(57)【要約】【課題】測定器におけるスループットの低下を抑制する重ね合わせ補正システムを提供する。【解決手段】重ね合わせ補正システムは、レジストパターンと下地パターンの重ね合わせ検査を、少数で行うことで得られる第１の検査データと、複数の単位ロットのうち、いずれか一つの単位ロットで、多数で行うことで得られる第２の検査データと、の少なくとも一方の検査データを生成する測定装置と、補正データから補正値を算出し、半導体基板における露光工程の補正を行う露光装置と、第１の単位ロットから得られる第１及び第２の検査データと、第１の補正値に対応する第１の補正データと、を用いて第２の補正データを算出し、第１の検査データは測定、第２の検査データは非測定な第２の単位ロットから得られる第１の検査データと、第１の単位ロットにおける前記第２の検査データと、第２の補正データと、を用いて第３の補正データを算出する補正装置と、を含む。【選択図】図１
2014229675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地パターンと前記下地パターン上に形成されたレジストパターンを備える複数の半導体基板を所定の枚数にまとめて構成する単位ロットと、所定の数の前記単位ロットをまとめて構成するロット群と、を扱う重ね合わせ補正システムであって、
前記単位ロットごとに、前記レジストパターンと前記下地パターンの重ね合わせ検査を、第１の検査点数で行うことで得られる第１の検査データと、前記ロット群に含まれる複数の単位ロットのうち、いずれか一つの単位ロットで、前記重ね合わせ検査を、前記第１の検査点数より多い第２の検査点数で行うことで得られる第２の検査データと、の少なくとも一方の検査データを生成する測定装置と、
補正データから補正値を算出し、前記半導体基板における露光工程の補正を行う露光装置と、
第１の補正値を用いて露光される第１の単位ロットから得られる前記第１及び第２の検査データと、前記第１の補正値に対応する第１の補正データと、を用いて第２の補正データを算出し、
前記第２の補正データに対応する第２の補正値を用いて露光され、前記第１の検査データは測定、前記第２の検査データは非測定な第２の単位ロットから得られる前記第１の検査データと、前記第１の単位ロットにおける前記第２の検査データと、前記第２の補正データと、を用いて第３の補正データを算出する、補正装置と、
を含む重ね合わせ補正システム。
【請求項２】
前記補正値は、前記レジストパターンと前記下地パターンの重ね合わせずれ量の線形成分を補正する線形補正値と、前記重ね合わせずれ量の非線形成分を補正する非線形補正値と、からなり、
前記線形補正値は前記単位ロットごとに更新され、前記非線形補正値は前記ロット群ごとに更新される、請求項１の重ね合わせ補正システム。
【請求項３】
前記補正装置は、前記第１の検査データから、前記線形補正値を生成するための低次補正データを生成し、前記第２の検査データから、前記非線形補正値を生成するための高次補正データを生成する、請求項２の重ね合わせ補正システム。
【請求項４】
前記補正装置は、
前記第１の単位ロットを処理する工程において、
次に露光する前記第２の単位ロットで用いる前記第２の補正値の前記線形補正値を算出するための前記低次補正データを、前記第１の補正値に対応する前記低次補正データと、前記第１の単位ロットにおける前記第１の検査データと、を用いて算出し、
前記第２の補正値の前記非線形補正値を算出するための前記高次補正データを、前記第１の補正値に対応する前記高次補正データと、前記第１の単位ロットにおける前記第２の検査データと、を用いて算出する、請求項３の重ね合わせ補正システム。
【請求項５】
前記補正装置は、
前記第２の単位ロットを処理する工程において、
次に露光する第３の単位ロットで用いる第３の補正値の前記線形補正値を算出するための前記低次補正データを、前記第２の補正値に対応する前記低次補正データと、前記第２の単位ロットにおける前記第１の検査データと、を用いて算出し、
前記第３の補正値の前記非線形補正値を算出するための前記高次補正データを、前記第２の補正値に対応する前記高次補正データと、前記第１の単位ロットにおける前記第２の検査データと、を用いて算出する、請求項４の重ね合わせ補正システム。
【請求項６】
前記補正装置は、前記第１の検査データから、前記線形補正値を生成するための第１の低次補正データを生成し、前記第２の検査データから、前記線形補正値を生成するための第２の低次補正データ及び前記非線形補正値を生成するための高次補正データを生成する、請求項２の重ね合わせ補正システム。
【請求項７】
前記補正装置は、
前記第１の単位ロットを処理する工程において、
次に露光する前記第２の単位ロットで用いる前記第２の補正値の前記線形補正値を算出するための前記低次補正データを、前記第１の補正値に対応する前記低次補正データと、前記第１の単位ロットにおける前記第１及び第２の検査データから生成される前記第１及び第２の低次補正データと、を用いて算出し、
前記第２の補正値の前記非線形補正値を算出するための前記高次補正データを、前記第１の補正値に対応する前記高次補正データと、前記第１の単位ロットにおける前記第２の検査データと、を用いて算出する、請求項６の重ね合わせ補正システム。
【請求項８】
前記補正装置は、
前記第２の単位ロットを処理する工程において、
次に露光する第３の単位ロットで用いる第３の補正値の前記線形補正値を算出するための前記低次補正データを、前記第２の補正値に対応する前記低次補正データと、前記第２の単位ロットにおける前記第１及び第２の検査データから生成される前記第１及び第２の低次補正データと、を用いて算出し、
前記第３の補正値の前記非線形補正値を算出するための前記高次補正データを、前記第２の補正値に対応する前記高次補正データと、前記第１の単位ロットにおける前記第２の検査データと、を用いて算出する、請求項７の重ね合わせ補正システム。
【請求項９】
前記補正装置は、
前記第２の補正値の前記線形補正値を算出するための前記低次補正データを、前記第１及び第２の低次補正データの加重平均にて算出する、請求項７に記載の重ね合わせ補正システム。
【請求項１０】
補正データに基づき算出された補正値に基づく補正を行いつつ、半導体基板を露光する露光装置と、
前記半導体基板における下地パターンとレジストパターンの重ね合わせずれ量を測定する測定装置と、
前記補正データと、前記測定装置が出力する測定データと、に基づき、前記露光装置で使用する新たな補正データを生成する補正装置と、
を含み、
