JP2007311580A - 露光方法、露光装置、計測方法及び計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイス生産の歩留まりを向上させる。
【解決手段】ステップ２０５では、測定検査器１２０において、ウエハＷ上のマーク測定を行い、ステップ２０７では、露光装置で行われるウエハアライメントのアライメント処理方法を最適化する。そして、ステップ２０９におけるウエハアライメントでは、最適化されたアライメント方法を用いてウエハアライメントを行う。露光後のステップ２１３では、重ね合わせ誤差を測定し、ステップ２１５ではその測定結果に基づいて、パターン領域の形状情報の取得方法の最適化の基準を調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、露光方法、露光装置、計測方法及び計測装置に係り、さらに詳しくは、基板上の複数のパターン領域各々に所定パターンの像を重ね合わせて転写する露光方法及び装置、基板上の複数のパターン領域各々の形状情報を計測する計測方法及び装置に関する。

半導体素子や液晶表示素子のデバイス製造工程においては、回路パターン（デバイスパターン）を階層的に形成すべく、半導体基板や液晶基板上の回路パターンが形成されている領域（ショット領域）各々に、さらにレチクル上のデバイスパターンの像を重ね合わせて転写する必要がある。そのため、従来より、基板とレチクルのデバイスパターンとの位置合わせ、いわゆるウエハアライメントが行われている（例えば、特許文献１参照）。

このウエハアライメントは、基本的には、基板上のショット領域の中心とレチクルのデバイスパターンの中心との位置合わせであるが、厳密にいえば、ショット中心以外の場所においても、パターン同士を正確に位置合わせするのが望ましく、ショット領域全面において正確に位置合わせするのが理想であるのは勿論である。このような位置合わせを実現するためには、基板上に形成されたデバイスパターンの形状を予め把握しておき、転写するデバイスパターンの像を、その形状に近づける必要がある。

しかしながら、プロセス起因の基板の変形などにより、基板上の個々のショット領域の形状は、ショット領域によって異なったものとなる。したがって、個々のショット領域の形状を把握するためには、ショット領域ごとに、多数のアライメントマークを測定する必要があり、その測定に要する時間だけ、露光工程のスループットの低下が懸念される。

特開昭６１−４４４２９号公報

本発明は、第１の観点からすると、基板上の複数のパターン領域各々に所定パターンの像を重ね合わせて転写する露光方法であって、前記所定パターンの像と前記各パターン領域との重ね合わせ転写に先立って、前記基板上の複数のパターン領域各々の形状情報の取得方法を最適化する最適化工程と；前記最適化された取得方法を用いて、前記重ね合わせ転写の際の前記基板上の複数のパターン領域各々の形状情報を取得する取得工程と；を含む露光方法である。

これによれば、所定パターンの像と基板上のパターン領域との重ね合わせ転写に先立って、基板上の複数のパターン領域各々の形状情報の取得方法を最適化するので、最適化された取得方法を用いて、重ね合わせ転写の際の基板上の複数のパターン領域の各々の形状情報を、高精度かつ高スループットに取得することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、基板上の複数のパターン領域各々の形状情報を計測する計測方法であって、前記所定パターンの像と前記各パターン領域との重ね合わせ転写に先立って、前記基板上の複数のパターン領域各々の形状情報の取得方法を最適化する最適化工程と；前記最適化された取得方法の下で、前記重ね合わせ転写の際の前記基板上の複数のパターン領域各々の形状情報を取得する取得工程と；を含む計測方法である。

これによれば、所定パターンの像と基板上のパターン領域との重ね合わせ転写に先立って、基板上の複数のパターン領域各々の形状情報の取得方法を最適化するので、最適化された取得方法を用いて、重ね合わせ転写の際の基板上の複数のパターン領域の各々の形状情報を、高精度かつ高スループットに取得することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係るデバイス製造処理システムの概略構成が示されている。図１に示されるように、デバイス製造処理システム１０００は、半導体ウエハを処理し、そのウエハ上にマイクロデバイスを製造するためにデバイス製造工場内に構築されている。図１に示されるように、このデバイス製造処理システム１０００は、露光装置１００と、その露光装置１００に隣接して配置されたトラック２００と、管理コントローラ１６０と、解析装置５００と、ホストシステム６００と、デバイス製造処理装置群９００とを備えている。

［露光装置］
露光装置１００は、デバイスパターンを、フォトレジストが塗布されたウエハに転写する装置である。露光装置１００は、コヒーレントな露光光ＩＬを射出する照明系１０、露光光ＩＬにより照明されるデバイスパターン等が形成されたレチクルＲを保持するレチクルステージ（不図示）、露光光ＩＬにより照明されたデバイスパターン等を投影する両側テレセントリックな投影光学系ＰＬ、露光対象となるウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ、オフアクシスのアライメント系ＡＳ及びこれらを統括制御する主制御装置２０等を備えている。

照明系１０からの露光光ＩＬは、レチクルステージに保持されたレチクルＲ上に形成された回路パターン等のデバイスパターンを照明する。この照射領域を照明領域ＩＡＲとする。照明領域ＩＡＲを経由した露光光ＩＬは、投影光学系ＰＬを介して、ウエハホルダＷＨを介して、ウエハステージＷＳＴに保持されたウエハＷの被露光面上に導かれる。これにより、ウエハＷの被露光面上には、照明領域ＩＡＲ内のデバイスパターンの投影像が形成される。この投影像が形成される領域を露光領域ＩＡとする。

ここで、投影光学系ＰＬの光軸と平行な座標軸をＺ軸とするＸＹＺ座標系を考える。ウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面（すなわちＸ軸、Ｙ軸、θｚ軸方向）を移動可能であるとともに、ウエハＷの面を、Ｚ軸方向のシフト、θｘ（Ｘ軸回りの回転）方向、θｙ（Ｙ軸回りの回転）方向、すなわち６自由度に調整することが可能である。レチクルステージは、ウエハステージＷＳＴに同期してＹ軸方向に移動することが可能である。

この両ステージの投影光学系ＰＬの投影倍率に応じたＹ軸方向への同期走査により、レチクルＲ上のデバイスパターンが、照明領域ＩＡＲを横切るのに同期して、ウエハＷの被露光面が露光領域ＩＡを横切るようになる。これにより、レチクルＲ上のデバイスパターン全体が、ウエハＷ上に転写されるようになる。露光装置１００は、露光光ＩＬに対し、上述した両ステージの相対同期走査と、ウエハステージＷＳＴのステッピングを繰り返すことにより、ウエハＷ上の複数の異なる領域（ショット領域ＳＡ）にレチクルＲ上のデバイスパターンが転写される。すなわち、露光装置１００は、走査露光（ステップ・アンド・スキャン）方式の露光装置である。

主制御装置２０には、両ステージの同期制御や、投影光学系ＰＬの焦点深度内にウエハＷの面を一致させるオートフォーカス／レベリング制御（以下、単に、フォーカス制御という）などを行うステージ制御系と、投影光学系ＰＬの結像性能を制御するレンズ制御系と（いずれも不図示）などの各種制御系が構築されている。

ステージ制御系のうち、両ステージの同期制御を行う制御系を同期制御系とし、ステージ位置（ウエハ面）のＺ位置（すなわち投影光学系ＰＬのフォーカス方向に関するウエハの位置）やＸ軸回り、Ｙ軸回りの回転量（デバイスパターンの投影像に対するウエハ面の傾き）を制御する制御系を、フォーカス制御系とする。

同期制御系は、走査露光中、両ステージの同期制御を行い、両ステージの位置を計測する干渉計等のその計測値に基づいて、それらの同期誤差を低減するフィードバック制御を行っている。また、露光装置１００には、ウエハ面のフォーカス／レベリングずれを複数計測点にて検出する斜入射方式のフォーカス検出系（不図示）が設けられている。

主制御装置２０のフォーカス制御系は、このウエハＷの被露光面の面高さや傾きに基づいて、露光領域ＩＡを横切るウエハＷの被露光面を、投影光学系ＰＬの像面に一致させるようなフィードバック制御を行っている。

