(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の第１状態における第１反り及び前記基板の第２状態における第２反りを検出する反り検出部であって、前記第１状態において前記基板の第１面の上に第１パターンを有する第１膜が設けられ、前記第２状態において前記第１面の上に第２パターンを有する第２膜が設けられた、前記反り検出部と、
前記第１反りに関する第１情報、前記第２反りに関する第２情報、前記第１面に前記第１膜が設けられ前記第１反りとは異なる反りの第３状態における前記第１パターンの前記第１面内の位置に関する第３情報、及び、前記第１面に前記第２膜が設けられ前記第２反りとは異なる反りの第４状態における前記第２パターンの前記第１面内の位置に関する第４情報に基づいて、前記第２状態における、前記第１パターンの前記第１面内の前記位置と前記第２パターンの前記第１面内の前記位置との差に応じた値を導出する処理部と、
備えたパターン精度検出装置。
【請求項２】
前記第１状態において、前記第１面の上に第１被加工層が設けられ前記第１被加工層の上に前記第１膜が設けられており、
前記第２状態において、前記第１被加工層の少なくとも一部の上に第２被加工層が設けられ前記第２被加工層の上に前記第２膜が設けられた、請求項１記載のパターン精度検出装置。
【請求項３】
前記第１膜は、前記第１面の上に設けられた第１被加工層であり、
前記第２状態において、前記第１被加工層の少なくとも一部の上に第２被加工層が設けられ前記第２被加工層の上に前記第２膜が設けられた、請求項１記載のパターン精度検出装置。
【請求項４】
前記第１状態において、前記第１面の上に第１被加工層が設けられ前記第１被加工層の上に前記第１膜が設けられており、
前記第２膜は、前記第１膜が除去された後の前記第１被加工層の上に設けられた第２被加工膜である、請求項１記載のパターン精度検出装置。
【請求項５】
前記第１膜は、前記第１面の上に設けられた第１被加工層であり、
前記第２膜の少なくとも一部は、前記第１被加工層の少なくとも一部の上に設けられた、請求項１記載のパターン精度検出装置。
【請求項６】
基板の第１面の上に設けられた第１膜に露光装置から第１パターンに対応する光が照射された後の前記基板の第２反りを検出する反り検出部であって、前記光の照射の時の前記基板の第１反りは前記第２反りとは異なる、前記反り検出部と、
前記第１反りと前記第２反りとの差に基づいて前記第１パターンの精度を算出する処理部と、
を備えたパターン精度検出装置。
【請求項７】
基板の第１状態における第１反り及び前記基板の第２状態における第２反りを検出する反り検出部であって、前記第１状態において前記基板の第１面の上に第１パターンを有する第１膜が設けられ、前記第２状態において前記第１面の上に第２膜が設けられた、前記反り検出部と、
前記第１反り及び前記第２反りとの差に応じた値に基づいて前記第２膜を加工して第２パターンを形成する加工部と、
を備えた加工システム。
【請求項８】
前記第１状態において、前記第１面の上に第１被加工層が設けられ前記第１被加工層の上に前記第１膜が設けられており、
前記第２状態において、前記第１被加工層の少なくとも一部の上に第２被加工層が設けられ前記第２被加工層の上に前記第２膜が設けられた、請求項７記載の加工システム。
【請求項９】
前記第１膜は、前記第１状態において前記第１面の上に設けられた第１被加工層であり、
前記第２状態において、前記第１被加工層の少なくとも一部の上に第２被加工層が設けられ前記第２被加工層の上に前記第２膜が設けられた、請求項７記載の加工システム。
【請求項１０】
前記第１状態において、前記第１面の上に第１被加工層が設けられ前記第１被加工層の上に前記第１膜が設けられており、
前記第２膜は、前記第１膜が除去された後の前記第１被加工層の上に設けられた第２被加工膜である、請求項７記載の加工システム。
【請求項１１】
前記第１膜は、前記第１面の上に設けられた第１被加工層であり、
前記第２膜の少なくとも一部は、前記第１被加工層の少なくとも一部の上に設けられた、請求項７記載の加工システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、パターン精度検出装置及び加工システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置において、複数の層が積層される。複数の層の間におけるパターンの重ね合わせ誤差を、高い精度で検出することが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、重ね合わせ誤差を高精度で検出できるパターン精度検出装置及び加工システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、パターン精度検出装置は、反り検出部と、処理部と、を含む。前記反り検出部は、基板の第１状態における第１反り及び前記基板の第２状態における第２反りを検出する。前記第１状態において前記基板の第１面の上に第１パターンを有する第１膜が設けられる。前記第２状態において前記第１面の上に第２パターンを有する第２膜が設けられる。前記処理部は、前記第１反りに関する第１情報、前記第２反りに関する第２情報、前記第１面に前記第１膜が設けられ前記第１反りとは異なる反りの第３状態における前記第１パターンの前記第１面内の位置に関する第３情報、及び、前記第１面に前記第２膜が設けられ前記第２反りとは異なる反りの第４状態における前記第２パターンの前記第１面内の位置に関する第４情報に基づいて、前記第２状態における、前記第１パターンの前記第１面内の前記位置と前記第２パターンの前記第１面内の前記位置との差に応じた値を導出する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係るパターン精度検出装置を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｈ）は、第１の実施形態に係るパターン精度検出装置の動作を例示する模式的断面図である。
【図３】第１の実施形態に係るパターン精度検出装置の動作を例示する模式図である。
【図４】図４（ａ）〜図４（ｄ）は、基板パターン精度の検出を例示する模式図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｄ）は、基板パターン精度の検出を例示する模式図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｈ）は、第１の実施形態に係るパターン精度検出装置の別の動作を例示する模式的断面図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｈ）は、第１の実施形態に係るパターン精度検出装置の別の動作を例示する模式的断面図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｈ）は、第１の実施形態に係るパターン精度検出装置の別の動作を例示する模式的断面図である。
【図９】第２の実施形態に係るパターン精度検出装置の動作を例示する模式図である。
【図１０】第３の実施形態に係る加工システムの動作を例示する模式図である。
【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第３の実施形態に係る加工システムの動作を例示する模式的断面図である。
【図１２】図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第３の実施形態に係る加工システムの別の動作を例示する模式的断面図である。
【図１３】図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第３の実施形態に係る加工システムの別の動作を例示する模式的断面図である。
【図１４】図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第３の実施形態に係る加工システムの別の動作を例示する模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、本発明の各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。  
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。  
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【０００８】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係るパターン精度検出装置を例示する模式図である。  
本実施形態に係るパターン精度検出装置１１０は、反り検出部２０と、処理部４０と、を含む。処理部４０は、例えば、コンピュータを含む。
