JPWO2006126569A1 - 露光方法及びリソグラフィシステム - Google Patents

Abstract

ステップ３１０において、元工程（Ｘ）と元工程（Ｙ）とが異なる場合には、ステップ３１６において、元工程（Ｘ）の像歪みデータからＸ軸方向の歪み量だけを抽出し、ステップ３１８において、元工程（Ｙ）の像歪みデータからＹ軸方向の歪み量だけを抽出し、ステップ３２０において、抽出された歪み量を合成した像歪みデータを作成し、以下の投影像の調整には、合成された像歪みデータを用いる。これにより、投影像の歪みを軸毎に調整することができるようになり、高精度な重ね合わせ露光が実現される。

Description

本発明は、露光方法及びリソグラフィシステムに係り、さらに詳しくは、感光物体上に対する重ね合わせ露光を階層的に行う露光方法及びリソグラフィシステムに関する。

半導体素子等のマイクロデバイスの製造ラインにて歩留まりの低下を防ぐためには、リソグラフィ工程においてウエハ等の基板（以下、「ウエハ」と総称する）上に回路パターン等を幾層にも重ね合わせてショット領域を転写形成する重ね合わせ露光の層間の重ね合わせ精度を高く維持することが必須である。

また、近年では、生産性を高めるために、複数の投影露光装置を用意し、これらの投影露光装置をホスト計算機で集中的に管理するリソグラフィシステムが構築されている。このようなシステムでは、生産性を高めるために、１枚のウエハ上の各レイヤ（層）の回路パターンを異なる投影露光装置を用いて転写するようになるので、重ね合わせ露光をする際の各投影露光装置のスケジューリングが必要となる。例えば、ウエハ上の元工程レイヤ（以下、単に「元工程」とも呼ぶ）での露光に用いられた投影露光装置が稼働中である場合には、現在稼動していない他の投影露光装置を現工程レイヤ（現行レイヤ：以下、「現工程」とも呼ぶ）の露光に用いるようにスケジューリングすれば、全体の露光工程を短縮することができるようになる。

また、近年では、生産性を高めるために、複数の投影露光装置を用意し、これらの投影露光装置をホスト計算機で集中的に管理するリソグラフィシステムが構築されている。このようなシステムでは、生産性を高めるために、１枚のウエハ上の各レイヤ（層）の回路パターンを異なる投影露光装置を用いて転写するようになるので、重ね合わせ露光をする際の各投影露光装置のスケジューリングが必要となる。例えば、ウエハ上の元工程レイヤ（以下、単に「元工程」とも呼ぶ）での露光に用いられた投影露光装置が稼働中である場合には、現在稼動していない他の投影露光装置を現工程レイヤ（現行レイヤ：以下、「現工程」とも呼ぶ）の露光に用いるようにスケジューリングすれば、全体の露光工程を短縮することができるようになる。

このようなスケジューリングを実行する際に問題となるのが、各投影露光装置間における転写像の歪み（ディストーション）である。装置間のディストーション差により、レイヤ間での回路の電気的な接続ポイントが相対的にずれないようにするために、レイヤ間の像の重ね合わせ精度を確保する必要がある。レイヤ間の像の重ね合わせ精度を確保するためには、このようなディストーションを各投影露光装置間でマッチングさせることが重要となる。

半導体素子の高集積化に伴う重ね合わせ精度の高精度化への要求の高まりを受け、この種の複数の投影露光装置間のディストーションマッチングを行うシステムとして、像歪み補正能力の号機間差や経時変化に起因するレイヤ間のショット形状誤差を極力低減することを目的としたリソグラフィシステムが最近になって提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載のリソグラフィシステムでは、原則として、１つの現工程レイヤに対し指定することができる元工程レイヤは１つだけであり、複数の元工程レイヤを指定した場合であっても、それぞれの元工程レイヤにおける投影像の歪みの平均を基準とした、ディストーションマッチングをするのみに留まっている。しかしながら、実際の回路設計にあっては、同一レイヤ中の回路中において、ウエハ面内の基準軸の１つであるＸ軸方向に延びる電気線について結びつきの強いレイヤとＹ軸方向に延びる電気線について結びつきの強いレイヤとが異なっている場合が多い。したがって、このような場合には、元工程レイヤにおける投影像の歪みの平均等でディストーションを調整するのではなく、Ｘ軸方向のディストーション成分は、その結びつきの強いレイヤのディストーション成分に合わせる一方で、Ｙ軸方向のディストーション成分は、その結びつきの強い別のレイヤのディストーションに合わせた方が、回路設計の観点から見てより望ましいといえる。

このような場合に対応すべく、位置合わせに用いられる情報を、Ｘ軸とＹ軸とで別々に検出する方法も提案されているが、投影像の歪みや、ウエハＷ上に露光により形成されるショット領域の配列の非線形成分をも考慮して重ね合わせ露光を行う場合に、Ｘ軸とＹ軸とで別個にどのような調整するのかなどについては、未だ、具体的な実現手段が提案されていないのが実情である。

特開２０００−３６４５１号公報 特許第２５９１７４６号明細書

上記事情の下になされた本発明は、第１の観点からすると、感光物体上に対する重ね合わせ露光を階層的に行う露光方法であって、既に露光された少なくとも２つの層の中から、次層の重ね合わせ露光に関する情報を得るための基準となる基準層を、重ね合わせの際の基準となる２次元直交座標系の軸毎に選択する選択工程を含み、前記重ね合わせ露光に関する情報は、前記基準層の露光に用いられた投影露光装置における、その露光が行われた時点での投影像の歪み成分を含む第１の露光方法である。

これによれば、次層の重ね合わせ露光の基準層を、２次元直交座標系の軸毎に選択するので、重ね合わせ露光に関する情報に含まれるその基準層の露光が行われた投影露光装置のその時点での投影像の歪み成分を基準として、投影像の歪みを軸毎に調整することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、感光物体上に対する重ね合わせ露光を階層的に行う露光方法であって、既に露光された少なくとも２つの層の中から、次層の重ね合わせ露光に関する情報を得るための基準となる基準層を、重ね合わせの際の基準となる２次元直交座標系の軸毎に選択する選択工程を含み、前記重ね合わせ露光に関する情報は、前記基準層の露光に用いられた投影露光装置における、前記感光物体上に複数の区画領域を形成する際のそれらの形成位置の基準に対する位置ずれ量の非線形成分を含む第２の露光方法である。

これによれば、次層の重ね合わせ露光の基準層を、２次元直交座標系の軸毎に選択するので、重ね合わせ露光に関する情報に含まれるその基準層の露光に用いられた投影露光装置の複数の区画領域各々の形成位置の位置ずれ量の非線形成分を基準として、その非線形成分を軸毎に調整することが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、感光物体上に対する重ね合わせ露光を階層的に行うリソグラフィシステムであって、複数の投影露光装置と；該複数の投影露光装置のいずれかにより、既に露光された層のパターン像の形成状態に関する情報を格納する記憶装置と；既に露光された少なくとも２つの層の中から、その層の露光に用いられた投影露光装置における、その露光が行われた時点での投影像の歪み成分を含む、次層の重ね合わせ露光に関する情報を得るための基準となる基準層を、重ね合わせの際の基準となる２次元直交座標系の軸毎に選択する第１選択装置と；前記複数の投影露光装置の中から、次層の重ね合わせ露光を行う投影露光装置を選択する第２選択装置と；前記選択された軸ごとの基準層での露光状態に関する情報に基づいて、前記選択された投影露光装置における次層の重ね合わせ露光に関する情報を算出する算出装置と；を備える第１のリソグラフィシステムである。

これによれば、次層の重ね合わせ露光の基準層を、２次元直交座標系の軸毎に選択するので、重ね合わせ露光に関する情報に含まれるその基準層の露光が行われた投影露光装置のその時点での投影像の歪み成分を基準として、投影像の歪みを軸毎に調整することが可能となる。

本発明は、第４の観点からすると、感光物体上に対する重ね合わせ露光を階層的に行うリソグラフィシステムであって、複数の投影露光装置と；該複数の投影露光装置のいずれかにより、既に露光された層のパターン像の形成状態に関する情報を格納する記憶装置と；既に露光された少なくとも２つの層の中から、その層の重ね合わせ露光に用いられた投影露光装置における、前記感光物体上に複数の区画領域を形成する際のそれらの形成位置の基準に対する位置ずれ量の非線形成分を含む、次層の重ね合わせ露光に関する情報を得るための基準となる基準層を、重ね合わせの際の基準となる２次元直交座標系の軸毎に選択する第１選択装置と；前記複数の投影露光装置の中から、次層の重ね合わせ露光を行う投影露光装置を選択する第２選択装置と；前記選択された軸ごとの基準層での露光状態に関する情報に基づいて、前記選択された投影露光装置における次層の重ね合わせ露光に関する情報を算出する算出装置と；を備える第２のリソグラフィシステムである。

これによれば、次層の重ね合わせ露光の基準層を、２次元直交座標系の軸毎に選択するので、重ね合わせ露光に関する情報に含まれるその基準層の露光に用いられた投影露光装置の複数の区画領域各々の形成位置の位置ずれ量の非線形成分を基準として、その非線形成分を軸毎に調整することが可能となる。