投影光学系ＰＬは、屈折光学素子（レンズ素子）等の複数の光学系（不図示）を含んでいる。これらのレンズ素子のうち、幾つかのレンズ素子は、レンズ制御系によって外部からその位置と姿勢を調整可能な可動レンズとなっている。これらのレンズ素子各々が、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（光軸）方向にシフト駆動であり、各軸回りの回転方向（θｘ、θｙ、θｚ）に回転駆動可能、すなわち６自由度に駆動可能な構成となっている。レンズ制御系は、これらのレンズ素子を駆動することにより、ウエハＷの被露光面上に投影されるレチクル上のパターンの像の形状を変形させることが可能である。

露光装置１００に搬入されたウエハＷは、その外形を基準としてラフにアライメントされた状態で、ウエハステージＷＳＴ上にロードされる。これにより、ウエハステージＷＳＴ上にロードされるウエハＷの保持位置及びθｚ回りの回転量は、常に、ほぼ同じとなる。

図２、図３（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上において、デバイスパターンが転写形成された矩形状のショット領域ＳＡがすでに配列状に形成されている場合には、レチクルＲ上のデバイスパターンを、そのショット領域ＳＡに正確に重ね合わせて転写する必要がある。そこで、露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴにロードされたウエハＷ上にそのデバイスパターンとともに形成されたウエハマーク（ショット領域ＳＡに付設されたウエハマークＭ）を、オフアクシス方式のアライメント系ＡＳで計測して、ＸＹ座標系におけるそのマークの位置座標を計測する。

なお、デバイスパターンの正確な重ねあわせ転写を行うためには、ウエハＷ上のすべてのウエハマークの位置情報を計測してもよいが、それでは、スループットに影響が出るおそれがある。そこで、露光装置１００では、実際に計測するウエハマークを限定し、計測されたウエハマークの位置の計測結果から、ウエハＷ上のショット領域ＳＡの配列を統計的に推定するグローバルアライメント技術を採用している。露光装置１００では、このグローバルアライメントとして、設計上のショット配列に対する実際のショット配列のずれを、Ｘ、Ｙ位置座標を独立変数とする多項式で表現し、統計演算を行ってその多項式における妥当な係数を求める、いわゆるＥＧＡ方式のウエハアライメントが採用されている。ＥＧＡ方式のウエハアライメントでは、まず、計測対象のウエハマークを計測するショット領域を幾つか選択する。選択されたショット領域をサンプルショットという。アライメント系ＡＳでは、サンプルショットに付設されたウエハマーク（サンプルマーク）の位置を計測する。このような計測動作を、以下ではＥＧＡ計測と呼ぶ。

ＥＧＡ方式のウエハアライメントでは、このＥＧＡ計測の計測結果、すなわち幾つかのサンプルマークの位置情報に基づく統計演算により、ウエハ中心を原点とするサンプルマークの設計上のＸ，Ｙ位置座標を（Ｗｘ，Ｗｙ）としたときの、その設計上の位置座標（Ｗｘ，Ｗｙ）に対する各ショット領域ＳＡの中心のＸ，Ｙ位置座標の補正量（ΔＸ、ΔＹ）を推定する。

例えば、あるショット領域ＳＡのショット中心のＸ軸方向、Ｙ軸方向の補正量を（ΔＸ、ΔＹ）とする。ショット領域ＳＡの配列の線形成分のみを考慮すると、（ΔＸ、ΔＹ）は、次式のような（Ｗｘ，Ｗｙ）の１次の多項式で表現される。
ΔＸ＝Ｃｘ＿１０・Ｗｘ＋Ｃｘ＿０１・Ｗｙ＋Ｃｘ＿００＋ΔＳＸ…（Ｗ１−１）
ΔＹ＝Ｃｙ＿１０・Ｗｘ＋Ｃｙ＿０１・Ｗｙ＋Ｃｙ＿００＋ΔＳＹ…（Ｗ１−２）
ここで、Ｃｘ＿１０、Ｃｘ＿０１、Ｃｘ＿００、Ｃｙ＿１０、Ｃｙ＿０１、Ｃｙ＿００は、ショット配列のスケーリング成分、回転成分、オフセット成分などの１次成分、０次成分の係数である。なお、（ΔＳＸ，ΔＳＹ）については、後述する。

さらに、ショット領域ＳＡの配列の２次成分までを考慮すると、（ΔＸ、ΔＹ）は、次式のような、（Ｗｘ，Ｗｙ）の２次の多項式で表現される。
ΔＸ＝Ｃｘ＿２０・Ｗｘ²＋Ｃｘ＿１１・Ｗｘ・Ｗｙ＋Ｃｘ＿０２・Ｗｙ²＋Ｃｘ＿１０・Ｗｘ＋Ｃｘ＿０１・Ｗｙ＋Ｃｘ＿００＋ΔＳＸ…（Ｗ２−１）
ΔＹ＝Ｃｙ＿２０・Ｗｘ²＋Ｃｙ＿１１・Ｗｘ・Ｗｙ＋Ｃｙ＿０２・Ｗｙ²＋Ｃｙ＿１０・Ｗｘ＋Ｃｙ＿０１・Ｗｙ＋Ｃｙ＿００＋ΔＳＹ…（Ｗ２−２）
ここで、Ｃｘ＿２０、Ｃｘ＿１１、Ｃｘ＿０２、Ｃｙ＿２０、Ｃｙ＿１１、Ｃｙ＿０２は、２次成分の係数である。

さらに、ショット領域ＳＡの配列の３次成分までを考慮すると、（ΔＸ、ΔＹ）は、次式のような、（Ｗｘ，Ｗｙ）の３次の多項式で表現される。
ΔＸ＝Ｃｘ＿３０・Ｗｘ³＋Ｃｘ＿２１・Ｗｘ²・Ｗｙ＋Ｃｘ＿１２・Ｗｘ・Ｗｙ²＋Ｃｘ＿０３・Ｗｙ³＋Ｃｘ＿２０・Ｗｘ²＋Ｃｘ＿１１・Ｗｘ・Ｗｙ＋Ｃｘ＿０２・Ｗｙ²＋Ｃｘ＿１０・Ｗｘ＋Ｃｘ＿０１・Ｗｙ＋Ｃｘ＿００＋ΔＳＸ…（Ｗ３−１）
ΔＹ＝Ｃｙ＿３０・Ｗｘ³＋Ｃｙ＿２１・Ｗｘ²・Ｗｙ＋Ｃｙ＿１２・Ｗｘ・Ｗｙ²＋Ｃｙ＿０３・Ｗｙ³＋Ｃｙ＿２０・Ｗｘ²＋Ｃｙ＿１１・Ｗｘ・Ｗｙ＋Ｃｙ＿０２・Ｗｙ²＋Ｃｙ＿１０・Ｗｘ＋Ｃｙ＿０１・Ｗｙ＋Ｃｙ＿００＋ΔＳＹ…（Ｗ３−２）
ここで、Ｃｘ＿３０、Ｃｘ＿２１、Ｃｘ＿１２、Ｃｘ＿０３、Ｃｙ＿３０、Ｃｙ＿２１、Ｃｙ＿１２、Ｃｙ＿０３は、３次の係数である。

本実施形態では、上記ＥＧＡ計測に基づいて、得られたウエハマークの位置情報に基づいて、ショット領域ＳＡの配列の成分をどのレベルの次数まで考慮するかを判断し、その判断結果に対応する上記式（Ｗ１−１）、（Ｗ１−２）の組、式（Ｗ２−１）、式（Ｗ２−２）の組、式（Ｗ３−１）、式（Ｗ３−２）の組のいずれか１つの組を用いて、例えば最小二乗法などを用いて、上記式の係数を求める。このような演算を、以下ではＥＧＡ演算と呼ぶ。上記多項式により求められる、各ショット領域ＳＡの位置のＸＹ補正量（ΔＸ、ΔＹ）を、ＥＧＡ補正量という。なお、ＥＧＡ方式のウエハアライメントの詳細については、例えば特開昭６１−４４４２９号公報等に開示されている。

