JPWO2006001416A1 - 管理方法及び管理システム、並びにプログラム - Google Patents

Abstract

設定された間隔で所定の計測を繰り返し実行して、所定装置の所定の性能（ベストフォーカス位置）のデータと該性能の変動要因のデータとを取得し（ステップ２０４〜２１４）、その取得したデータに基づいて多変量解析を行い、前記変動要因の少なくとも１つを変数として含む前記性能の変動量を予測するためのモデル式を導出する（ステップ２１４）。このため、このモデル式を導出した後は、前記変数である変動要因のデータを取得することで、そのモデル式を用いて、性能の変動量を予測することが可能となる（ステップ２３８）。このため、予測結果に応じて上記の性能を精度良く維持するとともに、メンテナンスの実施時期などを最適化することが可能となる。

Description

本発明は、管理方法及び管理システム、並びにプログラムに係り、更に詳しくは所定装置の性能を管理する管理方法及び管理システム、並びに所定装置の性能を管理するコンピュータに所定の手順を実行させるプログラムに関する。

従来より、半導体素子（集積回路）、液晶表示素子、ＣＣＤ等の撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスを製造するためのリソグラフィ工程では、ウエハ又はガラスプレート等の被露光物体（以下、「ウエハ」と総称する）上に回路パターンを形成するための種々の露光装置が用いられている。近年では、半導体素子の高集積化及びウエハの大型化などに伴い、高スループットで微細パターンをウエハ上に転写するため、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパを改良したステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などの逐次移動型の投影露光装置が、主として用いられている。

半導体素子等のマイクロデバイスの製造にあたっては、異なる回路パターンをウエハ上に幾層にも積み重ねて形成するために重ね合わせ露光を行うのが一般的である。従って、高集積度のマイクロデバイスを大量生産するための基本的な能力として、投影露光装置には、スループットとともに、高い重ね合わせ精度（ウエハ上にパターンを形成し、次工程でさらにパターンを形成したときの相対的な位置精度）が要求される。

投影露光装置では、その能力を常に最大限に発揮させるために、定期的なメンテナンスなどにより、各種の性能管理がなされている。重ね合わせ精度を向上させるためには、高解像力とともに投影光学系の結像性能を良好に維持することが必要となる。投影光学系の結像性能、一例としてフォーカスの管理は、次のようにして行われていた。

ａ． ウエハが載置されるウエハステージ上に少なくとも一部が設けられた空間像計測装置を用いて、計測用マークの投影光学系による投影像（空間像）を計測する空間像計測を、ウエハステージの投影光学系の光軸方向に関する位置を、所定ピッチで変更しながら、繰り返し行い、その計測の結果得られた各空間像強度信号に基づいて、所定の方法により投影光学系のベストフォーカス位置を計測する、ベストフォーカス位置の計測を、所定の頻度、例えば１日１回実行する（特許文献１参照）。

ｂ． 上記ａ．の結果として得られたフォーカスの変動量と予め設定された許容値とを比較し、フォーカスの変動量が許容値を超えていた場合には、テスト露光によるフォーカスの変動量の確認を行う。このテスト露光によるベストフォーカスの決定は、次のようにして行っていた。

すなわち、まず、ウエハステージの光軸方向の位置を所定ピッチで変更しながら、ウエハ上に照射される積算露光量（ドーズ量）を所定量ずつ変更しながら、ウエハ上の異なる位置にフォーカス計測用マークの像をそれぞれ転写する。次いで、そのウエハを現像して、そのウエハ上に、ウエハステージの光軸方向の位置又はドーズ量が異なるフォーカス計測用マークの転写像（レジスト像）の形成領域を要素とするマトリックス（フォーカス−露光量マトリックス（ＦＥＭ）と呼ばれる）を形成し、このマトリックスの各行のうち、最も細いパターンが解像された行に対応するフォーカス位置をベストフォーカス位置とする（特許文献２参照）。

ｃ． そして、得られたベストフォーカス位置に基づいて、フォーカスセンサのキャリブレーションを実行する。

しかるに、上記の手法では、ベストフォーカス位置を高精度に管理しようとすればするほど、前述の許容値を小さくする必要があるが、このようにすると、ほぼ毎回、ａ．の結果として得られたフォーカスの変動量が許容値を超え、上記のテスト露光によるフォーカスの変動量の確認（露光、現像、レジスト像の計測など）が行われるようになる。

しかしながら、ベストフォーカス位置のチェックのために、定期的な露光、現像、レジスト像の計測などを行う場合には、その計測に長時間要し、装置のダウンタイムの増加を必然的に招く。ベストフォーカス位置以外の投影光学系の結像性能の管理は、上記と同様に、空間像計測とテスト露光との組み合わせにより行うことが可能である。

また、投影光学系の結像性能以外、例えばステージの位置制御性能（スキャナの場合のレチクルステージとウエハステージとの同期精度を含む）の管理のため、定期的に（例えば数日おきに）、上述と同様のテスト露光による位置制御性能のチェック作業が行われていた。このため、その計測に長時間要し、装置のダウンタイムの増加を必然的に招いていた。

上述のような背景の下、投影光学系の結像性能やステージの位置制御性能、その他の露光装置の性能を高精度に管理できるとともに、装置のダウンタイムの低減が可能な新たなシステムなどの出現が期待されている。

特開２００２−１４００５号公報 特開平９−３２０９４５号公報

本発明は、上述の事情の下になされたもので、第１の観点からすると、所定装置の性能を管理する管理方法であって、設定された間隔で所定の計測を繰り返し実行して、前記所定装置の所定の性能に関するデータと該性能の変動要因のデータとを取得する工程と；前記取得したデータに基づいて多変量解析を行い、前記変動要因の少なくとも１つを変数として含む前記性能の変動量を予測するためのモデル式を導出する工程と；を含む管理方法である。

本明細書において、「所定の性能に関するデータ」には、所定の性能のデータは勿論、所定の性能の変動量のデータなどが含まれる。

これによれば、設定された間隔で所定の計測を繰り返し実行して、所定装置の所定の性能に関するデータと該性能の変動要因のデータとを取得し、その取得したデータに基づいて多変量解析を行い、前記変動要因の少なくとも１つを変数として含む前記性能の変動量を予測するためのモデル式を導出する。このため、このモデル式を導出した後は、前記変数である変動要因のデータを適宜取得することで、そのモデル式を用いて、性能の変動量を予測することが可能となり、予測結果に応じて上記の性能を精度良く維持するとともに、メンテナンスの実施時期やその所要時間を最適化することが可能となる。従って、装置の性能を維持しつつ、装置のダウンタイムの低減による装置運用効率の向上が可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、所定装置の性能を管理する管理システムであって、設定された間隔で所定の計測を繰り返し実行して、前記所定装置の所定の性能に関するデータと該性能の変動要因のデータとを取得するデータ取得装置と；前記取得したデータに基づいて多変量解析を行い、前記変動要因の少なくとも１つを変数として含む前記性能の変動量を予測するためのモデル式を導出するモデル式導出装置と；を含む管理システムである。

これによれば、データ取得装置により、設定された間隔で所定の計測が繰り返し実行され、所定装置の所定の性能に関するデータと該性能の変動要因のデータとが取得される。そして、モデル式導出装置により、取得したデータに基づいて多変量解析が行われ、前記変動要因の少なくとも１つを変数として含む前記性能の変動量を予測するためのモデル式が導出される。このため、このモデル式が導出された後は、前記変数である変動要因のデータを適宜取得することで、そのモデル式を用いて、性能の変動量を予測することが可能となり、予測結果に応じて上記の性能を精度良く維持するとともに、メンテナンスの実施時期やその所要時間を最適化することが可能となる。従って、装置の性能を維持しつつ、装置のダウンタイムの低減による装置運用効率の向上が可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、所定装置の性能を管理するコンピュータに所定の手順を実行させるプログラムであって、設定された間隔で所定の計測を繰り返し実行して、前記所定装置の所定の性能に関するデータと該性能の変動要因のデータとを取得する手順と；前記取得したデータに基づいて多変量解析を行い、前記変動要因の少なくとも１つを変数として含む前記性能の変動量を予測するためのモデル式を導出する手順と；を前記コンピュータに実行させるプログラムである。

このプログラムがインストールされているコンピュータでは、設定された間隔で所定の計測を繰り返し実行して、所定装置の所定の性能に関するデータと該性能の変動要因のデータとを取得し、取得したデータに基づいて多変量解析を行い、前記変動要因の少なくとも１つを変数として含む前記性能の変動量を予測するためのモデル式を導出する。このため、このモデル式を導出した後は、前記変数である変動要因のデータを適宜取得することで、そのモデル式を用いて、性能の変動量を予測することが可能となり、予測結果に応じて上記の性能を精度良く維持するとともに、メンテナンスの実施時期やその所要時間を最適化することが可能となる。従って、装置の性能を維持しつつ、装置のダウンタイムの低減による装置運用効率の向上が可能となる。

一実施形態に係る管理方法が実施されるリソグラフィシステムの全体構成を概略的に示す図である。 図１の露光装置の概略構成を示す図である。 図２の空間像計測装置の構成を示す図である。 管理サーバ内部のＣＰＵによって実行されるプログラムに対応するフローチャートである。 ある露光装置のフォーカスの変動量の実測値と、対応するシミュレーション結果との変化の様子を示すグラフである。 図５（Ａ）のフォーカスの変動量の実測に合わせてモニタした、露光装置の環境制御チャンバ内の気圧と、湿度を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る管理方法が実施されるリソグラフィシステム３００の全体構成が概略的に示されている。

このリソグラフィシステム３００は、露光装置１００、該露光装置１００にインラインにて接続されたコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」と略述する）１１０、該Ｃ／Ｄ１１０を介して露光装置１００にインラインにて接続された像計測装置としても用いられる重ね合わせ計測装置１２０、管理サーバ１３０、ターミナルサーバ１４０及びホストコンピュータ１５０等を備えている。露光装置１００、Ｃ／Ｄ１１０、重ね合わせ計測装置１２０、管理サーバ１３０及びターミナルサーバ１４０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１６０を介して相互に接続されている。また、ホストコンピュータ１５０は、ターミナルサーバ１４０を介してＬＡＮ１６０に接続されている。すなわち、ハードウェア構成上では、露光装置１００、Ｃ／Ｄ１１０、重ね合わせ計測装置１２０、管理サーバ１３０、ターミナルサーバ１４０及びホストコンピュータ１５０の相互間の通信経路が確保されている。

露光装置１００は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（走査型露光装置）であるものとする。この露光装置１００の構成等については、後述する。なお、ＬＡＮ１６０には、不図示ではあるが、他の露光装置、Ｃ／Ｄ等が接続されている。

前記Ｃ／Ｄ１１０は、ウエハ上へのレジストの塗布及び露光後のウエハの現像を行う。本実施形態では、Ｃ／Ｄ１１０はインタフェース部１０５、１１５をそれぞれ介して露光装置１００、重ね合わせ計測装置１２０にインラインにて接続されている。