本発明の一実施形態のリソグラフィシステムの構成を概略的に示す図である。 図１の投影露光装置１００₁の概略的な構成を示す図である。 図３（Ａ）は、像歪みデータのデータベースの一例を示す図であり、図３（Ｂ）は、露光履歴リストの一例を示す図であり、図３（Ｃ）は、プロセスプログラムの一例を示す図である。 本発明の一実施形態のリソグラフィシステムを構成するホスト計算機システムの処理アルゴリズムを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態のリソグラフィシステムを構成する情報集中サーバの処理アルゴリズム（その１）を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態のリソグラフィシステムを構成する情報集中サーバの処理アルゴリズム（その２）を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態のリソグラフィシステムを構成する情報集中サーバの処理アルゴリズム（その３）を示すフローチャートである。 図８（Ａ）は、像歪みデータの一例を示す図であり、図８（Ｂ）は、Ｘ軸方向の歪み量だけを抽出した場合の像歪みデータの一例を示す図であり、図８（Ｃ）は、像歪みデータの一例を示す図であり、図８（Ｄ）は、Ｙ軸方向の歪み量だけを抽出した場合の像歪みデータの一例を示す図であり、図８（Ｅ）は、合成後の像歪みデータを示す図である。 投影露光装置の処理アルゴリズムを示すフローチャートである。 図１０（Ａ）は、Ｘ軸方向の非線形成分のみを抽出した補正マップの一例を示す図であり、図１０（Ｂ）は、Ｙ軸方向の非線形成分のみを抽出した補正マップの一例を示す図である。 合成された補正マップの一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１１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リソグラフィシステム１１０の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１１０は、Ｎ台の投影露光装置１００₁〜１００_N、情報集中サーバ１３０、記憶装置１４０、ターミナルサーバ１５０及びホスト計算機システム１６０等を備えている。

この内、各投影露光装置１００_i（ｉ＝１、２、……、Ｎ）、情報集中サーバ１３０及びターミナルサーバ１５０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１７０に接続されている。また、記憶装置１４０は、スカジー（ＳＣＳＩ）等の通信路１８０を介して情報集中サーバ１３０に接続されている。また、ホスト計算機システム１６０は、ターミナルサーバ１５０を介してＬＡＮ１７０に接続されている。すなわち、ハードウエア構成上では、各投影露光装置１００_i（ｉ＝１、２、……、Ｎ）、情報集中サーバ１３０（及び記憶装置１４０）、ターミナルサーバ１５０、及びホスト計算機システム１６０の相互間の通信経路が確保されている。

前記投影露光装置１００₁〜１００_Nのそれぞれはステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置、いわゆるステッパ（以下、静止型露光装置と呼ぶ）であっても良いし、また、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、すなわちスキャニング・ステッパ（以下、走査型露光装置と呼ぶ）であっても良い。本実施形態では、説明の便宜上、Ｎ台の投影露光装置１００₁〜１００_Nの全てが、投影像の歪み調整能力を有するとともに、走査型露光装置であるものとする。

図２には、図１中の１台の走査型露光装置である投影露光装置１００₁の概略的な構成が示されている。投影露光装置１００₁は、図２に示されるように、照明系ＩＯＰ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ウエハＷが搭載されるウエハステージＷＳＴ等を備えている。

前記照明系ＩＯＰは、光源と、照明光学系とを備えている。照明光学系は、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（ロット・インテグレータ）、又は回折光学素子など）を含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド（マスキングブレードとも呼ばれる視野絞り）、及びコンデンサレンズを含むリレー光学系等（いずれも不図示）を含んで構成される。本実施形態と同様の照明系の構成は、例えば、特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書）などに開示されている。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における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

この照明系ＩＯＰでは、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたスリット状（Ｘ軸方向に伸びる細長い長方形状）の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明光ＩＬとしては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光などが用いられる。なお、照明光ＩＬとして、Ａｒ₂レーザ光（波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ光（波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光や、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）などを用いても良い。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。このほか、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、又は可視域の単一レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）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よい。

前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、ここでは、リニアモータなどから成る不図示のレチクルステージ駆動部によって、照明光学系の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内でＸ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは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のステージ移動面内の位置はレチクルレーザ干渉計（以下、レチクル干渉計という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は主制御装置２０に送られ、該主制御装置２０では、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいて不図示のレチクルステージ駆動部を介してレチクルステージＲＳＴを制御する。

前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図２における下方に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。この投影光学系ＰＬとしては、ここでは、鏡筒３２の内部に光軸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２７、２９及びその他の複数のレンズエレメントから成る例えば両側テレセントリックな屈折系が用いられている。この投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば１／５（あるいは１／４）とされ、投影光学系ＰＬに関して前述の照明領域と共役な露光領域に回路パターンの縮小像が投影される。このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の照明領域が照明されると、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を介して照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上に形成される。この投影露光装置１００₁では、この投影光学系ＰＬによる投影像の歪み（倍率を含む）を補正する結像特性補正装置が設けられている。

次に、結像特性補正装置について説明する。この結像特性補正装置は、大気圧変化、照明光吸収等による投影光学系ＰＬ自体の結像特性の変化を補正するとともに、ウエハＷ上の先行する特定レイヤ（例えば前レイヤ）のショット領域に転写されたパターンの像の歪みに合わせてレチクルＲのパターンの投影像を歪ませる働きを有する。投影光学系ＰＬの結像特性としては投影倍率、焦点位置、像面湾曲、ディストーション、非点収差、コマ収差、球面収差等があり、本実施形態では焦点位置以外の結像特性が、例えば投影光学系ＰＬのレンズエレメントの移動によって補正可能となっているが、以下の説明において、結像特性補正装置は、主として投影像の歪み（倍率を含む）に関する補正のみを行なうものとする。

図２において、投影光学系ＰＬを構成する、レチクルＲに最も近い（最も物体面側の）レンズエレメント２７は円環状の保持部材２８に保持されている。この保持部材２８は、伸縮自在の複数（ここでは３つ）の駆動素子、例えばピエゾ素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（但し、図２では紙面奥側の駆動素子１１ｃは図示せず）を介して、レンズエレメント２９を保持する円環状の保持部材の上面に支持されている。駆動素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃに印加される駆動電圧が結像特性制御部１２によって独立して制御され、これによって、レンズエレメント２７が光軸ＡＸに直交する面に対して任意に傾斜及び光軸ＡＸ方向に移動可能な構成となっている。

レンズエレメント２７に続くレンズエレメント２９は、レンズエレメント２７と同様に複数の駆動素子によって光軸ＡＸに直交する面に対して任意に傾斜及び光軸ＡＸ方向に駆動されるようになっている。残りのレンズエレメントは、投影光学系ＰＬのレンズ鏡筒３２に固定されている。

なお、本実施形態では投影光学系ＰＬの鏡筒３２内でレンズエレメント２７、２９のみがそれぞれ単独で可動となっているが、３つ以上のレンズエレメントを可動としても良いし、少なくとも２つのレンズエレメントを一体に保持したレンズ群を可動としても良い。

レンズエレメント２７、２９の位置は、不図示の位置センサにより厳密に測定され、その測定結果に基づいて主制御装置２０からの指示に応じ結像特性制御部１２により各駆動素子の駆動量が制御されることで、レンズエレメント２７、２９の位置が目標位置に保たれるようになっている。

この投影露光装置１００₁では、レンズエレメント２７の保持部材２８、レンズエレメント２９の保持部材、複数の駆動素子（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ等）及び各駆動素子に対する駆動電圧を制御する結像特性制御部１２によって結像特性補正装置（倍率調整機能を有する）が構成されている。なお、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとは鏡筒３２に固定されたレンズエレメントの共通の光軸を指すものとする。

結像特性制御部１２は、上記の駆動素子を介したレンズエレメントの駆動制御のみならず、光源を制御して照明光ＩＬの中心波長をシフトさせることによっても、投影光学系の結像特性（投影像の歪み）を調整するようになっている。

投影光学系ＰＬの図２における下方に配置された前記ウエハステージＷＳＴは、その底面に設けられた不図示の気体静圧軸受により不図示のベース上に所定のクリアランスを介して浮上支持され、リニアモータ等のアクチュエータを含む不図示のウエハステージ駆動部によって、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に自在に駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｚ方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）及びθｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）に微小駆動されるようになっている。

ウエハステージＷＳＴ上には、ほぼ円形のウエハホルダ９が設けられており、このウエハホルダ９にウエハＷが真空吸着され、平坦化矯正されて保持されている。このウエハホルダ９はウエハＷの露光時の熱蓄積による膨脹変形を押さえるために低熱膨張材料で構成されている。

ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置はウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１８によって、移動鏡１７を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置２０に送られ、主制御装置２０は、その位置情報（又は速度情報）に基づいてウエハステージＷＳＴを、不図示のウエハステージ駆動部を介して制御する。

なお、実際には、ウエハステージＷＳＴ上の移動鏡としてはＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡と、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ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ではこれらが代表して移動鏡１７、ウエハ干渉計１８として図示されている。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））も計測可能となっている。従って、以下の説明ではウエハ干渉計１８によって、ウエハステージＷＳＴ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°傾いてウエハステージＷＳＴ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。

また、ウエハステージＷＳＴの上面には、その表面がウエハＷ表面とほぼ同一高さに設定された基準マーク板ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭの表面には、後述するアライメントセンサのベースライン計測用の基準マーク及びレチクルアライメント用の基準マークなどが所定の位置関係で形成されている。

投影光学系ＰＬの側面には、ウエハＷ上の各ショット領域に付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）の位置を検出するためのオフ・アクシス方式のアライメント検出系、例えば画像処理方式のアライメントセンサ８が設けられている。アライメントセンサ８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束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結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のセンサである。なお、ＦＩＡ系に限らず、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ることはもちろん可能である。このアライメントセンサ８の検出結果が不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置２０に出力されている。