前記測定装置は、第１の個数の測定点にて前記重ね合わせずれ量を測定し、第１の測定データとして出力する第１の測定を行うと共に、前記第１の個数より多くの測定点にて前記重ね合わせずれ量を、前記第１の測定を行う頻度よりも低頻度で測定し、第２の測定データとして出力する第２の測定を行う、重ね合わせ補正システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は重ね合わせ補正システムに関する。特に、重ね合わせ位置ずれの低次成分と高次成分を組み合わせて補正値を算出し露光時に使用する半導体基板の重ね合わせ補正システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置等の製造工程では、レジスト層に回路パターンが転写され、このレジストパターンを介してエッチングなどの加工処理を行うことにより、所定の材料膜に回路パターンが転写される。その際、様々な材料膜の回路パターンを精度良く重ね合わせるため、リソグラフィ工程の後に、レジストパターンの位置ずれ検出を行い、加工処理が施される。つまり、半導体装置の製造工程では、下地層の回路パターンとレジストパターンとの重ね合わせ検査が行われている。重ね合わせ検査の結果は、リソグラフィ工程に含まれる露光工程の補正に使用される。露光装置の各部の経時変化、各基板の下地層の状態により、レチクル（マスク）に形成された回路パターンと下地層の回路パターンとの位置や大きさのずれが生じる。このようなずれが小さくなるように、露光装置の各部を微調整することが、露光工程の補正である。なお、以降の説明において、レチクルに形成された回路パターンをレジストパターン、下地層の回路パターンを下地パターン、下地パターンとレジストパターンのずれをプロセスオフセット、とそれぞれ表記する。
【０００３】
プロセスオフセットは、基板上の２次元座標系におけるＸ座標又はＹ座標の１次近似式にて表現できる線形成分と、Ｘ座標とＹ座標の組み合わせで２次以上の次数により近似できる非線形成分と、からなる。プロセスオフセットの線形成分は、１次近似式にて表現できることから、プロセスオフセットの１次成分又は低次成分と表記し、以降の説明を行う。同様に、非線形成分は、２次以上の多項式（モデル式）により表現できることから、プロセスオフセットの高次成分と表記する。プロセスオフセットの低次成分には、以下の１０種が含まれる。即ち、プロセスオフセットの低次成分は、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれ５種のパラメータ、合計１０種のパラメータにより表現できる。
（１−１）並進成分（オフセット成分；Offset X/Y 又はTranslation X/Y）
（１−２）ウェハの倍率成分（Wafer Scaling X/Y）
（１−３）ウェハの回転成分（Wafer Rotation X/Y）
（１−４）ショット領域の倍率成分（Shot Magnification X/Y）
（１−５）ショット領域の回転成分（Shot Rotation X/Y）
【０００４】
図１３は、プロセスオフセットの一例を示す模式図である。図１３に示す白丸は下地層に形成される重ね合わせマークを示し、黒丸はレジストパターンが形成される層の重ね合わせマークを示す。なお、重ね合わせマークとは、下地パターンとレジストパターンのずれを測定する際の測定点（測定ポイント）である。プロセスオフセットの低次成分は、図１３（ａ）のプロセスオフセットＡ０１〜Ａ０６のように図示できる。プロセスオフセットの高次成分は、２次以上のモデル式により表現できる。さらに、プロセスオフセットの２次成分は、図１３（ｂ）のプロセスオフセットＡ０７〜Ａ１２のように図示できる。また、プロセスオフセットの３次成分は、図１３（ｃ）のプロセスオフセットＡ１３〜Ａ２０のように図示できる。プロセスオフセットの高次成分は、Ｘ座標とＹ座標の組み合わせにより表現されるので、台形型（プロセスオフセットＡ０９）や逆樽型（プロセスオフセットＡ１７）のようになることもある。
【０００５】
露光工程の補正は、プロセスオフセットの低次成分だけではなく、高次成分を用いて行われることがある。リソグラフィ工程におけるファーストレイヤ処理設備のステージ駆動装置の特性や、レンズの歪み、プロセス起因のウェハの歪みは、プロセスオフセットの高次成分として顕在化する。この高次成分は、Ｘ座標とＹ座標の１次式では近似できず、プロセスオフセットの低次成分から算出する補正値では、残留成分として補正できない。そこで、プロセスオフセットの高次成分を、高次のモデル式（例えば、２次から５次程度のモデル式）を用いて近似し、露光工程の補正に使用することで、露光工程の補正における自由度を高め、補正されずに残るプロセスオフセットを減少できる。このような、高次成分を高次のモデル式により近似し、露光工程の補正に利用する手法は、ＨＯＣ（High Order Correction）と呼ばれる。
【０００６】
プロセスオフセットの低次成分（線形成分）と高次成分（非線形成分）は、例えば、以下のように近似できる。
１次の線形成分；
（２−１）k01+k03*X+k05*Y
（２−２）k02+k04*X+k06*Y
２次の非線形成分；
（３−１）k07*X2+k09*X*Y+k11*Y2
（３−２）k12*X2+k10*X*Y+k08*Y2
３次の非線形成分；
（４−１）k13*X3+k15*X2*Y+k17*X*Y2+k19*Y3
（４−２）k20*X3+k18*X2*Y+k16*X*Y2+k14*Y3
４次の非線形成分；
（５−１）k21*X4+k23*X3*Y+k25*X2*Y2+k27*X*Y3+k29*Y4
（５−２）k30*X4+k28*X3*Y+k26*X2*Y2+k24*X*Y3+k22*Y4
５次の非線形成分；
（６−１）k31*X5+k33*X4*Y+k35*X3*Y2+k37*X2*Y2+k39*X*Y4+k41*Y5
（６−２）k31*X5+k33*X4*Y+k35*X3*Y2+k37*X2*Y2+k39*X*Y4+k41*Y5
【０００７】
なお、各測定点におけるオフセット成分はＸ方向のモデル式（例えば、（２−１）、（３−１））と、Ｙ方向のモデル式（例えば、（２−２）、（３−１））と、により表現できる。露光工程の補正では、（２−１）及び（２−２）に示す補正係数ｋ０１〜ｋ０６を算出することで、プロセスオフセットの低次成分を補正する。即ち、補正係数ｋ０１〜ｋ０６は、プロセスオフセットの低次成分用の補正値である。また、ＨＯＣでは、プロセスオフセットの高次成分を補正する。その際、例えば、２次のモデル式を使用するならば、（３−１）及び（３−２）のモデル式に示す補正係数ｋ０７〜ｋ１２を算出する。即ち、高次のモデル式に示す補正係数（例えば、補正係数ｋ０７〜ｋ１２）は、プロセスオフセットの高次成分用の補正値である。
【０００８】
露光工程の補正は、ＡＰＣ（Advanced Process Control）と呼ばれる手法により行われる。ＡＰＣは、半導体装置の製造工程のある工程で測定した結果を踏まえ、当該工程より後にある工程のプロセス条件を最適化する手法である。あるロット（Ａロット）における重ね合わせのずれ量に関する測定結果に基づいて、重ね合わせの精度を向上させるための補正値を算出し、次に作業するロット（Ｂロット）の露光時にその補正値を用いるシステム（又は概念）が、リソグラフィ工程でのＡＰＣである。
