次中设置的条件。
在执行基板对准之后，控制器mc对于每个基板w压射区域执行曝光(步骤s305)。在完成曝光之后，控制器mc控制基板传送单元wf以排出基板w(步骤s306)。
本实施例中的基板处理大致如上所述。然而，因为标记的形状的外观可以根据基板的处理而改变，所以为了保持位置测量的精度，适当调整模板是必要的。因此，在本实施例中，控制器mc与步骤s305中的曝光和步骤s306中的基板的排出并行地(换句话说，当图案化设备正在执行上述操作时)执行步骤s308和步骤s309的模板调整操作。步骤s308是用于通过与第一模板匹配不同的第二模板匹配来获得标记的位置的第二处理。步骤s309是用于基于在第二处理中获得的标记的位置来执行在第一处理中的第一模板匹配中使用的模板的改变以获得要由第一处理在第一模板匹配中使用的模板的第三处理。
步骤s308的第二处理可以包括用于计算参考测量值的处理，该参考测量值用于指示标记的位置。用于计算该参考测量值的流程在图4中示出。图4的流程可以通过处理器ip在控制器mc的控制下执行。处理器ip使用由对准镜as获得的通过基板对准步骤(步骤s304)处理的标记的图像来根据测量处理a计算测量值(步骤s402)。随后，处理器ip将计算出的测量值存储在存储器m中作为参考测量值(步骤s403)。测量处理a包括第二模板匹配，该第二模板匹配具有比在基板对准步骤(步骤s304)中使用的第一模板匹配更大的计算量，但是可以以更高的精度获得标记的位置。例如，对于测量处理a中的第二模板匹配的方法，可以采用相位限制相关方法或lukas-kanade方法。相位限制相关方法是通过关注相位的偏差量而不是亮度的幅度，甚至以低的对比度图像获得高检测精度的方法。然而，由于源图像和测量图像经历fft以对于图像的整个表面执行相位比较，因此计算量高。另外，对于lukas-kanade方法，图像的互信息被用作特征量。在lukas-kanade方法中，通过使用根据泰勒展开的多项式近似来检测两个图像中的相应像素的移动量，并且虽然由于近似的精度随着多项式的数量增加而增加而使得高精度检测是可能的，但是仍然需要大的计算量。无论哪种方法都具有高的鲁棒性，并且可以以更高的精度执行位置检测，因为测量中使用的信息量大于用离散模板信息获得相关度的模板匹配(第一模板匹配)。
步骤s309的第三处理可以包括用于计算对准测量条件的处理。这里，以默认条件或在前一批次的基板处理时确定的条件作为初始状态，计算相对于在基板对准步骤(步骤s304)中预先获得的图像的对准测量条件。
图5说明了用于计算(步骤s309)第三处理中的对准测量条件的处理的流程。在该处理中保持在初始状态的模板信息对应于标记设计值(理想标记形状)(图8的模板8a)。该模板保持标记的边缘方向的信息，并表示离散的标记形状。在一些处理中，例如存在标记变形的情况，诸如标记呈现仅在水平方向上伸长的情况(图8的模板8b)。在这种情况下，模板和标记之间存在差异，并且计算出的相关度将低于理想状态。因此，如下面详细说明的，作为第三处理，处理器ip确定模板的布置(改变模板)，以使得通过第一处理(步骤s304)获得的标记的位置接近通过第二处理(步骤s308)获得的标记的位置。
图5的步骤s502至步骤s508是用于通过在改变模板的布置的同时重复第一模板匹配来确定模板的布置的布置确定处理。首先，在步骤s502中，处理器ip从初始状态随机地改变模板的布置，并且在步骤s503中，根据改变的模板执行第一模板匹配(计算相关度和测量值)。接下来，在步骤s504中，处理器ip确定相关度和测量值与改变模板的布置之前相比是否已经改善。这里，“相关度和测量值改善”意味着相关度增加并且测量值接近参考测量值。具体地，“相关度和测量值改善”意味着标记与模板之间的相关度超过预定阈值，并且指示标记的位置的测量值落在包括在步骤s308中获得的参考测量值的预定阈值范围内。例如，利用图8的模板8c，随机选择该模板的一个点并向左移动。在这种情况下，因为该点在远离标记的方向上行进，所以相关度和测量值不改善(步骤s504中为“否”)。因此，处理器ip将模板布置返回到在步骤s502中进行改变之前的布置(图8的模板8b)(步骤s505)。
在步骤s506中，处理器ip基于图案化操作所花费的时间量来确定从用于步骤s309的处理开始经过的时间量是否在预定中止时间内。在经过的时间在预定中止时间内的情况下(步骤s506中为“是”)，再次随机选择模板的一个点并移动其布置。作为示例，利用图8的模板8d，在图8的模板8c中选择的模板的点被再次选择，并且向右移动，换句话说，在靠近标记的方向上移动。在这种情况下，因为相对于标记的相关度增加，并且对于除了标记以外的部分的相关度减小，所以模板布置被保持在图8的模板8d的状态下(步骤s504)。