また、投影露光装置１００₁は、投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて複数のスリット像を形成するための結像光束を光軸ＡＸ方向に対して斜め方向より供給する照射系１３と、その結像光束のウエハＷの表面での各反射光束を、それぞれスリットを介して受光する受光系１４とから成る斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。この多点焦点位置検出系（１３、１４）としては、例えば特開平６−２８３４０３号公報に開示されるものと同様の構成のものが用いられる。この多点焦点位置検出系（１３、１４）で検出されるウエハ位置情報は、主制御装置２０に供給されるようになっている。主制御装置２０では、このウエハ位置情報に基づいてウエハステージ駆動部を介してウエハステージＷＳＴをＺ軸方向及び傾斜方向に駆動して、ウエハＷのフォーカス・レベリング制御を行う。

前記主制御装置２０は、例えばマイクロコンピュータから成り、上述した投影露光装置１００₁の構成各部を統括して制御する。また、本実施形態では、この主制御装置２０は、投影露光装置１００₁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、主制御装置２０は、ＬＡＮ１７０に接続されている。

他の走査型露光装置である投影露光装置１００₂、１００₃、……、１００_Nも、上記投影露光装置１００₁と同様に構成されている。

図１に戻り、投影露光装置１００_iを構成する前述の主制御装置２０は、ＬＡＮ１７０及びターミナルサーバ１５０を介して、ホスト計算機システム１６０との間で通信を行い、ホスト計算機システム１６０からの指示に応じて各種の制御動作を実行する。

前記情報集中サーバ１３０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・システムやエンジニアリング・ワークステーション・システム）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。この情報集中サーバ１３０は、ＬＡＮ１７０を介した上記の投影露光装置１００₁〜１００_Nとの通信の他に、ＬＡＮ１７０及びターミナルサーバ１５０を介して、ホスト計算機システム１６０との間で通信を行う。

また、情報集中サーバ１３０は、投影露光装置１００₁〜１００_N等との通信に際し、必要に応じて記憶装置１４０に対するデータの読み書きを行う。なお、情報集中サーバ１３０には、対オペレータのマンマシンインターフェイスである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などを含む入出力装置１３１が設けられている。また、情報集中サーバ１３０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不図示のドライブ装置が外付けで接続されている。このドライブ装置にセットされた情報記録媒体（以下では、ＣＤであるものとする）には、後述する図５、図６、図７のフローチャートで示される処理アルゴリズムに対応するプログラム、その他のプログラム、並びにこれらのプログラムに付属するデータベースなどが記録されている。

この情報集中サーバ１３０は、各投影露光装置１００_i（ｉ＝１〜Ｎ）から定期的に送られてくる後述する投影像の歪みデータ（ディストーション・データ）を、記憶装置１４０内のデータベースに登録する。

前記ターミナルサーバ１５０は、ＬＡＮ１７０における通信プロトコルとホスト計算機システム１６０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１５０の機能によって、ホスト計算機システム１６０と、ＬＡＮ１７０に接続された投影露光装置１００₁〜１００_N及び情報集中サーバ１３０等との間の通信が可能となる。

前記ホスト計算機システム１６０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（ＭＥＳ）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１６０はＭＥＳ以外でも良く、例えば専用のコンピュータを用いても良い。以下では、このホスト計算機システム１６０を、ホスト１６０と呼ぶこととする。

前記ＬＡＮ１７０としては、バス型ＬＡＮ及びリング型ＬＡＮのいずれも採用可能であるが、本実施形態では、ＩＥＥＥ８０２規格のキャリア敏感型媒体アクセス／競合検出（ＣＳＭＡ／ＣＤ）方式のバス型ＬＡＮを使用している。このリソグラフィシステム１１０では、ＬＡＮ１７０及びターミナルサーバ１５０を介して装置間の通信が行われるのであるが、以下では、特に、記述しないものとする。

＜投影像の歪み計測＞
リソグラフィシステム１１０では、各投影露光装置１００_iの投影光学系ＰＬでの結像特性を考慮して、各投影露光装置１００_iにおけるパターンの投影像の歪み（ディストーション）の計測及びその計測結果に基づく像歪みデータ（ディストーション・データ）の算出が定期的に行われている。各投影露光装置１００_iにおける投影像の歪みの計測は、テストレチクルを用いた露光と、露光が終了したウエハ上のレジスト像（転写像）の計測との２段階で行われる。

テストレチクルには、そのパターン領域内に、マトリクス状に２次元計測マークが配置されている。このテストレチクルによる露光では、露光条件を変更しつつ、設定された全ての露光条件下でのウエハＷ上の異なるショット領域に対し転写を行う。このとき、結像特性補正装置による投影像の歪みの補正量は０であるものとする。すべての露光条件の下での転写が終了すると、主制御装置２０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、その現像後に、ウエハＷ上の異なるショット領域に２次元計測用マークのレジスト像が形成される。

次いで、主制御装置２０では、その現像が終了したウエハＷを、ウエハ搬送系を用いて再びウエハホルダ上にロードした後、ウエハＷ上の複数のショット領域に形成された計測用マークのレジスト像の位置座標を、アライメントセンサ８の計測値と対応するウエハ干渉計１８の計測値とを用いて計測し、その計測結果と、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）における設計上の位置座標との差に基づいて、各計測用マークのレジスト像の位置ずれ量を、ショット領域毎（すなわち、露光条件毎）に求める。

そして、計測された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（センタ・シフト補正）。次いで、このようにしてセンタ・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（パターン描画誤差などを含む）を除去する（レチクル製造誤差補正）。そして、レチクル製造誤差を補正した位置ずれ量からアライメントマーク製造誤差を除去する（アライメントマーク製造誤差補正）。次いで、アライメントマーク製造誤差を補正した位置ずれ量からレチクルローテーション量を除去する（レチクルローテーション補正）。

このようにして、得られた位置ずれ量のデータを、以下の説明においては、像歪みデータと呼ぶ。主制御装置２０は、この像歪みデータを露光条件毎に求め、それぞれの計測時刻データとともに情報集中サーバ１３０に送信する。情報集中サーバ１３０は、これらのデータを、記憶装置１４０内のデータベースに登録する。

上述と同様の像歪みデータの計測が、その他の投影露光装置１００₂、１００₃、……、１００_Nにおいても、定期的に行われ、その計測結果が、情報集中サーバ１３０に送られ、情報集中サーバ１３０により、記憶装置１４０内のデータベースに登録される。すなわち、上記の像歪みデータが、投影露光装置毎、計測日時毎、露光条件毎に、記憶装置１４０のデータベースに登録される。ここで、露光条件は、露光条件毎にＩＤが付された状態でデータベースに登録されるので、以下の説明では、露光条件毎のＩＤを露光ＩＤとも記述する。

また、上述した、各投影露光装置における、設定された全ての異なる露光条件の下で形成された計測用マークのレジスト像の形成より後の処理は、必ずしも主制御装置２０により行う必要はなく、情報集中サーバ１３０等や他の計測装置により行うようにしても構わない。また、上記の像歪みデータは、基準ウエハ法を用いて求められたものであっても良い。

図３（Ａ）には、定期的に計測された像歪みデータのデータベースの一部の一例が示されている。図３（Ａ）には、２００５年１１月初めと、２００５年１２月初めに計測された投影露光装置１００₁〜１００₅の投影像の歪みが登録されている。本実施形態では、１月ごとに、投影露光装置１００_iの像歪みデータの計測が行われているものとする。

＜露光履歴データ＞
また、リソグラフィシステム１１０では、露光工程の終了時に各投影露光装置１００_i（ｉ＝１〜Ｎ）の主制御装置２０とホスト１６０との間で通信が行われ、主制御装置２０から露光終了の通知とともに対応する投影露光装置１００_iの露光履歴データがホスト１６０に送られ、さらにホスト１６０から情報集中サーバ１３０に送られ、情報集中サーバ１３０により、記憶装置１４０内のデータベースに登録されるようになっている。このデータベースを、露光履歴データベースという。その露光履歴データには、その工程の露光処理を行った装置名、工程名、処理日時、像歪み補正値、露光ＩＤ等の情報が含まれる。図３（Ｂ）には、露光履歴データベースから得られたロット履歴に基づいて、後述するように作成されるロット履歴リストの一例が示されている。

＜ウエハグリッド＞
ウエハＷ上のショット領域は、プロセスプログラムのショットマップに従って、マトリクス状に形成されている。ウエハＷ上に形成された各ショット領域のショット中心を、隣接するショット領域間で直線で結んでいけば、２次元格子を描くことができるようになる。以下では、この２次元格子を、ウエハグリッドと呼ぶ。このウエハグリッドにより、ウエハ上に既に形成された複数のショット領域相互間の設計上の位置に対する位置誤差、いわゆるショット間誤差を表現することができる。その意味で、ショット領域自体の変形による誤差である、上述した投影像の歪みなどに起因するショット内誤差はこのショット間誤差から除かれる。

このショット間誤差には、ウエハ倍率誤差、ウエハ直交度誤差、ウエハ回転誤差等のいわゆる１次成分（すなわち線形成分）と、２次以上の高次成分（すなわち非線形成分）が含まれる。ここで、１次成分とは、ステージ座標系（ＸＹ座標系）の座標軸Ｘ，Ｙの１次項で近似することができる成分のことをいい、高次成分とは、Ｘ²，ＸＹ，Ｙ³，Ｘ³，Ｘ²Ｙ，ＸＹ²，Ｙ³，をそれぞれ独立変数とする項の線形結合で表される関数で近似することができる成分のことをいう。