【０００９】
特許文献１において、少数の測定データから低次成分用の補正値を生成する第１検査装置と、多数の測定データから高次成分用の補正値を生成する第２検査装置と、備える重ね合わせ検査システムが開示されている。また、特許文献１の［０００５］〜［０００７］における記載は、上述のリソグラフィ工程におけるＡＰＣに相当する。特許文献２において、重ね合わせずれ量の測定結果から、補正値の算出から次のロットの露光時の補正値適用までを自動制御で進めるＡＰＣが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−１２８１８６号公報
【特許文献２】特表２０１０−５０２０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
なお、上記先行技術文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。以下の分析は、本発明者らによってなされたものである。
【００１２】
プロセスオフセットの高次成分を、露光工程の補正に使用するＨＯＣを導入することで、高精度にプロセスオフセットが補正できる。ここで、ＨＯＣを導入するためには、多くのショット領域での重ね合わせずれ量を測定する必要がある。しかし、多くのショット領域での重ね合わせずれ量を測定することに起因し、以下の問題が生じる。
【００１３】
例えば、ＨＯＣを導入せず、プロセスオフセットの低次成分を１次のモデル式により近似し、補正値を算出する場合には、半導体基板（ウェハ）内の一部のショット領域における重ね合わせずれ量を測定すれば十分である。一方、プロセスオフセットの高次成分を高次のモデル式により近似し、補正値を算出する場合には、多数のショット領域における重ね合わせずれ量を測定する必要がある。例えば、１枚のウェハに１００個のショット領域が含まれる場合であって、ＨＯＣを導入しなければ、４〜１６個のショット領域にて重ね合わせずれ量を測定すれば、補正値が算出できる。具体的には、図１４（ａ）に示す灰色のショット領域４０１において重ね合わせずれ量を測定すれば、プロセスオフセットの低次成分を近似できる（低次成分用の補正値が算出できる）。
【００１４】
しかし、より高次なモデル式で、プロセスオフセットの高次成分を近似しようとすれば、重ね合わせずれ量を測定するショット領域の個数が増大し、その測定時間が増加する。具体的には、図１４（ｂ）に示すように、ウェハ内の全てのショット領域４０２の重ね合わせずれ量を測定することが望ましい。仮に、１００個のショット領域の重ね合わせずれ量を測定すれば、１６個のショット領域の重ね合わせずれ量の測定と比較して、約６倍の測定時間が必要となる。このような測定時間の増加は、重ね合わせずれ量を測定する測定器のスループットに大きな影響を与える。
【００１５】
また、ＡＰＣでは、前の処理ロットまでの測定データを使用して、次の処理ロットでの補正値を計算する。しかし、例えば、全ショット領域の重ね合わせずれ量を測定するとすれば、ウェハの外周部における測定結果は種々の製造工程の影響により大きくばらつき、再現性が悪いことがある。図１５は、複数のロットにおける重ね合わせずれ量の測定結果の一例を示す図である。図１５を参照すると、上段のロットＡと下段のロットＢのウェハ中心付近や中央部での重ね合わせずれ量よりも、外周部での重ね合わせずれ量のほうが、ばらつきが大きいことが分かる。そのため、露光工程の補正を行ったとしても、重ね合わせの精度が悪化する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の視点によれば、下地パターンと前記下地パターン上に形成されたレジストパターンを備える複数の半導体基板を所定の枚数にまとめて構成する単位ロットと、所定の数の前記単位ロットをまとめて構成するロット群と、を扱う重ね合わせ補正システムであって、前記単位ロットごとに、前記レジストパターンと前記下地パターンの重ね合わせ検査を、第１の検査点数で行うことで得られる第１の検査データと、前記ロット群に含まれる複数の単位ロットのうち、いずれか一つの単位ロットで、前記重ね合わせ検査を、前記第１の検査点数より多い第２の検査点数で行うことで得られる第２の検査データと、の少なくとも一方の検査データを生成する測定装置と、補正データから補正値を算出し、前記半導体基板における露光工程の補正を行う露光装置と、第１の補正値を用いて露光される第１の単位ロットから得られる前記第１及び第２の検査データと、前記第１の補正値に対応する第１の補正データと、を用いて第２の補正データを算出し、前記第２の補正データに対応する第２の補正値を用いて露光され、前記第１の検査データは測定、前記第２の検査データは非測定な第２の単位ロットから得られる前記第１の検査データと、前記第１の単位ロットにおける前記第２の検査データと、前記第２の補正データと、を用いて第３の補正データを算出する、補正装置と、を含む重ね合わせ補正システムが提供される。
【００１７】
本発明の第２の視点によれば、補正データに基づき算出された補正値に基づく補正を行いつつ、半導体基板を露光する露光装置と、前記半導体基板における下地パターンとレジストパターンの重ね合わせずれ量を測定する測定装置と、前記補正データと、前記測定装置が出力する測定データと、に基づき、前記露光装置で使用する新たな補正データを生成する補正装置と、を含み、前記測定装置は、第１の個数の測定点にて前記重ね合わせずれ量を測定し、第１の測定データとして出力する第１の測定を行うと共に、前記第１の個数より多くの測定点にて前記重ね合わせずれ量を、前記第１の測定を行う頻度よりも低頻度で測定し、第２の測定データとして出力する第２の測定を行う、重ね合わせ補正システムが提供される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の各視点によれば、測定器におけるスループットの低下を抑制することに寄与する重ね合わせ補正システムが、提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０の構成の一例を示す図である。
【図２】リソグラフィ装置１１の内部構成の一例を示す図である。
【図３】測定装置１２の内部構成の一例を示す図である。
【図４】記憶部２０６が保持する測定プロファイルの一例を示す図である。
【図５】補正装置１３の内部構成の一例を示す図である。
【図６】測定データ及び補正データのフローの一例を示す図である。
【図７】ロット間の測定データ及び補正データのフローの一例を示す図である。
【図８】重ね合わせ補正システム１０の動作の一例を示すフローチャートである。
【図９】測定装置において部分ショット領域測定のみを実行する場合の補正データのフローの一例を示す図である。