上述した式（Ｗ１−１）〜（Ｗ３−２）は、ショット領域ＳＡの配列を表現したものであり、各ショット領域ＳＡの中心と、レチクルＲ上のデバイスパターンの中心との位置合わせのための情報である。本実施形態では、この中心同士の位置合わせだけでなく、ショット領域ＳＡ自体の変形も考慮する。上述した（ΔＳＸ、ΔＳＹ）の項は、ショット領域ＳＡ自体の変形を考慮して設けられている。

図３（Ｂ）に示されるように、各ショット領域ＳＡ内には、複数のウエハマークＭが均等に配置された状態で転写形成されている。図３（Ｂ）には、このウエハマークの一例であるウエハマークＭの拡大図が示されている。すなわち、ウエハマークＭは、Ｘ軸方向をその配列方向とするライン・アンド・スペース・パターン（Ｌ／Ｓパターン）と、Ｙ軸方向をその配列方向とするＬ／Ｓパターンとする２次元位置検出用のマークとなっている。

ウエハマークＭが、ショット領域ＳＡ内に複数配置されているので、それら個々のウエハマークＭの全体の位置関係に基づいて、そのショット領域ＳＡの形状を把握することが可能となる。上記式（Ｗ１ー１）〜（Ｗ３−２）では、ショット領域ＳＡの形状、すなわち、ショット領域ＳＡ内のパターンの設計上のＸＹ位置座標と実際のＸＹ位置座標とのずれ量を（ΔＳＸ、ΔＳＹ）として表している。このショット領域ＳＡの形状（ΔＳＸ、ΔＳＹ）についても、ショット内中心を原点とするＸＹ座標系（Ｓｘ、Ｓｙ）を考慮すると、（Ｓｘ、Ｓｙ）の多項式で表現することができる。

例えば、ショット領域ＳＡの形状を、その線形成分のみ考慮すると、（ΔＳＸ、ΔＳＹ）は、次式に示されるような、（Ｓｘ，Ｓｙ）の１次の多項式で表される。
ΔＳＸ＝Ｃｓｘ＿１０・Ｓｘ＋Ｃｓｘ＿０１・Ｓｙ＋Ｃｓｘ＿００…（Ｓ１−１）
ΔＳＹ＝Ｃｓｙ＿１０・Ｓｘ＋Ｃｓｙ＿０１・Ｓｙ＋Ｃｓｙ＿００…（Ｓ１ー２）
ここで、Ｃｓｘ＿１０、Ｃｓｘ＿０１、Ｃｓｘ＿００、Ｃｓｙ＿１０、Ｃｓｙ＿０１、Ｃｓｙ＿００は、ショット領域ＳＡのスケーリング成分、回転成分、オフセット成分などの１次成分、０次成分の係数である。

さらに、ショット領域ＳＡの形状を、その２次成分までを考慮すると、（ΔＳＸ、ΔＳＹ）は、次式で表現される。
ΔＳＸ＝Ｃｓｘ＿２０・Ｓｘ²＋Ｃｓｘ＿１１・Ｓｘ・Ｓｙ＋Ｃｓｘ＿０２・Ｓｙ²＋Ｃｓｘ＿１０・Ｓｘ＋Ｃｓｘ＿０１・Ｓｙ＋Ｃｓｘ＿００…（Ｓ２−１）
ΔＳＹ＝Ｃｓｙ＿２０・Ｓｘ²＋Ｃｓｙ＿１１・Ｓｘ・Ｓｙ＋Ｃｓｙ＿０２・Ｓｙ²＋Ｃｓｙ＿１０・Ｓｘ＋Ｃｓｙ＿０１・Ｓｙ＋Ｃｓｙ＿００…（Ｓ２−２）
ここで、Ｃｓｘ＿２０、Ｃｓｘ＿１１、Ｃｓｘ＿０２、Ｃｓｙ＿２０、Ｃｓｙ＿１１、Ｃｓｙ＿０２は、２次成分の係数である。

さらに、ショット領域ＳＡの形状を、３次成分までも考慮すると、（ΔＳＸ、ΔＳＹ）は、次式で表現される。
ΔＳＸ＝Ｃｓｘ＿３０・Ｓｘ³＋Ｃｓｘ＿２１・Ｓｘ²・Ｓｙ＋Ｃｓｘ＿１２・Ｓｘ・Ｓｙ²＋Ｃｓｘ＿０３・Ｓｙ³＋Ｃｓｘ＿２０・Ｓｘ²＋Ｃｓｘ＿１１・Ｓｘ・Ｓｙ＋Ｃｓｘ＿０２・Ｓｙ²＋Ｃｓｘ＿１０・Ｓｘ＋Ｃｓｘ＿０１・Ｓｙ＋Ｃｓｘ＿００…（Ｓ３−１）
ΔＳＹ＝Ｃｓｙ＿３０・Ｓｘ³＋Ｃｓｙ＿２１・Ｓｘ²・Ｓｙ＋Ｃｓｙ＿１２・Ｓｘ・Ｓｙ²＋Ｃｓｙ＿０３・Ｓｙ³＋Ｃｓｙ＿２０・Ｓｘ²＋Ｃｓｙ＿１１・Ｓｘ・Ｓｙ＋Ｃｓｙ＿０２・Ｓｙ²＋Ｃｓｙ＿１０・Ｓｘ＋Ｃｓｙ＿０１・Ｓｙ＋Ｃｓｙ＿００…（Ｓ３−２）
ここで、Ｃｓｘ＿３０、Ｃｓｘ＿２１、Ｃｓｘ＿１２、Ｃｓｘ＿０３、Ｃｓｙ＿３０、Ｃｓｙ＿２１、Ｃｓｙ＿１２、Ｃｓｙ＿０３は、３次の係数である。

本実施形態では、アライメント系ＡＳを用いて、ショット領域ＳＡ内の複数のウエハマークＭの位置情報を検出し、それらの位置情報に基づいて、サンプルショットの中心のＸ，Ｙ位置座標を算出するとともに、そのショット領域ＳＡの形状を表す上記式（Ｓ１−１）、式（Ｓ１−２）の組、上記式（Ｓ２−１）、式（Ｓ２−２）の組、上記式（Ｓ３−１）、式（Ｓ３−２）の組のいずれか１つの多項式の組を用いて、多項式フィッティングを行ったときの係数を、例えば最小二乗法を用いて求める。

主制御装置２０は、上述したように、露光装置１００の各種構成要素を制御するコンピュータシステムである。露光装置１００の各種動作は、主制御装置２０の統括制御によって実現されるものであり、上述した同期制御系、フォーカス制御系、レンズ制御系などは、主制御装置２０内に含まれている。主制御装置２０は、デバイス製造処理システム１０００内に構築された通信ネットワークに接続され、その通信ネットワークを介して外部とのデータ送受信が可能となっている。主制御装置２０は、この通信ネットワークを介して、コマンドを受けて動作し、各種制御誤差のトレースデータを解析装置５００に送信し、解析装置５００によって最適化されたパラメータに関する情報を受信して、主制御装置２０内に設定する。

［トラック］
図１に戻り、トラック２００は、露光装置１００を囲むチャンバ（不図示）に接するように配置されている。トラック２００は、内部に備える搬送ラインにより、主として露光装置１００に対するウエハＷの搬入・搬出を行っている。

［コータ・デベロッパ］
トラック２００内には、レジスト塗布処理を行うコータ、現像処理を行うデベロッパ、ＰＥＢ処理を行うＰＥＢ装置などを備えるコータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ）１１０が設けられている。Ｃ／Ｄ１１０は、露光装置１００や、測定検査器１２０などの外部の装置とは、独立して動作可能である。Ｃ／Ｄ１１０は、トラック２００内の搬送ラインに沿って配置されており、この搬送ラインによって、露光装置１００とＣ／Ｄ１１０とトラック２００外部との間でウエハＷの搬送が可能となる。また、Ｃ／Ｄ１１０は、デバイス製造処理システム１０００内の通信ネットワークと接続されており、外部とのデータ送受信が可能となっている。

