(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件を最適化するダブルパターニング最適化方法であって、
前記基準層に形成された下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第１パターンの前記下地パターンに対する第１の位置合わせ誤差と、前記下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第２パターンの前記下地パターンに対する第２の位置合わせ誤差と、前記第１及び第２パターンのそれぞれの線幅変動の非対称性を加味した前記第１及び第２パターン間の第３の位置合わせ誤差と、を用いて、前記下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化するダブルパターニング最適化方法。
【請求項２】
前記第３の位置合わせ誤差は、前記第１及び第２パターン間の位置合わせ誤差と前記第１及び第２パターンの線幅変動に係数を乗じた値との和により与えられる請求項１に記載のダブルパターニング最適化方法。
【請求項３】
前記線幅変動は、前記下地パターンに重ねて前記ターゲット層に前記第１及び第２パターンのそれぞれを形成するための露光の際に記録されたフォーカス制御トレースと露光量制御トレースとの少なくとも１つを用いて求められる請求項１又は２に記載のダブルパターニング最適化方法。
【請求項４】
前記線幅変動は、前記ターゲット層に前記第１及び第２パターンのそれぞれを形成するための前記露光の際に記録されたフラットネス計測データをさらに用いて求められる請求項３に記載のダブルパターニング最適化方法。
【請求項５】
前記第１、第２、及び第３の位置合わせ誤差の加重和を評価値とし、該評価値が最小となる位置合わせ条件を求める請求項１〜４のいずれか一項に記載のダブルパターニング最適化方法。
【請求項６】
前記第３の位置合わせ誤差が予め定められた閾値以下となる前記位置合わせ条件を抽出する請求項５に記載のダブルパターニング最適化方法。
【請求項７】
前記第１、第２、及び第３の位置合わせ誤差は、前記下地パターンに重ねて前記ターゲット層に前記第１パターンを形成する際に、該第１パターンの位置合わせのために検出された前記基準層に前記下地パターンとともに形成された複数のマークのうちの少なくとも一部についての第１検出結果と、前記第１パターンが形成された前記ターゲット層に前記第２パターンを形成する際に、該第２パターンの位置合わせのために検出された前記複数のマークのうちの少なくとも一部についての第２検出結果と、を用いて求められる請求項１〜６のいずれか一項に記載のダブルパターニング最適化方法。
【請求項８】
前記位置合わせ条件には、前記露光に関する条件と前記マークの検出に関する条件との少なくとも一方が含まれる請求項７に記載のダブルパターニング最適化方法。
【請求項９】
物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件を最適化するダブルパターニング最適化方法であって、
前記基準層に形成された下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第１パターンの前記下地パターンに対する重ね合わせのずれである第１のずれと、前記下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第２パターンの前記下地パターンに対する重ね合わせのずれである第２のずれと、前記第１及び第２パターンのそれぞれの線幅変動の非対称性を加味した前記第１及び第２パターン間の重ね合わせのずれである第３のずれと、を用いて、前記下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化するダブルパターニング最適化方法。
【請求項１０】
物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンに対する線幅制御条件を最適化するダブルパターニング最適化方法であって、
前記基準層に形成された下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第１パターンの第１の線幅変動と、前記下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第２パターンの第２の線幅変動と、前記第１及び第２パターンのそれぞれの線幅変動を加味した前記第１及び第２パターン間の重ね合わせのずれである重ねずれと、を用いて、前記下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの線幅制御条件を最適化するダブルパターニング最適化方法。
【請求項１１】
物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件と、前記ターゲット層に形成されたパターンに対する線幅制御条件と、を最適化するダブルパターニング最適化方法であって、
前記基準層に形成された下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第１パターンの前記下地パターンに対する重ね合わせのずれである第１のずれと、前記下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第２パターンの前記下地パターンに対する重ね合わせのずれである第２のずれと、前記第１パターンの第１の線幅誤差と、前記第２パターンの第２の線幅誤差と、前記第１及び第２パターンのそれぞれの線幅変動を加味した前記第１及び第２パターン間の重ね合わせのずれである第３のずれと、を用いて、前記下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件と前記パターンに対する線幅制御条件とを最適化するダブルパターニング最適化方法。
【請求項１２】
前記線幅変動は、前記下地パターンに重ねて前記ターゲット層に前記第１及び第２パターンのそれぞれを形成するための露光の際に記録されたフォーカス制御トレースと露光量制御トレースと同期精度制御トレースとの少なくとも１つを用いて求められる請求項１０又は１１に記載のダブルパターニング最適化方法。
【請求項１３】
物体上に既に形成された下地パターンに重ね合わせて、ターゲット層に、露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数回経てパターンを重ね合わせて形成するパターン形成方法であって、
前記物体上のターゲット層に対する第１回目の露光と第２回目の露光とで前記ターゲット層に形成される第１、第２パターンと、前記ターゲット層に先立って前記物体上に形成された、パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された前記下地パターンとの位置合わせ条件を、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のダブルパターニング最適化方法を用いて最適化する工程と、
前記物体上に形成された下地パターンに対して前記第１、第２パターンを位置合わせして前記物体上のターゲット層に対する第１回目の露光と第２回目の露光を行って前記第１、第２パターンを前記ターゲット層に形成するとともに、前記物体上のターゲット層に対する第１回目の露光と第２回目の露光の少なくとも一方で前記最適化された位置合わせ条件で前記位置合わせを行う工程と、を含むパターン形成方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のパターン形成方法により、物体上のターゲット層に前記第１パターンと前記第２パターンとを含むマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を用いて前記ターゲット層を加工する工程と、
を含むデバイス製造方法。
【請求項１５】
物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件を最適化するダブルパターニング最適化システムであって、
請求項１〜１２のいずれか一項に記載のダブルパターニング最適化方法を用いて、前記下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件と前記パターンに対する線幅制御条件との少なくとも一方を最適化する最適化装置を備えるダブルパターニング最適化システム。
【請求項１６】
物体上の複数層にパターンを重ね合わせて形成する露光装置であって、
前記物体上のターゲット層に対する第１回目の露光と第２回目の露光とで前記ターゲット層に形成される第１、第２パターンと、前記ターゲット層に先立って前記物体上に形成された、パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された前記下地パターンとの位置合わせ条件を最適化する請求項１５に記載のダブルパターニング最適化システムを備える露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダブルパターニング最適化方法及びシステム、パターン形成方法、露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件、及び／又は前記ターゲット層に形成されたパターンに対する線幅制御条件、を最適化するダブルパターニング最適化方法及びシステム、前記ダブルパターニング最適化方法を用いるパターン形成方法、前記ダブルパターニング最適化システムを備える露光装置、並びに前記パターン形成方法を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）は、露光装置等を用いて、デバイスパターン（パターン）を基板上に階層的に積み重ねて形成することによって製造される。従来、重ね合わせ精度を適切に管理するために、例えば特許文献１に開示されるように、実際のプロセスに先立つテストウエハに対する先行露光、その露光結果の重ね合わせ誤差及び線幅誤差の計測、その計測結果に基づく露光装置におけるアライメント関連パラメータ及び露光量、同期精度、フォーカス制御関連の制御系パラメータの調整が行われている。
【０００３】
一方、半導体素子等のパターンの微細化に対応して、そのリソグラフィ・プロセスで使用される露光装置では、解像力を高めるために露光波長の短波長化、投影光学系の開口数ＮＡの増大、いわゆる変形照明等の照明条件の最適化、及び位相シフトレチクル等のマスク技術の開発等が行われてきた。最近では、焦点深度を広く確保した上で、開口数ＮＡを実質的にさらに増大するために、液浸法を用いた露光装置も開発されている。しかしながら、露光波長の短波長化及び開口数ＮＡの増大は露光装置の製造コストの増大、ひいてはデバイスの製造コストの上昇となる。
【０００４】
そこで、最近、２回のリソグラフィ・プロセスを繰り返すことによって、露光装置の解像限界を超える微細な回路パターンを形成するいわゆるダブルプロセス方式（ダブルパターニング法）が提案されている。しかしながら、従来の重ね合わせ精度の管理方法では、ダブルパターニング法を採用した場合に、重ね合わせ精度を適切に管理することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２９４２８０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件を最適化するダブルパターニング最適化方法であって、前記基準層に形成された下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第１パターンの前記下地パターンに対する第１の位置合わせ誤差と、前記下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第２パターンの前記下地パターンに対する第２の位置合わせ誤差と、前記第１及び第２パターンのそれぞれの線幅変動の非対称性を加味した前記第１及び第２パターン間の第３の位置合わせ誤差と、を用いて、前記下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化する第１のダブルパターニング最適化方法が、提供される。
【０００７】
ここで、線幅変動とは、予め定められた設計値等の基準に対する線幅の誤差の意味である。本明細書では、特に断らない限り、かかる意味で線幅変動なる用語を用いている。
【０００８】
これによれば、第１、第２、及び第３の位置合わせ誤差を用いて、下地パターンに対するターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件が最適化される。従って、この最適化された位置合わせ条件に従うことで、ダブルパターニング法を利用して物体上にパターンを形成する場合においても、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度及び第１パターンと第２パターンとの高い位置合わせ精度を実現することが可能となる。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件を最適化するダブルパターニング最適化方法であって、前記基準層に形成された下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第１パターンの前記下地パターンに対する重ね合わせのずれである第１のずれと、前記下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第２パターンの前記下地パターンに対する重ね合わせのずれである第２のずれと、前記第１及び第２パターンのそれぞれの線幅変動の非対称性を加味した前記第１及び第２パターン間の重ね合わせのずれである第３のずれと、を用いて、前記下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件を最適化する第２のダブルパターニング最適化方法が、提供される。
【００１０】
これによれば、第１、第２、及び第３のずれを用いて、下地パターンに対するターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件が最適化される。従って、この最適化された位置合わせ条件に従うことで、ダブルパターニング法を利用して物体上にパターンを形成する場合においても、パターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。
【００１３】
本発明の第３の態様によれば、物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンに対する線幅制御条件を最適化するダブルパターニング最適化方法であって、前記基準層に形成された下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第１パターンの第１の線幅変動と、前記下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第２パターンの第２の線幅変動と、前記第１及び第２パターンのそれぞれの線幅変動を加味した前記第１及び第２パターン間の重ね合わせのずれである重ねずれと、を用いて、前記下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの線幅制御条件を最適化する第３のダブルパターニング最適化方法が、提供される。
【００１４】
これによれば、上記第１及び第２の線幅変動と上記重ねずれとを用いて、下地パターンに対するターゲット層に形成されるパターンの線幅制御条件が最適化される。従って、この最適化された線幅制御条件に従うことで、ダブルパターニング法を利用して物体上にパターンを形成する場合においても、高い線幅制御精度を実現することが可能となる。
【００１７】
本発明の第４の態様によれば、物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件と、前記ターゲット層に形成されたパターンに対する線幅制御条件と、を最適化するダブルパターニング最適化方法であって、前記基準層に形成された下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第１パターンの前記下地パターンに対する重ね合わせのずれである第１のずれと、前記下地パターンに重ねて前記ターゲット層に形成された第２パターンの前記下地パターンに対する重ね合わせのずれである第２のずれと、前記第１パターンの第１の線幅誤差と、前記第２パターンの第２の線幅誤差と、前記第１及び第２パターンのそれぞれの線幅変動を加味した前記第１及び第２パターン間の重ね合わせのずれである第３のずれと、を用いて、前記下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件と前記パターンに対する線幅制御条件とを最適化する第４のダブルパターニング最適化方法が、提供される。
【００１８】
これによれば、上記第１、第２、及び第３のずれと、上記第１及び第２の線幅誤差と、を用いて、下地パターンに対するターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件とパターンに対する線幅制御条件とが最適化される。従って、この最適化された位置合わせ条件と線幅制御条件とに従うことで、ダブルパターニング法を利用して物体上にパターンを形成する場合においても、パターンの高い重ね合わせ精度及び高い線幅制御精度を実現することが可能となる。
【００１９】
