JP2008166482A

JP2008166482A - ディストーションマッチング方法、露光システム、及び計測システム

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Publication number: JP2008166482A
Application number: JP2006354256A
Authority: JP
Inventors: Shinji Wakamoto; 信二若本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】ディストーションデータの管理を高効率化する。
【解決手段】マスクのパターンを介して基板を露光する複数の露光装置のうちから特定の露光装置である特定号機（号機Ａ）を任意に選定する。該特定号機Ａを基準として、該特定号機以外の露光装置である一般号機Ｂ〜Ｆのそれぞれに係るディストーションを計測して計測誤差データを取得し、該計測誤差データを記憶・管理する。一般号機間の相対的な誤差データが必要な場合には、記憶・管理している計測誤差データに基づいて、差分演算を行って算出誤差データを求める。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィー工程において用いられるディストーションマッチング方法、該方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが格納された情報記録媒体、露光システム、及び計測システムに関する。

半導体素子、液晶表示素子、撮像素子(CCD:charge Coupled Device)、薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスの多くは複数の露光装置を用いて基板上に多数層のパターンを重ねて露光転写することにより製造される。このため、２層目以降のパターンを基板上に露光転写する際には、基板上の既にパターンが形成された各ショット領域とマスクのパターン像との位置合わせ、即ち基板とレチクルとの位置合わせ（アライメント）を正確に行う必要がある。このため、ステージ座標系の１層目のパターンが露光された基板上には、各ショット領域（チップパターン領域）に付設されるかたちでアライメントマークと呼ばれる位置合わせ用のマークがそれぞれ形成されている。アライメントマークが形成された基板が露光装置に搬入されると、該露光装置が備えるマーク計測装置により、ステージ座標系上におけるそのマーク位置（座標値）が計測される。次いで、計測されたマークの位置と該マークの設計上の位置とに基づいて、基板上の１つのショット領域をレチクルパターンに対して位置合わせ（位置決め）するアライメントが行われる。

アライメント方式としては、スループットを向上する観点から、例えば特開昭６１−４４４２９号公報、特開昭６２−８４５１６号公報等に開示されているように、基板上のショット配列の規則性を統計的手法によって精密に特定するエンハンスド・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）が主流となっている。ＥＧＡとは、予め選定された複数（例えば、７〜１５個程度）のサンプルショットについて、そのアライメントマークの位置を計測し、これらの計測値と当該アライメントマークの設計上の位置からの誤差が最小となるように、最小二乗法等を用いた統計演算を行って、基板上の全てのショット領域の位置座標（ショット配列）を算出した後、この算出したショット配列に従って基板ステージをステッピングさせていくものである。このＥＧＡにより、ショット配列に生じている主として線形な誤差（基板の残存回転誤差、ステージ座標系（又はショット配列）の直交度誤差、基板の線形伸縮（スケーリング）、基板（中心位置）のオフセット（平行移動）等）が除去される。

また、回路パターンの重ね合わせの精度を向上させるため、露光システム内の複数の露光装置の投影光学系のディストーションを予め計測してディストーションデータとしてデータベースに登録しておき、このディストーションデータと当該基板についての露光履歴とから、元工程（既に露光処理が行われた直前工程）のディストーションに基づく像歪みと同様な像歪みが、現工程（該直前工程の次の工程であり、これから露光処理を行おうとしている工程）で露光に用いられる露光装置で生じるように、該現工程の露光装置の投影光学系の結像特性等をロット単位で調整するようにした、スーパー・ディストーション・マッチング（ＳＤＭ）とも呼ばれるディストーションマッチング方法が知られている（例えば、特開２０００−３６４５１号公報、特開２００１−３３８８６０号公報等参照）。このようなディストーションマッチング方法においては、露光システム内の複数の露光装置について、予めディストーションデータが採取される。このデータの採取は、例えば、以下のように行われる。まず、高精度にパターンが描画された基準レチクルを作成し、該基準レチクルを用いて、基板上に該パターンを露光転写する。該パターンが転写された基板は、現像を経た後、所定の計測装置に搬入され、予め決められた複数のサンプル点において、該基板上に転写されたパターンを該計測装置により計測する。次いで、該サンプル点の計測値（実測値）の該サンプル点の理想値（設計値）に対する誤差を求める。これらの誤差から、レチクルのパターンの描画誤差やレチクルのローテーションによる誤差等を差し引いて、これをディストーションデータとする。このようなデータの採取を全ての露光システム内の他の露光装置についても実施する。採取されたディストーションデータは、この露光システムが備える管理サーバにデータベースとして記憶保持される。なお、照明条件（レチクルを照明する照明光学系の瞳面上における光量分布）を変更可能な露光装置の場合には、ディストーションは照明条件によって変化するため、照明条件毎にデータの採取が行われる。

このように従来は、各露光装置のディストーションデータは、複数のサンプル点における理想値からの誤差として表現されて、各露光装置毎に管理サーバに記憶保持されていた。しかしながら、管理サーバにおいて、各露光装置毎に膨大な量のディストーションデータを管理するのは、データ量が極めて多く、管理サーバが備える記憶装置の容量を圧迫するという問題がある。

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、管理するディストーションデータの量を少なくし、ディストーションデータの管理を高効率化することを目的とする。
特開昭６１−４４４２９号公報特開昭６２−８４５１６号公報特開２０００−３６４５１号公報特開２００１−３３８８６０号公報

本発明によると、マスクのパターンを介して基板を露光する複数の露光装置のうちの特定の露光装置である特定号機を基準として、該特定号機以外の露光装置である一般号機のそれぞれに係るディストーションに関する誤差データを管理する工程と、前記誤差データに基づいて、前記複数の露光装置のうちのディストーションマッチングさせるべき任意の二つの露光装置間の相対誤差データを算出する工程とを備えるディストーションマッチング方法が提供される。本発明では、複数の露光装置のうちの特定号機を基準とした、他の一般号機のそれぞれについての誤差データを管理し、ディストーションマッチングさせるべき任意の二つの露光装置間の相対誤差を算出するようにしたので、当該特定号機について誤差データを管理する必要がなくなり、管理すべきデータ量を少なくすることができるとともに、誤差データを他の装置（例えば、計測装置）から取得する際、及び他の装置（例えば、露光装置）に誤差データを出力する際のデータ通信量も少なくすることができる。本発明の他の態様及び作用効果は以下の実施形態を通じて明らかになる。

本発明によれば、ディストーションデータの管理を高効率化できるという効果がある。

［露光システム］
まず、本実施形態に係る露光システム（リソグラフィシステム）の全体構成について、図１を参照して説明する。なお、本実施形態では、露光装置を号機という場合がある。図１には、本発明の実施形態に係る露光システム１００の全体構成が概略的に示されている。この露光システム１００は、ｎ台の露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎ、ホスト計算機システム２００、ターミナルサーバ３００、計測システム４００、管理サーバとしてのＳＤＭサーバ(Super Distortion Matching Server)５００等を備えている。各露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎ、ターミナルサーバ３００、計測システム４００、及びＳＤＭサーバ５００は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）６００に接続されている。ＳＤＭサーバ５００は、ＳＣＳＩ(Small Computer System Interface)等の通信インタフェース５１０を介して接続された記憶装置５２０を備えている。ホスト計算機システム２００は、ターミナルサーバ３００を介してＬＡＮ６００に接続されている。これにより、各露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎ、ホスト計算機システム２００、ターミナルサーバ３００、計測システム４００、及びＳＤＭサーバ５００の相互間の通信経路が確保されている。