すなわち、露光装置１００とトラック２００内のＣ／Ｄ１１０は、相互にインライン接続されている。ここで、インライン接続とは、装置間及び各装置内の処理ユニット間を、ロボットアームやスライダ等のウエハＷを自動搬送する搬送装置を介して接続することを意味する。このインライン接続により、露光装置１００とＣ／Ｄ１１０との間でのウエハＷの受け渡し時間を格段に短くすることができる。

インライン接続された露光装置１００とトラック２００は、これを一体として、１つの基板処理装置（１００、２００）とみなすこともできる。基板処理装置（１００、２００）は、ウエハＷに対して、フォトレジスト等の感光剤を塗布する塗布工程と、感光剤が塗布されたウエハＷ上にマスク又はレチクルＲのパターンの像を投影露光する露光工程と、露光工程が終了した後のＰＥＢ工程、その後のウエハＷを現像する現像工程等を行う。実際には、デバイス製造処理システム１０００は、基板処理装置（１００、２００）を複数備えている。

［測定検査器］
測定検査器１２０は、ウエハＷを対象とする種々の測定検査を行うことが可能な複合的な測定検査器である。測定検査器１２０は、露光装置１００におけるウエハステージＷＳＴと同様に、露光装置１００のウエハホルダＷＨとマッチングのとれた（それぞれのウエハホルダＷＨで保持したときにウエハＷの状態の差が既知の）ウエハホルダを介して、ウエハＷを保持するステージを備えている。このステージのＸＹ位置は、ウエハステージＷＳＴと同様に、不図示の干渉計により常時計測されている。測定検査器１２０のコントローラは、この干渉計の計測位置により、ステージのＸＹ位置を制御する。この測定検査器１２０は、露光装置１００のアライメント系ＡＳと同様のアライメント系を備えている。測定検査器１２０では、ウエハＷのウエハマークＭの位置測定を、露光装置１００と同じように実施することができる。

測定検査器１２０には、この他にも、必要な測定検査内容に応じて、様々なセンサが設けられている。測定検査器１２０は、露光装置１００やＣ／Ｄ１１０とは、独立して動作可能である。デバイス製造処理システム１０００内の搬送ラインは、露光装置１００、Ｃ／Ｄ１１０、測定検査器１２０の間を、ウエハＷ毎に搬送可能であるものとする。また、測定検査器１２０は、通信ネットワークを介してデータの入出力が可能である。

［デバイス製造処理装置群］
デバイス製造処理装置群９００としては、ＣＶＤ装置９１０と、エッチング装置９２０と、ＣＭＰ装置９３０と、酸化・イオン注入装置９４０とが設けられている。ＣＶＤ装置９１０は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長法）等を用いて、ウエハＷ上に、反射防止膜、トップコート膜などの薄膜を生成する装置である。エッチング装置９２０は、現像されたウエハＷに対しエッチングを行う装置である。ＣＭＰ装置９３０は、化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing）によってウエハＷの表面を平坦化する研磨装置である。酸化・イオン注入装置９４０は、ウエハＷの表面に酸化膜を形成し、又はウエハＷ上の所定位置に不純物を注入するための装置である。

ＣＶＤ装置９１０、エッチング装置９２０、ＣＭＰ装置９３０、酸化・イオン注入装置９４０の間は、相互間でウエハＷを搬送可能とするための搬送経路が設けられている。デバイス製造処理装置群９００には、この他にも、プロービング処理、リペア処理、ダイシング処理、パッケージング処理、ボンディング処理などを行う装置も含まれている。

［管理コントローラ］
管理コントローラ１６０は、露光装置１００により実施される露光工程を集中的に管理するとともに、トラック２００内のＣ／Ｄ１１０、測定検査器１２０の管理及びそれらの連携動作の制御を行う。このようなコントローラとしては、例えば、パーソナルコンピュータを採用することができる。管理コントローラ１６０は、デバイス製造処理システム１０００内の通信ネットワークを通じて、処理、動作の進捗状況を示す情報や、処理結果、測定検査結果を示す情報を各装置から受信し、デバイス製造処理システム１０００の製造ライン全体の状況を把握し、露光工程等が適切に行われるように、各装置の管理及び制御を行う。

［解析装置］
解析装置５００は、デバイス製造処理システム１０００内の通信ネットワークと接続されており、デバイス製造処理システム１０００内の各種装置との間のデータ送受信が可能となっている。解析装置５００は、ウエハＷ上のショット領域ＳＡの配列及びショット形状の解析を行って、露光装置１００で行われるウエハアライメントの処理方法の最適化等を行う。

このような解析装置５００を実現するハードウエアとしては、例えばパーソナルコンピュータを採用することができる。この場合、解析処理は、解析装置５００のＣＰＵ（不図示）で実行される解析プログラムの実行により実現される。この解析プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのメディア（情報記録媒体）により供給され、ＰＣにインストールされた状態で実行される。

次に、デバイス製造システム１０００におけるデバイス製造工程の一連のプロセスの流れについて説明する。図４には、このプロセスのフローチャートが示されている。このデバイス製造システム１０００の一連のプロセスは、ホスト６００及び管理コントローラ１６０によってスケジューリングされ、管理されている。実際には、ロット単位で、ウエハＷ毎に、図４に示される処理が繰り返されるようになる。ウエハＷには、すでに一層以上のデバイスパターンが形成されている。図４中の点線ブロックの処理は、ロット中で、ホスト６００により指定されたウエハＷに対して実行され、指定されていないウエハＷに対しては実行されない。

図４に示されるように、まず、ＣＶＤ装置９１０においてウエハＷ上に膜を生成し（ステップ２０１）、そのウエハＷをＣ／Ｄ１１０に搬送し、Ｃ／Ｄ１１０においてそのウエハＷ上にレジストを塗布する（ステップ２０３）。

次のステップ２０５、ステップ２０７の処理は、ホスト６００から指定されたウエハＷに対してのみ実行される。ステップ２０５では、露光対象となっているウエハＷを測定検査器１２０に搬送し、測定検査器１２０においてウエハＷに対する事前測定検査処理を行う。そして、ステップ２０７では、解析装置５００において、後述のステップ２０９で行われる露光装置１００におけるウエハアライメントの処理方法の最適化を行う。ここで、測定検査器１２０の測定検査結果に基づいて、事前にアライメントの処理方法の最適化を行えば、最適化されたアライメントの処理方法で、露光装置１００のウエハアライメントを行うことが可能となる。

まず、ステップ２０５では、測定検査器１２０にウエハＷをウエハホルダＷＨとマッチングのとれたウエハホルダ上に保持させ、ウエハＷ上のすべてのショット領域ＳＡにおけるすべてのウエハマークＭの位置情報を計測する。この計測結果は、解析装置５００に送られる。

図５には、ステップ２０７の解析装置５００におけるアライメント処理方法最適化処理のフローチャートが示されている。図５に示されるように、まず、ステップ３０１では、カウンタ値ｉを１にセットする。次のステップ３０５では、ｉ番目のショット領域内のすべてのマークの位置情報に基づいて、そのショット領域ＳＡの形状の関数フィッティングを行う。上記式（Ｓ１−１）〜式（Ｓ３−２）の（Ｓｘ，Ｓｙ）に、ショット内座標系におけるウエハマークＭの設計上のＸＹ位置座標を代入し、（ΔＳＸ，ΔＳＹ）に、すべてのマークの実測されたＸＹ位置座標と、設計上のＸＹ位置座標との差を代入し、最小二乗法を用いて、残差を最小にする式（Ｓ１−１）〜式（Ｓ３−２）の各係数の値をすべての式について、推定する。

