JP4947269B2 - 測定検査方法、測定検査装置、露光装置及びデバイス製造処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定検査方法、測定検査装置、露光装置及びデバイス製造処理装置に係り、さらに詳しくは、例えば、半導体素子、液晶表示素子、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子、薄膜磁気ヘッド等を製造するための測定検査方法、測定検査装置、露光装置及びデバイス製造処理装置に関する。

従来より、基板上に転写されるデバイスパターンの解像度の向上などを目的として、基板上の同一の領域に、２枚以上のレチクル各々のパターンを重ね合わせて転写するいわゆる多重露光法がよく用いられている（例えば、特許文献１参照）。この多重露光法を用いれば、光近接効果などによるパターン像の劣化を低減し、高精度なデバイスパターンの転写形成が可能となる。最近では、複数の異なるパターンの像を、別々の露光光を用いて基板上にほぼ同時に投影する多重露光方法が提案されている。この方法によれば、複数のパターンの像を、ほぼ同時に基板上に転写することができるようになるので、スループットの向上が見込める。この多重露光方法において個々のパターンを介した複数の露光光を用いてそれぞれのパターンを基板上に精度良く転写するには、各露光光を導く光学系のそれぞれの収差を低減する必要がある。しかしながら、複数の露光光で共通の光学系が存在する場合には、光学系の収差調整が困難となる。

特開平１０−２０９０３９号公報

本発明は、第１の観点からすると、基板上の少なくとも一部の領域に、複数のパターンを露光する露光装置の測定検査方法であって、前記露光装置は、第１露光光を導く第１光学系と、第２露光光を導く第２光学系と、前記第１光学系で導かれた前記第１露光光と前記第２光学系で導かれた前記第２露光光とをともに前記基板上の少なくとも一部の領域へ導く第３光学系とを備える投影光学系を有し、前記第１光学系及び前記第３光学系を介した前記第１露光光と、前記第２光学系及び前記第３光学系を介した前記第２露光光とに基づいて、前記第１光学系の結像性能及び前記第２光学系の結像性能を測定検査する測定検査方法である。

これによれば、第１光学系及び第３光学系により基板上に導かれる第１露光光と、第２露光光及び第３光学系により基板上に導かれる第２露光光とを用いた多重露光が可能な露光装置の投影光学系の光学特性情報の測定検査結果を取得することができる。

本発明は、第２の観点からすると、本発明の測定検査方法で前記露光装置の投影光学系の光学特性情報を測定検査することを特徴とする測定検査装置である。かかる測定検査装置では、本発明の測定検査方法を用いて測定検査を行うので、第１露光光と第２露光光とを導く第１光学系、第２光学系、第３光学系を備え、両露光光による多重露光が可能な露光装置の投影光学系の光学特性情報の測定検査結果を取得することができる。

本発明は、第３の観点からすると、第１露光光を導く第１光学系と、第２露光光を導く第２光学系と、前記第１光学系で導かれた前記第１露光光を基板上の少なくとも一部の領域へ導くとともに、前記第２光学系で導かれた前記第２露光光を前記基板上の少なくとも一部の領域へ導く第３光学系と、を備える投影光学系を有し、前記第１露光光と前記第２露光光とで基板を露光する露光装置であって、前記第１光学系及び前記第３光学系を介した前記第１露光光と、前記第２光学系及び前記第３光学系を介した前記第２露光光とに基づく測定検査処理によって検出された前記投影光学系の光学特性情報に基づいて、前記第１光学系の結像性能と、前記第２光学系の結像性能との少なくとも一方を制御する制御装置を備える露光装置である。

これによれば、前記第１光学系及び前記第３光学系を介した前記第１露光光と、前記第２光学系及び前記第３光学系を介した前記第２露光光とに基づく測定検査処理によって検出された投影光学系の光学特性情報に基づいて第１露光光の照射に関する第１光学特性と、第２露光光の照射に関する第２光学特性との少なくとも一方を制御した状態で、各光学系により基板上に導かれる第１露光光と第２露光光とを用いて多重露光を行うので、高精度かつ高スループットな多重露光が可能となる。

本発明は、第４の観点からすると、本発明の露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造処理装置である。かかる場合には、本発明の露光装置を用いた高精度かつ高スループットな多重露光が可能となるため、デバイス生産の歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１４に基づいて説明する。

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

露光装置１００は、デバイスパターンを、フォトレジストが塗布されたウエハに転写する装置である。図２には、露光装置１００の概略構成が示されている。露光装置１００は、コヒーレントな２つの露光光ＩＬ１、ＩＬ２を射出する照明系１０と、その露光光ＩＬ１により照明されるレチクルＲ１をレチクルホルダＲＨを介して真空吸着保持し、その露光光ＩＬ２により照明されるレチクルＲ２を別のレチクルホルダＲＨを介して真空吸着保持するレチクルステージＲＳＴと、露光光ＩＬ１、ＩＬ２により照明されたレチクルＲ１、Ｒ２にそれぞれ形成されたデバイスパターンの一部をウエハＷの被露光面上に投影する両側テレセントリックな投影光学系ＰＬと、露光対象となるウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴと、これらを統括制御する主制御装置２０とを備えている。

レチクルＲ１、Ｒ２上には、それぞれ回路パターン等を含むデバイスパターンが形成されている。レチクルＲ１、Ｒ２のデバイスパターンの合成パターンがウエハＷの被露光面上に転写形成されるようになる。これらのデバイスパターンとしては、様々な組合せとすることができる。例えば、レチクルＲ１のデバイスパターンを、周期的なデバイスパターンとし、レチクルＲ２のデバイスパターンを、周期性の低いデバイスパターンとしたりすることができる。また、レチクルＲ１のデバイスパターンを、基本的なデバイスパターンとし、レチクルＲ２のデバイスパターンを、ＯＰＣ（光近接効果補正）の補助パターンとすることができる。このようにデバイスパターンを分割すれば、隣接するパターンの間隔を広くすることができるので、光近接効果が低減される。

照明系１０から出射されるコヒーレントな露光光ＩＬ１は、レチクルステージＲＳＴに保持されたレチクルＲ１のパターン形成面の一部に照射され、同じく照明系１０から出射されるコヒーレントな露光光ＩＬ２は、レチクルステージＲＳＴに保持されたレチクルＲ２のパターン形成面の一部に照射される。これらの照射領域をそれぞれ照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２とする。

照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２をそれぞれ経由した露光光ＩＬ１、ＩＬ２は、投影光学系ＰＬを介して、ウエハステージＷＳＴに保持されたウエハＷの被露光面（ウエハ面）の一部の領域に入射する。したがって、この領域に、照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２内のデバイスパターンの投影像が重なるように形成される。この投影像が形成される領域を露光領域ＩＡとする。ウエハＷの被露光面には、フォトレジストが塗布されているため、露光領域ＩＡに対応する部分には、２つの投影像の合成パターンが転写されるようになる。

ここで、投影光学系ＰＬの光軸に沿った座標軸をＺ軸とするＸＹＺ座標系を考える。ウエハホルダＷＨを介してウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面を移動可能であるとともに、ウエハＷの被露光面を、Ｚ軸方向にシフトさせ、θｘ（Ｘ軸回りの回転）方向、θｙ（Ｙ軸回りの回転）方向に回転させることが可能である。また、レチクルＲ１、Ｒ２を保持するレチクルステージＲＳＴは、Ｙ軸方向に長いストロークで移動可能であるとともに、Ｘ軸方向にも微動可能で、かつ、θｚ方向に回転可能である。ウエハステージＷＳＴのＸ，Ｙ，θｘ、θｙ、θｚの位置情報は、干渉計などによって常時測定されており、主制御装置２０に送られている。

また、レチクルステージＲＳＴは、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴに同期してＸＹ面内を移動することが可能である。さらに、レチクルステージＲＳＴは、実際には、１つのメインステージと、レチクルホルダＲＨを介してレチクルＲ１を保持するサブステージと、もう１つのレチクルホルダＲＨを介してレチクルＲ２を保持するサブステージとを備えている。２つのサブステージは、メインステージ上に置かれ、そのメインステージに対してその相対位置及び相対姿勢を調整することが可能に構成されている。この調整により、レチクルＲ１、Ｒ２のθｚ方向の回転を補正したり、照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２内のパターン形成面のＺ位置を一定に保ったりすることが可能となる。メインステージ及び２つのサブステージのＸ、Ｙ、Ｚ、θｘ、θｙ、θｚの位置情報は、干渉計などによって常時測定されており、主制御装置２０に送られている。以下では、メインステージ及び２つのサブステージの位置情報を、まとめてレチクルステージＲＳＴの位置情報と呼ぶこととする。

このレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度での同期走査により、レチクルＲ１、Ｒ２上のデバイスパターンが、照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２を通過するのに同期して、ウエハＷの被露光面が、露光領域ＩＡを通過するようになる。これにより、レチクルＲ１、Ｒ２上の全デバイスパターンが、ウエハＷの被露光面上の一部の領域（ショット領域）に転写されるようになる。露光装置１００では、露光光ＩＬ１、ＩＬ２に対し、上述したレチクルステージＲＳＴの相対同期走査と、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴのステッピングを繰り返すことにより、レチクルＲ１、Ｒ２上のデバイスパターンがウエハＷ上の複数のショット領域に転写される。すなわち、露光装置１００は、いわゆる多重露光（二重露光）を行う走査露光（ステップ・アンド・スキャン）方式の露光装置である。

主制御装置２０は、図３に示されるように、露光光ＩＬ１の強度（露光量）を制御する露光量制御系ＥＣ１と、露光光ＩＬ２の強度（露光量）を制御する露光量制御系ＥＣ２と、レチクルステージＲＳＴの位置制御、ウエハステージＷＳＴの位置制御、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの同期制御や、投影光学系ＰＬの焦点深度内にウエハＷの被露光面を一致させるオートフォーカス／レベリング制御（以下、単に、フォーカス制御という）などを行うステージ制御系ＳＣと、投影光学系ＰＬの結像状態を制御するレンズ制御系ＬＣとを備えている。

図３に示されるように、露光量制御系ＥＣ１は、露光光ＩＬ１の強度を検出可能な露光量センサ（不図示）の検出値に基づいて、フィードバック制御を行い、露光光ＩＬ１の強度の指令値を照明系１０に出力している。また、露光量制御系ＥＣ２は、露光光ＩＬ２の強度を検出可能な露光量センサ（不図示）の検出値に基づいて、フィードバック制御を行い、露光光ＩＬ２の強度の指令値を照明系１０に出力している。照明系１０は、上記指令値に従った強度で、露光光ＩＬ１、ＩＬ２を照射する。

ステージ制御系ＳＣは、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいて、フィードバック制御を行い、レチクルステージＲＳＴの駆動指令を出力する。また、ステージ制御系ＳＣは、ウエハステージＷＳＴの位置情報に基づいて、フィードバック制御を行い、ウエハステージＷＳＴの駆動指令を出力する。ステージ制御系ＳＣは、前述したように、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴの位置情報に基づいて、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの同期制御と、フォーカス／レベリング制御とが可能である。すなわち、ステージ制御系ＳＣは、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの同期制御を行う制御系を同期制御系と、ステージ位置（ウエハＷの被露光面）のＺ位置やＸ軸回り、Ｙ軸回りの回転量を制御するフォーカス制御系とを備えている。