露光装置１００とＣ／Ｄ１１０とをインライン接続するインタフェース部１０５の内部には、ウエハを相互間で受け渡すための、受け渡し部（不図示）が設けられている。また、Ｃ／Ｄ１１０は、装置内にウエハの搬送系を持っており、塗布工程が行われる塗布部と現像工程が行われる現像部と受渡し部との間で、一定の手順で被処理ウエハを循環搬送している。また、露光装置１００も、装置内に搬送系を持っており、被処理ウエハに対する露光が行われるウエハステージと受渡し部との間で被処理ウエハを循環搬送することがなされている。Ｃ／Ｄ１１０の内部には、冷却部やベーク部や、被処理ウエハを一時的に保管しておくバッファ部も設けられている。

図１の配置からわかるように、Ｃ／Ｄ１１０は、露光装置１００と重ね合わせ計測装置１２０との間のウエハの通路をも兼ねている。

Ｃ／Ｄ１１０と重ね合わせ計測装置１２０とをインラインにて接続するインタフェース部１１５の内部には、ウエハを相互間で受け渡すための、受け渡し部が設けられている。

前記重ね合わせ計測装置１２０は、その制御部としてマイクロコンピュータ（不図示）を備え、該マイクロコンピュータが所定のプログラムに従って処理を行うことで、例えば、連続的に処理される多数ロット（１ロットは例えば２５枚）のウエハについて、各ロットの先頭の数枚のウエハ、指定間隔毎のウエハ、あるいはパイロットウエハ（テストウエハ）について重ね合わせ誤差測定を実行する。

すなわち、上記のパイロットウエハなどは、プロセスに従って所定の露光装置により露光が行われ、既に一層以上のパターンが形成された状態で、例えば露光装置１００に投入され、露光装置１００により実際にレチクルのパターン（このパターンには重ね合わせ計測マークが含まれる）が転写され、その後に前述のＣ／Ｄにより現像などの処理が行われて、重ね合わせ計測装置１２０に送り込まれる。そして、その重ね合わせ計測装置１２０は、送り込まれたウエハ上に異なる層の露光の際に形成された、重ね合わせ計測マーク例えば、Bar in Barマーク（又はBox in Boxマーク）の像（例えばレジスト像）同士の重ね合わせ誤差（相対位置誤差）を計測し、更に所定の演算を行って重ね合わせ誤差情報を算出する。すなわち、重ね合わせ計測装置１２０は、このようにして各パイロットウエハの重ね合わせ誤差情報を測定する。

重ね合わせ計測装置１２０が備えるマイクロコンピュータは、ＬＡＮ１６０を介して露光装置１００の後述する主制御装置との間で通信を行い、上述のような動作を行う。また、重ね合わせ計測装置１２０が備えるマイクロコンピュータは、ＬＡＮ１６０を介して、管理サーバ１３０との間で通信を行い、重ね合わせ誤差データ等の所定のデータの授受を行う。また、この重ね合わせ計測装置１２０が備えるマイクロコンピュータは、ＬＡＮ１６０及びターミナルサーバ１４０を介して、ホストコンピュータ１５０との間で通信を行う。

前記管理サーバ１３０は、大容量記憶装置を備えた中型コンピュータによって構成されている。本実施形態では、この管理サーバ１３０が、後述するような露光装置１００の性能の管理を行っている。

前記ターミナルサーバ１４０は、ＬＡＮ１６０における通信プロトコルとホストコンピュータ１５０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１４０の機能によって、ホストコンピュータ１５０と、ＬＡＮ１６０に接続された露光装置１００、Ｃ／Ｄ１１０及び重ね合わせ計測装置１２０との間の通信が可能となる。

前記ホストコンピュータ１５０は大型のコンピュータで構成され、本実施形態では、少なくともリソグラフィ工程を含むウエハ処理工程の統括制御を行っている。

図２には、露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、光源を含む照明系１０、レチクルＲが載置されるレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、物体としてのウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ及びこれらを制御する制御系等を備えている。また、上記各構成部分のうち、光源及び制御系の一部以外の部分は、実際には、内部の温度、気圧等の環境条件がほぼ一定に維持された不図示の環境制御チャンバ（エンバイロンメンタル・チャンバ）内に収容されている。

前記照明系１０は、例えば特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号などに開示されるように、光源、及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（マスキングブレード又はレチクルブラインドとも呼ばれる）で規定される矩形又は円弧状の照明領域に露光光としての照明光ＩＬを照射し、回路パターンが形成されたレチクルＲを均一な照度で照明する。ここで、光源としては、一例として波長１９３ｎｍの真空紫外域のパルスレーザ光を出力する（発振する）ＡｒＦエキシマレーザが用いられている。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターンなどがそのパターン面（図２における下面）に形成されたレチクルＲが載置され、例えば真空吸着（又は静電吸着）により固定されている。このレチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系５６Ｒにより、ＸＹ平面内で２次元的に（Ｘ軸方向及びこれに直交するＹ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）に）微少駆動可能であるとともに、不図示のレチクルベース上を所定の走査方向（ここでは、図２における紙面直交方向であるＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴ上には、移動鏡５２Ｒが固定され、レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置が、その移動鏡５２Ｒを介してレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）５４Ｒによって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージＲＳＴ上には走査方向（Ｙ軸方向）に直交する反射面を有するＹ移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方向）に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計とが設けられているが、図２ではこれらが代表的に移動鏡５２Ｒ、レチクル干渉計５４Ｒとして示されている。なお、例えば、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（上述のＸ移動鏡、Ｙ移動鏡の反射面に相当）を形成しても良い。また、レチクルステージＲＳＴの走査方向（本実施形態ではＹ軸方向）の位置検出に用いられるＸ軸方向に伸びた反射面の代わりに、少なくとも１つのコーナーキューブ型ミラー（例えばレトロリフレクタ）を用いても良い。ここで、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、θｚ方向の回転も計測できる。

レチクル干渉計５４ＲからのレチクルステージＲＳＴの位置情報（又は速度情報）は、ステージ制御装置７０及びこれを介して主制御装置５０に送られる。ステージ制御装置７０は、主制御装置５０の指示に基づいて、レチクルステージ駆動系５６Ｒを介してレチクルステージＲＳＴの移動を制御する。

前記投影光学系ＰＬは、その光軸ＡＸの方向をＺ軸方向とし、レチクルステージＲＳＴの図２における下方に配置されている。投影光学系ＰＬは、ここでは両側テレセントリックな縮小系であり、光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントを含む屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば１／４又は１／５等となっている。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上でＸ軸方向に細長く伸びるスリット状又は円弧状の照明領域（前述のレチクルブラインドで規定される）が照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内の回路パターンの縮小像（部分倒立像）が、表面にフォトレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域と共役な照明光ＩＬの投射領域（以下、「露光領域」とも呼ぶ）に形成される。

前記ウエハステージＷＳＴは、ＸＹステージ４２と、該ＸＹステージ４２上に搭載されたＺチルトステージ３８とを含む。

前記ＸＹステージ４２は、ウエハステージベース１６の上面の上方に不図示のエアベアリングによって例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持され、ウエハステージ駆動系５６Ｗを構成する不図示のリニアモータ等によって走査方向であるＹ軸方向（図１における紙面直交方向）及びこれに直交するＸ軸方向（図１における紙面内左右方向）に２次元駆動が可能に構成されている。

前記Ｚチルトステージ３８は、３つのＺ位置駆動系２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ（但し、紙面奥側のＺ位置駆動系２７Ｃは不図示）によってＸＹステージ４２上で３点にて支持されている。これらのＺ位置駆動系２７Ａ〜２７Ｃは、Ｚチルトステージ３８下面のそれぞれの支持点を投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に独立して駆動する３つのアクチュエータ（例えばボイスコイルモータなど）２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ（但し、紙面奥側のアクチュエータ２１Ｃは不図示）と、これらのアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃそれぞれによる各支持点のＺ軸方向の駆動量（基準位置からの変位）をそれぞれ検出するエンコーダ２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ（但し、紙面奥側のエンコーダ２３Ｃは不図示）とを含む。ここでエンコーダ２３Ａ〜２３Ｃとしては、例えば光学式又は静電容量式等のリニアエンコーダを使用することができる。本実施形態では、上記アクチュエータ２１Ａ〜２１Ｃを含んでＺチルトステージ３８を、光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）及び光軸に直交する面（ＸＹ面）に対する傾斜方向、すなわちＸ軸回りの回転方向であるθｘ方向、Ｙ軸回りの回転方向であるθｙ方向に駆動する駆動装置が構成されている。また、エンコーダ２３Ａ〜２３Ｃで計測されるＺチルトステージ３８のＺ位置駆動系２７Ａ〜２７Ｃによる各支持点のＺ軸方向の駆動量（基準点からの変位量）は、ステージ制御装置７０及びこれを介して主制御装置５０に供給される。

Ｚチルトステージ３８上には、移動鏡５２Ｗが固定され、外部に配置されたウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）５４Ｗによって、その移動鏡５２Ｗを介して、Ｚチルトステージ３８（ウエハステージＷＳＴ）のＸＹ面内の位置が例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。

ここで、実際には、Ｚチルトステージ３８上には、走査露光時の走査方向であるＹ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡と非走査方向であるＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられ、これに対応してウエハ干渉計もＸ軸方向位置計測用のＸレーザ干渉計とＹ軸方向位置計測用のＹレーザ干渉計とが設けられているが、図２ではこれらが代表的に移動鏡５２Ｗ、ウエハ干渉計５４Ｗとして示されている。なお、例えば、Ｚチルトステージ３８の端面を鏡面加工して反射面（前述のＸ移動鏡、Ｙ移動鏡の反射面に相当）を形成しても良い。また、Ｘレーザ干渉計及びＹレーザ干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能である。従って、以下の説明ではウエハ干渉計５４Ｗによって、Ｚチルトステージ３８のＸ、Ｙ、θｚ、θｙ、θｘの５自由度方向の位置が計測されるものとする。また、多軸干渉計は４５°傾いてＺチルトステージ３８に設置される反射面を介して、投影光学系ＰＬが載置される架台（不図示）に設置される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する相対位置情報を検出するようにしても良い。

ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は、ステージ制御装置７０及びこれを介して主制御装置５０に供給される。ステージ制御装置７０は、主制御装置５０の指示に応じてウエハステージ駆動系５６Ｗを介してウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置を制御する。

前記Ｚチルトステージ３８上に、ウエハホルダ２５が設けられ、該ウエハホルダ２５にウエハＷが載置され、ウエハホルダ２５によって真空吸着（又は静電吸着）によって固定されている。

Ｚチルトステージ３８の内部には、図３に示されるように、投影光学系ＰＬの光学特性の計測に用いられる空間像計測装置５９を構成する光学系の一部が配置されている。ここで、空間像計測装置５９の構成について詳述する。