［露光装置］
露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎのそれぞれは、レチクルステージとウエハステージとを静止させた状態で露光を行うステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）、レチクルステージとウエハステージとを同期移動させつつ露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャニング・ステッパ）、その他の形式の露光装置の何れであってもく、これらが混在していてもよい。例えば、露光装置ＥＸ１は図２に示すように構成されている。なお、他の露光装置ＥＸ２〜ＥＸｎの説明は省略する。露光装置ＥＸ１は、投影光学系ＰＬに対してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷ上のショット領域に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。

照明光学系ＩＬＳは、光源ＬＳ、オプティカルインテグレータＯＰＩ、照明系開口絞りＩＡＳ、並びに固定ブラインドＦＲＢＬ及び可動ブラインドＭＲＢＬを有するレチクルブラインド機構ＲＢＬ等を備えて構成される。なお、同図では、レンズ系等は省略している。光源ＬＳとしては、ここでは、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）を用いるものとするが、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（波長１５７ｎｍ）、その他の光源を用いることができる。光源ＬＳから射出されたレーザ光は、不図示の可変減光器、照度調整ユニット、ビーム整形光学系等（何れも不図示）を経て、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、回折光学素子等）ＯＰＩに入射される。オプティカルインテグレータＯＰＩの射出面（射出側焦点面）、即ちレチクルＲのパターン面に対する光学的なフーリエ変換面（照明系の瞳面、投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な面）には、転写すべきパターンに応じて照明条件を変更するための照明系開口絞り板ＢＡＬが配置されている。照明系開口絞り板ＢＡＬは、回転軸の周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り、輪帯照明用の開口絞り、複数（例えば４極）の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り）、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り等を含む複数の開口絞りＩＡＳが周方向に沿って配置されている。照明系開口絞り板ＢＡＬの回転軸は不図示の駆動モータにより回転され、オプティカルインテグレータＯＰＩの射出面に配置する開口絞りを切り換えることにより照明条件を変更できるようになっている。

オプティカルインテグレータＯＰＩから射出されて開口絞り板ＢＡＬの開口絞りＩＡＳの何れかを通過した光は、レチクルＲのパターン面（下面）との共役面又はその近傍に配置された固定ブラインド（固定照明視野絞り）ＦＲＢＬ及び可動ブラインド（可動照明視野絞り）ＭＲＢＬから構成されるレチクルブラインド機構ＲＢＬに入射され、その断面形状がスキャン方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に伸びるスリット状に整形される。可動ブラインドＭＲＢＬにより、レチクルＲに照射される照明光ＩＬによる照明領域ＩＡを任意に変更設定することができる。なお、照明光学系ＩＬＳ又は投影光学系ＰＬの瞳面上での照明光ＩＬの光量分布（２次光源の大きさや形状）を変更するために、例えば照明光学系ＩＬＳ内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系ＩＬＳの光軸に沿って可動なプリズム（円錐プリズム、多面体プリズムなど）、及びズーム光学系の少なくとも１つを含む光学ユニットを、光源ＬＳとオプティカルインテグレータＯＰＩとの間に配置し、オプティカルインテグレータがフライアイレンズであるときはその入射面上での照明光の強度分布、オプティカルインテグレータが内面反射型インテグレータであるときはその入射面に対する照明光の入射角度範囲などを可変とするようにしてもよい。可動ブラインドＭＲＢＬを通過した光は、不図示のコンデンサレンズ系等を経て、照明光ＩＬとして射出され、投影光学系ＰＬの物体面に配置されたレチクルＲのパターン面（下面）の照明領域（照明視野領域）ＩＡを照明する。レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ上に吸着保持されており、レチクルステージＲＳＴ上の一端にはレチクル用干渉計システムＩＦＲからの測長用のレーザビームが照射される移動鏡ＭＲｒが固定されている。レチクルＲの位置決めは、レチクルステージＲＳＴを光軸ＡＸと垂直なＸＹ平面内で並進移動させるとともに、ＸＹ平面内で微小回転させるレチクル駆動装置（不図示）によって行われる。このレチクル駆動装置は、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ上に転写する際には、レチクルステージＲＳＴを一定速度で所定のスキャン方向（Ｘ軸方向）に走査する。レチクルステージＲＳＴの上方には、レチクルＲの周辺に複数形成されたレチクルアライメント用のマークを光電検出する一対のアライメント系ＲＡＬがスキャン方向に沿ってそれぞれ設けられている。アライメント系ＲＡＬの検出結果は、レチクルＲを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して所定の精度で位置決めするためなどに使用される。干渉計システムＩＦＲは、移動鏡ＭＲｒにレーザビームを投射し、その反射ビームを受光してレチクルＲの位置変化を計測する。

照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡ内に形成されたパターンの像が両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率α（αは例えば１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配置される基板としてのウエハＷ上のスリット状の露光領域（投影光学系ＰＬに関して照明領域ＩＡと共役な領域）に投影される。投影光学系ＰＬはレンズ等の複数の光学素子を有している。これらの光学素子のうちのいくつかは、位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置）及び姿勢（光軸ＡＸに対する角度）が調整可能となっており、これらの光学素子の位置又は姿勢を調整することで投影光学系ＰＬの倍率、像面湾曲、歪曲収差等の光学特性が調整可能となっている。なお、本願明細書では、これら倍率、像面湾曲、歪曲収差等の投影像の形状（像歪み）に影響を与える収差等の光学特性をディストーションという。この結像特性の調整は、主制御装置ＣＮＴによる制御の下、結像特性制御装置ＩＣＣによって行われる。

ウエハＷを載置してＸＹ平面に沿って２次元移動するウエハステージＷＳＴ上には、ウエハテーブルＷＴＢが設けられ、ウエハテーブルＷＴＢには、ウエハＷを真空吸着するウエハホルダＷＨが設けられている。ウエハテーブルＷＴＢは、不図示のオートフォーカス機構（ＡＦ機構）の計測値に基づいて、ウエハホルダＷＨをＺ方向（光軸ＡＸ方向）に微小移動させるとともに微小傾斜させる。ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での移動座標位置とヨーイングによる微小回転量とは、ウエハ用干渉計システムＩＦＷによって計測される。この干渉計システムＩＦＷは、レーザ光源（不図示）からの測長用のレーザビームをウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢに固定された移動鏡ＭＲｗに照射し、その反射光と所定の参照光とを干渉させてウエハステージＷＳＴの座標位置と微小回転量（ヨーイング量）とを計測する。投影光学系ＰＬの側方には、ウエハＷに形成されたウエハマーク（アライメントマーク）の位置情報を計測するための、オフ・アクシス型のアライメントセンサＡＬＧが設けられている。アライメントセンサＡＬＧとしては、この実施形態では、ウエハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に受光された対象マークの像と、不図示の指標（センサ内に設けれらた指標板上の指標マーク）の像とを２次元ＣＣＤ(Charge Coupled Device)等からなる撮像素子（カメラ）で撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理型のＦＩＡ(Field Image Alignment)方式のセンサが用いられている。アライメントセンサＡＬＧによる計測結果は、露光装置を全体的に制御する主制御装置ＣＮＴに供給されるようになっている。なお、アライメントセンサは、ＦＩＡ系に限られず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光または回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いてもよい。