【０００９】
この例では、チャンバ１０ｃが設けられる。チャンバ１０ｃの内部は、減圧可能である。チャンバ１０ｃの内部に、反り検出部２０が設けられている。この例では、処理部４０は、チャンバ１０ｃの外に設けられている。
【００１０】
チャンバ１０ｃの内部に、ステージ１０が設けられている。ステージ１０の上面１０ａにウェーハ５０ｓが配置される。ステージ１０の上面１０ａの少なくとも一部は、例えば平坦である。
【００１１】
実施形態において、ステージ１０の上面１０ａに対して垂直な方向をＺ軸方向とする。Ｚ軸方向に対して垂直な方向をＸ軸方向とする。Ｚ軸方向及びＸ軸方向に対して垂直な方向をＹ軸方向とする。
【００１２】
例えば、ステージ１０にピン１０ｐが設けられている。ピン１０ｐは、Ｚ軸方向に沿って移動（上下方向移動）が可能である。例えば、ピン１０ｐの数は、３である。ピン１０ｐが上位置にあるとき、３つのピン１０ｐによりウェーハ５０ｓが支持される。ピン１０ｐは、例えば支持部１０ｓである。このように、実施形態においては、ウェーハ５０ｓは、支持部１０ｓに支持される。後述するように、支持部１０ｓとして、他の機構が用いられても良い。
【００１３】
ピン１０ｐが上位置にあり、ウェーハ５０ｓがピン１０ｐにより支持されている状態においては、例えば、ウェーハ５０ｓには、実質的に応力が加わらない。ウェーハ５０ｓが反りを有する場合、ウェーハ５０ｓは、その反りに応じた非平坦な状態にある。
【００１４】
一方、ピン１０ｐが下位置にあるとき、ステージ１０によりウェーハ５０ｓが吸着されても良い。吸着は、例えば静電吸着である。ウェーハ５０ｓが反りを有する場合でも、吸着により、ウェーハ５０ｓは、ステージ１０の上面１０ａに沿って実質的に平坦な状態になっても良い。例えば、ウェーハ５０ｓは、上面１０ａに対して実質的に平行な状態になる。
【００１５】
ウェーハ５０ｓは、基板５０を含む。基板５０は、例えば、半導体基板（例えばシリコン基板）である。基板５０は、第１面５０ａ及び第２面５０ｂを有する。第２面５０ｂは、第１面５０ａとは反対側の面である。例えば、第１面５０ａは上面であり、第２面５０ｂは、下面（裏面）である。第１面５０ａの上に、種々の膜５０ｆが設けられる。
【００１６】
例えば、反り検出部２０は、第１面形状測定部２１及び第２面形状測定部２２の少なくともいずれかを含む。第１面形状測定部２１は、例えば、基板５０の第１面５０ａに光２１Ｌを照射する。例えば、基板５０の反りに応じて、第１面５０ａで反射した光２１Ｌの強度が変調される。変調された光２１Ｌを検出することで、基板５０の反りが検出される。第２面形状測定部２２は、例えば、基板５０の第２面５０ｂに光２２Ｌを照射する。例えば、基板５０の反りに応じて、第２面５０ｂで反射した光２２Ｌの強度が変調される。変調された光２２Ｌを検出することで、基板５０の反りが検出される。第２面形状測定部２２を用いる場合、光２２Ｌは、ステージ１０を透過しても良い。
【００１７】
実施形態において、基板５０の反りの検出は、第１面５０ａの反り（表面形状）を検出しても良く、第２面５０ｂの反り（表面形状）を検出しても良い。実施形態において、第１面５０ａの反り及び第２面５０ｂの反りの両方を検出しても良く、基板５０の反りとして、例えば、それらの平均を用いても良い。
【００１８】
この例では、チャンバ１０ｃ内に、ステージ移動部１１ｄｒ、ステージ位置検出部１１及び第１パターン検出部３１が設けられている。
【００１９】
ステージ移動部１１ｄｒにより、ステージ１０の位置が、変更される。ステージ１０の位置は、Ｘ−Ｙ平面内の位置を含む。ステージ１０の位置は、Ｚ軸方向に沿った位置をさらに含んでも良い。ステージ位置検出部１１は、ステージ１０の位置を検出する。
【００２０】
後述するように、膜５０ｆに種々のパターンが設けられる。第１パターン検出部３１は、膜５０ｆに設けられるパターンの位置を検出する。第１パターン検出部３１は、例えば、撮像素子を含む。撮像素子により基板５０（膜５０ｆ）に設けられているパターンが検出される。例えば、ステージ移動部１１ｄｒによりステージ１０の面内の位置が変更される。これにより、ステージ１０の上に配置されているウェーハ５０ｓのパターンが検出される。パターンの検出は、パターンのＸ−Ｙ平面内の位置の検出を含む。パターンの位置は、例えば、パターンのＸ軸座標及びＹ軸座標を含む。
【００２１】
この例では、反り検出部２０により検出された反りに関する情報、ステージ位置検出部１１により検出されたステージ１０の位置に関する情報、及び、第１パターン検出部３１により検出されたパターンの位置に関する情報は、第１データベース４１に供給される。第１データベース４１に供給された情報（データ）は処理部４０に供給される。処理部４０において、例えば、種々の膜５０ｆの重ね合わせ誤差に関する情報の処理が行われる。処理の結果（データ）は、例えば、第２データベース４２に格納される。
【００２２】
実施形態においては、反り検出部２０は、例えば、複数（例えば２つ）の状態における基板５０（ウェーハ５０ｓ）の反りを検出できる。例えば、反り検出部２０は、基板５０の第１状態における第１反り、及び、基板５０の第２状態における第２反りを検出する。第１状態において、基板５０の第１面５０ａの上に第１パターンを有する第１膜（膜５０ｆの一部）が設けられる。第２状態において、第１面５０ａの上に第２パターンを有する第２膜（膜５０ｆの別の一部）が設けられる。上記の第１反りに関する第１情報、及び、上記の第２反りに関する第２情報が、反り検出部４０により得られる。これらの情報は、処理部４０に提供される。
【００２３】
一方、第３状態において、第１パターンの位置（第１面５０ａ内の位置）に関する第３情報が得られる。第３状態においては、第１面５０ａに第１膜が設けられており、基板５０は、上記の第１反りとは異なる反りを有する。第４状態において、第２パターンの位置（第１面５０ａ内の位置）に関する第４情報が得られる。第４状態において、第１面５０ａに第２膜が設けられており、基板５０は、上記の第２反りとは異なる反りを有する。例えば、第４状態における反りは、第３状態における反りと実質的に同じである。第３情報及び第４情報は、例えば、第１パターン検出部３１により得られる。これらの情報は、パターン精度検出装置１１０とは別に設けられる装置により得られても良い。第３情報及び第４情報は、処理部４０に提供される。
【００２４】
処理部４０は、第１情報（第１状態における第１反りに関する情報）、第２情報（第２状態における第２反りに関する情報）、第３情報（第１膜が設けられ第１反りとは異なる反りの第３状態における第１パターンの位置に関する情報）、第４情報（第２膜が設けられ第２反りとは異なる反りの第４状態における第２パターンの位置に関する情報）に基づいて、上記の第２反りの第２状態における、第１パターンの第１面５０ａ内の位置と、第２パターンの第１面５０ａ内の位置と、の差に応じた値を導出する。
【００２５】
処理部４０は、これらの２つのパターンの重ね合わせ誤差を、第１反り及び第２反りに基づいて補正した値を導出する。例えば、２つのパターンが直接的に比較できない場合においても、２つのパターンの重ね合わせ誤差が求められる。２つのパターンのそれぞれの位置に関する情報（データ）が、２つの反りの情報に基づいて補正される。これにより、２つのパターンの重ね合わせ誤差を高い精度で導出できる。実施形態によれば、重ね合わせ誤差を高精度で検出できる。
【００２６】
例えば、検出された重ね合わせ誤差に基づいて、他の基板（例えば他のロットなど）の処理条件などが調整されても良い。これにより、製造歩留まりが向上できる。装置が適正に設計でき、例えば素子サイズが縮小できる。例えば、記憶装置の記憶密度が向上できる。
【００２７】
図１に示すように、パターン精度検出装置１１０は、第１パターン検出部位置検出部３５をさらに含んでも良い。パターン精度検出装置１１０は、第２パターン検出部３２をさらに含んでも良い。パターン精度検出装置１１０は、第２パターン検出部位置検出部３６をさらに含んでも良い。パターン精度検出装置１１０は、温度分布計測部３８をさらに含んでも良い。これらについては、後述する。
【００２８】
パターン精度検出装置１１０は、例えば、露光装置７１（照射装置）、加工装置７２（エッチング装置）及び成膜装置７３などとともに用いられても良い。露光装置７１及び加工装置７２は、加工部７０に含まれる。例えば、加工システム２１０は、例えば、パターン精度検出装置１１０及び加工部７０を含む。加工装置７２における処理は、例えば、ウエット処理及びドライ処理の少なくともいずれかを含む。
【００２９】
以下、パターン精度検出装置１１０の動作の例について説明する。  
図２（ａ）〜図２（ｈ）は、第１の実施形態に係るパターン精度検出装置の動作を例示する模式的断面図である。  