空間像計測装置５９は、Ｚチルトステージ３８に設けられたステージ内構成部分、すなわちパターン板としてのスリット板１９０、レンズ８４、光路折り曲げ用のミラー８８、９０、及び送光レンズ８６と、ウエハステージＷＳＴの外部に設けられたステージ外構成部分、すなわち受光レンズ８９、光電変換素子から成る光センサ２４等とを備えている。

これを更に詳述すると、前記スリット板１９０は、図３に示されるように、Ｚチルトステージ３８の上面に突設された円筒状の凸部５８に、その上部開口を閉塞する状態で固定されている。このスリット板１９０の上面は、前述のウエハホルダ２５に吸着されたウエハＷの表面とほぼ同一面上に位置する（面一となる）状態とされている。スリット板１９０は、波長１９３ｎｍの照明光ＩＬの透過性の良い、合成石英、あるいはホタル石などを素材とする円形の受光ガラス８２と、該受光ガラス８２の上面の中央部の円形領域を除く部分に形成されたアルミニウムなどの金属の薄膜から成る遮光膜を兼ねる反射膜８３及び前記円形領域内に形成されたクロムの薄膜から成る遮光膜９１とを有している。

前記反射膜８３は、一例としてＹ軸方向の長さが５０ｍｍ、Ｘ軸方向の長さが３０ｍｍのほぼ長方形状で、中央の遮光膜９１は、その直径が例えば４．５ｍｍ程度となっている。この遮光膜９１に、Ｙ軸方向に細長く延びる所定幅、例えば０．２μｍのスリット状の開口パターン１２２がパターンニングにより形成されている。

スリット板１９０下方のＺチルトステージ３８内部には、図３に示されるように、前述の開口パターン１２２の下方に、レンズ８４、折り曲げミラー８８が順次配置されている。折り曲げミラー８８は、４５°で斜設されている。このため、開口パターン１２２及び受光ガラス８２を介して鉛直下向き（−Ｚ方向）に入射した照明光ＩＬ（像光束）は、レンズ８４を透過して折り曲げミラー８８によってその光路が＋Ｘ方向に向けて９０°折り曲げられる。この折り曲げミラー８８で折り曲げられた照明光ＩＬの光路後方には更にその光路を９０°折り曲げて鉛直上向き（＋Ｚ方向）に折り曲げるミラー９０が配置され、このミラー９０によって折り曲げられた照明光ＩＬの光路後方に位置するＺチルトステージ３８の上壁部分に照明光ＩＬをＺチルトステージ３８の外部に送り出す送光レンズ８６が固定されている。

送光レンズ８６によってＺチルトステージ３８の外部に送り出される照明光ＩＬの光路上には、送光レンズ８６に比べて大径の受光レンズ８９が配置されている。この受光レンズ８９の上方の位置には、光センサ２４が配置されている。これら受光レンズ８９及び光センサ２４は、所定の位置関係を保ってケース９２内に収納され、該ケース９２は取付け部材９３を介して投影光学系ＰＬの鏡筒の側面に固定されている。受光レンズ８９、光センサ２４及びケース９２を含んで受光器９４が構成されている。

前記光センサ２４としては、微弱な光を精度良く検出することが可能な光電変換素子（受光素子）、例えばフォト・マルチプライヤ・チューブ（ＰＭＴ、光電子増倍管）などが用いられる。この光センサ２４の出力信号は、図２に示される信号処理装置８０に送られる。この信号処理装置８０は、例えば増幅器、Ａ／Ｄコンバータ（通常１６ビットの分解能のものが用いられる）などを含む。この信号処理装置８０からの出力は、主制御装置５０に送られる。

上述のようにして構成された空間像計測装置５９によると、例えば、計測用レチクル（又はレチクルステージＲＳＴ上のマーク板）などに形成された計測用マークの投影光学系ＰＬによる投影像（すなわち空間像）を計測する際には、投影光学系ＰＬを透過してきた照明光ＩＬによってスリット板１９０が照明されると、そのスリット板１９０上の開口パターン１２２を透過した照明光ＩＬがレンズ８４、ミラー８８及び９０、送光レンズ８６を介してＺチルトステージ３８の外部に導き出される。そして、そのＺチルトステージ３８の外部に導き出された光は、受光器９４（より正確には光センサ２４）によって受光され、該受光器９４の光センサ２４からその受光量に応じた光電変換信号（光量信号）Ｐが信号処理装置８０に供給される。

本実施形態では、上記の空間像の計測に際しては、スリット板１９０を空間像に対して横切るようにする必要があり、その際、送光レンズ８６が、受光器９４に対して移動することになる。従って、空間像計測装置５９では、所定の範囲内で移動する送光レンズ８６からの照明光がすべて受光器９４へ入射するように、各レンズ、及びミラーの大きさが設定されている。

空間像計測装置５９は、上述のように構成されているため、光センサ２４の発熱に起因してウエハ干渉計５４Ｗの計測精度等に悪影響を与えたりすることがない。また、Ｚチルトステージ３８の外部と内部とをライトガイド等により接続していないので、Ｚチルトステージ３８の外部と内部とがライトガイドにより接続された場合のようにＺチルトステージ３８の駆動精度が悪影響を受けることもない。勿論、熱の影響を排除できるような場合には、光センサ２４をＺチルトステージ３８の内部に設けても良い。

図２に戻り、前記投影光学系ＰＬの側面には、ウエハＷ上のアライメントマーク（位置合わせマーク）又は不図示の基準マーク板上の基準マークを検出するオフアクシス・アライメント系ＡＬＧが設けられている。本実施形態では、このアライメント系ＡＬＧとして、アライメント用光源（ブロードバンドの照明光を出射するハロゲンランプ等）、光学系、指標マークが形成されている指標板及び撮像素子（ＣＣＤ）等を含む、いわゆるＦＩＡ（Field Image Alignment）系の画像処理方式のアライメントセンサが用いられている。このアライメント系ＡＬＧからの撮像信号は、不図示のアライメント制御装置に送られ、このアライメント制御装置では、アライメント系の検出中心（前述の指標マークの中心に相当する）に対するアライメントマーク（又は基準マーク）の位置情報を主制御装置５０に出力する。主制御装置５０では、その位置情報とそのときのウエハ干渉計５４Ｗの出力であるウエハステージＷＳＴの位置情報とに基づいて、ウエハ干渉計５４Ｗの測長軸で規定されるステージ座標系上におけるアライメン卜マーク（又は基準マーク）の位置座標を算出する。

前記投影光学系ＰＬの近傍には、不図示の環境制御チャンバ内の環境条件、例えば温度、気圧（チャンバ内の気体の圧力（内部気体が空気の場合、大気圧））、湿度などを計測する複数のセンサを含むセンサユニットＳＥが設けられている。このセンサユニットＳＥを構成する各センサの計測値は、主制御装置５０に供給されている。主制御装置５０では、このセンサユニットＳＥからの温度情報に基づいて、不図示の空調装置を制御し、環境制御チャンバ内の温度を所定の設定温度±０．１℃に維持している。また、センサユニットＳＥからの湿度情報及び気圧情報は、主制御装置５０によって常時モニタされている。

更に、露光装置１００では、図２に示されるように、照射系６０ａ及び受光系６０ｂを含む光軸ＡＸ方向に関するウエハＷの位置を計測する計測装置としての斜入射方式の多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）が設けられている。照射系６０ａは、主制御装置５０によってそのオン・オフが制御される光源を有しており、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を、光軸ＡＸに対して斜め方向よりウエハＷの表面に照射する。受光系６０ｂは、それらの結像光束がウエハＷ表面で反射することによって発生する反射光束を受光し、主制御装置５０に対して焦点ずれを検出するための焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号を送信する。なお、この多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）と、同様の多点焦点位置検出系の詳細な構成は、例えば特開平６−２８３４０３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号等に開示されている。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

さらに、図１では図示が省略されているが、本実施形態の露光装置１００では、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のレチクルマークとこれに対応する基準マークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系がＸ軸方向に所定距離隔てて設けられている。これらのレチクルアライメント検出系としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報及びこれに対応する米国特許第５，６４６，４１３号などに開示されるものと同様の構成のものが用いられる。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

前記制御系は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）から成る主制御装置５０を中心として構成され、該主制御装置５０の制御下にあるステージ制御装置７０、信号処理装置８０などを含む。主制御装置５０は、マイクロコンピュータ又はワークステーションを含み、装置の構成各部を統括して制御する。主制御装置５０は、前述したＬＡＮ１６０に接続されている。

上述のようにして構成された露光装置１００では、ホストコンピュータ１５０の管理の下、レチクルアライメント及びアライメント系ＡＬＧのべースライン計測、ウエハアライメント（ＥＧＡなど）、並びにステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。これらの動作は、通常のスキャニング・ステッパと異なる点はないので、詳細説明は省略する。

次に、露光装置１００において、後述するプリミティブ・メンテナンス（Primitive Maintenance）などの際に、管理サーバ１３０からの指示に応じて行われる、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置の計測方法について説明する。

まず、主制御装置５０は、不図示のレチクルローダを介して、レチクルステージＲＳＴ上に所定の計測用レチクルＲｍ（図３参照）をロードする。ここで、この計測用レチクルＲｍのパターン面には、所定のパターン領域が形成され、そのパターン領域中心の前述の照明領域とほぼ同一の形状の矩形の領域内に、複数、例えば９箇所に所定のマーク領域が、配置されている。ここでは、その矩形領域の中心、４つのコーナー位置、４辺の各中点位置の合計９箇所に、マーク領域が形成され、各マーク領域内には、Ｘ軸方向を周期方向とする例えば線幅０．２μｍのラインアンドスペースパターンから成る計測用マークＭ（図３参照）が配置されているものとする。

次に、主制御装置５０は、ステージ制御装置７０を介して、投影光学系ＰＬの視野内でベストフォーカス位置を計測すべき所定の計測点（ここでは投影光学系ＰＬの視野中心、すなわち光軸上の計測点とする）に計測用レチクルＲｍ上の所定の１つ、ここでは中心の計測用マークＭが位置決めされるように、レチクルステージＲＳＴの位置調整を行う。このレチクルステージＲＳＴの位置調整は、例えば、計測用レチクルＲｍ上のパターン領域の中心（レチクルセンタ）を通る非走査方向の直線状のレチクルセンタに関して左右対称となる位置にそれぞれ形成された一対のレチクルアライメントマークを、前述の一対のレチクルアライメント検出系を用いて、同時に検出し、この検出結果に基づいて行うこととすることができる。

次に主制御装置５０では、照明光ＩＬが上記の計測用マークＭの部分（その計測用マークＭが形成されたクロム層の部分）のみに照射されるように、照明系１０内のレチクルブラインドを駆動制御し、照明領域を規定（制限）する。