また、ウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢ上には、ＡＦ機構が備えるＡＦセンサのキャリブレーションやベースライン量の計測等に用いられる基準板（不図示）が取り付けられている。基準板の表面には、レチクルＲのマークとともにアライメント系ＲＡＬで検出可能な基準マーク（フィジューシャルマーク）やその他のマークが形成されている。ＡＦセンサは投影光学系ＰＬの像面に対するウエハＷの表面のずれ量を計測するセンサである。ベースライン量とは、ウエハＷ上に投影されるレチクルのパターン像の基準位置（例えば、パターン像の中心）とアライメントセンサＡＬＧの視野中心との距離を示す量である。主制御装置ＣＮＴは、例えばマイクロコンピュータから構成され、露光装置ＥＸ１の各部を統括的に制御する。また、本実施形態では、この主制御装置ＣＮＴは、露光装置ＥＸ１に併設された不図示のコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」と呼ぶ）をも制御する。また、図１では、露光装置ＥＸ１がＬＡＮ６００に接続されているものとして説明したが、厳密には、主制御装置ＣＮＴがＬＡＮ６００に接続されている。主制御装置ＣＮＴは、ＬＡＮ６００及びターミナルサーバ３００を介して、ホスト計算機システム２００との間で通信を行い、ホスト計算機システム２００からの指令に応じて各種の制御動作を実行する。

［計測システム］
次に、計測システム４００について、図３を参照して説明する。計測システム４００は、計測センサ４１０を備える計測装置及び計測制御装置（計測サーバ）４５０とを備えて構成されている。計測装置は、この露光システムについて、少なくとも一台が設けられており、この露光システムを構成する製造ライン中にインラインで設けられている。但し、計測装置は、露光システム内に複数台設けられていてもよい。この場合に、それぞれの計測装置が露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎとは別個に設けられていてもよく、各露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎにそれぞれ付属されるコータ／デベロッパ内にそれぞれインラインで設けられていてもよい。また計測装置は、製造ライン中にインラインで設けられる必要は必ずしもなく、オフラインで設けられていてもよい。計測装置は、図示は省略しているが、計測対象のウエハＷのＸＹＸ軸方向の位置及びＺ軸に対する傾きを調整するためのステージ装置、並びにウエハＷの位置や姿勢を計測するためのレーザ干渉系システムも備えている。ステージ装置は、ウエハステージ、ウエハテーブル及びウエハホルダを備えて構成され、これらは、露光装置ＥＸ１が備えるウエハステージＷＳＴ、ウエハテーブルＷＴＢ及びウエハホルダＷＨとほぼ同様の構成である。レーザ干渉計システムも、露光装置ＥＸ１の移動鏡ＭＲｗ又はレーザ干渉計ＩＦＷと同様の構成である。

計測センサ４１０は、ウエハステージ上に載置されたウエハＷに形成されているマーク（例えば、アライメントマーク）の位置を計測するセンサであり、露光装置ＥＸ１が備える撮像式アライメントセンサと基本的に同じものを用いることができる。ここでは、一例として、ＦＩＡ(Field Image Alignment)方式に用いられるセンサについて説明するが、ＬＳＡ(Laser Step Alignment)方式、あるいはＬＩＡ(Laser Interferometric Alignment)方式に用いられるセンサであってもよい。なお、ＬＳＡ方式のセンサは、レーザ光を基板に形成されたマークに照射し、回折・散乱された光を利用してそのマークの位置を計測するセンサであり、ＬＩＡ方式のアライメントセンサは、基板表面に形成された回折格子状のマークに、僅かに波長が異なるレーザ光を２方向から照射し、その結果生ずる２つの回折光を干渉させ、この干渉光の位相からマークの位置情報を検出するセンサである。計測センサ４１０は、露光装置ＥＸ１の場合と同様に、これらの３つの方式のセンサのうち、２つ以上のセンサを設けて、それぞれの特徴及び状況に応じて使い分けできるようにすることもできる。

図３において、計測センサ４１０には光ファイバ４１１を介して外部のハロゲンランプ等の照明光源から照明光ＩＬ１０が導かれる。照明光ＩＬ１０はコンデンサレンズ４１２を介して視野分割絞り４１３に照射される。視野分割絞り４１３には、図示は省略しているが、その中央に幅広矩形状の開口よりなるマーク照明用絞りと、マーク照明用絞りを挟むように配置された一対の幅狭矩形状の開口よりなる焦点検出用スリットとが形成されている。照明光ＩＬ１０は、視野分割絞り４１３によってウエハＷ上のアライメントマーク領域を照明するマーク照明用の第１光束と、アライメントに先立つ焦点位置検出用の第２光束とに分割される。このように視野分割された照明光ＩＬ２０は、レンズ系４１４を透過し、ハーフミラー４１５及びミラー４１６で反射され、対物レンズ４１７を介してプリズムミラー４１８で反射され、ウエハＷ上に形成されたマークＭを含むマーク領域とその近傍に照射される。照明光ＩＬ２０を照射したときのウエハＷの表面の反射光は、プリズムミラー４１８で反射され、対物レンズ４１７を通過してミラー４１６で反射された後、ハーフミラー４１５を透過する。その後、レンズ系４１９を介してビームスプリッタ４２０に至り、反射光は２方向に分岐される。ビームスプリッタ４２０を透過した第１の分岐光は、指標板４２１上にマークＭの像を結像する。そして、この像及び指標板４２１上の指標マークからの光が、二次元ＣＣＤによりなる撮像素子４２２に入射し、撮像素子４２２の受光面にマークＭ及び指標マークの像が結像される。

一方、ビームスプリッタ４２０で反射された第２の分岐光は、遮光板４２３に入射する。遮光板４２３は、所定の矩形領域に入射した光は遮光し、該矩形領域以外の領域に入射した光は透過する。よって、遮光板４２３は前述した第１の光束に対応する分岐光を遮光し、第２の光束に対応する分岐光を透過する。遮光板４２３を透過した分岐光は、瞳分割ミラー４２４によりテレセントリック性が崩された状態で、一次元ＣＣＤよりなるラインセンサ４２５に入射し、ラインセンサ４２５の受光面に焦点検出用スリットの像が結像される。ここで、ウエハＷと撮像素子４２２との間はテレセントリック性が確保されているため、ウエハＷが照明光及び反射光の光軸と平行な方向に変位すると、撮像素子４２２の受光面上に結像されたマークＭの像は、撮像素子４２２の受光面上における位置が変化することなくデフォーカスされる。これに対して、ラインセンサ４２５に入射する反射光は、上述のようにそのテレセントリック性が崩されているため、ウエハＷが照明光及び反射光の光軸と平行な方向に変位すると、ラインセンサ４２５の受光面上に結像された焦点検出用スリットの像は分岐光の光軸に対して交差する方向に位置ずれする。このような性質を利用して、ラインセンサ４２５上における像の基準位置に対するずれ量を計測すればウエハＷの照明光及び反射光の光軸方向の位置（焦点位置）が検出される。