図２（ａ）は、ウェーハ５０ｓが、照射装置（例えば露光装置７１）のステージの上に配置されている時の状態を示す。基板５０の第１面５０ａは、周辺領域５０ｐｒ及び機能領域５０ｄｒを有する。周辺領域５０ｐｒは、機能領域５０ｄｒの周りに設けられる。例えば、周辺領域５０ｐｒに、重ね合わせ用のアライメントマーク５０ｍが設けられている。
【００３０】
基板５０の第１面５０ａの上に、第１被加工層５１が設けられている。第１被加工層５１は、例えば、導電層（金属層または半導体層など）及び絶縁層のいずれかである。第１被加工層５１は、積層された複数の膜を含んでも良い。
【００３１】
第１被加工層５１の上に、第１レジスト膜５１ｒが設けられる。ウェーハ５０ｓにおいて、基板５０、第１被加工層５１及び第１レジスト膜５１ｒの少なくともいずれかにより応力が生じ、反りが生じる場合がある。ウェーハ５０ｓが反りを有していても、照射装置（露光装置７１）のステージにウェーハ５０ｓが吸着されている状態においては、ウェーハ５０ｓは、例えば、実質的に平坦である。この状態が、第３状態ＳＴｆ１とされても良い。第３状態ＳＴｆ１は、例えば、第１平坦状態である。
【００３２】
照射装置（露光装置７１）により、第１レジスト膜５１ｒの一部に電磁線（光または電子線など）が照射される。例えば、第１レジスト膜５１ｒは、第１領域５１ｒａ及び第２領域５１ｒｂを含む。第１領域５１ｒａ及び第２領域５１ｒｂの一方に電磁線（例えば光）が照射され、他方には電磁線（例えば光）が照射されない。第１レジスト膜５１ｒがポジレジストである場合、例えば、第１領域５１ｒａに光が照射され、第２領域５１ｒｂに光が照射されない。第１レジスト膜５１ｒは、第１膜Ｆ１に対応する。
【００３３】
第１領域５１ｒａ及び第２領域５１ｒｂのパターンは、第１レジスト膜５１ｒに設けられる第１パターン５１ＰＡに対応する。
【００３４】
例えば、第１領域５１ｒａの一部の位置ｐｆ１、及び、第１領域５１ｒａの別の一部の位置ｑｆ１が、第１レジスト膜５１ｒに設けられる第１パターン５１ＰＡの基準の位置となる。これらの位置は、例えばＸ軸方向に沿った位置である。
【００３５】
ウェーハ５０ｓが照射装置（露光装置７１）の外に配置され、第１レジスト膜５１ｒの現像が行われる。例えば、加工装置７２による処理が行われる。
【００３６】
これにより、図２（ｂ）に示すように、第１レジスト膜５１ｒに開口部５１ｒｈが設けられる。このようにして、第１のリソグラフィが行われる。
【００３７】
図２（ｂ）は、ウェーハ５０ｓの基板５０が、平坦なステージ（図１に示すステージ１０、または、露光装置７１のステージなど）に吸着されている状態を示す。この状態が、例えば、第３状態ＳＴｆ１とされる。上記の第１のリソグラフィにより形成された開口部５１ｒｈのサイズは、リソグラフィの条件に応じて、第１領域５１ｒａのサイズとは一致しないことがある。しかしながら、開口部５１ｒｈの位置（図２（ｂ）に示す位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１）は、第１領域５１ｒａの位置（図２（ａ）に示す位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１）と実質的に同じである。
【００３８】
この状態（第３状態ＳＴｆ１）において、例えば、第１パターン検出部３１（図１参照）により、開口部５１ｒｈの位置（位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１）が検出される。検出結果（データ）が、第３情報とされる。
【００３９】
図２（ｃ）は、ウェーハ５０ｓの基板５０が支持部１０ｓ（ピン１０ｐ）に支持されている状態を示す。例えば、ピン１０ｐは、上位置にある。この状態において、基板５０は、ステージ（図１に示すステージ１０など）に吸着されていない。例えば、基板５０には、外部から実質的に応力が加わっていない。例えば、ウェーハ５０ｓは、反りを有する。この状態が第１状態ＳＴｗ１とされる。
【００４０】
第１状態ＳＴｗ１（第１反りが生じている状態）において、基板５０の反りが反り検出部２０（図１参照）により検出される。開口部５１ｒｈの一部の位置ｐｗ１、及び、開口部５１ｒｈの別の一部の位置ｑｗ１は、上記の第１領域５１ｒａの一部の位置ｐｆ１、及び、第１領域５１ｒａの別の一部の位置ｑｆ１と、必ずしも一致しない。これは、例えば、基板５０の反りによる。
【００４１】
図２（ｄ）に示すように、開口部５１ｒｈが設けられた第１レジスト膜５１ｒを用いて、第１被加工層５１が加工される。例えば、第１被加工層５１にエッチング処理が行われる。例えば、加工装置７２が用いられる。これにより、第１被加工層５１に、開口部５１ｈが形成される。開口部５１ｈは、第１レジスト膜５１ｒの開口部５１ｒｈに対応する。この後、第１レジスト膜５１ｒが除去される。
【００４２】
さらに、基板５０の第１面５０ａ（開口部５１ｈにおいて露出する領域）、及び、残存する第１被加工層５１の上に、中間層５２ｉが設けられる。例えば、成膜装置７３が用いられる。中間層５２ｉは、例えば、光透過性である。中間層５２ｉにより、開口部５１ｈが埋められる。中間層５２ｉの上に、第２被加工層５２が設けられる。例えば、成膜装置７３が用いられる。第２被加工層５２は、例えば、遮光性である。第２被加工層５２により、第１被加工層５１の第１パターン５１ＰＡは、実質的に観測できなくなる。実施形態において、第２被加工層５２が、基板５０の機能領域５０ｄｒに設けられ、周辺領域５０ｐｒに設けられなくても良い。この場合、周辺領域５０ｐｒに設けられているアライメントマーク５０ｍは、第２被加工層５２が設けられた後も観測できても良い。第２被加工層５２の上に、第２レジスト膜５２ｒが設けられる。
【００４３】
図２（ｅ）は、ウェーハ５０ｓが、照射装置（露光装置７１）のステージの上に配置されている時の状態を示す。ウェーハ５０ｓが反りを有していても、照射装置（露光装置７１）のステージにウェーハ５０ｓが吸着されている状態においては、ウェーハ５０ｓは、例えば、実質的に平坦である。この状態が、第４状態ＳＴｆ２とされても良い。第４状態ＳＴｆ２は、例えば第２平坦状態である。
【００４４】
図２（ｅ）に示すように、照射装置（露光装置７１）により、第２レジスト膜５２ｒの一部に電磁線（光または電子線など）が照射される。例えば、第２レジスト膜５２ｒは、第３領域５２ｒｃ及び第４領域５２ｒｄを含む。第３領域５２ｒｃ及び第４領域５２ｒｄの一方に電磁線（例えば光）が照射され、他方には電磁線（例えば光）が照射されない。第２レジスト膜５２ｒがポジレジストである場合、例えば、第３領域５２ｒｃに光が照射され、第４領域５２ｒｄに光が照射されない。第２レジスト膜５２ｒへの電磁線（例えば光）の照射の位置は、例えば周辺領域５０ｐｒに設けられているアライメントマーク５０ｍを用いて制御されても良い。第２レジスト膜５２ｒは、第２膜Ｆ２に対応する。
【００４５】
第３領域５２ｒｃ及び第４領域５２ｒｄのパターンは、第２レジスト膜５２ｒに設けられる第２パターン５２ＰＡに対応する。
【００４６】
例えば、第３領域５２ｒｃの一部の位置ｐｆ２、及び、第３領域５２ｒｃの別の一部の位置ｑｆ２が、第２レジスト膜５２ｒに設けられる第２パターン５２ＰＡの基準の位置となる。これらの位置は、例えばＸ軸方向に沿った位置である。
【００４７】
図２（ｅ）に示す例では、位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２のそれぞれは、位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１（図２（ａ）参照）のそれぞれと、異なっている。この位置の差は、例えば、工程中におけるウェーハ５０ｓの変形（例えば反り）や、露光装置７１の特性のばらつきなどに起因して生じる。
【００４８】
ウェーハ５０ｓが露光装置７１の外に配置され、第２レジスト膜５２ｒの現像が行われる。例えば、加工装置７２による処理が行われる。
【００４９】
これにより、図２（ｆ）に示すように、第２レジスト膜５２ｒに開口部５２ｒｈが設けられる。すなわち、第２のリソグラフィが行われる。
【００５０】
図２（ｆ）は、ウェーハ５０ｓの基板５０が、平坦なステージ（図１に示すステージ１０、または、露光装置７１のステージなど）に吸着されている状態を示す。この状態が、第４状態ＳＴｆ２とされる。第４状態ＳＴｆ２における基板５０ａの反りの状態は、第３状態ＳＴｆ１における基板５０ａの反りの状態と実質的に同じである。第３状態ＳＴｆ１及び第４状態ＳＴｆ２は、完全な平坦ではなくても良い。上記の第２のリソグラフィにより形成された開口部５２ｒｈのサイズは、リソグラフィの条件に応じて、第３領域５２ｒｃのサイズとは一致しないことがある。しかしながら、開口部５２ｒｈの位置（図２（ｆ）に示す位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２）は、第３領域５２ｒｃの位置（図２（ｅ）に示す位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２）と実質的に同じである。
