(57)【要約】【課題】  露光工程の補正の枚葉化と高精度化との双方を実現可能な重ね合わせ検査システムを提供する。【解決手段】  搬送容器１４から取り出された基板１０Ａが少なくとも露光工程と現像工程とを経て搬送容器に回収されるまでの経路に組み込まれ、現像工程を経た後の基板の重ね合わせ検査を複数の点で行う第１検査装置１１と、前記経路の外に配置され、第１検査装置を経て搬送容器に回収された後の基板が該搬送容器から改めて取り出されたときに、該基板の重ね合わせ検査を第１検査装置よりも多くの点で行う第２検査装置１２と、第１検査装置による検査結果と第２検査装置による検査結果とに基づいて、露光工程の補正用データを生成する生成手段（上記の検査装置１１,１２の画像処理部）とを備える。【選択図】      図１
2006128186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送容器から取り出された基板が少なくとも露光工程と現像工程とを経て前記搬送容器に回収されるまでの経路に組み込まれ、前記現像工程を経た後の前記基板におけるレジストパターンと下地パターンとの重ね合わせ検査を、前記基板のうち複数の点で行う第１検査装置と、
前記経路の外に配置され、前記基板におけるレジストパターンと下地パターンとの重ね合わせ検査を、前記基板のうち前記第１検査装置よりも多くの点で行う第２検査装置と、
前記第１検査装置による重ね合わせ検査の結果と前記第２検査装置による重ね合わせ検査の結果とに基づいて、前記露光工程の補正用データを生成する生成手段とを備えた
ことを特徴とする重ね合わせ検査システム。
【請求項２】
請求項１に記載の重ね合わせ検査システムにおいて、
前記生成手段は、前記第１検査装置による重ね合わせ検査の結果に基づいて前記補正用データの低次成分を生成すると共に、前記第２検査装置による重ね合わせ検査の結果に基づいて前記補正用データの高次成分を生成する
ことを特徴とする重ね合わせ検査システム。
【請求項３】
請求項２に記載の重ね合わせ検査システムにおいて、
前記生成手段は、前記低次成分を生成した後、前記第２検査装置による重ね合わせ検査の結果から前記補正用データの各成分を算出して、該各成分のうち前記低次成分を取り除くことにより、前記高次成分を生成する
ことを特徴とする重ね合わせ検査システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の重ね合わせ検査システムにおいて、
前記第１検査装置は、前記露光工程の前にレジストを塗布して前記露光工程の後に前記レジストを現像する塗布/現像装置の中に組み込まれ、
前記第２検査装置は、前記塗布/現像装置の外に配置される
ことを特徴とする重ね合わせ検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の異なる層に形成された複数のパターンの重ね合わせ検査を行う重ね合わせ検査システムに関し、特に、半導体素子や液晶表示素子などの製造工程における重ね合わせ検査に好適な重ね合わせ検査システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子などの製造工程では、周知のリソグラフィ工程を経て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(パターン形成工程)。そして、このパターン形成工程を何回も繰り返し実行することにより、様々な材料膜の回路パターンが基板（半導体ウエハや液晶基板）の上に積層され、半導体素子や液晶表示素子の回路が形成される。
【０００３】
さらに、上記の製造工程では、様々な材料膜の回路パターンを精度よく重ね合わせるため（製品の歩留まり向上を図るため）、各々のパターン形成工程のうち、リソグラフィ工程の後でかつ加工工程の前に、基板上のレジストパターンの位置ずれ検出を行っている（例えば特許文献１を参照）。これは、１つ前のパターン形成工程で形成された下地層の回路パターン（以下「下地パターン」という）とレジストパターンとの重ね合わせ検査である。重ね合わせ検査の結果は、基板の良否判定などに用いられる。
【０００４】
また、一般的に、重ね合わせ検査は、リソグラフィシステム(露光装置を含む)から独立した単体型の装置で実施される。このため、検査対象の基板は、リソグラフィ工程を経た後、カセットなどの搬送容器に収納された状態で（つまりロット単位で）、重ね合わせ検査装置に搬送されてくる。そして、重ね合わせ検査装置では、ロット内の一部の基板に対して抜き取りで重ね合わせ検査を行い、ロット単位で重ね合わせ検査の結果を出力する。その後、基板の良否判定がロット単位で行われ、良品の場合は次工程（加工工程など）、不良品の場合は再生工程または廃棄工程へ、ロット単位で搬送される。
【０００５】
さらに、あるロットＡにおける重ね合わせ検査の結果は、そのロットＡの良否判定に用いられる他、次のロットＢ（ロットＡと同じ製品名で同じ工程名）の良品率向上のために、リソグラフィ工程の中の露光工程にフィードバックされ、次のロットＢに対する露光工程の補正に用いられる。
