(57)【要約】【課題】露光装置の性能を高精度に評価する。【解決手段】走査露光装置における露光スリット内に同時に含まれる複数のマーク像の重ね合わせ誤差に含まれるスケーリング成分、オフセット成分、回転成分などの１次成分のみを、露光装置の性能に関係する成分として抽出し、それ以外の成分はウエハの変形などの露光装置の性能には無関係な成分として除去する。そして、その１次成分のばらつき具合の指標値を露光装置の性能評価値とする。【選択図】図９
2006294852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光が照射される照明領域に対しマスク及び感光物体を相対走査することにより、前記マスクに形成されたパターンを前記感光物体上に転写する走査露光を行う露光装置の性能を評価する性能評価方法であって、
前記露光装置を用いて、前記走査露光中、前記照明領域内に少なくとも２つの計測用マークが必ず同時に含まれるように複数の計測用マークが配置されたパターンが形成されたマスクを用いて前記走査露光を行い、当該パターンを、感光物体に重ね合わせ転写する転写工程と；
前記感光物体上における前記各計測用マークの転写像の転写位置の誤差情報を取得する取得工程と；
前記照明領域内に同時に含まれる計測用マークの転写像の転写位置の誤差情報に含まれる線形成分を、前記露光装置の性能評価結果として算出する算出工程と；を含む性能評価方法。
【請求項２】
マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写する露光装置の性能を評価する性能評価方法であって、
前記露光装置を用いて、マスク上に形成されたパターンを、複数の感光物体各々の複数の区画領域上に順次重ね合わせ転写する転写工程と；
前記複数の感光物体各々の前記各区画領域の重ね合わせ転写結果の誤差情報を取得する取得工程と；
前記誤差情報に含まれる線形成分を感光物体毎に算出し、前記線形成分の平均を算出する第１算出工程と；
前記各区画領域の重ね合わせ転写結果の誤差情報から前記線形成分の平均を除去し、前記露光装置の性能評価結果として求める第２算出工程と；を含む性能評価方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の評価方法を用いて露光装置を評価する評価工程と；
前記評価工程の評価結果に基づいて、露光装置を調整する調整工程と； 
前記調整された露光装置を用いて露光を行う露光工程と；を含む露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、性能評価方法及び露光方法に係り、さらに詳しくは、照明光が照射される照明領域に対しマスク及び感光物体を相対走査することにより、前記マスクに形成されたパターンを前記感光物体上に転写する走査露光を行う露光装置の性能を評価する性能評価方法及び該性能評価方法を用いる露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写する露光装置、例えばステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等の逐次移動型の投影露光装置（以下、「露光装置」と略述する）が主として用いられている。
【０００３】
露光装置の性能評価においては、パターンの転写精度や生産性などが主な評価基準となる。例えば、半導体メーカ等の露光装置のユーザは、露光装置の製品カタログなどに記載されたパターンの重ね合わせ転写精度等の評価値などを参照して、製造する半導体の要求仕様を満たすような露光装置を選択して購入する。したがって、露光装置の重ね合わせ転写精度等の適切な性能評価値をユーザに提供することは、露光装置のメーカにとって重要な点の１つとなる。
【０００４】
露光装置の性能の評価値は、露光装置において実際にパターンの実際の重ね合わせ転写の誤差の実測値に基づいたものとするのが、その性能評価の信頼性の上では最も好ましいといえるが、この実測値には、その転写先であるウエハの変形やレジストの塗布状態など、本来、露光装置の性能には無関係な要因に基づく成分も含まれてしまうようになる。したがって、露光装置の性能評価の際には、重ね合わせ転写の誤差の実測値からこれらの成分を除去するのが望ましいが、まだ、精度良くそれらの成分を除去する方法が十分に提供されているとはいえない状況にあった。
【０００５】
また、露光装置の性能の適切な評価値の算出は、露光装置の本来の性能とは無関係な露光装置の調整状態のばらつきの成分を排除すべく、露光装置を最適に調整したうえで、行われるようにするのが望ましいが、そのような調整には長時間を要するという不都合もあった。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の観点からすると、照明光が照射される照明領域に対しマスク及び感光物体を相対走査することにより、前記マスクに形成されたパターンを前記感光物体上に転写する走査露光を行う露光装置の性能を評価する性能評価方法であって、前記露光装置を用いて、前記走査露光中、前記照明領域内に少なくとも２つの計測用マークが必ず同時に含まれるように複数の計測用マークが配置されたパターンが形成されたマスクを用いて前記走査露光を行い、当該パターンを、感光物体に重ね合わせ転写する転写工程と；前記感光物体上における前記各計測用マークの転写像の転写位置の誤差情報を取得する取得工程と；前記照明領域内に同時に含まれる計測用マークの転写像の転写位置の誤差情報に含まれる線形成分を、前記露光装置の性能評価結果として算出する算出工程と；を含む性能評価方法である。
【０００７】
これによれば、走査露光を行う露光装置において、照明領域内に、少なくとも２つの計測用マークが必ず同時に含まれるように複数の計測用マークが配置されたパターンが形成されたマスクを用いて実際に走査露光を行い、そのパターンを感光物体に重ね合わせ転写し、その計測用マークの転写結果から得られる、照明領域内に同時に含まれる計測用マークの転写像の転写位置の誤差情報に含まれる線形成分だけをその露光装置の性能評価結果として算出する。すなわち、照明領域内に同時に含まれる計測用マークの転写像の位置ずれ成分のうち、露光装置の寄与分、例えばマスク又は感光物体を保持するステージの制御遅れなどにより生ずる位置ずれは、その線形成分だけであり、その他の成分は、感光物体やマスクの変形など、露光装置の性能とは無関係な成分であるとみなすことができるので、これらの成分を除くことにより、露光装置の性能の評価値を高精度に計測することが可能となる。
【０００８】
本発明は、第２の観点からすると、マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写する露光装置の性能を評価する性能評価方法であって、前記露光装置を用いて、マスク上に形成されたパターンを、複数の感光物体各々の複数の区画領域上に順次重ね合わせ転写する転写工程と；前記複数の感光物体各々の前記各区画領域の重ね合わせ転写結果の誤差情報を取得する取得工程と；前記誤差情報に含まれる線形成分を感光物体毎に算出し、前記線形成分の平均を算出する第１算出工程と；前記各区画領域の重ね合わせ転写結果の誤差情報から前記線形成分の平均を除去し、前記露光装置の性能評価結果として求める第２算出工程と；を含む性能評価方法である。
【０００９】