次に、スリット板１９０表面の高さ位置、すなわちＺ軸方向の位置（以下、「Ｚ位置」と略述する）が所定の初期位置になるように、Ｚチルトステージ３８のＺ位置をステージ制御装置７０を介して調整する。この場合の「初期位置」としては、例えば、エンコーダ２３Ａ〜２３Ｃの計測値が予め定めた値となる、デフォルト設定のＺ位置が採用される。

次に、水平方向スキャンによる計測用マークＭの空間像計測を行う。具体的には、レチクルステージＲＳＴ上に配置された計測用レチクルＲｍの計測用マークＭを照明系１０からの照明光ＩＬにより照明しつつ、投影光学系ＰＬによる計測用マークＭの投影像に対して、投影光学系ＰＬの像面の近傍でスリット板１９０の開口パターン１２２が所定の計測方向、この場合Ｘ軸方向に走査されるように、ステージ制御装置７０及びウエハステージ駆動系５６Ｗを介してウエハステージＷＳＴ（Ｚチルトステージ３８）をＸ軸方向に走査駆動し、該走査駆動中に信号処理装置８０を介して入力される光センサ２４からの出力信号と、ステージ制御装置７０を介して入力されるＺチルトステージ３８のＸ軸方向の位置（Ｘ位置）の情報とを、所定のサンプリング間隔で、同時に取り込むことで、計測用マークＭの投影像（空間像）の強度信号（空間像プロファイル）を取得する（すなわち、空間像の計測を行う）。

次に、主制御装置５０は、多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）を用いてＺチルトステージ３８のＺ位置を計測しつつＺチルトステージ３８を介してスリット板１９０のＺ位置を予め定められた変更手順に従って変更し、Ｚ位置毎に、水平方向スキャンによる計測用マークＭの空間像計測を行う。

なお、上記のスリット板１９０のＺ位置の変更は、次のような手順で行うこととすることができる。すなわち、１回目の変更時には、前記初期位置から＋Ｚ方向にΔｚだけ離れた位置に移動し、２回目の変更時には、初期位置から−Ｚ方向にΔｚだけ離れた位置に移動し、３回目の変更時には、初期位置から＋Ｚ方向に２×Δｚだけ離れた位置に移動し、４回目の変更時には、初期位置から−Ｚ方向に２×Δｚだけ離れた位置に移動し、以下、＋Ｚ方向に３×Δｚ、−Ｚ方向に３×Δｚ…と移動することとすることができる。また、水平方向スキャンの結果に基づいて、ベストフォーカス位置が初期位置よりも＋Ｚ方向、又は−Ｚ方向のいずれかに存在することが判断できるような場合には、初期位置を中心として＋Ｚ方向又は−Ｚ方向のいずれか一方の方向にΔｚずつ（Δｚ、２×Δｚ、３×Δｚ…）移動することとすることもできる。なお、Δｚは例えば０．０５μｍ〜０．３０μｍ程度の値に設定される。

そして、このようにして得られた所定ステップ（例えば１３又は１５ステップ）の各Ｚ位置における空間像の強度信号のそれぞれについて、コントラストを算出し、その算出結果に基づいて、コントラストカーブ（横軸をＺ位置とする）を求め、そのコントラストカーブのピーク位置に対応するＺ位置を、ベストフォーカス位置として算出する。

次に、本実施形態のリソグラフィシステム３００で行われる、露光装置１００の性能を管理する管理方法について、投影光学系ＰＬの結像性能の一種であるフォーカスを取り上げて説明する。

図４には、管理サーバ１３０内部のＣＰＵによって実行されるプログラム（処理アルゴリズム）に対応するフローチャートが示されている。このフローチャートがスタートするのは、露光装置１００が半導体工場に納入され、Ｃ／Ｄ１１０、重ね合わせ計測装置１２０等とのインライン接続、並びにＬＡＮ１６０を介しての管理サーバ１３０、ホストコンピュータ１５０等に対するオンライン接続が完了し、露光装置１００の運転のための所定の準備作業が終了し、ホストコンピュータ１５０の配下に露光装置１００が完全に置かれたときである。従って、ホストコンピュータ１５０からの指示に応じて、露光装置１００は、通常の運転状態にある。

前提として、後述するフラグＦ１、フラグＦ２、フラグＦ３は、いずれもリセット状態にある（Ｆ１＝０、Ｆ２＝０、Ｆ３＝０である）ものとする。

まず、ステップ２０２において、所定のカウンタのカウント値ｎに３０（これは１ヶ月
、すなわち３０日を示す）を初期値として設定する。

次のステップ２０４では、前述のフラグＦ１がリセット状態にあるか（フラグＦ１が下ろされているか）否か、すなわちＦ１＝０であるか否かを判断する。なお、このフラグＦ１は、後述するフォーカス変動量を推定するために用いられるモデル式を算出済みか否かを示すものであり、モデル式を算出済みであればフラグＦ１は立てられた状態にあり（Ｆ１＝１）、算出済みでなければフラグＦ１は下ろされた状態にある（Ｆ１＝０）。この場合、初期状態としてフラグＦ１＝０に設定されており、モデル式は算出されていないので、ここでの判断は肯定され、ステップ２０５に進む。

ステップ２０５では、日付が変わったか否かを、内部の時計に基づいて判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ２０７に移行し、肯定された場合には、ステップ２０６に進む。

ステップ２０７では、露光装置１００の主制御装置５０との間で通信を行い、露光装置１００の露光対象が、あるロットの第１枚目（ロットの先頭）であるか否かを判断する。そして、この判断が否定された場合には、ステップ２０５に戻る。このステップ２０５の判断は、日付が変更されない限り否定される。すなわち、ステップ２０７→２０５→２０７のループの処理を繰り返すことで、露光装置１００の露光対象が、あるロットの第１枚目（ロットの先頭）のウエハになるのを待つ。そして、露光装置１００の露光対象がそのロット先頭のウエハになると、ステップ２０７における判断が肯定され、ステップ２１２に進む。

ステップ２１２では、露光装置１００の主制御装置５０に、ベストフォーカス位置の計測、その変動要因データの取り込み、及びそのベストフォーカス位置の計測結果に基づくフォーカスの較正を含むプリミティブ・メンテナンス（以下、「ＰＭ」と略述する）を指示する。

上記の指示を受け、露光装置１００の主制御装置５０により、ＰＭが実行され、そのＰＭの一部として、前述した空間像計測装置を用いたベストフォーカス位置の計測が行われる。

また、露光装置１００の主制御装置５０では、上記のベストフォーカス位置の計測中のセンサユニットＳＥからの温度、気圧（大気圧）及び湿度の計測値を、所定のサンプリング間隔で取り込んでいる。そして、上記のベストフォーカス位置の計測（算出）が終了した時点で、上記の温度、気圧及び湿度の計測値の平均値を、そのベストフォーカス位置のデータとともに、管理サーバ１３０に送る。これにより、管理サーバ１３０では、送られてきた情報を、大容量記憶装置内部のデータベース（以下、「予測アルゴリズムデータベース」と称する）に登録する。

さらに、露光装置１００の主制御装置５０では、上記のベストフォーカス位置の計測結果に基づいて、フォーカスの較正（キャリブレーション）を行う。本実施形態の場合、このフォーカスの較正は、多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）のキャリブレーション、すなわち、原点の調整又は検出原点のオフセットの変更を意味する。その理由は、次の通りである。

すなわち、露光装置１００の立ち上げ段階で、多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の検出原点が、投影光学系ＰＬの初期のベストフォーカス位置に正確に一致するように、多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）が初期調整されているものとすると、上記のベストフォーカス位置の計測結果として得られる値は、投影光学系ＰＬの真のベストフォーカス位置に対する多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の検出原点のオフセットに他ならない。

上記の投影光学系ＰＬの真のベストフォーカス位置に対する多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の検出原点のオフセットは、多点焦点位置検出系そのものの状態変化に起因する第１のオフセット成分（０を含む）と投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置の変動に起因する第２のオフセット成分（０を含む）との合計である。

次のステップ２１４では、カウンタのカウント値ｎが０より小さいか否かを判断する。この場合、前述のステップ２０２でｎ＝３０に設定されているので、このステップ２１４における判断は否定され、ステップ２０４に戻る。以後、日付が変わらない限り、上述と同様のステップ２０４→２０５及び２０７のループ→２１２→２１４→２０４のループの処理が繰り返される。これにより、ロット先頭のウエハの露光開始直前毎に、ベストフォーカス位置の計測データ、並びにその計測中の温度、気圧及び湿度の計測値の平均値が、露光装置１００で取得され、送られてくるので、管理サーバ１３０では、前述の予測アルゴリズムデータベースに格納する。

この一方、ステップ２０５で、日付が変わったと判断されると、ステップ２０６に進んで、カウンタのカウント値ｎを１デクリメント（ｎ←ｎ−１）した後、ステップ２１２に移行して既述のステップ２１２の処理を行う。

以降、ステップ２０４においてＦ１＝０と判断された場合には、処理開始から３０日が経過して、ステップ２１４における判断が肯定されるまで、ステップ２０４→２０５及び２０７のループ→２１２→２１４→２０４のループ（日付が変更されない場合）、又は２０４→２０５→２０６→２１２→２１４→２０４のループの処理（日付が変更された場合）を、日付が変わる毎、又はロット先頭のウエハの露光開始直前毎に繰り返す。

これにより、管理サーバ１３０の予測アルゴリズムデータベースには、３０日（１ヶ月）分の日付が変更される毎の、又は同日中の処理であってもロット切換毎のベストフォーカス位置の計測データ、並びにこれに対応する計測中の温度、気圧及び湿度の計測値の平均値のデータが登録される。

そして、処理開始から３０日が経過しｎ＝−１になると、ステップ２１４における判断が肯定され、ステップ２１６に移行する。

ステップ２１６では、予測アルゴリズムデータベースに登録されている全てのデータに基づき、多変量解析（例えば重回帰分析、単回帰分析、主成分・因子分析、判別分析、あるいは数量化分析など）を行い、フォーカス（すなわち投影光学系ＰＬの真のベストフォーカス位置に対する多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の検出原点のオフセット）の変動要因（ここでは、環境制御チャンバ内の温度Ｔ、湿度Ｈ、気圧Ｐとする）を変数として含む、フォーカスの変動量Δｆｏｃｕｓを推定するための次式（１）で示されるモデル式を作成するとともに、大容量記憶装置内部の変動量格納領域に、Δｆｏｃｕｓの初期値として０を格納する。

Δｆｏｃｕｓ＝Ａ＋Ｂ×Ｈ＋Ｃ×Ｐ＋Ｄ×Ｔ ……（１）
ここで、Δｆｏｃｕｓは、前述の多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）を用いて検出される、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置の１日当たりの変動量（１日当たりに換算した変動量を含む）である。

なお、本実施形態では、４変量１次多項式を用いている。フォーカス変動量予測式の導出にあたっては最小二乗法を用いて、偏回帰係数Ｂ、Ｃ、Ｄ、及び定数項Ａを以下の式（２）、式（３）にそれぞれ基づき算出する。