本発明の第５の態様によれば、物体上に既に形成された下地パターンに重ね合わせて、ターゲット層に、露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数回経てパターンを重ね合わせて形成するパターン形成方法であって、前記物体上のターゲット層に対する第１回目の露光と第２回目の露光とで前記ターゲット層に形成される第１、第２パターンと、前記ターゲット層に先立って前記物体上に形成された、パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された前記下地パターンとの位置合わせ条件を上記第１〜第４のダブルパターニング最適化方法のいずれかを用いて最適化する工程と、前記物体上に形成された下地パターンに対して前記第１、第２パターンを位置合わせして前記物体上のターゲット層に対する第１回目の露光と第２回目の露光を行って前記第１、第２パターンを前記ターゲット層に形成するとともに、前記物体上のターゲット層に対する第１回目の露光と第２回目の露光の少なくとも一方で前記最適化された位置合わせ条件で前記位置合わせを行う工程と、を含むパターン形成方法が、提供される。
【００２０】
これによれば、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。
【００２１】
本発明の第６の態様によれば、上記パターン形成方法により、物体上のターゲット層に前記第１パターンと前記第２パターンとを含むマスク層を形成する工程と、前記マスク層を用いて前記ターゲット層を加工する工程と、を含むデバイス製造方法が、提供される。
【００２２】
本発明の第７の態様によれば、物体上のターゲット層に対する露光と現像とを含むリソグラフィ工程を複数経て前記ターゲット層に形成されたパターンと、前記物体上に前記ターゲット層に先立って形成された前記パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された下地パターンとの位置合わせ条件を最適化するダブルパターニング最適化システムであって、上記第１〜第４のダブルパターニング最適化方法のいずれかを用いて、前記下地パターンに対する前記ターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件と前記パターンに対する線幅制御条件との少なくとも一方を最適化する最適化装置を備えるダブルパターニング最適化システムが、提供される。
【００２３】
これによれば、第１、第２、及び第３の位置合わせ誤差を用いて、下地パターンに対するターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件が最適化される。従って、この最適化された位置合わせ条件に従うことで、ダブルパターニング法を利用して物体上にパターンを形成する場合においても、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度及び第１パターンと第２パターンとの高い位置合わせ精度を実現することが可能となる。
【００２６】
本発明の第８の態様によれば、物体上の複数層にパターンを重ね合わせて形成する露光装置であって、前記物体上のターゲット層に対する第１回目の露光と第２回目の露光とで前記ターゲット層に形成される第１、第２パターンと、前記ターゲット層に先立って前記物体上に形成された、パターンの重ね合わせの基準となる基準層に形成された前記下地パターンとの位置合わせ条件を最適化する上記ダブルパターニング最適化システムを備える露光装置が、提供される。
【００２７】
これによれば、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施形態に係るデバイス製造システムの概略的な構成を示す図である。
【図２】図１の露光装置の概略的な構成の一例を示す図である。
【図３】図３（Ａ）はウエハ上のショット領域の配列の一例を示す図、図３（Ｂ）はウエハマークの種類及び配置の一例を示す図、図３（Ｃ）は重ね合わせ誤差計測マークの一例を示す図である。
【図４】デバイス製造工程における処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｊ）は、ウエハ上に形成されるパターンの形成過程を説明するための図であって、ウエハ上の１つのショット領域の一部の領域を示す拡大断面図である。
【図６】解析装置によって実行されるＥＧＡ最適化シミュレーションに対応するフローチャート（その１）である。
【図７】解析装置によって実行されるＥＧＡ最適化シミュレーションに対応するフローチャート（その２）である。
【図８】解析装置によって実行されるＥＧＡ最適化シミュレーションに対応するフローチャート（その３）である。
【図９】解析装置によって実行されるＥＧＡ最適化シミュレーションに対応するフローチャート（その４）である。
【図１０】図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、ΔＣＤ算出処理フローチャート（その１及びその２）である。
【図１１】解析装置によって実行される重ね合わせ最適化シミュレーションに対応するフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態に係るデバイス製造システムが備える解析装置によって実行される重ね合わせずれを加味したダブルパターニング線幅最適化シミュレーションに対応するフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態に係るデバイス製造システムが備える解析装置によって実行される、重ね合わせと線幅制御パラメータ最適化シミュレーションに対応するフローチャート（その１）である。
【図１４】第３の実施形態に係るデバイス製造システムが備える解析装置によって実行される、重ね合わせと線幅制御パラメータ最適化シミュレーションに対応するフローチャート（その２）である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
《第１の実施形態》
以下、第１の実施形態を、図１〜図１１に基づいて説明する。
【００４４】
図１には、第１の実施形態に係るデバイス製造システムの概略的な構成が示されている。デバイス製造システム１０００は、基板、例えば半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と表記する）を処理し、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たシステムである。図１に示されるように、デバイス製造システム１０００は、露光装置１００と、露光装置１００に隣接して配置されたトラック２００と、解析装置５００と、ホスト・コンピュータ（以下、「ホスト」と略記する）６００と、デバイス製造処理装置群９００とを備えている。図１において、太線の矢印は、ウエハの流れ（移動）を示し、その他の実線の矢印は、データの流れを示す。
【００４５】
露光装置１００は、ここではステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（すなわちスキャナ）である。図２には、露光装置１００の概略的な構成が示されている。露光装置１００は、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が載置されるウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。
【００４６】
照明系ＩＯＰは、光源、及び光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含む。照明光学系は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含む。照明系ＩＯＰ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（図２における紙面直交方向）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ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）（又はＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ））などが用いられる。
【００４７】
レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの図２における下方（−Ｚ側）に配置されている。レチクルステージＲＳＴ上には、パターンが形成されたレチクル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、リニアモータなどを含むレチクルステージ駆動系２２によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（ここでは図２における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に所定のストローク範囲で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ＸＹ平面内の位置情報（Ｚ軸回りの回転情報を含む）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０．２５ｎｍ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５０に送られ、主制御装置５０は、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動系２２を介してレチクルステージＲＳＴを駆動（位置制御）する。
【００４８】
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（−Ｚ側）に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、例えば、光軸ＡＸと平行なＺ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントを含む、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。投影光学系ＰＬの投影倍率βは、例えば１／４（あるいは１／５）とされている。このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明光ＩＬの照射領域（照明領域）内のレチクルＲのパターンの縮小像（部分倒立像）が表面にフォトレジスト（感応剤：以下、レジストと略記する）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域に共役な領域（露光領域）に形成される（レジストにパターンの潜像が形成される）。
【００４９】
露光装置１００には、投影光学系ＰＬの結像特性、例えば諸収差を補正するための結像特性補正装置が設けられている。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共に、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もつ。投影光学系ＰＬの結像特性としては球面収差（結像位置の収差）、コマ収差（倍率の収差）、非点収差、像面湾曲、歪曲収差（歪み）等がある。結像特性補正装置は、それらの諸収差を補正する機能を有している。
【００５０】
投影光学系ＰＬの一部を構成する、複数枚のレンズエレメント（可動レンズ）は、光軸ＡＸに直交する面に対して任意に傾斜及び光軸ＡＸに平行な方向に移動可能な構成となっている。各可動レンズは、像特性制御部１２によって独立して制御される。
【００５１】
ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図２における下方（−Ｚ側）に配置されている。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ９を介してウエハＷが真空吸着等により保持されている。
【００５２】
ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動系２４により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向（θｚ方向）、Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向）に微小駆動される。すなわち、ウエハホルダ９は、ウエハステージ駆動系２４により、投影光学系ＰＬの最良結像面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に微動が可能で、さらに光軸ＡＸに平行なＺ軸回りに回転可能に構成されている。
【００５３】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置情報（ヨーイング（θｚ方向の回転）情報を含む）及びＸＹ平面に対する傾斜情報（ピッチング（θｘ方向の回転）情報及びローリング（θｙ方向の回転）情報）はウエハレーザ干渉計（以下、ウエハ干渉計と略記する）１８によって、移動鏡１７を介して、例えば０．２５ｎｍ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５０に送られ、主制御装置５０では、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のＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）をウエハステージ駆動系２４を介して制御する。
【００５４】
また、ウエハステージＷＳＴの上面には、ウエハＷ表面とほぼ同一高さにその表面が設定された基準マーク板ＦＭが固定されている。基準マーク板ＦＭの表面には、レチクルアライメント用の第１基準マーク及び後述するアライメント系８のベースライン計測用の第２基準マークなどが所定の位置関係で形成されている。
【００５５】
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設けられたアライメントマーク（ウエハマーク）（ＭＸp、ＭＹp）（図３（Ｂ）参照）及び基準マーク板ＦＭ上の第２基準マークを検出するためのオフ・アクシス方式のアライメント系８が設けられている。アライメント系８では、例えば、内部に備える光学系を介してウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）が含まれるウエハ面を照明し、そのウエハ面からの反射光をその光学系を介して、内部に備えるアライメントセンサに導き、当該アライメントセンサによってその反射光に対応する信号を光電検出する。検出された信号は、例えばそのウエハ面の凹凸又は反射率の分布に対応する波形となる。アライメント系では、検出した波形データから、マークに対応する波形（マーク波形）を抽出し、その抽出結果に基づいてアライメントセンサの検出視野内におけるマーク波形の位置座標を検出する。アライメント系では、検出されたマーク波形の位置座標と、アライメントセンサの検出視野自体の位置座標とに基づいて、ＸＹ座標系におけるウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）の位置を算出する。アライメント系８の検出結果は、アライメント信号処理系（不図示）を介して主制御装置５０に送られる。アライメント系８による基準マーク板ＦＭ上の第２基準マークの位置の検出も同様にして行われる。また、アライメント系８によって、重ね合わせ誤差計測マークＭＯ（図３（Ｂ）参照）の位置を検出することも可能である。
【００５６】
また、投影光学系ＰＬの下端部の近傍には、前述の露光領域内及びその近傍の複数の検出点におけるウエハＷ表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）を検出する、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系（１３，１４）が設けられている。多点焦点位置検出系は、投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて結像光束を光軸ＡＸに対して斜めに射出する照射光学系１３と、ウエハＷの表面からの反射光束をスリットを介して受光する受光光学系１４と、を含む。多点焦点位置検出系（１３，１４）で検出されるウエハの面位置情報は、ウエハＷのフォーカス・レベリング制御のため、主制御装置５０に供給される。
【００５７】
この他、露光装置１００には、レチクルステージＲＳＴの上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示されるような一対のレチクルアライメント系（図示省略）が設けられている。レチクルアライメント系は、照明光ＩＬと同じ波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から構成されている。レチクルアライメント系の検出信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置５０に供給される。
【００５８】
主制御装置５０は、例えば、マイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）から構成され、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
【００５９】
次に、露光装置１００における露光処理工程の動作について、簡単に説明する。
【００６０】
露光に先立って、主制御装置５０により、不図示のウエハ搬送系を用いたウエハホルダ９上へのウエハＷのロード、レチクルアライメント及びアライメント系８のベースライン計測、及びウエハアライメント（例えば後述するＥＧＡ（Enhanced Global Alignment）、又はショット内多点ＥＧＡ）などの準備作業が行われる。なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等については、前述の米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されている。
【００６１】