これによれば、複数の感光物体各々の複数の区画領域上に順次重ね合わせ転写を行い、その重ね合わせ転写結果の誤差情報に含まれる線形成分を感光物体毎に算出し、その誤差成分から線形成分の平均を除去した残りの成分を、露光装置の性能評価結果として求める。重ね合わせ転写結果の誤差情報に含まれる線形成分の平均は、複数の感光物体すべての重ね合わせ露光で出現した線形成分であり、露光装置の調整により取り除くことができる成分であると考えることができる。したがって、それらの成分を取り除くことにより、露光装置の最適調整を行わなくても、露光装置の性能を高精度に評価することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
≪第１の実施形態≫
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１には、本発明の性能評価方法が適用される第１の実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。
【００１１】
この露光装置１００は、不図示の照明系、レチクルＲが載置されるレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ウエハＷが搭載されるウエハステージＷＳＴ、アライメント検出系ＡＳ、及び装置全体を統括制御する主制御装置２０等を備えている。
【００１２】
不図示の照明系は、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上における、レチクルブラインドで規定されたスリット状の照明領域（Ｘ軸方向に細長い長方形状の照明領域）ＩＡＲを照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）などの遠紫外光や、Ｆ2レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光などが用いられる。照明光ＩＬとして、超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いることも可能である。
【００１３】
前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチクル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、リニアモータ、ボイスコイルモータ等を駆動源とする不図示のレチクルステージ駆動部によって、不図示の照明系の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定方向（ここでは図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に、設定された走査速度で駆動可能となっている。
【００１４】
レチクルステージＲＳＴには、レーザ光を反射するＸ軸方向及びＹ軸方向に面した移動鏡等から成る反射面が形成されており、レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置は、その反射面にレーザ光を照射する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、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時計測されている。ここで、実際には、レチクルＸ干渉計とレチクルＹ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的にレチクル干渉計１６として示されている。そして、レチクルＹ干渉計とレチクルＸ干渉計の少なくとも一方、例えばレチクルＹ干渉計は、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、θｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）の回転量（ヨーイング量）も計測できるようになっている。ここでは、レチクルＹ干渉計を２軸干渉計とする。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（ヨーイング量などの回転情報を含む）は、ステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に供給される。ステージ制御装置１９は、主制御装置２０からの指示に応じて、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいて不図示のレチクルステージ駆動部を介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御し、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲの位置を制御する。
【００１５】
前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図１における下方に配置され、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、両側テレセントリックで所定の縮小倍率β（βは、例えば１／５、又は１／４）を有する屈折光学系が使用されている。このため、不図示の照明系からの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、レチクルＲの回路パターンの照明領域部分の縮小像（部分倒立像）が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲに共役な投影光学系ＰＬの視野内の露光領域ＩＡに投影され、ウエハＷ表面のレジスト層に転写される。
【００１６】
前記ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図１における下方で、不図示のベース上に配置されている。このウエハステージＷＳＴ上にウエハホルダ２５が載置されている。このウエハホルダ２５上にウエハＷが例えば真空吸着等によって固定されている。
【００１７】
ウエハステージＷＳＴは、図１のウエハステージ駆動部２４により、Ｘ、Ｙ、Ｚ、θｚ（Ｚ軸回りの回転方向）、θｘ（Ｘ軸回りの回転方向）、及びθｙ（Ｙ軸回りの回転方向）の６自由度方向に駆動可能な単一のステージである。
【００１８】
ウエハステージＷＳＴには、レーザ光を反射するＸ軸方向及びＹ軸方向に面した移動鏡等から成る反射面が形成されており、前記ウエハステージＷＳＴの位置は、その反射面にレーザ光を照射する、外部に配置されたウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１８により、例えば、０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時計測されている。なお、実際には、Ｘ軸方向に測長軸を有する干渉計及びＹ軸方向に測長軸を有する干渉計が設けられているが、図１ではこれらが代表的にウエハ干渉計１８として示されている。それらの干渉計は、測長軸を複数有する多軸干渉計で構成され、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。ステージ制御装置１９は、主制御装置２０からの指示に応じて、ウエハステージＷＳＴの位置情報に基づいてウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴを駆動制御し、ウエハステージＷＳＴ上に保持されたウエハＷの位置を制御する。