同期制御系は、走査露光中、ＸＹＺ座標系の下で、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴが同期走査されるように、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの位置情報に基づいて、フィードバック制御を行い、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの駆動指令を出力する。

露光装置１００には、ウエハＷの被露光面のフォーカス／レベリングずれを複数検出点にて検出する不図示の多点ＡＦ（オートフォーカス）センサが設けられている。図３に示されるように、ステージ制御系ＳＣは、この多点ＡＦセンサの複数の検出点のうち、例えば９個の検出点（９チャンネル）でウエハＷの被露光面の面位置を検出し、露光領域ＩＡに対応するウエハＷの被露光面を、投影光学系ＰＬの像面に一致させるようなフィードバック制御を行うことにより、ウエハステージＷＳＴのＺ軸方向、θｘ、θｙ方向の駆動指令を出力する。

さらに、図３では示されていないが、露光装置１００には、照明領域ＩＡＲ１を少なくとも含む領域のレチクルＲ１のパターン形成面の面位置と、照明領域ＩＡＲ２を少なくとも含む領域のレチクルＲ２のパターン形成面の面位置とを検出する不図示の多点ＡＦセンサが設けられている。ステージ制御系ＳＣのフォーカス制御系は、この多点ＡＦセンサからの情報に基づいて、レチクルＲ１を保持するサブステージを駆動して照明領域ＩＡＲ１内のレチクルＲ１のパターン形成面の面位置を制御し、レチクルＲ２を保持するサブステージを駆動して照明領域ＩＡＲ２内のレチクルＲ２のパターン形成面の面位置を制御することも可能である。

投影光学系ＰＬは、複数枚の屈折光学素子（レンズ素子）を含む光学系ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３と、複数のミラーを備えた両側テレセントリックな光学系である。照明領域ＩＡＲ１を介した露光光ＩＬ１は、光学系ＰＬ１によってミラーに導かれ、複数のミラーで反射した後、光学系ＰＬ３に入射して、ウエハＷの被露光面に導かれる。一方、照明領域ＩＡＲ２を介した露光光ＩＬ２は、光学系ＰＬ２に入射してミラーに導かれ、複数のミラー（ハーフミラー含む）で反射した後、光学系ＰＬ３に入射して、ウエハＷの被露光面に導かれる。この結果、露光領域ＩＡには、所定の倍率で、照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２内のパターンの部分倒立像が、重なって投影される。

光学系ＰＬ１〜ＰＬ３は、内部の６自由度駆動可能な可動レンズ素子を駆動するなどして、それぞれの結像特性を調整することができるように構成されている。レンズ制御系ＬＣは、投影光学系ＰＬの光学系ＰＬ１の結像特性、光学系ＰＬ２の結像特性、光学系ＰＬ３の結像特性を個別に調整することが可能である。レンズ制御系ＬＣは、走査露光中においても、大気圧、露光装置１００のチャンバ内の温度、露光量、投影光学系ＰＬのレンズの温度など、光学系ＰＬ１〜ＰＬ３の状態をモニタし、そのモニタ結果（測定値）に基づいて投影光学系ＰＬの倍率変動量と、フォーカス変動量を算出し、その変動量に基づいて、光学系ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３それぞれの駆動指令を出力する。これにより、投影光学系ＰＬにおけるベストフォーカス位置などが、目標値に維持される。

露光装置１００の動作は、装置パラメータの値を変更することにより、ある程度調整可能となっている。上記各種制御系のフィードバック制御におけるゲインなどの制御系パラメータや、照明系１０におけるコヒーレンスファクタなどの照明条件などはその一例である。照明条件は、露光光ＩＬ１、露光光ＩＬ２について個別に設定可能であり、露光するパターンに要求される解像度などによって決定される。

［制御系パラメータ］
制御系パラメータは、その設定値を変更する際に、プロセスを一旦停止して装置調整が必要となる調整系パラメータと、装置調整を必要としない非調整系パラメータとに大別される。

調整系パラメータの代表例について幾つか説明する。まず、露光量制御系関連では、露光量を検出する露光量センサ（不図示）の調整パラメータや、ウエハＷの被露光面上の照明光の強度を計測する照度計測センサ（不図示）の調整パラメータなどがある。また、同期制御系関連では、ステージＷＳＴ、ＲＳＴの位置測定用の干渉計からのレーザービームを反射するためにウエハＷやレチクルＲを保持するステージＷＳＴ、ＲＳＴ上に設けられた移動鏡曲がり補正用の補正関数の係数値などのパラメータや、フィードバック制御の位置ループゲイン、速度ループゲイン、積分時定数などがある。また、フォーカス制御系関連では、露光時のウエハ面と投影光学系ＰＬによる最良結像面とを一致させる際のフォーカス制御のオフセット調整値であるフォーカスオフセット、露光時のウエハ面と投影光学系ＰＬの最良結像面とを一致させるためのレベリング調整パラメータ、多点ＡＦセンサの個々の検出点のセンサである位置検出素子（ＰＳＤ）のリニアリティ、センサ間オフセット、各センサの検出再現性、チャンネル間オフセット、ウエハ上へのＡＦビーム照射位置（すなわち検出点）、その他ＡＦ面補正などに関連するパラメータなどがある。これら調整系パラメータの値は、いずれも装置のキャリブレーションや試運転によって調整する必要があるものである。

次に、非調整系パラメータの代表例について幾つか説明する。まず、露光量制御系関連では、例えば、照明系１０におけるＮＤフィルタの選択に関するパラメータや、露光量目標値がある。また、同期制御系関連では、例えば、走査（スキャン）速度などがある。また、フォーカス制御系関連では、例えば、９チャンネル分のフォーカスセンサの選択状態、後述するフォーカス段差補正マップ関連のパラメータ、フォーカスオフセットの微調整量、ウエハ外縁のエッジショットにおけるスキャン方向などがある。これらのパラメータの設定値は、いずれも装置のキャリブレーションを行わずに値を変更することが可能なパラメータであり、露光レシピによって指定されているものが多い。なお、ＮＤフィルタについては、あるウエハＷに対し露光開始時に露光量目標値を適当に（例えば最小に）設定した状態で１回だけ行われる平均パワーチェックの結果により選択される。また、このＮＤフィルタの選択によっては、スキャン速度もある程度微調整される。

なお、露光量関連のパラメータは、露光光ＩＬ１、ＩＬ２についてそれぞれ別個に設定することが可能である。

ウエハＷ上に転写形成されるデバイスパターンの線幅や転写位置は、露光量、同期精度、フォーカス、レンズの各制御誤差により設計値からずれる。そこで、露光装置１００では、露光量制御系ＥＣ１、ＥＣ２から得られる露光量誤差に関連する制御量の時系列データ（露光量トレースデータ）、ステージ制御系ＳＣの同期制御系から得られる同期精度誤差に関連する制御量の時系列データ（同期精度トレースデータ）、ステージ制御系ＳＣのフォーカス制御系から得られるフォーカス誤差に関連する制御量の時系列データ（フォーカストレースデータ）、レンズ制御系ＬＣから得られるレンズ制御誤差に関連する制御量の時系列データ（レンズトレースデータ）をロギングし、それらのデータをパターン線幅等の解析評価等に利用している。

投影光学系ＰＬには、波面収差が存在する。この波面収差により、投影光学系ＰＬを通過する平行光束の波面は理想的な波面からずれるようになる。この波面のずれは、物面上の１点から生じた光の像面上の結像位置の位置ずれなどを引き起こす。投影光学系ＰＬを構成する光学系ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３は、レンズ制御系ＬＣの制御の下、それぞれが備える可動レンズ素子を駆動して、波面収差を調整することができるように構成されている。

投影光学系ＰＬの波面収差は、ザイデル収差やツェルニケ多項式で表現することができる。中でも、ツェルニケ多項式は、高次成分の波面収差の表現に好適である。ツェルニケ多項式は、次式で示されるように、投影光学系ＰＬの瞳座標（ρ，θ）に関する実多項式である。

ツェルニケ多項式は、直交系であるから、各項の係数Ｚ_iを独立に決定することができる。ｉを適当な値で切ることはある種のフィルタリングを行うことに対応する。なお、一例として第１項〜第３７項までのｆ_i（ｆ_i（ρ，θ）：動径ρ、角度θを独立変数とする動径多項式）を係数Ｚ_iとともに例示すると、次の表１のようになる。但し、表１中の第３７項は、実際のツェルニケ多項式では、第４９項に相当するが、本明細書では、ｉ＝３７の項（第３７項）として取り扱うものとする。すなわち、本発明において、ツェルニケ多項式の項の数は、特に限定されるものではない。

ツェルニケ多項式のそれぞれの項は光学収差に対応する。しかも低次の項(ｉの小さい項)は、ザイデル収差にほぼ対応する。例えば、ツェルニケ係数Ｚ₇、Ｚ₈（Ｚ₇、Ｚ₈は直交関係）は、３次のコマ収差に対応し、Ｚ₁₄、Ｚ₁₅は、５次のコマ収差に対応する。これらのコマ収差は、動径多項式が奇関数であるいわゆる奇関数収差とも呼ばれている。ウエハＷ上に形成される像面では、パターンの横ずれ、焦点深度の低減、パターン非対称性の原因となる。また、ツェルニケ係数Ｚ₄は、デフォーカスに対応し、Ｚ₉は、４次の球面収差に対応する。これらの収差は、動径多項式が偶関数であるいわゆる偶関数収差とも呼ばれている。

このツェルニケ多項式は、像面上の任意の位置での収差量を位置座標とは独立して扱うことができるため、投影光学系ＰＬの収差の評価に適しているといえる。主制御装置２０を構成するレンズ制御系ＬＣの制御の下、光学系ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３のレンズ素子を駆動すれば、投影光学系ＰＬの波面収差、すなわちツェルニケ係数の第１項から第３７項までの収差の大きさが変化する。第１項から第３７項までの収差の大きさが変わると、それぞれの項の収差に感度のある、結像性能が変化する。この波面収差は、露光領域ＩＡ（像面）内の各地点で異なるため、露光領域ＩＡ内の結像性能の変化状態も、地点ごとに異なるようになる。光学系ＰＬ１〜ＰＬ３の光学素子は、露光領域ＩＡ内における結像特性が、できるだけ均一となるように、すなわち露光領域ＩＡ内で波面収差ができるだけ均一となるように、調整される必要がある。

照明系１０は、主制御装置２０の露光量制御系ＥＣ１、ＥＣ２の制御の下で、露光光ＩＬ１、ＩＬ２の波長をも微調整可能である。また、露光装置１００には、不図示の照度ムラセンサも設けられている。