通过在预定中止时间内重复步骤s502至步骤s506以增加用于学习的次数，如图6的曲线图6a所示，相对于标记的相关度增加，并且如图6的曲线图6b所示，对于除了标记以外的部分的相关度减小。另外，如图6的曲线图6c所示，标记的测量值收敛于根据参考测量值定义的预定阈值上限和阈值下限之间。当经过的时间超过预定中止时间时(步骤s506中为“否”)，处理器ip在步骤s507中确定是否满足例如与相关度和测量值有关的以下条件。
·根据最终模板布置的相对于标记的相关度超过预定阈值下限(图6的曲线图6a)。
·根据最终模板布置的相对于标记以外的部分的相关度低于预定阈值上限(图6的曲线图6b)。
·根据最终模板布置的测量值在根据在步骤s308中计算出的参考测量值定义的预定阈值范围内(图6的曲线图6c)。
以这种方式，第三处理执行对模板的改变，使得标记和模板之间的相关度超过阈值，并且通过第二处理获得的标记的位置与通过第一处理获得的标记的位置的偏差落在允许的范围内。另外，处理器ip基于图案化操作所需的时间量来中止第三处理。
当不满足前述条件时，发生错误终止(步骤s508)。换句话说，例如，如果直到第三处理被中止时相关度未超过阈值或者偏差没有落在允许范围内，则处理器ip输出指示与第一处理有关的错误的信息。模板布置通过迄今为止的处理被确定(图8的模板8e)。在满足前述条件的情况下，在步骤s509中，确定从用于步骤s304中的第一测量处理的处理开始起已经经过的时间量是否在预定阈值内。当已经经过的时间量在预定阈值内时，或者如果不保持对处理时间的限制(步骤s509中为“是”)，则在此时间点处结束用于计算对准测量条件的处理。该点的对准测量条件被用在作为相对于后续基板的第一测量处理的基板对准处理(步骤s304)中。因此，可以在不影响装置吞吐量的情况下找到相对于作为目标的基板的标记的测量处理时间和测量精度为最优的模板形状。
如果在步骤s509中不满足第一测量处理的测量处理时间的限制(步骤s509中为“否”)，则逐步执行用于确定用于最优模板的点数量的学习循环(步骤s510到步骤s512)。该处理是点数量确定处理，其中重复第一模板匹配，同时减少具有所确定的布置的模板的特征点数量，并且在标记的相关度超过预定阈值并且测量值在预定阈值范围内的条件下确定最小的点数量。具体地，在步骤s510中，处理器ip将模板的点数量减1，并且在步骤s511中，通过与第一测量处理中的方法相同的方法对于该改变后的模板计算相关度和测量值。在步骤s512中，确定是否满足所有条件，换句话说，确定用于模板的点数量是否已经达到预定下限值。在此，如果用于模板的点数量未达到预定下限值，则处理返回到步骤s510，并且当达到预定下限值时，处理前进到步骤s513。以这种方式，使得用于模板的点数量减少，并且为了满足与相关度和测量值有关的前述条件的用于模板的最小的点数量被确定为对准测量条件(步骤s513)。所获得的模板测量条件被用作作为后续基板的第一测量处理(步骤s304)的基板对准的测量条件。因此，可以找到相对于作为目标的基板的标记的测量处理时间和测量精度为最优的模板形状。
在图5中，模板的形状被优化为第三处理，但是可以执行不同参数的优化。例如，可以采取如下配置：在步骤s309中，相对于测量图像尝试多个图像过滤条件，并且选择测量值为最优的一个条件。用于这样的步骤s309的处理流程在图10中示出。这里，例如，对于高斯过滤器，图像过滤条件的初始条件是sigma＝0.10。处理器ip首先在步骤s1002中从初始条件改变图像过滤条件。这里，用于图像过滤的sigma例如从0.10到0.99按照0.01的增量依次设置。在步骤s1003中，处理器ip通过改变之后的图像过滤条件根据第一测量处理来计算相关度和测量值。如果计算出的相关度和测量值相较于过滤条件改变之前已经改善(步骤s1004中为“是”)，则将该点的图像过滤条件存储在存储器m中(步骤s1005)，并且随后处理进行到步骤s1006。如果计算出的相关度和测量值相较于过滤条件改变之前没有改善(步骤s1004中为“否”)，则处理进行到当前状态下的步骤s1006。在步骤s1006中，处理器ip确定是否已经执行了所有的图像过滤条件，换句话说，确定是否对用于图像过滤的sigma的从0.10至0.99的所有值执行了测量。如果尚未执行根据所有图像过滤条件的测量，则处理返回到步骤s1002，并且当已经执行了根据所有图像过滤条件的测量时，处理进行到步骤s1007。
在步骤s1007中，处理器ip将相关度和测量值增加最多的过滤条件设置为第一测量处理的图像过滤条件。因此，即使基板的外观发生改变，也可以始终选择最优的过滤条件。注意，虽然在该示例中高斯过滤器的sigma作为图像过滤条件被优化，但是可以优化用于另一图像过滤器(诸如中值过滤器或伽柏过滤器)的参数或用于使过滤器彼此组合的条件。