【００１９】
また、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの近傍には、基準マーク板ＦＭが固定されている。この基準マーク板ＦＭの表面は、ウエハＷの表面とほぼ同じ高さに設定され、この表面には少なくとも一対のレチクルアライメント用基準マーク、及びアライメント検出系ＡＳのベースライン計測用の基準マーク等が形成されている。
【００２０】
前記アライメント検出系ＡＳは、投影光学系ＰＬの側面に配置された、オフアクシス方式のアライメントセンサである。このアライメント検出系ＡＳとしては、例えばウエハ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標（アライメント検出系ＡＳ内に設けられた指標板上の指標パターン）の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のセンサが用いられている。なお、アライメント検出系ＡＳのアライメントセンサとしては、ＦＩＡ系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数の回折光、あるいは同方向に回折する回折光）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。このアライメント検出系ＡＳの撮像結果は、主制御装置２０へ出力されている。
【００２１】
制御系は、図１中、主制御装置２０及びこの配下にあるステージ制御装置１９などによって主に構成される。主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、メインメモリ、ディスプレイ等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され、装置全体を統括して制御する。
【００２２】
主制御装置２０には、例えばハードディスクから成る記憶装置、キーボード，マウス等のポインティングデバイス等を含んで構成される入力装置、及びＣＲＴディスプレイ（又は液晶ディスプレイ）等の表示装置（いずれも図示省略）、並びにＣＤ（compact disc），ＤＶＤ（digital versatile disc），ＭＯ（magneto-optical disc）あるいはＦＤ（flexible disc）等の情報記録媒体のドライブ装置（不図示）が、外付けで接続されている。
【００２３】
さらに、本実施形態の露光装置１００は、投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて複数のスリット像を形成するための結像光束を光軸ＡＸ方向に対して斜め方向より供給する不図示の照射系と、その結像光束のウエハＷの表面での各反射光束を、それぞれスリットを介して受光する不図示の受光系とから成る斜入射方式の多点フォーカス検出系を備えている。この多点フォーカス検出系としては、例えば特開平６−２８３４０３号公報などに開示されるものと同様の構成のものが用いられ、この多点フォーカス検出系の出力が主制御装置２０に供給されている。ステージ制御装置１９は、主制御装置２０からの指示により、この多点フォーカス検出系からのウエハの位置情報に基づいて、ステージ制御装置１９及びウエハステージ駆動部２４を介してウエハステージＷＳＴをＺ方向及び傾斜方向に駆動する。
【００２４】
次に、露光装置１００の性能評価方法について説明する。図２には、露光装置１００の性能評価に用いられる計測用レチクルＲTの一例が示されている。この図２は、計測用のレチクルＲTを、パターン面側（図１における下面側）から見た平面図である。
【００２５】
この計測用レチクルＲTでは、正方形のガラス基板４２の一面（パターン面）に、斜線で示されるクロム層で覆われたパターン領域ＰＡが形成されており、そのパターン領域ＰＡ内に、所定のマークＭpが、所定の間隔で、マトリクス状に配置されている。図２では、所定のマークＭpが、３行５列（Ｙ軸方向を行とする）の計１５個だけ（Ｍ1〜Ｍ15）だけ図示されているが、実際には、より多数のマークがパターン領域ＰＡ内に形成されている。この配置によれば、照明領域ＩＡＲに相当する点線で示される領域内に、少なくとも２つのマークＭpが必ず同時に含まれるように複数のマークＭpが配置されているということになる。
【００２６】
本実施形態に係る露光装置１００の性能評価方法では、図２に示される計測用レチクルＲTにより、露光装置１００においてウエハＷ上に１層目の走査露光を行い、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハ（実際には、後述する計測用のウエハＷ）の位置を−Ｘ方向及び−Ｙ方向に所定距離Ｌだけずらし、再度、走査露光を行う。
【００２７】
図３には、所定のマークＭpの一例が示されている。図３に示されるように、マークＭpには、Ｘ軸方向に延びるＬ／ＳパターンＭＸ1、ＭＸ2と、Ｙ軸方向に延びるＬ／ＳパターンＭＹ1、ＭＹ2とが形成されている。図３においては、マークＭpにおけるクロム部は斜線で示されており、光透過部は無地で示されている。図３に示されるように、Ｌ／ＳパターンＭＸ1、ＭＸ2、ＭＹ1、ＭＹ2では、ライン部が光透過部となっており、スペースがクロム部となっている。Ｌ／ＳパターンＭＸ1、ＭＹ1は、その配列方向の両端に３本のラインパターンが形成され、中央付近にＬ／ＳパターンＭＸ2、ＭＹ2をそれぞれ内包可能な領域を有するスペース（クロム部）が形成されたパターンとなっている。Ｌ／ＳパターンＭＸ1、ＭＹ1はそれぞれ、計測レチクルＲT上において、Ｌ／ＳパターンＭＸ2、ＭＹ2に対し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に距離（１／β）×Ｌだけ離間して設けられている。これは、上述のように、ウエハの位置を−Ｘ方向及び−Ｙ方向に所定距離Ｌだけずらしてこれらのマークの重ね合わせ露光を行うためである。
【００２８】
図４（Ａ）には、上述したような重ね合わせ露光を行った場合のウエハＷ上の露光結果が模式的に示されている。なお、ウエハＷ上には、ネガ型のフォトレジストが塗布されているものとする。図４（Ａ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴを−Ｘ方向及び−Ｙ方向にＬだけシフトさせて重ね合わせ走査露光を行うことにより、計測用レチクルＲT上に形成された各マークＭpの重ね合わせ像ＭＰpが＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向に、Ｌ（投影倍率βに応じて、レチクルＲT上のβ倍となっている）だけシフトされて重ね合わせ転写されるようになる。
【００２９】