【図１０】測定装置において多数ショット領域測定のみを実行する場合の補正データのフローの一例を示す図である。
【図１１】第２の実施形態における測定データ及び補正データのフローの一例を示す図である。
【図１２】第２の実施形態におけるロット間の測定データ及び補正データのフローの一例を示す図である。
【図１３】プロセスオフセットの一例を示す模式図である。
【図１４】半導体基板上のショット領域の一例を示す図である。
【図１５】複数のロットにおける重ね合わせずれ量の測定結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０の構成の一例を示す図である。図１を参照すると、重ね合わせ補正システム１０は、リソグラフィ装置１１と、測定装置１２と、補正装置１３と、を含んで構成される。重ね合わせ補正システム１０に含まれるリソグラフィ装置１１及び測定装置１２は、それぞれ、補正装置１３と接続され、データの相互通信が可能である。
【００２２】
重ね合わせ補正システム１０が扱う半導体基板は、下地パターンと前記下地パターン上に形成されたレジストパターンを備える。また、重ね合わせ補正システム１０では、複数の半導体基板を所定の枚数にまとめて構成するロット（単位ロット）と、所定の数の単位ロットをまとめて構成するロット群と、を取り扱う。
【００２３】
リソグラフィ装置１１は、製品ロット１４を入力し、リソグラフィ工程を実施する。具体的には、リソグラフィ装置１１は、製品ロット１４に含まれる各半導体基板に、レジストを塗布する。その後、各半導体基板に対して、露光工程、現像工程を実行することで、下地パターンと下地パターンの上に形成されたレジストパターンとをそれぞれ備える半導体基板を生成する。リソグラフィ装置１１により生成された製品ロット１４は、搬送装置（図示せず）等により、測定装置１２に送られる。
【００２４】
リソグラフィ装置１１は、補正装置１３が出力する補正データに基づいて、露光工程の補正を行う。補正データとは、各半導体基板上の複数の測定点における下地パターンとレジストパターンのずれ量を補正する際に使用する情報である。補正データには、ずれ量の測定点を示す測定座標と、当該測定点におけるずれ量と、が含まれる。リソグラフィ装置１１は、補正装置１３が出力する補正データに基づいて、露光工程の補正を行うための補正値を算出する。リソグラフィ装置１１における補正値の算出は後述する。また、リソグラフィ装置１１は、補正値の算出に用いた補正データを補正装置１３に出力する。
【００２５】
測定装置１２は、製品ロット１４に含まれる半導体基板の下地パターンとレジストパターンの重ね合わせ検査を行う。測定装置１２は、各測定点において、下地パターンとレジストパターンの重ね合わせずれ量を測定する。測定装置１２における測定結果は、測定データとして補正装置１３に出力される。
【００２６】
補正装置１３は、測定装置１２が出力する測定データと、リソグラフィ装置１１が出力する補正データと、に基づいて、リソグラフィ装置１１に出力する補正データを算出する。
【００２７】
ここで、リソグラフィ装置１１は、プロセスオフセットの低次成分と高次成分をモデル化し、プロセスオフセットの低次成分用及び高次成分用の補正値を算出する。換言するならば、リソグラフィ装置１１は、プロセスオフセットの低次成分用の補正値を算出するための補正データと、高次成分用の補正値を算出するための補正データと、を必要とする。そのため、測定装置１２は、プロセスオフセットの低次成分をモデル化するために必要な測定データ（以下、ＭＤ−Ｌと表記する）と、高次成分をモデル化するために必要な測定データ（以下、ＭＤ−Ｈと表記する）と、を測定し、補正装置１３に出力する。
【００２８】
また、リソグラフィ装置１１は、プロセスオフセットの低次成分をモデル化する際に使用した補正データ（以下、ＯＤ−Ｌと表記する）と、高次成分をモデル化する際に使用した補正データ（以下、ＯＤ−Ｈと表記する）と、を補正装置１３に出力する。補正装置１３は、測定装置１２が出力する測定データと、リソグラフィ装置１１が出力する補正データ１と、を入力し、新たな補正データ２を算出し、リソグラフィ装置１１に出力する。
【００２９】
なお、以降の説明及び図面において、測定データと補正データにおけるロット間の前後関係を括弧書きの数字を用いて表記する。例えば、現ロットｎにおける露光工程の補正に使用する補正値の算出に用いた測定データは、（ＭＤ−Ｌ（ｎ）、ＭＤ−Ｈ（ｎ））と表記する（ｎは正の整数、以下同じ）。同様に、現ロットｎにおける露光工程の補正に使用した補正データは、（ＯＤ−Ｌ（ｎ）、ＯＤ−Ｈ（ｎ））と表記する。
【００３０】
補正装置１３が出力する補正データは、現ロットｎの次のロットｎ＋１における露光工程の補正に使用される補正データであるから、（ＯＤ−Ｌ（ｎ＋１）、ＯＤ−Ｈ（ｎ＋１））と表記できる。各装置が出力するデータの相互関係をまとめると、以下の式（１）、（２）のようになる。
ＯＤ−Ｌ（ｎ＋１）＝ＯＤ−Ｌ（ｎ）＋ＭＤ−Ｌ（ｎ）  ・・・（１）
ＯＤ−Ｈ（ｎ＋１）＝ＯＤ−Ｈ（ｎ）＋ＭＤ−Ｈ（ｎ）  ・・・（２）
【００３１】
図２は、リソグラフィ装置１１の内部構成の一例を示す図である。リソグラフィ装置１１は、露光部１０１と、補正値算出部１０２と、記憶部１０３と、入出力部１０４と、を含んで構成される。
【００３２】
露光部１０１は、露光工程を実施するモジュールである。露光部１０１は、補正値算出部１０２が算出する補正値に従い、露光工程を実施する。補正値算出部１０２は、入出力部１０４を介して、補正装置１３から受け付けた補正データを基に、露光部１０１に設定する補正値を算出し、露光部１０１に出力する。具体的には、補正値算出部１０２は、補正データＯＤ−Ｌを使用し、（２−１）及び（２−２）に示す補正係数ｋ０１〜ｋ０６を算出する。さらに、補正値算出部１０２は、補正データＯＤ−Ｈを使用し、例えば、プロセスオフセットの高次成分を２次のモデル式を用いてモデル化する場合には、（３−１）及び（３−２）に示す補正係数ｋ０７〜ｋ１２を算出する。
【００３３】
補正値算出部１０２は、補正係数（補正値）を算出する際に用いた補正データ（ＯＤ−Ｌ、ＯＤ−Ｈ）を、記憶部１０３に保存する。さらに、補正値算出部１０２は、記憶部１０３が保持する補正データ（ＯＤ−Ｌ、ＯＤ−Ｈ）を、予め定めたタイミング（例えば、現ロットの露光工程が終了したタイミング）で、補正装置１３に出力する。このように、リソグラフィ装置１１は、補正データから補正値を算出し、半導体基板における露光工程の補正を行う。
【００３４】
図３は、測定装置１２の内部構成の一例を示す図である。測定装置１２は、ステージ２０１と、レンズ２０２と、撮像部２０３と、画像処理部２０４と、制御部２０５と、記憶部２０６と、入出力部２０７と、を含んで構成される。
【００３５】