主制御装置２０は、上述したように、露光装置１００の各種構成要素を制御するコンピュータシステムである。主制御装置２０は、デバイス製造処理システム１０００内に構築された通信ネットワークに接続され、その通信ネットワークを介して外部とのデータ送受信が可能となっている。

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

［コータ・デベロッパ］
トラック２００内には、レジスト塗布及び現像を行うコータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ）１１０が設けられている。Ｃ／Ｄ１１０は、ウエハＷ上に対しフォトレジストの塗布及び現像を行う。Ｃ／Ｄ１１０は、これらの処理状態を観測し、その観測データをログデータとして記録することができるようになっている。観測可能な処理状態としては、例えば、レジスト塗布膜厚均一性、現像モジュール処理、ＰＥＢ（Post-Exposure-Bake）の温度均一性（ホットプレート温度均一性）、ウエハ加熱履歴管理（ＰＥＢ処理後のオーバベークの回避、クーリングプレート）の各状態がある。Ｃ／Ｄ１１０も、その装置パラメータの設定により、その処理状態を、ある程度調整することができるようになっている。このような装置パラメータには、例えば、ウエハＷ上のレジストの塗布むらに関連するパラメータや、設定温度、ウエハＷの回転速度、レジストの滴下量や滴下間隔などがある。

Ｃ／Ｄ１１０は、露光装置１００や、ウエハ測定検査器１２０とは、独立して動作可能である。Ｃ／Ｄ１１０は、トラック２００の搬送ラインに沿って配置されている。したがって、この搬送ラインによって、露光装置１００とＣ／Ｄ１１０との間でウエハＷの搬送が可能となる。また、Ｃ／Ｄ１１０は、デバイス製造処理システム１０００内の通信ネットワークと接続されており、外部とのデータ送受信が可能となっている。Ｃ／Ｄ１１０は、例えば、そのプロセスに関する情報（上記トレースデータなどの情報）を出力可能である。

［ウエハ測定検査器］
トラック２００内には、露光装置１００でのウエハＷの露光前後（すなわち、事前、事後）において、そのウエハＷに対する様々な測定検査を行うことが可能な複合的なウエハ測定検査器１２０が設けられている。ウエハ測定検査器１２０は、露光装置１００やＣ／Ｄ１１０とは、独立して動作可能である。ウエハ測定検査器１２０は、露光装置１００やＣ／Ｄ１１０の制御装置とは、独立して動作可能な制御装置を備えている。ウエハ測定検査器１２０は、露光前に測定を行う事前測定検査処理と、露光後に測定を行う事後測定検査処理とを行う。なお、ウエハ測定検査器１２０が事前測定検査処理と事後測定検査処理との一方のみを行うようにしてもよい。また、事前測定検査処理と事後測定検査処理とで別々の測定検査器を設けるようにしてもよい。

事前測定検査処理では、ウエハＷが露光装置１００に搬送される前に、ウエハＷの被露光面の面形状の測定、ウエハＷ上の異物の検査、ウエハＷ上のレジスト膜検査を行う。ウエハ測定検査器１２０は、事前測定検査の結果を、システム内の通信ネットワークを介して外部にデータ出力することができるようになっている。

一方、事後測定検査処理では、露光装置１００で転写されＣ／Ｄ１１０で現像された露光後（事後）のウエハＷ上のレジストパターン等の線幅や重ね合わせ誤差、投影光学系ＰＬの波面収差、照明ムラの測定を行い、ウエハ膜検査、ウエハ欠陥・異物検査などを行う。ここで、ウエハ膜検査とは、ウエハＷ上に形成された膜の膜厚、膜厚ムラ、膜不良、異物、スクラッチなどの検査を含む。

また、ウエハ測定検査器１２０では、後述するような投影光学系ＰＬの収差測定のためにテストウエハ上に転写形成された収差測定用マークの相対位置ずれ量なども測定することができるように構成されている。

また、ウエハ測定検査器１２０についても、その測定状態（例えば、測定のためのウエハＷの位置あわせ時の残差成分などの位置合わせ等の測定誤差などに影響するようなデータ）をログデータとして記録することができるようになっている。このログデータについても、通信ネットワークを介して外部に出力可能である。また、ウエハ測定検査器１２０も、その装置パラメータの設定を変更することにより、その測定条件を、ある程度調整することができるようになっている。このような装置パラメータには、例えば、測定の前提となるウエハＷの位置合わせ関連のパラメータや、センサのフォーカス状態に関するパラメータ、測定対象となるウエハの選定や、測定ショットの選択に関するパラメータなどがある。

ウエハ測定検査器１２０は、トラック２００の搬送ラインに沿って配置されている。したがって、この搬送ラインによって、露光装置１００と、Ｃ／Ｄ１１０と、ウエハ測定検査器１２０との間でウエハＷの搬送が可能となる。すなわち、露光装置１００と、トラック２００と、ウエハ測定検査器１２０とは、相互にインライン接続されている。ここで、インライン接続とは、装置間及び各装置内の処理ユニット間を、ロボットアームやスライダ等のウエハＷを自動搬送するための搬送装置を介して接続することを意味する。このインライン接続により、露光装置１００とＣ／Ｄ１１０とウエハ測定検査器１２０との間でのウエハＷの受け渡し時間を格段に短くすることができる。

インライン接続された露光装置１００とＣ／Ｄ１１０とウエハ測定検査器１２０とは、これを一体として、１つの基板処理装置（１００、１１０、１２０）とみなすこともできる。基板処理装置（１００、１１０、１２０）は、ウエハＷに対する、フォトレジスト等の感光剤を塗布する塗布工程と、感光剤が塗布されたウエハＷ上にレチクルＲ１、Ｒ２のパターンの像を投影露光する露光工程と、露光工程が終了したウエハＷを現像する現像工程等を行う。これらの工程の詳細については後述する。

デバイス製造処理システム１０００では、露光装置１００と、Ｃ／Ｄ１１０と、ウエハ測定検査器１２０、すなわち基板処理装置（１００、１１０、１２０）が、複数台設けられている。各基板処理装置（１００、１１０、１２０）、デバイス製造処理装置群９００は、温度及び湿度が管理されたクリーンルーム内に設置されている。また、各装置の間は、所定の通信ネットワーク（例えばＬＡＮ：Local Area Network）を介して、データ通信を行うことができるように接続されている。この通信ネットワークは、顧客の工場、事業所あるいは会社に対して設けられたいわゆるイントラネットと呼ばれる通信ネットワークである。

基板処理装置（１００、１１０、１２０）においては、ウエハＷは複数枚（例えば２０枚）を１単位（ロットという）として処理される。デバイス製造処理システム１０００においては、ウエハＷは１ロットを基本単位として処理され製品化されている。したがって、デバイス製造処理システム１０００におけるウエハプロセスをロット処理ともいう。

なお、このデバイス製造処理システム１０００では、ウエハ測定検査器１２０は、トラック２００内に置かれ、露光装置１００やＣ／Ｄ１１０とインライン接続されているが、これらを、トラック２００外に配置し、露光装置１００やＣ／Ｄ１１０とはオフラインに構成してもよい。

上述した、ウエハ測定検査器１２０の情報処理装置を実現するハードウエアとしては、例えばパーソナルコンピュータを採用することができる。この場合、この情報処理装置のＣＰＵ（不図示）で実行されるプログラムの実行により実現される。解析プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのメディア（情報記録媒体）により供給され、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）にインストールされた状態で実行される。

［解析装置］
解析装置５００は、露光装置１００、トラック２００とは独立して動作する装置である。解析装置５００は、デバイス製造処理システム１０００内の通信ネットワークと接続されており、外部とデータ送受信が可能となっている。解析装置５００は、この通信ネットワークを介して各種装置から各種データ（例えばその装置の処理内容）を収集し、ウエハに対するプロセスに関するデータの解析を行う。このような解析装置５００を実現するハードウエアとしては、例えばパーソナルコンピュータを採用することができる。この場合、解析処理は、解析装置５００のＣＰＵ（不図示）で実行される解析プログラムの実行により実現される。この解析プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのメディア（情報記録媒体）により供給され、ＰＣにインストールされた状態で実行される。

解析装置５００は、投影光学系ＰＬの波面収差を最適化することが可能である。解析装置５００の不図示の記憶装置には、ウエハ測定検査器１２０において測定された投影光学系ＰＬの波面収差に関するデータが格納される。このデータには、ウエハ測定検査器１２０から収集した投影光学系ＰＬの波面収差に関する測定データのほか、露光装置１００から収集した、投影光学系ＰＬの光学系ＰＬ１〜ＰＬ３の可動レンズ素子の現在の駆動位置に関する情報や、それらの可動レンズ素子の駆動範囲（レンズ素子駆動範囲）が含まれている。

解析装置５００は、波面収差に関する測定データに基づいて、投影光学系ＰＬの波面収差、すなわちツェルニケ項の第１項〜第３７項の大きさを算出する。解析装置５００は、このツェルニケ項の大きさ（すなわち波面収差データ）と、レンズ素子駆動範囲と、レンズ素子の駆動量に対する波面収差変化表と、波面収差に対する結像性能変化表と、結像性能誤差許容値とを入力し、それらを用いて、ウエハ測定検査器１２０の測定結果から算出された波面収差データに基づいて、可動レンズ素子等の駆動位置や露光波長の調整値、ウエハステージＷＳＴの姿勢の調整値と、残留誤差と、駆動後の予測結像性能とを出力する。可動レンズ素子の駆動位置は、露光装置１００に送られる。露光装置１００の主制御装置２０のレンズ制御系は、可動レンズ素子を、送られてきた駆動位置に駆動し、投影光学系ＰＬの波面収差等を調整したり、ウエハステージＷＳＴの姿勢制御のオフセット値を変更したり、露光光ＩＬ１、ＩＬ２の波長を微調整し、結像性能をその目標値に近づける。

［波面収差変化表］
波面収差変化表は、レチクルＲ上のパターンの投影像の形成状態に影響を与える調整パラメータの単位調整量の変化を、投影光学系ＰＬの視野内（すなわち露光領域ＩＡ内）の複数の計測点それぞれに対応する結像性能、例えば上述したツェルニケ多項式の第１項〜第３７項の係数の変動量との関係を示すデータを所定の規則に従って並べたデータ群から成る変化表である。波面収差変化表の要素は、投影光学系ＰＬと実質的に等価なモデルを用いて、シミュレーションを行い、このシミュレーション結果として取得することができる。調整パラメータは、上述した通り、投影光学系ＰＬ内の５つの可動レンズの６自由度の駆動量、露光用照明光の波長、ウエハＷ面（すなわちウエハステージＷＳＴ）のＺ、θｘ、θｙの駆動量である。