主制御装置５０は、上記のレチクルアライメント及びベースライン計測の結果、並びにウエハアライメント（これについては後述する）の結果に基づいて、ウエハＷ上の全てのショット領域に、順次、走査露光によりレチクルＲのパターンを転写する。
【００６２】
ウエハＷ上の各ショット領域に対する走査露光では、主制御装置５０は、レチクル干渉計１６及びウエハ干渉計１８による計測情報（位置情報）をモニタしつつ、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとをそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に移動させる。そして、主制御装置５０は、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴをＹ軸方向に、ただし互いに逆向きに、相対駆動する。ここで、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴがそれぞれの目標速度に達すると、照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。
【００６３】
主制御装置５０は、特に上記の走査露光時にレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度ＶｒとウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖｗとが投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比に維持されるようにレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期制御する。このとき、主制御装置５０は、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動を調整し、あるいは結像特性補正装置を介して可動レンズを駆動して、レチクルＲのパターンのウエハＷ上への投影像の歪みを補正する。
【００６４】
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が照明光ＩＬで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上の第１ショット領域の走査露光が終了する。これにより、レチクルＲの回路パターンが投影光学系ＰＬを介して第１ショット領域に縮小転写される。
【００６５】
第１ショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴを、次の第２ショット領域に対する走査開始位置（加速開始位置）へ移動（ステッピング）させる。そして、先と同様に、第２ショット領域に対する走査露光を行う。以後、第３ショット領域以降についても同様の動作を行う。このようにして、ショット領域間のステッピング動作とショット領域に対する走査露光動作とが繰り返され、ステップ・アンド・キャン方式でウエハＷ上の全てのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００６６】
次に、本実施形態に係るウエハアライメントについて、さらに説明する。
【００６７】
図３（Ａ）には、露光装置１００において露光対象となるウエハＷ（デバイス製造に用いられる基板）の一例が示されている。図３（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上には、デバイスパターンが形成された複数のショット領域ＳＡpが、前層までの露光によって既に形成されている。各ショット領域ＳＡpには、図３（Ｂ）に示されるように、重ね合わせの基準となる基準層（下地層とも呼ばれる、例えば前層）の露光の際に転写されたアライメントマーク（ウエハマーク）（ＭＸp、ＭＹp）が設けられている。ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）は、その形状等からその位置情報を検出することが可能なマークである。例えば、図３（Ｂ）では、ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）は、ライン・アンド・スペース・マークとして示されている。ウエハマークの形状としては、他にも、ボックスマーク、十字マークなどを採用することができる。
【００６８】
露光装置１００では、このウエハＷ上のショット領域ＳＡpに対して、レチクルＲ上のデバイスパターンを、正確に重ね合わせて転写する必要がある。正確な重ね合わせを実現するためには、ウエハＷ上の各ショット領域ＳＡpの位置を正確に把握する必要がある。ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）は、各ショット領域ＳＡpの位置（例えば図３（Ｂ）におけるその中心Ｃpの位置）を把握するために設けられている。ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）は、対応するショット領域ＳＡpのデバイスパターンとともに転写形成されたものであることから、ウエハＷ上におけるウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）とデバイスパターンとの位置関係に基づき、ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）の位置がわかれば、そのショット領域の中心位置Ｃpを認識することができる。
【００６９】
また、図３（Ｂ）に示されるように、各ショット領域ＳＡp内には、基準層の露光の際にデバイスパターンとともに重ね合わせ誤差計測マークＭＯ（より正確には、重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０）が、転写、形成されている。ここでは、一例として、４個の重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０が、各ショット領域ＳＡp内の四隅に各１つ配置されている。
【００７０】
図３（Ｃ）には、重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０が、本実施形態のデバイス製造工程で採用されるダブルパターニング法における第１及び第２回目の露光のそれぞれでターゲット層に形成される重ね合わせ誤差計測マークＭＯ１、ＭＯ２とともに示されている。この場合、重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０、ＭＯ１、ＭＯ２としては、一例として、Bar in Barマークが用いられている。
【００７１】
重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０は、図３（Ｃ）から分かるように、Ｙ軸方向に所定距離離れて平行に配置されたＸ軸方向を長手方向とする一対のラインパターンと、Ｘ軸方向に所定距離離れて平行に配置されたＹ軸方向を長手方向とする一対のラインパターンとの４本のラインパターンを含み、全体として４つのコーナー部分が欠落したほぼ正方形の矩形マーク（Ｂｏｘマーク）のような形状を有している。
【００７２】
重ね合わせ誤差計測マークＭＯ１は、全体として４つのコーナー部分が欠落したほぼ正方形の矩形マーク（Ｂｏｘマーク）のような形状を有し、重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０とほぼ相似で一回り小さなマークである。また、重ね合わせ誤差計測マークＭＯ２は、全体として４つのコーナー部分が欠落したほぼ正方形の矩形マーク（Ｂｏｘマーク）のような形状を有し、重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０とほぼ相似で一回り大きなマークである。
【００７３】
これら３つの重ね合わせ誤差計測マークは、ＭＯ０、ＭＯ１、ＭＯ２は、基準層に対して重ね合わせ誤差なくターゲット層の露光が行われた場合、それぞれの中心がほぼ一致するような位置関係に設計されている。
【００７４】
従って、重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０と重ね合わせ誤差計測マークＭＯ１，ＭＯ２との間隙の寸法ｄｘ１，ｄｙ１及びｄｘ２，ｄｙ２を計測することにより、基準層パターンに対する第１及び第２回目の露光によってターゲット層に形成される第１、第２パターンの重ね合わせ誤差を計測することができる。この場合、１つのショット領域について、少なくとも２箇所で、重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０、ＭＯ１、ＭＯ２相互間の位置関係の計測が行われる。
【００７５】
なお、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示される、ウエハＷ、ショット領域ＳＡp、ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）、重ね合わせ誤差計測マークＭＯ（ＭＯ０，ＭＯ１，ＭＯ２）は、あくまで一例であって、そのサイズ、ショット領域１つ当たりの数、ウエハマーク及び重ね合わせ誤差計測マークの配置位置、形状などは、適宜変更され得るものである。従って、重ね合わせ誤差計測マークとして、例えばBox in Boxマークを用いても良い。
【００７６】
露光装置１００で、デバイスパターンの正確な重ね合わせを行うためには、ウエハ上のすべてのショット領域ＳＡｐの位置情報を計測しても良いが、それでは、スループットに影響が出るおそれがある。そこで、露光装置１００では、実際に計測するアライメントマークを限定し、計測されたアライメントマークの位置から、ウエハ上のショット領域ＳＡｐの配列を統計的に推定するグローバルアライメント技術が採用されている。露光装置１００では、このグローバルアライメントとして、設計上のショット領域の配列に対する実際のショット領域の配列のずれを、Ｘ軸、Ｙ軸にそれぞれ平行で、例えばウエハＷの中心を原点とする座標軸（Ｗｘ，Ｗｙ）及び／又は例えばショット領域ＳＡｐの中心を原点とする座標軸（Ｓｘ，Ｓｙ）の多項式で表現し、統計演算を行ってその多項式における妥当な係数を求める、いわゆるＥＧＡ方式のウエハアライメントが採用されている。ＥＧＡ方式のウエハアライメントでは、まず、アライメントマークを計測するショット領域ＳＡｐを幾つか選択する。選択されたショット領域をサンプルショットという。主制御装置５０は、アライメント系８を用いて、サンプルショットに設けられたサンプルマーク（ウエハマークＭＸp，ＭＹp、及び重ね合わせ計測マークＭＯ０）の位置を計測する。このような計測動作を、以下ではＥＧＡ計測と呼ぶ。
【００７７】
ＥＧＡ計測では、計測された波形データがマーク波形を抽出するデータとして適切であるか否かの判断を行っている。具体的には、波形データから、そのマーク波形がどの程度正確に検出できるか否かを、波形データの形状から求め、その度合を数値化し、検出結果スコアとして算出している。この検出結果スコアが所定の閾値よりも良好な場合には、サンプルマークが検出できたものとして、サンプルマークのマーク検出結果をＯＫとし、それ以外の場合はサンプルマークのマーク検出結果をＮＧとしている。
【００７８】
ＥＧＡ方式のウエハアライメントでは、このＥＧＡ計測の結果、すなわち幾つかのサンプルマークの位置情報に基づく統計演算により、各ショット領域ＳＡｐのＸＹ位置座標の補正量を推定する。このような演算を、以下ではＥＧＡ演算と呼ぶ。なお、ＥＧＡ方式のウエハアライメントは、例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書、米国特許第６，８７６，９４６号明細書などに詳細に開示されている。後者の米国特許第６，８７６，９４６号明細書などに開示される方式は、ショット内多点ＥＧＡとも呼ばれる。ここで、ショット内多点ＥＧＡとは、ショット領域内の複数のウエハアライメントマークの位置検出データを用いて例えば上記米国特許第６，８７６，９４６号明細書に開示される最小２乗法を利用した統計学的手法を用いてウエハＷ上の全てのショット領域ＳＡｐの配列座標（ショット領域ＳＡｐの配列の線形成分）及びショット領域ＳＡｐ自体の変形の線形成分を求めるアライメント手法を意味する。
【００７９】
上記のＥＧＡ演算により求められる、各ショット領域の位置のＸＹ補正量を、ＥＧＡ補正量という。ＥＧＡ方式のウエハアライメントで求められる多項式の係数は、最小二乗法で求められたものであるため、マーク位置の実測値と、ＥＧＡ補正量により補正されたマーク位置との間にはずれが残る。このずれをＥＧＡ残留誤差（又は残差）という。このＥＧＡ残留誤差は、重ね合わせ精度の観点からすれば、小さい方が望ましいのは勿論である。
【００８０】
ＥＧＡ残留誤差を小さくするための手段の１つが、ＥＧＡ多項式モデルの高次化である。例えば、ＥＧＡ多項式モデルを、ショット領域ＳＡｐの配列の線形成分（ウエハＷの中心を基準としたときのウエハＷのスケーリング、回転（ショット領域の配列のＸ軸相当、Ｙ軸相当の成分の直交度をも考慮した回転）、オフセットの各成分）、ショット領域ＳＡｐ自体の変形の線形成分（ショット領域ＳＡｐの中心を基準としたショット領域ＳＡｐのスケーリング、回転（ショット領域のＸ軸相当、Ｙ軸相当の成分の直交度をも考慮した回転）、及びオフセットの各成分）を考慮した（Ｗｘ，Ｗｙ）あるいは（Ｓｘ，Ｓｙ）の１次式でなく、ショット領域ＳＡｐの配列の２次成分までを考慮した（Ｗｘ，Ｗｙ）の２次式、又はショット領域の配列の３次成分までを考慮した（Ｗｘ，Ｗｙ）の３次式とした方がこのＥＧＡ残留誤差は当然に小さくなる。一般的に、ＥＧＡ多項式モデルを高次化すればするほど、全体的なＥＧＡ残留誤差は小さくなるが、過補正とならないように注意する必要が生ずる。また、ＥＧＡ多項式モデルを高次化する場合には、それに合わせてサンプルマークの数を増やす必要がある。また、（Ｓｘ，Ｓｙ）の高次成分をも考慮したモデルを採用できることは勿論である。
【００８１】
また、ある一部のサンプルマークの計測結果が、実際のショット領域の配列から著しくずれている場合には、全体の残差が大きくなる傾向がある。したがって、このようなサンプルマークの位置の計測結果については、ＥＧＡ演算に用いないようにリジェクトするのが望ましい。すなわち、ＥＧＡ計測により計測されたサンプルマークの位置情報のうちの幾つかを、ＥＧＡ演算に用いないようにして、ショット領域ＳＡｐの位置推定精度を高めていくことも可能である。このように、サンプルマークの数及び／又は配置の選択は、ＥＧＡ方式のウエハアライメントにとって重要なファクタとなる。
【００８２】
露光装置１００では、アライメント系８によるＥＧＡ方式のウエハアライメントに関連する動作を設定するファクタを幾つかパラメータ化し、アライメント関連パラメータとしてその設定値を設定することができる。アライメント関連パラメータは、その値を調整するのに、アライメント系による再度の計測を必要としない波形処理パラメータと、再度の計測が必要となる要実測パラメータとに大別される。
【００８３】
波形処理パラメータとしては、例えば、既に計測されたサンプルマークから選択される、実際にＥＧＡ演算に用いるサンプルマークの組合せ（サンプルマークの数及び／又は位置）がある。すなわち、計測されたサンプルマークをすべてＥＧＡ演算に用いるのではなく、その中のサンプルマークの適当な組合せによるＥＧＡ演算を行うものとした場合、その組合せが波形処理パラメータとなる。また、マーク単位、ショット領域単位でのサンプルマークのリジェクトの指定、マーク検出時のリジェクトリミット値（サンプルマークをＥＧＡ演算からリジェクトするか否かの基準となる閾値）なども波形処理パラメータに含まれる。
【００８４】
また、アライメント系８が、複数種類のアライメントセンサを備え、全てのセンサでマーク検出を行っていた場合に、実際のマーク位置の検出に用いられた波形データを検出したアライメントセンサの種類（ＦＩＡ（Field Image Alignment）系か、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）系かなど）も波形処理パラメータに含まれる。また、波形データに対する処理条件、すなわち信号処理条件（信号処理アルゴリズム（エッジ抽出法、テンプレートマッチング法、折り返し自己相関法等、スライスレベル等））も波形処理パラメータに含まれる。
【００８５】
また、ＥＧＡ多項式モデルの種類（６パラメータモデル、１０パラメータモデル、ショット内平均化モデル、ショットファクタ間接適用モデル、高次ＥＧＡ処理条件（使用次数と使用補正係数）等）、重み付けＥＧＡ処理条件、ＥＧＡオプション機能の拡張ＥＧＡ処理条件（ショット内多点ＥＧＡ実施条件、ＥＧＡ計算モデル、ショット成分補正条件等）、計測されたマークの計測位置に加えるべき補正量（アライメント補正値等）なども波形処理パラメータに含まれる。
【００８６】
また、要実測パラメータには、サンプルマークの種類（マーク形状が異なる場合を含む）、数及び／又は配置（新たなサンプル点を計測する場合）、マーク計測時にマークを照明する際の照明条件（照明波長、明／暗視野、照明強度、位相差照明の有無等）、マーク検出時のフォーカス状態（フォーカスオフセット等）、マーク検出に用いるアライメントセンサを変更する際のアライメントセンサの指定等が含まれる。
【００８７】
露光装置１００では、装置パラメータとして、アライメント関連パラメータの他に制御系パラメータを設定可能となっている。露光装置１００では、各制御系の動作を設定するファクタの幾つかが制御系パラメータ化されており、それらの値を、自由に設定することができるようになっている。制御系パラメータについては、例えば米国特許出願公開第２００８／０２９４２８０号明細書などに詳細に開示されている。制御系パラメータ及びアライメント関連パラメータは、基本的に全て可変であるが、全てのアライメント関連パラメータを可変とせずに、その一部のアライメント関連パラメータを不変（固定）としておくようにしても良い。その際に、どのアライメント関連パラメータを固定とするかは、使用者が適宜選択することができる。