ステージ２０１は、製品ロット１４に含まれる半導体基板２０を載置すると共に、半導体基板２０を移動する手段である。撮像部２０３は、レンズ２０２により形成された半導体基板２０の一部領域の光像を、撮像素子（図示せず）により撮像し、撮像信号を画像処理部２０４に出力する。
【００３６】
画像処理部２０４は、撮像部２０３から撮像信号を入力し、撮像信号をデジタル画像に変換する。さらに、画像処理部２０４は、当該デジタル画像に対して所定の信号処理を施した後に、下地パターンとレジストパターンとの重ね合わせずれ量を算出する。
【００３７】
制御部２０５は、ステージ２０１、撮像部２０３、画像処理部２０４の各部を制御する。記憶部２０６は、測定装置１２が、半導体基板２０のどの測定点においてずれ量を測定するか、及び、ずれ量の測定をどのような態様で実施するか等を規定する測定プロファイルを記憶する。測定プロファイルの詳細は後述する。
【００３８】
制御部２０５は、記憶部２０６にアクセスし、測定プロファイルを参照することで、ずれ量を測定する際の測定点に関する座標（測定座標）を取得する。制御部２０５は、取得した測定座標に応じて、当該測定座標の近傍を拡大するように、ステージ２０１を移動する。また、制御部２０５は、画像処理部２０４に測定座標を出力すると共に、当該測定座標における重ね合わせずれ量の算出を指示する。
【００３９】
画像処理部２０４は、測定座標に対応する重ね合わせずれ量を制御部２０５に出力すると共に、指示された測定座標での重ね合わせずれ量の測定が終了した旨を通知する。制御部２０５は、画像処理部２０４が出力する重ね合わせずれ量を、記憶部２０６に保存する。その際、制御部２０５は、測定座標と測定座標に対応するずれ量を一組の測定データとして、記憶部２０６に保存する。制御部２０５は、測定プロファイルに記載された測定点における重ね合わせずれ量の測定が終了すると、入出力部２０７を介して、記憶部２０６が保持する測定データ（測定座標、ずれ量）を補正装置１３に出力する。
【００４０】
測定装置１２は、２つの態様で重ね合わせずれ量の測定を実施する。
【００４１】
第１の態様は、半導体基板２０における少数のショット領域に含まれる少数の測定点において、重ね合わせずれ量を測定する態様である。例えば、半導体基板２０に１００個のショット領域が含まれる場合に、１６個程度のショット領域に含まれる測定点において、重ね合わせずれ量を測定するのが第１の態様である。
【００４２】
第２の態様は、半導体基板２０における多数のショット領域に含まれる多数の測定点において、重ね合わせずれ量を測定する態様である。例えば、半導体基板２０に含まれる全てのショット領域に含まれる測定点において、重ね合わせずれ量を測定するのが第２の態様である。なお、以降の説明において、第１の態様による測定を「部分ショット領域測定」と表記し、第２の態様による測定を「多数ショット領域測定」と表記する。
【００４３】
ここで、部分ショット領域測定において、重ね合わせずれ量を測定する測定点の選択は、プロセスオフセットの低次成分のモデル化に必要な測定点を選択するものとする。また、多数ショット領域測定において、重ね合わせずれ量を測定する測定点の選択は、プロセスオフセットの高次成分のモデル化に必要な測定点を選択するものとする。なお、多数ショット領域測定により得られた測定結果に基づき、プロセスオフセットの低次成分のモデル化も可能である。
【００４４】
次に、測定プロファイルについて説明する。
【００４５】
図４は、記憶部２０６が保持する測定プロファイルの一例を示す図である。測定プロファイルには、図４（ａ）〜（ｃ）に記載する内容が含まれている。図４（ａ）は、部分ショット領域測定に必要な情報を示す。図４（ａ）を参照すると、制御部２０５は１６個の測定座標におけるずれ量の算出を、画像処理部２０４に指示することが分かる。
【００４６】
図４（ｂ）は、多数ショット領域測定に関する情報を示す。図４（ｂ）を参照すると、制御部２０５は１００個の測定座標におけるずれ量の算出を、画像処理部２０４に指示することが分かる。
【００４７】
また、測定装置１２は、予め定めた規則に従って、多数ショット領域測定と、部分ショット領域測定と、を使い分ける。例えば、多数ショット領域測定に関しては、３ロットごとに実施し、部分ショット領域測定に関しては、ロットごとに実施する等の規則に従い、測定装置１２は動作する。このような規則も、測定プロファイルの一部として記憶部２０６に保存される（図４（ｃ）参照）。なお、図４（ｃ）に示す多数ショット領域測定の実施は例示であって、任意の間隔で多数ショット領域測定を行うことができる。多数ショット領域測定のサンプリングレートは、多数ショット領域測定に要する処理時間に応じてシステム管理者等により決められる。
【００４８】
測定装置１２は、部分ショット領域測定により得られる各測定点での重ね合わせずれ量と対応する測定座標を、測定データＭＤ−Ｌとして出力する。測定装置１２は、多数ショット領域測定により得られる各測定点での重ね合わせずれ量と対応する測定座標を、測定データＭＤ−Ｈとして出力する。
【００４９】
図５は、補正装置１３の内部構成の一例を示す図である。補正装置１３は、入出力部３０１と、補正データ算出部３０２と、記憶部３０３と、を含んで構成される。
【００５０】
入出力部３０１は、測定装置１２が出力する測定データ（ＭＤ−Ｌ、ＭＤ−Ｈ）と、リソグラフィ装置１１が出力する補正データ（ＯＤ−Ｌ、ＯＤ−Ｈ）と、を入力する。入出力部３０１は、これらのデータを、記憶部３０３に格納する。
【００５１】
補正データ算出部３０２は、記憶部３０３に格納された測定データ（ＭＤ−Ｌ、ＭＤ−Ｈ）と、補正データ（ＯＤ−Ｌ、ＯＤ−Ｈ）と、を使用して、リソグラフィ装置１１に出力する補正データを生成する。生成した補正データは、入出力部３０１を介して、リソグラフィ装置１１に出力される。
【００５２】
補正データ算出部３０２は、上述の式（１）及び（２）に従い、リソグラフィ装置１１に出力する補正データを生成する。ここで、式（１）及び（２）において、リソグラフィ装置１１が出力する補正データ（ＯＤ−Ｌ（ｎ）、ＯＤ−Ｈ（ｎ））は、現ロットｎにおける各測定点において、リソグラフィ装置１１が予めずらしたずれ量とみなせる。一方、測定装置１２が出力する測定データ（ＭＤ−Ｌ（ｎ）、ＭＤ−Ｈ（ｎ））は、現ロットｎにおける各測定点において、現実に生じているずれ量とみなせる。そのため、式（１）及び（２）により算出される補正データ（ＯＤ−Ｌ（ｎ＋１）、ＯＤ−Ｈ（ｎ＋１））は、現ロットｎでの露光工程における正味の重ね合わせずれ量と捉えることも可能である。
【００５３】
なお、上述のように、部分ショット領域測定と多数ショット領域測定は予め定めた頻度により実行される。部分ショット領域測定は、測定対象のショット領域の数が少ないため、ロットごとに実行できる。一方、多数ショット領域測定は測定対象のショット領域の数が多いため、ロットごとに実施せず所定の間隔ごとに実行するのが望ましい。しかし、そのような対応を行うと、多数ショット領域測定が行われないロットが存在することになる。その場合、補正データ算出部３０２は、多数ショット領域測定が行われなかったロットの次ロットから多数ショット領域測定の測定が行われるロットまでの間の補正データＯＤ−Ｈの算出については、直前の測定データＭＤ−Ｈと補正データＯＤ−Ｈを用いて算出する。