［結像性能感度表］
結像性能感度表は、それぞれ異なる露光条件、すなわち光学条件（露光波長、最大Ｎ．Ａ．、使用Ｎ．Ａ、照明Ｎ．Ａ、照明系開口絞りの開口形状、照明σなど）、評価項目（マスクの種類、線幅、評価量、パターンの情報など）と、これらの光学条件と評価項目との組合せにより定まる複数の露光条件下でそれぞれ求めた、投影光学系ＰＬの結像性能、例えば諸収差（あるいはその指標値）のツェルニケ多項式の各項、例えば第１項〜第３７項の１λ当りの変化量から成る計算表、すなわちツェルニケ感度表を含むデータベースである。ツェルニケ感度表は、Ｚｅｒｎｉｋｅ Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙとも呼ばれる。そこで、複数の露光条件下におけるツェルニケ感度表から成るファイルは、「ＺＳファイル」とも呼ばれている。

本実施形態では、ツェルニケ感度算出の対象となる結像性能として、各Ｚｅｒｎｉｋｅ係数に対して線形な結像性能である次の１２種類の線形収差、すなわち、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のディストーション、４種類のコマ収差の指標値である線幅異常値、４種類の像面湾曲、２種類の球面収差と、各Ｚｅｒｎｉｋｅ係数に対する非線形な結像性能である線幅との１３種類の結像性能が含まれている。ここで、各Ｚｅｒｎｉｋｅ係数に対する非線形な結像性能としての線幅には、投影光学系ＰＬによって像面上に形成されるラインパターンの像の線幅の他、縦方向に延びるラインパターンと、横方向に延びるラインパターンとの線幅差、孤立線と密集線との線幅差などがあるが、以下では、ラインパターンの像の線幅を代表的に採りあげて説明を行うものとする。

解析装置５００は、算出した波面収差データと結像性能変化表とに基づいて、現在の各結像性能を計算し、次に、光学系ＰＬ１〜ＰＬ３の可動レンズ素子、露光光ＩＬ１、ＩＬ２の波長、ウエハＷの被露光面の面位置を、仮に動かしたときの結像性能の変化を求める。そして、最も結像性能が良好となるであろうと予想される状態での可動レンズ素子の位置、露光用照明光の波長、ウエハ面位置とそのときの結像性能予測情報（レンズ素子等駆動量（調整パラメータ）、残留誤差、結像性能）を最適化結果として出力する。ここで、その結像性能は、露光装置１００から取得されたレンズ素子駆動範囲と、結像性能誤差許容値とを考慮して算出される。

言い換えると、ここでは、結像性能に対する要求から、上記各種データベース情報に基づいて決定された波面収差に対する閾値を、実測された波面収差量が超えた場合に、求められる結像性能に実際の結像性能が近づくように、調整パラメータが算出される。

なお、本実施形態では、レンズ素子の駆動量に対する波面収差変化表と、波面収差に対する結像性能変化表とは、解析装置５００が有しているものとしたが、これらの情報を露光装置１００が有しており、解析装置５００は、投影光学系ＰＬの調整パラメータを算出する必要が生じた場合に、露光装置１００から取得するようにしてもよい。

さらに、解析装置５００は、露光量、同期精度、フォーカス、レンズの各制御誤差、照明条件σ、投影光学系ＰＬのＮＡ、パターン設計線幅、像高と、パターンの推定線幅との関係を示すテーブル（ＣＤテーブル）を有している。このＣＤテーブルを参照すれば、パターン線幅を推定することができる。ＣＤテーブルの推定線幅値は、事前に行われた露光装置１００におけるテスト露光の露光結果から、実際に求められた値を採用することができる。また、

［デバイス製造処理装置群］
デバイス製造処理装置群９００としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Depositon：化学気相成長法）装置９１０と、エッチング装置９２０と、化学的機械的研磨を行いウエハを平坦化する処理を行うＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）装置９３０と、酸化・イオン注入装置９４０とが設けられている。ＣＶＤ装置９１０は、ウエハ上に薄膜を生成する装置であり、エッチング装置９２０は、現像されたウエハに対しエッチングを行う装置である。また、ＣＭＰ装置９３０は、化学機械研磨によってウエハの表面を平坦化する研磨装置であり、酸化・イオン注入装置９４０は、ウエハの表面に酸化膜を形成し、又はウエハ上の所定位置に不純物を注入するための装置である。また、ＣＶＤ装置９１０、エッチング装置９２０、ＣＭＰ装置９３０及び酸化・イオン注入装置９４０も、露光装置１００などと同様に複数台設けられており、相互間でウエハを搬送可能とするための搬送経路が設けられている。デバイス製造処理装置群９００には、この他にも、プロービング処理、リペア処理、ダイシング処理、パッケージング処理、ボンディング処理などを行う装置も含まれている。

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

［ホストシステム］
ホストシステム（以下、「ホスト」と呼ぶ）６００は、デバイス製造処理システム１０００全体を統括管理し、露光装置１００、トラック２００、ウエハ測定検査器１２０、デバイス製造処理装置群９００を統括制御するメインホストコンピュータである。このホスト６００についても、例えばパーソナルコンピュータなどを採用することができる。ホスト６００と、他の装置との間は、有線又は無線の通信ネットワークを通じて接続されており、相互にデータ通信を行うことができるようになっている。このデータ通信により、ホスト６００は、このシステムの統括制御を実現している。

［デバイス製造工程］
次に、デバイス製造処理システム１０００における一連のプロセスの流れについて説明する。図４には、このプロセスのフローチャートが示され、図５には、この一連のデバイス製造プロセスにおける繰り返し工程に係る部分における、通信ネットワークを介して送受信されるデータの流れが示されている。このデバイス製造処理システム１０００の一連のプロセスは、ホスト６００及び管理コントローラ１６０によってスケジューリングされ管理されている。上述したようにウエハＷはロット単位で処理されるが、図４、図５はともに、１枚のウエハＷに対する一連の処理として示されている。実際には、ロット単位で、ウエハ毎に、図４、図５に示される処理が例えばパイプライン的に繰り返されることになる。

図４、図５に示されるように、まず、ＣＶＤ装置９１０においてウエハＷ上に膜を生成し（ステップ２０１）、そのウエハＷをＣ／Ｄ１１０に搬送し、Ｃ／Ｄ１１０においてそのウエハＷ上にレジストを塗布する（ステップ２０２）。次に、ウエハＷを、ウエハ測定検査器１２０に搬送し、ウエハ測定検査器１２０において、ウエハＷの被露光面の面形状の測定、ウエハＷ上の異物の検査などの事前測定検査処理を行う（ステップ２０３）。この測定ショットの数及び配置は、任意のものとすることができるが、例えば、図４に示されるように、ウエハ外周部の８ショットとすることができる。ウエハ測定検査器１２０の測定結果（すなわち測定ショットのショットフラットネス）は、露光装置１００及び解析装置５００に送られる。この測定結果は、露光装置１００における走査露光時のフォーカス制御に用いられる。

続いて、ウエハＷを露光装置１００に搬送し、露光装置１００にてレチクルＲ上の回路パターンをウエハＷ上に転写する（ステップ２０５）。このとき、露光装置１００では、各ショット領域を露光する間の上記露光量、同期精度、フォーカストレースデータ、照明むらのデータをモニタリングし、内部のメモリにログデータとして記憶しておく。これにより、露光光ＩＬ１、ＩＬ２の露光量、ウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとの同期誤差、ウエハＷの被露光面の最良結像面からのずれ、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面のＺ軸方向の位置ずれ量のトレースデータが取得される。

なお、このステップ２０５の露光処理では、図１４に示されるように、照明領域ＩＡＲ１内のレチクルＲ１のパターン形成面と、照明領域ＩＡＲ２内のレチクルＲ２のパターン形成面との面位置の違いや、投影光学系ＰＬの収差などによって、露光領域ＩＡ内における最良結像面との間にずれが生じ、ウエハＷの被露光面を両方の最良結像面に一致させることができない場合には、サブステージの駆動によるレチクルＲ１、Ｒ２のＺ位置の制御や、投影光学系ＰＬのフォーカス制御などが行われ、２つの最良結像面ができるだけ一致するように制御される。

次に、ウエハＷをＣ／Ｄに搬送して、Ｃ／Ｄ１１０にて現像を行う（ステップ２０７）。その後、このレジスト像の線幅の、ウエハ測定検査器１２０での測定や、ウエハＷ上に転写された欠陥検査などの事後測定検査処理を行う（ステップ２０９）。測定検査器１２０の測定結果（線幅データ）は、解析装置５００に送られる。解析装置５００は、露光装置１００又は測定検査器１２０からの情報に基づいて投影光学系ＰＬの収差等の解析を行う（ステップ２１１）。図４に示されるように、解析装置５００は、解析の経過、必要に応じて、ウエハ測定検査器１２０や露光装置１００に対し、各種データの転送要求を発したり、解析結果に応じて各装置に解析情報を発する。なお、この解析装置５００における解析処理及びその解析処理におけるデータの流れの詳細については後述する。また、解析装置５００が各種データを取得後、露光装置１００は、内部に記憶するトレースデータ等を速やかに削除するようにしてもよい。

一方、ウエハＷは、ウエハ測定検査器１２０からエッチング装置９２０に搬送され、エッチング装置９２０においてエッチングを行い、不純物拡散、配線処理、ＣＶＤ装置９１０にて成膜、ＣＭＰ装置９３０にて平坦化、酸化・イオン注入装置９４０でのイオン注入などを必要に応じて行う（ステップ２１３）。そして、全工程が完了し、ウエハＷ上にすべてのパターンが形成されたか否かを、ホスト６００において判断する（ステップ２１５）。この判断が否定されればステップ２０１に戻り、肯定されればステップ２１７に進む。このように、成膜・レジスト塗布〜エッチング等という一連のプロセスが工程数分繰り返し実行されることにより、ウエハＷ上に回路パターンが積層されていき、半導体デバイスが形成される。

繰り返し工程完了後、プロービング処理（ステップ２１７）、リペア処理（ステップ２１９）が、デバイス製造処理装置群９００において実行される。このステップ２１７において、メモリ不良検出時は、ステップ２１９において、例えば、冗長回路へ置換する処理が行われる。解析装置５００は、検出した線幅の異常が発生した箇所などの情報を、プロービング処理、リペア処理を行う装置に送るようにすることもできる。不図示の検査装置では、ウエハＷ上の線幅異常が発生した箇所については、チップ単位で、プロービング処理、リペア処理の処理対象から除外することができる。その後、ダイシング処理（ステップ２２１）、パッケージング処理、ボンディング処理（ステップ２２３）が実行され、最終的に製品チップが完成する。なお、ステップ２０９の事後測定検査処理は、ステップ２１３のエッチング後に行うようにしてもよい。この場合には、ウエハＷ上のエッチング像に対し線幅測定が行われるようになる。

［解析処理］
次に、解析装置５００の解析処理について詳細に説明する。図６には、解析装置５００における解析処理のフローチャートが示されている。図６に示されるように、まず、解析装置５００は、初期設定処理を行う（ステップ３０１）。この初期設定処理には、例えば、上述した解析装置５００の解析処理に用いられる各種データベースの作成処理などが含まれる。これらの作成処理は、上述した通りに行われるが、露光装置１００において設定される可能性がある露光条件（設計上のパターン線幅、投影光学系ＰＬのＮＡ、露光光ＩＬ１、露光光ＩＬ２それぞれの照明σ、照明種類（変形照明など））ごとに行われる。このステップ３０１が行われた後、ステップ３０３において、ホスト６００から処理開始命令がくるまで待つ。