次のステップ３０７では、ショット領域ＳＡごとに、式（Ｓ１−１）、式（Ｓ１−２）の組、式（Ｓ２−１）、式（Ｓ２−２）の組、式（Ｓ３−１）、式（Ｓ３−２）の組のそれぞれについて、残差のばらつきの指標値を算出し、その指標値が最小となる式の組を決定する。各組は多項式の次数が異なる組であり、ここでは多項式の最適な次数が決定されることになる。すなわち、この時点で、そのショット領域ＳＡ内のウエハマーク全点を考慮した最も正確なショット領域ＳＡの形状が求められたことになる。なお、この指標値は、残差の合計であってもよいし、平均値であってもよいし、標準偏差（σ又は３σ）であってもよいし、平均値と標準偏差との和であってもよい。

次のステップ３０９では、ショット領域ＳＡ内のウエハマークＭのサンプル数を所定数、削減する。この場合、ウエハマークＭは、ショット領域内ＳＡにおいて均等に削減するのが望ましい。そして、次のステップ３１１では、上記ステップ３０５と同様に、残ったウエハマークで、再びショット形状の関数フィッティングを行い、ステップ３１３では、上記ステップ３０７と同様に、その関数フィッティングにおける残差のばらつきの指標値を算出する。そして、ステップ３１５では、残差のばらつきの指標値が、閾値を上回ったか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ３１７に進み、否定されればステップ３０９に戻る。本実施形態では、この判断が肯定されるまで、ステップ３０９→３１１→３１３→３１５の処理が繰り返される。

ステップ３１５での判断が肯定されると、ステップ３１７に進む。ステップ３１７では、残差の指標値が所定範囲内だったサンプル数の中で、最小のサンプル数及び配置を、そのショット領域ＳＡの計測点数及び配置として決定する。

次のステップ３１９では、カウンタ値ｉがｉ_max以上となったか否かを判断する。ｉがｉ_maxを超えた場合には、すべてのショット領域ＳＡについて、多項式モデルの次数、係数、サンプル数及び配置が決定されたことになる。この判断が否定されればステップ３２１に進み、肯定されれば図６のステップ３２３に進む。ステップ３２１では、カウンタ値ｉが１だけインクリメントされ、ステップ３０５に戻る。すなわち、ステップ３１９において判断が肯定されるまで（すべてのショット領域ＳＡで、適切な次数、係数、サンプル数および配置が決定されるまで）、ステップ３０５〜ステップ３２１の処理が繰り返される。

図６に進み、ステップ３２３では、多項式の次数でショット領域ＳＡをグループ化する。すなわち、上記ステップ３０５で決定された最適な次数が同じショット領域ＳＡを、同じグループにまとめる。一般に、隣接するショット領域ＳＡ同士は、そのショット形状が類似する傾向があるため、近接するショット領域ＳＡは、同じグループに属するようになることが多い。また、例えば、ウエハＷの中心部付近のショット領域ＳＡと、外周部のショット領域ＳＡとでは、そのショット形状の違いが大きい場合もあり、この場合には、中心部のグループと、外周部のグループとに分類される。

次のステップ３２５では、さらにグループ化を行うか否かを判断する。この判断が肯定されればステップ３２７に進む。ステップ３２７では、各次の項の係数が、近似しているものを同一グループとして、各ショット領域ＳＡをさらに分類する。多項式の次数が同じであるだけでなく、この分類により、各項の係数が近似しているショット領域ＳＡは、同じグループに属するようになる。

ステップ３２５で判断が否定された後、又はステップ３２７が実行された後は、ステップ３３１に進む。

ステップ３３１では、上記ステップ２０５において測定された各ショット領域ＳＡ内のウエハマークＭの位置情報を用いて、ウエハＷ上のショット領域ＳＡの配列を多項式フィッティングにより求める。この多項式フィッティングにおいては、上記式（Ｗ１−１）〜（Ｗ３−２）が用いられる。上記式（Ｗ１−１）、式（Ｗ１−２）の組（１次多項式の組）、上記式（Ｗ２−１）、式（Ｗ２−２）の組（２次多項式の組）、上記式（Ｗ３−１）、式（Ｗ３−２）の組（３次多項式の組）についてそれぞれ多項式フィッティングを行い、最も残差の大きさの指標値が小さい、多項式の組（すなわちその次数）を決定する。

なお、このショット配列の多項式フィッティングを行う際には、上記式（Ｗ１−１）〜（Ｗ３−２）に含まれる（ΔＳＸ、ΔＳＹ）の項の係数を考慮する必要があるが、これらの項については、上述のようにして、最終的に最適化された多項式の係数が用いられる。ただし、この多項式フィッティングでは、ショット領域ＳＡのオフセット成分を表す０次の係数（Ｃｓｘ＿００、Ｃｓｙ＿００）については、上記式（Ｗ１−１）〜上記式（Ｗ３−２）の０次成分との重複を避けるため、これを含めないようにする。

ステップ３３３では、各ショット領域ＳＡの多項式の次数、計測すべきウエハマークのサンプル数及び配置、グループ化に関する情報、またはショット領域の配列の多項式の次数などに関する情報（最適化情報）を露光装置１００に送信する。ステップ３３３終了後は、ステップ２０７の処理を終了する。

ステップ２０７終了後（指定されていないウエハＷについては、ステップ２０３の終了後）には、ウエハＷを露光装置１００に搬送し、露光装置１００にて、上記ステップ２０７において最適化されたアライメントの処理方法を用いて、ウエハＷに対するウエハアライメントを行う。より具体的には、このウエハアライメントでは、アライメント系ＡＳを用いて、ショット領域ごとに最適化されたサンプル数および配置に従って、ショット領域ＳＡ内のウエハマークＭの位置情報を計測する。そして、指定された次数の多項式で、ショット形状の多項式フィッティングを行い、あわせてショット領域ＳＡの配列の多項式フィッティングを、上記ステップ２０７において決定された式の組（式（Ｗ１−１）、式（Ｗ１−２）の組、式（Ｗ２−１）、式（Ｗ２−２）の組、式（Ｗ３−１）、式（Ｗ３−２）の組のいずれか）を用いて行う。

ここで、ショット領域ＳＡの多項式の係数についてのグループ化までなされている場合には、そのグループ内のショット領域ＳＡのショット形状は、実質的に同一であるとみなすことができるため、グループ内で、ウエハマークＭを複数（最適化されたサンプル数及び配置で）測定するショット領域ＳＡを１つだけ、あるいは、グループ内のショット数より少ない任意の数だけとしてもよい。この場合には、ウエハマークＭが複数測定されたショット領域ＳＡについて、最適化された次数で多項式フィッティングしてそのショット形状を求め、そのグループ内の他のショット領域ＳＡのショット形状については、そのショット領域ＳＡと同じショット形状であるとみなすようにすることができる。

そして、そのウエハアライメントの結果に基づいて、ウエハステージＷＳＴやレチクルステージを駆動し、ステップ・アンド・スキャン動作を行って、レチクルＲ上の回路パターンをウエハＷの被露光面に転写する（ステップ２０９）。この時点では、ウエハＷ上の個々のショット領域ＳＡの形状が既知となっているため、このステップ・アンド・スキャン動作では、ウエハＷ上に投影されるデバイスパターンの投影像が、ショット領域ＳＡの形状に一致するように、主制御装置２０のレンズ制御系、ステージ制御系が、レチクルのパターン像を調整しながら露光が行われる。

なお、一般的には、このステップ・アンド・スキャン動作の露光では、いわゆる交互スキャンが行われる。例えば、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向にスキャン動作させて、あるショット領域ＳＡに対する露光を行った後は、今度は、−Ｙ方向にスキャン動作させて、次のショット領域ＳＡに対する露光を行う。この場合、必然的に、Ｘステップ動作により、Ｘ軸方向に隣接するショット領域を順番に露光していくようになり、同じＹ位置のショット領域が完了すると、次に別のＹ位置にあるショット領域が露光されるようにＹステップ動作が行われ、再び、Ｘ軸方向に隣接するショット領域を順番に露光していくようになる。