このようなウエハグリッドに非線形成分が発生する主な原因としては、そのウエハの露光に用いられた露光装置のくせ、例えばウエハステージＷＳＴの直交性や位置制御の非線形性（いわゆるステージグリッド）が挙げられる。

そこで、投影露光装置１００₁〜１００_Nには、ステージグリッドの装置間によるずれをキャンセルする、いわゆる装置間マッチングを行うグリッド補正機能が設けられている。このグリッド補正機能は、ショット領域のショット中心の位置ずれ量の非線形成分のマップである補正マップを用いて行われる。

このグリッド補正機能における補正マップの作成は、基準ウエハの作成並びにその基準ウエハ上のマークの計測及びマーク計測結果に基づく手順で行われるが、その具体的な方法については、前述の米国特許出願公開第２００２／００４２６６４号明細書に詳細に開示されており、公知であるからその詳細説明については省略する。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、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

この補正マップは、投影露光装置１００₁〜１００_Nにそれぞれ基準ウエハをロードしたときの後述するＥＧＡのウエハアライメントにより抽出される各ショット領域の中心の位置ずれ量の非線形成分に基づいて作成される。すなわち、補正マップは、基準ウエハ基準である。また、ここでは、後述するＥＧＡを行う際のサンプルショット領域（ＥＧＡにおいて位置座標を計測するショット領域）の組合せ全てについて、それぞれ補正マップが作成される。すなわち、この補正マップは、投影露光装置毎、サンプルショット領域の組合せ毎にファイル形式で作成される。この補正マップファイルは、情報集中サーバ１３０により、記憶装置１４０内に格納されており、記憶装置内１４０のデータベースに登録されている。情報集中サーバ１３０は、装置名、サンプルショット領域の組合せなどをキーとして、そのデータベースを参照することにより、それらの条件に合致した補正マップファイルのファイル名を探索可能であり、このファイル名によりファイルを読み出し可能となっている。

≪露光プロセス≫
次に、上述のようにして構成された本実施形態のリソグラフィシステム１１０によるウエハＷの露光プロセスの際の各部の動作について図４〜図７に基づいて説明する。図４には、ホスト１６０の処理アルゴリズムを示すフローチャートが示され、図５、図６、図７には、情報集中サーバ１３０の処理アルゴリズムを示すフローチャートが示されている。

＜プロセスプログラム＞
このリソグラフィシステム１１０で露光対象となっているウエハＷは、複数枚毎にグループ化されている。このグループをロットと呼ぶ。本実施形態では、説明を簡略化するため、リソグラフィシステム１１０では、ウエハＷはロット単位で処理される。ホスト１６０は、リソグラフィシステム１１０で処理されるプロセスプログラム（製品別工程）が記述されたプロセスプログラムファイルを有している。本実施形態では、説明を簡略化するため、ロット毎に、プロセスプログラムファイルが用意されているものとし、各投影露光装置１００_iに設定される露光条件（露光ＩＤ）は１つのみであるものとして、説明を行う。このプロセスプログラムファイルは、ホスト１６０内の図示の記憶装置に格納されている。

ロットのウエハＷは、プロセスプログラムファイル内に書き込まれたプロセスプログラムに基づいて処理される。このプロセスプログラムの内容の一例が、図３（Ｃ）に示されている。図３（Ｃ）に示されるように、プロセスプログラム（Ｐ．Ｐ．）には、そのロットの識別子（ロット番号）が指定されており、ここではロット番号として１が指定されている。さらに、現工程に関する情報が含まれている。この現工程とは、そのロットにおいて、次に露光対象となる層に対応する工程である。図３（Ｃ）に示されるプロセスプログラムでは、現工程として、ＰＲＯＣ１〜ＰＲＯＣ５までが登録されている。このプロセスプログラムでは、ＰＲＯＣ１が、このロットの第１層目の工程に関する情報となっており、ＰＲＯＣ２〜ＰＲＯＣ５が、それぞれこのロットの第２層目〜第５層目の工程に関する情報となっている。

図３（Ｃ）に示されるように、プロセスプログラムには、上述した各層の工程に関する情報、すなわち現工程にＰＲＯＣ１〜ＰＲＯＣ２にそれぞれ対応させて、元工程（Ｘ）、元工程（Ｙ）もあわせて記載されている。この元工程とは、現工程のレイヤを重ね合わせ露光するにあたり、その重ね合わせの基準となる基準の層（基準層）が露光されたときの工程である。本実施形態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで、重ね合わせの基準となる基準の層を別個に指定することができるように、元工程（Ｘ）と、元工程（Ｙ）とが設けられている。例えば、１層目の現工程ＰＲＯＣ１では、元工程（Ｘ）、元工程（Ｙ）は存在しないので、空欄となっており、２層目の現工程ＰＲＯＣ２では、元工程は、１層目のＰＲＯＣ１しか存在しないので、元工程（Ｘ）、元工程（Ｙ）ともに、ＰＲＯＣ１となっている。すなわち、２層目の露光では、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向ともに、１層目にあわせて重ね合わせ露光が行われる。また、３層目の現工程ＰＲＯＣ３では、元工程（Ｘ）にはＰＲＯＣ１が指定されており、元工程（Ｙ）にはＰＲＯＣ２が指定されている。すなわち、３層目の露光では、Ｘ軸方向に関しては、１層目にあわせて重ね合わせ露光が行われるが、Ｙ軸方向に関しては、２層目にあわせて重ね合わせ露光が行われる。残りの現工程についても、それぞれＸ軸方向に関してあわせるべき元工程（Ｘ）と、Ｙ軸方向に関してあわせるべき元工程（Ｙ）とがそれぞれ指定されている。

また、このプロセスプログラムにおいては、現工程ごとにグリッド補正機能が有効であるか、無効であるかが指定されている。図３（Ｃ）の例では、現工程のＰＲＯＣ３、ＰＲＯＣ４について、グリッド補正機能が有効であるものとして設定されており、他の現工程においては、グリッド補正機能が無効であるものとして設定されている。この場合、グリッド補正機能を有効とした現工程においては、Ｘ軸方向に関しては、元工程（Ｘ）とのマッチングをとるものとし、Ｙ軸方向に関しては、元工程（Ｙ）とのマッチングをとるものとする。また、グリッド補正機能を無効とした現工程においては、元工程（Ｘ）、元工程（Ｙ）とのマッチングは行わないものとする。

ホスト１６０は、そのロットの現工程が、ＰＲＯＣ１〜ＰＲＯＣ５のうちいずれであるかを示すポインタを管理している。したがって、ホスト１６０は、そのロットに対する処理を開始するにあたって、そのポインタに基づいて、そのロットに対応するプロセスプログラムファイルを読み出して、次に露光する層の工程（現工程）を参照することができるようになっている。

なお、このプロセスプログラムファイルには、図３（Ｃ）の現工程ＰＲＯＣ１〜ＰＲＯＣ５におけるそれぞれの複数のパラメータ群の情報も記述されている。このようなパラメータ群には、レチクルのパターンサイズ、マーク形状及び配置、描画誤差等のレチクル関連パラメータ群と、ショットサイズ、各ショット領域の走査方向やステッピング方向、ショット領域の中心座標などを含むショットマップなどのウエハ関連パラメータ群、露光量、ブラインド、焦点、倍率、レベリング、オフセットなどの露光条件パラメータ群、アライメントセンサ、アライメント方式、オフセットなどのアライメント関連パラメータ、変形光源、σ等の２次光源の形状などの照明条件パラメータなどが含まれている。このプロセスプログラムファイルは、現工程が行われるときに、ホスト１６０から各投影露光装置１００_iの主制御装置２０に送られ、主制御装置２０は、露光に先立って、そのプロセスプログラム中に含まれる現工程に対応するパラメータ群の設定値に基づいて装置パラメータを設定する。

なお、このプロセスプログラムファイルは、前もって、情報集中サーバ１３０にも送られており、記憶装置１４０に格納されているものとする。

＜ホストの処理開始＞
図４のフローチャートで示される、ホスト１６０の処理アルゴリズムがスタートするのは、あるプロセスプログラムに対応する露光処理の準備が開始されたときである。なお、前提として、露光対象となっているロットのウエハＷは、すでに１層以上の露光が完了しているウエハであるものとする。

まず、図４のステップ２０２において、ホスト１６０は、露光対象のウエハＷの露光を行うのに適切な投影露光装置を情報集中サーバ１３０に問い合わせる。その問い合わせの際の送られるデータには、露光対象となっているロットのプロセスプログラムを参照し、そのロットの識別子（ロット番号）と、現工程名とに関する情報が含まれている。そして、ステップ２０４に進み、この問い合わせに対する情報集中サーバ１３０からの応答が送られてくるのを待つ。

＜情報集中サーバ処理開始＞
一方、情報集中サーバ１３０では、上記の問い合わせ情報を受信すると、図５のフローチャートで示されるプログラムの処理（処理アルゴリズム）を開始する。

まず、図５のステップ３０２において、受信した問い合わせ情報に含まれるロット番号を用いて、記憶装置１４０に格納されるプロセスプログラムファイルを探索してそのファイルを読み出し、現工程名を用いてプロセスプログラムファイルに指定された、現工程に対応する基準層、すなわち、元工程（Ｘ）、元工程（Ｙ）を読み出す。例えば、図３（Ｃ）に示されるプロセスプログラムファイルにおいては、現工程名が「ＰＲＯＣ２」である場合には、元工程（Ｘ）として「ＰＲＯＣ１」が読み出され、元工程（Ｙ）として「ＰＲＯＣ１」が読み出され、現工程名が「ＰＲＯＣ３」である場合には、元工程（Ｘ）として「ＰＲＯＣ１」が読み出され、元工程（Ｙ）として「ＰＲＯＣ２」が読み出される。