図４（Ｂ）には、重ね合わせ露光における各マークＭpの転写結果が拡大して示されている。図４（Ｂ）に示されるように、重ね合わせの走査露光の結果、Ｌ／ＳパターンＭＸ1と、Ｌ／ＳパターンＭＸ2とが重なるように転写され、Ｌ／ＳパターンＭＹ1と、Ｌ／ＳパターンＭＹ2とが重なるように転写される。なお、前述のようにウエハＷ上には、ネガ型のフォトレジストが塗布されているので、ウエハＷ上に実際に感光され、現像により残るのは、各Ｌ／ＳパターンＭＸ1、ＭＸ2、ＭＹ1、ＭＹ2のラインパターンが転写される部分だけとなる。この結果、図４（Ｂ）に示されるように、Ｌ／ＳパターンＭＸ1の像と、Ｌ／ＳパターンＭＸ2の像とでＬ／Ｓパターン像ＭＸＰpが形成され、Ｌ／ＳパターンＭＹ1の像と、Ｌ／ＳパターンＭＹ2の像とで、Ｌ／Ｓパターン像ＭＹＰpが形成されるようになる。
【００３０】
図４（Ｃ）には、Ｌ／Ｓパターン像ＭＸＰpが、拡大して示されている。図４（Ｃ）に示されるように、重ね合わせ露光において、各マークＭpが正確に転写された場合、Ｌ／ＳパターンＭＸ1の像ＭＸ1'の中心とＬ／ＳパターンＭＸ2の像ＭＸ2'の中心とは一致するようになっており、Ｌ／Ｓパターン像ＭＸ1'の両端の各Ｌ／Ｓパターンの像の中心と、Ｌ／Ｓパターン像ＭＸ2'の中心との距離は、それぞれ所定の距離Ｌ１、Ｌ２となる。なお、Ｌ／ＳパターンＭＹ1とＬ／ＳパターンＭＹ2との距離についても、上述のＬ／ＳパターンＭＸ1とＬ／ＳパターンＭＸ2との関係と同様に、それらの転写像の中心を一致させて重ね合わせたときの各パターンの像の位置関係が既知となっているものとする。
【００３１】
また、図４（Ｃ）では、Ｌ／Ｓパターン像ＭＸ1'と、Ｌ／Ｓパターン像ＭＸ2'とが一体的にデューティ比５０％のＬ／Ｓパターンを形成するかのように図示されているが、その必要はない。むしろ、Ｌ／ＳパターンＭＸ1の像ＭＸ1'の中心とＬ／ＳパターンＭＸ2の像ＭＸ2'の中心とが多少ずれていたとしても、Ｌ／ＳパターンＭＸ1のラインパターン像と、Ｌ／ＳパターンＭＸ2のラインパターン像とが重ならないように、Ｌ／ＳパターンＭＸ2の中央のクロム部を十分に広くとるようにするのが望ましい。なぜならば、後述する工程では、計測用レチクルＲT上に形成されたＬ／ＳパターンＭＸ1とＬ／ＳパターンＭＸ2とを、図４（Ｃ）に示されるように、重ね合わせるように転写し、その重ね合わせの転写結果において、Ｌ／ＳパターンＭＸ1の像ＭＸ1'と、Ｌ／ＳパターンＭＸ2の像ＭＸ2'の２つのラインパターンとの距離が、それぞれＬ１、Ｌ２からどのくらいずれているかを検出する必要があり、そのずれを正確に算出するには、各ラインパターンがウエハＷ上にほぼ完全に再現されている必要があるからである。
【００３２】
図２に戻り、パターン領域ＰＡの中心、すなわち計測用レチクルＲTの中心（レチクルセンタ）を通るパターン領域ＰＡのＸ軸方向の両側には、一対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２が形成されている。なお、図２では、一対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２は一組しか示されていないが、実際には、Ｙ軸方向に沿って複数組設けられている。露光装置１００では、この一対のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ２を用いたレチクルアライメントが行われ、レチクルステージＲＳＴに保持された計測用レチクルＲTのパターンをウエハステージＷＳＴに保持されたウエハＷに正確に転写することができるようになる。
【００３３】
次に、露光装置１００の性能を評価する際の動作について説明する。図５〜図７には、露光装置１００の性能を評価する際の主制御装置２０の処理アルゴリズムを示すフローチャートが示されている。まず、ステップ５０２において、不図示のウエハローダによりウエハステージＷＳＴ上にウエハＷをロードするとともに、不図示のレチクルローダによりレチクルステージＲＳＴ上に計測用レチクルＲTをロードする。
【００３４】
次のステップ５０４では、レチクルの位置合わせ等（レチクルアライメント及びベースライン計測）の準備作業を行う。これにより、干渉計１６の測長軸で規定されるレチクルステージ座標系とウエハ干渉計１８の測長軸で規定されるウエハステージ座標系との相対位置関係が既知となって、計測用レチクルＲTのパターンを正確にウエハＷに転写することが可能になるうえ、アライメント検出系ＡＳの撮像対象となるウエハＷ上のマーク等を、アライメント検出系ＡＳの撮像視野内に正確に位置決めすることができるようになる。なお、ここでは、照明σなどの照明条件、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの走査条件などを含む露光条件を設定する。本第１の実施形態における走査露光では、これら露光条件をすべて同一とする。
【００３５】
次のステップ５０６では、予め取得されていたショットマップに従った露光順において、最初の露光対象となるショット領域をセットする。次のステップ５０８では、ステージ制御装置１９に対し、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴを、最初の露光対象のショット領域の走査露光の走査開始位置に位置決めするように指示する。これにより、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴが、それぞれ走査開始位置に位置決めされる。次のステップ５１０では、走査露光をステージ制御装置１９に指示する。これにより、図２に示される計測用レチクルＲT上のパターンが、ウエハＷ上に転写される。次のステップ５１２では、ウエハＷの対象層（１層目）の走査露光が終了したか否かが判断される。この判断が否定されれば、ステップ５０８に戻り、肯定されればステップ５１４に進む。ここでは、まだ１番目のショット領域の走査露光が終了しただけなので判断は否定され、ステップ５０８に戻る。以降、ステップ５１２において判断が肯定されるまで、ステップ５０８→５１０→５１２が繰り返され、１層目の残りのショット領域の走査露光が行われる。
【００３６】
１層目のすべてのショット領域に対する走査露光が完了すると、ステップ５１２における判断が肯定され、ステップ５１４に進む。ステップ５１４では、２層目の露光が終了したか否かを判断する。この判断が否定されれば、ステップ５１６に進み、肯定されればステップ５１８に進む。ここでは、まだ１層目の走査露光が終了しただけなので、判断が否定され、ステップ５１６に進む。
【００３７】
ステップ５１６では、各ショット領域の走査開始位置の設定をＸ軸方向及びＹ軸方向にＬだけずらす。ステップ５１６終了後は、ステップ５０６に戻る。以降、ステップ５１２において判断が肯定されるまで、２層目の走査露光が繰り返される。このとき、２層目のショット領域は、１層目のショット領域に対して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にＬだけずれている。
【００３８】
２層目の走査露光が終了すると、ステップ５１２における判断が肯定され、ステップ５１４に進む。ステップ５１４では、２層目の露光が終了したか否かが判断される。ここでは、２層目の露光が終了しているので判断が肯定され、ステップ５１８に進む。
【００３９】