【００５１】
この状態（第４状態ＳＴｆ２）において、例えば、第１パターン検出部３１（図１参照）により、開口部５２ｒｈの位置（位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２）が検出される。
【００５２】
図２（ｇ）は、ウェーハ５０ｓの基板５０が支持部１０ｓ（ピン１０ｐ）に支持されている状態を示す。ピン１０ｐは、例えば、上位置である。この状態において、基板５０は、ステージ（図１に示すステージ１０など）に吸着されていない。例えば、基板５０には、外部から実質的に応力が加わっていない。例えば、ウェーハ５０ｓは、反りを有する。第２膜Ｆ２が設けられた後の反りが生じている状態が、第２状態ＳＴｗ２とされる。第２状態ＳＴｗ２（第２反りが生じている状態）において、基板５０の反りが反り検出部２０(図１参照）により検出される。開口部５２ｒｈの一部の位置ｐｗ２、及び、開口部５２ｒｈの別の一部の位置ｑｗ２は、上記の第３領域５２ｒｃの一部の位置ｐｆ２、及び、第３領域５２ｒｃの別の一部の位置ｑｆ２と、必ずしも一致しない。これは、例えば、反りの影響による。
【００５３】
図２（ｇ）に示す例では、位置ｐｗ２及び位置ｑｗ２のそれぞれは、位置ｐｗ１及び位置ｑｗ１のそれぞれと、異なっている。この位置の差は、例えば、工程中におけるウェーハ５０ｓの変形や、露光装置７１の特性のばらつきなどに起因して生じる。
【００５４】
図２（ｈ）に示すように、開口部５２ｒｈが設けられた第２レジスト膜５２ｒを用いて、第２被加工層５２が加工される。例えば、第２被加工層５２にエッチング処理が行われる。例えば、加工装置７２が用いられる。これにより、第２被加工層５２に、開口部５２ｈが形成される。開口部５２ｈは、第２レジスト膜５２ｒの開口部５２ｒｈに対応する。第２レジスト膜５２ｒが除去される。
【００５５】
図２（ｇ）及び図２（ｈ）において、第２被加工層５２が光遮蔽性である場合、第１被加工層５１の第１パターン５１ＰＡは、実質的に観測できない。このため、第２状態ＳＴｗ２における基準位置（位置ｐｗ２及び位置ｑｗ２）と、第１状態ＳＴｗ１における基準位置（位置ｐｗ１及び位置ｑｗ１））との差を、直接的な観測によって導出することができない。
【００５６】
実施形態においては、第１反り状態（第１状態ＳＴｗ１）の反り、第２反り状態（第２状態ＳＴｗ２）の反り、第３状態ＳＴｆ１における第１パターン５１ＰＡの位置、及び、第４状態ＳＴｆ２における第２パターン５２ＰＡにおける第２パターン５２ＰＡの位置、に基づいて、第２状態における、第１パターン５１ＰＡと第２パターン５２ＰＡとの差（重ね合わせずれ）が導出される。すなわち、重ね合わせ誤差が推定される。
【００５７】
例えば、基板５０の反りが１つ状態（例えば第３状態ＳＴｆ１）において、第１パターン５１ＰＡに関する位置（位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１）が求められる（図２（ａ）及び図２（ｂ）参照）。そして、その１つの状態と実質的に同じ状態（例えば第４状態ＳＴｆ２）において、第２パターン５２ＰＡに関する位置（位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２）が求められる（図２（ｅ）及び図２（ｅ）参照）。一方、第１反り（第１状態ＳＴｗ１）と第２反り（第２状態ＳＴｗ２）との差が求められる（図２（ｃ）及び図２（ｇ）参照）。この差に基づいて、第２状態ＳＴｗ２における、第１パターン５１ＰＡに関する位置（位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１）と第２パターン５２ＰＡに関する位置（位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２）との差が補正される。
【００５８】
例えば、第１パターン５１ＰＡについて、位置ｐｆ１と位置ｑｆ１との間の第１距離（Ｘ軸方向に沿った距離）が求められる。一方、第２パターン５２ＰＡについて、位置ｐｆ２と位置ｑｆ２との間の第２距離（Ｘ軸方向に沿った距離）が求められる。もし、第１状態ＳＴｗ１と第２状態ＳＴｗ２とで、反りが同じ場合は、重ね合わせ誤差は、例えば、第１距離と第２距離との差に応じた値となる。
【００５９】
実施形態においては、例えば、第１状態ＳＴｗ１の反りと、第２状態ＳＴｗ２の反りと、が異なる場合は、これらのの差に応じて、第１距離と第２距離との差が補正される。
【００６０】
図３は、第１の実施形態に係るパターン精度検出装置の動作を例示する模式図である。  図３に示すように、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）が行われる。これにより、第１レジスト膜５１ｒ（第１膜Ｆ１）に第１パターン５１ＰＡが形成される。そして、第３状態ＳＴｆ１において、第１パターン５１ＰＡについて、パターンの位置（位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１など）が求められる。位置の導出は、例えば、第１パターン検出部３１（図１参照）などにより行われる。
【００６１】
第１反り状態（第１状態ＳＴｗ１）において、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の反りが求められる（ステップＭＳ１）。反りの導出は、反り検出部２０により行われる。
【００６２】
この後、例えば、第１レジスト膜５１ｒを用いて、第１被加工層５１の加工（例えば第１エッチング）が行われる（ステップＥＴ１）。例えば、加工装置７２による処理が行われる。例えば、加工装置７２が用いられる。さらに、例えば、中間層５２ｉ、第２被加工層５２及び第２レジスト膜５２ｒの形成が行われる（ステップＦＭ１）。例えば、成膜装置７３による処理が行われる。
【００６３】
第２のリソグラフィ（ステップＬＩ２）が行われる。これにより、第２レジスト膜５２ｒ（第２膜Ｆ２）に第２パターン５２ＰＡが形成される。そして、第４状態ＳＴｆ２において、第２パターン５２ＰＡについて、パターンの位置（位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２など）が求められる。位置の導出は、例えば、第１パターン検出部３１（図１参照）などにより行われる。
【００６４】
第２反り状態（第２状態ＳＴｗ２）において、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の反りが求められる（ステップＭＳ２）。反りの導出は、反り検出部２０により行われる。
【００６５】
例えば、第２レジスト膜５２ｒを用いて、第２被加工層５２の加工（例えば第２エッチング）が行われる（ステップＥＴ２）。この処理において、例えば、加工装置７２が用いられる。
【００６６】
実施形態においては、第１反り状態（第１状態ＳＴｗ１）と、第２反り状態（第２状態ＳＴｗ２）と、の差が算出される。この差に応じて、第１パターン５２ＰＡの位置（位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１など）と、第２パターン５２ＰＡの位置（位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２など）と、の差が補正される。これらのデータの処理は、処理部４０により行われる。
【００６７】
このように、実施形態に係るパターン精度検出装置１１０においては、反り検出部２０は、例えば、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の第１状態ＳＴｗ１における第１反り、及び、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の第２状態ＳＴｗ２における第２反り、を検出する。第１状態ＳＴｗ１においては、基板５０の第１面５０ａの上に、第１パターン５１ＰＡを有する第１膜Ｆ１が設けられている。第２状態ＳＴｗ２においては、第１面５０ａの上に、第２パターン５２ＰＡを有する第２膜Ｆ２が設けられている。上記の例では、第１膜Ｆ１は、第１レジスト膜５１ｒであり、第２膜Ｆ２は、第２レジスト膜５２ｒである。
【００６８】
上記の例では、第１状態ＳＴｗ１において、第１面５０ａの上に第１被加工層５１が設けられている。第１被加工層５１の上に、第１膜Ｆ１が設けられている。そして、上記の例では、第２状態ＳＴｗ２において、第１被加工層５１の少なくとも一部の上に、第２被加工層５２が設けられている。第２被加工層５２の上に、第２膜Ｆ２が設けられたている。
【００６９】