【００８８】
これらの設定値については、レチクル上のデバイスパターンがウエハ上へ良好に転写されるように、ある程度調整しておく必要がある。
【００８９】
図１に戻り、トラック２００内には、露光装置１００でのウエハの露光前後において、そのウエハに対する様々な測定検査を行うことが可能な複合的な測定検査器１２０と、ウエハに対してレジスト（感応剤）を塗布するとともに、露光後のウエハを現像するコータ・デベロッパ（以下、Ｃ／Ｄと略述する）１１０とが設けられている。
【００９０】
測定検査器１２０は、露光装置１００及びＣ／Ｄ１１０とは、独立して動作可能である。また、測定検査器１２０は、その測定検査結果を、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。本実施形態では、測定検査器１２０は、主として露光後の測定検査である事後測定検査を行う。
【００９１】
測定検査器１２０の事後測定検査において、ウエハＷ上の欠陥・異物検査の他、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上のデバイスパターン等の重ね合わせ誤差の測定を行う。レチクルＲ上の所定領域（ここでは、デバイスパターンが形成されたパターン領域とする）内には、複数の異なる地点に重ね合わせ誤差計測マークが形成されている。重ね合わせ誤差計測マーク（レジストレーションマークとも呼ばれる）は、パターン領域の内部に限らず、露光装置１００（露光）によりウエハ上に転写可能な領域であれば、パターン領域の周囲の領域にも形成されるが、本実施形態（及び後述する各実施形態）では、説明の便宜上、パターン領域内に形成されているものとする。
【００９２】
重ね合わせ誤差計測マークは、露光装置１００により、露光の際にデバイスパターンとともにウエハＷ上に転写される。測定検査器１２０は、各層の重ね合わせ誤差計測マーク（例えばＭＯ０，ＭＯ１，ＭＯ２）の位置関係（相対位置ずれ量）を計測し、デバイスパターンの転写領域であるウエハＷ上のショット領域内の各地点での重ね合わせ誤差を計測する。この測定結果により、そのショット領域内のパターン要素の重ね合わせ誤差分布を取得することが可能である。
【００９３】
解析装置５００は、露光装置１００、Ｃ／Ｄ１１０及び測定検査器１２０とは独立して動作する装置である。解析装置５００は、各種装置から各種データ（例えばその装置の処理データ）を収集し、ウエハＷに対する一連の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（以下、適宜「ＰＣ」と略称する）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）に記録され、該メディアからＰＣにインストールされた状態で実行される。
【００９４】
解析装置５００は、露光装置１００及び測定検査器１２０の測定結果に基づいて、露光装置１００のウエハアライメントに関するシミュレーションを行い、アライメント関連パラメータ、同期走査制御の補正パラメータ、及び投影光学系の調整パラメータなどを最適化する。
【００９５】
ところで、露光装置１００と、Ｃ／Ｄ１１０と、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、ロボットアーム及び／又はスライダ等のウエハＷを自動搬送する搬送装置を介して接続することを意味する。インライン接続により、露光装置１００とＣ／Ｄ１１０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。
【００９６】
インライン接続された露光装置１００とＣ／Ｄ１１０と測定検査器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に対して、レジスト等の感応剤を塗布する塗布工程、及び感応剤が塗布されたウエハＷ上にマスク又はレチクルのパターンを転写する露光工程、並びに、露光工程が終了したウエハを現像する現像工程等を行う。
【００９７】
デバイス製造システム１０００においては、露光装置１００と、Ｃ／Ｄ１１０と、測定検査器１２０と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、各装置の間では、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。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。
【００９８】
基板処理装置（１００、１１０、１２０）においては、ウエハは複数枚（例えば２５枚又は５０枚）を１単位（ロットという）として処理される。デバイス製造システム１０００においては、ウエハは１ロットを基本単位として処理され製品化されている。
【００９９】
なお、このデバイス製造システム１０００では、測定検査器１２０は、トラック２００内に置かれ、露光装置１００及びＣ／Ｄ１１０とインライン接続されているが、測定検査器１２０を、トラック２００外に配置し、隣接してインライン接続しても良いし、あるいは露光装置１００及びＣ／Ｄ１１０とはオフラインに構成しても良い。
【０１００】
デバイス製造システム１０００は、デバイス製造処理装置群９００として、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置９１０、エッチング装置９２０、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置９３０、及び酸化・イオン注入装置９４０等を備えている。ＣＶＤ装置９１０は、ウエハ上に薄膜を生成する装置である。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り、本実施形態では、エッチング装置９２０には、レジスト等を除去するアッシング装置が併設されているものとする。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る。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。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にも、露光装置１００などと同様に、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、不図示ではあるが、この他にも、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各種装置も含まれている。
【０１０１】
ホスト６００は、デバイス製造システム１０００全体を統括管理する。従って、ホスト６００は、露光装置１００で行われる露光工程を制御・管理するとともに、露光装置１００のスケジューリングを管理している。なお、ホスト６００とは別に露光装置１００の管理コントローラを設けても良い。
【０１０２】
次に、デバイス製造システム１０００におけるデバイス製造工程について、図４及び図５（Ａ）〜図５（Ｊ）に基づいて、説明する。
【０１０３】
図４には、デバイス製造工程における処理の流れが示されている。このデバイス製造システム１０００におけるデバイス製造工程における処理の流れは、ホスト６００によってスケジューリングされ、管理されている。ウエハＷはロット単位で処理されるが、図４では、１枚のウエハＷに対する一連の処理が示されている。実際には、ロット単位で、ウエハ毎に、図４に示される一連の処理が繰り返されることになる。また、図５（Ａ）〜図５（Ｊ）には、ウエハＷ上の１つのショット領域の一部の領域の拡大断面図が示されている。
【０１０４】
本実施形態では、ウエハＷ上のターゲット層３１（図５（Ａ）等参照）にＸ軸方向にピッチＰで線幅がＰ／２（すなわち、スペース幅がＰ／２）の、ライン幅とスペース幅との比が１：１のライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ／Ｓパターンと略記する）を、ダブルプロセス方式（ダブルパターニング法）を用いて形成することを目標とする。ピッチＰは一例として６４ｎｍで、このとき線幅Ｐ／２は３２ｎｍである。露光装置１００のドライ露光での解像限界は、位相シフトレチクルを用いた場合の線幅で６０ｎｍ程度であり、ターゲット層３１上に形成されるＬ／Ｓパターンの線幅はその解像限界のほぼ１／２である。また、本実施形態の説明中で使用されるパターンの寸法は投影像の段階での寸法であり、投影光学系ＰＬのレチクルＲからウエハＷへの投影倍率βを用いると、そのパターンのレチクルＲ上での寸法は１／β倍（β＝１／４では４倍）になる。
【０１０５】
〔成膜処理〕
まず、成膜処理として、ＣＶＤ装置９１０により、図５（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上に例えば有機ポリマー等の層間絶縁膜よりなるターゲット層３１が生成（成膜）され、さらにそのターゲット層３１上に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等のセラミックスからなり、ターゲット層３１及びレジストの両方とエッチングに対する反応性の異なるハードマスク層３２が積層形成される。なお、ハードマスク層３２を用いる代わりに、バイレイヤ（２層）レジストを用いることも可能である。
【０１０６】
〔レジスト塗布処理〕
次に、ターゲット層３１とハードマスク層３２が形成されたウエハＷがＣ／Ｄ１１０に搬送され、Ｃ／Ｄ１１０において、図５（Ａ）に示されるように、そのウエハＷの表面（ハードマスク層３２上）にレジストが塗布される（レジスト層３３が積層形成される）。ここでは、一例としてポジ型のレジストが用いられるものとする。
【０１０７】
〔第１回目の露光処理〕
次に、レジスト層３３が形成されたウエハＷが露光装置１００に搬送され、露光装置１００内のウエハステージＷＳＴ上にロードされる。そして、露光装置１００によって、ウエハＷに対する第１回目の露光処理が行われる。
【０１０８】
ここで、露光装置１００のレチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲには、一例として周期方向（これをＸ軸方向とする）の幅Ｐ（上記の如く投影像の段階での寸法、以下同様）のＹ軸方向に細長い遮光パターンとＸ軸方向の幅Ｐの透過部とをＸ軸方向にピッチ２Ｐで配列し、かつ一連の隣接する透過部に位相が交互に反転するように位相シフタ（位相シフト部）を設けた位相シフト型のＬ／Ｓパターンが形成されており、レチクルＲのアライメントは既に行われているものとする。
【０１０９】
この場合、露光装置１００は、一例として投影光学系ＰＬの開口数ＮＡを大きい値（例えば０．９２）とし、照明光学系のコヒーレンスファクタ（σ値）を小さい値（例えば０．２）として、ドライ露光によってレチクルＲのパターンをウエハＷ上に投影する。なお、位相シフトレチクルは空間周波数変調型に限らず、例えばハーフトーン型など他のタイプでも良いし、変形照明（例えば輪帯照明、多極照明）などと組み合わせて用いても良い。また、位相シフトレチクルの代わりに通常のレチクルを使用して、照明条件をＸ軸方向に対称に傾斜した照明光でレチクルを照明する２極照明等としても良い。
【０１１０】
主制御装置５０により、アライメント系８を用いてウエハＷに対する第１回目の露光処理のためのウエハアライメント（以下、適宜、第１回目のウエハアライメントと略述する）、ここではＥＧＡ計測が行われ、その結果に基づいてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、レチクルＲのピッチ２ＰのＬ／Ｓパターンの像がウエハＷ上の各ショット領域に転写される。これにより、レジストの露光された部分（光が照射された部分）が現像液に対する溶解性が増大し（そのような変化を生じ）、その結果、図５（Ｂ）に示されるように、レジスト層３３内に露光されなかった部分から成る、ライン部３３２を有するデバイスパターンに対応する潜像が形成される。ここで、第１回目のウエハアライメント（ＥＧＡ計測）に先だって、後述するＥＧＡ最適化シミュレーションが行われ、その結果として得られる最適化アライメント条件が、解析装置５００から露光装置１００に送られている場合には、上記の第１回目のウエハアライメントは、その最適化アライメント条件の下で実行される。
【０１１１】
第１回目の露光処理における露光量は、図５（Ｂ）において、得られるデバイスパターンのライン部３３２の線幅がＰで、スペース部の幅がＰとなるように設定される。このようにライン幅とスペース幅との比が１：１になるように露光量を設定する場合には、レジストの感度付近でのＬ／Ｓパターンの像の露光量（光強度）の変化に対する位置の変化量が小さく、露光量誤差の許容範囲が大きいため、レジストパターンを容易に高精度に形成することができる。
【０１１２】
〔現像処理〕
次に、露光処理されたウエハＷがＣ／Ｄ１１０に搬送され、Ｃ／Ｄ１１０によりウエハＷ（レジスト層３３）に対する現像が行われる。現像後、図５（Ｂ）に示されるように、ウエハＷ（ハードマスク層３２）上にライン部３３２のレジスト像（以下では、このレジスト像をライン部と同一符号を用いてレジスト像３３２と表記する）が形成される。
【０１１３】
〔第１回目のエッチング処理〕
次に、ウエハＷがエッチング装置９２０に搬送され、エッチング装置９２０において、第１のレジストスリミング処理及びこれに続くエッチング処理が行われる。第１のレジストスリミング処理は、エッチング時間を、幅Ｐのレジスト像３３２が図５（Ｃ）に示される幅Ｐ／２のレジスト像３３１となるよう設定して、レジスト像３３２をエッチングする処理である。この結果、ハードマスク層３２上に、幅Ｐ／２のレジスト像３３１（すなわち、スペース幅が３Ｐ／２）をＸ軸方向にピッチ２Ｐで配列したパターンである、ライン幅とスペース幅との比が１：３のレジストパターンが形成される。この場合、そのエッチング時間を管理するのみで、容易に幅Ｐ／２のレジスト像３３１を形成することができる。
【０１１４】
次いで、レジスト像３３１をマスクとしてハードマスク層３２のエッチングが行われる。エッチング後、図５（Ｄ）に示されるように、幅Ｐ／２のハードマスク層３２をピッチ２ＰでＸ軸方向に配列したハードマスクパターン（第１パターン）３２１が得られる。その後、ウエハＷ上からレジスト層３３（レジスト像３３１）が不図示のアッシング装置によって剥離される。
【０１１５】
〔レジスト塗布処理〕
次に、ターゲット層３１上にハードマスクパターン３２１が形成されたウエハＷがＣ／Ｄ１１０に搬送され、Ｃ／Ｄ１１０において、図５（Ｅ）に示されるように、そのウエハＷの表面（ハードマスクパターン３２１上）にレジストが塗布される（レジスト層３４が形成される）。
【０１１６】
〔第２回目の露光処理〕
次に、レジスト層３４が形成されたウエハＷが露光装置１００に搬送され、露光装置１００によって、ウエハＷに対する第２回目の露光処理が行われる。すなわち、主制御装置５０により、アライメント系８を用いてウエハＷに対する第２回目の露光処理のためのウエハアライメント（以下、適宜、第２回目のウエハアライメントと略述する）、ここではＥＧＡ計測が行われる。この第２回目のＥＧＡ計測に際し、第１回目のときと同じ基準層（下地層）のマーク（マーク数及びマーク配置が同じ）を同じ手順で検出する。これにより、後述するアライメント関連パラメータの最適化に際し、第１回目の露光後の現像→エッチング→（反射防止膜形成）→レジスト塗布などのウエハプロセス処理の影響によるアライメントマーク信号形状の変化に対して、アライメントフォーカス、照明波長、及びＮＡ等の波形信号取得パラメータ（前述の要実測パラメータ）の最適化、及び、取得した波形に対する波形処理パラメータ、例えばマーク検出パラメータ（アルゴリズム、エッジ検出方法あるいは許容値等）の最適化が行える。
【０１１７】
同様の趣旨から、ＥＧＡ計算モデルについても共通に指定することが望ましい。このようにすると、波形信号取得パラメータ（アライメントフォーカス、あるいは照明波長・ＮＡ等）の最適化、及び、取得した波形に対するマーク検出パラメータの最適化が行われた上で、マーク数、マーク配置あるいはＥＧＡ計算モデルの条件を変更した場合の結果を比較することが可能となる。また、この場合も、アライメントに先立って、最適化アライメント条件が、解析装置５００から露光装置１００に送られている場合には、上記の第２回目のウエハアライメントは、その最適化アライメント条件の下で実行される。
【０１１８】
上記の第２回目のアライメント結果に基づいて、主制御装置５０により、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、レチクルＲ上のデバイスパターンがウエハＷ上に転写される。この際に、レチクルＲ上のピッチ２ＰのＬ／Ｓパターンの像とウエハＷの各ショット領域とのＸ軸方向の位置関係が、上記の第１回目の露光の場合に対して１８０°異なるように、レチクルＲとウエハＷとの位置関係を調整しつつ、露光が行われる。これにより、レジストの露光された部分（光が照射された部分）が現像液に対する溶解性が増大し（そのような変化を生じ）、その結果、図５（Ｆ）に示されるように、レジスト層３４内に露光されなかった部分から成るライン部３４２を有するデバイスパターンに対応する潜像が形成される。
【０１１９】
この第２回目の露光の際の露光量も、図５（Ｆ）において、得られるレジストパターンのライン部３４２の線幅がＰで、スペース部の幅がＰとなるように設定される。このようにライン幅とスペース幅との比が１：１のレジストパターンは、容易に高精度に形成することができる。さらに、各ライン部３４２のレジスト像（以下では、このレジスト像をライン部と同一符号を用いてレジスト像３４２と表記する）はそれぞれＸ軸方向にピッチ２Ｐで配列された隣接する２つのハードマスクパターン３２１の中間に配置されている。
【０１２０】
〔現像処理〕
次に、露光処理されたウエハＷがＣ／Ｄ１１０に搬送され、Ｃ／Ｄ１１０によってウエハＷ（レジスト層３４）に対する現像が行われる。現像後、図５（Ｆ）に示されるように、ウエハＷ（ターゲット層３１）上にハードマスクパターン（第１パターン）３２１とともにレジスト像３４２が形成される。