ステップ５１８では、ウエハＷをアンロードし、次のステップ５２０では、ウエハＷを現像するまで待つ。この現像終了後、次のステップ５２２では、現像後のウエハＷを再び、ウエハステージＷＳＴ上にロードする。後述するＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量を精度良く検出するため、ウエハＷを再ロードした後、いわゆるラフアライメントなどを行って、ウエハＷ上に形成された重ね合わせショット領域によって規定されるショット座標系と、ウエハステージ座標系とを一致させる必要があるが、ここでは、その工程の説明を省略し、ショット座標系とウエハステージ座標系とが一致しているものとして話を進める。
【００４０】
図６のステップ６０２では、計測対象のショット領域の番号を示すカウンタ値ｊを１に初期化し、マークの番号を示すカウンタ値ｐを１に初期化する。次のステップ６０４では、アライメント検出系ＡＳの撮像視野を、パターン像ＭＸＰPに位置決めする。次のステップ６０６では、アライメント検出系ＡＳに撮像を指示し、アライメント検出系ＡＳからその撮像結果を取得する。次のステップ６０８では、取得した撮像結果からマーク像ＭＸＰPにおけるＸ軸方向の位置ずれ量を検出する。図４（Ｃ）には、パターン像ＭＸＰpの拡大図が示されている。図４（Ｃ）に示されるように、１層目のショット領域に形成されたマークＭpの像に対し、２層目のショット領域に形成されたマークＭpの像が、Ｘ軸方向に関して位置ずれしている場合、パターン像ＭＸ2'とパターン像ＭＸ1'の両端のＬ／Ｓパターンとのそれぞれの距離がＬ１，Ｌ２とは異なるようになる。その位置ずれ量をｄｘとする。本実施形態では、取得した撮像結果の画像データから、各Ｌ／Ｓパターンの鏡映対称位置に基づいて、それぞれの中心距離を算出し、それらとＬ１、Ｌ２との差の平均及びアライメント検出系ＡＳの撮像倍率に基づいて、マーク像ＭＰpに関するＸ軸方向の位置ずれ量ｄｘを算出する。そして、算出した位置ずれ量ｄｘを不図示の記憶装置に記憶する。
【００４１】
次のステップ６１０では、アライメント検出系ＡＳの撮像視野を、重ね合わせショット領域のマーク像ＭＰpのパターン像ＭＹＰp（図４（Ｂ））に一致させるべく、ウエハステージＷＳＴを位置決めするようにステージ制御装置１９に指示する。そして、ステップ６１２では、アライメント検出系ＡＳに対して撮像を指示し、アライメント検出系ＡＳからその撮像結果を取得する。
【００４２】
次のステップ６１４では、ステップ６０８で検出したＸ軸方向の位置ずれ量ｄｘと同様に、ステップ６１２で取得した撮像結果からマーク像ＭＹＰpに関するＬ／Ｓパターン像ＭＹ1'とＬ／Ｓパターン像ＭＹ2'とのＹ軸方向の位置ずれ量ｄｙを検出する。そして、算出した位置ずれ量ｄｙを、不図示の記憶装置に記憶する。
【００４３】
ステップ６１６では、ｊ番目のショット領域における全てのマークの計測が終了したか否かを判断する。この判断が否定されればステップ６１８に進み、肯定されればステップ６２０に進む。ここでは、まだ、１番目の計測マークが計測されただけなので、判断は否定され、ステップ６１８に進む。ステップ６１８では、カウンタ値ｐが１だけインクリメントされる。ステップ６１８終了後は、ステップ６０４に戻る。
【００４４】
以降、ステップ６１６で判断が肯定されるまで、ステップ６０４→６０６→６０８→６１０→６１２→６１４→６１６→６１８が繰り返し行われる。ｊ番目のショット領域の全てのマークの計測が終了すると、ステップ６２０に進む。ステップ６２０では、ｊがショット領域の総数Ｎを超え、すべてのショット領域でのマーク計測が終了したか否かを判断する。この判断が否定されれば、ステップ６２２に進み、肯定されれば、ステップ６２４に進む。ここでは、ｊ＝１であるので判断が否定され、ステップ６２２に進む。ステップ６２２では、ｊが１だけインクリメントされる。ステップ６２２終了後は、ステップ６０４に戻る。
【００４５】
以降、ステップ６１６において判断が肯定されるまで、ステップ６０４→６０６→６０８→６１０→６１２→６１４→６１６→６１８のループ処理と、ステップ６２０の判断、ステップ６２２のカウンタ値ｊのインクリメントが繰り返し行われ、２〜Ｎ番目のショット領域での全ての計測マークのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置ずれ量がそれぞれ計測される。全てのショット領域の全てのマーク像ＭＰpについての撮像が完了すると、ステップ６２０における判断が肯定され、ステップ６２４に進む。
【００４６】
次のステップ６２４では、各重ね合わせショット領域の各マーク像ＭＰpにおけるＸ軸方向に関する位置ずれ量ｄｘと、Ｙ軸方向に関する位置ずれ量ｄｙから、レチクル製造誤差を除去する。ここで、レチクル製造誤差とは、図２に示されるレチクルＲTを製造する際に、図３に示されるマークＭpが設計通りに形成されなかったために生じる誤差のことである。
【００４７】
上述のように求められた複数のマークでの位置ずれ量に基づいて、露光装置１００の性能を評価する。本第１の実施形態では、走査露光中の露光領域ＩＡ（以下、「照明スリット」ともいう）の変動度合を評価指標として、露光装置１００の性能を評価する。
【００４８】
図８には、各マーク像における位置ずれ量の計測結果の一例が、ウエハＷ上の１つのショット領域ＳＡ内にベクトル表示されている。図８では、走査露光中において、照明領域ＩＡＲが計測用レチクルＲTのあるマーク列（一点鎖線で囲まれているマーク列）に差し掛かり始めた時点での露光領域ＩＡの輪郭が実線で示されるとともに、照明領域ＩＡＲがそのマーク列からはずれた時点での露光領域ＩＡの輪郭が点線で示されている。このように、照明領域ＩＡＲは、Ｘ軸方向に一列にならんだマーク列（以下、「マーク列」と呼ぶ）の各マーク上をほぼ同時に同じ時間帯で通過するようになるため、ウエハＷ上に形成される同一マーク列の各マーク像は、その時間帯で露光領域ＩＡが通過する位置に形成されるようになる。
【００４９】
同一マーク列の各マーク像で計測される位置ずれ量は、同一の露光条件で露光された１層目と２層目のマーク像の位置ずれであるとみなせるので、この位置ずれ量は、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴの同期ずれなどによって生ずる各層での走査露光における露光領域ＩＡの変動に基づくものであると考えることができる。しかしながら、この計測結果には、露光領域ＩＡの位置ずれによる成分以外の成分、例えばウエハＷの変形等による成分なども含まれるようになる。したがって、計測されたマーク列の各マーク像での位置ずれ量の計測結果から、そのような露光装置１００の性能に無関係な成分を除去する必要がある。そこで、本第１の実施形態では、計測された位置ずれ量を、露光領域ＩＡの変動度合に依存する成分のみを抽出し、その成分に基づいて露光装置１００の性能の評価値を算出する。
【００５０】
図９に示されるように、マーク列の各マーク像での位置ずれ量と、露光領域ＩＡとの関係の一例が示されている。図９では、各マーク像の位置ずれベクトルが３つの矢印で示され、両ステージＷＳＴ、ＲＳＴが完全に同期していた場合に、各マーク像が中心に位置しているときの露光領域ＩＡが実線で示され、そのときの実際の露光領域ＩＡが点線で示されている。また、各露光領域ＩＡの中心を通過する線分として線分Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’が示されている。図９に示されるように、各マーク像の位置ずれのベクトルは、露光領域ＩＡの変動（実線位置から点線位置への変動）に大きく依存しているものの、ウエハの変形等に依存する成分などのその他の成分も含んでいるため、それらのベクトルの終点は、実際の露光領域ＩＡの線分Ｂ−Ｂ’から多少ずれたものとなる。