実施形態においては、処理部４０は、２つの反りに関する情報（第１情報及び第２情報）と、パターンの位置に関する情報（第３情報及び第４情報）と、に基づいて、第２反りの第２状態における、第１パターン５１ＰＡの位置と第２パターン５２ＰＡの位置との差に応じた値を導出する。第１パターン５１ＰＡの位置、及び、第２パターン５２ＰＡの位置は、第１面５０ａ内の位置である。差に応じた値は、第１反りに関する第１情報、及び、第２反りに関する第２情報に基づいて導出され、差に応じた値は、第１反りに関する第１情報、及び、第２反りに関する第２情報に基づいて、補正される。
【００７０】
これにより、第１パターン５１ＰＡ及び第２パターン５２ＰＡが直接的に比較できない場合においても、これらのパターンの位置の差（重ね合わせの誤差）を正確に求めることができる。
【００７１】
例えば、第１パターン５１ＰＡ及び第２パターン５２ＰＡのそれぞれは、基板５０の機能領域５０ｄｒに設けられている。例えば、周辺領域５０ｐｒに設けられるアライメントマーク５０ｍにより重ね合わせ誤差を求める参考例がある。この参考例においては、機能領域５０ｄｒにおける重ね合わせ誤差を求めることができない。実施形態においては、機能領域５０ｄｒに設けられる第１パターン５１ＰＡ及び第２パターン５２ＰＡについての重ね合わせ誤差を求めることができる。これにより、機能領域５０ｄｒに設けられる機能素子（例えばメモリ部など）において、高精度のパターンが得られる。これにより、例えば、例えば、素子の小型化が容易になる。高い信頼性が得やすくなる。製造歩留まりが向上し易くなる。
【００７２】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、基板パターン精度の検出を例示する模式図である。  
図４（ａ）に示すように、第２被加工層５２が遮光性である場合がある。このとき、従来の方法では、第１パターン５１ＰＡと第２パターン５２ＰＡとを光学的に直接比較することができない。実施形態においては、第１パターン５１ＰＡが観測できる第１状態ＳＴｗ１における反りと、第２パターン５２ＰＡが観測できる第２状態ＳＴｗ２における反りと、に基づいて、第１パターン５１ＰＡの位置と、第２パターン５２ＰＡの位置と、の差が補正される。これにより、第１パターン５１ＰＡと第２パターン５２ＰＡとの間の重ね合わせ誤差を高い精度で求めることができる。
【００７３】
図４（ｂ）に示すように、第２被加工層５２が光透過性であり、第１パターン５１ＰＡと第２パターン５２ＰＡとを光学的に直接比較することができる場合がある。このとき、基板５０の第１面５０ａと、第２レジスト膜５２ｒの下面との間の距離ｔ１が変動する場合がある。従来の方法においては、重ね合わせ誤差を高精度に求めることが困難になる。例えば、パターンの位置を検出するための測定光Ｌｅの位相が距離ｔ１に応じて変化する。このため、測定光Ｌｅの信号強度が不安定になり、十分な精度を得ることが困難になる。これに対して、実施形態においては、第１パターン５１ＰＡが観測できる第１状態ＳＴｗ１における反りと、第２パターン５２ＰＡが観測できる第２状態ＳＴｗ２における反りと、に基づいて、第１パターン５１ＰＡの位置と、第２パターン５２ＰＡの位置と、の差が補正される。このため、実施形態においては、得られる重ね合わせ誤差は、距離ｔ１の変動の影響を実質的に受けない。これにより、重ね合わせ誤差を高い精度で求めることができる。
【００７４】
図４（ｃ）に示すように、例えば、第１被加工層５１の第１パターン５１ＰＡが非対称に形成される場合がある。このとき、第１パターン５１ＰＡと第２パターン５２ＰＡとを光学的に直接比較する従来の方法においては、重ね合わせ誤差を高精度に求めることが困難になる。例えば、測定光Ｌｅの信号ピークが、所望の位置からシフトする。このシフトのため、重ね合わせ誤差を正しく得ることが困難である。これに対して、実施形態においては、第１パターン５１ＰＡが観測できる第１状態ＳＴｗ１における反りと、第２パターン５２ＰＡが観測できる第２状態ＳＴｗ２における反りと、に基づいて、第１パターン５１ＰＡの位置と、第２パターン５２ＰＡの位置と、の差が補正される。このため、実施形態においては、得られる重ね合わせ誤差は、測定光Ｌｅの信号ピークのシフトの影響を実質的に受けない。これにより、重ね合わせ誤差を高い精度で求めることができる。
【００７５】
図４（ｄ）に示すように、周辺領域５０ｐｒに設けられるアライメントマーク５０ｍにより重ね合わせ誤差を求める参考例がある。実施形態においては、機能領域５０ｄｒに設けられる第１パターン５１ＰＡ及び第２パターン５２ＰＡについての重ね合わせ誤差を求めることができる。
【００７６】
例えば、従来の重ね合わせ誤差の計測においては、重ね合わせ誤差を計測する層により専用のマークパターン（例えばアライメントマーク５０ｍ）を形成し、このマークパターンが光学的に計測される。この方法においては、機能領域５０ｄｒに設けられたパターンの重ね合わせ誤差を計測することができない。このため、知りたい場所の重ね合わせ誤差を直接計測することができない。一方、積層構成を有する装置においては、下層パターンの計測が難しく、計測精度が悪化する。ＤＳＡ(Directed Self Assembly)プロセス構成においても、下層パターンの計測が難しく、計測精度が悪化する。さらに、これらの構成においては、後の工程でマークを加工することによってマーク部を平坦化することが困難である。このため、後の工程における加工が困難になる。
【００７７】
実施形態においては、基板５０の３次元位置が計測される。すなわち、基板５０の反りが、反り検出部２０により検出される。反りの検出結果に基づいて、重ね合わせ誤差が算出される。これにより、基板５０の任意の領域（例えば機能領域５０ｄｒ）における重ね合わせ誤差を高精度で検出できる。これにより、例えば、装置の製造歩留まりが向上できる。装置の小型化が容易になる。例えば、記憶装置における記憶密度の向上が容易になる。
【００７８】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、基板パターン精度の検出を例示する模式図である。  
図５（ａ）に示すように、基板５０（ウェーハ５０ｓ）において、例えば、複数の機能領域５０ｄｒが設けられる。機能領域５０ｄｒの周りに、周辺領域５０ｐｒが設けられる。
【００７９】
図５（ｂ）に示すように、機能領域５０ｄｒにおいて、第１被加工層５１及び第２被加工層５２が設けられる。この例では、第１被加工層５１は、ホールパターン（第１パターン５１ＰＡ）を有しており、第２被加工層５２は、ラインパターン（第２パターン５２ＰＡ）を有している。第１パターン５１ＰＡは、例えば、コンタクトパターンである。この例では、第２パターン５２ＰＡが、第１パターン５１ＰＡに対して、相対的に−Ｘ方向にシフトしている。
【００８０】
このとき、図５（ｃ）に示すように、第２パターン５２ＰＡが、設計位置（図中の破線）に対してシフトしている場合がある。
【００８１】
一方、図５（ｄ）に示すように、第１パターン５１ＰＡが、設計位置（図中の破線）に対してシフトしている場合がある。
【００８２】
従来の方法においては、機能領域５０ｄｒに設けられた２つのパターンにおける重ね合わせ誤差が、図５（ｃ）の状態であるか、または、図５（ｄ）の状態であるかを、判断することが困難である。これに対して、実施形態に係るパターン精度検出装置１１０においては、機能領域５０ｄｒにおける２つのパターンの重ね合わせ誤差を検出できる。これにより、機能領域５０ｄｒに設けられた２つのパターンにおける重ね合わせ誤差が、図５（ｃ）の状態であるか、または、図５（ｄ）の状態であるかを、判断することができる。
【００８３】
実施形態において、基板５０の反りの検出においては、基板５０の実質的全面に光（光２１Ｌ及び光２２Ｌの少なくともいずれか）が照射される（図１参照）。これにより、例えば、基板５０の反りが一括して検出される。基板５０の反りの検出において、基板５０の一部に光（光２１Ｌ及び光２２Ｌの少なくともいずれか）が照射され、基板５０のその一部のＺ軸方向の位置が検出されても良い。このような、一部の検出が、走査されつつ実施されても良い。
【００８４】
図１に示した例においては、基板５０は、ステージ１０の上に配置されている。このとき、基板５０は、例えば、実質的にＸＹ平面に沿っている。基板５０が反りを有する場合、基板５０の中心部及び基板５０の縁部において、第１面５０ａのＺ軸方向における位置が異なる。基板５０が反っている場合、第１面５０ａは、反りに応じた変位を有する。基板５０が反っている場合、第２面５０ｂは、反りに応じた変位を有する。第２面５０ｂの変位は、第１面５０ａの変位に実質的に対応する。
【００８５】
実施形態において、基板５０の反りの状態の検出時に、ウェーハ５０ｓ（基板５０）の第１面５０ａが重力の方向に沿うように、ウェーハ５０ｓ（基板５０）が支持されても良い。例えば、支持部１０ｓは、基板５０の一端を支持（または保持）しても良い。
【００８６】
