(57)【要約】【課題】半導体装置のレイヤ間を精度良く重ね合わせすることができる露光装置を提供すること。【解決手段】実施形態の露光装置は、アライメント計測部とフォーカスマップ計測部と制御部とを備えている。制御部は、下層側パターンの下層位置情報と上層側パターンの上層位置情報とに基づいて、上下層間の位置合わせに用いるアライメント補正値を算出する算出部を有している。前記下層位置情報は、前記下層側パターンを転写する際に計測されたアライメントデータおよびフォーカスマップと、過去の基板に基づいて設定された補正値と、を含んでいる。前記上層位置情報は、前記上層側パターンを転写する際に前記アライメント計測部が計測したアライメントデータおよび前記フォーカスマップ計測部が計測したフォーカスマップと、過去の基板に基づいて設定されて前記上層側パターンを転写する際に用いる補正値とを含んでいる。【選択図】図２
2014053426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクパターンが形成された原版に露光光を照射することによって基板に前記マスクパターンに対応するパターンを転写する露光処理部と、
前記露光処理部を制御する制御部と、
を備え、
前記露光処理部は、
前記基板のアライメントデータを計測するアライメントデータ計測部と、
前記基板のフォーカスマップを計測するフォーカスマップ計測部と、
前記原版の表面形状を計測する原版形状計測装置と、
を有し、
前記制御部は、
これから露光処理を行う基板である露光対象基板の下層側パターンの位置に関する下層側位置情報と、前記露光対象基板に転写する上層側パターンの位置に関する上層側位置情報と、に基づいて、前記下層側パターンに対して前記上層側パターンを位置合わせする際に用いるアライメント補正値を算出するアライメント補正値算出部を有し、
前記下層側位置情報は、
前記下層側パターンを転写する際に計測されたアライメントデータである下層アライメントデータと、
前記下層側パターンを転写する際に計測されたフォーカスマップである下層フォーカスマップと、
前記露光対象基板よりも以前に露光処理された基板から取得した下層側パターンと上層側パターンとの間の位置ずれ量の履歴に基づいて設定された前記位置合わせに対する補正値であって前記下層側パターンを形成する際に用いた下層補正値と、
前記下層側パターンの形成に用いられる下層用原版に対して前記下層側パターンを転写する際に計測された前記下層用原版の表面形状と、
を含み、
前記上層側位置情報は、
前記上層側パターンを転写する際に前記アライメントデータ計測部が計測したアライメントデータである上層アライメントデータと、
前記上層側パターンを形成する際に前記フォーカスマップ計測部が計測したフォーカスマップである上層フォーカスマップと、
前記位置合わせに対する補正値であって前記上層側パターンを転写する際に用いる上層補正値と、
前記上層側パターンの形成に用いられる上層用原版に対して前記上層側パターンを転写する際に前記原版形状計測装置が計測した前記上層用原版の表面形状と、
を含み、
前記制御部は、前記アライメント補正値算出部が算出したアライメント補正値を用いて、前記下層側パターンに対する前記上層側パターンの位置合わせを制御することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
マスクパターンが形成された原版に露光光を照射することによって基板に前記マスクパターンに対応するパターンを転写する露光処理部と、
前記露光処理部を制御する制御部と、
を備え、
前記露光処理部は、
前記基板のアライメントデータを計測するアライメントデータ計測部と、
前記基板のフォーカスマップを計測するフォーカスマップ計測部と、
を有し、
前記制御部は、
これから露光処理を行う基板である露光対象基板の下層側パターンの位置に関する下層側位置情報と、前記露光対象基板に転写する上層側パターンの位置に関する上層側位置情報と、に基づいて、前記下層側パターンに対して前記上層側パターンを位置合わせする際に用いるアライメント補正値を算出するアライメント補正値算出部を有し、
前記下層側位置情報は、
前記下層側パターンを転写する際に計測されたアライメントデータである下層アライメントデータと、
前記下層側パターンを転写する際に計測されたフォーカスマップである下層フォーカスマップと、
前記露光対象基板よりも以前に露光処理された基板から取得した下層側パターンと上層側パターンとの間の位置ずれ量の履歴に基づいて設定された前記位置合わせに対する補正値であって前記下層側パターンを形成する際に用いた下層補正値と、
を含み、
前記上層側位置情報は、
前記上層側パターンを転写する際に前記アライメントデータ計測部が計測したアライメントデータである上層アライメントデータと、
前記上層側パターンを形成する際に前記フォーカスマップ計測部が計測したフォーカスマップである上層フォーカスマップと、
前記位置合わせに対する補正値であって前記上層側パターンを転写する際に用いる上層補正値と、
を含み、
前記制御部は、前記アライメント補正値算出部が算出したアライメント補正値を用いて、前記下層側パターンに対する前記上層側パターンの位置合わせを制御することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記露光処理部は、前記原版の表面形状を計測する原版形状計測装置をさらに有し、
前記下層側位置情報は、前記下層側パターンの形成に用いられる下層用原版に対して前記下層側パターンを転写する際に計測された前記下層用原版の表面形状をさらに含み、
前記上層側位置情報は、前記上層側パターンの形成に用いられる上層用原版に対して前記上層側パターンを転写する際に前記原版形状計測装置が計測した前記上層用原版の表面形状をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記露光処理部は、前記原版の温度分布を計測する原版温度分布計測装置をさらに有し、
前記下層側位置情報は、前記下層側パターンの形成に用いられる下層用原版に対して前記下層側パターンを転写する際に計測された下層用原版の温度分布をさらに含み、
前記上層側位置情報は、前記上層側パターンの形成に用いられる上層用原版に対して前記上層側パターンを転写する際に前記原版温度分布計測装置が計測した前記上層用原版の温度分布をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
前記露光処理部は、前記基板の温度分布を計測する基板温度分布計測装置をさらに有し、
前記下層側位置情報は、前記下層側パターンを転写する際に計測された基板の温度分布をさらに含み、
前記上層側位置情報は、前記上層側パターンを転写する際に前記基板温度分布計測装置が計測した基板の温度分布をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項６】
基板のアライメントデータを計測するアライメントデータ計測ステップと、
前記基板のフォーカスマップを計測するフォーカスマップ計測ステップと、
マスクパターンが形成された原版に露光光を照射することによって前記基板に前記マスクパターンに対応するパターンを転写する露光処理ステップと、
を有し、