処理開始命令がくると、解析装置５００は、測定検査器１２０から測定ショットの各サンプル点における線幅データを、受信して記憶装置（不図示）に格納し（ステップ３０５）、線幅実測値データに基づいて、ウエハＷ上のパターン線幅が異常であるか否かを判定する（ステップ３０７）。ここでは、測定ショットにおける線幅の実測値と設計値との差に関する統計値を算出し、算出された統計値を閾値と比較することにより、線幅異常を検出する。このような統計値としては、線幅の平均値を採用してもよいし、線幅のばらつきを示す指標値（例えば標準偏差、標準偏差の３倍のいわゆる３σ、線幅変動の最大値、レンジなど）を採用することができる。また、平均値とばらつきを示す指標値との和（例えば線幅の平均値＋３σ）を採用することができる。

この閾値を用いた判定は、実測線幅と設計上の線幅との差の統計値を、予め定められた閾値と比較することによって行われる。ここで、線幅が正常であると判断された場合には、解析装置５００は、解析情報（図５参照）として、正常であった旨の判定結果を、デバイス製造処理システム１０００内の各種装置に送り、ステップ３０３に戻って次の処理開始指令がくるのを待つ。また、線幅が異常であると判定された場合には、ステップ３０８に進む。ステップ３０８では、線幅が異常であると判定されたレチクルを特定する。ここでは、線幅が異常が検出されたパターンの転写元のレチクルがレチクルＲ１であるのか、レチクルＲ２であるのかを特定する。両方のレチクルに対応するパターン異常が検出されたものとする。

ステップ３０９では、解析装置５００は、フォーカストレースデータ（ウエハＷの被露光面と最良結像面とのずれ、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面位置の目標値からのずれ）、同期精度トレースデータ、露光光ＩＬ１、ＩＬ２の露光量トレースデータ、及びウエハＷの面形状データ、光学系ＰＬ１〜ＰＬ３におけるレンズ制御誤差のデータ、制御系パラメータの設定値などのログデータ等を露光装置１００から収集し、それらのデータに基づいて、フォーカスの制御誤差の統計値であるＺ_MEAN、Ｚ_MSD、同期精度誤差（移動標準偏差）、露光量誤差（移動平均）を算出し、ＣＤテーブル群を参照し、同期精度誤差及び露光量誤差、Ｚ_MEAN、Ｚ_MSDとに対応する線幅の推定値を算出する。解析装置５００は、算出した線幅の推定値を、記憶装置（不図示）に格納する。

次のステップ３１１では、線幅の推定値と実測値の傾向が一致するか否かを判定し、それらの整合性をチェックする。ここで、ステップ３１１の比較結果が、実測値と推定値とがほぼ一致しているというものであった場合には、解析装置５００のステップ３１１における判断が肯定され、線幅異常の原因が露光装置１００であるものと判断して、ステップ３１３に進むようになる。

ステップ３１３では、解析装置５００は、上記ステップ３０９で算出した露光量／同期精度／フォーカス／レンズ誤差の各制御誤差が規格内であるかを判定する。ここで、露光量、フォーカス、レンズ誤差の各制御誤差は、露光光ＩＬ１と露光光ＩＬ２とで個別に判定する。フォーカスの制御誤差については、ウエハＷの被露光面のデフォーカスに対し、レチクルＲ１のパターン形成面の位置ずれを加味して、露光光ＩＬ１に対応するフォーカスの制御誤差を判定し、ウエハＷの被露光面のデフォーカスに対し、レチクルＲ２のパターン形成面の位置ずれを加味して、露光光ＩＬ２に対応するフォーカスの制御誤差を判定する。また、レンズ誤差の制御誤差は、露光光ＩＬ１を基板上に導く光学系ＰＬ１、ＰＬ３、露光光ＩＬ２と基板上に導く光学系ＰＬ２、ＰＬ３とで個別に判定する。

ステップ３１３において、フォーカスに関する統計値が規格をはずれている場合には、線幅異常の要因としてフォーカス制御又はショットフラットネスが含まれていると判定する。また、同期誤差に関する統計値が規格外である場合には、線幅異常の要因として同期誤差が含まれていると判定する。また、露光量に関する統計値が規格外である場合には、線幅異常の要因として露光量誤差が含まれていると判定する。これらのうち少なくとも１つの統計値が規格（露光装置のスペック）外である場合には、判断は肯定され、ステップ３１５に進む。ステップ３１５では、解析装置５００において、線幅異常の要因として特定された制御誤差に関連する調整系パラメータ及び制御系パラメータを選定し、選定されたパラメータの最適化を行う。最適化されたパラメータは、露光装置１００に送られる。

解析装置５００におけるパラメータの最適化では、ＣＤテーブル群を参照し、いろいろな露光量／同期精度／フォーカス／レンズの各制御誤差の組合せで、シミュレーションを実行することにより、各制御誤差を０に近づけるように制御系パラメータを調整すればよい。各制御系パラメータが、露光量／同期精度／フォーカス／レンズの各制御誤差との関係は予め既知であるので、各制御誤差を０に近づけるための制御系パラメータの設定値を割り出すことができる。

一方、ステップ３１３で、各制御誤差の統計値がすべて規格内である場合には、判断が否定され、ステップ３０３に戻る。なお、ここで、後述するステップ３２１、３２３における投影光学系ＰＬの調整、すなわちレンズ最適化を行うようにしてもよい。

一方、ステップ３１１において、比較結果が、一致しないと判定された場合には、線幅異常の原因は、露光処理の制御誤差以外（成膜・レジスト処理、事前測定処理、現像処理、事後測定処理など）にあるとみなすことができる。判断は否定され、ステップ３１７に進む。ステップ３１７では、解析装置５００は、Ｃ／Ｄ１１０、ウエハ測定検査器１２０などの異常であるか否かを、Ｃ／Ｄ１１０からのログデータ、ウエハ測定検査器１２０からのログデータなどに基づいて判断する。例えば、線幅異常と相関性があると考えられるＣ／Ｄ１１０における塗布ムラがあった場合、測定検査器１２０における測定状態が悪かったような場合には、この判断が肯定される。この判断が肯定されれば、ステップ３１９に進み、線幅異常の原因となって処理装置の調整を行う。

一方、ログデータを参照して、Ｃ／Ｄ１１０やウエハ測定検査器１２０にも問題がなく、ステップ３１７で判断が否定された場合には、ステップ３２１に進む。ステップ３２１では、投影光学系ＰＬを構成する光学系ＰＬ１〜ＰＬ３のうち、各露光光ＩＬ１、ＩＬ２をそれぞれ光学系ＰＬ３に導く個別の光学系ＰＬ１、ＰＬ２の最適化（レンズ最適化）を行う。

図７には、このステップ３２１における処理の一例が示されている。この処理は、解析装置５００からのホスト６００へのテスト露光処理要求により開始される。図４、図５に示される一連のロット処理を管理するホスト６００は、この要求を受けて、ロット処理を完全に停止させることなく、ロット処理を一旦停止し、その処理に割り込むような形で、基板処理装置（１００、１１０、１２０）に、収差測定処理の開始指令を発する。すなわち、図７に示される処理は、図４、図５のロット処理に対する割り込み処理であるとみなすこともできる。この割り込みのタイミングは、任意のタイミングとすることができるが、次のウエハに対する処理が開始される際に、割り込むようにすればよい。また、この場合、ホスト６００は、ロット処理の現在の状態を復元できるように、その復元に必要な情報を一時退避しておく必要がある。

図７に示されるように、ステップ４０１では、レチクル交換動作により、テストパターンが形成されたテストレチクルを、レチクルステージＲＳＴ上にロードする。ここでは、
図６のステップ３０８において、異常が発生したレチクルと、テストレチクルとの交換が行われるが、ここでは、レチクルＲ１、Ｒ２ともにテストレチクルに交換されるものとする。

［テストパターン］
図８には、テストレチクルＲＴ１の一例が示されている。このテストレチクルＲＴ１は、レチクルＲ１と交換される。このテストパターンでは、照明領域ＩＡＲ１内に対応する位置に透光部ＰＡが設けられている。この透光部には、３３点の測定点の配列が設けられており、その測定点には収差測定用マークＭＰ１がそれぞれ配置されている。この収差測定用マークＭＰ１については後述する。なお、レチクルＲ２と交換させるテストレチクルＲＴ２も、テストレチクルＲＴ１と同様の構成となっている。テストレチクルＲＴ１とテストレチクルＲＴ２との各測定点は一致する。

図７に戻り、Ｃ／Ｄ１１０では、テストパターンが転写される測定用のテストウエハ上にレジストを塗布する（ステップ４０３）。テストウエハは、ウエハ測定検査器１２０に搬送され、そこで、ショットフラットネスが測定される（ステップ４０５）。そして、テストウエハは、露光装置１００に搬送され、そこで、テスト露光が行われる（ステップ４０７）。ここでの露光は、投影光学系ＰＬの収差測定のために行われるものであるため、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを静止させて行うようにしてもよい。ここでのウエハＷ上のテストパターンの転写位置は、事前測定のショットフラットネスの測定結果で、最もフラットな場所が選択されるのが望ましい。

収差測定マークＭＰ１としては、図９に示されるように、２つのボックスインボックスマークＭ１、Ｍ２が一定間隔で並んで配置されたものを採用することができる。この配置方向は、ＸＹ平面内であれば、特に制限はない。

一方、レチクルＲ２と交換されるテストパターンが形成されたテストレチクルＲＴ２上の３３点の測定点にも、収差測定用マークＭＰ２がそれぞれ配置されている。収差測定マークＭＰ２としては、図１０に示されるように、２つのボックスインボックスマークＭ１、Ｍ２が一定間隔で並んで配置されたものを採用することができる。

図９、図１０を総合するとわかるように、テストレチクルＲＴ１の各測定点の収差測定マークＭＰ１と、テストレチクルＲＴ２の各測定点の収差測定マークＭＰ２とは、ボックスインボックスマークＭ１、Ｍ２の間隔が同じで、それらの配置が左右逆となっている。したがって、２つのテストレチクルＲＴ１、ＲＴ２とで二重露光を行うと、テストウエハ上には、２つのボックスインボックスマークＭ１、Ｍ２が互いに重ね合わせられるように転写形成されるようになる。

図１１には、ウエハＷ上における２つのボックスインボックスマークＭ１、Ｍ２の二重転写の結果の一例が示されている。図１１に示されるように、この２つのボックスインボックスマークＭ１、Ｍ２の重ね合わせ転写により、テストウエハ上には、外の太いボックスマーク（以下、外側マークという）と、内側の細い数本のボックスマーク（以下、内側マークという）とが転写形成されることになる。投影光学系ＰＬに、前述したようなコマ収差に代表される奇関数収差（ツェルニケ多項式の動径関数が奇関数である収差）が存在していると、図１１に示される転写パターンにおいては、外側マークと内側マークとの相対位置に位置ずれが生じるようになる。本実施形態では、後述するように、ウエハ測定検査器１２０において、この位置ずれ量を測定し、最終的には、解析装置５００において、投影光学系ＰＬの奇関数収差の成分が算出されることになる。