露光工程の補正とは、マスク(レチクル)に形成された回路パターンの潜像をレジスト層に焼き付ける際、その潜像と下地パターンとの位置や大きさのずれ（以下「プロセスオフセット」という）が小さくなるように、露光装置の各部（アライメント系やＡＦ系など）を予め微調整する処理である。露光工程のプロセスオフセットは、露光装置の各部の経時変化に応じて少しずつ変動し、また、各基板の下地層の状態によっても変動する。このため、プロセスオフセットの増大を回避するには露光工程の補正が必要となる。
【０００６】
露光工程の補正を行うことにより、次のロットＢに対する露光工程では、プロセスオフセットの小さな潜像がレジスト層に焼き付けられる。そして、現像処理の後、その潜像に応じたレジストパターンが下地パターンの上に形成され、次のロットＢにおけるレジストパターンの重ね合わせ状態も良好となる。ロットＢにおける重ね合わせ検査の結果は、上記と同様、露光工程にフィードバックされ、その次のロットＣに対する露光工程の補正に用いられる。
【０００７】
このように、従来では、単体型の重ね合わせ検査装置からロット単位で出力される検査結果を露光工程にフィードバックし、あるロットの重ね合わせ検査の結果に基づいて次のロットに対する露光工程の補正を行うと共に、このような露光工程の補正をロット単位で繰り返す。したがって、同じ製品名で同じ工程名の複数のロットに対するリソグラフィ工程では、ロットが切り替わるごとに露光工程のプロセスオフセットを小さくすることができ、プロセスオフセットの増大を回避できる。
【特許文献１】特開２０００−１５０３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、単体型の重ね合わせ検査装置からロット単位で出力される検査結果を露光工程にフィードバックする場合、露光工程の補正を上記のようなロット単位で行っており、ロット内の各基板ごとに補正していない。今後、半導体素子などの高集積化に伴って回路パターンの微細化がさらに進むと、より高い重ね合わせ精度が要求されるため、露光工程の補正をきめ細かく、例えば基板ごとに行うことが必要になる。
【０００９】
露光工程の補正を基板ごとに行うためには、スループットを低下させないために、リソグラフィシステム(露光装置を含む)の中に重ね合わせ検査装置を組み込み、インライン化する必要がある。この場合、組み込み可能なスペースの制約から、単体型の装置をそのまま組み込むことは困難であり、検査ステージの駆動部や防振台などを小型化せざるを得ない。そして、重ね合わせ検査の精度よりも処理速度を優先し、各基板での測定点数を減らして、基板１枚あたりの所要時間を短縮する必要がある。ところが、このような構成では、高精度化が図れない。
【００１０】
本発明の目的は、露光工程の補正をきめ細かく且つ高精度化に行える実現可能な重ね合わせ検査システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の重ね合わせ検査システムは、搬送容器から取り出された基板が少なくとも露光工程と現像工程とを経て前記搬送容器に回収されるまでの経路に組み込まれ、前記現像工程を経た後の前記基板におけるレジストパターンと下地パターンとの重ね合わせ検査を、前記基板のうち複数の点で行う第１検査装置と、前記経路の外に配置され、前記基板におけるレジストパターンと下地パターンとの重ね合わせ検査を、前記基板のうち前記第１検査装置よりも多くの点で行う第２検査装置と、前記第１検査装置による重ね合わせ検査の結果と前記第２検査装置による重ね合わせ検査の結果とに基づいて、前記露光工程の補正用データを生成する生成手段とを備えたものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の重ね合わせ検査システムにおいて、前記生成手段は、前記第１検査装置による重ね合わせ検査の結果に基づいて前記補正用データの低次成分を生成すると共に、前記第２検査装置による重ね合わせ検査の結果に基づいて前記補正用データの高次成分を生成するものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の重ね合わせ検査システムにおいて、前記生成手段は、前記低次成分を生成した後、前記第２検査装置による重ね合わせ検査の結果から前記補正用データの各成分を算出して、該各成分のうち前記低次成分を取り除くことにより、前記高次成分を生成するものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の重ね合わせ検査システムにおいて、前記第１検査装置は、前記露光工程の前にレジストを塗布して前記露光工程の後に前記レジストを現像する塗布/現像装置の中に組み込まれ、前記第２検査装置は、前記塗布/現像装置の外に配置されるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の重ね合わせ検査システムによれば、露光工程の補正をきめ細かく且つ高精度化に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