前記露光処理を行う際には、これから露光処理を行う基板である露光対象基板の下層側パターンの位置に関する下層側位置情報と、前記露光対象基板に転写する上層側パターンの位置に関する上層側位置情報と、に基づいて、前記下層側パターンに対して前記上層側パターンを位置合わせする際に用いるアライメント補正値を算出し、
前記下層側位置情報は、
前記下層側パターンを転写する際に計測されたアライメントデータである下層アライメントデータと、
前記下層側パターンを転写する際に計測されたフォーカスマップである下層フォーカスマップと、
前記露光対象基板よりも以前に露光処理された基板から取得した下層側パターンと上層側パターンとの間の位置ずれ量の履歴に基づいて設定された前記位置合わせに対する補正値であって前記下層側パターンを形成する際に用いた下層補正値と、
を含み、
前記上層側位置情報は、
前記上層側パターンを転写する際に前記アライメントデータ計測部が計測したアライメントデータである上層アライメントデータと、
前記上層側パターンを形成する際に前記フォーカスマップ計測部が計測したフォーカスマップである上層フォーカスマップと、
前記位置合わせに対する補正値であって前記上層側パターンを転写する際に用いる上層補正値と、
を含み、
算出したアライメント補正値を用いて、前記下層側パターンに対する前記上層側パターンの位置合わせを制御することを特徴とする露光方法。
【請求項７】
基板のアライメントデータを計測するアライメントデータ計測ステップと、
前記基板のフォーカスマップを計測するフォーカスマップ計測ステップと、
マスクパターンが形成された原版に露光光を照射することによって前記基板に前記マスクパターンに対応するパターンを転写する露光処理ステップと、
転写されたパターンに対応する基板上パターンを前記基板上に形成するパターン形成ステップと、
を有し、
前記露光処理を行う際には、これから露光処理を行う基板である露光対象基板の下層側パターンの位置に関する下層側位置情報と、前記露光対象基板に転写する上層側パターンの位置に関する上層側位置情報と、に基づいて、前記下層側パターンに対して前記上層側パターンを位置合わせする際に用いるアライメント補正値を算出し、
前記下層側位置情報は、
前記下層側パターンを転写する際に計測されたアライメントデータである下層アライメントデータと、
前記下層側パターンを転写する際に計測されたフォーカスマップである下層フォーカスマップと、
前記露光対象基板よりも以前に露光処理された基板から取得した下層側パターンと上層側パターンとの間の位置ずれ量の履歴に基づいて設定された前記位置合わせに対する補正値であって前記下層側パターンを形成する際に用いた下層補正値と、
を含み、
前記上層側位置情報は、
前記上層側パターンを転写する際に前記アライメントデータ計測部が計測したアライメントデータである上層アライメントデータと、
前記上層側パターンを形成する際に前記フォーカスマップ計測部が計測したフォーカスマップである上層フォーカスマップと、
前記位置合わせに対する補正値であって前記上層側パターンを転写する際に用いる上層補正値と、
を含み、
算出したアライメント補正値を用いて、前記下層側パターンに対する前記上層側パターンの位置合わせを制御することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、露光装置、露光方法および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際のリソグラフィ工程では、ウエハに形成済みの下層側パターンと、これから形成する上層側パターンと、の重ね合わせ精度が要求される。重ね合わせ精度が低下すると製造された半導体装置が正しく動作しないからである。
【０００３】
半導体装置の製造プロセスにおいては、プロセス経過によって、ウエハの表面と裏面とで膜構成に差が生じてしまうので、表面と裏面との膜応力差が発生し、この結果、ウエハが反る現象が知られている。反ったウエハを露光装置がチャックすると、ウエハの歪みが残りやすいので、重ね合わせ精度の低下を招くこととなる。このため、半導体装置のレイヤ間を精度良く重ね合わせすることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第７２３９３６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、半導体装置のレイヤ間を精度良く重ね合わせすることができる露光装置、露光方法および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、露光装置が提供される。前記露光装置は、マスクパターンが形成された原版に露光光を照射することによって基板に前記マスクパターンに対応するパターンを転写する露光処理部と、前記露光処理部を制御する制御部と、を備えている。そして、前記露光処理部は、前記基板のアライメントデータを計測するアライメントデータ計測部と、前記基板のフォーカスマップを計測するフォーカスマップ計測部と、を有している。また、前記制御部は、これから露光処理を行う基板である露光対象基板の下層側パターンの位置に関する下層側位置情報と、前記露光対象基板に転写する上層側パターンの位置に関する上層側位置情報と、に基づいて、前記下層側パターンに対して上層側パターンを位置合わせする際に用いるアライメント補正値を算出するアライメント補正値算出部を有している。そして、前記下層側位置情報は、前記下層側パターンを転写する際に計測されたアライメントデータである下層アライメントデータと、前記下層側パターンを転写する際に計測されたフォーカスマップである下層フォーカスマップと、前記露光対象基板よりも以前に露光処理された基板から取得した下層側パターンと上層側パターンとの間の位置ずれ量の履歴に基づいて設定された前記位置合わせに対する補正値であって前記下層側パターンを形成する際に用いた下層補正値と、を含んでいる。また、前記上層側位置情報は、前記上層側パターンを転写する際に前記アライメントデータ計測部が計測したアライメントデータである上層アライメントデータと、前記上層側パターンを形成する際に前記フォーカスマップ計測部が計測したフォーカスマップである上層フォーカスマップと、前記位置合わせに対する補正値であって前記上層側パターンを転写する際に用いる上層補正値と、を含んでいる。そして、前記制御部は、前記アライメント補正値算出部が算出したアライメント補正値を用いて、前記下層側パターンに対する前記上層側パターンの位置合わせを制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る露光処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は、アライメント補正値の算出処理を説明するための図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図５】図５は、第３の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図６】図６は、第４の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図７】図７は、第５の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図８】図８は、アライメント補正値算出部のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る露光装置、露光方法および半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。露光装置（半導体リソグラフィ装置）１Ａは、半導体装置を製造する際のリソグラフィ工程で用いられる装置である。