テストレチクルＲＴ１、ＲＴ２の各測定点には、他にも、偶関数収差（ツェルニケ多項式の動径関数が偶関数である収差）測定用の２つのマークが設けられている。この２つのマークは、その形状及び配置を見ると、図９、図１０に示される収差測定マークＭＰ１、ＭＰ２と同じであるが、マークＭ２の断面が異なっている。図１２には、このマークＭ２の断面（図９、図１０のＡ−Ａ’の断面の一部）が示されている。図１２の断面に示されるように、この回折格子は、遮光部、透過部、位相掘り込み部が繰り返し並んだ構造となっている。透過部と位相掘り込み部との幅の比は、格子の配列方向に対して、１対１となっており、遮光部とそれらとの比は、ｎ（ｎは実数）：１：１となっている。掘り込み位相角θを３６０°／（ｎ＋２）＋θ＝１８０°を満たすようにすると、＋１次回折光と−１次回折光のいずれか一方は消失する。このような回折格子をＰＳＧとも呼ぶ。特に、線幅比２：１：１と掘り込み位相角９０°のＰＳＧは、転写されたレジストパターンの特性やマスク設計・構造の面から最も適している。テストレチクル上に配置したＰＳＧは、０次光と一方の１次光とによる２光束干渉を実現し、結果的に、結像面に、主光線から傾いた定在波を形成する。したがって、ＰＳＧの像の転写位置は、ウエハＷの被露光面の高さに応じて横ずれする特徴がある。この傾いた定在波は、照明光学系の誤差や収差の有無によらず、必ず直線状になることから、フォーカスずれと横ずれの関係は比例関係となる。

なお、回折格子状のマークの段差方向（すなわち段差によって隔てられた凸部と凹部との並び順によって定まる方向）は、図１３に示されるような方向（例えば矢印の向きが凹部）に規定されている。このような場合に、投影光学系ＰＬに偶関数収差が存在していると、外側マークの転写位置に対し、内側マークの転写位置が横ずれが発生するようになる。後述するように、ウエハ測定検査器１２０において、この位置ずれ量を測定し、最終的に、投影光学系ＰＬの奇関数収差の成分を測定することになる。

なお、この回折格子状のマークのピッチや、ラインパターン、又は露光装置１００における露光条件は、実際のプロセスで用いられるレチクルのパターンピッチや、線幅、露光条件に則したものとするのが、結像性能の感度の観点からすれば望ましいといえる。

図７に戻り、テスト露光が行われたテストウエハは、Ｃ／Ｄ１１０に送られ、現像される（ステップ４０９）。そして、テストウエハは、ウエハ測定検査器１２０に搬送され、ウエハ測定検査器１２０において、上記外側マークと、内側マークとの相対位置ずれ量が測定される（ステップ４１１）。この測定結果は、解析装置５００に送られ、不図示の記憶装置に投影光学系ＰＬの波面収差に関する測定データとして格納される。また、解析装置５００は、露光装置１００に対し、各種データの転送要求を行う。このデータとしては、投影光学系ＰＬの光学系ＰＬ１〜ＰＬ３における可動レンズ素子の現在の位置や、可動レンズ素子の駆動範囲などのデータがある。解析装置５００は、この測定結果に基づいて、ツェルニケ多項式第１項から第３７項までのうち、奇関数収差の連立方程式を作成し、その連立方程式から各項の係数の大きさを求める。すなわち、観測されるマークの相対位置ずれ量には、低次の奇関数収差と高次の奇関数収差の影響、低次の偶関数収差と高次の偶関数収差の影響が含まれるため、それらをツェルニケ多項式の各項の値に分離する必要があるのである。なお、上記連立方程式の数を増やすためには、ピッチが異なる複数の収差測定用マークを測定点に用意するか、複数の異なる露光条件の下で、テスト露光を行って、測定データ数を増やす必要がある。これにより、ツェルニケ多項式第１項から第３７項までの係数、すなわち波面収差データが求まる。

そして、ステップ４１３では、解析装置５００は、この波面収差データと、露光装置１００から取得した各種データ、現在の光学系ＰＬ１〜ＰＬ３のレンズ素子の位置や、レンズ素子駆動範囲と、レンズ素子の駆動量に対する波面収差変化表と、波面収差に対する結像性能変化表と、結像性能誤差許容値とが入力され、それらを用いて、ウエハ測定検査器１２０の測定結果から算出された波面収差データに基づいて、光学系ＰＬ３を除く、光学系ＰＬ１、光学系ＰＬ２の可動レンズ素子の駆動量や露光波長の調整値、ウエハステージＷＳＴの姿勢の調整値と、残留誤差と、駆動後の結像性能とを不図示の記憶装置に設定する。なお、これらの算出方法については、国際公開第２００３／０６５４２８号パンフレットに開示されているので、ここでは詳細な説明を省略する。

ここで、露光光ＩＬ１に関する結像性能誤差許容値は、レチクルＲ１のデバイスパターンに要求される結像性能に応じて決定され、露光光ＩＬ２に関する結像性能誤差許容値は、レチクルＲ２のデバイスパターンに要求される結像性能に応じて決定される。これにより、光学系ＰＬ１の調整量は、レチクルＲ１のデバイスパターンに要求される解像度に応じたものとなり、光学系ＰＬ２の調整量は、レチクルＲ２のデバイスパターンに要求される解像度に応じたものとなる。すなわち、このステップ３２１では、レチクルＲ１のデバイスパターンに要求される解像性能を満たすレベルまで光学系ＰＬ１を調整するとともに、レチクルＲ２のデバイスパターンに要求される解像性能を満たすレベルまで光学系ＰＬ２を調整し、光学系ＰＬ１及びＰＬ３の残留収差と、光学系ＰＬ２及びＰＬ３の残留収差とがほぼ同じとなるようにするのが望ましい。

算出された投影光学系ＰＬの光学系ＰＬ１、ＰＬ２の可動レンズ素子の調整量等のデータは、露光装置１００に送られることになる。露光装置１００の主制御装置２０は、算出された調整パラメータを設定する。これにより、投影光学系ＰＬの光学系ＰＬ１、ＰＬ２の可動レンズ素子等が駆動される。

図６に戻り、次のステップ３２３では、投影光学系ＰＬを構成する光学系ＰＬ１〜ＰＬ３のうち、共通の光学系ＰＬ３の調整を行う。この処理は、図７のステップ４１３の処理内容が異なる他は、ステップ３２１の処理とほぼ同じ処理内容となる。

この時点では、光学系ＰＬ１、ＰＬ２が調整されており、投影光学系ＰＬの収差量は、その調整の残差成分を残すのみとなっている。この残差成分は微小なため、露光光ＩＬ１に対しても、露光光ＩＬ２に対してもほぼ同じ大きさの成分となる。ステップ３２３では、この残差成分を、共通の光学系ＰＬ３の調整により低減する。そこで、ステップ４１３では、解析装置５００は、この波面収差データと、露光装置１００から取得した各種データ、現在の光学系ＰＬ１〜ＰＬ３のレンズ素子の位置や、レンズ素子駆動範囲と、レンズ素子の駆動量に対する波面収差変化表と、波面収差に対する結像性能変化表と、結像性能誤差許容値とを入力し、それらを用いて、測定検査器１２０の測定結果から算出された波面収差データに基づいて、光学系ＰＬ３の可動レンズ素子の駆動量や露光波長の調整値、ウエハステージＷＳＴの姿勢の調整値と、残留誤差と、駆動後の結像性能とを不図示の記憶装置に設定する。

算出された投影光学系ＰＬの光学系ＰＬ３の可動レンズ素子の調整量等のデータは、露光装置１００に送られることになる。露光装置１００の主制御装置２０は、算出された調整パラメータを設定する。これにより、投影光学系ＰＬの光学系ＰＬ３の可動レンズ素子等が駆動される。

なお、投影光学系ＰＬの波面収差を測定するテストレチクルＲＴ１、ＲＴ２は、上述したようなものには限られない。また、投影光学系ＰＬの光学系ＰＬ１〜ＰＬ３の波面収差の測定方法としては、様々な方法を採用することができ、本発明は、その方法には限定されない。

なお、ステップ３２３終了後、再び、ステップ３２１又は３２３を再度行い、投影光学系ＰＬの収差をさらに０に追い込むようにしてもよい。また、ステップ３２３の共通の光学系ＰＬ３の調整を、ステップ３２１の光学系ＰＬ１、ＰＬ２の調整よりも先に行うようにしてもよい。また、ステップ３２１で、投影光学系ＰＬの収差が、要求される結像性能を満たしたと判断した場合には、ステップ３２３を必ずしも行う必要はない。

ステップ３１５、３１９、３２３実行後、解析装置５００は、ステップ３０３に戻り、再び、処理開始指令が来るまで待つ。ホスト６００は、中断していた、ロット処理を再開する。

なお、上述した解析装置５００における解析処理は、他の装置での処理に対して独立であり、デバイス製造のスループットには、ほとんど影響を与えない。また、ステップ３２１、３２３におけるレンズ最適化処理も、通常のロット処理に対する割り込み処理として行われ、その割り込み処理も、レンズ調整におけるテスト露光も、レチクルを交換するだけで、一連のプロセスウエハの工程と同様に行なうことができるので、ロット処理を完全に停止させる必要がない。したがって、この処理によれば、投影光学系ＰＬを迅速に調整することが可能である。

なお、ＣＤテーブルでのパターン線幅の推定条件として、露光装置１００以外のＣ／Ｄ１１０におけるレジスト処理、現像処理、エッチング処理などのプロセス条件を加えるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、投影光学系ＰＬの収差を測定する際に、レチクルＲ１、Ｒ２を両方ともテストレチクルＲＴ１、ＲＴ２と交換したが、ステップ３０８で特定されたレチクルのみをテストレチクルと交換して、収差測定を行うようにしてもよい。この場合には、図７のステップ４０７では、テストレチクルへの交換が行われた方の露光光のみを照射してテスト露光を行う。この場合には、テストレチクル上のテストパターンをテストウエハに１回転写した後、上記２つのマークＭ１、Ｍ２（図９、図１０参照）の間隔だけウエハステージＷＳＴをずらして、さらに１回転写を行う。すると、テストウエハ上には、２つのマークＭ１、Ｍ２が重ね合わせられるように転写形成され、本実施形態と同様に、収差測定が可能となる。