本実施形態の重ね合わせ検査システム１０は、図１に示す通り、リソグラフィシステム２０の中に組み込まれた重ね合わせ検査装置１１と、リソグラフィシステム２０から独立した単体型の重ね合わせ検査装置１２と、データベース１３とで構成される。この重ね合わせ検査システム１０は、半導体素子や液晶表示素子などの製造工程において、基板１０Ａ（半導体ウエハや液晶基板など）の異なる層に形成された複数のパターンの重ね合わせ検査を行うものである。
【００１６】
ここで、基板１０Ａは、カセットなどの搬送容器１４に収納された状態で（つまりロット単位で）リソグラフィシステム２０に搬送され、そこでのリソグラフィ工程（後述）を経た後、再び搬送容器１４に収納された状態で単体型の重ね合わせ検査装置１２に搬送される。このような搬送容器１４の移動は、自動搬送装置(不図示)またはオペレータが行う。搬送容器１４は、複数枚（例えば２５枚）の基板１０Ａを収納可能であり、キャリアと呼ばれることもある。
【００１７】
本実施形態の重ね合わせ検査システム１０について具体的に説明する前に、リソグラフィシステム２０の説明を行う。
リソグラフィシステム２０では、露光装置２１とコータ/デベロッパ２２とが隣接して設置され、また、その間に基板１０Ａの搬送機構(不図示)が設置される。コータ/デベロッパ２２には、搬入/搬出部３１とコータ３２とデベロッパ３３とが搭載され、さらに、本実施形態の重ね合わせ検査システム１０のうち組込型の重ね合わせ検査装置１１が搭載され、基板１０Ａの搬送機構(不図示)も設置される。このように、リソグラフィシステム２０の内部では、不図示の搬送機構により、各装置(１１,２１,３１〜３３)が互いにインライン化されている。
【００１８】
リソグラフィシステム２０において、搬入/搬出部３１は、基板１０Ａが収納された搬送容器１４の搬入と搬出とを行うための装置である。コータ３２は、搬送容器１４内（つまりロット内）の各基板１０Ａに対し、露光装置２１における露光工程の前にレジストを塗布する装置である。デベロッパ３３は、露光工程の後に各基板１０Ａのレジストを現像する装置である。組込型の重ね合わせ検査装置１１は、現像工程の後に各基板１０Ａの重ね合わせ検査（詳細は後述）を行う装置である。また、露光装置２１は、マスク(レチクル)に形成された回路パターンの潜像を各基板１０Ａのレジスト層に焼き付ける装置である。
【００１９】
上記構成のリソグラフィシステム２０において、搬入/搬出部３１に搬送容器１４が搬入されると、この搬送容器１４から取り出された各基板１０Ａは、コータ３２におけるレジスト塗布工程を経て露光装置２１に搬送され、露光装置２１における露光工程とデベロッパ３３における現像工程とを経て組込型の重ね合わせ検査装置１１に搬送され、重ね合わせ検査装置１１における検査工程を経た後、搬送容器１４に回収される。
【００２０】
組込型の重ね合わせ検査装置１１は、露光工程の補正を基板ごとに行うために、リソグラフィシステム２０の中に組み込まれたものである。リソグラフィシステム２０の中に組み込むことで、搬送容器１４から取り出された基板１０Ａがリソグラフィ工程（レジスト塗布工程と露光工程と現像工程など）を経て搬送容器１４に回収されるまでの間に、その基板１０Ａの重ね合わせ検査を行うことが可能になり、その結果を露光工程にフィードバックすることができる。
【００２１】
露光工程の補正とは、回路パターンの潜像をレジスト層に焼き付ける際、その潜像と下地パターンとのプロセスオフセットが小さくなるように、露光装置２１の各部（アライメント系やＡＦ系など）を予め微調整する処理である。露光工程のプロセスオフセットは、露光装置２１の各部の経時変化に応じて少しずつ変動し、また、各基板１０Ａの下地層の状態によっても変動する。ちなみに、基板１０Ａの下地層の状態は、成膜装置やＣＭＰ装置の経時変化などの影響を受け、基板１０Ａごとに異なることが多い。このため、半導体素子などの高集積化に伴って回路パターンの微細化がさらに進むと、露光工程の補正を枚葉で行うことが必要になる。
【００２２】
なお、露光装置２１とコータ/デベロッパ２２の上位には、マシンコントローラ２３が接続されている。マシンコントローラ２３は、工場ホスト２４からの指示に基づいて、露光装置２１とコータ/デベロッパ２２とを制御し、各装置(１１,２１,３１〜３３)での処理内容や基板１０Ａの搬入/搬出のタイミングや露光工程の補正などを指示する。工場ホスト２４は、工場全体（リソグラフィシステム２０や本実施形態の重ね合わせ検査システム１０を含む）の工程管理を行っている。
【００２３】
次に、本実施形態の重ね合わせ検査システム１０について具体的に説明する。
組込型の重ね合わせ検査装置１１は、上記の通り、コータ/デベロッパ２２の中に配置され、搬送容器１４から取り出された基板１０Ａがリソグラフィ工程を経て搬送容器１４に回収されるまでの経路に組み込まれている。また、単体型の重ね合わせ検査装置１２は、コータ/デベロッパ２２の外（つまり上記経路の外）に配置されている。さらに、組込型の重ね合わせ検査装置１１は不図示の通信手段を介してデータベース１３と接続され、単体型の重ね合わせ検査装置１２も不図示の通信手段を介してデータベース１３と接続され、全体としてネットワークを形成している。
【００２４】