【００１０】
本実施形態の露光装置１Ａは、第１の層（下層側パターン）に対して第２の層（上層側パターン）の位置合わせを行ったうえで、下層側パターンの上層側に上層側パターンを露光する。具体的には、露光装置１Ａは、下層側パターンを転写する際に、下層側パターンの位置に関する下層側位置情報（アライメントデータ、入力補正値およびフォーカスマップ）を取得しておき、上層側パターンを転写する前に、上層側パターンの位置に関する上層側位置情報（アライメントデータ、入力補正値およびフォーカスマップ）を取得する。そして、露光装置１Ａは、下層側パターンの位置に関する情報と、上層側パターンの位置に関する情報と、を用いてアライメント補正値を算出する。
【００１１】
露光装置１Ａは、ウエハ（基板）１５に縮小投影露光を行う露光処理機構１０Ａと、露光処理機構１０Ａを制御する制御機構２０Ａと、を備えている。露光処理機構１０Ａは、照明光学系１１と、レチクルステージ１３と、投影レンズ１４と、ウエハステージ１６と、アライメント計測装置３と、フォーカスマップ計測装置４と、を有している。
【００１２】
照明光学系１１は、光源（図示せず）から出力された露光光をマスクパターンの形成されたレチクル（原版）１２に照射する。下層側パターンの形成に用いるレチクル１２には、下層側パターンの位置を測定するためのアライメントマークと、回路パターンと、が形成されている。また、上層側パターンの形成に用いるレチクル１２には、上層側パターンの位置を測定するためのアライメントマークと、回路パターンと、が形成されている。
【００１３】
レチクルステージ１３は、レチクル１２を載置する。投影レンズ１４は、レチクル１２を介して送られてくる露光光をウエハ１５に照射することにより、マスクパターンをウエハ１５に縮小投影する。ウエハステージ１６は、ウエハ１５を載置する。
【００１４】
アライメント計測装置３は、ウエハ１５に形成されているアライメントマークの水平方向の位置（ウエハ１５の表面上の位置）（以下、マーク位置という）を計測する。ウエハ１５には、回路パターンなどとともにアライメントマークが形成されている。
【００１５】
フォーカスマップ計測装置４は、ウエハ１５のフォーカスマップを計測する。フォーカスマップは、ウエハ１５の高さ方向の歪み（凹凸）を示すマップである。フォーカスマップおよびマーク位置は、ウエハ１５がウエハステージ１６に載置された状態で計測される。
【００１６】
制御機構２０Ａは、アライメント補正値算出部２１Ａと、計測結果ＤＢ（データベース）２２Ａと、を有している。アライメント補正値算出部２１Ａは、下層側パターンの、アライメントデータ、入力補正値およびフォーカスマップと、上層側パターンの、アライメントデータ、入力補正値およびフォーカスマップと、を用いてアライメント補正値を算出する。
【００１７】
入力補正値は、マーク位置を補正するための値であり、過去に処理されたウエハなどの出来映え検査などに基づいて決定される。換言すると、入力補正値は、露光対象となるウエハ１５よりも以前に露光処理されたウエハから取得した下層側パターンと上層側パターンとの間の位置ずれ量の履歴に基づいて設定された、位置合わせに対する補正値である。入力補正値は、外部装置からアライメント補正値算出部２１Ａに入力してもよいし、ユーザがアライメント補正値算出部２１Ａに入力してもよい。また、入力補正値は、外部装置から計測結果ＤＢ２２Ａに入力してもよいし、ユーザが計測結果ＤＢ２２Ａに入力してもよい。以下では、入力補正値が計測結果ＤＢ２２Ａに入力される場合について説明する。
【００１８】
アライメント補正値は、下層側パターンに対する上層側パターンの転写位置を補正するための値である。アライメント補正値算出部２１Ａは、計測結果ＤＢ２２Ａ内の情報を用いてアライメント補正値を算出する。計測結果ＤＢ２２Ａは、マーク位置の計測結果、フォーカスマップの計測結果および入力補正値を記憶するデータベースである。計測結果ＤＢ２２Ａは、メモリなどを用いて構成されている。
【００１９】
露光対象基板としてのウエハ１５に露光を行う際には、露光装置１Ａの外部から露光処理機構１０Ａ内に搬送されてきたウエハ１５が、アライメント計測装置３およびフォーカスマップ計測装置４で計測される。マーク位置の計測結果およびフォーカスマップの計測結果は、制御機構２０Ａに送られて、計測結果ＤＢ２２Ａ内に格納される。
【００２０】
アライメント補正値算出部２１Ａは、計測結果ＤＢ２２Ａ内のデータを用いて、アライメント補正値を算出する。ウエハ１５に下層側パターンを転写する際には、下層側パターンへの入力補正値が外部装置などからアライメント補正値算出部２１Ａに入力される。ウエハ１５に下層側パターンを転写する際には、下層側パターンの、アライメントデータ（アライメント計測結果）、入力補正値およびフォーカスマップが計測結果ＤＢ２２Ａ内に格納される。
【００２１】
ウエハ１５に上層側パターンを転写する際には、上層側パターンへの入力補正値が外部装置などからアライメント補正値算出部２１Ａに入力される。上層側パターンの、アライメントデータ、入力補正値およびフォーカスマップが計測結果ＤＢ２２Ａ内に格納される。
【００２２】
下層側パターン上に上層側パターンを転写する際には、アライメント補正値算出部２１Ａが、上層側パターンに対する計測結果（マーク位置の計測結果およびフォーカスマップの計測結果）と、上層側パターンへの入力補正値（上層側補正値）と、下層側パターンに対する計測結果と、下層側パターンの転写時に用いた入力補正値（下層側補正値）と、を用いて、アライメント補正値を算出する。制御機構２０Ａは、アライメント補正値算出部２１Ａによって算出されたアライメント補正値を反映するように、露光処理機構１０Ａを制御してウエハ１５に上層側パターンを転写する。
【００２３】
換言すると、露光処理機構１０Ａは、アライメント補正値算出部２１Ａが算出したアライメント補正値を用いて上層側パターンの転写位置を補正する。そして、露光処理機構１０Ａは、補正した転写位置に上層側パターンを転写する。
【００２４】
なお、下層側パターンにアライメントしない場合には、アライメント計測装置３での計測は省略される。また、マーク位置の計測結果、フォーカスマップの計測結果または入力補正値は、アライメント補正値を算出した後に計測結果ＤＢ２２Ａ内に格納してもよいし、アライメント補正値を算出する前に計測結果ＤＢ２２Ａ内に格納してもよい。アライメント補正値を算出した後に計測結果ＤＢ２２Ａ内に格納する場合、アライメント補正値を算出する際には、マーク位置の計測結果、フォーカスマップの計測結果、入力補正値は、アライメント計測装置３、フォーカスマップ計測装置４、外部装置などからアライメント補正値算出部２１Ａに入力される。また、マーク位置の計測結果、フォーカスマップの計測結果または入力補正値は、露光前から露光後の何れのタイミングで計測結果ＤＢ２２Ａ内に格納してもよい。
【００２５】
つぎに、露光装置１Ａによる露光処理手順について説明する。図２は、第１の実施形態に係る露光処理手順を示すフローチャートである。露光装置１Ａは、ウエハ１５を露光処理機構１０Ａ内にロードしてウエハステージ１６上に載置する（ステップＳ１０）。