なお、計測センサ４１０による計測工程は、ディストーションの計測対象の露光装置ＥＸｉでパターン（例えば、基準レチクルに形成された基準パターン）が露光転写されたウエハＷについて、現像工程を経た後の現像されたレジストパターンについて行われる。但し、現像を経る前の潜像の状態で計測を行うことも可能である。また、この計測センサ４１０は、パターンの重ね合わせ誤差（先行する露光装置で露光転写されたパターンと後行する露光装置で露光転写されたパターンとの重ね合わせ誤差）を計測することもできる。撮像素子４２２による撮像結果は、計測制御装置４５０に送られる。計測制御装置４５０は、計測センサ（計測装置）が複数ある場合には、それぞれについて設けられていてもよく、又は該複数について単一で設けられていてもよい。計測センサ４１０は、撮像素子４２２による撮像画像データ（画素毎の階調データ）を計測制御装置４５０に出力する。計測制御装置４５０は、撮像画像データを計測方法（ここでは、Ｘ方向とする）に直交する方向に積算して１次元信号とし、例えば折り返し自己相関処理、所定のテンプレートを用いたテンプレートマッチング処理又はエッジ位置計測処理（マークの輪郭を求める処理、得られた輪郭からマーク要素各々のエッジ位置を検出する処理、検出したエッジ位置からマーク中心を求める処理）等のマーク中心導出処理を行って、マークＭの計測方向における位置情報（ここでは、Ｘ座標値）を求める。Ｙ座標値も同様にして求めて、該マークの座標値（Ｘ，Ｙ座標値）は計測制御装置４５０が備える不図示の記憶装置に当該マークの識別情報とともに記憶保持される。また、計測制御装置４５０は、必要に応じて、ＬＡＮ６００を介してＳＤＭサーバ５００に当該計測結果を送信する。

［ＳＤＭサーバ］
ＳＤＭサーバ５００は、演算能力に優れた中規模のコンピュータシステム（例えば、ミニコンやエンジニアリング・ワークステーション）によって構成されたリソグラフィシステムの支援装置である。このＳＤＭサーバ５００は、ＬＡＮ６００を介した露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎとの通信の他に、ＬＡＮ６００及びターミナルサーバ３００を介して、ホスト計算機システム２００との間で通信を行う。また、ＳＤＭサーバ５００は、露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎ等との通信に際し、必要に応じて記憶装置５２０に対するデータの読み書きを行う。なお、ＳＤＭサーバ５００には、マンマシンインタフェースとしての表示ディスプレイとキーボードやマウス等のポインティングデバイス等とを含む入出力装置（不図示）が設けられている。また、ＳＤＭサーバ５００には、ＣＤ（compact disc），ＤＶＤ（digital versatile disc），ＭＯ（magneto-optical disc）あるいはＦＤ（flexible disc）等の情報記録媒体のドライブ装置（不図示）が、外付けで接続されている。ＳＤＭサーバ用のプログラム及びデータが記憶された情報記録媒体がこのドライブ装置にセットされ、読み込まれることにより、ＳＤＭサーバ５００としての機能が実現される。ＳＤＭサーバ５００は、計測制御装置４５０から送られる各露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎの投影像の歪みに関するディストーション・データを記憶装置５２０内のデータベースに登録する。計測制御装置４５０から送られるディストーション・データは、後述する所定の形式（デルタマップ）として表現されて、ＳＤＭサーバ５００に送られ、ＳＤＭサーバ５００において管理される。

［ターミナルサーバ及びホスト計算機システム］
ターミナルサーバ３００は、ＬＡＮ６００における通信プロトコルとホスト計算機システム２００の通信プロトコルとの相違を吸収するためのゲートウエイプロセッサとして構成される。このターミナルサーバ３００の機能によって、ホスト計算機システム２００と、ＬＡＮ６００に接続された露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎ、計測システム４００、及びＳＤＭサーバ５００等との間の通信が可能となる。ホスト計算機システム２００は大型のコンピュータを含んで構成される製造管理システム(MES:Manufacturing Execution System)である。ここで、製造管理システムとは、生産ラインで流れている各製品の工程、設備、条件、作業データをコンピュータで全て管理し、分析し、これにより品質向上、歩留まり向上及び作業ミス低減等のより効率的な生産を支援するシステムである。なお、ホスト計算機システム２００はＭＥＳ以外でもよく、例えば専用のコンピュータを用いてもよい。

［特定号機の選定］
本実施形態では、露光システムを構成する各号機ＥＸ１〜ＥＸｎの中から、この露光システム内で基準となるべき特定の号機を選定する。この基準となるべき特定の号機を、以下、特定号機といい、その余の号機を一般号機という。特定号機は、各号機のうちの何れの号機を選定してもよいが、露光システムに含まれる各号機が、種々のベンダー（製造業者）により提供されたものであったり、仕様や性能が異なるもの等が混在する場合には、投影光学系の結像特性の調整能力が低いものから選定するとよい。例えば、露光システム中に投影光学系の結像特性の調整機能を備えない号機がある場合には、当該号機を特定号機として選定する。但し、特定号機は、一般号機の基準となる号機であるため、結像特定の経時的変化が少ない高精度な号機から選定することが望ましい。以下の説明では、便宜上、号機ＥＸ１を特定号機とし、ＥＸ２〜ＥＸｎを一般号機として説明する。

［ディストーションデータの収集］
次に、各露光装置ＥＸｉ（ｉ＝１〜ｎ）のディストーション・データを収集するための処理について説明する。この処理は、各露光装置ＥＸｉの投影光学系ＰＬの結像特性が経時的に変化する場合を考慮して、定期的にあるいは必要に応じて行われる。ディストーション（像歪み）の計測は、所定の基準レチクル（テストレチクル、コモンレチクル）を用いた露光、及び露光が終了したウエハ上のレジスト像（転写像）の計測の２段階で行われる。ここでは、代表的に、号機ＥＸ１のディストーションを計測する場合を例として説明する。基準レチクルを用いて、号機ＥＸ１において、ウエハＷ上に該基準レチクルに形成されたパターン（マーク）を露光転写する。基準レチクルとしては、例えば、レチクル中心を中心として、等間隔（例えば、１０ｍｍ間隔）で、ＸＹ２次元方向に計測用のマークＭ１〜Ｍｎが正確に配列的に形成されたものを用いる。マークの点数ｎは例えば８５点〜２００点程度である。また、この基準レチクルに形成された各マークの描画誤差は、レチクル計測装置を用いて予め計測して記憶保持しておく。オペレータ又はホスト計算機システム２００により、テスト露光の指示（ディストーション計測指示）がなされると、不図示のレチクル搬送系により基準レチクルが搬送され、ローディングポジションにあるレチクルステージＲＳＴに吸着保持される。その後、ウエハＷ上の第１ショット領域に対して、走査露光が行われ、基準レチクルのマークが転写される。

次いで、主制御装置ＣＮＴにより、予め定められた手順に従って、照明条件が変更され、その変更後の第２の照明条件下で、上記と同様にしてウエハＷ上の第２ショット領域に対して、基準レチクルのパターンが転写される。同様に、照明条件を変更しつつ、設定された全ての照明条件下での基準レチクルのパターンのウエハＷ上の異なるショット領域に対する転写を行う。全ての照明条件についての転写が終了したならば、主制御装置ＣＮＴにより不図示のウエハ搬送系を用いてウエハホルダ上のウエハＷが不図示のＣ／Ｄに搬送される。そして、Ｃ／ＤによりそのウエハＷの現像が行われ、ウエハＷ上に基準レチクルマークに対応するレジスト像が形成される。現像が終了したウエハＷは、ウエハ搬送系を用いて計測システム４００のウエハステージ（ウエハホルダ）上にロードされ、ウエハＷ上の第１ショット領域に形成されたパターン（マークＭ１〜Ｍｎ）のレジスト像を、計測センサ４１０を用いて順次検出する。計測制御装置４５０は、それぞれの計測値と対応するウエハ干渉計の計測値とに基づいて、マークＭ１〜Ｍｎのレジスト像の位置を順次演算し、それらの演算結果、すなわちマークＭ１〜Ｍｎのレジスト像のステージ座標系上における位置座標を、付属の記憶装置内に各マークと対応付けて記憶する。以後同様にして、ウエハＷ上の第２ショット領域、第３ショット領域、……に形成されたマークＭ１〜Ｍｎのレジスト像のステージ座標系上における位置座標を求め、ステージ座標系上における位置座標を同様に記憶する。このようにして、設定された全ての異なる照明条件の下で形成されたマークＭ１〜Ｍｎのレジスト像の位置座標が記憶される。