【００５４】
このように、測定装置１２は、ロットごとに、レジストパターンと下地パターンの重ね合わせ検査を、第１の検査点数（例えば、１６個）で行い（部分ショット領域測定）、第１の検査データ（測定データＭＤ−Ｌ）を生成する。また、測定装置１２は、ロット群に含まれる複数のロットのうち、いずれか一つのロットで、重ね合わせ検査を、第１の検査点数より多い第２の検査点数（例えば、１００個）で行い（多数ショット領域測定）、第２の検査データ（測定データＭＤ−Ｈ）を生成する。また、測定装置１２は、これらの検査データのうち、少なくとも一方を補正装置１３に出力する。
【００５５】
次に、リソグラフィ装置１１における補正値の算出について説明する。
【００５６】
図２に示すリソグラフィ装置１１の補正値算出部１０２は、測定装置１２が出力する補正データＯＤ−Ｌに基づいて、プロセスオフセットの低次成分をモデル化することで、低次成分用の補正値を算出する。例えば、上述のように、補正データＯＤ−Ｌには、１６箇所の測定座標と、対応する重ね合わせずれ量と、が含まれるとする。この場合、補正値算出部１０２は、１６箇所の測定座標の各々で求めた重ね合わせずれ量（Ｘ１、Ｙ１）と測定座標（ｘ、ｙ）との組み合わせに対し、上述の（２−１）及び（２−２）で表される１次線形モデルを適用する。より具体的には、補正値算出部１０２は、１６組の測定位置と重ね合わせずれ量を用いて、補正係数ｋ０１〜ｋ０６を算出する。なお、補正データＯＤ−Ｌは、少数のショット領域における重ね合わせずれ量に関する情報のみを含むものであるから、プロセスオフセットの高次成分のモデル化はできない。
【００５７】
補正値算出部１０２は、測定装置１２が出力する補正データＯＤ−Ｈに基づいて、プロセスオフセットの高次成分をモデル化することで、高次成分用の補正値を算出する。例えば、補正データＯＤ−Ｈには、１００箇所の測定座標と、対応する重ね合わせずれ量と、が含まれ、２次のモデル式で高次成分をモデル化する場合を考える。この場合、補正値算出部１０２は、１００箇所の測定座標の各々で求めた重ね合わせずれ量（Ｘ２、Ｙ２）と測定位置（ｘ、ｙ）との組み合わせに対し、上述の（３−１）及び（３−２）で表される２次のモデル式を適用する。より具体的には、補正値算出部１０２は、１００組の測定位置と重ね合わせずれ量を用いて、補正係数ｋ０７〜ｋ１２を算出する。このように、リソグラフィ装置１１が使用する補正値は、下地パターンとレジストパターンの重ね合わせずれ量の線形成分を補正する線形補正値（低次成分用の補正値）と、重ね合わせずれ量の非線形成分を補正する非線形補正値（高次成分用の補正値）と、からなる。なお、補正値算出部１０２における補正係数の算出は例示であって、何らの限定を意図する趣旨ではなく、補正係数が算出できれば、どのような算出方法であってもよい。
【００５８】
次に、本実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０における測定データと補正データのフローについて説明する。
【００５９】
図６は、測定データ及び補正データのフローの一例を示す図である。リソグラフィ工程が終了すると、リソグラフィ装置１１は、現ロットｎにおける露光工程の補正に使用した補正データ（ＯＤ−Ｌ（ｎ）、ＯＤ−Ｈ（ｎ））を、補正装置１３に出力する（図６の一点鎖線）。続いて、現ロットｎに含まれる各半導体基板は、測定装置１２において各測定点での重ね合わせずれ量の測定が行われる。その際、部分ショット領域測定が測定装置１２において実行されると、測定データＭＤ−Ｌ（ｎ）が補正装置１３に出力される（図６の点線）。あるいは、多数ショット領域測定が測定装置１２において実行されると、測定データＭＤ−Ｈ（ｎ）が補正装置１３に出力される（図６の破線）。
【００６０】
補正装置１３は、測定データ（ＭＤ−Ｌ（ｎ）、ＭＤ−Ｈ（ｎ））と、補正データ（ＯＤ−Ｌ（ｎ）、ＯＤ−Ｈ（ｎ））と、に基づいて、次ロットｎ＋１における露光工程の補正に使用する補正データ（ＯＤ−Ｌ（ｎ＋１）、ＯＤ−Ｈ（ｎ＋１））を算出し、リソグラフィ装置１１に出力する（図６の一点鎖線）。このように、本実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０は、ＡＰＣシステムを構築している。
【００６１】
次に、ロット間の測定データ及び補正データのフローについて説明する。
【００６２】
図７は、ロット間の測定データ及び補正データのフローの一例を示す図である。図７を参照すると、ロット１におけるオフセットデータＯＤ−Ｌ（１）の値は、補正装置１３により次ロット２における補正データＯＤ−Ｌ（２）に反映される（図７の一点鎖線参照）。その際、補正装置１３は、補正データＯＤ−Ｌ（２）の生成にあたり、ロット１に含まれる半導体基板に対する部分ショット領域測定により得られた測定データＭＤ−Ｌ（１）を使用するため、測定データＭＤ−Ｌ（１）も次ロット２における補正データＯＤ−Ｌ（２）に反映される（図７の点線参照）。
【００６３】
一方、ロット１に含まれる半導体基板に対しては、多数ショット領域測定が行われないので、次ロット２における高次成分のモデル化は、ロット１での補正データＯＤ−Ｈ（１）が使用される。次に、ロット２に含まれる半導体基板に対して、部分ショット領域測定及び多数ショット領域測定が行われる。その際、補正データＯＤ−Ｌ（３）の生成には、補正データＯＤ−Ｌ（２）の生成と同様に、補正データＯＤ−Ｌ（２）と測定データＭＤ−Ｌ（２）が用いられる。また、ロット２に含まれる半導体基板に対して、多数ショット領域測定が行われており、補正装置１３は、測定データＭＤ−Ｈ（２）を取得する。リソグラフィ装置１１は、補正データＯＤ−Ｈ（１）を補正装置１３に出力するので、補正装置１３は、測定データＭＤ−Ｈ（２）と補正データＯＤ−Ｈ（１）を用いて、補正データＯＤ−Ｈ（２）を生成する。
【００６４】
生成された補正データＯＤ−Ｈ（２）は、次の多数ショット領域測定が行われるまでの間、リソグラフィ装置１１における露光工程の補正に使用される（図７の破線参照）。なお、多数ショット領域測定においても、補正データの低次成分をモデル化することのできる測定データ（図７において、測定データＭＤ−ＨＬと表記）も取得されるが、当該測定データは次ロット用の補正データ算出には使用されない。
【００６５】