組込型の重ね合わせ検査装置１１による検査対象の基板１０Ａも、単体型の重ね合わせ検査装置１２による検査対象の基板１０Ａも、同様の現像後の状態であり、その表面にはレジストパターンが形成されている。そして、基板１０Ａにおけるレジストパターンと下地パターンとの重ね合わせ検査が、組込型の重ね合わせ検査装置１１と単体型の重ね合わせ検査装置１２により、リソグラフィシステム２０の中と外の各々で行われる。
【００２５】
また、基板１０Ａには、重ね合わせ検査のために多数の測定点が用意されている。測定点の位置は、基板１０Ａの各ショット領域の四隅などである。各測定点には、レジストパターンの基準位置を示すレジストマークと下地パターンの基準位置を示す下地マークとが形成されている。
本実施形態の重ね合わせ検査システム１０において、組込型の重ね合わせ検査装置１１では、基板１０Ａの多数の測定点のうち、図２に示す８箇所の測定点１０Ｂで、各々、レジストマークと下地マークとの相対的なずれ量（重ね合わせずれ量）が求められ、重ね合わせ検査が行われる。単体型の重ね合わせ検査装置１２では、基板１０Ａの多数の測定点のうち、図３に示す５２箇所の測定点１０Ｃで、各々、レジストマークと下地マークとの相対的なずれ量（重ね合わせずれ量）が求められ、重ね合わせ検査が行われる。つまり、組込型の重ね合わせ検査装置１１と単体型の重ね合わせ検査装置１２とは基板１０Ａでの測定点数が異なり、組込型よりも単体型での測定点数が多くなっている。
【００２６】
さらに、組込型の重ね合わせ検査装置１１と単体型の重ね合わせ検査装置１２には、各々、図４に示す検査ステージ４１と光学系４２とカメラ４３と画像処理部４４とが設けられる。検査ステージ４１は、基板１０Ａを支持する。光学系４２は、基板１０Ａの局所領域（測定点１０Ｂまたは測定点１０Ｃ）の光像を形成する。カメラ４３は、不図示の撮像素子により基板１０Ａの光像を撮像し、撮像信号を画像処理部４４に出力する。
【００２７】
画像処理部４４は、カメラ４３から撮像信号を取り込むと、これをディジタル画像に変換し、この画像に対して所定の信号処理を施し、測定点１０Ｂまたは測定点１０Ｃでの重ね合わせずれ量を算出する。さらに、画像処理部４４は、基板１０Ａの複数の各測定点１０Ｂまたは各測定点１０Ｃでの重ね合わせずれ量に基づいて、露光装置２１の補正用データ（後述）を生成する。組込型の重ね合わせ検査装置１１の画像処理部４４と単体型の重ね合わせ検査装置１２の画像処理部４４とは総じて「生成手段」に対応する。
【００２８】
このように、組込型の重ね合わせ検査装置１１と単体型の重ね合わせ検査装置１２の基本的な構成は同様である。しかし、組込型の重ね合わせ検査装置１１では、リソグラフィシステム２０における組み込み可能なスペースの制約から、単体型の重ね合わせ検査装置１２と比較して、検査ステージ４１の駆動部や防振台などが小型化されている。このため、組込型の重ね合わせ検査装置１１の処理能力は、単体型の重ね合わせ検査装置１２と比較して低くなっている。
【００２９】
そして、処理能力の低い組込型の重ね合わせ検査装置１１では、重ね合わせ検査の精度よりも処理速度を優先し、各基板１０Ａでの測定点数を減らして（図２参照）、基板１枚あたりの所要時間を短縮するようにしている。組込型の重ね合わせ検査装置１１は、露光工程の補正の枚葉化のために設けた装置である。
さらに、処理能力の高い単体型の重ね合わせ検査装置１２では、処理速度よりも重ね合わせ検査の精度を優先し、各基板１０Ａでの測定点数を増やして（図３参照）、重ね合わせ検査の精度を高めるようにしている。単体型の重ね合わせ検査装置１２は、露光工程の補正の高精度化のために設けた装置であり、組込型の重ね合わせ検査装置１１よりも多くの点で重ね合わせ検査を行う。
【００３０】
また、上記構成の組込型の重ね合わせ検査装置１１と単体型の重ね合わせ検査装置１２とに接続されたデータベース１３には、組込型の重ね合わせ検査装置１１用のレシピと、単体型の重ね合わせ検査装置１２用のレシピとが、予め記憶されている。重ね合わせ検査装置１１用のレシピは、基板１０Ａの各測定点１０Ｂ(図２)の位置情報などを登録したファイルである。重ね合わせ検査装置１２用のレシピは、基板１０Ａの各測定点１０Ｃ(図３)の位置情報などを登録したファイルである。各レシピは、それぞれ、ロットの種類（製品名および工程名の組み合わせ）と対応付けて記憶されている。また、組込型の重ね合わせ検査装置１１の画像処理部４４が生成した露光装置２１の補正用データも、製品名と工程名とロット番号と対応付けてデータベース１３に保存される。
【００３１】
次に、リソグラフィシステム２０における基板１０Ａの処理手順と、本実施形態の重ね合わせ検査システム１０における基板１０Ａの検査手順とについて説明する。
コータ/デベロッパ２２の搬入/搬出部３１に搬送容器１４がセットされると、そのことがマシンコントローラ２３を介して工場ホスト２４に通知される。工場ホスト２４は、セットされた搬送容器１４の製品名と工程名などを参照して、その搬送容器１４内の基板１０Ａに適したレジスト塗布条件,露光条件,現像条件,検査条件などをマシンコントローラ２３に指示する。このとき、工場ホスト２４からマシンコントローラ２３には、各種の条件と一緒に、製品名と工程名とロット番号が出力される。