しかしながら、本実施形態では、事前測定により、ウエハＷ上のショット領域ＳＡをそのショット形状でグループ化しており、主制御装置２０のレンズ制御系により投影光学系ＰＬのレンズを駆動するなどして、デバイスパターンの像の形状を、ショット領域ＳＡのショット形状にあわせながら露光を行っている。一般に、投影光学系ＰＬのレンズ駆動の速応性は、ステージのそれと比して低い場合が多い。例えば、連続して露光するショット領域ＳＡの形状が著しく異なる場合に、レンズ駆動の速応性の程度によっては、レンズ駆動の整定時間が経過するまで、ステージ駆動に待ち時間を加える必要が出る可能性がある。

このような場合には、ショット領域ＳＡのグループ化の結果に応じて、ウエハＷ上のショット領域ＳＡの露光順を変更するようにしてもよい。例えば、ウエハＷの中心部付近のショット領域ＳＡと、ウエハＷの外周部のショット領域ＳＡとで、形状が著しく異なり、別グループに分類されている場合には、ウエハＷの中心部のショット領域ＳＡの露光を先に実施し、その後、ウエハＷの外周部のショット領域ＳＡの露光を行うようにしてもよい。

露光終了後は、ウエハＷをＣ／Ｄ１１０に搬送して、Ｃ／Ｄ１１０にて現像を行う（ステップ２１１）。

次のステップ２１３、２１５の処理は、ホスト６００から指定されたウエハＷに対してのみ実行される。このレジスト像とその基準層のデバイスパターンとの重ね合わせ誤差（ショット領域ＳＡ内の各地点の重ね合わせ誤差計測用マークの相対位置ずれ量）が、測定検査器１２０で測定される（事後測定検査処理、ステップ２１３）。解析装置５００からの転送要求により、測定検査器１２０の測定結果（重ね合わせ誤差データ）は、解析装置５００に送られる。また、解析装置５００からの転送要求により、露光装置１００又は測定検査器１２０の装置パラメータの設定値などのデータが、解析装置５００に送られる。

解析装置５００は、露光装置１００又は測定検査器１２０から送られたデータに基づいて、事後測定検査結果に関する解析を行う（ステップ２１５）。ここで、解析装置５００には、露光装置１００及び測定検査器１２０から送られた装置パラメータのデータを取得しているものとする。

ステップ２１５では、図７に示されるように、まず、ステップ４０１において、ステップ２１３で測定検査された各ショット領域ＳＡの重ね合わせ誤差測定データを測定検査器１２０から取得する。次のステップ４０３では、グループ内の重ね合わせ誤差のばらつきの指標値を算出する。そして、次のステップ４０５では、そのばらつきの指標値が閾値より大きいか否かを判断し、その判断が肯定されれば、アライメント処理の最適化の基準を調整する。

ここで、同じグループに属するショット領域ＳＡの重ね合わせ誤差の計測結果のばらつきの指標値が閾値より大きい場合には、グループ分けの基準を調整する。そして、調整された基準で、再グループ分けを行う。さらに、グループ毎に、ショット形状を求めるためのショット領域ＳＡ内のウエハマークＭの計測点数および配置、多項式モデルの最適化を行う。例えば、ショット領域ＳＡ内の重ね合わせ誤差測定データを、多項式フィッティングし、求められたその多項式の係数を、上記式（Ｓ１−１）〜式（Ｓ３−２）の各係数のオフセットとして加算することができる。このようにすれば、この後に処理されるウエハＷの重ね合わせ誤差が低減される。

なお、ここで、重ね合わせ誤差のばらつきの指標値に対する閾値を複数設けておき、指標値と複数の異なる閾値との間の大小関係に応じて、処理をフレキシブルに変更するようにしてもよい。例えば、閾値Ａと閾値Ｂ（Ａ＜Ｂとする）とがあり、指標値が、ＡとＢとの間にある場合には、上記式（Ｓ１−１）〜式（Ｓ３−２）の各係数のオフセットを求めるだけとし、指標値が、Ｂを超えた場合には、グループ化の基準を調整するようにすることができる。

解析装置５００は、解析の結果、必要に応じて、測定検査器１２０や露光装置１００に対し、その解析結果に関するデータ（解析情報）を送る。露光装置１００又は測定検査器１２０は、その情報に基づいて、必要に応じて装置パラメータを更新するなどの処理を行う。

その後、続くウエハＷに対して行われるステップ２０７では、調整されたグループ化の基準の下で、アライメントの処理方法の最適化が実行される。

一方、ウエハＷは、測定検査器１２０からデバイス製造処理装置群９００に搬送される。エッチング装置９２０ではエッチングが行われ、不純物拡散、配線処理、ＣＶＤ装置９１０にて成膜、ＣＭＰ装置９３０にて平坦化、酸化・イオン注入装置９４０でのイオン注入などが必要に応じて行われる（ステップ２１７）。そして、全工程が完了し、ウエハＷ上にすべてのパターンが形成されたか否かを、ホスト６００において判断する（ステップ２１９）。この判断が否定されればステップ２０１に戻り、肯定されればステップ２２１に進む。このように、成膜・レジスト塗布〜エッチング等という一連のプロセスが工程数分繰り返し実行されることにより、ウエハＷ上に回路パターンが積層されていき、半導体デバイスが形成される。

繰り返し工程完了後、プロービング処理（ステップ２２１）、リペア処理（ステップ２２３）が、デバイス製造処理装置群９００において実行される。このステップ２２１において、不良を検出した場合には、例えば、ステップ２２３において、冗長回路へ置換する処理が行われる。解析装置５００は、検出した重ね合わせの異常が発生した箇所などの情報を、プロービング処理、リペア処理を行う装置に送るようにすることもできる。不図示の検査装置では、ウエハＷ上の線幅異常が発生した箇所については、チップ単位で、プロービング処理、リペア処理の処理対象から除外することができる。その後、ダイシング処理（ステップ２２５）、パッケージング処理、ボンディング処理（ステップ２２７）が実行され、最終的に製品チップが完成する。なお、ステップ２１３の事後測定検査処理、ステップ２１５の解析処理は、ステップ２１７のエッチング後に行うようにしてもよい。この場合には、ウエハのエッチング像に対し重ね合わせ誤差の測定が行われるようになる。

上述したように、本実施形態に係るデバイス製造システムによれば、ロット処理における繰り返し工程の中で、重ね合わせの異常、すなわち重ね合わせ精度の悪化を検出し、その異常が解消されるように（重ね合わせ精度が改善されるように）、解析装置５００において、露光装置１００又は測定検査器１２０のウエハアライメント関連の処理の最適化の基準の調整を行い、その調整結果を迅速に、露光装置１００及び測定検査器１２０に反映することができる。この調整は、ロット処理を停止することなく行うことができるので、デバイスの歩留まりが低下することはない。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、ステップ２０７において、レチクルＲ上のデバイスパターンの像とウエハＷ上のパターン領域ＳＡとの重ね合わせ転写に先立って、ステップ２０９で用いられるウエハＷ上の複数のショット領域ＳＡ各々の形状情報の取得方法を最適化する。これにより、ステップ２０９では、その最適化された取得方法を用いて、重ね合わせ転写の際のウエハＷ上の複数のパターン領域の各々の形状情報を、高精度かつ高スループットに取得することが可能となる。

また、本実施形態によれば、ステップ２０９における重ね合わせ転写後に、ウエハＷ上のパターン領域ＳＡに対するレチクルＲ上のデバイスパターンの重ね合わせ誤差を測定する（ステップ２１３）。そして、その重ね合わせ誤差の測定結果に基づいて、解析装置５００において、アライメント処理の最適化の基準を調整する（ステップ２１５）。このようにすれば、実際の露光結果に則したアライメント処理の最適化が可能となる。