次のステップ３０４では、そのプロセスプログラムのロット名をキーとして、記憶装置１４０の露光履歴データベースからロット履歴を読み出して、そのロットでの図３（Ｂ）に示されるロット履歴リストを作成する。次のステップ３０６では、そのロット履歴リストから、元工程名（Ｘ）をキーをとして、元工程（Ｘ）の露光に用いられた、投影露光装置１００_iの装置名、処理日時、像歪み補正値等を読み出し、記憶装置１４０に格納された投影像の歪みデータのデータベースを探索し、その元工程（Ｘ）が行われた処理日時におけるその装置に関する投影像の歪みデータを取得する。例えば、元工程（Ｘ）が「ＰＲＯＣ１」である場合には、図３（Ｂ）に示されるロット履歴リストから、装置名１００₁、処理日時「２００５−１１−０１」、そのときの像歪み補正値ｋ１〜ｋ２０が読み出され、図３（Ａ）に示される像歪みデータベースから、２００５年１１月の装置１００₁の像歪みデータが読み出される。

次のステップ３０８では、取得された投影像の歪みデータを、上記ステップ３０４で読み出された元工程露光時の像歪み補正値でさらに変形（補正）し、元工程の露光時の投影像の歪みデータを算出する。

次のステップ３１０では、元工程（Ｘ）と元工程（Ｙ）とが異なる工程であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップ３１２に進み、否定されれば、ステップ３２２に進む。

ステップ３１２では、上記ステップ３０４で作成されたロット履歴リストに基づいて、元工程（Ｙ）の露光に用いられた、投影露光装置１００_iの装置名、処理日時、像歪み補正値等を読み出し、記憶装置１４０に格納された投影像の歪みデータのデータベースを探索し、その元工程（Ｙ）が行われた処理日時におけるその装置に関する投影像の歪みデータを取得する。次のステップ３１４では、投影像の歪みデータを、元工程露光時の像歪み補正値でさらに変形（補正）し、元工程露光時の投影像の歪みデータを算出する。

次のステップ３１６では、元工程（Ｘ）の像歪みデータから、Ｘ軸方向の歪み量だけを抽出した像歪みデータを作成する。図８（Ａ）には、この処理前の元工程（Ｘ）の像歪みデータの一例が模式的に示され、図８（Ｂ）には、この処理が行われた後に、抽出された元工程（Ｘ）におけるＸ軸方向に関する像歪みデータの一例が示されている。図８（Ａ）に示される例では、投影像の歪みは、Ｘ軸方向に弓形に変形し、Ｙ軸方向に一定倍に拡大するような歪みとなっているが、この場合、図８（Ｂ）に示されるように、抽出された投影像の歪みは、Ｘ軸方向の弓形の変形のみとなる。

次のステップ３１８では、元工程（Ｙ）の像歪みデータから、Ｙ軸方向の歪み量だけを抽出した像歪みデータを作成する。図８（Ｃ）には、この処理前の元工程（Ｙ）の像歪みデータの一例が模式的に示され、図８（Ｄ）には、この処理後の抽出された元工程（Ｙ）の像歪みデータの一例が模式的に示されている。この場合、図８（Ｃ）に示される例では、投影像の歪みは、Ｘ軸方向には一定倍に拡大し、Ｙ軸方向には傾斜したような（一次的な）歪みとなっているが、図８（Ｄ）に示されるように、投影像の歪みはＹ軸方向の一次的な変形のみとなっている。

次のステップ３２０では、上記ステップ３１６で抽出された像歪みデータと、ステップ３１８で抽出された像歪みデータとを合成する。図８（Ｅ）には、合成後の像歪みデータが示されている。図８（Ｅ）に示される例では、投影像の歪みは、図８（Ｂ）に示されるＸ軸方向の歪みと、図８（Ｄ）に示されるＹ軸方向の歪みとが合成された歪みとなっている。

ステップ３１０で判断が否定された後、又は、ステップ３２０が実行された後に実行されるステップ３２２では、投影露光装置１００_i（ｉ＝１〜Ｎ）を、現工程の装置とした場合のそれぞれの現在の像歪みデータを取得する。次のステップ３２４では、上記ステップ３２０で合成された像歪みデータ（又はステップ３０８で補正された像歪みデータ）と現工程の露光装置の最新の像歪みデータとの差分データを作成する。

図６に進み、次のステップ４０２では、各投影露光装置１００_iで、差分データに応じた投影像の歪みを調整しようとした場合に、結像特性補正装置の駆動量（ワッシャ駆動量）を、例えば最小二乗法を用いてそれぞれ算出する。なお、この算出には、各投影露光装置１００_iの投影光学系ＰＬでの可動レンズ（レンズエレメント２７等）を駆動する駆動素子（ピエゾ素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）毎の単位駆動量（調整量）に対する像歪みの変位量（各計測マーク像の位置の変化量）から成るテーブルデータファイル（レンズパラメータファイル）がそれぞれ必要となる。

次のステップ４０４では、ワッシャ補正量と像面傾斜量とを、投影露光装置１００_iの制限値（補正できる範囲を表す値）と比較することにより、投影露光装置１００_iの中から、現工程を行うために像歪みの十分な補正能力を有する投影露光装置を抽出する。

次のステップ４０６では、抽出された投影露光装置１００_iについてそれぞれワッシャ補正量を適用した場合の像歪みデータの変位量を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向についてそれぞれ算出する。次のステップ４０８では、次式（１）で表されるような像歪みデータの変位量を表す３次モデルの係数（いわゆるｋパラメータ）ｋ₁〜ｋ₂₀の値を装置毎に算出する。

次のステップ４１０では、元工程の像歪みデータと投影露光装置１００_i（ｉ＝１〜Ｎ）を、現工程処理装置として用いるものと仮定した際の現工程の像歪みデータとの差分（像歪み差分データ）を装置毎に算出する。

次のステップ４１２では、ｉ番目の投影露光装置について、先に求めた像歪み差分データから、ステップ４０６で求めた変化量を差し引くことで、ショット内の各座標における補正後の最終的な像歪みの残留誤差データを求める。

ステップ４１４では、残留誤差データが、全ての座標において許容値内にある投影露光装置１００_iを抽出する。次のステップ４１６では、像歪みの残留誤差データが許容値内であった１又は複数台の投影露光装置の装置リスト（リストアップされた装置で用いるべき像歪み補正値、残留誤差を含む）を作成し、ステップ４１８において、その適合装置リストを、前記問い合わせに対する回答として、ホスト１６０へ送信した後、一連の処理を終了する。

この一方、ホスト１６０では、上記の情報集中サーバ１３０の処理がなされている間、図４のステップ２０６で情報集中サーバ１３０からの回答を待っているが、上記ステップ４１８の処理（問い合わせに対する回答）がなされることで、ステップ２０４の判断が肯定され、ステップ２０６に進む。

ステップ２０６では、受信した装置リスト内に記載された装置（適合装置）について、現在の稼動状況及び将来の稼動予定、並びに残留誤差を参照し、リソグラフィシステム１１０における処理効率と露光精度とを総合的に勘案して、受信した適合装置の中から重ね合わせ露光を行う投影露光装置を選択する。ホスト１６０は、例えば、複数台の適合装置が現在稼動していないときには、その中で残留誤差が最小のものを現工程の露光を行う露光装置として選択することにより、処理効率を確保しつつ露光精度を高めることができる。勿論、適合装置とされた投影露光装置が１台である場合は、その投影露光装置を現工程の露光を行う露光装置として選択する。

また、例えば、ホスト１６０は、適合装置とされた投影露光装置が複数台ある場合に、全ての適合装置が稼動中の場合には、例えばスループットを優先する観点から最も早く現在の露光動作が完了する予定の投影露光装置を適合装置の中から選択するようにしても良いし、同様の観点から、現在稼動していない投影露光装置が１台だけあれば、その投影露光装置を選択するようにしても良い。

次のステップ２０８では、現工程においてグリッド補正が有効になっているか否かを、プロセスプログラムを参照して判断する。この判断が肯定されればステップ２１０に進み、否定されればステップ２１４に進む。

次のステップ２１０では、情報集中サーバ１３０に対し、その補正マップファイル名の問い合わせを行う。この問い合わせには、このロットのロット番号と、現工程名及び上記ステップ２０６で選択された現工程の装置名とが含まれている。次のステップ２１２では、ホスト１６０は、回答待ちとなる。

一方、情報集中サーバ１３０では、上記の問い合わせ情報を受信すると、図７のフローチャートで示されるプログラムの処理（処理アルゴリズム）を開始する。

まず、ステップ５０２では、受信した問い合わせ情報に含まれるロット番号を用いて、記憶装置１４０に格納されるプロセスプログラムファイルを探索してそのファイルを読み出し、現工程名を用いてプロセスプログラムファイルに指定された、現工程に対応する基準層、すなわち、元工程（Ｘ）、元工程（Ｙ）、後述するＥＧＡを行う際のサンプルショットの組合せを読み出す。例えば、図３（Ｃ）に示されるプロセスプログラムファイルにおいては、現工程名が「ＰＲＯＣ４」である場合には、元工程（Ｘ）として「ＰＲＯＣ２」が読み出され、元工程（Ｙ）として「ＰＲＯＣ３」が読み出される。