次に、計測制御装置４５０では、付属の記憶装置に記憶されたマークＭ１〜Ｍｎのレジスト像のステージ座標系上における位置座標を、各ショット領域の基準点、例えばショット領域の中心点を原点とする理想的な座標系（ショット座標系）における座標データにそれぞれ変換する。そして、各マークＭ１〜Ｍｎのレジスト像の座標データと対応するレジスト像の設計上の位置座標との差に基づいて、各マークのＭ１〜Ｍｎのレジスト像の位置ずれ量を、ショット領域毎（即ち、照明条件毎）に求める。計測制御装置４５０は、ショット領域毎に、上記の位置ずれ量のデータ（生データ）から、所定の許容値を超える異常値データを除去し、異常値データ除去後の位置ずれ量の平均値を、センタ・シフト量と考えて、全位置ずれ量から除去する。また、センタ・シフト補正が終了した位置ずれ量からレチクル製造誤差（パターン描画誤差）、アライメントマーク製造誤差、レチクルローテーションに伴う誤差等を除去する。なお、基準レチクルのパターンの描画誤差は、該基準レチクルのパターンを専用のレチクル計測装置により直接的に計測することにより求めることができる。また、ディストーションやその他の誤差が最小となるように、極めて高精度に調整された露光装置を用いて該基準レチクルのパターンをウエハに露光転写して、該ウエハ上のパターンを計測して間接的に求めるようにしてもよい。これらの場合において、描画誤差を計測した際のレチクル計測点とサンプル点の位置が異なる場合には、該サンプル点の近傍の複数のレチクル計測点を、直線やその他の関数で近似して、該サンプル点に対応する位置の描画誤差データに変換して、ディストーションデータの補正値として、ディストーションデータに加算する（後述するデルタマップに加算する）。

このようにして、得られた位置ずれ量のデータ（ディストーションデータ）を照明条件毎に求め、それぞれの計測時刻データとともに、付属の記憶装置に記憶する。他の号機ＥＸ２〜ＥＸｎについても、同様にディストーションデータを照明条件毎に計測し、同様に付属の記憶装置に記憶する。次に、計測制御装置４５０は、各一般号機ＥＸ２〜ＥＸｎのディストーションデータから、特定号機ＥＸ１のディストーションデータを差し引いたディストーションデータ（即ち、特定号機ＥＸ１に対する当該一般号機ＥＸ２〜ＥＸｎの相対的なディストーションデータ）をＳＤＭサーバ５００に送信する。ＳＤＭサーバ５００は、計測制御装置４５０から送られたこれらのデータを、記憶装置５２０内のデータベースに登録する。

本実施形態においては、計測システム４００（計測制御装置４５０）は、デルタマップ（Δマップ）として表現されたディストーションデータを記憶・管理しているとともに、このデルタマップで表現されたディストーションデータをＳＤＭサーバ５００に送る。デルタマップは、図４に概念的に示すようなデータマップであり、ｉ＝１〜ｎとして、（Ｘｉ，Ｙｉ，ΔＸｉ，ΔＹｉ）で表される表現形式である。ここで、Ｘｉ及びＹｉは所定の正規直交座標系におけるショット内のｉ番目のサンプル点の位置を示すＸ軸方向及びＹ軸方向の座標値（Ｘ座標、Ｙ座標）であり、ΔＸｉ及びΔＹｉはｉ番目のサンプル点についてのＸ軸方向及びＹ軸方向における誤差量（ベクトル）であり、ｎはサンプル点の数である。ディストーションデータが設計値（理想格子）に対して求められている場合には、Ｘｉ，Ｙｉは当該理想格子のサンプル点におけるＸ座標、Ｙ座標である。また、後述するように、ディストーションデータが特定号機を基準として求められている場合には、Ｘｉ，Ｙｉは当該特定号機により転写されたパターンのｉ番目のサンプル点の位置（Ｘ座標、Ｙ座標）である。ＳＤＭサーバ５００は、同じくデルタマップで表現されたディストーションデータを記憶・管理しているとともに、このデルタマップで表現されたディストーションデータを対応する露光装置に送る。ＳＤＭサーバ５００から露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎに送るデルタマップのＸｉ，Ｙｉは重ね合わせ元としての元工程（例えば、直前工程）で用いられた露光装置により転写されたパターンのｉ番目のサンプル点の位置（Ｘ座標、Ｙ座標）となる。

露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎの主制御装置ＣＮＴでは、下記に示すような三次元モデル式（式１）にＳＤＭサーバ５００から送られたデルタマップの各値を代入して、最小自乗法を用いて当該号機についてのディストーションに関する近似式を求め、該近似式の各項についての係数（ｋパラメータ）で表現したディストーション補正値又はこれに相当する調整量を求める。

Δｘ（ｘ、ｙ）＝ｋ_１＋ｋ_３ｘ＋ｋ_５ｙ＋ｋ_７ｘ^２＋ｋ_９ｘｙ＋ｋ_１１ｙ^２
＋ｋ_１３ｘ^３＋ｋ_１５ｘ^２ｙ＋ｋ_１７ｘｙ^２＋ｋ_１９ｙ^３
Δｙ（ｘ、ｙ）＝ｋ_２＋ｋ_４ｙ＋ｋ_６ｘ＋ｋ_８ｙ^２＋ｋ_１０ｙｘ＋ｋ_１２ｘ^２
＋ｋ_１４ｙ^３＋ｋ_１６ｙ^２ｘ＋ｋ_１８ｙｘ^２＋ｋ_２０ｘ^３ …（式１）
このようにディストーションデータをデルタマップで表現して、ＳＤＭサーバ５００から各号機ＥＸ１〜ＥＸｎに送ることにしたのは、以下の理由による。即ち、従来は、上記の式１の演算をＳＤＭサーバ５００において実施し、これらの係数を全て対応する号機ＥＸ１〜ＥＸｎに送ることにしていた。しかし、各号機によっては、該係数のうちの幾つかを使用できない（該号機がその仕様上対応していない）場合があるとともに、これらの係数は独立したものではなく、相関をもって変化する（例えば、ある項を用いない、即ち「０」とした場合に、他の項の係数が変化する場合がある）ため、各号機の仕様（結像特性の調整機能の有無、その能力等）が異なる場合に、十分に対応することができない場合があった。本実施形態のように、ＳＤＭサーバ５００から対応する号機にデルタマップで表現したディストーションデータを送り、各号機において、その仕様に応じて、前記多項式（式１）における各項を取捨選択した上で、係数を算出し、これを用いてディストーションを補正することにより、そのような問題をなくすことができる。