実施形態において、ステージ位置検出部１１（図１参照）は、例えば、光学的、電気的及磁気的に少なくともいずれかの方法により、ステージ１０の位置を検出する。ステージ位置検出部１１は、例えばドップラ干渉計を含んでも良い。ステージ位置検出部１１は、例えば、ステージ１０の上面１０ａに設けられたマークの位置を光学的に検出することにより、ステージ１０の位置を検出しても良い。ステージ位置検出部１１は、例えば、ステージ移動部１１ｄｒの状態を検出することにより、ステージ１０の位置を検出しても良い。
【００８７】
実施形態において、図１に例示した、第１データベース４１及び第２データベース４２の少なくともいずれかは、処理部４０に含まれても良い。実施形態において、これらのデータベースは、処理部４０が設けられている場所とは異なる場所に設けられても良い。データベースと処理部４０との間のデータの送受信は、有線または無線の任意の方法により行われても良い。
【００８８】
チャンバ１０ｃは、処理部４０が設けられている場所とは異なる場所に設けられても良い。チャンバ１０ｃ内に設けられる種々の装置（反り検出部２０、ステージ移動部１１ｄｒ、ステージ位置検出部１１及び第１パターン検出部３１など）と、処理部４０と、の間のデータの送受信は、有線または無線の任意の方法により行われても良い。
【００８９】
図１に示した例では、第１面形状測定部２１により得られた第１面形状情報は、経路２１ｓを介して第１データベース４１に供給される。第２面形状測定部２２により得られた第２面形状情報は、経路２２ｓを介して第１データベース４１に供給される。ステージ位置検出部１１により検出されたステージ１０の位置に関する情報は、経路１１ｓを介して第１データベース４１に供給される。第１パターン検出部３１により検出されたパターンの位置に関する情報は、経路３１ｓを介して第１データベース４１に供給される。第１データベース４１に供給された情報（データ）は、経路４１ｓを介して、処理部４０に供給される。処理部４０における処理の結果（データ）は、経路４２ｓを介して、第２データベース４２に格納される。
【００９０】
パターン精度検出装置１１０に、第１パターン検出部位置検出部３５が設けられても良い。第１パターン検出部位置検出部３５は、第１パターン検出部３１の位置を検出する。位置は、例えば、Ｘ−Ｙ平面内の位置を含む。位置は、Ｚ軸方向の位置を含んでも良い。第１パターン検出部位置検出部３５により、第１パターン検出部３１の位置が高い精度で検出される。これにより、第１パターン検出部３１による、基板５０の第１面５０ａに設けられたパターンの位置を高い精度で検出できる。
【００９１】
例えば、第１パターン検出部位置検出部３５により、第１パターン検出部３１の位置が監視できる。例えば、第１パターン検出部３１の位置が温度などの影響により変動する場合がある。第１パターン検出部位置検出部３５により第１パターン検出部３１の位置を監視することで、この変動を観測できる。例えば、第１パターン検出部３１の位置を駆動部などにより変化させて、検出動作（例えば撮像）を実施させても良い。例えば、計測精度が向上する。例えば、計測のスループットが向上する。
【００９２】
パターン精度検出装置１１０に、第２パターン検出部３２が設けられても良い。例えば、基板５０の第２面５０ｂ（裏面）にマークが設けられても良い。第２パターン検出部３２により、このマークが検出される。例えば、反りの計算の際に原点が定められる。この原点を、例えば、裏面に設けられたマークを基準にして定めても良い。この裏面に設けられたマークの位置が、第２パターン検出部３２により検出できる。例えば、裏面に設けられたマークを基準点として、基板５０の３次元情報（反り）が求められる。裏面のマークを検出することで、計測精度がさらに向上する。
【００９３】
パターン精度検出装置１１０に、第２パターン検出部位置検出部３６がさらに設けられても良い。第２パターン検出部位置検出部３６は、第２パターン検出部３２の位置を検出する。位置は、例えば、Ｘ−Ｙ平面内の位置を含む。位置は、Ｚ軸方向の位置を含んでも良い。第２パターン検出部位置検出部３６により、第２パターン検出部３２の位置が高い精度で検出される。これにより、第２パターン検出部３２による、基板５０の第２面５０ｂに設けられたパターンの位置を高い精度で検出できる。
【００９４】
例えば、第２パターン検出部位置検出部３６により、第２パターン検出部３２の位置が監視できる。例えば、第２パターン検出部３２の位置が温度などの影響により変動する場合がある。第２パターン検出部位置検出部３６により第２パターン検出部３２の位置を監視することで、この変動を観測できる。例えば、第２パターン検出部３２の位置を駆動部などにより変化させて、検出動作（例えば撮像）を実施させても良い。例えば、計測精度が向上する。例えば、計測のスループットが向上する。
【００９５】
第１パターン検出部位置検出部３５により検出されたデータは、経路３５ｓを介して、例えば第１データベース４１に供給される。第２パターン検出部３２により検出されたデータは、経路３２ｓを介して、例えば第１データベース４１に供給される。第２パターン検出部位置検出部３６により検出されたデータは、経路３６ｓを介して、例えば第１データベース４１に供給される。
【００９６】
パターン精度検出装置１１０に、温度分布計測部３８がさらに設けられても良い。温度分布計測部３６は、例えば、基板５０の温度分布（面内の温度分布）を計測する。温度分布計測部３６は、例えば、赤外線センサなどが用いられる。温度分布計測部３６により検出されたデータは、経路３８ｓを介して、例えば、第１データベース４１に供給される。
【００９７】
例えば、基板５０の面内において温度の差異が生じていると、温度の差異に起因して基板５０に反りが生じる場合がある。例えば、温度分布と反りとの間には、所定の関係がある。温度分布計測部３８により検出された温度分布に起因した反りが推定できる。この推定は、例えば、処理部４０により行われる。処理部４０においては、例えば、パターン検出部（第１パターン検出部３１及び第２パターン検出部３２など）により得られた位置情報を、温度分布計測部３８により検出された温度分布を用いても補正しても良い。これにより、基板５０に温度分布が存在していた場合においても、温度分布による影響が除去できる。これにより高い精度が得られる。例えば、基板５０の温度分布が所定の値以下に小さくなるまでに待ち時間が設けられる場合がある。この場合には、待ち時間により、計測時間が長くなる。温度分布計測部３８により検出された温度分布に起因した反りに関する情報を用いることで、待ち時間が短くできる。これにより、計測の時間が短縮できる。
【００９８】
処理部４０においては、例えば、反り検出部２０（第１面形状測定部２１及び第２面形状測定部２２など）により得られた、基板５０の反り（第１状態ＳＴ１における第１反り及び第２状態ＳＴ２における第２反りなど）を、基板５０の温度分布に基づいて補正しても良い。これにより、高い精度が得られる。計測の時間が短縮できる。
【００９９】
図２（ａ）〜図２（ｈ）及び図３に示した例では、第１パターン５１ＰＡは、第１レジスト膜５１ｒのパターンであり、第２パターン５２ＰＡは、第２レジスト膜５２ｒのパターンである。すなわち、第１膜Ｆ１は、第１レジスト膜５１ｒであり、第２膜Ｆ２は、第２レジスト膜５２ｒである。
【０１００】
以下、パターン精度検出装置１１０の動作の別の例について説明する。以下の例においては、第１パターン５１ＰＡは、第１被加工層５１のパターンであり、第２パターン５２ＰＡは、第２レジスト膜５２ｒのパターンである。すなわち、第１膜Ｆ１は、第１被加工層５１であり、第２膜Ｆ２は、第２レジスト膜５２ｒである。
【０１０１】
図６（ａ）〜図６（ｈ）は、第１の実施形態に係るパターン精度検出装置の別の動作を例示する模式的断面図である。  
図６（ａ）は、図２（ａ）と同様なので詳細な説明は省略する。ウェーハ５０ｓが照射装置（露光装置７１）の外に配置され、第１レジスト膜５１ｒの現像が行われる。これにより、第１レジスト膜５１ｒに開口部５１ｒｈ（図２（ｂ）参照）が設けられる。このようにして、第１のリソグラフィが行われる。さらに、開口部５１ｒｈが設けられた第１レジスト膜５１ｒを用いて、第１被加工層５１が加工される。
【０１０２】
これにより、図６（ｂ）に示すように、第１被加工層５１に、開口部５１ｈが形成される。開口部５１ｈは、第１レジスト膜５１ｒの開口部５１ｒｈに対応する。この後、第１レジスト膜５１ｒが除去される。
【０１０３】
図６（ｂ）は、ウェーハ５０ｓの基板５０が、平坦なステージ（図１に示すステージ１０、または、露光装置７１のステージなど）に吸着されている状態（例えば第３状態ＳＴｆ１）を示す。この状態において、例えば、第１パターン検出部３１（図１参照）により、開口部５１ｈの位置（位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１）が検出される。
【０１０４】
図６（ｃ）は、ウェーハ５０ｓの基板５０が支持部１０ｓ（ピン１０ｐ）に支持されている状態を示す。例えば、ピン１０ｐは、上位置にある。この状態において、基板５０は、ステージ（図１に示すステージ１０など）に吸着されていない。例えば、基板５０には、外部から実質的に応力が加わっていない。例えば、ウェーハ５０ｓは、反りを有する。この状態は、第１状態ＳＴｗ１に対応する。