【００２６】
露光装置１Ａは、ウエハ１５の各ショットに対して順番に露光処理を行う。アライメント補正値算出部２１Ａは、露光処理を行う前に、露光対象となるショットが下層レイヤ（下層側パターン）にアライメントするショットであるか否かを判定する（ステップＳ２０）。
【００２７】
露光対象となるショットが下層レイヤにアライメントするショットである場合（ステップＳ２０、Ｙｅｓ）、アライメント補正値算出部２１Ａは、下層レイヤ露光時の下層側パターンの位置に関する情報を計測結果ＤＢ２２Ａから取得する。
【００２８】
具体的には、アライメント補正値算出部２１Ａは、下層レイヤ露光時に計測したアライメントデータ（下層アライメントデータ）と、下層レイヤ露光時に用いた入力補正値（下層入力補正値）と、下層レイヤ露光時に計測したフォーカスマップ（下層フォーカスマップ）と、を計測結果ＤＢ２２Ａ内から取得する（ステップＳ３０）。
【００２９】
一方、露光対象となるショットが下層レイヤにアライメントするショットでない場合（ステップＳ２０、Ｎｏ）、アライメント補正値算出部２１Ａは、下層レイヤ露光時の情報を取得しない。例えば、ウエハ１５に対して最初に形成されるレイヤのショットが、下層レイヤにアライメントしないショットである。また、ダミーショットなどを形成するショットを、下層レイヤにアライメントしないショットとしてもよい。
【００３０】
フォーカスマップ計測装置４は、ロードしたウエハ１５のフォーカスマップ（上層フォーカスマップ）を計測する（ステップＳ４０）。また、アライメント計測装置３は、ロードしたウエハ１５のマーク位置（アライメントデータ）を計測する。このように、露光処理前にウエハ１５をウエハステージ１６上に載置した状態で、フォーカスマップやアライメントデータが計測される。
【００３１】
この後、露光処理機構１０Ａは、ウエハ１５のアライメントを行う。具体的には、露光処理機構１０Ａは、下層レイヤに対する上層レイヤのアライメントを行う（ステップＳ５０）。このとき、露光処理機構１０Ａは、下層側パターンのマーク位置と上層側パターンのマーク位置とを、位置合わせすることにより、ウエハ１５へのアライメントを行う。
【００３２】
さらに、アライメント補正値算出部２１Ａは、下層側パターンの位置に関する情報と、上層側パターンの位置に関する情報と、に基づいて、アライメント補正値を算出する。ここでの下層側パターンの位置に関する情報は、下層アライメントデータ、下層入力補正値および下層フォーカスマップの３つの情報を含んでいる。また、ここでの上層側パターンの位置に関する情報は、上層アライメントデータ、上層入力補正値および上層フォーカスマップの３つの情報を含んでいる。
【００３３】
露光処理機構１０Ａは、アライメント補正値算出部２１Ａが算出したアライメント補正値を用いて露光位置の補正を行う。このように、露光装置１Ａでは、上層アライメントデータ、上層入力補正値および上層フォーカスマップを用いた露光位置の補正が行われる（ステップＳ６０）。そして、露光処理機構１０Ａは、ウエハ１５への露光を行う（ステップＳ７０）。
【００３４】
このように、露光装置１Ａが下層側パターンの位置に関する情報と、上層側パターンの位置に関する情報と、に基づいて、アライメント補正値を算出するので、ウエハ１５に反りがある場合であっても重ね合わせ精度を向上させることができる。
【００３５】
図３は、アライメント補正値の算出処理を説明するための図である。図３の（ａ）は、フォーカスマップの一例を示している。また、図３の（ｂ）は、ウエハ１５の歪み方を断面図で示している。
【００３６】
フォーカスマップ５１は、ウエハ１５の表面の高さを示している。ここでは、ウエハ１５の高さを色の濃度で示している。図３の（ａ）に示すように、ウエハ１５は、歪みなどにより、種々の高さを有している。フォーカスマップ５１は、露光時のフォーカス補正に用いられるとともに、アライメント補正値の算出に用いられる。
【００３７】
図３の（ｂ）に示す位置Ａ，Ｂ，Ｃは、ウエハ１５の表面上の位置であり、位置Ａｃ，Ｂｃ，Ｃｃは、ウエハ１５の中央面５２上（膜厚方向の中間面）の位置である。ウエハ１５に歪みが生じていない場合、位置Ａ，Ｂ，Ｃは、１つの平行な面上に並ぶとともに、位置Ａｃ，Ｂｃ，Ｃｃは、１つの平行な面上に並ぶ。
【００３８】
一方、ウエハ１５に歪みが生じてウエハ１５が変形すると、位置Ａ，Ｂ，Ｃは、１つの曲面上に並ぶとともに、位置Ａｃ，Ｂｃ，Ｃｃは、１つの曲面上に並ぶ。図３の（ｃ）では、ウエハ１５が上側に反った場合を示している。この場合において、位置Ａ，Ｂ間と位置Ｂ，Ｃ間は、ともにウエハ１５に歪みが生じていない場合と比べて、距離が伸びている。換言すると、ウエハ１５に歪みが生じてウエハ１５が変形すると、ウエハ１５に歪みが生じていない場合と比べて、ウエハ１５の表面が伸びる。
【００３９】
ウエハ１５に歪みが生じてウエハ１５が変形すると、ウエハ１５の水平面である中央面５２が、曲面である中央面５３に変形する。この場合であっても、位置Ａｃ，Ｂｃ間の距離と位置Ｂｃ，Ｃｃ間の距離は、ともに不変である。
【００４０】
このように、ウエハ１５に歪みが生じてウエハ１５が変形すると、ウエハ１５の表面上の位置Ａ，Ｂ，Ｃに位置ずれが生じる。そして、ウエハ１５の変形量は、フォーカスマップ５１に対応しているので、本実施形態では、アライメント補正値算出部２１Ａが、下層側パターンおよび上層側パターンのフォーカスマップ５１を用いて、アライメント補正値を算出する。アライメント補正値算出部２１Ａは、例えば以下の式（１）を用いて上層側パターンと下層側パターンとの間の位置ずれ量を予測し、予測結果に基づいてアライメント補正値を算出する。アライメント補正値算出部２１Ａは、位置ずれ量が無くなるようなアライメント補正値を算出する。
【００４１】
【数１】
2014053426.tif 000003
【００４２】
式（１）は、下層側パターンに対する上層側パターンの転写位置ずれ量を予測するモデル式である。式（１）におけるｄｘiは、ウエハ１５の水平方向（主面上）におけるｘ座標の位置ずれ量であり、ｄｙiは、ウエハ１５の水平方向（主面上）におけるｙ座標の位置ずれ量である。また、ｔは、ウエハ１５の厚さである。また、ｎxは、ウエハ１５の表面における法線ベクトルのｘ成分であり、ｎyは、ウエハ１５の表面における法線ベクトルのｙ成分である。また、ｈcは、位置Ａｃ，Ｂｃ，Ｃｃの高さ方向のずれ量である。
【００４３】
半導体装置（半導体集積回路）を製造する際には、ウエハ１５上への成膜処理、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。具体的には、ウエハ１５上に被加工膜が成膜された後、被加工膜上にレジストが塗布される。そして、レジストの塗布されたウエハ１５に、回路パターンの形成されたマスク（レチクル１２など）を用いて露光が行われる。
【００４４】
露光処理は、例えば、露光装置１Ａを用いて行われる。露光装置１Ａを用いてウエハ１５に上層側パターンの露光を行う際には、アライメント補正値算出部２１Ａによってアライメント補正値が算出される。そして、アライメント補正値を用いて露光位置が補正される。
【００４５】
露光処理の後、ウエハ１５が現像されることにより、ウエハ１５上にレジストパターンが形成される。この後、レジストパターンをマスクとして被加工膜がエッチングされる。これにより、被加工膜にパターンが形成される。