また、ここでは、計測システム４００は、一般号機ＥＸ２〜ＥＸｎのディストーションデータ（各マークＭ１〜Ｍｎのレジスト像の座標データと対応するレジスト像の設計上の位置座標との差であり、以下、このような設計値を基準としたディストーションデータを、便宜上、絶対的ディストーションデータということがある）から、特定号機ＥＸ１の絶対的ディストーションデータを差し引いたディストーションデータ（即ち、特定号機ＥＸ１に対する一般号機ＥＸ２〜ＥＸｎの相対的なディストーションデータ）をＳＤＭサーバ５００に送るようにしている。この点、従来は、特定号機、一般号機というような区別をすることなく、露光システムに含まれる各号機の全てのうちの任意の二つの組み合わせについて、一方の絶対的ディストーションデータから他方の絶対的ディストーションデータを差し引いた相対的ディストーションデータを、それぞれＳＤＭサーバに送るようにしていた。即ち、従来技術では、ＳＤＭサーバは、これら各号機の任意の二つの組み合わせについてのディストーションデータを全て記憶・管理し、重ね合わせの対象となる現工程の号機（これから露光処理を行う号機）と先行する元工程の号機（重ね合わせ元である直前の号機）に対応する相対的ディストーションデータ（補正値）を該現工程の号機に送るようにしていた。しかし、従来技術では、全ての号機の任意の二つの組み合わせについてのディストーションデータを記憶・管理する必要があり、データ量が多く、効率的ではなかった。本実施形態では、特定号機ＥＸ１に対する一般号機ＥＸ２〜ＥＸｎの相対的なディストーションデータをＳＭＤサーバ５００にデルタマップで表現して送ようにしているので、特定号機ＥＸ１についてのディストーションデータをＳＤＭサーバ５００に送る必要がないとともに、ＳＤＭサーバ５００において、該特定号機ＥＸ１についてのディストーションデータを記憶・管理する必要がなく、データ通信量やデータ記憶のための記憶容量を削減することができる。

図５は、一般号機のディストーションを特定号機を基準として相対管理する概念を模式的に示した図である。同図において、露光システムは、号機Ａ〜号機Ｆの６台で構成され、特定号機として号機Ａが選定され、その余の一般号機Ｂ〜Ｆについて、図中実線矢印で示されているように、特定号機Ａに対する相対的ディストーションデータを管理する様子が示されている。一般号機間（号機Ｂと号機Ｃ、号機Ｂと号機Ｄ、号機Ｂと号機Ｅ、号機Ｂと号機Ｆ、号機Ｃと号機Ｄ、号機Ｃと号機Ｅ、号機Ｃと号機Ｆ、号機Ｄと号機Ｅ，号機Ｄと号機Ｆ、号機Ｅと号機Ｆ）のディストーションの相対差は、図中点線矢印で示されているように、一般号機のそれぞれについての特定号機に対するディストーションデータの一方から他方を差し引くことにより、容易に求めることができる。

ところで、上述した説明では、各号機（特定号機、一般号機）で、それぞれ基準レチクルのパターンをウエハＷに転写したものを、計測システムで計測して、理想値（設計値）を基準としたディストーションデータ（絶対的ディストーションデータ）を求めて、一般号機のディストーションデータから特定号機のディストーションデータを差し引くことにより、各一般号機の特定号機に対する相対的ディストーションデータを求めていた。本実施形態の計測システムは、上述した通り、パターンの重ね合わせ誤差の計測をも行うことができるので、これを利用して、一般号機の特定号機に対するディストーション差を直接計測するようにしてもよい。図６は、一般号機のディストーションを特定号機を基準として直接計測する場合を概念的に示す図である。ここでは、露光システムは、号機Ａ〜Ｄの４台で構成され、特定号機として選定された号機Ａで第１露光(1st exp.)がウエハＷに対して行われ、現像後に、一般号機Ｂで第２露光(2nd exp.)が行われ、現像が行われる。このような重ね合わせ露光を他の一般号機Ｃ，Ｄについても同様に行う。次いで、パターンが重ね合わせて転写されたウエハＷを、計測システム４００で計測する。これにより、特定号機Ａに対する一般号機Ｂ〜Ｄのディストーション差を直接的に計測することができる。第１露光により形成されたパターンと第２露光により形成されたパターンとの対応するサンプル点間における誤差が、特定号機Ａと各一般号機Ｂ〜Ｄとのディストーションの相対差となり、一般号機Ｂ〜Ｄについての特定号機Ａに対する３つの相対差が記憶・管理されることになる。換言すると、特定号機Ａについては、ディストーションデータは「０」となり管理の必要がなくなる。一般号機間（号機Ｂと号機Ｃ、号機Ｂと号機Ｄ、号機Ｃと号機Ｄ）については、それぞれのディストーションデータの一方から他方を差し引くことにより間接的に求めることができる。

このような特定号機に対する一般号機の相対的ディストーションの直接計測は、上述した基準レチクルを用いてウエハＷ上にパターンを重ね合わせて転写したパターンを用いて行ってもよい。但し、相対的ディストーションを直接計測するので、パターンの描画誤差は相殺されるため、上述した基準レチクルのようなパターン（マーク）が極めて厳密に正確に形成されたものでなくても、多少の描画誤差が存在していても、計測精度にそれほど悪影響を与えることがない。従って、基準レチクルの製造コストの低減、管理の容易化を図ることができ、便宜である。基準レチクルのパターンの描画誤差の計測、それに基づく補正も省略することが可能である。

また、上述した説明では、各号機について、各照明条件毎にディストーションデータを収集し、それぞれを管理するものとして説明した。しかし、複数の照明条件のうちから特定の照明条件（以下、特定照明条件ともいう）を選定し、該複数の照明条件のうちの該特定照明条件以外の照明条件（以下、一般照明条件ともいう）のディストーションデータから、該特定照明条件のディストーションデータを差し引いて、各一般照明条件については、特定照明条件についてのディストーションデータに対する相対値で記憶・管理することが望ましい。図７に示すように、号機ＥＸ１について、照明条件がＩＤ１〜ＩＤＮまでＮ通りある場合に、例えば、照明条件ＩＤ１を特定照明条件として選定し、その余の照明条件ＩＤ２〜ＩＤＮを一般照明条件として、特定照明条件ＩＤ１との差分で記憶・管理する。号機ＥＸ２〜号機ＥＸｎについても同様に記憶・管理する。このように各一般照明条件についてのディストーションデータを相対値で記憶・管理することにより、ディストーションの経時変化等に伴いディストーションデータを再収集する際に、高効率化を図ることができる。即ち、通常、ディストーションの経時的変化率に対して、照明条件間の経時的変化率は小さいので、特定照明条件についてのみディストーションデータを再収集し、各一般照明条件についてのディストーションデータについては再収集せずに、そのままの特定照明条件に対する相対値を用いることができ、便宜である。

上述した説明では、各号機ＥＸ１〜ＥＸｎのディストーションを計測システム４００を用いて計測して求めたが、露光装置に付属するアライメントセンサＡＬＧを用いて計測するようにしてもよい。また、露光システムを構成する各号機中の特定号機は、上述の説明では、１台選定するものとして説明したが、複数台選定してもよい。この場合には、各特定号機に対して、各一般号機のディストーション差をそれぞれ計測することになる。但し、図８に示すように、一の特定号機（号機Ａ）に対する各一般号機（号機Ｄ〜Ｆ）のディストーション差を計測することに加えて、該一の特定号機（号機Ａ）に対する他の特定号機（号機Ｂ，Ｃ）のディストーション差を計測して、当該他の特定号機（号機Ｂ，Ｃ）に対する各一般号機（号機Ｄ〜Ｆ）のディストーション差は、計測せずに、演算により間接的に求めるようにしてもよい。なお、図８において、号機Ａ〜Ｃが特定号機であり、号機Ｄ〜Ｆが一般号機であり、実線矢印は直接的に計測されたディストーションデータを示し、点線矢印は演算により間接的に求められたディストーションデータを示している。