【０１０５】
第１状態ＳＴｗ１（第１反りが生じている状態）において、基板５０の反りが反り検出部２０（図１参照）により検出される。
【０１０６】
図６（ｄ）〜図６（ｈ）は、図２（ｄ）〜図２（ｈ）と同様なので詳細な説明は省略する。この例においても、図６（ｆ）に示すように、第２レジスト膜５２ｒに開口部５２ｒｈが設けられる。例えば、第１パターン検出部３１（図１参照）により、開口部５２ｒｈの位置（位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２）が検出される。そして、図６（ｇ）に示す第２状態ＳＴｗ２において、基板５０の反りが反り検出部２０(図１参照）により検出される。
【０１０７】
このように、この例においては、第１膜Ｆ１は、第１面５０ａの上に設けられた第１被加工層５１である。第２状態ＳＴｗ２において、第１被加工層５１の少なくとも一部の上に第２被加工層５２が設けられる。そして、第２被加工層５２の上に、第２膜Ｆ２が設けられる。第２膜Ｆ２は、第２レジスト膜５２ｒである。
【０１０８】
この例においても、反り検出部２０は、基板５０の第１状態ＳＴｗ２における第１反り、及び、基板５０の第２状態ＳＴｗ２における第２反りを検出する。第１状態ＳＴｗ１において、基板５０の第１面５０ａの上に第１パターン５１ＰＡを有する第１膜Ｆ１（この例では、第１被加工層５１）が設けられる。第２状態ＳＴｗ２において、第１面５０ａの上に第２パターン５２ＰＡを有する第２膜Ｆ２（この例では、第２レジスト膜５２ｒ）が設けられる。
【０１０９】
この例においても、処理部４０は、第１〜第４情報に基づいて、第２状態ＳＴｗ２における、第１パターンの第１面５０ａ内の位置と第２パターンの第１面５０ａ内の位置との差に応じた値を導出する。実施形態によれば、重ね合わせ誤差を高精度で検出できる。
【０１１０】
以下、パターン精度検出装置１１０の動作のさらに別の例について説明する。以下の例においては、第１パターン５１ＰＡは、第１レジスト膜５１ｒのパターンであり、第２パターン５２ＰＡは、第２被加工層５２のパターンである。すなわち、第１膜Ｆ１は、第１レジスト膜５１ｒであり、第２膜Ｆ２は、第２被加工層５２である。
【０１１１】
図７（ａ）〜図７（ｈ）は、第１の実施形態に係るパターン精度検出装置の別の動作を例示する模式的断面図である。  
図７（ａ）〜図７（ｆ）は、図２（ａ）〜図２（ｆ）と同様なので詳細な説明は省略する。この例では、図７（ｂ）に示すように、ウェーハ５０ｓの基板５０が、平坦なステージ（図１に示すステージ１０、または、露光装置７１のステージなど）に吸着されている。この状態（例えば第３状態ＳＴｆ１）において、第１パターン検出部３１（図１参照）により、第１レジスト膜５１ｒ（第１膜Ｆ１）の開口部５１ｒｈの位置（位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１）が検出される。そして、図７（ｃ）に示す第１状態ＳＴｗ１（第１反りが生じている状態）において、基板５０の反りが反り検出部２０（図１参照）により検出される。
【０１１２】
図７（ｇ）に示すように、開口部５２ｒｈが設けられた第２レジスト膜５２ｒを用いて、第２被加工層５２が加工される。これにより、第２被加工層５２に、開口部５２ｈが形成される。第２レジスト膜５２ｒが除去される。この状態（例えば第４状態ＳＴｆ２）において、例えば、第１パターン検出部３１（図１参照）により、開口部５２ｈの位置（位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２）が検出される。これらの位置が、第２パターン５２ＰＡの位置となる。
【０１１３】
図７（ｈ）に示すように、第２状態ＳＴｗ２（第２反りが生じている状態）において、基板５０の反りが反り検出部２０(図１参照）により検出される。
【０１１４】
このように、この例では、第１状態ＳＴｗ１において、第１面５０ａの上に第１被加工層５１が設けられ、第１被加工層５１の上に第１膜Ｆ１（第１レジスト膜５１ｒ）が設けられている（図７（ｃ）参照）。第２膜Ｆ２は、第１膜Ｆ１（第１レジスト膜５１ｒ）が除去された後の第１被加工層５１の上に設けられた第２被加工層５２である（図７（ｈ）参照）。
【０１１５】
この例においても、処理部４０は、第１〜第４情報に基づいて、第２状態ＳＴｗ２における、第１パターンの第１面５０ａ内の位置と第２パターンの第１面５０ａ内の位置との差に応じた値を導出する。実施形態によれば、重ね合わせ誤差を高精度で検出できる。
【０１１６】
以下、パターン精度検出装置１１０の動作のさらに別の例について説明する。以下の例においては、第１パターン５１ＰＡは、第１被加工層５１のパターンであり、第２パターン５２ＰＡは、第２被加工層５２のパターンである。すなわち、第１膜Ｆ１は、第１被加工層５１であり、第２膜Ｆ２は、第２被加工層５２である。
【０１１７】
図８（ａ）〜図８（ｈ）は、第１の実施形態に係るパターン精度検出装置の別の動作を例示する模式的断面図である。  
図８（ａ）〜図８（ｄ）は、図６（ａ）〜図６（ｄ）と同様である。図８（ｅ）〜図８（ｈ）は、図７（ｅ）〜図７（ｈ）と同様である。
【０１１８】
この例においては、図８（ｂ）に示す第３状態ＳＴｆ１において、例えば、第１パターン検出部３１（図１参照）により、開口部５１ｈの位置（位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１）が検出される。図８（ｃ）に示す第１状態ＳＴｗ１（第１反りが生じている状態）において、基板５０の反りが、反り検出部２０（図１参照）により検出される。
【０１１９】
さらに、図８（ｇ）に示す第４状態ＳＴｆ２において、例えば、第１パターン検出部３１（図１参照）により、開口部５２ｈの位置（位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２）が検出される。図８（ｈ）に示すように、第２状態ＳＴｗ２（第２反りが生じている状態）において、基板５０の反りが、反り検出部２０(図１参照）により検出される。
【０１２０】
この例においては、第１膜Ｆ１は、第１面５０ａの上に設けられた第１被加工層５１である。そして、第２膜Ｆ２の少なくとも一部は、第１被加工層５１の少なくとも一部の上に設けられている。
【０１２１】
この例においても、処理部４０は、第１〜第４情報に基づいて、第２状態ＳＴｗ２における、第１パターンの第１面５０ａ内の位置と第２パターンの第１面５０ａ内の位置との差に応じた値を導出する。実施形態によれば、重ね合わせ誤差を高精度で検出できる。
【０１２２】
（第２の実施形態）  
本実施形態に係るパターン精度検出装置１１０（図１参照）は、例えば、露光装置の性能評価に用いられる。パターン精度検出装置１１０は、露光装置のキャリブレーションに用いられても良い。本実施形態においても、パターン精度検出装置１１０には、反り検出部２０及び処理部４０が設けられる（図１参照）。
【０１２３】
図９は、第２の実施形態に係るパターン精度検出装置の動作を例示する模式図である。  図９に示すように、状態ＳＴｗ０の反りを有する基板５０が、露光装置７１で処理される。この基板５０の第１面５０ａには第１膜Ｆ１が設けられている。第１膜Ｆ１は、例えば、第１レジスト膜５１ｒである。露光装置７１から、第１膜Ｆ１に第１パターン５１ＰＡに対応する光が照射される（例えば、ステップＬＩ１）。このとき、基板５０は、露光装置７１のステージなどに吸着されている。この状態を第１状態ＳＴｗ１とする。第１状態ＳＴｗ１における基板５０の反り（第１反り）は、状態ＳＴｗ０における基板５０の反りの状態とは異なっても良い。第１状態ＳＴｗ１における基板５０は、例えば、実質的に平坦である。このように、第１状態ＳＴｗ１における基板５０の反り（第１反り）は、例えば小さい。第１状態ＳＴｗ１における基板５０の反り（第１反り）は、例えば実質的に零でも良い。例えば、基板５０に第１膜Ｆ１以外の中間膜が設けられていても良く、この中間膜の影響による小さな反りがあっても良い。
【０１２４】
露光装置７１から第１膜Ｆ１に第１パターン５１ＰＡに対応する光が照射された後において、反り検出部２０は、基板５０の反り（第２反り）を検出する（ステップＭＳ１）。第２反りの検出の際には、基板５０は、例えば、３つのピン１０ｐ（支持部１０ｓ）により支持される。この状態（第２状態ＳＴｗ２）において、基板５０には、外部からの応力が実質的に加わっていない。光の照射の時の基板５０の反り（第１反り）は、第２反りとは異なる。
【０１２５】
処理部４０は、第１反り（露光時）と、第２反り（応力が加わっていない時）と、の差に基づいて、第１パターン５１ＰＡの精度を算出する。例えば、第１パターン５１ＰＡは、例えば格子状である。第１パターン５１ＰＡの光の照射後に、例えば、第１膜Ｆ１（例えば第１レジスト膜５１ｒ）が現像される。これにより、第１膜Ｆ１に第１パターン５１ＰＡに対応するパターンが形成される。