【０１２１】
〔第２回目のエッチング処理〕
次に、ウエハＷがエッチング装置９２０に搬送され、エッチング装置９２０において、第２のレジストスリミング処理及びこれに続くエッチング処理が行われる。第２のレジストスリミング処理は、エッチング時間を、幅Ｐのレジスト像３４２が図５（Ｇ）に示される幅Ｐ／２のレジスト像３４１となるよう設定して、レジスト像３４２をエッチングする処理である。この結果、ターゲット層３１上に、ライン幅とスペース幅との比が１：３の幅Ｐ／２のレジスト像３４１よりなる第１周期パターン（第２パターン）と、ライン幅とスペース幅との比が１：３の幅Ｐ／２のハードマスクパターン３２１よりなる第２周期パターン（第１パターン）とからなるマスク層３５が形成される。その第１周期パターンと第２周期パターンとは位相が１８０°異なっているため、マスク層３５は、Ｘ軸方向にピッチＰのライン幅とスペース幅との比が１：１の周期パターンとみなすことができる。この場合も、そのエッチング時間を管理するのみで、容易に幅Ｐ／２のレジスト像３４１を形成することができる。
【０１２２】
次いで、マスク層３５の周期パターンをマスクとしてターゲット層３１のエッチングが行われる。エッチング後、図５（Ｈ）に示されるように、ウエハＷ上にマスクとしたマスク層３５の周期パターンに対応する、幅Ｐ／２のターゲット部３１１をピッチＰでＸ軸方向に配列したパターンが得られる。その後、不図示のアッシング装置によって、ウエハＷ上からレジスト像３４１が剥離された後、図５（Ｉ）のハードマスクパターン３２１が剥離される。これによって、図５（Ｊ）に示されるように、幅Ｐ／２のターゲット部３１1をピッチＰでＸ軸方向に配列してなる、ライン幅とスペース幅との比が１：１のＬ／Ｓパターンが形成される。この場合、ピッチＰを６４ｎｍとすると、ターゲット部３１１の幅（ライン幅）は３２ｎｍとなる。
【０１２３】
〔測定検査処理〕
次に、ターゲット部３１1をライン部とするＬ／Ｓパターンが形成されたウエハＷが測定検査器１２０に搬送され、測定検査器１２０において、ウエハＷに対する測定検査処理、すなわち、ターゲット層に形成されたデバイスパターン（ターゲット部３１1をライン部とするＬ／Ｓパターン）とその基準層のデバイスパターンとの重ね合わせ誤差（ショット領域ＳＡｐ内の重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０、ＭＯ１、ＭＯ２（図３（Ｃ）参照）の相対位置ずれ量）が測定される。具体的には、ショット領域ＳＡｐ内の４隅から選択された少なくとも２箇所の重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０、ＭＯ１、ＭＯ２についての間隙の寸法ｄｘ１，ｄｙ１及びｄｘ２，ｄｙ２が測定（計測）され、この測定結果に基づいて相対位置ずれ量が算出される。解析装置５００からの転送要求により、測定検査器１２０の測定結果（重ね合わせ誤差測定結果）が解析装置５００に送られる。また、測定検査器１２０によってウエハＷのパターン上の異物及び欠陥の検査も行われる。
【０１２４】
〔解析処理〕
次に、解析装置５００により、測定検査器１２０から送られた重ね合わせ誤差測定結果等を基にして、露光装置１００のアライメント関連パラメータに関する解析が行われる。解析装置５００は、解析の結果（解析情報）を露光装置１００に送る。露光装置１００は、その情報に基づいて、必要に応じて装置パラメータを更新するなどの処理を行う。解析処理の詳細については後述する。
【０１２５】
〔不純物拡散、アルミ蒸着配線処理〕
解析処理と並行して、又は解析処理に続いて、エッチングされたウエハＷに対する不純物拡散、アルミ蒸着配線処理、ＣＶＤ装置９１０によって成膜、ＣＭＰ装置９３０によって平坦化、酸化・イオン注入装置９４０でのイオン注入などが必要に応じて行われる。これにより、ウエハＷのターゲット層３１に対するパターニングプロセスが完了する。
【０１２６】
次いで、ホスト６００により、全工程が終了し、ウエハＷ上にすべてのパターンが形成されたか否かが判断される。この判断が否定されれば成膜処理に戻り、肯定されれば次の処理に進む。以上のように、一連のパターニング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上にデバイスパターンが積層され、半導体デバイスが形成される。
【０１２７】
繰り返し工程完了後、プロービング処理、リペア処理が、デバイス製造処理装置群９００において実行される。プロービング処理において、不良を検出した場合には、例えば、リペア処理において、冗長回路へ置換する処理が行われる。解析装置５００は、検出した重ね合わせ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、パッケージング処理、ボンディング処理が実行され、最終的に製品チップが完成する。
【０１２８】
次に、解析装置５００によって行われる２つの解析処理、すなわち、線幅ばらつきを加味したダブルパターニングＥＧＡ最適化シミュレーション及びダブルパターニング重ね合わせ最適化シミュレーションについて説明する。
【０１２９】
図６〜図９には、ＥＧＡ最適化シミュレーションに対応するフローチャートが示されている。また、図１１には、必要に応じ、ＥＧＡ最適化シミュレーションに続いて行われる重ね合わせ最適化シミュレーションに対応するフローチャートが示されている。
【０１３０】
まず、線幅ばらつきを加味したＥＧＡ最適化シミュレーションについて説明する。
【０１３１】
以下では、基準層（下地レイヤ）を[Layer１]、ターゲット層における上述した第１回目の露光処理（ダブルパターニング第１回目）に対応する層を[Layer２-１]、上述した第２回目の露光処理（ダブルパターニング第２回目）に対応する層を[Layer２-２]と表現する。なお、基準層[Layer１]は、ターゲット層の下層（ターゲット層にパターンが形成される直近にパターンが形成された層）に限らず、より下層の層であっても良い。この点について、後述する各種の最適化シュミュレーションにおいても、同様である。
【０１３２】
以下では、説明の便宜上、[Layer２-１]及び[Layer２-２]の少なくとも一方について、ベースＥＧＡ計測での波形処理パラメータの最適化を行わない場合には、その少なくとも一方の層についてはパラメータの最適化のためのＥＧＡ計測シミュレーション（以下、適宜、ＥＧＡシミュレーションと略記する）そのものを行わないものとする。また、前提として、後述するフラグＦ１〜Ｆ６は、いずれも降ろされている（リセットされている）ものとする。
【０１３３】
まず、最初のステップＳ１で、[Layer２-１]でのベースＥＧＡ計測結果ファイルを露光装置１００から取得する。ここで、ベースＥＧＡ計測結果ファイルとは、ＥＧＡ最適化シミュレーションのもと（ベース）となる計測ファイルであり、デフォルト設定された所定の基準アライメント条件（基準アライメント関連パラメータ）下で実施されたＥＧＡ演算結果（基準演算結果）の生データの集合から成るファイルである。ここで、基準アライメント条件（基準アライメント関連パラメータ）とは、計測対象となるサンプルショットの特定、そのマークを計測する時の照明条件、得られたマーク信号に対する波形処理アルゴリズム及びＥＧＡ演算モデル等が予めデフォルトで所定条件に設定されている条件（パラメータ）のこと（波形処理パラメータ及び要実測パラメータを含む）であり、露光装置１００で実際に適用されたアライメント条件である。このステップＳ１では、ターゲット層における上述した第１回目の露光処理の際のＥＧＡのログデータから[Layer２-１]でのベースＥＧＡ計測結果ファイルが取得される。
【０１３４】
次のステップＳ２において、[Layer２-１]ベースＥＧＡ計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行うか否かを判断する。そして、予めオペレータ（ユーザ）が、[Layer２-１]ベースＥＧＡ計測での波形処理パラメータ（アルゴリズム、エッジ検出方法あるいは許容値等のマーク検出パラメータ）の最適化を波形シミュレーションにより行う設定を行っていた場合には、このステップＳ２における判断は肯定され、ステップＳ３に進んで、[Layer２-１]ベースＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルを露光装置１００から取得する。ここでは、ターゲット層における上述した第１回目の露光処理の際のＥＧＡのログデータからベースＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルが取得される。そして、ステップＳ４に進んで、フラグＦ１を立てた（Ｆ１←１）後、ステップＳ５に進む。
【０１３５】
ステップＳ５では、[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルを露光装置１００から取得するか否かを判断する。ここで、比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルとは、前記ベースＥＧＡ計測結果ファイルの比較対象となるファイルであり、基準アライメント条件の一部又は全部（例えばアライメントフォーカス、照明波長、ＮＡ等の波形信号取得条件（前述の要実測パラメータ）を変更して実施されたＥＧＡ演算結果（比較演算結果）の生データから成るファイルである。そして、オペレータが、波形シミュレーションでは対応できないアライメントフォーカス、照明波長、ＮＡ等の波形信号に影響するパラメータ（波形信号取得パラメータないしは要実測パラメータ）を最適化対象とすることを目的として、[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルを取得する設定を予め行っていた場合には、ステップＳ５における判断は肯定され、ステップＳ６に進んでアライメントフォーカス、照明波長、ＮＡ等の波形信号取得条件（波形信号取得パラメータ）を変更した[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルを露光装置１００から取得する。そして、ステップＳ７に進んで、フラグＦ２を立てた（Ｆ２←１）後、ステップＳ８に進む。
【０１３６】
ステップＳ８では、[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行うか否かを判断する。そして、予めオペレータが、[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行う設定を行っていた場合には、このステップＳ８における判断は肯定され、ステップＳ９に進んで、上記波形信号取得条件を変更した[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルを露光装置１００から取得する。そして、ステップＳ１０に進んで、フラグＦ３を立てた（Ｆ３←１）後、ステップＳ１１に進む。一方、ステップＳ８における判断が否定された場合には、ステップＳ１１に移行する。
【０１３７】
この一方、オペレータが、[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルを取得する設定を予め行っていなかった場合には、上記ステップＳ５における判断が否定され、ステップＳ１１にジャンプする。また、ステップＳ２における判断が否定された場合には、ステップＳ５にジャンプし、[Layer２-１]についてのＥＧＡシミュレーションのため、比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルを取得するか否かを判断する。
【０１３８】
ステップＳ１１では、[Layer２-２]でのベースＥＧＡ計測結果ファイルを露光装置１００から取得する。ここでは、ターゲット層における上述した第２回目の露光処理の際のＥＧＡのログデータから[Layer２-２]でのベースＥＧＡ計測結果ファイルが取得される。
【０１３９】
次のステップＳ１２において、[Layer２-２]ベースＥＧＡ計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行うか否かを判断する。そして、予めオペレータが、[Layer２-２]ベースＥＧＡ計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行う設定を行っていた場合には、このステップＳ１２における判断は肯定され、ステップＳ１３に進んで、[Layer２-２]ベースＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルを露光装置１００から取得する。ここでは、ターゲット層における上述した第２回目の露光処理の際のＥＧＡのログデータからベースＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルが取得される。そして、ステップＳ１４に進んで、フラグＦ４を立てた（Ｆ４←１）後、図７のステップＳ１５に進む。
【０１４０】
ステップＳ１５では、[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルを露光装置１００から取得するか否かを判断する。そして、オペレータが、波形シミュレーションでは対応できないアライメントフォーカス、照明波長、ＮＡ等の波形信号取得パラメータを最適化対象とすることを目的として、[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルを取得する設定を予め行っていた場合には、ステップＳ１５における判断は肯定され、ステップＳ１６に進んでアライメントフォーカス、照明波長、ＮＡ等の波形信号取得条件を変更した[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルを露光装置１００から取得する。そして、ステップＳ１７に進んで、フラグＦ５を立てた（Ｆ５←１）後、ステップＳ１８に進む。
【０１４１】
ステップＳ１８では、[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行うか否かを判断する。そして、予めオペレータが、[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測での波形処理パラメータの最適化を波形シミュレーションにより行う設定を行っていた場合には、このステップＳ１８における判断は肯定され、ステップＳ１９に進んで、波形信号取得条件を変更した[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルを露光装置１００から取得する。そして、ステップＳ２０に進んで、フラグＦ６を立てた（Ｆ６←１）後、ステップＳ２１に進む。一方、ステップＳ１８における判断が否定された場合には、ステップＳ２１に移行する。
【０１４２】
この一方、オペレータが、[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルを取得する設定を予め行っていなかった場合には、上記ステップＳ１５における判断が否定され、ステップＳ２１にジャンプする。また、ステップＳ１２における判断が否定された場合には、ステップＳ１５にジャンプし、[Layer２-２]についてのＥＧＡシミュレーションのため、比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルを取得するか否かを判断する。
【０１４３】
ステップＳ２１では、（１）[Layer２-１]ＥＧＡ残留誤差３σの閾値Ｔ１と重みＷ１、（２）[Layer２-２]ＥＧＡ残留誤差３σの閾値Ｔ２と重みＷ２、及び（３）[Layer２-１]ＥＧＡ残留誤差と[Layer２-２]ＥＧＡ残留誤差との差に[Layer２-１]の線幅変動（ΔＣＤ）と[Layer２-２]の線幅変動（ΔＣＤ）とを加味して算出した[Layer２-１]と[Layer２-２]のパターン間ずれの３σについての閾値Ｔ３と重みＷ３を、設定する。
【０１４４】
線幅変動（ΔＣＤ）は、[Layer２-１]と[Layer２-２]についての露光中のフォーカストレースファイル、露光量トレースファイル（及び同期精度トレースファイル）、並びにフラットネス計測ファイルを用いた線幅変動シミュレーションにより求められる。ここで、フォーカストレースファイルには、一定時間間隔ごとのフォーカス追従誤差（Z,Roll,Pitch）が記録されている。露光量トレースファイルには、一定時間間隔ごとの露光量（スリット幅でのエネルギー積算値）が記録されている。
【０１４５】
Ｚ平均オフセットと露光量誤差に基づく線幅変動シミュレーションでは、まず、前述のＺ平均オフセット毎の線幅値について、露光量誤差テーブル数分、事前にΔCDテーブルファイルに登録しておく。ΔCDテーブルは、インデックスシートとインデックスシートに登録された露光量誤差テーブル数分のテーブルシートから構成される。ΔCDテーブルインデックスシートには、下記のように、インデックスシート番号、像高データ数、Z平均オフセットデータ数、及び、露光量誤差毎に参照するΔCDテーブルシート番号が定義される。
【０１４６】
《ΔCDテーブルインデックスシート登録形式》
INDEX_NO.: <インデックスシート番号>
Image_height_NUM: <像高データ数>
Z mean_NUM: <Z平均オフセットデータ数>
<Dose error値1>  <ΔCDテーブルシート番号>
<Dose error値2>  <ΔCDテーブルシート番号>
<Dose error値3>  <ΔCDテーブルシート番号>
〜
【０１４７】
ΔCDテーブルシートには、下記のように、ΔCDテーブルシート番号、及び、前述のインデックスシートで指定された像高数分（レンズ中心から±個別に指定）について、Z平均オフセット毎のΔCD値が定義される。
【０１４８】
《ΔCDテーブルシートの登録形式》