［ディストーション調整］
次に、ウエハＷに露光処理を行う際の投影光学系ＰＬのディストーションの調整処理について説明する。まず、ホスト計算機システム２００からウエハＷの露光履歴データ等を含む所定の露光コマンドがＳＤＭサーバ５００及び露光処理を実施すべき号機に対して送られる。なお、ウエハＷの露光履歴データは、ホスト計算機システム２００の内部記憶装置内に記憶されているものとする。露光履歴データには、元工程を行った号機（ここでは、一例として号機ＥＸ２とする）のＩＤ、元工程を処理したときのプロセスプログラムＩＤ、元工程の照明条件ＩＤ等の情報、及び現工程を行う号機（ここでは、一例として号機ＥＸ３とする）のＩＤ、現工程で用いるプロセスプログラムＩＤ、現工程の照明条件ＩＤ等の情報が含まれる。以下、号機ＥＸ２，ＥＸ３に係るディストーションデータをそれぞれデータＤＤ２、ＤＤ３ということがある。ＳＤＭサーバ５００では、露光コマンドを受信すると、元工程の号機ＩＤ及び照明条件ＩＤ並びに現工程の号機ＩＤ及び照明条件ＩＤに基づいて、ここでは、元工程及び現工程の号機はともに一般号機であるため、元工程の号機ＥＸ２のデータＤＤ２及び現工程の号機ＥＸ３のデータＤＤ３を取得する。なお、照明条件が特定照明条件でない場合には、各データＤＤ２，ＤＤ３は、当該照明条件に係る差分データでそれぞれ補正された後のデータであるものとする。次いで、現工程の号機ＥＸ３に係るデータＤＤ３から元工程の号機ＥＸ２に係るデータＤＤ２を差し引いて、号機ＥＸ２に対する号機ＥＸ３のディストーションデータ差（ＤＤ３−ＤＤ２）を求める。なお、元工程の号機が特定号機（ここでは、号機ＥＸ１）である場合には、このような号機間での差分の算出は不要であり、一般号機についてのディストーションデータをそのまま用いればよい。

次に、ＳＤＭサーバ５００は、データ（ＤＤ３−ＤＤ２）を対応する号機ＥＸ３に送る。号機ＥＸ３の主制御装置ＣＮＴでは、前記式１を用いて、各係数（補正パラメータ）ｋ１〜ｋ２０のうち、号機ＥＸ３の仕様等に応じた調整可能な係数を算出する。主制御装置ＣＮＴは、算出した補正パラメータと、レンズパラメータファイルとに基づいて、号機ＥＸ３のショット形状誤差を号機ＥＸ２のショット形状に合わせる（ディストーションマッチングさせる）ための調整量（投影光学系ＰＬの結像特性補正用の可動レンズの光軸方向駆動量及び傾斜量、即ち各駆動素子に対する印加電圧等）を所定の演算により求める。ここで、レンズパラメータファイルとは、補正パラメータとの関係で、可動レンズを駆動する駆動素子毎の駆動量（調整量）が設定されたテーブルデータファイルである。号機ＥＸ３では、主制御装置ＣＮＴにより算出された調整量に基づき、結像特性制御装置ＩＣＣにより投影光学系ＰＬの結像特性が調整され、号機ＥＸ３のディストーションが号機ＥＸ２のディストーションにマッチングされる。

その後、号機ＥＸ３により、前述した走査露光方式で現工程の露光が行われ、レチクルＲに形成されたパターンがウエハＷ上の各ショット領域にそれぞれ重ね合わせて転写される。なお、露光開始に先立って、レチクルアライメント及びアライメントセンサＡＬＧのベースライン計測、並びにウエハアライメント（ＥＧＡ方式など）の準備作業が行われており、ウエハアライメントの結果得られた各ショット領域の位置情報及び計測されたベースラインに基づいて、各ショット領域の露光のための加速開始位置（走査開始位置）へのウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の移動が行われることは、勿論である。露光装置ＥＸ３による現工程の露光が終了すると、主制御装置ＣＮＴからＬＡＮ６００及びターミナルサーバ３００を介してホスト計算機システム２００に、露光終了の通知とともにその露光履歴データが送られる。

なお、ディストーションマッチングに用いる多項式として、上述の式１では、３次までの演算式を示したが、４次以上の演算式を用いても勿論よい。また、上述した実施形態では、ＳＤＭサーバ５００から一般号機ＥＸ２〜ＥＸｎに対してディストーションデータを送る際に、線形成分と非線形成分を区別せずに送るものとして説明したが、ディストーションデータを線形成分と非線形成分に分けて、非線形成分に係るディストーションデータのみを当該号機に送り、線形成分に係るディストーションデータについてはホスト計算機システム２００又は別途ＡＰＣ（アドバンスド・プロセス・コントローラ）システムが設けられている場合には該ＡＰＣシステムに送るようにしてもよい。線形成分については、ディストーション以外の他の誤差要因に関する補正処理等においても計測・補正の対象となるため、これらとの整合性を確保する観点から、一カ所で集中的に管理した方がよい場合があるからである。この場合には、線形成分については、ホスト計算機システム２００又はＡＰＣシステムから、他の誤差要因との関係で適宜に算出された補正値が各号機に送られることになる。

［重ね合わせの基準となる露光装置の選定］
ところで、半導体デバイスは数層から十数層のレイヤを重ね合わせることにより製造される。ここで、重ね合わせの基準となる号機、即ち、現工程でディストーションをマッチングさせる対象としての号機は、現工程の直前のレイヤを露光処理した号機とするのが一般的である。しかし、直前のレイヤを露光処理した号機を重ね合わせの基準とする場合、直前のレイヤもその直前のレイヤ（現工程からみると２層前）にディストーションをマッチングさせて露光されているので、累積的に誤差を生じ得る。また、重ね合わせの基準が各層毎に異なるため、各層の露光処理において、直前のレイヤを露光した号機を識別し、そのときの照明条件やディストーション補正値等をそれぞれ管理して、直前のレイヤを露光した号機とのディストーション差を算出する必要があり、情報の管理が煩雑となる。

そこで、本実施形態では、ロット単位（例えば、ウエハ２５枚単位）で、複数のレイヤのうちから任意にある特定のレイヤを選定し、該特定のレイヤを基準としてディストーションマッチングして、他の全てのレイヤを露光処理する。即ち、ある特定のレイヤを露光処理した又は露光処理する号機（以下、特定レイヤ号機ということがある）を基準とて、他の全てのレイヤを露光処理する他の号機（以下、一般レイヤ号機ということがある）のディストーションを当該特定レイヤ号機にマッチングさせる。このため、ＳＤＭサーバ５００は、特定号機に対する各一般号機のディストーション差に基づいて、特定号機又は一般号機から選定された特定レイヤ号機を基準とした、該一般レイヤ号機のそれぞれに係るディストーション差を算出して、各一般レイヤ号機に対してディストーション補正値を出力する。具体的には、図９に示すように、例えば、該特定レイヤ号機として、第１層目のレイヤ（レイヤ１）を露光する号機を選定し、その余のレイヤ（レイヤ２〜レイヤｎ）を該レイヤ１にマッチングさせる。但し、該特定レイヤ号機は、第１層目以外のレイヤを露光する号機であってもよく、既に露光処理を行ったレイヤに係る号機に限られず、現工程の後に露光処理を行うことになるレイヤに係る号機であってもよい。これにより、上述した累積的な誤差が少なくなるとともに、情報の管理が容易となる。