【００４６】
なお、マーク位置の計測結果、フォーカスマップの計測結果または入力補正値は、計測結果ＤＢ２２Ａ内に格納することなく、外部装置に格納しておいてもよい。この場合、アライメント補正値算出部２１Ａは、外部装置からフォーカスマップの計測結果または入力補正値を取得してアライメント補正値を算出する。
【００４７】
また、アライメント補正値算出部２１Ａがアライメント補正値を算出する際に用いる下層アライメントデータや下層フォーカスマップは、露光装置１Ａが測定したものであってもよいし、露光装置１Ａ以外の装置によって測定されたものであってもよい。
【００４８】
このように第１の実施形態によれば、下層アライメントデータ、下層入力補正値および下層フォーカスマップを用いて、下層側パターンに対する上層側パターンのアライメント補正値を算出するので、上層側パターンと下層側パターンとの間の重ね合わせ精度を簡易な構成で容易に向上させることが可能となる。したがって、半導体装置のレイヤ間を精度良く重ね合わせすることが可能となる。
【００４９】
（第２の実施形態）
つぎに、図４を用いてこの発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、反射型投影光学系を用いて構成される露光処理機構で露光を行う際に、下層アライメントデータ、下層入力補正値および下層フォーカスマップを用いて、下層側パターンに対する上層側パターンのアライメント補正値を算出する。
【００５０】
図４は、第２の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。図４の各構成要素のうち図１に示す第１の実施形態の露光装置１Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００５１】
露光装置１Ｂは、例えば、ＥＵＶ（Extreme  Ultraviolet）露光装置であり、反射型投影光学系を用いてウエハ１５への露光を行う。露光装置１Ｂは、ウエハ１５に反射型投影露光を行う露光処理機構１０Ｂと、露光処理機構１０Ｂを制御する制御機構２０Ｂと、を備えている。露光処理機構１０Ｂは、照明光学系３１と、レチクルステージ３３と、投影光学系３４と、ウエハステージ１６と、アライメント計測装置３と、フォーカスマップ計測装置４と、を有している。
【００５２】
照明光学系３１は、光源（図示せず）から出力された露光光をマスクパターンの形成された反射型マスク（レチクル）３２に照射する。下層側パターンの形成に用いる反射型マスク３２には、下層側パターンの位置を測定するためのアライメントマークと、回路パターンと、が形成されている。また、上層側パターンの形成に用いる反射型マスク３２には、上層側パターンの位置を測定するためのアライメントマークと、回路パターンと、が形成されている。
【００５３】
レチクルステージ３３は、反射型マスク３２を載置する。投影光学系３４は、反射型マスク３２で反射された露光光をウエハ１５に照射することにより、マスクパターンをウエハ１５に縮小投影する。
【００５４】
制御機構２０Ｂは、制御機構２０Ａと同様の機能（アライメント補正値算出部２１Ｂ、計測結果ＤＢ２２Ｂ）を有している。アライメント補正値算出部２１Ｂは、アライメント補正値算出部２１Ａと同様の機能を有し、計測結果ＤＢ２２Ｂは計測結果ＤＢ２２Ａと同様の機能を有している。
【００５５】
露光装置１Ｂは、露光装置１Ａと同様に、アライメント補正値算出部２１Ｂが、下層アライメントデータ、下層入力補正値、下層フォーカスマップ、上層アライメントデータ、上層入力補正値および上層フォーカスマップを用いて、アライメント補正値を算出する。
【００５６】
また、アライメント補正値算出部２１Ｂがアライメント補正値を算出する際に用いる下層アライメントデータや下層フォーカスマップは、露光装置１Ｂが測定したものであってもよいし、露光装置１Ｂ以外の装置によって測定されたものであってもよい。
【００５７】
このように第２の実施形態によれば、下層アライメントデータ、下層入力補正値および下層フォーカスマップを用いて、下層側パターンに対する上層側パターンのアライメント補正値を算出するので、上層側パターンと下層側パターンとの間の重ね合わせ精度を簡易な構成で容易に向上させることが可能となる。したがって、半導体装置のレイヤ間を精度良く重ね合わせすることが可能となる。
【００５８】
（第３の実施形態）
つぎに、図５を用いてこの発明の第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、レチクル形状に基づいて、下層側パターンに対する上層側パターンのアライメント補正値を算出する。
【００５９】
図５は、第３の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。図５の各構成要素のうち図１に示す第１の実施形態の露光装置１Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００６０】
露光装置１Ｃは、ウエハ１５に縮小投影露光を行う露光処理機構１０Ｃと、露光処理機構１０Ｃを制御する制御機構２０Ｃと、を備えている。露光処理機構１０Ｃは、露光処理機構１０Ａの機能と、レチクル形状計測装置５と、を有している。具体的には、露光処理機構１０Ｃは、照明光学系１１と、レチクルステージ１３と、投影レンズ１４と、ウエハステージ１６と、アライメント計測装置３と、フォーカスマップ計測装置４と、レチクル形状計測装置５と、を有している。
【００６１】
レチクル形状計測装置５は、レチクルステージ１３に載置されるレチクル（レチクル１２など）の表面形状を計測する装置である。レチクル形状計測装置５は、レチクル１２の外周部（レチクルステージ１３がレチクル１２を保持する部分）の位置を計測することにより、レチクル１２の表面形状を計測する。レチクル形状計測装置５は、レチクル１２の主面方向の位置（ｘ，ｙ）やレチクル１２の厚さ方向の位置（ｚ）を計測することにより、レチクル１２の歪み（レチクル形状）を計測する。レチクル形状計測装置５は、計測結果であるレチクル形状を、制御機構２０Ｃに送る。
【００６２】
制御機構２０Ｃは、アライメント補正値算出部２１Ｃと、計測結果ＤＢ２２Ｃと、を有している。本実施形態のアライメント補正値算出部２１Ｃは、下層側パターンを転写した際のレチクル形状と、上層側パターンを転写する際のレチクル形状と、を用いて、アライメント補正値を算出する。
【００６３】
具体的には、アライメント補正値算出部２１Ｃは、下層アライメントデータ、下層入力補正値、下層フォーカスマップおよび下層側パターン転写時のレチクル形状、上層アライメントデータ、上層入力補正値、上層フォーカスマップおよび上層側パターン転写時のレチクル形状と、に基づいて、アライメント補正値を算出する。
【００６４】
アライメント補正値算出部２１Ｃは、計測結果ＤＢ２２Ｃ内の情報を用いてアライメント補正値を算出する。計測結果ＤＢ２２Ｃは、マーク位置の計測結果、フォーカスマップの計測結果、入力補正値およびレチクル形状を記憶するデータベースである。計測結果ＤＢ２２Ｃは、メモリなどを用いて構成されている。
【００６５】