また、上式（２）において、
Ｓ_H ²は湿度データの分散
Ｓ_HPは湿度データと気圧データの共分散
Ｓ_HTは湿度データと温度データの共分散
Ｓ_P ²は気圧データの分散
Ｓ_PTは気圧データと温度データの共分散
Ｓ_T ²は温度データの分散
Ｓ_HΔfocusは湿度データとフォーカス変動量データの共分散
Ｓ_PΔfocusは気圧データとフォーカス変動量データの共分散
Ｓ_TΔfocusは温度データとフォーカス変動量データの共分散
である。

また、上記４変量１次多項式以外に、変動要因データを必要に応じて増やしたり、各変動要因ごとに、必要に応じて次数をあげたりして、予測式の精度を上げても良い。更に、予測式として、指数曲線や累乗曲線のようなものを使用しても良い。

次のステップ２１８では、カウンタのカウント値ｎに７（これは１週間、すなわち７日を示す）を設定し（ｎ←７）、ステップ２２０に進んで前述のフラグＦ１を立てた（Ｆ１←１）後、ステップ２４０に移行する。

ステップ２４０では、大容量記憶装置の変動量格納領域に格納されているΔｆｏｃｕｓが、予め定めた許容値（第１の閾値）ｆｓ（例えば、０．１μｍ／ｄａｙ）以下であるか否かを判断する。この場合、大容量記憶装置の変動量格納領域には、上記ステップ２１６においてΔｆｏｃｕｓの初期値として０が格納されているので、このステップ２４０における判断は肯定され、次のステップ２４４に移行する。

ステップ２４４では、フラグＦ３がリセット状態にあるか否かを判断する。ここで、フラグＦ３は、フォーカス変動量が後述する第２の閾値ｆｓ’以下の場合に後述するステップ２２８でＰＭの実施間隔を１週間（７日）から２週間（１４日）に一旦変更した場合に、その実施間隔を１週間（７日）に戻すことを禁止するための制御フラグである。このフラグＦ３が立てられた状態（Ｆ３＝１の状態）は、フォーカス変動量を後述する第２の閾値ｆｓ’と比較することが禁止されている状態を示し、このフラグＦ３が下ろされた状態（Ｆ３＝０の状態）は、それ以外の状態を示す。この場合、フラグＦ３は初期設定としてリセット状態（下ろされた状態）にあるので、ここでの判断は肯定され、ステップ２４６に進んでΔｆｏｃｕｓが、予め定めた第２の閾値ｆｓ’（ｆｓ’＜ｆｓ、ｆｓ’は、例えば０．０５μｍ／ｄａｙ）より大きいか否かを判断する。この場合、Δｆｏｃｕｓ＝０であるから、このステップ２４６における判断は否定され、ステップ２５０に進む。

ステップ２５０において、最新のΔｆｏｃｕｓに基づいて、前述したフォーカスの較正（キャリブレーション）を、露光装置１００の主制御装置５０に指示した後、ステップ２０４に戻る。この場合、Δｆｏｃｕｓ＝０であるから、実質的にフォーカスの較正は行われない。

さて、上述のステップ２２０を経た後において、再度ステップ２０４では、フラグＦ１＝０か否かを判断するが、この場合前述したステップ２２０においてフラグＦ１が立てられているので、このステップ２０４における判断は否定され、ステップ２０８に移行する。

そして、ステップ２０８で、日付が変更されていればステップ２０９に進んでカウンタのカウント値ｎを１デクリメント（ｎ←ｎ−１）した後、ステップ２２２に進み、日付が変更されていなければステップ２２２にそのまま進む。

ステップ２２２では、カウント値ｎが０より小さいか否かを判断するが、この場合ｎ＝７であるから、このステップ２２２における判断は否定され、ステップ２３６に移行する。

ステップ２３６では、フォーカス変動量を予測算出するための所定のタイミング（例えば、所定時間経過したか否か、又は、所定枚数のウエハを処理したか、等）であるか否かを、内部の時計やメモリデータ（処理状態を示すデータ）等に基づいて判断する。そして、所定のタイミングではない場合、このステップ２３６における判断は否定され、ステップ２４０に移行する。ステップ２４０では、大容量記憶装置の変動量格納領域に格納されているΔｆｏｃｕｓが、閾値ｆｓ以下であるか否かを判断する。この場合、Δｆｏｃｕｓは０のままなので、ステップ２４４に進む。このときフラグＦ３＝０であるから、このステップ２４４での判断は肯定され、ステップ２４６に進み、この判断が否定され、ステップ２５０に移行して、最新のΔｆｏｃｕｓに基づいて、前述したフォーカスの較正（キャリブレーション）を、露光装置１００の主制御装置５０に指示した後、ステップ２０４に戻る。

その後、所定のタイミングになるまで、上記と同様に、ステップ２０４→２０８→（２０９）→２２２→２３６→２４０→２４４→２４６→２５０→２０４のループの処理を繰り返す。

そして、所定のタイミングになると、ステップ２３６における判断が肯定され、ステップ２３８に進む。

ステップ２３８では、その時点における、センサユニットＳＥで計測される露光装置１００の環境制御チャンバ内の温度、気圧及び湿度の情報を、ＬＡＮ１６０及び主制御装置５０を介して取り込むとともに、前述の式（１）に基づいて、フォーカスの変動量Δｆｏｃｕｓを計算して大容量記憶装置内部の変動量格納領域に上書きした後、ステップ２４０に移行する。

ステップ２４０では、Δｆｏｃｕｓ≦ｆｓが成立するか否かを判断するが、この場合、Δｆｏｃｕｓ≦ｆｓ’であるものとする。また、以下においては、説明の便宜上、当分の間、Δｆｏｃｕｓ≦ｆｓ’が成り立つものとする。

従って、ステップ２４０における判断が肯定され、ステップ２４４、２４６、２５０を順次経由してステップ２０４に戻る。

以降、ｎ＝−１になるまでの間、上記ステップ２０４→２０８→（２０９）→２２２→２３６→２４０→２４４→２４６→２５０→２０４のループ（所定のタイミングではない場合）、又は上記ステップ２０４→２０８→（２０９）→２２２→２３６→２３８→２４０→２４４→２４６→２５０→２０４のループ（所定のタイミングである場合）を繰り返す。これにより、前述のステップ２１６のモデル式作成から７日間（１週間）は、所定のタイミング毎（ウエハ毎や、所定インターバル毎）に、そのモデル式を用いてフォーカスの変動量の推定演算がステップ２３８で行われ、その推定されたフォーカスの変動量Δｆｏｃｕｓに基づいて、フォーカスの較正が行われる。

一方、上記のモデル式作成から７日間が経過し、ステップ２２２における判断が肯定されると、ステップ２２４に進み、前述したステップ２１２と同様のＰＭを露光装置１００の主制御装置５０に指示する。但し、このステップ２２４におけるＰＭの指示には、ベストフォーカス位置の計測、及びそのベストフォーカス位置の計測結果に基づくフォーカスの較正の指示は含まれるが、その変動要因データの取り込みの指示は含まれない。これにより、露光装置１００では、主制御装置５０によって、前述のベストフォーカス位置の計測及びその計測結果に基づくフォーカスの較正（多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）のキャリブレーション）が実行される。

次のステップ２２６では、フラグＦ２がリセット状態にある（Ｆ２＝０）か否かを判断する。ここで、フラグＦ２は、フォーカス変動量が第１の閾値（許容値）ｆｓ以下のときに、ＰＭの実施間隔を１週間にするか、２週間にするかを決定するためのフラグであり、フラグＦ２が立っている状態（Ｆ＝１）のときは、フォーカス変動量が第１の閾値（許容値）ｆｓ以下でかつ第２の閾値ｆｓ’より大きいこと（ＰＭの実施間隔を１週間に設定すべき状態にあること）を示し、フラグＦ２が下ろされているとき（Ｆ２＝０のとき）は、フォーカス変動量が第２の閾値以下であること（ＰＭの実施間隔を２週間に設定すべき状態にあること）を示す。この場合、フラグＦ２＝０に初期設定されたままなので、ここでの判断は肯定され、次のステップ２２８に進み、カウンタのカウント値ｎに１４を設定した後、ステップ２３０に進む。これにより、次にＰＭ（ステップ２２４の処理）を行うまでの間隔が、２週間（１４日間）に設定される。

ステップ２３０では、フラグＦ３を立て（Ｆ３←１）、ステップ２３６に移行して前述の所定のタイミングであるか否かを判断する。所定のタイミングでない場合は、ステップ２４０に移行する。このとき、Δｆｏｃｕｓは閾値ｆｓ’以下であるため、ステップ２４０における判断は肯定され、ステップ２４４に進む。

しかるに、前述のステップ２３０において、フラグＦ３が立てられているので、ステップ２４４における判断が否定され、ステップ２５０でフォーカスの較正を指示した後、ステップ２０４に戻る。

その後、所定のタイミングになるまで、ステップ２０４→２０８→（２０９）→２２２→２３６→２４０→２４４→２５０→２０４のループの処理を繰り返す。

そして、所定のタイミングになると、ステップ２３６からステップ２３８に進む。

ステップ２３８では、前述したようにして、フォーカスの変動量Δｆｏｃｕｓを計算して大容量記憶装置内部の変動量格納領域に上書きした後、ステップ２４０に移行する。

そして、この場合、Δｆｏｃｕｓ≦ｆｓ’であるものとしているので、このステップ２４０における判断が肯定され、ステップ２４４、ステップ２５０を経由してステップ２０４に戻る。

以降、ｎ＝−１になるまでの間、上述のステップ２０４以下の処理を繰り返す。これにより、前述のステップ２２４のベストフォーカス位置の計測から１４日間（２週間）は、前述の所定のタイミング毎に前述のモデル式を用いてフォーカスの変動量の推定演算がステップ２３８で行われ、その推定されたフォーカスの変動量に基づいて、フォーカスの較正が行われる。

その後も、Δｆｏｃｕｓ≦ｆｓ’の条件が満足される限り、上記の処理が繰り返し行われ、前述のステップ２２４のベストフォーカス位置の計測から１４日間（２週間）は、所定のタイミング毎に前述のモデル式を用いたフォーカスの変動量の推定演算がステップ２３８で行われ、その推定されたフォーカスの変動量に基づいて、フォーカスの較正が行われる。

この一方、前述のステップ２１６でモデル式を作成後、１週間の間のいずれかの時点で、ステップ２３８で算出されたフォーカスの変動量Δｆｏｃｕｓが、ｆｓ’＜Δｆｏｃｕｓ≦ｆｓの範囲となった場合、ステップ２４６における判断が肯定され、ステップ２４８に進んで、フラグＦ２を立て（Ｆ２←１）、ステップ２５０を経由してステップ２０４に戻る。

従って、その後、ステップ２２２の判断が肯定され、ステップ２２４のＰＭの指示を行った場合、ステップ２２６に進むが、このステップ２２６における判断が否定され、ステップ２３２に移行する。