次のステップ５０６では、元工程（Ｘ）をキーとして、その工程の補正マップファイルを読み出す。ここで、元工程（Ｘ）自体の補正マップファイルがデータベースに登録されている場合には、その補正マップファイルを読み出し、その補正マップファイルがまだデータベースに登録されていない場合には、元工程（Ｘ）をキーとして、露光履歴データベースを参照し、元工程（Ｘ）の装置名を取得し、元工程（Ｘ）の装置名と、プロセスプログラムファイルから読み出されたそのサンプルショットの組合せとをキーとして、記憶装置１４０に格納された補正マップファイルのデータベースを探索し、元工程（Ｘ）を行った装置の補正マップファイルを、補正マップファイル（Ｘ）として読み出す。

次のステップ５０８では、元工程（Ｘ）と現工程（Ｙ）とが異なるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップ５１０に進み、否定されればステップ５２０に進む。

上記判断が肯定された後に行われるステップ５１０では、元工程（Ｙ）の補正マップファイルを読み出す。ここでも、元工程（Ｙ）自体の補正マップファイルがデータベースに登録されている場合には、その補正マップファイルを読み出し、その補正マップファイルがまだデータベースに登録されていない場合には、元工程（Ｙ）をキーとして、露光履歴データベースを参照し、元工程（Ｙ）の装置名を取得し、元工程（Ｙ）の装置名と、プロセスプログラムファイルから読み出されたそのサンプルショットの組合せとをキーとして、記憶装置１４０に格納された補正マップファイルのデータベースを探索し、元工程（Ｙ）を行った装置の補正マップファイルを補正マップファイル（Ｙ）として読み出す。

次のステップ５１２では、補正マップファイル（Ｘ）内の補正量データからＸ軸方向の補正量だけを抽出し、次のステップ５１４では、補正マップファイル（Ｙ）の補正量データからＹ軸方向の補正量だけを抽出し、次のステップ５１６で、抽出されたＸ軸方向だけの補正量と、Ｙ軸方向だけの補正量とを合成し、ステップ５１８で、その合成結果に基づいて新たな補正マップを作成する。図１０（Ａ）には、ステップ５１２で抽出されるＸ軸方向の補正量の一例が模式的に示され、図１０（Ｂ）には、ステップ５１４で抽出されるＹ軸方向の補正量の一例が模式的に示されている。そして、図１１には、これらの補正量を合成することにより作成される補正マップの一例が模式的に示されている。

ステップ５０８において判断が否定された後、又は、ステップ５１８が実行された後に実行されるステップ５２０では、現工程の装置名をキーとして、現工程の装置の補正マップファイルを読み出し、ステップ５２２では、現工程の装置の補正マップと、ステップ５１８で作成された合成補正マップ（又はステップ５０６で読み出された補正マップ）との差分データを作成する。次のステップ５２４では、その差分データ群を、現工程の補正マップファイルとしてそのファイル名をデータベースに登録するとともに、記憶装置１４０に格納する。そして、ステップ５２６では、新たな補正マップファイル名をホスト１６０に回答し、処理を終了する。この新たな補正マップファイルは、この層が元工程（Ｘ）又は元工程（Ｙ）として指定されたときに、読み出される補正マップファイルとなる。

この一方、ホスト１６０では、上記の情報集中サーバ１３０の処理がなされている間、図４のステップ２１２で情報集中サーバ１３０からの回答を待っているが、上記ステップ５２０の処理（問い合わせに対する回答）がなされることで、ステップ２１２の判断が肯定され、ステップ２１４に進む。

そして、ステップ２１４において、選択した投影露光装置１００_iが稼動を終了したか否かを判断し、この判断が否定された場合にはその稼動が終了するのを待つ。一方、このステップ２１４における判断が肯定された場合、すなわち選択した投影露光装置１００_iが当初から稼動を終了していた（稼動中でなかった）場合あるいは稼動を終了した場合には、ステップ２１６に進んで、その選択した投影露光装置１００_iの主制御装置２０に、露光実行の指示を行う。この露光指示には、プロセスプログラムファイルが含まれている。このプロセスプログラムには、情報集中サーバ１３０から読み出された補正マップファイル名と、投影露光装置１００_iの投影光学系ＰＬで調整されるべき像歪み補正値とが含まれている。その後、ステップ２１８に進んで、露光終了の通知がなされるのを待つ。

上記の露光実行の指示がなされると、選択された投影露光装置１００_i（ｉは１〜Ｎのいずれか）の主制御装置２０は、図９のフローチャートに示される処理を開始する。前提として、レチクルＲのロード、基準マーク板ＦＭを基準としたレチクルアライメント、ベースライン計測などはすべて完了しているものとする。

図９に示されるように、まず、ステップ６０２では、受信した像歪み補正値に基づいて、自身の結像特性補正装置を制御して、投影像の歪みを調整する。具体的には、ホスト１６０から受け取った像歪み補正値に対応する各駆動素子に対する印加電圧を算出し、その印加電圧を、結像特性制御部１２を介して各駆動素子にそれぞれ印加して駆動可能なレンズエレメントをそれぞれ駆動し、投影光学系のディストーションなどを調整する。

次のステップ６０４では、プロセスプログラムを参照し、グリッド補正機能が有効であるか否かを判断する。以下のステップ６０６→６０８→６１０→６１２は、この判断が肯定された場合に実行される。

まず、ステップ６０６では、プロセスプログラムファイルに格納されている補正情報ファイル名を取得し、ステップ６０８において、そのファイル名に対応する補正マップファイルを、集中情報サーバ１３０を介して、記憶装置１４０から転送するように問い合わせ、ステップ６１０において、その転送が終了するまで待つ。

転送が終了すると、ステップ６１２において、補正マップファイルの内容を読み込む。なお、この転送待ちの間に、主制御装置２０は、プロセスプログラムから露光条件などの各種パラメータを読み込んで、装置パラメータとして設定しておくことができる。

ステップ６１２終了後、又は、ステップ６０４で判断が否定された後、ステップ６１４では、ウエハ交換を行う。ここでは、ロットの先頭のウエハＷを、不図示のウエハ搬送系を用いて、ウエハステージＷＳＴ上にロードする。次のステップ６１６では、サーチアライメントを行う。ここでは、ウエハＷ上にそのショット領域の配列に従って形成されたサーチアライメントマークの位置座標を計測することにより、そのショット領域の概略的な配列座標を求める。

次のステップ６１８では、ＥＧＡ計測を行う。ここでは、プロセスプログラムに含まれる、ショットマップデータ及びサンプルショット領域の選択情報などのショットデータに従って、ＥＧＡ方式のウエハアライメントを行い、ウエハＷ上の全ショット領域の位置座標を算出し、内部メモリの所定領域に記憶する。このＥＧＡ計測については、例えば特開昭６１−４４２９号公報（対応する米国特許第４，７８０，６１７号明細書）等に開示されているので詳細な説明を省略する。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における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

次のステップ６２０では、全ショット領域の配列座標と、補正マップファイルにおけるそれぞれのショット領域についての位置ずれ量の非線形成分の補正値（補正情報）とに基づいて、各ショット領域について位置ずれ量（線形成分及び非線形成分）が補正された重ね合わせ補正位置を算出する。ただし、このステップ６２０では、グリッド補正機能が無効である場合には行わないものとする。

次のステップ６２２では、算出された重ね合わせ位置と、予め計測したベースラインとに基づいて、ウエハＷ上の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）にウエハＷを順次ステッピングさせる動作と、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを走査方向に同期移動させつつレチクルパターンをウエハ上に転写する動作とを、繰り返して、ステップ・アンド・スキャン方式による露光動作を行う。これにより、ロット先頭（ロット内の第１枚目）のウエハＷに対する露光処理が終了する。１ロットのウエハＷに対して露光が終了する。なお、多点焦点位置検出系（１３、１４）により、投影光学系ＰＬに対するウエハＷのオートフォーカス・レベリング制御が行われている。

次のステップ６２４では、ロット内のすべてのウエハＷに対する露光が終了したか否かを判断する。ここでは、まだ１枚目のウエハの露光が終了しただけなので、判断は否定され、ステップ６１４に戻る。以降、ロット内のすべてのウエハＷの露光が終了し、ステップ６２４における判断が肯定されるまで、ステップ６１４→６１６→６１８→６２０→６２２→６２４が繰り返され、ロット内のウエハＷに対する露光が行われる。ステップ６２２における判断が肯定された後は、ステップ６２６に進む。

ステップ６２６では、ホスト１６０に対し、露光の終了を通知する。このとき、その投影露光装置１００_iの主制御装置２０からホスト１６０に対し、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。

この一方、ホスト１６０では、上記の現工程の露光が行われている間、図４のステップ２１８の待ち状態にあるが、上記の露光終了の通知により、ステップ２１８の判断が肯定され、ステップ２２０に進んで、上記ステップ６２６（図９）における選択した投影露光装置１００_iの主制御装置２０から露光終了の通知とともに受け取った露光履歴データを情報集中サーバ１３０に通知した後、一連の処理を終了する。情報集中サーバ１３０は、記憶装置１４０にそれを格納し、データベースに登録する。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、次層の重ね合わせ露光（現工程）の基準層（元工程のレイヤ）を、ＸＹ座標系の軸毎に選択するので、重ね合わせ露光に関する情報に含まれるその基準層（元工程（Ｘ）、元工程（Ｙ））の露光が行われた投影露光装置１００_iのその時点での投影像の歪み成分を基準として、投影像の歪みを軸毎に調整することが可能となる。これにより、回路パターン設計に合わせたより高精度な重ね合わせ露光を実現することができる。