【００５１】
本第１の実施形態では、露光装置１００の性能に無関係な成分を計測結果から除去するため、マーク列の各マーク像の位置ずれ量ベクトルに基づいて、最小二乗法などを用いて、線分Ｂ−Ｂ’を推定し、線分Ａ−Ａ’に対する線分Ｂ−Ｂ’とのずれを評価基準として、露光装置１００の性能を評価する。
【００５２】
線分同士のずれは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のオフセット成分Ｏｘ，Ｏｙと、回転成分Ｒと、スケーリング成分Ｓの４成分に分解することができる。本第１の実施形態では、各マーク像の位置ずれ量から、これら４成分をマーク列毎に算出する。
【００５３】
図７に進み、ステップ７０２では、ショット領域を示すカウンタ値ｊと、マーク列を示すカウンタ値ｍとを１に初期化し、次のステップ７０４では、ｊ番目のショット領域のマーク列ｍの各マーク像の位置ずれ量を取得する。ここで、ショット領域内の各マーク列は、例えば、照明スリットが通過する順番に、１〜Ｍまでの番号がふられているものとし、カウンタ値ｍが１〜Ｍのいずれかの値をとることにより指定される。
【００５４】
次のステップ７０６では、最小二乗法を用いて、そのマーク列に対応する上記４成分（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のオフセット成分Ｏｘ，Ｏｙと、回転成分Ｒと、スケーリング成分Ｓ）を算出する。算出された４成分は、不図示の記憶装置に格納される。
【００５５】
次のステップ７０８では、ｊ番目のショット領域の全てのマーク列での処理が終了したか否かを判断する。この判断が否定されればステップ７１０に進み、肯定されればステップ７１２に進む。ここでは、まだ、１番目のマーク列での処理が行われたばかりなので判断は否定され、ステップ７１０に進む。ステップ７１０では、カウンタ値ｍが１だけインクリメントされる。ステップ７１０終了後は、ステップ７０４に戻る。
【００５６】
以降、ステップ７０８において判断が肯定されるまで、ステップ７０４→７０６→７０８→７１０が繰り返される。ｊ番目のショット領域の全てのマーク列の処理が終了すると、ステップ７０８における判断が肯定され、ステップ７１２に進む。
【００５７】
ステップ７１２では、全てのショット領域での処理が終了し、カウンタ値ｊがショット領域の総数Ｎを超えたか否かを判断する。この判断が否定されれば、ステップ７１４に進み、肯定されればステップ７１６に進む。ここでは、１番目のショット領域に対する処理が終了しただけなので、判断は否定され、ステップ７１４に進む。ステップ７１４では、カウンタ値ｊを１だけインクリメントした後、ステップ７０４に戻る。
【００５８】
以降、ステップ７０４→７０６→７０８→７１０のループ処理、ステップ７１２の判断、ステップ７１４の処理が繰り返され、２〜Ｎ番目のショット領域に対して、各マーク列の成分が算出される。ステップ７１２における判断が肯定されると、ステップ７１６に進む。
【００５９】
ステップ７１６では、上述のようにして求められたショット領域における各マーク列での４成分（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のオフセット成分Ｏｘ，Ｏｙと、回転成分Ｒと、スケーリング成分Ｓ）の平均と、標準偏差の３倍（いわゆる３σ）の値を算出する。そして、これらの値を、露光装置１００の性能の評価値として、不図示の表示装置に表示する。
【００６０】
ここで、オペレータは、表示された露光装置１００の性能の評価値を参照して、露光装置１００を調整することができる（調整工程）。例えば、ウエハステージＷＳＴ、レチクルステージＲＳＴの位置情報の補正（干渉計１６、１８の計測値や目標位置指令などの調整）などを行うことができる。
【００６１】
その後、露光装置１００が運用される段階になると、レチクル交換、レチクルアライメント、ベースライン計測、ウエハ交換、ウエハアライメント（例えば特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に開示されているＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のアライメント）、走査露光、ウエハ交換などの一連の露光動作を行う（露光工程）。
【００６２】
これまでの説明から明らかなように、本第１の実施形態によれば、図５のステップ５０２〜ステップ５２２が転写工程に対応し、図６のステップ６０２〜ステップ６２４が取得工程に対応し、図７のステップ７０２〜ステップ７１６が算出工程に対応する。
【００６３】
以上詳細に述べたように、本第１の実施形態によれば、走査露光を行う露光装置１００において、照明領域ＩＡＲ内に、少なくとも２つの計測用マークが必ず同時に含まれるように複数の計測用マークが配置されたパターンが形成された計測用レチクルＲTを用いて実際に走査露光を行い、そのパターンをウエハＷに重ね合わせ転写し、その計測用マークの転写結果から得られる、照明領域ＩＡＲ内に同時に含まれる計測用マークの転写像の位置ずれ量に含まれる４つの線形成分（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のオフセット成分Ｏｘ，Ｏｙと、回転成分Ｒと、スケーリング成分Ｓ）だけをその露光装置１００の性能評価結果として算出する。すなわち、照明領域ＩＡＲ内に同時に含まれる計測用マークの転写像の位置ずれ成分のうち、露光装置１００の寄与分、例えばマスク又は感光物体をそれぞれ保持する両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの制御遅れなどに起因する位置ずれは、その線形成分だけであると考えられ、その他の成分は、ウエハＷや計測用レチクルＲTの変形など、露光装置１００の性能とは無関係な成分であるとみなすことができるので、これらの成分を計測結果から除くことにより、露光装置１００の性能を高精度に評価することが可能となる。
【００６４】
≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態について、図１０、図１１、図１２に基づいて説明する。
【００６５】
本発明の性能評価方法が適用される第２の実施形態に係る露光装置の装置構成は、図１に示される上記第１の実施形態の露光装置１００と同一であり、その性能評価方法のみが異なるため、以下においては、重複説明を避けるため、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。また、同様の趣旨から同一若しくは同等の構成部分について同一の符号を用いるとともに、その説明を省略するものとする。
【００６６】
上記第１の実施形態では、露光領域ＩＡの変動に起因する重ね合わせ誤差を評価指標として露光装置１００の性能を評価したが、本第２の実際形態では、ウエハ全体の重ね合わせ誤差を指標として、露光装置１００の性能を評価する。
【００６７】
図１０には、露光装置１００で重ね合わせ露光を行ったときの各ショット領域の重ね合わせ誤差が模式的に示されている。図１０では、ウエハＷ上のショット領域の配列であるいわゆるショットマップ上に、重ね合わせた状態で、各ショット領域において計測された計測誤差がベクトル表示されている。図１０に示されるように、各ショット領域での重ね合わせ誤差にはばらつきがある。