ステップ２３２では、カウンタのカウント値ｎに７を設定した後、ステップ２３４に進んでフラグＦ２をリセット状態（Ｆ２←０）にした後、ステップ２３６以降の処理が前述と同様にして行われる。これにより、次にＰＭ（ステップ２２４の処理）を行うまでの間隔が、１週間（７日間）に設定される。

また、前述のステップ２１６でモデル式を作成した後のいずれかの時点で、ステップ２３８で算出されたフォーカスの変動量Δｆｏｃｕｓが、閾値ｆｓを超えた場合、ステップ２４０における判断が否定され、ステップ２４２に移行して、フラグＦ１、Ｆ２、Ｆ３を全てリセット状態にした後、ステップ２０２に戻る。以降、前述した処理が繰り返し行われる。

これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、露光装置１００の主制御装置５０と、管理サーバ１３０（より具体的には管理サーバ１３０のＣＰＵとソフトウェアプログラム）とによって、データ取得装置、計測実行装置及び補正装置が実現され、管理サーバ１３０（より具体的には管理サーバ１３０のＣＰＵとソフトウェアプログラム）とによって、モデル式導出装置及び変動量算出装置が実現されている。

すなわち、管理サーバ１３０のＣＰＵが行う、ステップ２１２の指示及びこの指示に応じた主制御装置５０の処理によってデータ取得装置が実現され、管理サーバ１３０のＣＰＵが行う、ステップ２１６の処理によってモデル式導出装置が実現され、管理サーバ１３０のＣＰＵが行う、ステップ２３８の処理によって変動量算出装置が実現されている。また、管理サーバ１３０のＣＰＵが行う、ステップ２２４の指示及びこの指示に応じた主制御装置５０の処理によって計測実行装置が実現され、管理サーバ１３０のＣＰＵが行う、ステップ２５０の指示及びこの指示に応じた主制御装置５０の処理によって補正装置が実現されている。

以上説明したように、本実施形態のリソグラフィシステム３００によると、管理サーバ１３０が、露光装置１００の納入後、その露光装置１００のフォーカス変動について、３０日（１ケ月）間、毎日、ＰＭを露光装置１００に指示（ステップ２１２参照）して、ＰＭを実行させ、フォーカスの変動要因（環境制御チャンバ内の温度・湿度・気圧など）のデータと対応するフォーカスの変動量のデータとをデータベースに登録する。

そして、１ケ月間上記各データが登録されたデータベースに基づき、多変量解析による要因分析を行い、フォーカスの変動量を予測するためのモデル式を作成する（ステップ２１６）。そして、そのモデル式の作成後は、露光装置１００の運用中に得られたフォーカスの変動要因の計測データに基づき、上記のモデル式を用いてフォーカスの変動量を算出し（ステップ２３８）、その算出された（予測された）フォーカスの変動量に基づき、所定のタイミングでフォーカスの較正を行う（ステップ２３８、２５０）。

また、ＰＭの実施間隔は、上記のモデル式の作成後は、毎日から毎週（１週間に１回）に延長され、モデル式の作成後１週間の間は、上記のモデル式を用いた予測演算によりフォーカスの変動量を所定のタイミング毎（例えば所定インターバル毎や、所定ウエハ枚数毎等）で求め、その求められたフォーカスの変動量が１週間続けて予め定めた閾値ｆｓ’（例えば０．０５μｍ／ｄａｙ）を越えなかった場合には、ＰＭの実施間隔が毎週（１週間に１回）から隔週（２週間に１回）にさらに延長されていく。

なお、モデル式を用いた予測演算は、常時１日の間に複数回行うようにし、それらの平均値を用いるようにしても良い。また、上記実施形態では、フォーカス変動量Δｆｏｃｕｓが閾値ｆｓ’以下であると「１週間続けて」判断された場合に、ＰＭの実施間隔を１週間から２週間に変更するものとしたが、これに限らず、上記の期間を変更（短縮）できるようにしておいても構わない。

この一方、上記のモデル式の作成後１週間の間及びその後のＰＭの実施間隔が隔週に延長された後のいずれかの時点で、算出されたフォーカスの変動量が予め設定された許容値ｆｓ（例えば０．１μｍ／ｄａｙ）を超えた場合（すなわち異常値が検知された場合（ステップ２４０における判断が否定された場合））は、上述の露光装置１００の納入直後と同様に、１ケ月間、毎日ＰＭを実行して、フォーカスの変動要因（温度・湿度・気圧など）のデータとフォーカスの変動量のデータとをデータベースに登録し、その１ヶ月間のデータに基づいて、フォーカスの変動量を予測するためのモデル式を新たに作成する（モデル式の更新を行う）。

このように、本実施形態によると、モデル式を用いたフォーカスの変動量の予測及びその予測されたフォーカスの変動量の予測結果を用いたフォーカスの較正、並びに予測されたフォーカスの変動量が許容値を超えていた場合（この場合には、予測結果に基づく制御では不十分である）には、ＰＭ（フォーカスの計測）を実施してその計測結果に基づいてフォーカスを較正する。これにより、フォーカスの高精度な管理、ひいてはパターンの転写（露光）の際のデフォーカスに起因する色むらなどの露光不良の発生を効果的に防止することが可能となる。

また、本実施形態によると、モデル式を用いてフォーカスの変動量を予測することが可能になるので、フォーカスチェックのためのＰＭを従来のように毎日行う必要がなくなり、また、フォーカスの変動量の予測値が、所定回数（例えば７回）連続して閾値を越えない場合には、ＰＭの実施間隔が毎週から隔週に延長されるので、ダウンタイムの低減による装置運用率の向上が可能となる。

なお、上記実施形態では、説明の煩雑化を避けるため、説明を省略したが、露光装置１００では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光中に投影光学系ＰＬが照明光ＩＬを吸収することで、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置（最良結像面位置）の変動が生じる。この投影光学系ＰＬの照明光ＩＬを吸収によるベストフォーカス位置の変動に起因するデフォーカスは、例えば特開平１１−２５８４９８号公報などに開示されるモデル式に基づいて投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置の照射変動量が所定の演算間隔で算出され、その演算の結果を考慮して、走査露光中のウエハのフォーカス制御を行うことで補正されている。但し、予測アルゴリズムデータベースを作成する際に、温度、気圧（大気圧）及び湿度などと同様に、変動要因データとしてその投影光学系ＰＬに対する照明光ＩＬの照射量（又は投影光学系ＰＬに対する照明光ＩＬの吸収量）などを含め、その照明光ＩＬの照射量などを含むデータに基づき、前述の多変量解析を行って、フォーカス変動量を推定するためのモデル式を作成し、そのモデル式により投影光学系ＰＬに対する照明光ＩＬの照射等をも考慮したフォーカス変動量を、前述の所定のタイミング毎に求め、その結果に基づいて、フォーカスの較正を行うようにしても良い。この場合、予測演算は、ウエハ毎より更に短く、数ミリ秒程度の間隔で、割り込み処理により行うようにしても良い。

発明者等は、露光装置の環境制御チャンバ内の温度、湿度、気圧のほか、露光装置外部のクリーンルームの温度、湿度、気圧は勿論、露光装置の状態（直前の運転停止時間などを含む）などを含む数１０種類の物理情報と、フォーカスの変動量とを、計測し、前述した多変量解析を行った結果、露光装置の環境制御チャンバ内の湿度、気圧が、最もフォーカス変動に影響を与えることを見出した。

図５（Ａ）には、２００３年の１１月の終わりから２００４年の３月の初めまでの約３ヶ月間における、ある露光装置のフォーカスの変動量の実測値（△）と、対応するシミュレーション結果（○）との変化の様子が示すグラフにて示されている。

また、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）のフォーカスの変動量の実測に合わせてモニタした、露光装置の環境制御チャンバ内の気圧（□）と、湿度（◇）を示すグラフである。

図５（Ａ）の実測値は、後述する空間像焦点位置検出系（ＴＴＬ方式の焦点位置検出系）を用いて計測した値である。なお、上記実施形態で説明した空間像計測装置の計測値と、空間像焦点位置検出系との計測値とは、ほぼ一致することが知られている。また、シミュレーション結果は、図５（Ｂ）の気圧と湿度のモニタデータと、図５（Ａ）のフォーカスの変動量の実測値とに基づき、多変量解析を行い、得られた次式（４）で示されるようなモデル式を用いて上記実施形態と同様の予測演算を行ったものである。

Δｆｏｃｕｓ＝１６．５＋０．０１３×Press.＋０．０６６×Humid. ……（４）
図５（Ａ）と図５（Ｂ）とを比較すると、フォーカス変動と湿度変動との相関が高いことがわかる。また、空間像焦点位置検出系による実測値とシミュレーション結果（すなわち、フォーカス変動予測結果）との傾向は概ね一致し、フォーカス異常が精度良く予測検知されることがわかる。

なお、上記実施形態では、露光装置１００の納入後、フォーカス変動について、３０日（１ケ月）間、毎日ＰＭ（ステップ２１２の処理）を、ロット毎（ロット先頭の処理開始前のタイミング）に実行し、モデル式を作成した後、ＰＭの実施間隔を毎週、隔週に順次延長する場合について説明したが、上記の３０日（１ケ月）や毎日、毎週、隔週、ロット毎などは、一例であって本発明がこれに限定されないことは勿論である。すなわち、任意期間や任意間隔を、自由に指定できるようなソフトウェアを採用することが望ましい。

また、ＰＭの際の前述した空間像計測装置を用いたベストフォーカス位置の計測は、ロット毎に限らず、ウエハ１枚毎又は指定枚数のウエハ毎に実施するようにしても良い。

なお、上記実施形態では、管理サーバ１３０が、前記モデル式を用いて算出されたフォーカスの変動量が所定回数（７回）連続して予め定めた閾値ｆｓ’を超えない場合に、ベストフォーカス位置の計測間隔（ＰＭの実施間隔）を隔週に延長し、前記モデル式を用いて算出されたフォーカスの変動量が予め定めた許容値ｆｓを超えた場合に、ベストフォーカス位置の計測間隔（ＰＭの実施間隔）を毎日に短縮する場合について説明したが、これに限らず、管理サーバ１３０が、前記モデル式を用いて算出されたフォーカスの変動量が所定回数連続して予め定めた閾値ｆｓ’を超えない場合に、上記のベストフォーカス位置の計測に要する時間を短縮し、前記モデル式を用いて算出されたフォーカスの変動量が予め定めた許容値ｆｓを超えた場合に、前記計測に要する時間を延長することとしても良い。この場合には、管理サーバ１３０によって、計測時間変更装置が実現される。あるいは、管理サーバ１３０は、ベストフォーカス位置の計測間隔（ＰＭの実施間隔）を延長すると共にベストフォーカス位置の計測に要する時間を短縮し、ベストフォーカス位置の計測間隔（ＰＭの実施間隔）を毎日に短縮すると共に計測に要する時間を延長することとしても良い。