本実施形態では、特定号機に対する一般号機のディストーション差を管理するようにしているので、前記特定レイヤ号機として、前記特定号機を選定することにより、管理している各一般号機についての相対的ディストーションデータをそのまま用いることができ、即ち、差分演算を行うことなくそのまま用いることができ、便宜である。

［その他］
マイクロデバイスとしての半導体素子は、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいて、レチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製造するステップ、上述した実施形態の露光装置等によりレチクルのパターンをウエハに露光転写するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、半導体素子の製造に用いられる露光システムのみならず、液晶表示素子、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップ等の製造にも用いられる露光システム、並びにレチクル又はマスクを製造するための露光システムにも本発明を適用できる。即ち本発明は、露光方式や用途等に関係なく適用可能である。

本発明の実施形態の露光システムの全体構成を示すブロック図である。本発明の実施形態の露光システムが備える露光装置の概略構成を示す図である。本発明の実施形態の計測システムの概略構成を示す図である。本発明の実施形態のデルタマップの構成を概念的に示す図である。本発明の実施形態のディストーションデータの管理方法を概念的に示す図である。本発明の実施形態のディストーションデータの計測方法を概念的に示す図である。本発明の実施形態の照明条件毎のディストーションデータの管理方法を概念的に示す図である。本発明の実施形態の特定号機を複数選定した場合のディストーションデータの管理方法を概念的に示す図である。本発明の実施形態の各レイヤのディストーションを特定のレイヤに合わせる場合を概念的に示す図である。

符号の説明

ＥＸ１〜ＥＸｎ…露光装置（号機）、２００…ホスト計算機システム、４００…計測システム、５００…管理サーバ（ＳＤＭサーバ）、Ｗ…ウエハ、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、ＩＣＣ…結像特性制御装置、ＣＮＴ…主制御装置、４１０…計測センサ、４５０…計測制御装置（計測サーバ）。

Claims

マスクのパターンを介して基板を露光する複数の露光装置のうちの特定の露光装置である特定号機を基準として、該特定号機以外の露光装置である一般号機のそれぞれに係るディストーションに関する誤差データを管理する工程と、
前記誤差データに基づいて、前記複数の露光装置のうちのディストーションマッチングさせるべき任意の二つの露光装置間の相対誤差データを算出する工程と
を備えるディストーションマッチング方法。
前記誤差データは、前記特定号機でパターンが露光転写された基板に、前記一般号機でパターンを重ね合わせて露光転写して、該特定号機により露光転写されたパターンを基準とした、該一般号機により露光転写されたパターンの誤差量を計測して得られることを特徴とする請求項１に記載のディストーションマッチング方法。
基板上に３層以上のパターンを重ね合わせて露光転写する場合に、該重ね合わせ露光に供される複数の露光装置のうちから任意に選択される一の露光装置を基準として、該一の露光装置以外の他の露光装置のそれぞれに係る誤差データを算出し、対応する各露光装置に該誤差データを出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のディストーションマッチング方法。
前記特定号機は、前記露光装置の中から複数台選択されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のディストーションマッチング方法。
前記誤差データは、前記各露光装置について、当該露光装置の複数の照明条件毎にそれぞれ取得され、該照明条件毎の前記誤差データのうち、特定の照明条件に係る誤差データを基準として、該特定照明条件以外の一般照明条件に係る誤差データを管理することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のディストーションマッチング方法。
前記誤差データは、Ｘｉ及びＹｉを所定の直交座標系におけるショット内のｉ番目のサンプル点の位置を示すＸ及びＹ座標値とし、ΔＸｉ及びΔＹｉをｉ番目のサンプル点についてのＸ及びＹ軸方向における誤差量とし、ｎをサンプル点の数として、
（Ｘｉ，Ｙｉ，ΔＸｉ，ΔＹｉ），ｉ＝１〜ｎ
の形式で表現されたデルタマップで管理され、
前記相対誤差データも当該デルタマップの形式で前記露光装置に出力されることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のディストーションマッチング方法。
マスクのパターンを計測して得られる該パターンの描画誤差データを取得する工程を更に備え、
前記デルタマップで表現された前記誤差データを前記描画誤差データに基づいて補正することを特徴とする請求項６に記載のディストーションマッチング方法。
マスクのパターンを介して露光された基板を計測して得られる該パターンの描画誤差データを取得する工程を更に備え、
前記デルタマップで表現された前記誤差データを前記描画誤差データに基づいて補正することを特徴とする請求項６に記載のディストーションマッチング方法。
前記描画誤差データを計測した際のマスク計測点と前記サンプル点の位置が異なる場合に、該サンプル点の近傍の複数のマスク計測点を近似して、該サンプル点に対応する位置の描画誤差データに変換して、前記デルタマップで表現された前記誤差データを補正することを特徴とする請求項７又は８に記載のディストーションマッチング方法。
前記誤差データは、線形誤差成分を除去した非線形誤差成分を含むデータであることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のディストーションマッチング方法。
請求項１〜１０の何れか一項に記載のディストーションマッチング方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な情報記録媒体。
マスクのパターンを介して基板を露光する複数の露光装置と、
前記複数の露光装置のうちの特定の露光装置である特定号機を基準として、該特定号機以外の露光装置である一般号機のそれぞれに係るディストーションに関する誤差データを管理する管理サーバと
を備えることを特徴とする露光システム。
前記特定号機でパターンが露光転写されるとともに、前記一般号機でパターンが重ね合わせて露光転写された基板を計測対象とし、該特定号機により露光転写されたパターンを基準とした、該一般号機により露光転写されたパターンの誤差量を計測して、前記管理サーバに通信回線を介して出力する計測システムを更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の露光システム。
マスクのパターンを介して基板を露光する複数の露光装置のうちの特定の露光装置である特定号機でパターンが露光転写されるとともに、該特定号機以外の露光装置である一般号機でパターンが重ね合わせて露光転写された基板を計測対象とし、該特定号機により露光転写されたパターンを基準とした、該一般号機により露光転写されたパターンの誤差量を計測する計測装置と、
前記計測装置により計測された誤差量を、
Ｘｉ及びＹｉを所定の直交座標系における前記特定号機により転写されたパターンのｉ番目のサンプル点の位置を示すＸ及びＹ座標値とし、ΔＸｉ及びΔＹｉを前記所定の正規直交座標系における前記一般号機により転写されたパターンのｉ番目のサンプル点についてのＸ及びＹ軸方向の誤差量とし、ｎをサンプル点の数として、
（Ｘｉ，Ｙｉ，ΔＸｉ，ΔＹｉ），ｉ＝１〜ｎ
の形式で表現されるデルタマップに変換して、前記複数の露光装置を管理する管理サーバに通信回線を介して出力する計測サーバと
を備えることを特徴とする計測システム。