【００６８】
しかしながら、この重ね合わせ誤差には、露光装置１００の調整によりキャンセルすることが可能な成分も含まれている。すなわち、露光装置１００が最適に調整されていれば、図１０に示される重ね合わせ誤差はもっと低減することが可能であり、これらの成分を含んだままの重ね合わせ誤差に基づいて露光装置１００の性能評価値を算出すると、この露光装置１００の能力を過小評価することになる。
【００６９】
そこで、本第２の実施形態では、各ショット領域の重ね合わせ誤差を図１０に示されるような重ね合わせ誤差の配列に見立てて、この配列のＸＹ座標系に対する成分のうち、露光装置１００の調整によりキャンセルすることが可能な成分を性能評価値から除去する。露光装置１００の調整によりキャンセルすることが可能な重ね合わせ誤差は、一般的に、ウエハステージＷＳＴやレチクルステージＲＳＴなどの相対位置の調整等により調整可能な、スケーリング成分、オフセット成分、回転成分などの１次成分であると考えられる。ここでは、複数枚のウエハ、例えば１ロットのウエハに対して、同じような重ね合わせ露光を行い、すべてのウエハＷについて共通な１次成分を、露光装置１００の調整により調整可能な成分とみなして、重ね合わせ誤差の計測結果から、それらの成分を差し引いて、その残りの成分のばらつきに基づいて、露光装置１００の重ね合わせの性能評価値を算出する。
【００７０】
図１１、図１２には、本第２の実施形態における露光装置１００の性能評価を行う際の主制御装置２０の処理手順のフローチャートが示されている。前提として、複数枚、例えば１ロット内の全てのウエハＷに対し、上記第１の実施形態における図５、図６の処理がすでに実行され、各ウエハＷの全てのショット領域の各マーク像の重ね合わせ誤差が取得されているものとする。
【００７１】
図１１に示されるように、まず、ステップ８０２では、ウエハ番号を示すカウンタ値ｗと、ショット領域を示すカウンタ値ｊをそれぞれ１に初期化する。次のステップ８０４では、ｊ番目のショット領域の重ね合わせ誤差を取得し、ステップ８０６で、その平均値を算出し、不図示の記憶装置に格納する。次のステップ８０８では、カウンタ値ｊがショット領域の総数Ｎを超えたか否かを判断する。この判断が否定されればステップ８１０に進み、肯定されればステップ８１２に進む。ここではまだｊ＝１なので判断は否定され、ステップ８１０に進む。ステップ８１０では、カウンタ値ｊを１だけインクリメントし、ステップ８０４に戻る。
【００７２】
以降、ステップ８０８で判断が肯定されるまで、ステップ８０４→８０６→８０８→８１０が繰り返され、全てのショット領域の重ね合わせ誤差の平均が算出される。図１０には、ウエハＷの各ショット領域の重ね合わせ誤差の平均の一例がベクトル表示されているが、このような重ね合わせ誤差にも、例えば、ウエハステージＷＳＴの位置を補正するなどの露光装置の調整により打ち消すことが可能な成分が含まれている。本第２の実施形態では、これらの成分をショット領域の重ね合わせ誤差から差し引いたときに得られる残留成分を露光装置１００の重ね合わせ露光の性能評価値として求める。そこで、ステップ８０８の判断が肯定された後に実行されるステップ８１２では、そのウエハＷ上のショット領域の重ね合わせ誤差の配列に含まれる線形成分を最小二乗法などを用いて算出する。
【００７３】
次のステップ８１４では、全てのウエハに対する処理が終了したか否かを判断する。この判断が否定されればステップ８１６に進み、肯定されればステップ８１８に進む。ここでは、まだ１枚目のウエハＷに対する処理が終了したばかりなので、判断は否定され、ステップ８１６に進む。ステップ８１６では、カウンタ値ｗを１だけインクリメントする。ステップ８１６終了後は、ステップ８０４に戻る。
【００７４】
以降、ステップ８１４において判断が肯定されるまで、２番目〜Ｗ番目のウエハＷの線形成分が算出され、不図示の記憶装置に格納される。すべてのウエハＷに対する処理が終了し、ステップ８１４において判断が肯定されると、ステップ８１８に進む。ステップ８１８では、これまでに算出されたロット内のウエハの重ね合わせ誤差の配列の線形成分の平均を算出する。算出されたこの線形成分の平均は、不図示の記憶装置に格納される。
【００７５】
図１２のステップ９０２では、再びカウンタ値ｊ、ｗを１に初期化し、ステップ９０４→９０６→９０８のループ処理、ステップ９１０の判断、ステップ９１２の処理が繰り返され、１枚目〜Ｗ枚目のウエハＷの各ショット領域１番目〜Ｎ番目の重ね合わせ誤差の平均値から、そのショット領域における線形成分の平均に対応する成分を差し引いて残留成分を算出する。この減算結果は、不図示の記憶装置に格納される。
【００７６】
すべてのウエハＷでの演算が終了すると、ステップ９１０における判断が肯定され、ステップ９１４に進む。ステップ９１４では、不図示の記憶装置に格納された残留成分の平均と、３σを算出する。そして、この算出結果を、露光装置１００の性能の評価値として、不図示の表示装置に表示する。
【００７７】
ここで、オペレータは、表示された露光装置１００の性能の評価値を参照して、露光装置１００を調整することができる（調整工程）。例えば、上記ステップ９０４で求められた重ね合わせ誤差の配列の線形成分の平均の値だけ、２層目のウエハステージＷＳＴ、レチクルステージＲＳＴの相対位置の補正（干渉計１６、１８の計測値や目標位置指令などの調整）などを行うようにすることができる。
【００７８】
その後、露光装置１００が運用される段階になると、レチクル交換、レチクルアライメント、ベースライン計測、ウエハ交換、ウエハアライメント（例えば特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に開示されているＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）方式のアライメント）、走査露光、ウエハ交換などの一連の露光動作を行う（露光工程）。
【００７９】
これまでの説明から明らかなように、本第２の実施形態によれば、転写工程、取得工程は、図５、図６に示される上記第１の実施形態と同様の処理であり、図１１のステップ８０２〜ステップ８１８が第１算出工程に対応し、図１２のステップ９０２〜ステップ９１４が第２算出工程に対応する。
【００８０】
以上詳細に述べたように、本第２の実施形態によれば、複数のウエハＷ各々の複数のショット領域上に順次重ね合わせ転写を行い、その重ね合わせ転写結果の誤差の計測値に含まれる線形成分をウエハ毎に算出し、その誤差成分からその線形成分の平均を除去した残りの成分を、露光装置１００の性能評価結果として求める。重ね合わせ転写結果の誤差の計測値に含まれる線形成分の平均は、複数のウエハＷすべての重ね合わせ露光で出現した線形成分であり、露光装置１００の調整により取り除くことができる成分であると考えることができる。したがって、それらの成分を取り除くことにより、露光装置１００の最適調整を行わなくても、露光装置１００の性能を高精度に評価することが可能となる。
【００８１】
なお、本第２の実施形態では、線形成分の平均を算出するウエハを１ロット内のウエハとしたが、これには限られず、露光装置の性能評価に用いるウエハは何枚であってもよい。
【００８２】