ΔCD_TABLE_NO.: <ΔCDテーブルシート番号>
Image_height1[mm]: <像高値1>
Z mean[um]: <Z mean開始値1〜終了値1>  <ΔCD値>
Z mean[um]: <Z mean開始値2〜終了値2>  <ΔCD値>
Z mean[um]: <Z mean開始値3〜終了値3>  <ΔCD値>
〜
Image_height2[mm]: <像高値2>
Z mean[um]: <Z mean開始値1〜終了値1>  <ΔCD値>
Z mean[um]: <Z mean開始値2〜終了値2>  <ΔCD値>
Z mean[um]: <Z mean開始値3〜終了値3>  <ΔCD値>
〜
Image_height3[mm]: <像高値3>
Z mean[um]: <Z mean開始値1〜終了値1>  <ΔCD値>
Z mean[um]: <Z mean開始値2〜終了値2>  <ΔCD値>
Z mean[um]: <Z mean開始値3〜終了値3>  <ΔCD値>
〜
【０１４９】
そして、図１０（Ａ）に示されるように、第１段階として、計測位置毎の露光量誤差について、前述のΔCDテーブルインデックスシートから、それぞれの値を挟む２個のΔCDテーブルを選択する。第２段階として、前述の第１段階で選択した２つのΔCDテーブルシートを用いて、１次データ補間により該当する露光量誤差でのΔCD値を算出する。露光量誤差値がΔCDテーブル値の範囲外である場合、最寄りの２つのΔCDテーブルシートを使用して１次データ補間を行う。露光量トレースデータがΔCDインデックスシートの露光量誤差値と一致する場合は、該当するΔCDテーブルシート番号のテーブル内のΔCD値をそのまま使用する。露光量誤差値に基づく１次データ補間によるCD値算出式を以下に記す。
x3_3 = 露光量誤差値
x3_1 = 露光量誤差テーブル値1
y3_1 = 露光量誤差テーブル値1での該当CD値
x3_2 = 露光量誤差テーブル値2
y3_2 = 露光量誤差テーブル値2での該当CD値
上述のx3_1とx3_2は、x3_3を挟む値である。
【０１５０】
b3 = (y3_2 * x3_1 - y3_1 * x3_2) / (x3_1 - x3_2)
a3 = (y3_2 - b3) / (x3_2)
露光量誤差値 x3_3でのΔCD値 = a3 * x3_3 + b3
これがΔCD値の算出結果となる。
【０１５１】
Ｚ平均オフセットとZ msd、及び、露光量誤差と同期精度誤差に基づく線幅変動シミュレーションでは、まず、前述のＺ平均オフセットとZ msd毎の線幅値について、露光量誤差テーブル数と同期精度誤差テーブル数の組み合わせ分、事前にΔCDテーブルファイルに登録しておく。ΔCDテーブルは、インデックスシートとインデックスシートに登録された露光量誤差テーブル数と同期精度誤差テーブル数の組み合わせ分のテーブルシートから構成される。ΔCDテーブルインデックスシートには、下記のように、インデックスシート番号、像高データ数、Z平均オフセットデータ数、Z移動標準偏差データ数、及び、露光量誤差と同期精度誤差の組み合わせ毎に参照するΔCDテーブルシート番号が定義される。
【０１５２】
《ΔCDテーブルインデックスシート登録形式》
INDEX_NO.: <インデックスシート番号>
Image_height_NUM: <像高データ数>
Z mean_NUM: <Z平均オフセットデータ数>
Z msd_NUM: <Z移動標準偏差データ数>
Dose error／SYNC.error  <SYNC.error値1>         <SYNC.error値2>           〜
<Dose error値1>      <ΔCDテーブルシート番号>  <ΔCDテーブルシート番号>  〜
<Dose error値2>      <ΔCDテーブルシート番号>  <ΔCDテーブルシート番号>  〜
<Dose error値3>      <ΔCDテーブルシート番号>  <ΔCDテーブルシート番号>  〜
〜
【０１５３】
ΔCDテーブルシートには、下記のように、ΔCDテーブルシート番号、及び、前述のインデックスシートで指定された像高数分（レンズ中心から±個別に指定）について、Z平均オフセットとZ移動標準偏差毎のΔCD値が定義される。
【０１５４】
《ΔCDテーブルシートの登録形式》
ΔCD_TABLE_NO.: <ΔCDテーブルシート番号>
Image_height1[mm]: <像高値1>
Zmean／Zmsd          <Zmsd開始値1〜終了値1>  <Zmsd開始値2〜終了値2>  〜
<Zmean開始値1〜終了値1>   <ΔCD値>            <ΔCD値>                〜
<Zmean開始値2〜終了値2>   <ΔCD値>            <ΔCD値>                〜
<Zmean開始値3〜終了値3>   <ΔCD値>            <ΔCD値>                〜
〜
Image_height2[mm]: <像高値2>
Zmean／Zmsd          <Zmsd開始値1〜終了値1>  <Zmsd開始値2〜終了値2>  〜
<Zmean開始値1〜終了値1>   <ΔCD値>            <ΔCD値>                〜
<Zmean開始値2〜終了値2>   <ΔCD値>            <ΔCD値>                〜
<Zmean開始値3〜終了値3>   <ΔCD値>            <ΔCD値>                〜
〜
Image_height3[mm]: <像高値3>
Zmean／Zmsd          <Zmsd開始値1〜終了値1>  <Zmsd開始値2〜終了値2>  〜
<Zmean開始値1〜終了値1>   <ΔCD値>            <ΔCD値>                〜
<Zmean開始値2〜終了値2>   <ΔCD値>            <ΔCD値>                〜
<Zmean開始値3〜終了値3>   <ΔCD値>            <ΔCD値>                〜
〜
【０１５５】
そして、図１０（Ｂ）に示されるように、第１段階として、計測位置毎の露光量誤差と同期精度誤差値について、前述のΔCDテーブルインデックスシートから、それぞれの値を挟む4個のΔCDテーブルを選択する。第２段階として、前述の第１段階で選択した４つのΔCDテーブルシートを用いて、まず露光量誤差毎に、２つの同期精度誤差テーブルのΔCD値から１次データ補間により該当する同期精度誤差でのΔCD値を算出する。同期精度誤差値がΔCDテーブル値の範囲外である場合、最寄りの２つのΔCDテーブルシートを使用して１次データ補間を行う。同期精度トレースデータがΔCDインデックスシートの同期精度誤差値と一致する場合は、該当するΔCDテーブルシート番号のテーブル内のΔCD値をそのまま使用する。露光量トレースデータについても同様とする。第３段階として、計測位置毎の露光量誤差を挟む２つの露光量誤差について算出されたΔCD値に対して、１次データ補間により該当する露光量誤差でのΔCD値を算出する。前述の第２段階、露光量誤差値を挟む露光量誤差テーブル１での同期精度誤差値に基づくCD値算出式を以下に記す。
【０１５６】
x1_3 = 同期精度誤差値
x1_1 = 同期精度誤差テーブル値1
y1_1 = 同期精度誤差テーブル値1での該当CD値
x1_2 = 同期精度誤差テーブル値2
y1_2 = 同期精度誤差テーブル値2での該当CD値
※x1_1とx1_2は、x1_3を挟む値である。
【０１５７】
b1 = (y1_2 * x1_1 - y1_1 * x1_2) / (x1_1 - x1_2)
a1 = (y1_2 - b1) / (x1_2)
同期精度誤差値 x1_3でのCD値 cd1_3 = a1 * x1_3 + b1
【０１５８】
前述の第２段階、露光量誤差値を挟む露光量誤差テーブル２での同期精度誤差値に基づくCD値算出式を以下に記す。
【０１５９】
x2_3 = 同期精度誤差値
x2_1 = 同期精度誤差テーブル値1
y2_1 = 同期精度誤差テーブル値1での該当CD値
x2_2 = 同期精度誤差テーブル値2
y2_2 = 同期精度誤差テーブル値2での該当CD値
※x2_1とx2_2は、x2_3を挟む値である。
【０１６０】
b2 = (y2_2 * x2_1 - y2_1 * x2_2) / (x2_1 - x2_2) 
a2 = (y2_2 - b2) / (x2_2) 
同期精度誤差値 x2_3でのCD値 cd2_3 = a2 * x2_3 + b2
【０１６１】
前述の第３段階、該当露光量誤差値でのΔCD値算出式を以下に示す。
【０１６２】
x3_3 = 露光量誤差値
x3_1 = 露光量誤差テーブル値1
y3_1 = 露光量誤差テーブル値1での該当CD値 = 同期精度誤差値 x1_3でのCD値 cd1_3
x3_2 = 露光量誤差テーブル値2
y3_2 = 露光量誤差テーブル値2での該当CD値 = 同期精度誤差値 x2_3でのCD値 cd2_3
※x3_1とx3_2は、x3_3を挟む値である。
【０１６３】
b3 = (y3_2 * x3_1 - y3_1 * x3_2) / (x3_1 - x3_2) 
a3 = (y3_2 - b3) / (x3_2)
露光量誤差値 x3_3でのΔCD値 cd3_3 = a3 * x3_3 + b3
これがΔCD値の算出結果となる。
【０１６４】
上述の線幅変動シミュレーションの詳細は、例えば、米国特許第６，５３８，７２１号明細書、米国特許第６，９９２，７５１号明細書等において開示されている。
【０１６５】
上述のΔCDテーブルを用いることにより、露光中のフォーカス／露光量／同期精度の制御誤差に基づいてΔCD値の算出が行え、更に、露光中のフォーカス／露光量／同期精度の各制御にオフセットをのせた場合のΔCD値の算出が行える。これにより、露光中のフォーカス／露光量／同期精度の各オフセット制御に基づき、ダブルパターニング最適化を実現するために必要なΔCDの調整を行える。
【０１６６】
なお、線幅変動は、線幅変動シミュレーションに限らず実測しても良い。
【０１６７】
ステップＳ２２では、マーク数及びマーク配置、並びにＥＧＡ計算モデルを指定する。このステップＳ２２における指定は、予め用意されている指定条件ファイルの指定内容に従って行われる。指定内容の設定は、オペレータによる設定、デフォルトの設定、又は経験に基づく学習機能による設定のいずれによっても良い。ここで、最適化対象のマークは露光装置１００において行われた[Layer２-１]、[Layer２-２]におけるＥＧＡで計測された複数のサンプルマーク（計測マーク）の中から選択される。すなわちその複数のサンプルマーク（計測マーク）の中から、シミュレーション時に任意の計測マークをリジェクトすることにより、マーク数及びマーク配置の指定、並びにその変更が行われる。
【０１６８】
[Layer２-１]と[Layer２-２]で指定するマーク数あるいはマーク配置は、下層の同一マークを指定することにより、[Layer２-１]露光後の現像→エッチング→反射防止膜形成→レジスト塗布などのウエハプロセス処理の影響によるアライメントマーク信号形状の変化に対して、フォーカスあるいは照明波長・ＮＡ等の波形信号取得パラメータの最適化、及び、取得した波形に対するマーク検出パラメータ（アルゴリズム、エッジ検出方法あるいは許容値等）の最適化が行える。ＥＧＡ計算モデルについても共通に指定し、波形信号取得パラメータ（フォーカスあるいは照明波長・ＮＡ等）の最適化、及び、取得した波形に対するマーク検出パラメータの最適化が行われた上でマーク数、マーク配置あるいはＥＧＡ計算モデルの条件を変更した場合の結果を比較する。
【０１６９】
次のステップＳ２３では、フラグＦ１が立っているか（Ｆ１＝１であるか）否かを判断することで、[Layer２-１]ベースＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルが取得されているか否かを判断する。そして、このステップＳ２３における判断が肯定された場合には、ステップＳ２４に進んで、[Layer２-１]ベースＥＧＡ計測結果ファイルと該当する波形信号ファイルについて、マーク検出パラメータ、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを、所定の手順で変更して、[Layer２-１]ＥＧＡシミュレーションを実行する。しかる後、図８のステップＳ２５に進む。
【０１７０】
次のステップＳ２５では、フラグＦ２が立っているか（Ｆ２＝１であるか）否かを判断することで、[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルが取得されているか否かを判断し、この判断が肯定された場合には、ステップＳ２６に進む。ステップＳ２６では、フラグＦ３が立っているか（Ｆ３＝１であるか）否かを判断することで、[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルが取得されているか否かを判断する。そして、このステップＳ２６における判断が肯定された場合には、ステップＳ２７に進み、[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイル、及び[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルについて、マーク検出パラメータ、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを変更して、[Layer２-１]ＥＧＡシミュレーションを実行する。
【０１７１】
前記ステップＳ２６における判断が否定された場合には、ステップＳ２８に進み、[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルについて、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを変更して、[Layer２-１]ＥＧＡシミュレーションを実行する。そして、シミュレーション実行後、ステップＳ２９に移行する。
【０１７２】
この一方、ステップＳ２５における判断が否定された場合、すなわち[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルが取得されていない場合には、ステップＳ２９に移行する。ステップＳ２６における判断が否定された場合、すなわち[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルは取得されているが、[Layer２-１]比較対象ＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルは取得されていない場合も、ステップＳ２９に移行する。
【０１７３】
ステップＳ２９では、ステップＳ２１で設定した、[Layer２-１]ＥＧＡ残留誤差の３σに対する閾値Ｔ１を満たす[Layer２-１]ＥＧＡシミュレーション結果を保存した後、ステップＳ３０に進む。
【０１７４】
この一方、ステップＳ２３における判断が否定された場合、すなわち[Layer２-１]ベースＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルが取得されていない場合は、前記波形処理パラメータ最適化のためのＥＧＡシミュレーションは行わないので、ステップＳ２４をスキップし、前記要実測パラメータ最適化のためのＥＧＡシミュレーションの実行判断へ進む。
【０１７５】
次のステップＳ３０では、フラグＦ４が立っているか（Ｆ４＝１であるか）否かを判断することで、[Layer２-２]ベースＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルが取得されているか否かを判断する。そして、このステップＳ３０における判断が肯定された場合には、ステップＳ３１に進んで、[Layer２-２]ベースＥＧＡ計測結果ファイルと該当する波形信号ファイルについて、マーク検出パラメータ、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを、所定の手順で変更して、[Layer２-２]ＥＧＡシミュレーションを実行する。しかる後、ステップＳ３２に進む。
【０１７６】
次のステップＳ３２では、フラグＦ５が立っているか（Ｆ５＝１であるか）否かを判断することで、[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルが取得されているか否かを判断し、この判断が肯定された場合には、ステップＳ３３に進む。ステップＳ３３では、フラグＦ６が立っているか（Ｆ６＝１であるか）否かを判断することで、[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルが取得されているか否かを判断する。そして、このステップＳ３３における判断が肯定された場合には、ステップＳ３４に進み、[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイル、及び[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルについて、マーク検出パラメータ、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを変更して、[Layer２-２]ＥＧＡシミュレーションを実行する。
【０１７７】
前記ステップＳ３３における判断が否定された場合には、ステップＳ３５に進み、[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルについて、リジェクト値など、最適化対象のパラメータを変更して、[Layer２-２]ＥＧＡシミュレーションを実行する。そして、シミュレーション実行後、ステップＳ３６に移行する。
【０１７８】