また、本実施形態によれば、露光装置１００における重ね合わせ転写前にウエハＷ上の各ショット領域ＳＡ内に配置されたすべてのウエハマークＭの位置情報を測定する（ステップ２０５）。そして、様々なサンプル数及び配置での各ウエハマークＭの位置情報の組み合わせに基づいて、そのショット領域ＳＡのショット形状を、多項式フィッティングにより算出する（ステップ３０５）。さらに、すべてのウエハマークＭの位置情報に基づいて算出されるそのショット領域ＳＡのショット形状と、ウエハマークＭの総数とは異なるサンプル数及び配置の下でそれぞれ算出されたショット領域ＳＡのショット形状との違いを比較し（ステップ３１５）、その違いが所定範囲内となる最小のサンプル数及び配置を、最適なアライメント処理の処理条件として決定する（ステップ３１７）。このようにすれば、実際のウエハアライメントにおけるウエハＷ上のウエハマークＭのサンプル数を低減することができるので、高精度、かつ、高スループットな露光を実現することができる。

また、本実施形態によれば、ステップ２０７では、ステップ３１７で決定された各ショット領域ＳＡのショット形状に基づいて、複数のショット領域ＳＡをグループ化する（ステップ３２３）。さらに、同一のグループに含まれるショット領域ＳＡのショット形状の取得方法の少なくとも一部をさらに共通化する（ステップ３２７）。

また、本実施形態では、ウエハＷ上のショット領域ＳＡのグループ化の結果に基づいて、重ね合わせ転写を行うショット領域ＳＡの露光順を決定することができるものとする。このように、露光前に、ウエハＷ上のショット領域ＳＡのショット形状でグループ化しておき、そのグループ化結果を、ウエハアライメントや露光、または、その後の処理（例えばウエハＷの測定検査など）に活用すれば、露光処理を、高スループットかつ高精度なものとすることができる。また、露光装置が、複数の露光レチクルを用いた多重露光を行う装置である場合には、その露光前に、露光レチクルごとにウエハＷ上のショット領域ＳＡ内に配置された異なる複数のウエハマークＭの位置情報を測定して、レチクル個別にショット領域ＳＡをグループ化し、グループ化結果に基づいて重ね合わせ転写を行うものとする。これにより、露光レチクルごとに、最適なウエハマークの選択及びショット形状の最適化が可能となる。なお、多重露光の際には、ショット形状の補正をレチクルごとに行うことができるようになっているのが望ましい。多重露光は、複数のレチクル状のパターンをウエハＷ上に同時に転写する同時多重露光であっても、個別に転写する個別多重露光であっても構わない。

また、本実施形態によれば、ステップ３０５では、複数のウエハマークの位置情報を用いた多項式フィッティングによりショット形状の多項式モデルを算出し、ステップ３２３では、多項式モデルの次数、係数及び多項式モデルに対するウエハマークＭの位置情報の残差の少なくとも１つに基づいて、複数のショット領域ＳＡをグループ化する。そして、グループ内のショット領域ＳＡについては、各ショット領域ＳＡの形状情報の取得方法の少なくとも一部（例えば、多項式モデルの次数、係数など）を、ウエハＷ間で共通とする（ステップ３２３、３２７）。

なお、上記実施形態によれば、各ショット領域ＳＡの形状情報に含まれるすべての成分（線形成分（１次成分）の項の係数や、非線形成分（２次以上の成分）の項の係数）を、ショット領域ＳＡ間で共通化した。しかしながら、共通化する部分は一部であればよい。例えば、各ショット領域ＳＡの形状情報に含まれる当該ショット領域ＳＡの非線形成分（２次以上の項の係数）のみを、ウエハＷ間で共通とすることができる。

なお、上記実施形態によれば、複数のウエハのうち、予め指定されたウエハＷに対してのみ、ショット領域ＳＡの形状の求め方の最適化を行う。続いて処理されるウエハＷ上のショット領域ＳＡの配置及びそのショット領域ＳＡの形状については、近似している場合が多いので、指定されたウエハに対してその求め方の最適化を行い、続いて処理されるウエハＷについては、その求め方をそのまま踏襲すればよい。

なお、本実施形態では、指定されたウエハＷごとに、ステップ２０５、２０７、２１３、２１５を行なうものとした。この場合、例えば、数枚置き、あるいは、一定の時間間隔（１時間置き、１日置き、１週間置きなど）で、それらのステップを行うようにしてもよい。この間隔（インターバル）は、固定であってもよいし、可変であってもよい。ステップ２１３での重ね合わせ誤差の測定結果の異常が連続して検出されなかった場合には、これらのステップを行うインターバルを長くするようにしてもよい。すなわち、ステップ２０７で求められた各ショット領域ＳＡの形状情報のばらつきが、複数のウエハＷにわたって所定範囲内であるか否かによって、ウエハＷを最適化の対象として指定するインターバルを長くしたり短くしたりすることができる。

また、ステップ２１３、２１５については、ウエハＷ毎に行うようにしてもよい。例えば、重ね合わせ誤差の異常が検出された場合には、その次のウエハＷを指定ウエハとして、アライメントの処理方法の最適化を行うようにしてもよい。すなわち、過去の重ね合わせ誤差の履歴に基づいて、重ね合わせ精度が安定している場合には、ウエハＷを指定する間隔を長くし、重ね合わせ異常が検出され、重ね合わせ精度が悪化した場合には、ウエハＷを指定する間隔を短くすることが可能である。

例えば、通常は、ロット先頭のウエハＷのみ、測定検査器１２０において重ね合わせ誤差の測定を行って、その実測値に基づいて重ね合わせ精度が悪化したと判断した場合には、ステップ２０５、２０７、２１３、２１５を実行する。その後は、ウエハＷ１枚ごとに重ね合わせ誤差の計測を行い、連続して重ね合わせの異常が検出されなければ、ウエハ３枚置き→ウエハ１０枚置き→ロット先頭ウエハのみというように、ウエハＷを指定する間隔を長くしていけばよい。

なお、本実施形態によれば、露光装置１００では、ＥＧＡ方式のアライメントが採用されている。ＥＧＡ方式のアライメントでは、ＥＧＡモデルにおけるショット領域のＥＧＡ補正量と、その実測位置との残差成分が、複数のウエハＷに渡って最小となるように計算される。この値が、統計的に見て、最も妥当なパラメータの設定値であるためである。しかしながら、本発明は、統計的なグローバルアライメント方式に限らず、例えば、ダイ・バイ・ダイ方式のアライメントにも適用することができるのは勿論である。

また、本実施形態によれば、解析装置５００をコンピュータとし、解析機能をそのコンピュータに実行させるプログラムにより実現するものとした。このプログラムは、インターネットからダウンロードされたり、ＣＤ−ＲＯＭのような情報記録媒体に記録された状態からインストールされるので、解析機能自体の追加、変更、修正が容易となる。

また、デバイス製造処理システム１０００内では、解析装置５００は、各種デバイス製造処理装置から独立した別個の装置であるものとしたが、本発明はこれには限らない。例えば、システム内のいずれかのデバイス製造処理装置内に、解析装置５００が有する解析機能をもたせるようにしてもよい。例えば、測定検査器１２０内、露光装置１００内、ホスト６００、管理コントローラ１６０内などに解析機能を持たせるようにしてもよい。

本実施形態では、測定検査器１２０を露光装置１００等とインラインに接続するものとしたが、測定検査器１２０は、露光装置１００やトラック２００とはインラインに接続されていないオフラインの測定器であってもよいのは前述したとおりである。また、測定検査器１２０は、露光装置１００内に備えられるようにしてもよい。また、アライメント処理方法最適化処理を行う際の測定検査を行う測定検査器と、事後測定検査処理を行う測定検査器とは、別々に設けられていてもよく、どちらか一方がインラインでなくオフラインであってもよい。しかしながら、両者を同じ測定検査器で行った方が、装置のマッチングを考慮する必要がなくなるため、最適化の基準調整の精度を高めることができる。