上記各実施形態で求められた露光装置１００の性能評価値は、露光装置１００の製品カタログ（インターネットにおけるカタログを掲載したＷＥＢページなどを含む）等に掲載され、ユーザは、そのカタログを参照して、要求される重ね合わせ転写精度を満たしていれば、露光装置１００を購入する。また、ユーザは、その性能評価値を参考にして、半導体製造工程での複数の露光装置のスケジューリング等を行うようにしても良い。また、露光装置１００運用開始後における装置の性能の経時変化に対応すべく、露光装置１００運用中に上記性能評価を行えるようにしても良い。
【００８３】
なお、上記各実施形態では、露光装置１００の性能評価を行った後に、露光装置１００を改めて調整したが、その調整後に、露光装置１００の性能評価を再度行うようにしても良い。
【００８４】
なお、上記各実施形態では、アライメント検出系ＡＳとして、ＦＩＡ方式のアライメントセンサを用いたが、前述したように、レーザ光をウエハＷ上の点列状のアライメントマークに照射し、そのマークにより回折又は散乱された光を用いてマーク位置を検出するＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式のアライメントセンサや、そのアライメントセンサと上記ＦＩＡ方式とを適宜組み合わせたアライメントセンサにも本発明を適用することは可能である。また、例えばコヒーレントな検出光を被検面のマークに照射し、そのマークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出するアライメントセンサを、単独で、あるいは上記ＦＩＡ方式、ＬＳＡ方式などと適宜組み合わせたアライメントセンサに本発明を適用することは勿論可能である。
【００８５】
なお、アライメント検出系はオン・アクシス方式（例えばＴＴＬ（Through The Lens）方式など）でも良い。また、アライメント検出系は、アライメント検出系の検出視野内にアライメントマークをほぼ静止させた状態でその検出を行うものに限られるものではなく、アライメント検出系から照射される検出光とアライメントマークとを相対移動させる方式であっても良い（例えば前述のＬＳＡ系や、ホモダインＬＩＡ系など）。かかる検出光とアライメントマークとを相対移動させる方式の場合には、その相対移動方向を、前述の各アライメントマークを検出する際のウエハステージＷＳＴの移動方向と同一方向とすることが望ましい。
【００８６】
なお、上記実施形態では、アライメント検出系ＡＳにより、重ね合わせ誤差を計測したが、これには限らず、他の重ね合わせ誤差計測装置によって重ね合わせ誤差を計測するようにしても良い。また、計測用マークは、上記各実施形態のようなＬ／Ｓパターンの組合せである必要はなく、例えば十字マークなどであってもよい。このように、本発明は、計測用レチクルのマークの形態には限られない。
【００８７】
また、投影光学系ＰＬは、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い。
【００８８】
さらに、本発明が適用される露光装置の光源は、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ2レーザとしたが、他の真空紫外域のパルスレーザ光源であっても良い。この他、露光用照明光として、例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
【００８９】
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系、並びにアライメント検出系ＡＳを露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００９０】
また、上記各実施形態では、走査型露光装置の場合について説明したが、上記第２の実施形態については、投影光学系を備える露光装置であれば、ステップ・アンド・リピート機、ステップ・アンド・スキャン機、ステップ・アンド・スティッチング機を問わず適用することができる。
【００９１】
なお、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用することができる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、ホタル石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【００９２】
半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置１００によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
以上説明したように、本発明の性能評価方法は、露光装置の性能を評価するのに適しており、本発明の露光方法は、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程に適している。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】低速−高速重ねに用いられる計測用レチクルの一例を示す図である。
【図３】計測用レチクルに形成されたマークの一例を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、低速−高速重ねの走査露光を行った場合のウエハＷ上の露光結果を模式的に示す図であり、図４（Ｂ）は、低速−高速重ねの走査露光における各マークＭpの転写結果の拡大図であり、図４（Ｃ）は、低速−高速重ねによって形成されるＬ／Ｓパターン像の拡大図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における性能評価方法を示すフローチャート（その１）である。
【図６】本発明の第１の実施形態における性能評価方法を示すフローチャート（その２）である。
【図７】本発明の第１の実施形態における性能評価方法を示すフローチャート（その３）である。
【図８】ショット領域内の重ね合わせ誤差の一例をベクトル表示して示す図である。
【図９】マーク列の各マーク像の位置ずれベクトルと、露光領域との関係を模式的に示す図である。
【図１０】ウエハ内のショット領域の重ね合わせ誤差の平均の一例をベクトル表示して示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態における性能評価方法を示すフローチャート（その１）である。
【図１２】本発明の第２の実施形態における性能評価方法を示すフローチャート（その２）である。
【符号の説明】
【００９５】
１６…レチクル干渉計、１８…ウエハ干渉計、１９…ステージ制御装置、２０…主制御装置、２５…ウエハホルダ、１００…露光装置、ＦＭ…基準マーク板、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＷＳＴ…ウエハステージ。
【図１】
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【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】
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