なお、上記実施形態では、ＰＭに際しての投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置を空間像計測装置５９を用いた空間像計測の手法により計測する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。例えば、前記重ね合わせ計測装置１２０によって各ロットの先頭の数枚のウエハ、あるいはパイロットウエハ（テストウエハ）について重ね合わせ誤差測定が実行される点に着目して、そのパイロットウエハに対し、重ね合わせ計測マークとともにフォーカス計測マークを転写するテスト露光を行うようにしても良い。そして、重ね合わせ計測装置１２０によって、重ね合わせ誤差を計測する際に、そのフォーカス計測マークの転写像の線幅などの計測を行うようにしても良い。

この場合において、前述したＦＥＭをテストウエハ上に形成するようにしても良いが、露光時間並びに転写像の計測時間が不要に長くなるのを防止する観点からは、フォーカス計測マークとしては、露光量（ドーズ）の影響を受けないフォーカス計測マークを採用することが望ましい。このようなフォーカス計測マークとしては、"Novel in-situ
focus monitor technology in attenuated PSM under actual illumination condition",
Program of 28^th SPIE 5040-49, p.314, 2003などに開示されるフォーカス・モニタのような、位相差を９０度シフトした２つの寸法測長マーク（ひし形マーク）を用いることが望ましい。このフォーカス計測マークが形成されたレチクル（マスク）を用いて前述のパイロットウエハに対するテスト露光を行い、そのパイロットウエハ上に形成された２つの寸法測長マークそれぞれのレジスト像を、重ね合わせ計測装置１２０を構成する光学的測定器で計測し、２つの寸法測長マークそれぞれのレジスト像の測長値（Ｌ１、Ｌ２とする）の差分ΔＬ（＝Ｌ１−Ｌ２）を得ることで、ドーズ量変化とは独立して（ドーズ変動の影響を受けることなく）、フォーカス値（フォーカスの符号（＋，−）の判別を含めて）を計測することができる。これは、露光光の位相シフトは、ウエハ面ではデフォーカスと等価であること、及びドーズ量の変化に起因する測長値の変化分は２つのマーク測長値間で相殺されること、並びに各マークレジスト像の寸法値のデフォーカス相関カーブは、＋−デフォーカスに対して偶関数曲線になるなどの理由による。

なお、前述した空間像計測装置を用いたベストフォーカス位置の計測（検出）は、ロット処理中に短時間で行えるが、その計測（検出）精度は、上述したテスト露光によりベストフォーカス位置を計測する場合の計測精度に比較して劣る。このため、予め空間像計測装置を用いたベストフォーカス位置の計測結果とテスト露光によるベストフォーカス位置の計測結果との比較を行い、両者のずれがあれば、それを装置定数として、主制御装置５０内の内部メモリに記憶しておく。そして、空間像計測装置を用いてベストフォーカス位置を計測する度に、先の装置定数を考慮して、実際のベストフォーカス位置（最良結像面位置）を算出する（すなわちテスト露光によるベストフォーカス位置の計測結果に換算する）ことが望ましい。例えば、上記実施形態において、データベース構築のための１ヶ月間の間に上述の比較を行って装置定数を求めておき、１カ月経過後は、毎週又は隔週など定期的に空間像計測装置を用いてベストフォーカス値の計測を実行し、その都度その計測結果をテスト露光の結果に換算して使用するようにしても良い。

また、テスト露光によるベストフォーカス位置の計測を、データベース構築の際に行う場合には、前述のフォーカス変動要因の中に、露光結果に影響を与えると予想される、ウエハ上に塗布するレジストに関するデータや、反射防止膜に関するデータなども、含めて、前述の多変量解析を行うようにしても良い。

また、前述の実施形態と同様にテスト露光以外の方法で、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置を求める際に、空間像計測装置に代えて、実際に露光を行うことなく、焦点位置の変動を検出可能な手段、例えば特開平５−１９０４２３号公報及びこれに対応する米国特許第５，５０２，３１１号等に開示される空間像焦点位置検出系（ＴＴＬ方式の焦点位置検出系）等を用いても良い。この空間像焦点位置検出系は、Ｚチルトステージ３８上の不図示の基準マーク板上に形成された発光マークを下方から露光光と同一波長の光により照明し、この発光マークを投影光学系ＰＬを介してレチクルパターン面に投影し、このレチクルパターン面からの反射光を投影光学系ＰＬを介して基準マーク板上の発光マークに投影し、Ｚチルトステージ３８内部に設けられた受光センサにより、発光マーク部分に重ねて投影された像を光電検出するものである。この空間像焦点位置検出系は、レチクル上にマークを形成する必要がないので、投影光学系ＰＬの視野内の任意の点におけるベストフォーカス位置を、Ｚチルトステージ３８のＺ軸方向の位置を変化させ、そのとき検出される像のコントラストに基づいて検出することができる。従って、多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の任意の検出点に対応する点のベストフォーカス位置の計測を行うことができる。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

但し、このような空間像焦点位置検出系のセンサにも感度誤差が含まれ得るので、前述のテスト露光結果との比較、装置定数の取得、及びその装置定数を考慮して実際の最良結像面位置を算出するようにすることが望ましい。

また、これまでの説明では、主として説明の必要以上の複雑化を防止する観点から、露光装置の性能として、フォーカス（ベストフォーカス位置）をＰＭの際に計測するものとしたが、これに限らず、投影光学系ＰＬの像面湾曲（又は像面傾斜）の計測を行うようにしても良い。前述の如く、計測用レチクルＲｍのパターン面には、前述の照明領域とほぼ同一の形状の矩形の領域内の９箇所に所定のマーク領域が形成されているのであるから、その各マークについて、前述の空間像計測によるベストフォーカス位置の計測を実行することで、投影光学系ＰＬの有効視野内の中心を含む９点の評価点にそれぞれ対応する露光領域内９点におけるベストフォーカス位置のデータを得ることができる。そして、その９点におけるベストフォーカス位置のデータに基づき、最小二乗法により近似曲面又は近似平面を算出することで、像面湾曲又は像面傾斜を求めることができる。像面湾曲を求めた場合には、投影光学系ＰＬに設けられた結像性能調整機構、例えば、投影光学系ＰＬを構成する特定のレンズの位置、姿勢を変更する機構、あるいは特定のレンズ間の気密室内の気体の気圧を変更する機構などを用いて、その像面湾曲が補正されるような結像性能の調整を、露光に先立って行えば良い。また、像面傾斜を求めた場合には、走査露光中に、ウエハのレベリングをその像面傾斜を考慮して行うようにしても良い。

なお、上記の像面湾曲又は像面傾斜の計測に際しては、投影光学系ＰＬの有効視野内の中心と四隅との合計５点の評価点にそれぞれ対応する露光領域内５点におけるベストフォーカス位置を計測しても良い。

また、上記実施形態において、パイロットウエハに対するテスト露光結果に基づいて、ベストフォーカス位置や、像面を計測する場合、そのパイロットウエハの中心近傍及び周辺近傍の複数箇所の領域にフォーカス計測用マークを転写し、各領域におけるレジスト像の線幅又は長さの計測結果の平均値に基づいて、ベストフォーカス位置や、像面などを算出することとしても良い。このようにすると、平均化効果により、線幅計測などの計測誤差の低減による計測精度の向上が期待できる。

また、本発明の管理システム及び管理方法による管理に適した露光装置の性能は、投影光学系の結像性能に限らず、その他の性能、例えばステージの位置制御性能（例えば、ウエハステージＷＳＴの位置制御性能（位置決め精度を含む）、又はレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期精度など）などであっても良い。

例えば、ステージの位置制御性能、具体的には、ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内での位置決め精度を、管理対象とする場合は、大略以下Ａ．〜Ｄ．のような流れで、管理される。
Ａ． 露光装置１００の納入後、ステージ精度変動について、３ケ月間（任意期間指定可）、隔週（任意間隔指定可）でＰＭを実行して、ウエハステージＷＳＴのＸＹ面内での位置決め精度の変動要因（ウエハステージ上の移動鏡５２Ｗの曲がり、干渉計５４Ｗの計測値の安定性、ウエハホルダ２５の変形など）のデータと、この変動要因に対応するウエハステージＷＳＴの位置決め精度の実測データ（３σ値（単位ｎｍ））とを、例えば前述した大容量記憶装置内のデータベースに登録する。
Ｂ． ３ケ月間登録されたデータベースに基づき、多変量解析によりウエハステージＷＳＴの位置決め精度の変動量を予測するためのモデル式を導出する。
Ｃ． 上記のモデル式算出後は、ＰＭの実施間隔を毎月に延長し、露光装置１００の運用中の上記の変動要因データとモデル式とに基づいて、ウエハステージＷＳＴの位置決め精度の変動量を毎日算出し、その算出結果を考慮してウエハステージＷＳＴの移動を制御する。また、ウエハステージＷＳＴの位置決め精度の変動量を算出する度に、その算出された変動量と予め定めた許容値（許容値は、例えば、３σで１５ｎｍ）と比較し、算出された変動量が許容値を超えない限り、ＰＭの実施間隔を毎月のままとする。勿論、ＰＭによりウエハステージＷＳＴの位置決め精度の変動量を実測した場合には、その実測値に基づいて例えば干渉計５４Ｗの出力を較正する。
Ｄ． 一方、上記の比較の結果、算出された変動量と予め定めた許容値（許容値は、例えば、３σで１５ｎｍ）を超えた場合は、装置納入後と同様に、上記Ａ．及びＢ．の処理を行う。これにより、モデル式が更新される。

上述したＡ．〜Ｄ．のステージ制御性能の管理方法は、前述した図４のフローチャートで示されるプログラムを、僅かに変更したプログラムを作成し、このプログラムを管理サーバ１３０にインストールすることで、簡単に実現できる。この点に関する詳細説明は省略する。

このように、上記のステージ制御性能の管理方法によると、モデル式を用いたステージ位置決め精度の変動量の予測及びその予測された位置決め精度の変動量の予測結果を用いたウエハステージ位置制御、並びに予測された変動量が許容値を超えていた場合（この場合には、予測結果に基づく制御では不十分である）には、ＰＭ（位置決め精度の計測）を実施してその計測結果に基づいて例えば干渉計の出力を較正する。これにより、ステージの位置制御性能の高精度な管理、ひいてはパターンの転写（露光）の際の重ね合わせ精度の向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態によると、モデル式を用いたステージ位置制御性能の変動量を予測することが可能になるので、位置制御性能のチェックのためのＰＭを従来のように定期的（隔週毎）に行う必要がなくなり、また、変動量の予測値が、許容値を越えない限り、ＰＭの実施間隔を１カ月間隔に維持できるので、装置運用率の向上が可能となる。

発明者等が、Ｘ座標最小位置、Ｘ座標最大位置、Ｙ座標最小位置、Ｙ座標最大位置でのウエハステージの位置決め精度について、上記のモデル式を用いた変動量の予測演算を行うシミュレーションを行った結果、ステージ精度モニタ結果として、長期的に見ると安定しているが、まれに異常値が発生していることが確認された。