【００３２】
マシンコントローラ２３は、工場ホスト２４からの指示に基づいて、露光装置２１とコータ/デベロッパ２２にそれぞれ指示を出し、不図示の搬送機構にも指示を出す。このため、工場ホスト２４からの指示の通りに、搬入/搬出部３１の搬送容器１４から基板１０Ａが取り出され、コータ３２で基板１０Ａにレジストが塗布され、露光装置２１でレジスト層に回路パターンの潜像が形成され、デベロッパ３３でレジスト層が現像され、組込型の重ね合わせ検査装置１１で重ね合わせ検査（詳細は次に説明）が行われ、搬送容器１４に回収される。
【００３３】
組込型の重ね合わせ検査装置１１では、工場ホスト２４の指示に基づいて、現在のロットの製品名と工程名に対応付けられた重ね合わせ検査装置１１用のレシピ（図２の各測定点１０Ｂの位置情報を含むファイル）をデータベース１３から読み込む。
そして、現像工程を経た後の基板１０Ａが検査ステージ４１に載置されると、レシピに登録された位置情報にしたがって、各測定点１０Ｂを装置の視野内に順に位置決めし、８箇所の測定点１０Ｂで重ね合わせ検査を行う。つまり、各測定点１０Ｂの画像を取り込み、その画像に基づいて各測定点１０Ｂでの重ね合わせずれ量(Ｘ１,Ｙ１)を算出する。重ね合わせずれ量(Ｘ１,Ｙ１)は、各測定点１０Ｂの位置座標(ｘ,ｙ)と対応付けて、画像処理部４４内のメモリに保存される。重ね合わせずれ量(Ｘ１,Ｙ１)は、請求項の「第１検査装置による重ね合わせ検査の結果」に対応する。
【００３４】
さらに、組込型の重ね合わせ検査装置１１では、予め指定された８箇所の測定点１０Ｂの各々で求めた重ね合わせずれ量(Ｘ１,Ｙ１)と測定点１０Ｂの位置座標(ｘ,ｙ)との組み合わせに対し、次の式(１),(２)で表される１次線形モデルを適用する。式(１),(２)のｋ1〜ｋ6は後述の補正係数であり、露光装置２１の補正用データの低次成分に対応する。
Ｘ１＝ｋ1＋ｋ2・ｘ＋ｋ3・ｙ  …(１)
Ｙ１＝ｋ4＋ｋ5・ｘ＋ｋ6・ｙ  …(２)
そして、１次線形モデルにしたがって合計８点の測定結果（重ね合わせずれ量(Ｘ１,Ｙ１)と位置座標(ｘ,ｙ)との組み合わせ）を解析し、最小二乗法などを使って測定結果のバラツキの影響（つまり１次線形モデルによる近似の残留誤差）が最小となるように、露光装置２１の補正用データの低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）を生成する。低次成分の主原因は、基板１０Ａに対する熱加工時（つまり露光工程）での伸縮と考えられる。
【００３５】
なお、補正係数ｋ1は、重ね合わせずれ量(Ｘ１,Ｙ１)のＸ方向のオフセット成分である。補正係数ｋ2は、Ｘ方向のスケーリング成分である。補正係数ｋ3は、Ｘ軸のローテーション成分である。補正係数ｋ4は、Ｙ方向のオフセット成分である。補正係数ｋ5は、Ｙ方向のスケーリング成分である。補正係数ｋ6は、Ｙ軸のローテーション成分である。
さらに、１次線形モデルの適用による補正用データの低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）の生成は、基板１０Ａのショット間成分(ウエハ成分)とショット内成分との各々について行われる。ショット間成分について行う場合、位置座標(ｘ,ｙ)は基板１０Ａの中心を原点とした座標値となる。ショット内成分について行う場合、位置座標(ｘ,ｙ)は基板１０Ａの各ショット領域の中心を原点とした座標値となる。
【００３６】
本実施形態では、図２に示す通り、基板１０Ａのショット間成分の低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）を生成するために５ショットの測定結果を用い、基板１０Ａのショット内成分の低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）を生成するためにショット内４点の測定結果を用いるため、式(１),(２)の方程式の解が得られてしまうことはなく、測定結果のバラツキの影響（つまり１次線形モデルによる近似の残留誤差）を小さくすることができる。
【００３７】
組込型の重ね合わせ検査装置１１は、上記のようにして露光装置２１の補正用データの低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）を生成すると、その低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）と各測定点１０Ｂでの実測値（重ね合わせずれ量(Ｘ１,Ｙ１)）とを、マシンコントローラ２３経由で工場ホスト２４に出力する。さらに、低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）は、組込型の重ね合わせ検査装置１１からデータベース１３にも出力され、単体型の重ね合わせ検査装置１２によって参照可能に保存される。
【００３８】