また、本実施形態では、ウエハ毎に予め選択された計測ショットのみについて線幅の測定を行ったが、異常の発生頻度に応じて、線幅測定の頻度を増減させるようにしてもよい。例えば、線幅異常が確認される計測ショットの数が増加した場合には、ウエハＷ内の計測ショットの数を増やすことができ、線幅異常が確認される計測ショットの数が減少した場合には、計測ショット数を減らしていくことも可能である。また、線幅異常の測定は、全てのウエハで行わなくてもよく、数枚置きであってもよい。例えば、線幅の異常が、所定枚数連続して発生しなければ、線幅測定をウエハ３枚置きとし、その後も連続して線幅の異常が発生しなければ、線幅測定回数をウエハ１０枚置きとし、最終的にはロット先頭のウエハＷのみ線幅を測定するようにすればよい。もっとも、線幅の異常が新たに発生した場合には、その線幅の測定頻度を増やすようにする必要があるのは勿論である。また、過去のプロセスの運用履歴に基づいて、パターン異常の発生確率の高いウエハ（例えば、ロット先頭のウエハで、パターン異常が発生しやすい場合には、ロット先頭のウエハなど）については、必ず、線幅異常検出を行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、ロット処理中に、パターンの線幅異常を検出した場合に、投影光学系ＰＬの収差を測定し、投影光学系ＰＬを調整したが、投影光学系ＰＬの収差は、経時変化、大気圧変動、露光光ＩＬ１、ＩＬ２の照射熱などによって変動し、照明条件やレチクル上のパターンが変更された時に変動するため、パターン線幅の異常の発生の有無にかかわらず、それらの収差の変動要因を考慮したタイミング（例えば、１ヶ月ごと）で、図７に示される収差測定を行うようにしてもよい。また、露光装置１００の運用前の装置立ち上げ時における投影光学系の収差調整の際に、図７の処理を行うようにしてもよい。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、露光光ＩＬ１と露光光ＩＬ２とを導く光学系ＰＬ３を備え、両露光光ＩＬ１、ＩＬ２により多重露光が可能な露光装置１００の光学特性情報の測定検査結果を得る。この測定検査結果は、露光装置１００の光学特性を調整するための有用な情報である。

また、本実施形態に係る露光装置１００は、露光光ＩＬ１と露光光ＩＬ２とでウエハＷを多重露光する露光装置である。このような露光装置１００は、一度に２つのパターンを多重に露光することができるので、スループットに有利である。なお、この多重露光は、ウエハＷ上の全てのショット領域に対して行われる必要はなく、少なくとも一部に対して行われるようにしても、二重露光を非同時に行うよりも露光時間は短縮されるので、スループットに有利である。

また、本実施形態では、露光装置１００で露光されたウエハＷを測定検査した結果に基づいて、露光装置１００の光学特性情報を生成する。このようにすれば、実際の露光結果に基づいて、露光装置１００の正確な光学特性情報を取得することができる。

また、本実施形態によれば、露光装置１００で露光されたウエハＷを測定検査した結果に基づいて、投影光学系ＰＬ以外に起因する成分を差し引いて露光装置１００の光学特性情報を生成する。このようにすれば、ウエハＷに対する実際の露光結果から、投影光学系ＰＬ以外のものに起因する成分が取り除かれた正確な光学特性情報を取得することができる。

また、本実施形態に係る露光装置１００は、ウエハＷを保持してそのウエハＷの位置を制御するウエハステージＷＳＴ等を備えている。したがって、通常の露光結果には、ウエハＷステージの制御に起因する成分も含まれるようになる。本実施形態では、図７のステップ４０７において、ウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとを静止させた状態でテスト露光を行うので、その成分が露光結果に入らない状態で、投影光学系ＰＬの正確な光学特性情報を取得することができる。

また、本実施形態に係る露光装置１００は、レチクルＲ１の位置を制御するレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ１を保持するサブステージ）と、レチクルＲ２の位置を制御するレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ２を保持するサブステージ）とを備えている。そして、光学系ＰＬ３は、第１パターンを介した露光光ＩＬ１と第２パターンを介した露光光ＩＬ２とをウエハＷ上へ導いている。したがって、通常の露光結果には、２つのサブステージの制御に起因する成分も含まれるようになる。本実施形態では、上述したように、図７のステップ４０７において、サブステージも静止させた状態でテスト露光を行うので、その成分が露光結果に入らない状態で、投影光学系ＰＬの正確な光学特性情報を取得することができる。

また、本実施形態に係る露光装置１００は、露光光ＩＬ１の露光量を制御する露光量制御装置ＥＣ１と、露光光ＩＬ２の露光量を制御する露光量制御装置ＥＣ２とを備えている。したがって、通常の露光結果には、露光量制御装置ＥＣ１又は露光量制御装置ＥＣ２の制御に起因する成分も含まれるようになる。本実施形態では、上述したように、図７のステップ４０７において、サブステージも静止させた状態で、その成分が露光結果に入らない状態でテスト露光を行うので、その成分が平均化され露光結果に入らない状態で、投影光学系ＰＬの正確な光学特性情報を取得することができる。

なお、本実施形態では、露光光ＩＬ１の照射に関する第１光学特性情報（すなわち光学系ＰＬ１、ＰＬ３の光学特性情報）と、露光光ＩＬ２の照射に関する第２光学特性情報（すなわち光学系ＰＬ２、ＰＬ３の光学特性情報）とを別に求める。

本実施形態によれば、露光光ＩＬ１と露光光ＩＬ２とでほぼ同時にテストウエハを露光し、露光されたテストウエハを測定検査した結果に基づいて、露光光ＩＬ１の照射に関する第１光学特性情報を求めるとともに、露光光ＩＬ２の照射に関する第２光学特性情報を第１光学特性情報とは別に求める。

すなわち、本実施形態によれば、第１、第２光学特性情報は、ボックスインボックスマークＭ１を介した露光光でテストウエハ上に形成されるマークにボックスインボックスマークＭ２を介した露光光を照射してテストウエハ上に形成される測定検査用マークを用いて測定検査される。

そして、ボックスインボックスマークＭ１とボックスインボックスマークＭ２との両方を備えたテストレチクルＲＴ１を介して露光光ＩＬ１をテストウエハ上に照射するとほぼ同時に、ボックスインボックスＭ１とボックスインボックスマークＭ２との両方を備えたテストレチクルＲＴ２を介して露光光ＩＬ２をテストウエハ上に照射する。

そして、ボックスインボックスマークＭ１を介して露光光ＩＬ１でテストウエハ上に形成される外側マークにボックスインボックスマークＭ２を介して露光光ＩＬ２を照射してテストウエハ上に形成された内側マークを用いて、光学系ＰＬ２に関する光学特性情報を求めるとともに、ボックスインボックスマークＭ１を介して露光光ＩＬ２でテストウエハ上に形成される外側マークにボックスインボックスマークＭ２を介して露光光ＩＬ１を照射して形成された内側マークを用いて、光学系ＰＬ１に関する光学特性情報を求める。

このようにすれば、光学系ＰＬ１の光学特性情報と、光学系ＰＬ２の光学特性情報とを一度に求めることが可能となり、スループットに有利となるとともに、実際のプロセスウエハの露光に測した状態で投影光学系ＰＬの収差測定が可能となるので、実際の結像特性に合致した投影光学系ＰＬの収差調整が可能となる。

しかしながら、レチクルＲ１をテストレチクルＲＴ１と交換し、露光光ＩＬ２を照射せず、露光光ＩＬ１のみでテストウエハを露光し、露光光ＩＬ１で露光したテストウエハを測定検査した結果に基づいて、露光光ＩＬ１の照射に関する光学系ＰＬ１、ＰＬ３の光学特性を求めるとともに、レチクルＲ２とテストレチクルＲＴ２と交換し、露光光ＩＬ１を照射せず、露光光ＩＬ２のみでテストウエハを露光し、露光光ＩＬ２で露光したテストウエハを測定検査した結果に基づいて、露光光ＩＬ２の照射に関する光学系ＰＬ２、ＰＬ３の光学特性を求めるようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、露光装置１００とは別に設けられたウエハ測定検査器１２０で露光装置１００の光学特性を測定検査する。このようにすれば、露光処理と測定検査処理とを並行して行うことができるので、スループットに有利である。

また、本実施形態によれば、露光装置１００とは別に設けられたウエハ測定検査器１２０で測定検査し、ウエハ測定検査器１２０で測定検査した結果を通信部を介して露光装置１００へ伝達する。このように、露光装置と測定検査器１２０との間の連携動作により、露光装置の光学特性を、効率良く、かつ、適切に調整することが可能となる。

また、ウエハ測定検査器１２０は、本実施形態に係る測定検査方法を用いて露光装置１００の光学特性情報を測定検査することを特徴とする測定検査装置である。このウエハ測定検査器１２０を用いることにより、露光光ＩＬ１と露光光ＩＬ２とにより多重露光が可能な露光装置１００の投影光学系ＰＬの光学特性情報の測定検査結果を得て、その結果に基づいて投影光学系ＰＬを調整することができる。

本実施形態に係る露光装置１００は、露光光ＩＬ１を導く光学系ＰＬ１と、露光光ＩＬ２を導く光学系ＰＬ２と、光学系ＰＬ１で導かれた露光光ＩＬ１をウエハＷ上へ導くとともに、光学系ＰＬ２で導かれた露光光ＩＬ２をウエハＷ上へ導く光学系ＰＬ３とを備える露光装置であり、露光光ＩＬ１と露光光ＩＬ２とでウエハＷを露光する露光装置である。そして、露光装置１００は、ウエハ測定検査器１２０の測定検査処理の測定検査結果から検出された光学特性情報に基づいて、露光光ＩＬ１の照射に関する第１光学特性（光学系ＰＬ１、ＰＬ３の総合的な光学特性）と、露光光ＩＬ２の照射に関する第２光学特性（光学系ＰＬ２、ＰＬ３の総合的な光学特性）との少なくとも一方を制御しつつ露光を行う。

本実施形態に係る露光装置によれば、測定検査処理によって検出された光学特性情報に基づいて露光光ＩＬ１の照射に関する第１光学特性と、露光光ＩＬ２の照射に関する第２光学特性との少なくとも一方を制御しつつ露光を行うので、高精度かつ高スループットな多重露光が可能となる。

本実施形態は、さらに観点を変えると、露光装置１００を用いてデバイスを製造するデバイス製造処理装置であるとみなすことができる。かかる場合には、露光装置１００を用いた、高精度かつ高スループットな多重露光が可能となり、デバイス生産の歩留まりを向上させることができる。

なお、本実施形態では、解析装置５００と、ウエハ測定検査器１２０とを個別に備えるようにしたが、両者は一体であってもよい。すなわち、ウエハ測定検査器１２０が、解析装置５００の機能を有していもよい。

また、本実施形態では、露光光ＩＬ１と、露光光ＩＬ２とのウエハＷの被露光面上の照射領域を露光領域ＩＡとし、重なるようにしたが、露光光ＩＬ１、露光光ＩＬ２の照射領域は別々であっても構わない。

なお、本実施形態では、透過型のレチクルを用いたが、反射型のレチクルであっても構わない。また、本実施形態では、同時に２枚のレチクルを使用したが、２つのパターンが形成された１枚のレチクルを用いるようにしてもよい。