この一方、ステップＳ３２における判断が否定された場合、すなわち[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルが取得されていない場合には、図９のステップＳ３６に移行する。ステップＳ３３における判断が否定された場合、すなわち[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測結果ファイルは取得されているが、[Layer２-２]比較対象ＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルは取得されていない場合も、ステップＳ３６に移行する。
【０１７９】
ステップＳ３６では、ステップＳ２１で設定した、[Layer２-２]ＥＧＡ残留誤差の３σに対する閾値Ｔ２を満たす[Layer２-２]ＥＧＡシミュレーション結果を保存した後、ステップＳ３８に進む。
【０１８０】
この一方、ステップＳ３０における判断が否定された場合、すなわち[Layer２-２]ベースＥＧＡ計測マークの波形信号ファイルが取得されていない場合は、前記波形処理パラメータ最適化のためのＥＧＡシミュレーションは行わないので、ステップＳ３１をスキップし、前記要実測パラメータ最適化のためのＥＧＡシミュレーションの実行判断へ進む。
【０１８１】
ステップＳ３８では、ステップＳ２９で保存された[Layer２-１]ＥＧＡシミュレーション結果とステップＳ３６で保存された[Layer２-２]ＥＧＡシミュレーション結果に対して、ステップＳ２１で設定した（３）[Layer２-１]ＥＧＡ残留誤差と[Layer２-２]ＥＧＡ残留誤差との差に[Layer２-１]の線幅変動と[Layer２-２]の線幅変動とを加味して算出した[Layer２-１]と[Layer２-２]とのパターン間ずれの３σについての閾値Ｔ３を満たす結果を保存する。
【０１８２】
次のステップＳ３９では、上記ステップＳ３８で保存された[Layer２-１]と[Layer２-２]のＥＧＡシミュレーション結果に対して、次式（１）で表される評価値ＥＶが最小となる結果を最適条件とする。
【０１８３】
ＥＶ＝（[Layer２-１]ＥＧＡ残留誤差３σ）×Ｗ１
＋（[Layer２-２]ＥＧＡ残留誤差３σ）×Ｗ２
＋［｛（[Layer２-１]ＥＧＡ残留誤差−[Layer２-２]ＥＧＡ残留誤差）＋（[Layer２-１]のΔCD）／２＋（[Layer２-２]のΔCD）／２）｝の３σ］×Ｗ３    …（１）
上式（１）において、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３は、ステップＳ２１において設定された、[Layer２-１]ＥＧＡ残留誤差３σ、[Layer２-２]ＥＧＡ残留誤差３σ、[Layer２-１]ＥＧＡ残留誤差と[Layer２-２]ＥＧＡ残留誤差との差に[Layer２-１]の線幅変動と[Layer２-２]の線幅変動とを加味して算出した[Layer２-１]と[Layer２-２]とのパターン間ずれの３σそれぞれについて設定された重みである。
【０１８４】
また、上式（１）において、（[Layer２-１]のΔCD）と（[Layer２-２]のΔCD）をそれぞれ２分の１としているが、[Layer２-１]と[Layer２-２]の線幅変動の非対称性に応じて、それぞれ２分の１以外としても良い。
【０１８５】
次のステップＳ４０では、マーク数及び／又はマーク配置、及び／又はＥＧＡ計算モデルについて、例えば、前述した指定条件ファイルで指定された全ての条件について、最適化シミュレーションを実行したか否かを判断する。そして、この判断が肯定された場合には、ステップＳ４１に進み、否定された場合には、ステップＳ２２へ戻り、ステップＳ４０における判断が肯定されるまで、ステップＳ２２以下の処理を繰り返し実行する。すなわち、マーク数及び／又はマーク配置、及び／又はＥＧＡ計算モデルを最適化対象として最適化シミュレーションを続行する。
【０１８６】
ステップＳ４１では、閾値Ｔ１〜Ｔ３及び重みＷ１〜Ｗ３のうちの少なくとも１つを変更して、繰り返し最適化シミュレーションを続行する必要があるか否かを判断する。このステップＳ４１では、例えばステップＳ２９，Ｓ３６，Ｓ３８の少なくとも１つで、それぞれの閾値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を満たすＥＧＡシミュレーション結果を保存できなかったか否かを判断する。これに限らず、オペレータが繰り返し最適化シミュレーションの続行を設定できるようにしても良く、その場合は、その設定内容に従う。
【０１８７】
そして、ステップＳ４１における判断が否定された場合は、ステップＳ４２に進み、肯定された場合には、ステップＳ２１へ戻り、ステップＳ４１における判断が否定されるまで、ステップＳ２１以下の処理を繰り返し実行する。すなわち、閾値Ｔ１〜Ｔ３及び重みＷ１〜Ｗ３のうちの少なくとも１つを変更して、最適化シミュレーションを続行する。
【０１８８】
ステップＳ４２では、上記最適化ＥＧＡシミュレーション結果（ステップＳ３９で最適条件として決定された[Layer２-１]ＥＧＡシミュレーション結果と[Layer２-２]ＥＧＡシミュレーション結果の組み合わせ）とベースＥＧＡ計測結果とについて、上式（１）で表される評価値ＥＶを比較する。
【０１８９】
そして、次のステップＳ４３では、ベースＥＧＡ計測結果よりも評価値ＥＶが小さく、かつ、評価値ＥＶが最小となる最適化ＥＧＡシミュレーション結果を、ダブルパターニング最適化ＥＧＡ条件として決定（選択）する。この場合、ダブルパターニング最適化ＥＧＡ条件として、複数の条件（最適化ＥＧＡシミュレーション結果）が決定（選択）される場合がある。
【０１９０】
これにより、ＥＧＡ最適化シミュレーションを終了する（ステップＳ４４）。そして、例えば、決定した最適化ＥＧＡシミュレーション結果が１つの場合、解析装置５００から露光装置１００に送られる。露光装置１００は、その最適化ＥＧＡシミュレーション結果に応じたアライメント関連パラメータを、その後（次ウエハ、次ロットのウエハ、又は同一ウエハに対する次層以降）のダブルパターニングの第１回目、第２回目の露光処理の際のウエハアライメントに共通に適用する。
【０１９１】
次に、解析装置５００によって実行される、線幅ばらつきを加味したダブルパターニング重ね合わせ最適化シミュレーションについて説明する。このダブルパターニング重ね合わせ最適化シミュレーションは、例えば、上述した最適化ＥＧＡシミュレーションの結果として、複数の条件（最適化ＥＧＡシミュレーション結果）が決定（選択）された場合に応じて行われる。
【０１９２】
ＥＧＡ最適化シミュレーション実行後、図１１のステップＳ４４で、ダブルパターニング重ね合わせ最適化シミュレーションが開始される。
【０１９３】
開始後、ステップＳ４５において、ベース重ね合わせ計測結果ファイルを、測定検査器１２０、又は露光装置１００から取得する。ここで、ベース重ね合わせ計測結果ファイルとは、重ね合わせ最適化シミュレーションのもと（ベース）となる計測ファイルである。
【０１９４】
ステップＳ４６では、最適化ＥＧＡ条件としてステップＳ４３で決定（選択）された最適化ＥＧＡシミュレーション結果とベースＥＧＡ計測結果との、[Layer２-１]、[Layer２-２]、及び[Layer２-１]と[Layer２-２]との差のそれぞれについての、変化分ΔOVL[Layer２-１]、ΔOVL[Layer２-２]、及びΔOVL（[Layer２-１]−[Layer２-２]）を、ベース重ね合わせ計測結果に反映させることにより、最適化対象アライメント関連パラメータ（露光条件、アライメント補正値含む）の変更時の重ね合わせ計測結果に対して、前述したＥＧＡ最適化シミュレーションと同様の最適化シミュレーションを行う。
【０１９５】
この最適化シミュレーションにおいて、[Layer１]と[Layer２-１]との重ね合わせ（ＯＶＬ）のずれ１、[Layer１]と[Layer２-２]との重ね合わせのずれ２、[Layer２-１]と[Layer２-２]との重ね合わせのずれ３が、それぞれの閾値を満足する、重ね合わせシミュレーション結果を選択して保存する。ここで、ずれ１、ずれ２、及びずれ３は、それぞれ、[Layer１]と[Layer２-１]との重合せ誤差、[Layer１]と[Layer２-２]との重ね合わせ誤差、及び[Layer２-１]と[Layer２-２]との重ね合わせ誤差の、複数の重ね合わせ誤差計測マークに関する（平均＋３σ）である。[Layer１]と[Layer２-１]との重合せ誤差は、例えばマークＭＯ０とマークＭＯ１との設計間隔を（ｄｘ１０，ｄｙ１０）、計測間隔を（ｄｘ１，ｄｙ１）、とすると、各重ね合わせ誤差計測マークについて、ｄｘ１-ｄｘ１０，ｄｙ１-ｄｙ１０で与えられ、[Layer１]と[Layer２-１]との重合せ誤差は、例えばマークＭＯ０とマークＭＯ２との設計間隔を（ｄｘ２０，ｄｙ２０）、計測間隔を（ｄｘ２，ｄｙ２）とすると、各重ね合わせ誤差計測マークについて、ｄｘ２-ｄｘ２０，ｄｙ２-ｄｙ２０で与えられる。この場合、[Layer２-１]と[Layer２-２]との重ね合わせ誤差は、各重ね合わせ誤差計測マークについて、（ｄｘ１＋ｄｘ２）-（ｄｘ１０＋ｄｘ２０），（ｄｙ１＋ｄｙ２）-（ｄｙ１０＋ｄｙ２０）で与えられる。
【０１９６】
また、最適化シミュレーションにおいて、次式（２）で表される評価値ＥＶ１が最小となる重ね合わせシミュレーション結果を、最適条件（最適重ね合わせシミュレーション結果）として決定する。
【０１９７】
ＥＶ１＝（[Layer１]と[Layer２-１]とのOVLのずれ１）×Ｗ１
＋（[Layer１]と[Layer２-２]とのOVLのずれ２）×Ｗ２
＋｛（[Layer２-１]と[Layer２-２]とのOVLのずれ３）＋（[Layer２-１]のΔCD）／２＋（[Layer２-２]のΔCD）／２）｝×Ｗ３    …（２）
【０１９８】
また、上式（２）において、（[Layer２-１]のΔCD）と（[Layer２-２]のΔCD）をそれぞれ２分の１としているが、[Layer２-１]と[Layer２-２]の線幅変動の非対称性に応じて、それぞれ２分の１以外としても良い。
【０１９９】
次のステップＳ４７では、最適重ね合わせシミュレーション結果とベース重ね合わせ計測結果とについて、上式（２）で表される評価値ＥＶ１を比較する。
【０２００】
そして、次のステップＳ４８では、ベース重ね計測結果よりも評価値ＥＶ１が小さく、かつ、評価値ＥＶ１が最小となる重ね合わせシミュレーション結果（に対応する最適化ＥＧＡシミュレーション結果）を、ダブルパターニング最適化アライメント条件として決定する。そして、決定された最適化アライメント条件が、解析装置５００から露光装置１００に送られる。露光装置１００は、その最適化アライメント条件を、その後（次ウエハ、次ロットのウエハ、又は同一ウエハに対する次層以降）のダブルパターニング第１回目、第２回目の露光処理の際のウエハアライメントに共通に適用する。
【０２０１】
なお、上記の式（２）中のずれ１〜ずれ３は、重ね合わせ誤差の３σ、又は、平均の値を、それぞれ指定できるようにしても良い。
【０２０２】
なお、本実施形態では、ウエハＷ毎に、ＥＧＡ最適化シミュレーション及び重ね合わせ最適化シミュレーションを行なうものとしたが、例えば数枚おき、あるいは一定の時間間隔（１時間おき、１日おき、１週間おきなど）で行うようにしても良い。この間隔は、固定であっても良いし、可変であっても良い。例えば、ＥＧＡ最適化シミュレーション及び重ね合わせ最適化シミュレーションの実行履歴に基づいて、重ね合わせ精度が安定している場合には頻度を減らし、重ね合わせ精度が低下した場合には頻度を増やすようにしても良い。
【０２０３】
また、最適化対象のアライメント処理パラメータとして、前述のアライメント処理パラメータのすべてを最適化の対象とすると、演算量が膨大となり、最適化に要する時間が長くなる。そこで、本実施形態では、ユーザ設定あるいは自動設定により、最適化対象のパラメータを制限することとしている。なお、自動設定では、例えば、過去のＥＧＡ最適化シミュレーションにより最適化された（あるいは最適化により大きく変更された）アライメント処理パラメータを自動的に最適化対象に設定することとしても良い。
【０２０４】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る解析装置５００で実行されるＥＧＡ最適化シミュレーション（アライメント関連パラメータの最適化方法、すなわちアライメント条件の最適化方法）によると、第１回目のウエハアライメント（ＥＧＡ計測）の計測結果を用いてのＥＧＡシミュレーション（ステップＳ２４、Ｓ２７）の結果（ステップＳ２９）と、第２回目のウエハアライメントの計測結果を用いてのＥＧＡシミュレーション（ステップＳ３１、Ｓ３４）の結果（ステップＳ３６）と、を用いて、形成されたパターンの線幅変動を考慮して、アライメント処理パラメータが最適化される（ステップＳ３８、Ｓ３９、Ｓ４２、Ｓ４３）。従って、この最適化されたアライメント条件（位置合わせ条件）に従うことで、ダブルパターニング法を利用してウエハＷ上にパターンを形成する場合においても、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度及びターゲット層に対する、第１回目のリソグラフィ工程で形成される第１パターンと第２回目のリソグラフィ工程で形成される第２パターンとの高い位置合わせ精度を実現することが可能になる。
【０２０５】
また、ＥＧＡ最適化シミュレーションでは、ＥＧＡ残留誤差から求められる評価値ＥＶ（式（１）参照）を用いてアライメント条件を最適化する。従って、重みＷ１，Ｗ２，Ｗ３を適当に定めることにより、基準層（下地層）のパターンに対するターゲット層の第１パターン（例えば図５（Ｄ）のハードマスクパターン３２１よりなる第２周期パターン）の重ね合わせ精度、基準層（下地層）のパターンに対するターゲット層の第２パターン（例えば図５（Ｈ）中に示されるレジスト像３４１よりなる第１周期パターン）の重ね合わせ精度、ターゲット層３１の第１パターンに対する第２パターンの重ね合わせ精度のいずれか、又は任意の２つ、あるいはすべてを重視してアライメント条件を最適化することが可能になる。
【０２０６】
また、本実施形態に係る解析装置５００で実行される重ね合わせ最適化シミュレーションによれば、基準層（下地層）のパターンとともに形成される重ね合わせ誤差計測マーク（ＭＯ０）と、ターゲット層の第１パターン（第２周期パターン）とともに形成される重ね合わせ誤差計測マーク（ＭＯ１）と、ターゲット層の第２パターン（第１周期パターン）とともに形成される重ね合わせ誤差計測マーク（ＭＯ２）と、の検出結果を用いて、形成されたパターンの線幅変動を考慮して、重ね合わせ条件及びアライメント条件が最適化される（ステップＳ４６〜Ｓ４８）。従って、この最適化された位置合わせ条件に従うことで、ダブルパターニング法を利用してウエハＷ上にパターンを形成する場合においても、パターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能になる。
【０２０７】
なお、上記実施形態では、ＥＧＡ最適化シミュレーション（ステップＳ１〜ステップＳ４４）に続けて重ね合わせ最適化シミュレーション（ステップＳ４５〜ステップＳ４８）が行われる場合について説明したが、ＥＧＡ最適化シミュレーションのみを単独で行うこととしても良い。その場合、例えば２回目の露光処理の後にＥＧＡ最適化シミュレーションを行うことができる。さらに、重ね合わせ最適化シミュレーション（ステップＳ４５〜ステップＳ４８）をＥＧＡ最適化シミュレーション（ステップＳ１〜ステップＳ４４）と独立に、あるいは単独で行うこととしても良い。その場合、ステップＳ４５において、又はこれに先だって、ＥＧＡ最適化シミュレーションの初期設定と同様の初期設定を、必要な限度において、行うこととする。解析装置５００は、ステップＳ４７，４８において、指定された重ね合わせ条件のそれぞれについて評価値ＥＶ１を求め、評価値ＥＶ１の最小値を与える重ね合わせ条件を最適化重ね合わせ条件として決定する。
【０２０８】
また、本実施形態に係るデバイス製造システム１０００によると、上述のステップＳ４４又はステップＳ４８の終了後、解析装置５００から露光装置１００に最適化ＥＧＡシミュレーション結果（対応する最適化アライメント条件）又は最適化アライメント条件が送られた後は、デバイス製造工程のうち、ウエハＷ上のターゲット層にパターンを形成するための第１回目の露光処理、第２回目の露光処理において露光装置１００によって、最適化アライメント条件を共通に適用した、ウエハアライメントが行われる。従って、解析装置５００から露光装置１００に最適化ＥＧＡシミュレーション結果（対応する最適化アライメント条件）又は最適化アライメント条件が送られた後、例えば次ウエハ、次ロットのウエハ、又は同一ウエハに対する次層以降では、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度及び第１パターンと第２パターンとの高い位置合わせ精度を実現することが可能となる。最適化アライメント条件は、第１回目の露光処理、第２回目の露光処理のいずれかのみで適用しても良い。かかる場合にも、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。
【０２０９】
また、本実施形態では、デバイス製造工程において、第１回目、第２回目の露光処理のそれぞれに先立って、測定検査器１２０により露光対象のウエハＷに対する事前測定検査処理を行っても良い。事前測定検査処理として、解析処理（ＥＧＡ最適化シミュレーション及び重ね合わせ最適化シミュレーション）の一部を含め、第１回目、第２回目の露光処理のそれぞれの直前に処理することとしても良い。
【０２１０】
《第２の実施形態》
次に、第２の実施形態について説明する。ここで、前述した第１の実施形態同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を省略する。本第２の実施形態では、デバイス製造システムは、前述の第１の実施形態と同様に構成されているが、解析装置５００で実行される最適化処理の内容が相違する。以下、この最適化処理について説明する。