ここで、組込型の重ね合わせ検査装置１１からマシンコントローラ２３に出力された上記の低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）は、現在のロットの良品率向上のため、露光工程にフィードバックされ、次の基板１０Ａ（これから露光装置２１に搬送される基板１０Ａ）に対する露光工程の補正に用いられる。ちなみに、マシンコントローラ２３は、上記の低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）に基づいて、露光工程のプロセスオフセットが小さくなるように露光工程を補正する。
【００３９】
組込型の重ね合わせ検査装置１１の検査ステージ４１には、現像工程を経た後の基板１０Ａが順に載置され、搬送容器１４内の全て（例えば２５枚）の基板１０Ａに対して、上記と同様の重ね合わせ検査が繰り返し行われる（全数検査）。そして、各基板１０Ａにおいて生成された補正用データの低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）が、マシンコントローラ２３とデータベース１３に出力される。また、低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）に基づく露光工程の補正は、ロット内の基板１０Ａごとに行われる。
【００４０】
そして、搬送容器１４内の全て（例えば２５枚）の基板１０Ａに対するリソグラフィ工程（レジスト塗布工程,露光工程,現像工程など）と、組込型の重ね合わせ検査装置１１による検査工程とが終了すると、露光装置２１とコータ/デベロッパ２２は、マシンコントローラ２３を介して、その旨を工場ホスト２４に通知する。また、搬送容器１４に全ての基板１０Ａが回収されると、工場ホスト２４から外部の自動搬送装置(不図示)またはオペレータに対し、その搬送容器１４を搬入/搬出部３１から搬出するように指示が出される。
【００４１】
上記のように、処理能力の低い組込型の重ね合わせ検査装置１１では、重ね合わせ検査の精度よりも処理速度を優先し、各基板１０Ａでの測定点数を減らすことにより（図２参照）、基板１枚あたりの所要時間を短縮することができ、リソグラフィシステム２０の本来のスループットを低下させないように高速で重ね合わせ検査を行うことができる。したがって、露光工程の補正が基板ごとに行えるようになる（枚葉化の実現）。
【００４２】
その後、リソグラフィシステム２０の搬入/搬出部３１から搬出された搬送容器１４が単体型の重ね合わせ検査装置１２にセットされると、そのことが工場ホスト２４に通知される。工場ホスト２４は、セットされた搬送容器１４の製品名と工程名などを参照して、その搬送容器１４内の基板１０Ａに適した検査条件などを指示する。このとき、工場ホスト２４から単体型の重ね合わせ検査装置１２には、ロットの製品名と工程名とロット番号が出力される。
【００４３】
単体型の重ね合わせ検査装置１２では、工場ホスト２４の指示に基づいて、現在のロットの製品名と工程名に対応付けられた重ね合わせ検査装置１２用のレシピ（図３の各測定点１０Ｃの位置情報を含むファイル）をデータベース１３から読み込む。
そして、搬送容器１４から改めて取り出された基板１０Ａが検査ステージ４１に載置されると、レシピに登録された位置情報にしたがって、各測定点１０Ｃを装置の視野内に順に位置決めし、５２箇所の測定点１０Ｃで重ね合わせ検査を行う。つまり、各測定点１０Ｃの画像を取り込み、その画像に基づいて各測定点１０Ｃでの重ね合わせずれ量(Ｘ２,Ｙ２)を算出する。重ね合わせずれ量(Ｘ２,Ｙ２)は、各測定点１０Ｃの位置座標(ｘ,ｙ)と対応付けて、画像処理部４４内のメモリに保存される。重ね合わせずれ量(Ｘ２,Ｙ２)は、請求項の「第２検査装置による重ね合わせ検査の結果」に対応する。
【００４４】
さらに、単体型の重ね合わせ検査装置１２では、予め指定された５２箇所の測定点１０Ｃの各々で求めた重ね合わせずれ量(Ｘ２,Ｙ２)と測定点１０Ｃの位置座標(ｘ,ｙ)との組み合わせに対し、次の式(３),(４)で表される高次モデルを適用する。式(３),(４)のｋ1〜ｋ12は補正係数であり、露光装置２１の補正用データの各成分に対応する。
Ｘ２＝ｋ1＋ｋ2・ｘ＋ｋ3・ｙ＋ｋ7・ｘ2＋ｋ8・ｘｙ＋ｋ9・ｙ2  …(３)
Ｙ２＝ｋ4＋ｋ5・ｘ＋ｋ6・ｙ＋ｋ10・ｘ2＋ｋ11・ｘｙ＋ｋ12・ｙ2  …(４)
そして、高次モデルにしたがって合計５２点の測定結果（重ね合わせずれ量(Ｘ２,Ｙ２)と位置座標(ｘ,ｙ)との組み合わせ）を解析し、最小二乗法などを使って測定結果のバラツキの影響（つまり高次モデルによる近似の残留誤差）が最小となるように、露光装置２１の補正用データの各成分（補正係数ｋ1〜ｋ12）を算出する。
【００４５】
なお、各成分（補正係数ｋ1〜ｋ12）のうち、補正係数ｋ1〜ｋ6は、既に説明した露光装置２１の補正用データの低次成分であり、基板１０Ａに対する熱加工時（露光工程）での伸縮が主原因と考えられる。また、補正係数ｋ7〜ｋ12は、露光装置２１の補正用データの高次成分であり、露光装置２１を含む各種の製造装置の号機間差が原因と考えられる。
【００４６】