このように、補正装置１３は、第１の補正値を使用するロット２から得られる第１の検査データ（測定データＭＤ−Ｌ（２））及び第２の検査データ（測定データＭＤ−Ｈ（２））と、第１の補正値に対応する第１の補正データ（ＯＤ−Ｌ（２）、ＯＤ−Ｈ（１））と、を用いて第２の補正データ（ＯＤ−Ｌ（３）、ＯＤ−Ｈ（２））を算出する。また、補正装置１３は、第２の補正データを使用するロット３（第１の検査データは測定、前記第２の検査データは非測定）から得られる第１の検査データ（ＭＤ−Ｌ（３））と、ロット２における第２の検査データ（ＭＤ−Ｈ（２））と、第２の補正データと、を用いて第３の補正データ（ＯＤ−Ｌ（４）、ＯＤ−Ｈ（２））を算出する。
【００６６】
あるいは、補正装置１３は、ロット２を処理する工程において、次に露光するロット３で用いる第２の補正値の線形補正値を算出するための低次補正データ（ＯＤ−Ｌ（３））を、第１の補正値に対応する低次補正データ（ＯＤ−Ｌ（２））と、ロット２における第１の検査データ（ＭＤ−Ｌ（２）と、を用いて算出する。さらに、補正装置１３は、第２の補正値の非線形補正値を算出するための高次補正データ（ＯＤ−Ｈ（２））を、第１の補正値に対応する高次補正データ（ＯＤ−Ｈ（１））と、ロット２における第２の検査データ（ＭＤ−Ｈ（２））と、を用いて算出する。さらにまた、補正装置１３は、ロット３を処理する工程において、次に露光するロット４で用いる第３の補正値の線形補正値を算出するための低次補正データ（ＯＤ−Ｌ（４））を、第２の補正値に対応する低次補正データ（ＯＤ−Ｌ（３））と、ロット３における第１の検査データ（ＭＤ−Ｌ（３））と、を用いて算出する。さらに、補正装置１３は、第３の補正値の非線形補正値を算出するための高次補正データ（ＯＤ−Ｈ（４））を、第２の補正値に対応する高次補正データ（ＯＤ−Ｈ（２））と、ロット２における第２の検査データ（ＭＤ−Ｈ（２））と、を用いて算出する。
【００６７】
上述の重ね合わせ補正システム１０の動作は、例えば、図８に示すフローチャートのようにまとめることができる。
【００６８】
初めに、リソグラフィ装置１１が、各ロットに含まれる半導体基板に対して、露光工程を実施する（ステップＳ１０１）。その後、リソグラフィ装置１１から、現ロットの露光工程の補正に使用した補正データが、補正装置１３に出力される（ステップＳ１０２）。さらに、ステップＳ１０１において、測定装置１２が、露光工程が実施された半導体基板に対する部分ショット領域測定を実施する（ステップＳ１０３）。その後、多数ショット領域測定を実行するべきか否かが判断され（ステップＳ１０４）、判断結果に応じて、多数ショット領域測定がなされる（ステップＳ１０５）。補正装置１３では、リソグラフィ装置１１が出力する補正データと、測定装置１２が出力する測定データと、に基づいて補正データを算出する（ステップＳ１０６）。
【００６９】
［比較例］
次に、本実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０との比較例について説明する。
【００７０】
図９は、測定装置において部分ショット領域測定のみを実行する場合の補正データのフローの一例を示す図である。図９を参照すると、測定装置では部分ショット領域測定に相当する測定のみ行うので、補正装置からプロセスオフセットの高次成分を補正するため補正データをリソグラフィ装置に提供することはできない。従って、リソグラフィ装置において、プロセスオフセットの高次成分に対応する補正値を生成するためには、システム管理者等が手動で予め測定された補正データを、リソグラフィ装置に入力する必要がある。
【００７１】
図１０は、測定装置において多数ショット領域測定のみを実行する場合の補正データのフローの一例を示す図である。図１０を参照すると、多数ショット領域測定を実行しているので、プロセスオフセットの低次成分だけではなく、高次成分を補正する補正値を生成することができる。しかし、多数ショット領域測定は多くのショット領域において、重ね合わせずれ量を測定するものであるから、一回の多数ショット領域測定には多くの時間が必要である。即ち、図１０に示すように、ロットごとに多数ショット領域測定を実行したのでは、測定装置におけるスループットが著しく低下することになる。
【００７２】
一方、本実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０では、処理時間の短い部分ショット領域測定はロットごとに実施すると共に、処理時間は長いが、プロセスオフセットの高次成分を補正するのに必要な測定データを収集する多数ショット領域測定は数ロット間隔で実施する。多数ショット領域測定は、所定のロット数ごとに実施するサンプリング測定として、実行される。即ち、多数ショット領域測定は、部分ショット領域測定よりも低頻度で実施される。
【００７３】
処理時間の長い多数ショット領域測定をサンプリング化することで、測定装置のスループットが向上する。例えば、部分ショット領域測定の実行に７分、多数ショット領域測定の実行に４５分、それぞれ要するものとする。この場合、図１０に示すようなシステムでは、１０ロットを処理するのに必要な時間は、４５０分（４５分×１０）である。一方、本実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０では、５ロットに一回の多数ショット領域測定を実施するとすれば（サンプリングレートを０．２とすれば）、１０ロットを処理するのに必要な時間は、１６０分（７分×１０＋４５分×１０×０．２）程度であり、約１／３の時間で処理できる。
【００７４】
以上のように、本実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０では、重ね合わせ精度を向上するためにＨＯＣを導入するが、そのＨＯＣに必要な測定データを多数ショット領域測定により取得する。但し、この多数ショット領域測定は処理時間が長いため、多数ショット領域測定は所定のロットをサンプリングして行う。その結果、重ね合わせ精度を向上しつつ、処理時間の長い多数ショット領域測定を間欠的に実行することで、測定装置１２のスループットが向上し、半導体製造工程のキャパシティが増大する。また、プロセスオフセットをモデル式によりモデル化することで、重ね合わせずれ量の測定、補正データ及び補正値の算出、その補正値を用いた露光までのプロセスをオンラインで自動的に進めることができる。
【００７５】
［第２の実施形態］
続いて、第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００７６】
第１の実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０では、低次成分用の補正値の算出に使用する測定データは、少数の測定点におけるずれ量である。そのため、部分ショット領域測定から得られる測定データだけでは、半導体基板上の重ね合わせずれ傾向を精度良く把握することは困難である。その結果、プロセスオフセットの高次成分用の補正値を算出したとしても、低次成分の追い込み不足により重ね合わせの精度（オーバーレイの精度）が期待ほど向上せず、再処理（Ｒｅｗｏｒｋ）が必要となる可能性がある。