ウエハ１５への露光を行う際には、露光装置１Ｃの外部から露光処理機構１０Ｃ内に搬送されてきたウエハ１５がレチクル形状計測装置５、アライメント計測装置３およびフォーカスマップ計測装置４で計測される。レチクル形状の計測結果、マーク位置の計測結果およびフォーカスマップの計測結果は、制御機構２０Ｃに送られて、計測結果ＤＢ２２Ｃ内に格納される。
【００６６】
アライメント補正値算出部２１Ｃは、計測結果ＤＢ２２Ｃ内のデータを用いて、アライメント補正値を算出する。ウエハ１５に下層側パターンを転写する際には、下層側パターンへの入力補正値が外部装置などからアライメント補正値算出部２１Ｃに入力される。ウエハ１５に下層側パターンを転写する際には、下層側パターンの、レチクル形状、アライメントデータ（アライメント計測結果）、入力補正値およびフォーカスマップが計測結果ＤＢ２２Ｃ内に格納される。
【００６７】
ウエハ１５に上層側パターンを転写する際には、上層側パターンへの入力補正値が外部装置などからアライメント補正値算出部２１Ｃに入力される。ウエハ１５に上層側パターンを転写する際には、上層側パターンの、レチクル形状、アライメントデータ、入力補正値およびフォーカスマップが計測結果ＤＢ２２Ｃ内に格納される。
【００６８】
下層側パターン上に上層側パターンを転写する際には、アライメント補正値算出部２１Ｃが、上層側パターンに対する計測結果（レチクル形状の計測結果、マーク位置の計測結果およびフォーカスマップの計測結果）と、上層側パターンへの入力補正値と、下層側パターンに対する計測結果と、下層側パターンの転写時に用いた入力補正値と、を用いて、アライメント補正値を算出する。制御機構２０Ｃは、アライメント補正値算出部２１Ｃによって算出されたアライメント補正値を反映するように、露光処理機構１０Ｃを制御してウエハ１５に上層側パターンを転写する。
【００６９】
換言すると、露光処理機構１０Ｃは、アライメント補正値算出部２１Ｃが算出したアライメント補正値を用いて上層側パターンの転写位置を補正する。そして、露光処理機構１０Ｃは、補正した転写位置に上層側パターンを転写する。
【００７０】
なお、下層側パターンにアライメントしない場合には、アライメント計測装置３での計測やレチクル形状計測装置５での計測は省略される。また、レチクル形状は、アライメント補正値を算出した後に計測結果ＤＢ２２Ｃ内に格納してもよいし、アライメント補正値を算出する前に計測結果ＤＢ２２Ｃ内に格納してもよい。アライメント補正値を算出した後に計測結果ＤＢ２２Ｃ内に格納する場合、アライメント補正値を算出する際には、レチクル形状がレチクル形状計測装置５からアライメント補正値算出部２１Ｃに入力される。また、レチクル形状は、露光前から露光後の何れのタイミングで計測結果ＤＢ２２Ｃ内に格納してもよい。
【００７１】
なお、レチクル形状の計測結果、マーク位置の計測結果、フォーカスマップの計測結果または入力補正値は、計測結果ＤＢ２２Ｃ内に格納することなく、外部装置に格納しておいてもよい。この場合、アライメント補正値算出部２１Ｃは、外部装置からレチクル形状、フォーカスマップの計測結果または入力補正値を取得してアライメント補正値を算出する。また、露光処理機構１０Ｃを、反射型投影光学系を用いて構成してもよい。
【００７２】
また、アライメント補正値算出部２１Ｃがアライメント補正値を算出する際に用いる下層アライメントデータ、下層フォーカスマップおよび下層側パターンのレチクル形状は、露光装置１Ｃが測定したものであってもよいし、露光装置１Ｃ以外の装置によって測定されたものであってもよい。
【００７３】
このように第３の実施形態によれば、レチクル形状、下層アライメントデータ、下層入力補正値および下層フォーカスマップを用いて、下層側パターンに対する上層側パターンのアライメント補正値を算出するので、上層側パターンと下層側パターンとの間の重ね合わせ精度を簡易な構成で容易に向上させることが可能となる。したがって、半導体装置のレイヤ間を精度良く重ね合わせすることが可能となる。
【００７４】
（第４の実施形態）
つぎに、図６を用いてこの発明の第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、レチクルの温度分布に基づいて、下層側パターンに対する上層側パターンのアライメント補正値を算出する。
【００７５】
図６は、第４の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。図６の各構成要素のうち図１に示す第１の実施形態の露光装置１Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００７６】
露光装置１Ｄは、ウエハ１５に縮小投影露光を行う露光処理機構１０Ｄと、露光処理機構１０Ｄを制御する制御機構２０Ｄと、を備えている。露光処理機構１０Ｄは、露光処理機構１０Ａの機能と、レチクル温度分布計測装置６と、を有している。具体的には、露光処理機構１０Ｄは、照明光学系１１と、レチクルステージ１３と、投影レンズ１４と、ウエハステージ１６と、アライメント計測装置３と、フォーカスマップ計測装置４と、レチクル温度分布計測装置６と、を有している。
【００７７】
レチクル温度分布計測装置６は、レチクルステージ１３に載置されるレチクル（レチクル１２など）の表面温度の分布（レチクル温度分布）を計測する装置である。レチクル温度分布計測装置６は、計測結果であるレチクル温度分布を、制御機構２０Ｄに送る。
【００７８】
制御機構２０Ｄは、アライメント補正値算出部２１Ｄと、計測結果ＤＢ２２Ｄと、を有している。本実施形態のアライメント補正値算出部２１Ｄは、下層側パターンを転写した際のレチクル温度分布と、上層側パターンを転写する際のレチクル温度分布と、を用いて、アライメント補正値を算出する。
【００７９】
具体的には、アライメント補正値算出部２１Ｄは、下層アライメントデータ、下層入力補正値、下層フォーカスマップおよび下層側パターン転写時のレチクル温度分布、上層アライメントデータ、上層入力補正値、上層フォーカスマップおよび上層側パターン転写時のレチクル温度分布と、に基づいて、アライメント補正値を算出する。
【００８０】
アライメント補正値算出部２１Ｄは、レチクル温度分布に基づいて、レチクル１２の主面方向の位置（ｘ，ｙ）やレチクル１２の厚さ方向の位置（ｚ）を算出することにより、レチクル１２の歪み量（レチクル形状）を算出する。そして、アライメント補正値算出部２１Ｄは、算出したレチクル形状を用いて、アライメント補正値算出部２１Ｃと同様の処理によってアライメント補正値を算出する。
【００８１】
アライメント補正値算出部２１Ｄは、計測結果ＤＢ２２Ｄ内の情報を用いてアライメント補正値を算出する。計測結果ＤＢ２２Ｄは、マーク位置の計測結果、フォーカスマップの計測結果、入力補正値およびレチクル温度分布を記憶するデータベースである。計測結果ＤＢ２２Ｄは、メモリなどを用いて構成されている。なお、計測結果ＤＢ２２Ｄは、レチクル温度分布の代わりに、レチクル温度分布から算出されたレチクル形状を記憶しておいてもよい。
【００８２】
ウエハ１５への露光を行う際には、露光装置１Ｄの外部から露光処理機構１０Ｄ内に搬送されてきたウエハ１５がレチクル温度分布計測装置６、アライメント計測装置３およびフォーカスマップ計測装置４で計測される。レチクル温度分布の計測結果、マーク位置の計測結果およびフォーカスマップの計測結果は、制御機構２０Ｄに送られて、計測結果ＤＢ２２Ｄ内に格納される。
【００８３】