さらに、高次モデルの適用による補正用データの各成分（補正係数ｋ1〜ｋ12）の生成は、基板１０Ａのショット間成分(ウエハ成分)について行われる。本実施形態では、図３に示す通り、基板１０Ａのショット間成分の各成分（補正係数ｋ1〜ｋ12）を生成するために１３ショットの測定結果を用いるため、式(３),(４)の方程式の解が得られてしまうことはなく、測定結果のバラツキの影響（つまり高次モデルによる近似の残留誤差）を非常に小さくすることができる。
【００４７】
上記のように、単体型の重ね合わせ検査装置１２は、組込型の重ね合わせ検査装置１１による低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）の生成後、組込型の重ね合わせ検査装置１１よりも多くの点で高精度な重ね合わせ検査を行い、露光装置２１の補正用データの各成分（補正係数ｋ1〜ｋ12）を算出する。そして、各成分（補正係数ｋ1〜ｋ12）のうち、データベース１３に保存されている低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）を取り除くことにより、高次成分（補正係数ｋ7〜ｋ12）を生成する。
【００４８】
単体型の重ね合わせ検査装置１２は、上記のようにして露光装置２１の補正用データの高次成分（補正係数ｋ7〜ｋ12）を生成すると、その高次成分（補正係数ｋ7〜ｋ12）と各測定点１０Ｃでの実測値（重ね合わせずれ量(Ｘ２,Ｙ２)）とを、工場ホスト２４に出力する。これで工場ホスト２４には、既に組込型の重ね合わせ検査装置１１から出力された低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）と合わせて、露光装置２１の補正用データの各成分（補正係数ｋ1〜ｋ12）が揃うことになる。
【００４９】
本実施形態において、単体型の重ね合わせ検査装置１２による上記の重ね合わせ検査は、搬送容器１４内の１枚の基板１０Ａに対して抜き取りで行われる。予め指定された基板１０Ａに対する上記の重ね合わせ検査が終了すると、単体型の重ね合わせ検査装置１２は、その旨を工場ホスト２４に通知する。その後、工場ホスト２４は、自動搬送装置(不図示)またはオペレータに対して、搬送容器１４を搬出するように指示を出す。なお、単体型の重ね合わせ検査装置１２における検査の結果、良品の場合は次工程（加工工程など）、不良品の場合は再生工程または廃棄工程へ、ロット単位で搬送される。
【００５０】
単体型の重ね合わせ検査装置１２から工場ホスト２４に出力された上記の高次成分（補正係数ｋ7〜ｋ12）は、次のロットの良品率向上のため、マシンコントローラ２３経由で露光工程にフィードバックされ、次のロット内の基板１０Ａに対する露光工程の補正に用いられる。ちなみに、マシンコントローラ２３は、上記の高次成分（補正係数ｋ7〜ｋ12）に基づいて、露光工程のプロセスオフセットが小さくなるように露光工程を補正する。
【００５１】
上記のように、処理能力の高い単体型の重ね合わせ検査装置１２では、処理速度よりも重ね合わせ検査の精度を優先し、各基板１０Ａでの測定点数を増やすことにより（図３参照）、測定結果のバラツキの影響を低減することができ、重ね合わせ検査の精度を高めることができる。したがって、露光工程の補正の高精度化が実現する。なお、単体型の重ね合わせ検査装置１２では抜き取り検査を行うため、基板１０Ａの測定点数を増やしても、リソグラフィシステム２０の本来のスループットが低下することはない。
【００５２】
本実施形態の重ね合わせ検査システム１０では、処理能力の低い組込型の重ね合わせ検査装置１１を設け、上記の補正用データの低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）を生成することにより、露光工程の補正を枚葉で行うことができる。さらに、処理能力の高い単体型の重ね合わせ検査装置１２を設け、上記の補正用データの高次成分（補正係数ｋ7〜ｋ12）を生成することにより、露光工程の高精度な補正をロット単位で行うことができる。
【００５３】
したがって、本実施形態の重ね合わせ検査システム１０では、組込型の重ね合わせ検査装置１１と単体型の重ね合わせ検査装置１２との連携により、各々の処理能力を最大限に活用し、リソグラフィシステム２０の本来のスループットを低下させることなく、露光工程の補正の枚葉化と高精度化との双方を実現することができる。
なお、露光工程のプロセスオフセットの変動のうち、高次成分（補正係数ｋ7〜ｋ12）に関わる変動は、一般的に、低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）に関わる変動よりも小さい。したがって、本実施形態の重ね合わせ検査システム１０のように、低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）に関わる大きな変動を基板ごとに補正し、高次成分（補正係数ｋ7〜ｋ12）に関わる小さな変動をロット単位で補正することにより、露光工程のプロセスオフセットを安定した範囲内に収めることができる。このため、半導体素子などのデバイス製造をより安定して行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態の重ね合わせ検査システム１０では、組込型の重ね合わせ検査装置１１による重ね合わせ検査の結果（重ね合わせずれ量(Ｘ１,Ｙ１)）から補正用データの低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）を生成した後、単体型の重ね合わせ検査装置１２による重ね合わせ検査の結果（重ね合わせずれ量(Ｘ２,Ｙ２)）から補正用データの各成分（補正係数ｋ1〜ｋ12）を算出し、各成分（補正係数ｋ1〜ｋ12）のうちデータベース１３内の低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）を取り除くことにより、高次成分（補正係数ｋ7〜ｋ12）を生成するため、露光工程へのフィードバックが２重に掛かってしまう事態を回避できる。