【００７７】
このようなことが生じる原因の一つとして、重ね合わせずれ量を測定するショットの、半導体基板上での位置が挙げられる。例えば、図１５を参照すると、半導体基板の外周付近で多くのずれ量のばらつきが確認できる。部分ショット領域測定では、このような傾向を捕らえることは困難であるが、多数ショット領域測定では外周部での測定ショット数も多いため、プロセス起因等で生じる外周部での歪み傾向（ずれ量のばらつき）等を踏まえた測定データを取得できる。
【００７８】
しかし、上述のように、多数ショット領域測定は測定時間が長く、頻繁に多数ショット領域測定を実施すると、測定装置のスループットが低下し、望ましくない。また、部分ショット領域測定では半導体基板内の重ね合わせずれ量を高精度で把握できないとしても、部分ショット領域測定は全てのロットごとのように、高頻度で実行することが可能であるから、ロット間の傾向を捕らえ、長期変動を補正値にフィードバックできるという利点がある。そのため、部分ショット領域測定自体の実施は必要である。
【００７９】
以上のように、プロセスオフセットの高次成分を補正したとしても、低次成分の追い込み不足により、再処理が発生する可能性がある。そこで、本実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０ａでは、低次成分の補正値の算出精度の向上を実現する。
【００８０】
重ね合わせ補正システム１０ａと重ね合わせ補正システム１０は、その全体構成等において相違点は存在しないため、重ね合わせ補正システム１０ａの図１〜図５に相当する説明を省略する。重ね合わせ補正システム１０ａでは、補正装置１３ａにおいて、補正データＯＤ−Ｌを生成する際の計算式が、重ね合わせ補正システム１０と異なる。重ね合わせ補正システム１０ａでは、補正データＯＤ−Ｌを生成する際に、指数平滑法を用いる。
【００８１】
第１の実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０では、多数ショット領域測定により得られた低次成分用の測定データＭＤ−ＨＬは使用せず、現ロットの補正データ（ＯＤ−Ｌ（ｎ））と、当該ロットでの部分ショット領域測定による測定データ（ＭＤ−Ｌ（ｎ））と、の和算により、次ロットの補正データＯＤ−Ｌ（ｎ＋１）を算出している。
【００８２】
一方、第２の実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０ａでは、部分ショット領域測定での測定データと多数ショット領域測定での測定データの加重平均にて、次ロットの補正データＯＤ−Ｌ（ｎ＋１）を算出する。より具体的には、第２の実施形態に係る補正装置１３ａ以下の式（３）を用いて、補正データＯＤ−Ｌ（ｎ）を算出する。
ＯＤ−Ｌ（ｎ＋１）＝α（ＯＤ−Ｌ（ｎ）＋ＭＤ−Ｌ（ｎ））＋（１−α）（（ＯＤ−Ｌ（ｍ）＋ＭＤ−Ｌ（ｍ））  ・・・（３）
なお、０＜α（加重平均の重み）＜１とする。また、ｍは現ロットｎを基準として、直前に多数ショット領域測定が行われた際のロットを示すものとする。
【００８３】
重みαは低次成分のそれぞれについて、独立に設定できる。例えば、併進成分の変動が激しければ部分ショット領域測定の結果に重みを置き（αの値を上げ）、プロセス起因等で生じるウェハスケール等の成分に関しては、多数ショット領域測定の結果に重みを置く（αの値を下げる）等の制御を行う。その結果、補正値を算出する際の精度向上が図れる。
【００８４】
図１１は、第２の実施形態における測定データ及び補正データのフローの一例を示す図である。図１１を参照すると、測定装置１２ａで行われる多数ショット領域測定の結果として、測定データ（ＭＤ−ＨＬ、ＭＤ−Ｈ）が補正装置１３ａに送られることが分かる。
【００８５】
図１２は、第２の実施形態におけるロット間の測定データ及び補正データのフローの一例を示す図である。図１２を参照すると、ロット２における多数ショット領域測定により得られる測定データ（ＭＤ−ＨＬ（２））が、その後のロット３〜ロット５における補正データＯＤ−Ｌの生成にフィードバックされていることが分かる。このように、補正装置１３ａでは、部分ショット領域測定により得られる測定データＭＤ−Ｌを用いて低次成分を補正するための第１の低次補正データと、多数ショット領域測定から得られる測定データＭＤ−ＨＬを用いて低次成分を補正するための第２の低次補正データを生成する。また、補正装置１３ａは、第１の実施形態と同様に、測定データＭＤ−Ｈから、非線形成分を補正するための高次補正データを生成する。
【００８６】
以上のように、第２の実施形態に係る重ね合わせ補正システム１０ａでは、補正データＯＤ−Ｌを算出するにあたり、指数平滑法を用いることで、重ね合わせ精度を向上する。多数ショット領域測定を実行することで、半導体基板の面内傾向が把握され、ロットごとに安定している場合には、多数ショット領域測定の結果を重視するように重みαを調整し、不安定な場合には部分ショット領域測定の結果に重みを置くといった柔軟な制御が可能となり、より一層、重ね合わせ精度を向上させることができる。
【００８７】
第１及び第２の実施形態において、リソグラフィ装置、測定装置、補正装置はそれぞれ独立した構成として説明したが、重ね合わせ補正システムの構成を上記に限定する趣旨ではない。例えば、測定装置に補正装置の機能を含ませてシステムを構成してもよいし、リソグラフィ装置に補正装置の機能を含ませてもよい。
【００８８】
なお、引用した上記の特許文献等の各開示は、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし、選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００８９】
１０、１０ａ  重ね合わせ補正システム
２０  半導体基板
１１  リソグラフィ装置
１２、１２ａ  測定装置
１３、１３ａ  補正装置
１４  製品ロット
１０１  露光部
１０２  補正値算出部
１０３、２０６、３０３  記憶部
１０４、２０７、３０１  入出力部
２０１  ステージ
２０２  レンズ
２０３  撮像部
２０４  画像処理部
２０５  制御部
３０２  補正データ算出部
４０１、４０２  ショット領域
【図１】
2014229675.tif 000003
【図２】
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【図３】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2014229675.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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