このことは、測定検査器１２０が、２つの処理部（処理部１、２とする）を備えている場合にも、同じがことがいえる。すなわち、処理部１でアライメント処理方法最適化処理を行う際の測定検査を行った場合には、そのウエハＷの事後測定検査処理は、処理部１で行うのが望ましい。

本実施形態では、露光装置１００を、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置としたが、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式や他の方式の露光装置であってもよい。これに代表されるように、各種装置についても、その種類には限定されない。また、本発明は、半導体製造工程に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造工程にも適用可能である。また、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する工程、薄膜磁気ヘッドの製造工程、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造工程の他、すべてのデバイス製造工程における重ね合わせ管理に本発明を適用することができるのは勿論である。

また、上記実施形態では、解析装置５００を、例えばパーソナルコンピュータとした。すなわち解析装置５００における解析処理は、解析プログラムが、ＰＣで実行されることにより実現されている。この解析プログラムは、上述したようにメディアを介してＰＣにインストール可能となっていてもよいし、インターネットなどを通じてＰＣにダウンロード可能となっていてもよいのは前述したとおりである。また、解析装置５００がハードウエアで構成されていても構わないのは勿論である。

上述したデバイス製造処理装置に限らず、物体の位置合わせを行う装置であれば、本発明を適用することが可能である。

以上説明したように、本発明の露光方法、露光装置、計測方法及び計測装置は、デバイスを製造するのに適している。

本発明の一実施形態に係るデバイス製造処理システムの構成を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。 図３（Ａ）は、ウエハ上のショット配列の一例を示す図であり、図３（Ｂ）は、ショット領域内のウエハマークの一例を示す図である。 デバイス製造工程の一連のプロセスのフローチャートである。 アライメント条件の最適化処理のフローチャート（その１）である。 アライメント条件の最適化処理のフローチャート（その２）である。 解析処理のフローチャートである。

符号の説明

１０…照明系、１００…露光装置、１１０…Ｃ／Ｄ、１２０…測定検査器、１６０…管理コントローラ、５００…解析装置、６００…ホストシステム、９００…デバイス製造処理装置群、９１０…ＣＶＤ装置、９２０…エッチング装置、９３０…ＣＭＰ装置、９４０…酸化・イオン注入装置、ＩＡ…露光領域、ＩＡＲ…照明領域、ＩＬ…露光光、Ｍ…ウエハマーク、ＰＬ…投影光学系、ＳＡ…ショット領域、Ｗ…ウエハ、ＷＨ…ウエハホルダ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (18)

1. 基板上の複数のパターン領域各々に所定パターンの像を重ね合わせて転写する露光方法であって、
   前記所定パターンの像と前記各パターン領域との重ね合わせ転写に先立って、前記基板上の複数のパターン領域各々の形状情報の取得方法を最適化する最適化工程と；
   前記最適化された取得方法を用いて、前記重ね合わせ転写の際の前記基板上の複数のパターン領域各々の形状情報を取得する取得工程と；を含む露光方法。
2. 前記重ね合わせ転写後に、
   前記各パターン領域に対する所定パターンの重ね合わせ誤差を測定する測定工程と；
   前記測定工程における測定結果に基づいて、前記最適化工程における取得方法の最適化の基準を調整する調整工程と；をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記最適化工程は、
   前記各パターン領域内に配置されたすべてのマークの位置情報を測定する第１副工程と；
   複数の異なるサンプル数及び配置で、前記各マークの位置情報に基づいて、そのパターン領域の形状情報を算出する第２副工程と；
   すべてのマークの位置情報に基づいて算出されるそのパターン領域の形状情報と、すべてのマーク数とは異なるサンプル数及び配置の下でそれぞれ算出された前記各パターン領域の形状情報との違いを比較し、その違いが所定範囲内となる最小のサンプル数及び配置を、最適な取得方法として決定する第３副工程と；をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
4. 前記最適化工程は、
   前記第２副工程で算出された前記各パターン領域の形状情報に基づいて、前記複数のパターン領域をグループ化する第４副工程と；
   前記同一のグループに含まれるパターン領域の形状情報の取得方法の少なくとも一部を共通化する第５副工程と；をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
5. 前記最適化工程は、
   前記第２副工程で算出された前記各パターン領域の形状情報に基づいて、前記複数のパターン領域をグループ化する第４副工程と；
   前記複数のパターン領域のグループ化の結果に基づいて、重ね合わせ転写を行う前記各パターン領域の順番を決定する第５副工程と；をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
6. 前記第２副工程では、
   前記複数のマークの位置情報を用いた多項式フィッティングにより求められる多項式モデルを算出し、
   前記第４副工程では、
   前記多項式モデルの次数、係数及び前記多項式モデルに対する前記マークの位置情報の残差の少なくとも１つに基づいて、前記複数のパターン領域をグループ化することを特徴とする請求項４又は５に記載の露光方法。
7. 前記第２副工程で算出された前記各ショット領域の形状情報のばらつきが、複数の基板にわたって所定範囲内である場合には、
   前記各ショット領域の形状情報の取得方法の少なくとも一部を、基板間で共通化する取得方法共通化工程をさらに含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
8. 前記取得方法共通化工程では、
   前記各ショット領域の形状情報に含まれる当該ショット領域の非線形成分の取得方法を、基板間で共通化することを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
9. 複数の基板のうち、予め指定された基板に対してのみ、前記最適化工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
10. 前記第２副工程で算出された前記各ショット領域の形状情報のばらつきが、複数の基板にわたって所定範囲内である場合には、前記基板を指定するインターバルを増減させることを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
11. 基板上の複数のパターン領域各々の形状情報を計測する計測方法であって、
    前記所定パターンの像と前記各パターン領域との重ね合わせ転写に先立って、前記基板上の複数のパターン領域各々の形状情報の取得方法を最適化する最適化工程と；
    前記最適化された取得方法の下で、前記重ね合わせ転写の際の前記基板上の複数のパターン領域各々の形状情報を取得する取得工程と；を含む計測方法。
12. 前記重ね合わせ転写後に、
    前記各パターン領域に対する所定パターンの重ね合わせ誤差を測定する測定工程と；
    前記測定工程における測定結果に基づいて、前記最適化工程における取得条件の最適化の基準を調整する調整工程と；をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の計測方法。
13. 前記最適化工程は、
    前記各パターン領域内に配置されたすべてのマークの位置情報を測定する第１副工程と；
    複数の異なるサンプル数及び配置で、前記各マークの位置情報に基づいて、そのパターン領域の形状情報を算出する第２副工程と；
    すべてのマークの位置情報に基づいて算出されるそのパターン領域の形状情報と、すべてのマーク数とは異なるサンプル数及び配置の下でそれぞれ算出された前記各パターン領域の形状情報との違いを比較し、その違いが所定範囲内となる最小のサンプル数及び配置を、最適な取得方法として決定する第３副工程と；をさらに含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の計測方法。
14. 前記最適化工程は、
    前記第２副工程で算出された前記各パターン領域の形状情報に基づいて、前記複数のパターン領域をグループ化する第４副工程と；
    前記同一のグループに含まれるパターン領域の形状情報の取得方法の少なくとも一部を共通化する第５副工程と；を含むことを特徴とする請求項１３に記載の計測方法。
15. 前記第１副工程では、
    多重露光に用いられる露光レチクルごとに、前記各パターン領域内に配置された複数の異なるマークの位置情報を測定し、
    前記第４副工程では、
    前記露光レチクル個別に前記複数のパターン領域をグループ化し、
    前記グループ化の結果に基づいて重ね合わせ転写を行うことを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
16. 請求項１５に記載の露光方法を用いて多重露光を行う露光装置。
17. 前記第１副工程では、
    多重露光に用いられる露光レチクルごとに、前記各パターン領域内に配置された複数の異なるマークの位置情報を測定することを特徴とする請求項１４に記載の計測方法。
18. 請求項１７に記載の計測方法を用いて多重露光を行う計測装置。

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