(第一变形例)
作为第二处理的用于计算(步骤s308)参考测量值的处理的变形例在图7中说明。在图4的示例中，使用能够比第一测量处理以更大的计算量执行高精度测量的测量处理a，但是这里除了测量处理a之外还使用包括测量处理b的多个测量处理作为执行高精度测量的测量处理。换句话说，第二模板匹配可以包括具有不同搜索方法的多个模板匹配。例如，测量处理a可以是使用相位限制相关方法的测量处理，并且测量处理b可以是使用lukas-kanade方法的测量处理。
在步骤s702中，控制器mc通过测量处理a计算测量值，并且在步骤s703中，通过测量处理b来计算测量值。随后，控制器mc确定在步骤s702中获得的测量值和在步骤s703中获得的测量值之间的差是否小于或等于预定阈值(步骤s704)，以及在步骤s702中获得的测量值与在步骤s703中获得的测量值之间的变化是否小于或等于预定范围(步骤s705)。如果这些条件不满足，则确定测量中发生了异常，并且输出错误(步骤s708)。如果满足这些条件，则例如将在步骤s702中获得的测量值和在步骤s703中获得的测量值的平均值确定为参考测量值(步骤s706)。以这种方式，在第二处理中，在根据多个模板匹配分别获得的多个标记的位置的变化未落在容许范围内的情况下，输出指示与第二处理有关的错误的信息。
通过上述处理，由于测量处理a和测量处理b相对于相同的图像执行使用不同的特性的测量，所以可以通过组合两个测量结果来改善参考值的可靠性。因此，可以计算具有更高精度的参考测量值。
(第二变形例)
通过上述基板处理，通过基板对准步骤(步骤s304)获得的标记图像被用在对准测量条件的计算(步骤s309)和作为第二处理的参考测量值的计算(步骤s308)中。作为变形例，控制器mc可以在存储器中存储直到前一次被处理的同一批次中的基板的标记图像。控制器mc然后相对于存储在存储器中的多个标记图像中的每一个执行参考测量值的计算(步骤s308)和对准测量条件的计算(步骤s309)，以找到测量精度和处理时间对于所有标记图像为最优的测量条件。因此，可以找到最适合于许多基板中的处理波动的基板的对准测量条件。
<制造物品的方法的实施例>
例如，根据本发明实施例的制造物品的方法适合于制造如下的物品，该物品诸如是具有微结构的元件或诸如半导体器件之类的微器件。本实施例的制造物品的方法包括使用上述光刻装置(曝光装置、压印装置、描绘装置等)将掩模的图案转印到基板上的步骤，以及处理在相应的步骤中转印了图案的基板的步骤。此外，相应的制造方法包括其它众所周知的步骤(例如氧化、成膜、气相沉积、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂剥离、切割、结合和封装)。与传统方法相比，本实施例的制造物品的方法在物品的性能、质量、生产率和制造成本中的至少一个方面是有利的。
其它实施例
本发明的一个或多个实施例也可以由读出并执行在存储介质(其也可被更完整地称作‘非瞬时计算机可读存储介质’)上记录的计算机可执行指令(例如，一个或多个程序)以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能和/或包括用于执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能的一个或多个电路(例如，专用集成电路(asic))的系统或装置的计算机来实现，以及通过由系统或装置的计算机例如通过读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能并且/或者控制一个或多个电路以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能来执行的方法来实现。计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(cpu)、微处理单元(mpu))并且可以包括用来读出并执行计算机可执行指令的单独计算机或单独处理器的网络。计算机可执行指令可以例如从网络或者存储介质被提供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、分布式计算系统的存储装置、光盘(诸如紧凑盘(cd)、数字多用途盘(dvd)或者蓝光盘(bd)tm)、闪存装置、存储卡等中的一个或多个。
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(cpu)、微处理单元(mpu)读出并执行程序的方法。
虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释以涵盖所有这些修改以及等同的结构和功能。