また、本実施形態によれば、次層の重ね合わせ露光の基準層を、ＸＹ座標系の軸毎に選択するので、重ね合わせ露光に関する情報に含まれるその基準層（元工程（Ｘ）、元工程（Ｙ））の露光に用いられた投影露光装置の複数のショット領域各々の形成位置の位置ずれ量の非線形成分を基準として、その非線形成分を軸毎に調整することが可能となる。これにより、回路パターン設計に合わせたより高精度な重ね合わせ露光を実現することができる。

なお、上述の実施形態では、次層の重ね合わせ露光（現工程）の基準層（元工程のレイヤ）を、ＸＹ座標系の軸毎に１レイヤずつ選択するものとして説明しているが、本発明はこれに限られるものではなく、軸によっては複数レイヤを基準層として選択しても良い。例えば、基板の下層からＡ，Ｂ，Ｃという３つの層が順次積層されている基板に対して、次層Ｄの重ね合わせを行う場合において、Ｘ軸の基準層としてＡ層とＢ層を選択し、Ｙ軸の基準層としてＣ層を選択するようにしてもよい。

また、両軸（ＸＹ軸）の基準層として選択される基準層があっても良い。例えば、Ｘ軸の基準層としてＡ層とＢ層を選択し、Ｙ軸の基準層としてＡ層とＣ層を選択するようにしても良い。この場合、Ａ層はＸ，Ｙ両方の基準層として選択されることになる。

更に、上述のように軸毎に複数の層を基準層として選択した場合には、選択した基準層の投影像の歪み成分や、或いはショット配列の位置ずれ量の非線形成分などを、統計的に処理して使用するようにしても良い。この際の統計的処理としては、単純平均処理でも良いし、選択された基準層毎に重みを与える加重平均処理であっても良い。なお、加重平均する際には、例えば、現工程に近接した層ほど重みを重くしたり（層間の位置関係）、また、現工程の線幅と近い線幅が形成されている層ほど重みを重くしたり（パターン線幅の近似度）、あるいは現工程と類似したプロセスを経た層ほど重みを重くしたりするなど（プロセスの類似度）、様々な重み付け手法が考えられる。

このように、選択された基準層（元工程（Ｘ）、元工程（Ｙ））のパターン像の形成状態（投影像の歪みやショット領域の配列の非線形成分）に基づいて投影露光装置の露光状態を軸毎に調整しつつ、次の層の重ね合わせ露光を行うので、デバイスの回路設計情報に応じた、より高精度な重ね合わせ露光を実現することが可能となる。

なお、上記実施形態における露光プロセスの説明では、露光ＩＤは、各投影露光装置１００_iについてそれぞれ１つのみとしたが、上述のとおり、実際には、各投影露光装置１００_iでは、複数の異なる露光条件を設定可能であり、元工程（Ｘ）と、元工程（Ｙ）とで、露光ＩＤが異なる場合もある。この場合でも、露光履歴には、元工程の露光時の露光ＩＤなどの情報が含まれており、像歪みデータも、露光条件毎に定期的に得られているため、その露光条件での像歪みデータから、各軸の像歪みデータを抽出することは可能である。同様に、その工程で使用したレチクルなどの情報も、露光履歴に含まれているため、各軸毎のレチクル製造誤差を合成し、現工程での露光での補正を用いることも可能である。このように、合わせたい元工程を軸ごとに別個に選択可能とし、かつ、元工程の情報を残しておき、軸ごとの情報を平均化により平滑化するのではなく、軸ごとにベクトル合成すれば、回路設計に応じた高精度な重ね合わせ露光を実現することが可能となる。

なお、上記実施形態では、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで元工程を別個に選択できるようにしたが、ＸＹ平面内の互いに直交する２軸で元工程を別個に選択できるようにしてもよい。例えば、Ｘ軸、Ｙ軸に対し４５度の角度を有する２軸で元工程を別個に選択するように設定することもできる。

また、元工程を、別個に選択できる２軸が直交していなくてもよい。このようにしても、それらの軸ごとの情報をベクトル合成できるようにすれば、元工程の情報をただ単純に平均化するよりも、高精度な重ね合わせ露光を実現することが可能となる。さらに合成する軸の数は、２軸には限られず、３軸以上であってもよい。これらのすべての軸についての情報をベクトル合成すればよいだけである。

また、上記実施形態では、各投影露光装置１００_iの像歪みデータの計測を月ごと行っているものとしたが、この間隔は、任意に設定することができ、年ごと、日ごとであってもよいし、不定期であってもよい。この間隔は、各投影露光装置１００_iの像歪みデータの経時変化に応じて決められておればよく、装置ごとに間隔を変えるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、補正マップを用いたグリッド補正機能を適用したが、このようなグリッド補正機能では、補正マップではなく、ショット中心の位置ずれ量をＸとＹとを独立変数とした関数（補正関数）で表現し、その補正関数を用いたグリッド補正機能を適用することもできる。

また、多品種少量生産を行うリソグラフィシステムでは、実際には、同じロット内にも、異なる製品となるウエハが混在する場合もあるが、この場合にも、本発明を適用することができるのは勿論である。

なお、上記実施形態では、投影露光装置１００₁〜１００_Nの全てが投影像の歪みの補正機能を有するものとしたが、これに限らず、投影露光装置１００₁〜１００_Nの一部のみが投影像の歪みを調整可能であっても良い。この場合、そのような投影像の歪みを調整可能な投影露光装置についてのみ、現工程の露光の際に用いるべき像歪み補正値が、情報集中サーバ１３０によって算出される。そして、ホスト１６０が、現工程の露光を行うための適合装置（投影露光装置）として、投影像の歪みを調整可能な投影露光装置の１台を選択した場合には、その選択した適合装置に像歪み補正値が露光指令の一部として送られる。このことは、グリッド補正機能についても同じであり、すべての装置にグリッド補正機能を備える必要はない。

なお、走査型露光装置の場合、前述の各計測点における像歪みデータには、レチクルステージＲＳＴと、ウエハステージＷＳＴとの速度比のずれや、走査方向の成す角度のずれなどによるステージ系の位置制御の線形の歪み成分、いわゆるステージ成分が含まれている場合がある。従って、このようなステージ成分を除去して重ね合わせ露光を行う場合には、計測された像歪みデータからステージ成分を除去した上で、互いの像歪みデータの比較を行うのが望ましい。

また、レチクルステージやウエハステージに設けられる干渉計用の反射面（上記実施形態では移動鏡の反射面）の凹凸、傾き、及び湾曲などを含めた曲がりがあると、この成分が像歪みデータに含まれるので、同様に曲がり成分を除去しておくことが好ましい。

また、前述したレンズパラメータファイルの調整量に前述のステージ成分を含めて拡張した拡張レンズパラメータファイルを、予め作成しておき、その拡張レンズパラメータファイルを用いて上記実施形態と同様の処理を行うこととしても良い。この場合、算出された像歪み補正値に基づいて、零でないステージ成分の制御量が算出される場合には、主制御装置２０では、各ショット領域の露光に際して、その制御量に応じてレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの速度比及び走査方向の成す角の少なくとも一方を調整することとなる。

また、上記実施形態では、各投影露光装置におけるパターン像の歪みの測定を、テストレチクルに形成されたパターンをウエハに実際に転写し、ウエハ上に転写されたパターンを計測することにより行ったが、これに代えて、空間像計測器を使用した、テストレチクルに形成されたパターンの空間像（投影像）の計測結果に基づいて各投影露光装置におけるパターン像の歪みを求めるようにしても良い。また、上記実施形態では、ウエハ上に形成された転写像を基に元工程のディストーションを計算することとしたが、これに限らず、レイヤ上にディストーションを知ることができるような複数のマークを予め配置しておき、それらのマークを計測することによって、元工程のディストーションを求めることとしても良い。

また、上記実施形態では走査型露光装置の像歪みデータを取得するために、走査露光方式にてテストレチクルのパターンをウエハ上に転写することで、走査露光範囲全域での像歪みデータ（ダイナミックなディストーション・データ）を得るものとしたが、静止露光方式にてテストレチクルのパターンをウエハ上に転写し、その転写像の検出結果から投影光学系の長方形状の露光領域（即ち、ウエハ上での照明光の照射領域）内での像歪みデータ（スタティックなディストーション・データ）を得るだけでも良い。

なお、上記実施形態では、情報集中サーバ１３０において、Ｘ軸方向の像歪みデータとＹ軸方向の像歪みデータとの合成や、Ｘ軸方向のステージグリッドと、Ｙ軸方向のステージグリッドとの合成を行ったが、これらの処理は、ホスト１６０又は主制御装置２０で行うようにしてもよい。

このように、本発明は、リソグラフィシステム１１０の構成には限られない。例えば、記憶装置１４０は、その主制御装置２０に直接接続しても良いし、ＬＡＮ１７０を介して接続しても良い。

また、上記実施形態では、各投影露光装置１００_i（ｉ＝１、２、……、Ｎ）、情報集中サーバ１３０及び記憶装置１４０、並びにターミナルサーバ１５０及びホスト計算機システム１６０が、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１７０を介して接続されている場合について説明したが、これに限らず、各投影露光装置１００_i（ｉ＝１、２、……、Ｎ）、情報集中サーバ１３０及びホスト計算機システム１６０の三者が無線回線を介して相互に通信を行う構成を採用しても良い。

なお、記憶装置１４０としては、磁気的に記憶するもの（磁気ディスク、磁気テープ等）、電気的に記憶するもの（バッテリ・バックアップ付ＲＡＭなどの半導体メモリ等）、光磁気的に記憶するもの（光磁気ディスク等）、電気磁気的に記憶するもの（デジタルオーディオテープ（ＤＡＴ）など）等、種々の記憶形態で記憶するものを採用することができることはいうまでもない。