また、本実施形態に係る露光装置１００は、パターンの同時二重露光により、デバイスパターンをウエハＷ上に転写したが、パターンを同時に３重露光、４重露光、が可能な露光装置にも本発明を適用することができるのは勿論である。

また、本実施形態に係る露光装置１００は、複数のパターンを同時に露光するいわゆる多重露光を行う露光装置を用いたが、レチクルＲ１、Ｒ２を随時交換して多重露光を行う露光装置にも本発明を採用することができるのは勿論である。

また、上記実施形態では、真空吸着方式のレチクルホルダＲＨを使用したが、本発明は、静電吸着方式又はその他の方式のレチクルホルダにも適用することができる。

さらに、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されるように、ウエハＷを保持するウエハステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載した測定ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。

なお、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置について説明したが、本発明は、これらの投影露光装置の他、ステップ・アンド・リピート方式やプロキシミティ方式の露光装置など他の露光装置にも適用できることはいうまでもない。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明を好適に適用することができる。これに代表されるように、各種装置についても、その種類には限定されない。

また、例えば国際公開ＷＯ９８／２４１１５号、ＷＯ９８／４０７９１号に開示されるような、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にも適用できる。また、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号に開示される液浸法を用いる露光装置にも本発明を適用することができるのは勿論である。この場合、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号明細書などに開示されているような露光対象の基板の被露光面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。

また、本発明は、半導体製造工程に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造工程にも適用可能である。また、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する工程、薄膜磁気ヘッドの製造工程、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造工程の他、すべてのデバイス製造工程に本発明を適用することができるのは勿論である。

また、上記実施形態では、解析装置５００を、例えばＰＣとした。すなわち解析装置５００における解析処理は、解析プログラムが、ＰＣで実行されることにより実現されている。この解析プログラムは、上述したようにメディアを介してＰＣにインストール可能となっていてもよいし、インターネットなどを通じてＰＣにダウンロード可能となっていてもよい。また、解析装置５００がハードウエアで構成されていても構わないのは勿論である。さらに、解析装置５００の機能が、ウエハ測定検査器１２０、露光装置１１０、Ｃ／Ｄ１１０、またはホスト６００などに含まれていてもよいのは勿論である。

以上説明したように、本発明の測定検査方法、測定検査装置、露光装置、デバイス製造処理装置は、デバイスを製造するのに適している。

本発明の一実施形態に係るデバイス製造システムの概略構成を示す図である。 露光装置の概略的な構成を示す図である。 露光装置の制御系のブロック図である。 デバイス製造処理システム１０００における一連のプロセスの流れを示すフローチャートである。 プロセスの流れを示す図である。 解析処理のフローチャートである。 レンズ最適化の流れを示す図である。 テストレチクルの一例を示す図である。 収差測定用マークの一例（その１）を示す図である。 収差測定用マークの一例（その２）を示す図である。 収差測定用マークの転写結果の一例を示す図である。 収差測定用マークの断面を示す図である。 偶関数収差の測定用マークの回折格子の段差方向を示す図である。 レチクルのパターン形成面と、ウエハの被露光面と、パターン像の最良結像面との関係を模式的に示す図である。

符号の説明

１０…照明系、２０…主制御装置、１００…露光装置、１１０…Ｃ／Ｄ、１６０…管理コントローラ、２００…トラック、５００…解析装置、６００…ホストシステム、９００…デバイス製造処理装置群、１０００…デバイス製造処理システム、ＥＣ１，ＥＣ２…露光量制御系、ＩＡ…露光領域、ＩＡＲ１、ＩＡＲ２…照明領域、ＩＬ１、ＩＬ２…露光光、ＬＣ…レンズ制御系、ＭＰ１…収差測定マーク、ＰＬ…投影光学系、ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３…光学系、Ｒ１、Ｒ２…レチクル、ＲＨ…レチクルホルダ、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＲＴ１、ＲＴ２…テストレチクル、ＳＡ…遮光帯、ＳＣ…ステージ制御系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (21)

1. 基板上の少なくとも一部の領域に、複数のパターンを露光する露光装置の測定検査方法であって、
   前記露光装置は、第１露光光を導く第１光学系と、第２露光光を導く第２光学系と、前記第１光学系で導かれた前記第１露光光と前記第２光学系で導かれた前記第２露光光とをともに前記基板上の少なくとも一部の領域へ導く第３光学系とを備える投影光学系を有し、
   前記第１光学系及び前記第３光学系を介した前記第１露光光と、前記第２光学系及び前記第３光学系を介した前記第２露光光とに基づいて、前記第１光学系の結像性能及び前記第２光学系の結像性能を測定検査する測定検査方法。
2. 前記露光装置が前記第１露光光と前記第２露光光とで前記基板の少なくとも一部の領域を多重露光することを特徴とする請求項１に記載の測定検査方法。
3. 前記露光装置で露光された基板を測定検査した結果に基づいて、前記投影光学系の光学特性情報を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の測定検査方法。
4. 前記露光装置で露光された基板を測定検査した結果に基づいて、光学系以外に起因する成分を差し引いて前記投影光学系の光学特性情報を生成することを特徴とする請求項３に記載の測定検査方法。
5. 前記露光装置は、前記基板を保持して前記基板の位置を制御する基板ステージを備え、
   前記光学系以外に起因する成分は前記基板ステージの制御に起因する成分であることを特徴とする請求項４に記載の測定検査方法。
6. 前記露光装置は、第１パターンを保持して前記第１パターンの位置を制御する第１保持装置と、
   第２パターンを保持した前記第２パターンの位置を制御する第２保持装置とを備え、
   前記第３光学系は、前記第１パターンを介した第１露光光と前記第２パターンを介した第２露光光とを前記基板上へ導き、
   前記光学系以外に起因する成分は、前記第１保持装置または前記第２保持装置の制御に起因する成分であることを特徴とする請求項４又は５に記載の測定検査方法。
7. 前記露光装置は、前記第１露光光の露光量を制御する第１露光量制御装置と、前記第２露光光の露光量を制御する第２露光量制御装置とを備え、
   前記光学系以外に起因する成分は、前記第１露光量制御装置又は前記第２露光量制御装置の制御に起因する成分であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の測定検査方法。
8. 前記第１露光光の照射に関する前記投影光学系の第１光学特性情報を、前記第２露光光の照射に関する前記投影光学系の第２光学特性情報とは別に求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の測定検査方法。
9. 前記第１露光光と前記第２露光光とでほぼ同時に基板を露光し、
   露光された前記基板を測定検査した結果に基づいて、前記第１露光光の照射に関する第１光学特性情報を求めるとともに、前記第２露光光の照射に関する第２光学特性情報を前記第１光学特性情報とは別に求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定検査方法。
10. 前記第１、第２光学特性情報は、第１マークパターンを介した露光光で基板上に形成される第１マークに第２マークパターンを介した露光光を照射して前記基板上に形成される測定検査用マークを用いて測定検査され、
    前記第１マークパターンと前記第２マークパターンとの両方を備えた第１パターン部材を介して前記第１露光光を前記基板上に照射するとほぼ同時に、前記第１マークパターンと前記第２マークパターンとの両方を備えた第２パターン部材を介して前記第２露光光を前記基板上に照射し、
    前記第１マークパターンを介して前記第１露光光で前記基板上に形成される第１マークに前記第２マークパターンを介して前記第２露光光を照射して前記基板上に形成された測定検査用マークを用いて、前記第１光学系に関する光学特性情報を求めるとともに、
    前記第１マークパターンを介して前記第２露光光で前記基板上に形成される第１マークに前記第２マークパターンを介して前記第１露光光を照射して形成された測定検査用マークを用いて、前記第２光学系に関する光学特性情報を求めることを特徴とする請求項９に記載の測定検査方法。
11. 前記第２露光光によらず前記第１露光光で基板を露光し、前記第１露光光で露光した基板を測定検査した結果に基づいて、前記第１露光光の照射に関する前記投影光学系の第１光学特性情報を求めるとともに、
    前記第１露光光によらず、前記第２露光光で基板を露光し、前記第２露光光で露光した基板を測定検査した結果に基づいて、前記第２露光光の照射に関する前記投影光学系の第２光学特性情報を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定検査方法。
12. 前記露光装置とは別に設けられた測定検査装置で前記露光装置の投影光学系の光学特性情報を測定検査することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の測定検査方法。
13. 前記露光装置とは別に設けられた測定検査装置で測定検査し、
    前記測定検査装置で測定検査した結果を通信部を介して前記露光装置へ伝達することを特徴とする請求項１２に記載の測定検査方法。
14. 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の測定検査方法で前記露光装置の投影光学系の光学特性情報を測定検査することを特徴とする測定検査装置。
15. 第１露光光を導く第１光学系と、第２露光光を導く第２光学系と、前記第１光学系で導かれた前記第１露光光を基板上の少なくとも一部の領域へ導くとともに、前記第２光学系で導かれた前記第２露光光を前記基板上の少なくとも一部の領域へ導く第３光学系と、を備える投影光学系を有し、前記第１露光光と前記第２露光光とで基板を露光する露光装置であって、
    前記第１光学系及び前記第３光学系を介した前記第１露光光と、前記第２光学系及び前記第３光学系を介した前記第２露光光とに基づく測定検査処理によって検出された前記投影光学系の光学特性情報に基づいて、前記第１光学系の結像性能と、前記第２光学系の結像性能との少なくとも一方を制御する制御装置を備える露光装置。
16. 前記第１露光光と前記第２露光光とで前記基板の少なくとも一部を多重露光することを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
17. 前記測定検査処理で検出された前記投影光学系の光学特性情報は、露光した基板を測定検査した結果に基づいて生成された情報であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の露光装置。
18. 前記制御装置は、
    前記第１露光光の照射に関する前記投影光学系の第１光学特性情報に基づいて、前記第１光学系の結像性能を制御するとともに、前記第２露光光の照射に関する前記投影光学系の第２光学特性情報に基づいて、前記第２光学系の結像性能を制御することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
19. 前記第１露光光と前記第２露光光とでほぼ同時に基板を露光し、
    前記制御装置は、露光された前記基板を測定検査した結果に基づいて求められる前記投影光学系の第１光学特性情報に基づいて前記第１光学系の結像性能を制御するとともに、前記投影光学系の第１光学特性情報とは別に求められた前記投影光学系の第２光学特性情報に基づいて、前記第２光学系の結像性能を制御することを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。
20. 前記第２露光光によらず前記第１露光光で基板を露光し、
    前記制御装置は、前記第１露光光で露光した基板を測定検査した結果に基づいて求められる前記投影光学系の第１光学特性情報に基づいて前記第１光学系の結像性能を制御し、
    前記第１露光光によらず前記第２露光光で基板を露光し、
    前記制御装置は、前記第２露光光で露光した基板を測定検査した結果に基づいて求められる前記投影光学系の第２光学特性情報に基づいて前記第２光学系の結像性能を制御することを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。
21. 請求項１５〜２０のいずれか一項に記載の露光装置を備え、デバイスを製造するデバイス製造処理装置。

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