【０２１１】
図１２には、ダブルパターニングにおける線幅制御パラメータを最適化するため、解析装置５００によって実行される、重ね合わせずれを加味したダブルパターニング線幅最適化シミュレーションに対応するフローチャートが示されている。
【０２１２】
まず、ステップＳ５１において、[Layer２-１]と[Layer２-２]について、露光中のフォーカストレースファイル、露光量トレースファイル（及び同期精度トレースファイル）、並びにフラットネス計測ファイルを取得する。
【０２１３】
次のステップＳ５２では、[Layer２-１]と[Layer２-２]について、ベース重ね合わせ計測結果ファイルを取得する。
【０２１４】
次のステップＳ５３では、最適化対象の線幅制御パラメータ（フォーカス、露光量）の選択（両方可）、フォーカス及び露光量についてオフセット制御するための上／下限値の設定等を行う。
【０２１５】
次のステップＳ５４では、後述する評価値ＥＶ２を算出する際の各ファクタの閾値と重み、すなわち[Layer２-１]のΔCDの閾値Ｔ１と重みＷ１、[Layer２-２]のΔCDの閾値Ｔ２と重みＷ２、及び｛（[Layer２-１]と[Layer２-２]とのOVLのずれ）＋（[Layer２-１]のΔCD）／２＋（[Layer２-２]のΔCD）／２）｝の閾値Ｔ３と重みＷ３を、設定する。ここで、｛（[Layer２-１]と[Layer２-２]とのOVLのずれ）＋（[Layer２-１]のΔCD）／２＋（[Layer２-２]のΔCD）／２）｝は、[Layer２-１]と[Layer２-２]のパターン間の設計値に対するずれ量を意味する。
【０２１６】
次のステップＳ５５では、スキャン露光中のフォーカストレース、露光量トレース、フラットネス計測データに基づき、露光結果としての線幅変動ΔCDをシミュレート（実測値でも可）し、下記の式で表される評価値ＥＶ２を算出する。
【０２１７】
ここで、（[Layer２-１]のΔCD）と（[Layer２-２]のΔCD）をそれぞれ２分の１としているが、[Layer２-１]と[Layer２-２]の線幅変動の非対称性に応じて、それぞれ２分の１以外としても良い。
【０２１８】
ＥＶ２＝（[Layer２-１]のΔCD）×Ｗ１＋（[Layer２-２]のΔCD）×Ｗ２
＋｛（[Layer２-１]のOVLと[Layer２-２]のOVLのずれ）
＋（[Layer２-１]のΔCD）／２＋（[Layer２-２]のΔCD）／２）｝×Ｗ３
【０２１９】
ステップＳ５６では、ステップＳ５５でのスキャン露光中のフォーカストレース、露光量トレースに基づき、フォーカスオフセットと露光量オフセットに対して、それぞれ露光中のオフセットを変化させてΔCDをシミュレートし、ステップＳ５４で設定された閾値を満たし、かつ、評価値ＥＶ２が最も小さくなるスキャン露光中のショット内フォーカスオフセットと露光量オフセットを算出する。ここで、フォーカスオフセットとは、フラットネス計測されたショット内の任意の点に対して、露光スリットが通過する間（スリット幅）のフォーカス追従誤差によるＺ方向の平均オフセットを意味する。フラットネス計測データを使用しない場合は、フォーカストレースデータ（追従誤差）単体の露光スリット幅での移動平均となる。
【０２２０】
ステップＳ５５，Ｓ５６における線幅変動ΔCDを求める方法については、前述の通りである。その詳細については、例えば、米国特許第６，５３８，７２１号明細書、米国特許第６，９９２，７５１号明細書等において開示されている。
【０２２１】
ステップＳ５７では、最適化したステップＳ５６での評価値ＥＶ２が、ステップＳ５５での評価値ＥＶ２より小さくなっていれば、ダブルパターニング最適化線幅制御パラメータ（露光中のフォーカスと露光量のオフセット）として決定する。
【０２２２】
なお、本第２の実施形態に係る解析装置５００で実行される、ダブルパターニング線幅最適化シミュレーションでは、同期精度制御誤差は除外しているが、線幅制御最適化対象パラメータとして加味しても良い。また、フォーカス制御誤差として、Ｚ平均オフセットを用いているが、ショット内の任意の点が露光スリット範囲内に入ってから出るまでの間の追従誤差によるＺ方向の移動標準偏差Z msdについても線幅制御最適化対象パラメータとして加味しても良い。
【０２２３】
以上説明したように、本第２の実施形態に係る解析装置５００で実行されるダブルパターニング線幅最適化シミュレーションによると、基準層（下地層）に形成された下地パターンに重ねてターゲット層に形成された第１パターンの線幅変動と、基準層に形成された下地パターンに重ねてターゲット層に形成された第２パターンの線幅変動と、第１及び第２パターンのそれぞれの線幅変動を加味した第１及び第２パターン間の重ね合わせのずれと、を用いて、下地パターンに対するターゲット層に形成されるパターンの線幅制御条件が最適化される（ステップＳ５５、Ｓ５６）。従って、この最適化された線幅制御条件に従うことで、ダブルパターニング法を利用して物体上にパターンを形成する場合においても、高い線幅制御精度を実現することが可能となる。
【０２２４】
また、本第２の実施形態に係るデバイス製造システム１０００によると、上述のステップＳ５７の終了後、解析装置５００から露光装置１００にダブルパターニング最適化線幅制御パラメータが送られた後は、デバイス製造工程のうち、ウエハＷ上のターゲット層にパターンを形成するための第１回目の露光処理、第２回目の露光処理において露光装置１００によって、ダブルパターニング最適化線幅制御パラメータを共通に適用した露光処理が行われる。従って、解析装置５００から露光装置１００にダブルパターニング最適化線幅制御パラメータが送られた後、例えば次ウエハ、次ロットのウエハ、又は同一ウエハに対する次層以降では、第１パターンと第２パターンとの高い線幅制御精度を実現することが可能になる。ダブルパターニング最適化線幅制御パラメータ（対応する線幅制御条件）は、第１回目の露光処理、第２回目の露光処理のいずれかのみで適用しても良い。
【０２２５】
《第３の実施形態》
次に、第３の実施形態について説明する。ここで、前述した第１の実施形態同一若しくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を省略する。本第３の実施形態では、デバイス製造システムは、前述の第１の実施形態と同様に構成されているが、解析装置５００で実行される最適化処理の内容が相違する。以下、この最適化処理について説明する。
【０２２６】
図１３及び図１４には、ダブルパターニングにおける重ね合わせと線幅制御パラメータとを最適化するため、解析装置５００によって実行される、重ね合わせと線幅との最適化シミュレーションに対応するフローチャートが示されている。
【０２２７】
まず、ステップＳ６１において、[Layer２-１]と[Layer２-２]について、露光中のフォーカストレースファイル、露光量トレースファイル、及び、フラットネス計測ファイルを取得する。
【０２２８】
ステップＳ６２では、[Layer２-１]と[Layer２-２]について、ベース重ね合わせ計測結果ファイルを取得する。
【０２２９】
次のステップＳ６３では、最適化対象の線幅制御パラメータ（フォーカス、露光量）の選択（両方可）、フォーカス及び露光量についてオフセット制御するための上／下限値の設定等を行う。
【０２３０】
ステップＳ６４では、後述する評価値ＥＶ３を算出する際の各ファクタの閾値と重み、すなわち（[Layer１]と[Layer２-１]とのOVLずれの閾値Ｔ１と重みＷ１、（[Layer１]と[Layer２-２]とのOVLずれの閾値Ｔ２と重みＷ２、[Layer２-１]のΔCDの閾値Ｔ３と重みＷ３、[Layer２-２]のΔCDの閾値Ｔ４と重みＷ４、｛（[Layer２-１]と[Layer２-２]とのOVLのずれ）＋（[Layer２-１]のΔCD）／２＋（[Layer２-２]のΔCD）／２）｝の閾値Ｔ５と重みＷ５を設定する。
【０２３１】
ここで、｛（[Layer２-１]と[Layer２-２]とのOVLのずれ）＋（[Layer２-１]のΔCD）／２＋（[Layer２-２]のΔCD）／２）｝の値は、[Layer２-１]と[Layer２-２]とのパターン間の設計値に対するずれ量を意味する。
【０２３２】
上述の（[Layer２-１]のΔCD）と（[Layer２-２]のΔCD）をそれぞれ２分の１としているが、[Layer２-１]と[Layer２-２]の線幅変動の非対称性に応じて、それぞれ２分の１以外としても良い。
【０２３３】
ステップＳ６５では、重ね合わせ計測結果、及び、スキャン露光中のフォーカスと露光量トレースに基づくΔCDシミュレート結果（実測値でも可）から、下記の式で表される評価値ＥＶ３を算出する。
【０２３４】
ＥＶ３＝（[Layer１]と[Layer２-１]のOVLずれ１）×Ｗ１
＋（[Layer１]と[Layer２-２]のOVLずれ２）×Ｗ２
＋（[Layer２-１]のΔCD）×Ｗ３＋（[Layer２-２]のΔCD）×Ｗ４
＋｛（[Layer２-１]のOVLと[Layer２-２]のOVLのずれ３）
＋（[Layer２-１]のΔCD）／２＋（[Layer２-２]のΔCD）／２）｝×Ｗ５
【０２３５】
ステップＳ６６では、最適化ＥＧＡシミュレーション結果とベースＥＧＡ計測結果との変化分ΔOVL[Layer２-１]、ΔOVL[Layer２-２]、ΔOVL（[Layer２-１]−[Layer２-２]）をベース重ね合わせ計測結果に反映させることにより、最適化対象アライメントパラメータ変更時（露光条件アライメント補正値含む）の重ね合わせをシミュレートし、かつ、ステップＳ６５でのスキャン露光中のフォーカスとレースと露光量トレースとに基づき、フォーカスオフセットと露光量オフセットに対して、それぞれ露光中のオフセットを変化させてΔCDをシミュレートし、ステップＳ６４での閾値を満たし、評価値ＥＶ３が最も小さくなるアライメントパラメータ、及び、スキャン露光中のショット内フォーカスオフセットと露光量オフセットを算出する。
【０２３６】
ステップＳ６５，Ｓ６６における線幅変動ΔCDを求める方法については、前述の通りである。その詳細については、例えば、米国特許第６，５３８，７２１号明細書、米国特許第６，９９２，７５１号明細書等において開示されている。
【０２３７】
ステップＳ６７では、最適化したステップＳ６６での評価値ＥＶ３が、ステップＳ６５での評価値ＥＶ３より小さくなっていれば、ダブルパターニング最適化アライメントパラメータと線幅制御パラメータとして決定する。
【０２３８】
なお、本第３の実施形態に係る解析装置５００で実行される、ダブルパターニングにおける重ね合わせと線幅制御パラメータとを最適化する最適化シミュレーションでは、同期精度制御誤差は除外しているが、線幅制御最適化対象パラメータとして加味しても良い。また、フォーカス制御誤差として、Z平均オフセットを用いているが、Z msdについても線幅制御最適化対象パラメータとして加味しても良い。
【０２３９】
以上説明したように、本第３の実施形態に係る解析装置５００で実行されるダブルパターニングにおける重ね合わせと線幅制御パラメータを最適化する最適化シミュレーションによると、基準層（下地層）に形成された下地パターンに重ねてターゲット層に形成された第１パターンの下地パターンに対する重ね合わせのずれ及び線幅誤差と、基準層に形成された下地パターンに重ねてターゲット層に形成された第２パターンの下地パターンに対する重ね合わせのずれ及び線幅誤差と、第１及び第２パターンのそれぞれの線幅変動を加味した第１及び第２パターン間の重ね合わせのずれと、を用いて、下地パターンに対するターゲット層に形成されるパターンの位置合わせ条件とパターンに対する線幅制御条件とが最適化される（ステップＳ６５、Ｓ６６）。従って、この最適化された位置合わせ条件と線幅制御条件とに従うことで、ダブルパターニング法を利用して物体上にパターンを形成する場合においても、パターンの高い重ね合わせ精度及び高い線幅制御精度を実現することが可能となる。
【０２４０】
また、本第３の実施形態に係るデバイス製造システム１０００によると、上述のステップＳ６７の終了後、解析装置５００から露光装置１００にダブルパターニング最適化アライメントパラメータと線幅制御パラメータが送られた後は、デバイス製造工程のうち、ウエハＷ上のターゲット層にパターンを形成するための第１回目の露光処理、第２回目の露光処理において露光装置１００によって、最適化アライメントパラメータを共通に適用した、ウエハアライメント、及び最適化線幅制御パラメータを共通に適用した第１回目及び第２回目の露光処理が行われる。従って、解析装置５００から露光装置１００にダブルパターニング最適化アライメントパラメータと線幅制御パラメータが送られた後、例えば次ウエハ、次ロットのウエハ、又は同一ウエハに対する次層以降では、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度及び第１パターンと第２パターンとの高い位置合わせ精度、並びに第１パターンと第２パターンとの高い線幅制御精度を実現することが可能になる。ダブルパターニング最適化アライメントパラメータと線幅制御パラメータは、第１回目の露光処理、第２回目の露光処理のいずれかのみで適用しても良い。かかる場合にも、下地パターンに対するターゲット層のパターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。
【０２４１】
上記各実施形態に係るデバイス製造システム１０００で行われるデバイス製造工程では、上述したパターン形成方法により、ウエハＷ上のターゲット層３１に第１パターンと第２パターンとから成るマスク層３５が形成され、マスク層３５をマスクとしてターゲット層３１のエッチングが行われる（図５（Ａ）〜図５（Ｊ）参照）。従って、例えば投影光学系の解像限界以下の線幅のパターンであっても精度良く形成することが可能になる。
【０２４２】
なお、上記各実施形態において、デバイス製造システム１０００内では、解析装置５００は、各種デバイス製造処理装置から独立した別個の装置であるものとしたが、これに限らず、例えば、システム内のいずれかのデバイス製造処理装置に、解析装置５００が有する解析機能を持たせるようにしても勿論良い。例えば、露光装置１００の主制御装置５０、測定検査器１２０、あるいはホスト６００などに前述したＥＧＡ最適化シミュレーション（及び重ね合わせ最適化シミュレーション）、重ね合わせずれを加味したダブルパターニング線幅最適化シミュレーション、あるいは重ね合わせと線幅との最適化シミュレーションなどの解析機能を持たせるようにしても良い。
【０２４３】
また、上記各実施形態では、所望の線幅（露光装置の解像限界以下の線幅）、かつ所望のピッチのレジスト像を形成するためのレジスト・ストリミング・プロセスを含むダブルパターニング法に、それぞれの最適化手法を適用する場合について説明したが、これに限らず、側壁コーティング・プロセス（Sidewall Process）を含むダブルパターニング法は勿論、レジスト・ストリミングを行わないピッチスプリッティングタイプ、その他のタイプのダブルパターニング法にも、上記各実施形態の最適化手法は、好適に適用できる。
【０２４４】
また、上記各実施形態では、解析装置５００をコンピュータとし、解析機能をそのコンピュータに実行させるプログラムにより実現するものとした。このプログラムは、インターネットからダウンロードされたり、ＣＤ−ＲＯＭのような情報記録媒体に記録された状態からインストールされたりするので、解析機能自体の追加、変更、修正が容易となる。
【０２４５】
上記各実施形態では、露光装置１００が、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるものとしたが、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式、あるいは他の方式の露光装置であっても良い。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、上記各実施形態に係るデバイス製造システム及びそのダブルパターニング最適化手法は、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おける重ね合わせ管理等に上記各実施形態の最適化手法は適用できる。
【０２４６】
また、上記各実施形態では、解析装置５００を、例えばパーソナルコンピュータとした。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良いし、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良いのは前述したとおりである。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。
【産業上の利用可能性】
【０２４７】
以上説明したように、本発明のダブルパターニング最適化方法及びシステムは、ダブルパターニング法を採用した場合に、重ね合わせ精度を管理するのに適している。また、本発明のパターン形成方法、露光装置、並びにデバイス製造方法は、マイクロデバイスを製造するのに適している。
【符号の説明】
【０２４８】
１００…露光装置、１１０…Ｃ／Ｄ、１２０…測定検査器、５００…解析装置、９００…デバイス製造処理装置群、１０００…デバイス製造システム、Ｗ…ウエハ、ＭＯ０〜ＭＯ２…重ね合わせ誤差計測マーク。
【図１】
0005838594.tif 000002
【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】
0005838594.tif 000009
【図９】
0005838594.tif 000010
【図１０】
0005838594.tif 000011
【図１１】
0005838594.tif 000012
【図１２】
0005838594.tif 000013
【図１３】
0005838594.tif 000014
【図１４】
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