アライメント補正値算出部２１Ｄは、計測結果ＤＢ２２Ｄ内のデータを用いて、アライメント補正値を算出する。ウエハ１５に下層側パターンを転写する際には、下層側パターンへの入力補正値が外部装置などからアライメント補正値算出部２１Ｄに入力される。ウエハ１５に下層側パターンを転写する際には、下層側パターンの、レチクル温度分布、アライメントデータ（アライメント計測結果）、入力補正値およびフォーカスマップが計測結果ＤＢ２２Ｄ内に格納される。
【００８４】
ウエハ１５に上層側パターンを転写する際には、上層側パターンへの入力補正値が外部装置などからアライメント補正値算出部２１Ｄに入力される。ウエハ１５に上層側パターンを転写する際には、上層側パターンの、レチクル温度分布、アライメントデータ、入力補正値およびフォーカスマップが計測結果ＤＢ２２Ｄ内に格納される。
【００８５】
下層側パターン上に上層側パターンを転写する際には、アライメント補正値算出部２１Ｄが、上層側パターンに対する計測結果（レチクル温度分布の計測結果、マーク位置の計測結果およびフォーカスマップの計測結果）と、上層側パターンへの入力補正値と、下層側パターンに対する計測結果と、下層側パターンの転写時に用いた入力補正値と、を用いて、アライメント補正値を算出する。制御機構２０Ｄは、アライメント補正値算出部２１Ｄによって算出されたアライメント補正値を反映するように、露光処理機構１０Ｄを制御してウエハ１５に上層側パターンを転写する。
【００８６】
換言すると、露光処理機構１０Ｄは、アライメント補正値算出部２１Ｄが算出したアライメント補正値を用いて上層側パターンの転写位置を補正する。そして、露光処理機構１０Ｄは、補正した転写位置に上層側パターンを転写する。
【００８７】
なお、下層側パターンにアライメントしない場合には、アライメント計測装置３での計測やレチクル温度分布計測装置６での計測は省略される。また、レチクル温度分布は、アライメント補正値を算出した後に計測結果ＤＢ２２Ｄ内に格納してもよいし、アライメント補正値を算出する前に計測結果ＤＢ２２Ｄ内に格納してもよい。アライメント補正値を算出した後に計測結果ＤＢ２２Ｄ内に格納する場合、アライメント補正値を算出する際には、レチクル温度分布がレチクル温度分布計測装置６からアライメント補正値算出部２１Ｄに入力される。また、レチクル形状は、露光前から露光後の何れのタイミングで計測結果ＤＢ２２Ｄ内に格納してもよい。
【００８８】
なお、レチクル温度分布の計測結果、マーク位置の計測結果、フォーカスマップの計測結果または入力補正値は、計測結果ＤＢ２２Ｄ内に格納することなく、外部装置に格納しておいてもよい。この場合、アライメント補正値算出部２１Ｄは、外部装置からレチクル温度分布、フォーカスマップの計測結果または入力補正値を取得してアライメント補正値を算出する。また、露光処理機構１０Ｄを、反射型投影光学系を用いて構成してもよい。
【００８９】
また、アライメント補正値算出部２１Ｄがアライメント補正値を算出する際に用いる下層アライメントデータ、下層フォーカスマップおよび下層側パターンのレチクル温度分布は、露光装置１Ｄが測定したものであってもよいし、露光装置１Ｄ以外の装置によって測定されたものであってもよい。
【００９０】
このように第４の実施形態によれば、レチクル温度分布、下層アライメントデータ、下層入力補正値および下層フォーカスマップを用いて、下層側パターンに対する上層側パターンのアライメント補正値を算出するので、上層側パターンと下層側パターンとの間の重ね合わせ精度を簡易な構成で容易に向上させることが可能となる。したがって、半導体装置のレイヤ間を精度良く重ね合わせすることが可能となる。
【００９１】
（第５の実施形態）
つぎに、図７を用いてこの発明の第５の実施形態について説明する。第５の実施形態では、ウエハ１５の温度分布に基づいて、下層側パターンに対する上層側パターンのアライメント補正値を算出する。
【００９２】
図７は、第５の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。図７の各構成要素のうち図１に示す第１の実施形態の露光装置１Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００９３】
露光装置１Ｅは、ウエハ１５に縮小投影露光を行う露光処理機構１０Ｅと、露光処理機構１０Ｅを制御する制御機構２０Ｅと、を備えている。露光処理機構１０Ｅは、露光処理機構１０Ａの機能と、ウエハ温度分布計測装置７と、を有している。具体的には、露光処理機構１０Ｅは、照明光学系１１と、レチクルステージ１３と、投影レンズ１４と、ウエハステージ１６と、アライメント計測装置３と、フォーカスマップ計測装置４と、ウエハ温度分布計測装置７と、を有している。
【００９４】
ウエハ温度分布計測装置７は、ウエハステージ１６に載置されるウエハ（ウエハ１５など）の表面温度の分布（ウエハ温度分布）を計測する装置である。ウエハ温度分布計測装置７は、計測結果であるウエハ温度分布を、制御機構２０Ｅに送る。
【００９５】
制御機構２０Ｅは、アライメント補正値算出部２１Ｅと、計測結果ＤＢ２２Ｅと、を有している。本実施形態のアライメント補正値算出部２１Ｅは、下層側パターンを転写した際のウエハ温度分布と、上層側パターンを転写する際のウエハ温度分布と、を用いて、アライメント補正値を算出する。
【００９６】
具体的には、アライメント補正値算出部２１Ｅは、下層アライメントデータ、下層入力補正値、下層フォーカスマップおよび下層側パターン転写時のウエハ温度分布、上層アライメントデータ、上層入力補正値、上層フォーカスマップおよび上層側パターン転写時のウエハ温度分布と、に基づいて、アライメント補正値を算出する。
【００９７】
アライメント補正値算出部２１Ｅは、ウエハ温度分布に基づいて、ウエハ１５の主面方向の位置（ｘ，ｙ）やウエハ１５の厚さ方向の位置（ｚ）を算出することにより、ウエハ１５の歪み量（凹凸などのウエハ表面形状）を算出する。そして、アライメント補正値算出部２１Ｅは、算出したウエハ形状を用いて、アライメント補正値算出部２１Ａと同様の処理によってアライメント補正値を算出する。
【００９８】
アライメント補正値算出部２１Ｅは、計測結果ＤＢ２２Ｅ内の情報を用いてアライメント補正値を算出する。計測結果ＤＢ２２Ｅは、マーク位置の計測結果、フォーカスマップの計測結果、入力補正値およびウエハ温度分布を記憶するデータベースである。計測結果ＤＢ２２Ｅは、メモリなどを用いて構成されている。なお、計測結果ＤＢ２２Ｅは、ウエハ温度分布の代わりに、ウエハ温度分布から算出されたウエハ形状を記憶しておいてもよい。
【００９９】
ウエハ１５への露光を行う際には、露光装置１Ｅの外部から露光処理機構１０Ｅ内に搬送されてきたウエハ１５がフォーカスマップ計測装置４、アライメント計測装置３およびウエハ温度分布計測装置７で計測される。レチクル温度分布の計測結果、マーク位置の計測結果およびフォーカスマップの計測結果は、制御機構２０Ｅに送られて、計測結果ＤＢ２２Ｅ内に格納される。
【０１００】
アライメント補正値算出部２１Ｅは、計測結果ＤＢ２２Ｅ内のデータを用いて、アライメント補正値を算出する。ウエハ１５に下層側パターンを転写する際には、下層側パターンへの入力補正値が外部装置などからアライメント補正値算出部２１Ｅに入力される。ウエハ１５に下層側パターンを転写する際には、下層側パターンの、ウエハ温度分布、アライメントデータ（アライメント計測結果）、入力補正値およびフォーカスマップが計測結果ＤＢ２２Ｅ内に格納される。