（変形例）
なお、上記した実施形態では、単体型の重ね合わせ検査装置１２が多数の測定結果を解析する際の高次モデルとして、各測定点１０Ｃの位置座標(ｘ,ｙ)の２次までの項を用いる例（式(３),(４)参照）を説明したが、本発明はこれに限定されない。高次モデルに位置座標(ｘ,ｙ)の３次以上の項を含めてもよいし、指数などの要素や、スキャン露光装置の走査方向などの要素を加えてもよい。
【００５５】
さらに、上記した実施形態では、基板１０Ａのショット間成分の高次成分（補正係数ｋ7〜ｋ12）を生成するために１３ショットの測定結果を用いたが、そのショット数は６以上であれば何個でも構わない。また同様に、基板１０Ａのショット間成分の低次成分（補正係数ｋ1〜ｋ6）を生成するために５ショットの測定結果を用いたが、そのショット数は３以上であれば何個でも構わない。さらに、基板１０Ａのショット内成分については、ショット内３点でも構わない。
【００５６】
また、上記した実施形態では、１枚の基板１０Ａでの測定結果のみを用いて露光装置２１の補正用データを生成する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。ロット内の複数枚の基板１０Ａでの測定結果を平均し、平均値を用いて露光装置２１の補正用データを生成してもよい。この場合、単体型の重ね合わせ検査装置１２での測定枚数も２枚以上となる。また、単体型の重ね合わせ検査装置１２では、過去の複数ロットの測定結果からロット間の変動を推定し、次のロットの測定結果の推定値を求め、これを用いて露光装置２１の補正用データを生成しても構わない。平均値や推定値を用いることによって、変動の特異点のデータの影響を低減でき、より安定した補正が可能となる。
【００５７】
さらに、上記した実施形態では、組込型の重ね合わせ検査装置１１の画像処理部４４と単体型の重ね合わせ検査装置１２の画像処理部４４とで露光装置２１の補正用データを生成する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。マシンコントローラ２３または工場ホスト２４に出力された測定結果（重ね合わせずれ量と測定点の位置座標との組み合わせ）に基づいて、マシンコントローラ２３または工場ホスト２４が露光装置２１の補正用データを生成するようにしても構わない。この場合、マシンコントローラ２３または工場ホスト２４が請求項の「生成手段」に対応する。
【００５８】
また、上記した実施形態では、データベース１３をリソグラフィシステム２０と重ね合わせ検査システム１０の外部に設置したが、本発明はこれに限定されない。組込型の重ね合わせ検査装置１１や単体型の重ね合わせ検査装置１２の内部に設置された記憶装置の少なくとも１つを用い、その記憶装置にデータ（検査結果）を記憶させ、他の測定検査装置からデータの読み書きが可能な構成としてもよい。２つの検査装置（１１,１２）が直接通信し、２種類の検査結果を比較してもよい。
【００５９】
さらに、上記した実施形態では、組込型の重ね合わせ検査装置１１と単体型の重ね合わせ検査装置１２とを１台ずつ設けたが、２つの検査装置（１１,１２）のうち少なくとも一方を複数台にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態の重ね合わせ検査システム１０の構成を示すブロック図である。
【図２】組込型の重ね合わせ検査装置１１における基板１０Ａの測定点１０Ｂについて説明する図である。
【図３】単体型の重ね合わせ検査装置１２における基板１０Ａの測定点１０Ｃについて説明する図である。
【図４】組込型の重ね合わせ検査装置１１と単体型の重ね合わせ検査装置１２の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  重ね合わせ検査システム１０
１０Ａ  基板
１０Ｂ，１０Ｃ  測定点
１１  組込型の重ね合わせ検査装置
１２  単体型の重ね合わせ検査装置
１３  データベース１３
１４  搬送容器
２１  露光装置
２２  コータ/デベロッパ
２３  マシンコントローラ
２４  工場ホスト
４１  検査ステージ
４２  光学系
４３  カメラ
４４  画像処理部
【図１】
2006128186.tif 000003
【図２】
2006128186.tif 000004
【図３】
2006128186.tif 000005
【図４】
2006128186.tif 000006