なお、上記実施形態では、閾値（許容値）ｆｓと、閾値ｆｓ’の２段階の閾値を用いて、フォーカスの変動量の予測値を、これらの閾値との大小関係により、ＰＭの間隔を延長又は短縮する場合について説明したが、閾値は、必ずしも複数段階設定する必要は無く、許容値のみを設定しても良い。

また、上記実施形態では、リソグラフィシステムを構成する管理サーバ１３０が、前述のプログラムに従って処理を行うことで、本発明の管理方法の一例を実行する場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、リソグラフィシステムを構成するホストコンピュータ１５０は勿論、重ね合わせ測定装置１２０の制御部であるマイクロコンピュータ、Ｃ／Ｄ１１０内の制御部であるマイクロコンピュータ、あるいは露光装置１００の主制御装置５０が、前述のフローチャートで示されるプログラムと同様のプログラムに従って処理を行うことで、本発明の管理方法の一例を実行するようにしても勿論構わない。

なお、上記実施形態では、本発明がスキャナに適用された場合について説明したが、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパ）などの静止露光型の露光装置にも本発明は適用が可能である。かかる場合には、例えば前述の多点焦点位置検出系に代えて、例えば特開平５−２７５３１３号公報及びこれに対応する米国特許第５,５０２,３１１号等に開示されるものと同様の多点焦点位置検出系が用いられる。この多点焦点位置検出系では、その検出点がウエハ上のショット領域の全範囲に渡って均等の間隔で設定されるので、前述の像面湾曲や像面傾斜の検出の際には、ショット領域内部の中心及び４隅の点を含む５点又は９点の評価点でベストフォーカス位置の計測を行うようにすれば良い。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

なお、上記実施形態では、照明光ＩＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合について説明したが、これに限らず、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光は勿論、波長が１７０ｎｍ以下の光、例えばＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ光（波長１４６ｎｍ）等の他の真空紫外光を用いても良い。

また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置にも本発明を好適に適用できる。さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号パンプレットなどに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体（例えば純水など）が満たされる液浸型露光装置、あるいはステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置、又はプロキシミティ方式の露光装置なども、本発明を好適に適用できる。

なお、上記実施形態では、露光装置のある性能の変動量を予測し管理する手法について記載したが、本発明がこれに限られるものではなく、露光装置以外の装置の性能管理にも適用が可能である。

例えばレーザリペア装置、ウエハ検査装置、ウエハ測定装置、レチクル検査装置、レチクル測定装置などへも適用可能である。一例としてレーザリペア装置の場合においても、レーザリペア装置内に設けられた被リペア物体を載置して移動するステージの位置制御性能を、上述の露光装置の場合と同様の手法により、管理するようにすれば良い。

また、他の一例としてレチクルやウエハの検査装置には、レチクルやウエハをベストフォーカス位置で観察するための計測系が設けられているが、この計測系におけるフォーカス変動量や、或いはこの計測系に設けられている光学系の像面湾曲などを、上述の露光装置におけるフォーカスや像面湾曲の管理手法と同様の手法で管理するようにしても良い。

なお、複数のレンズを含む照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品を含むレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。

なお、半導体デバイスは、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たレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した調整方法によりパターンの転写特性が調整される上記実施形態の露光装置で、マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写するリソグラフィステップ、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。この場合、リソグラフィステップで、パターンの転写特性が調整される上記実施形態の露光装置が用いられるので、高集積度のデバイスを歩留り良く製造することができる。

本発明の管理方法、管理システム及びプログラムは、露光装置の性能の管理に適している。

Claims (27)

1. 所定装置の性能を管理する管理方法であって、
   設定された間隔で所定の計測を繰り返し実行して、前記所定装置の所定の性能に関するデータと該性能の変動要因のデータとを取得する工程と；
   前記取得したデータに基づいて多変量解析を行い、前記変動要因の少なくとも１つを変数として含む前記性能の変動量を予測するためのモデル式を導出する工程と；を含む管理方法。
2. 請求項１に記載の管理方法において、
   前記所定装置の運転中に所定のタイミングで前記変数である前記変動要因のデータを取得し、その取得したデータと前記モデル式とに基づいて前記性能の変動量を算出する工程を更に含む管理方法。
3. 請求項２に記載の管理方法において、
   前記算出された変動量に基づいて最適化された実施時期に前記所定の計測を行う工程を更に含む管理方法。
4. 請求項３に記載の管理方法において、
   前記実施時期は、前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が所定回数連続して予め定めた値を超えない場合に、前記所定の計測の実施間隔が長くなるように最適化され、前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が予め定めた許容値を超えた場合に、前記所定の計測の実施間隔が短くなるように最適化されることを特徴とする管理方法。
5. 請求項２に記載の管理方法において、
   前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が所定回数連続して予め定めた値を超えない場合に、前記所定の計測に要する時間は短縮され、前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が予め定めた許容値を超えた場合に、前記所定の計測に要する時間が延長されることを特徴とする管理方法。
6. 請求項２に記載の管理方法において、
   前記算出された変動量に基づいて前記性能を補正する工程を更に含む管理方法。
7. 請求項２に記載の管理方法において、
   前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が所定回数連続して予め定めた値を超えない場合には、前記取得データ数を減少させ、
   前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が予め定めた許容値を超えた場合には、前記取得データ数を増加させることを特徴とする管理方法。
8. 請求項１に記載の管理方法において、
   前記所定の計測は、前記所定装置のメンテナンス時に実行されることを特徴とする管理方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の管理方法において、
   前記所定の性能は、投影光学系の像面と被露光物体との前記投影光学系の光軸方向に関する位置関係を計測する計測装置の検出原点オフセット及び前記投影光学系のベストフォーカス位置の少なくとも一方であることを特徴とする管理方法。
10. 請求項９に記載の管理方法において、
    前記所定の性能に関するデータは、所定のパターンの空間像の計測及びテスト露光の結果得られた所定のパターンの転写像の計測の少なくとも一方を実行した結果得られた前記計測装置の検出原点オフセット及び前記ベストフォーカス位置の少なくとも一方のデータであることを特徴とする管理方法。
11. 請求項９に記載の管理方法において、
    前記所定の性能に関するデータは、前記空間像の計測データとテスト露光の結果得られた所定のパターンの転写像の計測データとの既知の関係に基づいて、所定のパターンの空間像の計測データを前記転写像の計測データに換算した換算後のデータに基づいて得られた前記計測装置の検出原点オフセット及び前記ベストフォーカス位置の少なくとも一方のデータであることを特徴とする管理方法。
12. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の管理方法において、
    前記所定の性能は、被露光物体が載置されるステージの位置制御性能であることを特徴とする管理方法。
13. 所定装置の性能を管理する管理システムであって、
    設定された間隔で所定の計測を繰り返し実行して、前記所定装置の所定の性能に関するデータと該性能の変動要因のデータとを取得するデータ取得装置と；
    前記取得したデータに基づいて多変量解析を行い、前記変動要因の少なくとも１つを変数として含む前記性能の変動量を予測するためのモデル式を導出するモデル式導出装置と；を含む管理システム。
14. 請求項１３に記載の管理システムにおいて、
    前記所定装置の運転中に所定のタイミングで前記変数である前記変動要因のデータを取得し、該取得したデータと前記モデル式とに基づいて前記性能の変動量を算出する変動量算出装置を、更に備える管理システム。
15. 請求項１４に記載の管理システムにおいて、
    前記算出された変動量に基づいて最適化された実施時期に前記所定の計測を実行する計測実行装置を更に備える管理システム。
16. 請求項１５に記載の管理システムにおいて、
    前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が所定回数連続して予め定めた値を超えない場合には、前記取得データ数を減少させ、
    前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が予め定めた許容値を超えた場合には、前記取得データ数を増加させることを特徴とする管理システム。
17. 請求項１４に記載の管理システムにおいて、
    前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が所定回数連続して予め定めた値を超えない場合に、前記所定の計測に要する時間を短縮し、前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が予め定めた許容値を超えた場合に、前記所定の計測に要する時間を延長する計測時間変更装置を更に備える管理システム。
18. 請求項１４に記載の管理システムにおいて、
    前記算出された変動量に基づいて前記性能を補正する補正装置を更に備える管理システム。
19. 請求項１３に記載の管理システムにおいて、
    前記所定の計測は、前記所定装置のメンテナンス時に実行されることを特徴とする管理システム。
20. 請求項１３に記載の管理システムにおいて、
    前記所定装置にオンラインで接続されたコンピュータを更に備え、
    前記データ取得装置及びモデル式導出装置の少なくとも一部は、前記所定装置又は前記コンピュータに設けられていることを特徴とする管理システム。
21. 請求項１３に記載の管理システムにおいて、
    前記所定装置にオンラインで接続され、被露光物体上に形成されたパターンの転写像を計測する像計測装置を更に備え、
    前記データ取得装置及びモデル式導出装置の少なくとも一部は、前記像計測装置に設けられていることを特徴とする管理システム。
22. 請求項１３〜２１のいずれか一項に記載の管理システムにおいて、
    前記所定の性能は、投影光学系の像面と被露光物体との前記投影光学系の光軸方向に関する位置関係を計測する計測装置の検出原点オフセット及び前記投影光学系のベストフォーカス位置の少なくとも一方であることを特徴とする管理システム。
23. 所定装置の性能を管理するコンピュータに所定の手順を実行させるプログラムであって、
    設定された間隔で所定の計測を繰り返し実行して、前記所定装置の所定の性能に関するデータと該性能の変動要因のデータとを取得する手順と；
    前記取得したデータに基づいて多変量解析を行い、前記変動要因の少なくとも１つを変数として含む前記性能の変動量を予測するためのモデル式を導出する手順と；を前記コンピュータに実行させるプログラム。
24. 請求項２３に記載のプログラムにおいて、
    前記所定装置の運転中に所定のタイミングで前記変数である前記変動要因のデータを取得し、該取得したデータと前記モデル式とに基づいて前記性能の変動量を算出する手順を、前記コンピュータに更に実行させるプログラム。
25. 請求項２４に記載のプログラムにおいて、
    前記算出された変動量に基づいて最適化された実施時期に前記所定の計測を実行する手順を、前記コンピュータに更に実行させるプログラム。
26. 請求項２４に記載のプログラムにおいて、
    前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が所定回数連続して予め定めた値を超えない場合に、前記所定の計測に要する時間を短縮し、前記モデル式を用いて算出された前記性能の変動量が予め定めた許容値を超えた場合に、前記所定の計測に要する時間を延長する手順を、前記コンピュータに更に実行させるプログラム。
27. 請求項２３〜２６のいずれか一項に記載のプログラムにおいて
    前記コンピュータに、前記所定の計測を、前記所定装置のメンテナンス時に実行させることを特徴とするプログラム。

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