【０１０１】
ウエハ１５に上層側パターンを転写する際には、上層側パターンへの入力補正値が外部装置などからアライメント補正値算出部２１Ｅに入力される。ウエハ１５に上層側パターンを転写する際には、上層側パターンの、ウエハ温度分布、アライメントデータ、入力補正値およびフォーカスマップが計測結果ＤＢ２２Ｅ内に格納される。
【０１０２】
下層側パターン上に上層側パターンを転写する際には、アライメント補正値算出部２１Ｅが、上層側パターンに対する計測結果（ウエハ温度分布の計測結果、マーク位置の計測結果およびフォーカスマップの計測結果）と、上層側パターンへの入力補正値と、下層側パターンに対する計測結果と、下層側パターンの転写時に用いた入力補正値と、を用いて、アライメント補正値を算出する。制御機構２０Ｅは、アライメント補正値算出部２１Ｅによって算出されたアライメント補正値を反映するように、露光処理機構１０Ｅを制御してウエハ１５に上層側パターンを転写する。
【０１０３】
換言すると、露光処理機構１０Ｅは、アライメント補正値算出部２１Ｅが算出したアライメント補正値を用いて上層側パターンの転写位置を補正する。そして、露光処理機構１０Ｅは、補正した転写位置に上層側パターンを転写する。
【０１０４】
なお、下層側パターンにアライメントしない場合には、アライメント計測装置３での計測やウエハ温度分布計測装置７での計測は省略される。また、ウエハ温度分布は、アライメント補正値を算出した後に計測結果ＤＢ２２Ｅ内に格納してもよいし、アライメント補正値を算出する前に計測結果ＤＢ２２Ｅ内に格納してもよい。アライメント補正値を算出した後に計測結果ＤＢ２２Ｅ内に格納する場合、アライメント補正値を算出する際には、ウエハ温度分布がウエハ温度分布計測装置７からアライメント補正値算出部２１Ｅに入力される。また、レチクル形状は、露光前から露光後の何れのタイミングで計測結果ＤＢ２２Ｅ内に格納してもよい。
【０１０５】
なお、ウエハ温度分布の計測結果、マーク位置の計測結果、フォーカスマップの計測結果または入力補正値は、計測結果ＤＢ２２Ｅ内に格納することなく、外部装置に格納しておいてもよい。この場合、アライメント補正値算出部２１Ｅは、外部装置からウエハ温度分布、フォーカスマップの計測結果または入力補正値を取得してアライメント補正値を算出する。また、露光処理機構１０Ｅを、反射型投影光学系を用いて構成してもよい。
【０１０６】
また、アライメント補正値算出部２１Ｅがアライメント補正値を算出する際に用いる下層アライメントデータ、下層フォーカスマップおよび下層側パターンのウエハ温度分布は、露光装置１Ｅが測定したものであってもよいし、露光装置１Ｅ以外の装置によって測定されたものであってもよい。
【０１０７】
つぎに、アライメント補正値算出部２１Ａ〜２１Ｅのハードウェア構成について説明する。なお、アライメント補正値算出部２１Ａ〜２１Ｅは、それぞれ同様のハードウェア構成を有しているので、ここではアライメント補正値算出部２１Ａのハードウェア構成について説明する。
【０１０８】
図８は、アライメント補正値算出部のハードウェア構成を示す図である。アライメント補正値算出部２１Ａは、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）９１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）９２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）９３、表示部９４、入力部９５を有している。アライメント補正値算出部２１Ａでは、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、表示部９４、入力部９５がバスラインを介して接続されている。
【０１０９】
ＣＰＵ９１は、コンピュータプログラムであるアライメント補正値算出プログラム９７を用いてアライメント補正値を算出する。アライメント補正値算出プログラム９７は、コンピュータで実行可能な、アライメント補正値を算出するための複数の命令を含むコンピュータ読取り可能かつ非遷移的な記録媒体を有するコンピュータプログラムプロダクトである。アライメント補正値算出プログラム９７では、前記複数の命令がアライメント補正値を算出することをコンピュータに実行させる。
【０１１０】
表示部９４は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ９１からの指示に基づいて、アライメントデータ、入力補正値、フォーカスマップ、アライメント補正値などを表示する。入力部９５は、アライメント補正値算出部以外の外部装置などから外部入力される指示情報（アライメント補正値の算出に必要なパラメータ等）を入力する。なお、入力部９５を、マウスやキーボードを備えた構成とし、使用者から外部入力される指示情報を入力部９５に入力してもよい。入力部９５へ入力された指示情報は、ＣＰＵ９１へ送られる。
【０１１１】
アライメント補正値算出プログラム９７は、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ９３へロードされる。図８では、アライメント補正値算出プログラム９７がＲＡＭ９３へロードされた状態を示している。
【０１１２】
ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされたアライメント補正値算出プログラム９７を実行する。具体的には、アライメント補正値算出部２１Ａでは、使用者による入力部９５からの指示入力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内からアライメント補正値算出プログラム９７を読み出してＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。
【０１１３】
このように第５の実施形態によれば、ウエハ温度分布、下層アライメントデータ、下層入力補正値および下層フォーカスマップを用いて、下層側パターンに対する上層側パターンのアライメント補正値を算出するので、上層側パターンと下層側パターンとの間の重ね合わせ精度を簡易な構成で容易に向上させることが可能となる。したがって、半導体装置のレイヤ間を精度良く重ね合わせすることが可能となる。
【０１１４】
このように第１〜第５の実施形態によれば、半導体装置のレイヤ間を精度良く重ね合わせすることが可能となる。
【０１１５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１６】
１Ａ〜１Ｅ…露光装置、３…アライメント計測装置、４…フォーカスマップ計測装置、５…レチクル形状計測装置、６…レチクル温度分布計測装置、７…ウエハ温度分布計測装置、１０Ａ〜１０Ｅ…露光処理機構、１２…レチクル、１５…ウエハ、１６…ウエハステージ、２０Ａ〜２０Ｅ…制御機構、２１Ａ〜２１Ｅ…アライメント補正値算出部、２２Ａ〜２２Ｅ…計測結果ＤＢ、３２…反射型マスク、５１…フォーカスマップ。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図３】
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