なお、上記実施形態では、リソグラフィシステムを構成する複数の投影露光装置１００₁〜１００_Nがすべて走査露光装置であったが、走査型露光装置と静止型露光装置とが混在するようにしてもよいし、全ての投影露光装置が静止型露光装置であっても構わない。また、リソグラフィシステム１１０を構成する複数の投影露光装置１００₁〜１００_Nに、解像力が異なる露光装置、あるいは照明光ＩＬの波長が異なる露光装置などが混在しても構わない。

また、投影露光装置の露光対象は、上記の実施形態のように半導体製造用のウエハに限定されることなく、例えば、液晶表示素子、プラズマディスプレイや有機ＥＬなどのディスプレイ装置の製造用の角型のガラスプレートや、薄膜磁気へッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マスク又はレチクルなどを製造するための基板にも広く適用できる。

また、上記実施形態の投影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、リソグラフィシステムにおける投影露光装置のうち少なくとも１台は、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いた装置であってもよい。このような電子マスクは、例えば米国特許第６，７７８，２５７号明細書に開示されている。ここではこの米国特許第６，７７８，２５７号明細書を参照して援用する。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、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

なお、上述の電子マスクとは、非発光型画像表示素子と自発光型画像表示素子との双方を含む概念である。ここで、非発光型画像表示素子は、空間光変調器（Spatial Light Modulator）とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器と反射型空間光変調器とに分けられる。透過型空間光変調器には、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ:Liquid Crystal Display）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が含まれる。また、反射型空間光変調器には、ＤＭＤ（Digital Mirror DeviceまたはDigital Micro-mirror Device）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（EPD:ElectroPhoretic Display）、電子ペーパ（又は電子インク）、光回折ライトバルブ（Grating Light Value）等が含まれる。

また、自発光型画像表示素子には、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、無機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ:Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ:Plasma Display Panel）や、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだ固体光源アレイ（例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＬＤ（Laser Diode）ディスプレイ等）等が含まれる。なお、周知のプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）の各画素に設けられている蛍光物質を取り除くと、紫外域の光を発光する自発光型画像表示素子となる。

また、投影光学系としては、ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ光などの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英やホタル石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ₂レーザ光などを用いる場合はホタル石その他のフッ化物結晶を用いる必要がある。

また、上記実施形態では、ホスト１６０により管理されている投影露光装置の露光用照明光としては波長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、かかる装置も本発明のリソグラフィシステムを構成する投影露光装置として採用することができる。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なども、本発明のリソグラフィシステムを構成する投影露光装置として採用することができる。また、ウエハステージを２基備えたツインステージ型の露光装置や、複数の露光光で露光を行う多重露光装置にも本発明を適用できる。

また、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置も本発明のリソグラフィシステムを構成する投影露光装置とすることができる。なお、電子線露光装置は、ペンシルビーム方式、可変成形ビーム方式、セルプロジェクション方式、ブランキング・アパーチャ・アレイ方式、及びマスク投影方式のいずれであっても良い。

半導体デバイスは、デバイスの製造、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Ｗを製作するステップ、上記実施形態のリソグラフィシステム１１０及び露光装置１００_iによりレチクルのパターンをウエハＷに転写するリソグラフィステップ、メモリリペアステップ、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、上記実施形態の露光装置１００_iを用いて前述の露光方法が実行され、基板上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを歩留まり良く製造することができる。

以上説明したように、本発明のリソグラフィシステム及び露光方法は、複数の投影露光装置を用いて感光物体上へパターンを重ね合わせて転写するのに適している。

Claims (16)

1. 感光物体上に対する重ね合わせ露光を階層的に行う露光方法であって、
   既に露光された少なくとも２つの層の中から、次層の重ね合わせ露光に関する情報を得るための基準となる基準層を、重ね合わせの際の基準となる２次元直交座標系の軸毎に選択する選択工程を含み、
   前記重ね合わせ露光に関する情報は、前記基準層の露光に用いられた投影露光装置における、その露光が行われた時点での投影像の歪み成分を含む露光方法。
2. 請求項１に記載の露光方法において、
   選択された基準層におけるパターン像の形成状態に関する情報に基づいて、投影露光装置の露光状態を前記軸毎に調整しつつ、次層の重ね合わせ露光を行う工程をさらに含む露光方法。
3. 請求項１に記載の露光方法において、
   前記選択工程では、
   少なくとも１つの軸に対して、複数の基準層が選択された場合には、
   前記複数の基準層の投影像の歪み成分の加重平均処理により、その軸の前記投影像の歪み成分を算出する露光方法。
4. 請求項３に記載の露光方法において、
   前記加重平均処理の重みを決定する基準が、
   露光対象の層に対する前記基準層の位置関係と、パターン線幅の近似度、プロセスの類似度を含む露光方法。
5. 感光物体上に対する重ね合わせ露光を階層的に行う露光方法であって、
   既に露光された少なくとも２つの層の中から、次層の重ね合わせ露光に関する情報を得るための基準となる基準層を、重ね合わせの際の基準となる２次元直交座標系の軸毎に選択する選択工程を含み、
   前記重ね合わせ露光に関する情報は、前記基準層の露光に用いられた投影露光装置における、前記感光物体上に複数の区画領域を形成する際のそれらの形成位置の基準に対する位置ずれ量の非線形成分を含む露光方法。
6. 請求項５に記載の露光方法において、
   選択された基準層におけるパターン像の形成状態に関する情報に基づいて、投影露光装置の露光状態を前記軸毎に調整しつつ、次層の重ね合わせ露光を行う工程をさらに含む露光方法。
7. 請求項５に記載の露光方法において、
   前記選択工程では、
   少なくとも１つの軸に対して、複数の基準層が選択された場合には、
   当該軸に対応する前記非線形成分を、前記複数の基準層の非線形成分の加重平均とする露光方法。
8. 請求項７に記載の露光方法において、
   前記加重平均処理の重みを決定する基準が、
   露光対象の層に対する前記基準層の位置関係と、パターン線幅の近似度、プロセスの類似度を含む露光方法。
9. 感光物体上に対する重ね合わせ露光を階層的に行うリソグラフィシステムであって、
   複数の投影露光装置と；
   該複数の投影露光装置のいずれかにより、既に露光された層のパターン像の形成状態に関する情報を格納する記憶装置と；
   既に露光された少なくとも２つの層の中から、その層の露光に用いられた投影露光装置における、その露光が行われた時点での投影像の歪み成分を含む、次層の重ね合わせ露光に関する情報を得るための基準となる基準層を、重ね合わせの際の基準となる２次元直交座標系の軸毎に選択する第１選択装置と；
   前記複数の投影露光装置の中から、次層の重ね合わせ露光を行う投影露光装置を選択する第２選択装置と；
   前記選択された軸ごとの基準層での露光状態に関する情報に基づいて、前記選択された投影露光装置における次層の重ね合わせ露光に関する情報を算出する算出装置と；を備えるリソグラフィシステム。
10. 請求項９に記載のリソグラフィシステムにおいて、
    選択された基準層におけるパターン像の形成状態に関する情報に基づいて、投影露光装置の露光状態を前記軸毎に調整しつつ、次層の重ね合わせ露光を行う工程をさらに含むリソグラフィシステム。
11. 請求項９に記載のリソグラフィシステムにおいて、
    前記選択工程では、
    少なくとも１つの軸に対して、複数の基準層が選択された場合には、
    前記複数の基準層の投影像の歪み成分の加重平均処理により、その軸の前記投影像の歪み成分を算出するリソグラフィシステム。
12. 請求項１１に記載のリソグラフィシステムにおいて、
    前記加重平均処理の重みを決定する基準が、
    露光対象の層に対する前記基準層の位置関係と、パターン線幅の近似度、プロセスの類似度を含むリソグラフィシステム。
13. 感光物体上に対する重ね合わせ露光を階層的に行うリソグラフィシステムであって、
    複数の投影露光装置と；
    該複数の投影露光装置のいずれかにより、既に露光された層のパターン像の形成状態に関する情報を格納する記憶装置と；
    既に露光された少なくとも２つの層の中から、その層の重ね合わせ露光に用いられた投影露光装置における、前記感光物体上に複数の区画領域を形成する際のそれらの形成位置の基準に対する位置ずれ量の非線形成分を含む、次層の重ね合わせ露光に関する情報を得るための基準となる基準層を、重ね合わせの際の基準となる２次元直交座標系の軸毎に選択する第１選択装置と；
    前記複数の投影露光装置の中から、次層の重ね合わせ露光を行う投影露光装置を選択する第２選択装置と；
    前記選択された軸ごとの基準層での露光状態に関する情報に基づいて、前記選択された投影露光装置における次層の重ね合わせ露光に関する情報を算出する算出装置と；を備えるリソグラフィシステム。
14. 請求項１３に記載のリソグラフィシステムにおいて、
    選択された基準層におけるパターン像の形成状態に関する情報に基づいて、投影露光装置の露光状態を前記軸毎に調整しつつ、次層の重ね合わせ露光を行う工程をさらに含むリソグラフィシステム。
15. 請求項１３に記載のリソグラフィシステムにおいて、
    前記選択工程では、
    少なくとも１つの軸に対して、複数の基準層が選択された場合には、
    当該軸に対応する前記非線形成分を、前記複数の基準層の非線形成分の加重平均とするリソグラフィシステム。
16. 請求項１５に記載のリソグラフィシステムにおいて、
    前記加重平均処理の重みを決定する基準が、
    露光対象の層に対する前記基準層の位置関係と、パターン線幅の近似度、プロセスの類似度を含むリソグラフィシステム。

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