【０１２６】
反りの影響を考慮して、第１反りと第２反りとの差に基づいて、第１パターン５１ＰＡの精度を算出することで、例えば、露光装置７１の性能がモニタできる。第１パターン５１ＰＡの精度の算出結果に基づいて、例えば、露光装置７１のキャリブレーションを行っても良い。第２の実施形態は、例えば、露光装置７１の管理に適用できる。
【０１２７】
（第３の実施形態）  
本実施形態は、加工システム２１０（図１参照）に係る。図１に示すように、加工システム２１０は、反り検出部２０と、加工部７０と、を含む。加工システム２１０は、処理部４０をさらに含んでも良い。処理部４０は、加工部７０に含まれても良い。
【０１２８】
図１０は、第３の実施形態に係る加工システムの動作を例示する模式図である。  
図１０に示すように、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）が行われる。これにより、第１レジスト膜５１ｒ（第１膜Ｆ１）に第１パターン５１ＰＡが形成される。そして、第１パターン５１ＰＡについて、パターンの位置（位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１など）が求められる（例えば、図２（ｂ）参照）。位置の導出は、例えば、第１パターン検出部３１（図１参照）などにより行われる。
【０１２９】
第１反り状態（第１状態ＳＴｗ１）において、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の反りが求められる（ステップＭＳ１）。反りの導出は、反り検出部２０により行われる。
【０１３０】
例えば、第１レジスト膜５１ｒを用いて、第１被加工層５１の加工（例えば第１エッチング）が行われる（ステップＥＴ１）。例えば、加工装置７２が用いられる。さらに、例えば、中間層５２ｉ、第２被加工層５２及び第２レジスト膜５２ｒの形成が行われる（ステップＦＭ１）。
【０１３１】
第２反り状態（第２状態ＳＴｗ２）において、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の反りが求められる（ステップＭＳ２）。反りの導出は、反り検出部２０により行われる。第２状態ＳＴｗ２において、第２膜Ｆ２（例えば、第２レジスト膜５２ｒ）は、パターニングの前の状態である。
【０１３２】
第２のリソグラフィ（ステップＬＩ２）が行われる（例えば、図２（ｅ）及び図２（ｆ）参照）。このとき、第１状態ＳＴｗ１における反りに関する情報（データ）と、第２状態ＳＴｗ２における反りに関する情報（データ）と、に基づいて、第２のリソグラフィにおける条件が調整される。すなわち、フィードフォワードが行われる。これにより、第２レジスト膜５２ｒ（第２膜Ｆ２）に第２パターン５２ＰＡが形成される。第２パターン５２ＰＡについて、パターンの位置（位置ｐｆ２及び位置ｑｆ２など）が求められる。位置の導出は、例えば、第１パターン検出部３１（図１参照）などにより行われる。
【０１３３】
この後、例えば、第２レジスト膜５２ｒを用いて、第２被加工層５２の加工（例えば第２エッチング）が行われる（ステップＥＴ２、例えば、図２（ｈ）参照））。例えば、加工装置７２が用いられる。
【０１３４】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第３の実施形態に係る加工システムの動作を例示する模式的断面図である。  
図１１（ａ）は、ステップＭＳ１を示している。第１反り状態（第１状態ＳＴｗ１）において、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の反りが求められる。この例では、第１膜Ｆ１は、第１レジスト膜５１ｒである。
【０１３５】
図１１（ｂ）は、ステップＭＳ２を示している。第２反り状態（第１状態ＳＴｗ２）において、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の反りが求められる。この例では、第１被加工層５１の上に、中間層５２ｉ、第２被加工層５２及び第２レジスト膜５２ｒが設けられている。第２膜Ｆ２は、第２レジスト膜５２ｒである。ステップＭＳ２において、第２膜Ｆ２は、パターニング（加工）の前である。
【０１３６】
このように、本実施形態においては、反り検出部２０は、基板５０の第１状態ＳＴｗ１における第１反り、及び、基板５０の第２状態ＳＴｗ２における第２反りを検出する。第１状態ＳＴｗ１において、基板５０の第１面５０ａの上に、第１パターン５１ＰＡを有する第１膜Ｆ１が設けられている。第２状態ＳＴｗ２において、第１面５０ａの上に第２膜Ｆ２が設けられている。
【０１３７】
この例では、第１状態ＳＴｗ１において、第１面５０ａの上に第１被加工層５１が設けられ、第１被加工層５１の上に第１膜Ｆ１が設けられている（図１１（ａ）参照）。第２状態ＳＴｗ２において、第１被加工層５１の少なくとも一部の上に第２被加工層５２が設けられ、第２被加工層５２の上に第２膜Ｆ２が設けられている（図１１（ｂ）参照）。
【０１３８】
加工部７０は、第１反り及び第２反りとの差に応じた値に基づいて、第２膜Ｆ２（この例では、第２レジスト膜５２ｒ）を加工して、第２パターン５２ＰＡを形成する。例えば、加工部７０に設けられる露光装置７１の露光条件が、第１反り及び第２反りとの差に応じた値に基づいて、調整される。
【０１３９】
本実施形態においては、第２パターン５２ＰＡが、基板５０の反りの差に基づいて形成される。これにより、第２パターン５２ＰＡにおいて、第１パターン５１ＰＡとの重ね合わせ誤差が縮小できる。重ね合わせ誤差が小さい加工システムが得られる。これにより、装置の小型化が容易になる。例えば、記憶装置の記憶密度が向上できる。装置の製造歩留まりが向上できる。
【０１４０】
図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第３の実施形態に係る加工システムの別の動作を例示する模式的断面図である。  
図１２（ａ）は、ステップＭＳ１を示している。第１反り状態（第１状態ＳＴｗ１）において、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の反りが求められる。この例では、第１膜Ｆ１は、第１被加工層５１である。
【０１４１】
図１２（ｂ）は、ステップＭＳ２を示している。この例では、第２膜Ｆ２は、第２レジスト膜５２ｒである。ステップＭＳ２において、第２膜Ｆ２は、パターニング（加工）の前である。
【０１４２】
この例では、第１膜Ｆ１は、第１状態ＳＴｗ１において第１面５０ａの上に設けられている第１被加工層５１である（図１２（ａ）参照）。第２状態ＳＴＷ２において、第１被加工層５１の少なくとも一部の上に第２被加工層５２が設けられ、第２被加工層５２の上に第２膜Ｆ２（第２レジスト膜５２ｒ）が設けられている（図１２（ｂ）参照）。
【０１４３】
図１３（ａ）及び図１３（ｂ）は、第３の実施形態に係る加工システムの別の動作を例示する模式的断面図である。  
図１３（ａ）は、ステップＭＳ１を示している。第１反り状態（第１状態ＳＴｗ１）において、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の反りが求められる。この例では、第１膜Ｆ１は、第１レジスト膜５１ｒである。
【０１４４】
図１３（ｂ）は、ステップＭＳ２を示している。この例では、第２膜Ｆ２は、第２被加工層５２である。ステップＭＳ２において、第２膜Ｆ２は、パターニング（加工）の前である。
【０１４５】
この例では、第１状態ＳＴｗ１において、第１面５０ａの上に第１被加工層５１が設けられ、第１被加工層５１の上に第１膜Ｆ１（第１レジスト膜５１ｒ）が設けられている（図１３（ａ）参照）。第２膜Ｆ２は、第１膜Ｆ１（第１レジスト膜５１ｒ）が除去された後の第１被加工層５１の上に設けられた第２被加工層５２である（図１３（ｂ）参照）。
【０１４６】
加工部７０は、第１反り及び第２反りとの差に応じた値に基づいて、第２膜Ｆ２（この例では、第２被加工層５２）を加工して、第２パターン５２ＰＡを形成する。このとき、第１反り及び第２反りとの差に応じた値に基づいて、第２レジスト膜５２ｒの加工条件が調整される。加工部７０に設けられる露光装置７１の露光条件が、第１反り及び第２反りとの差に応じた値に基づいて、調整される。調整されて形成された第２レジスト膜５２ｒのパターンに基づいて第２被加工層５２が加工される。これにより、装置の小型化が容易になる。例えば、記憶装置の記憶密度が向上できる。装置の製造歩留まりが向上できる。
【０１４７】
図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、第３の実施形態に係る加工システムの別の動作を例示する模式的断面図である。  
図１４（ａ）は、ステップＭＳ１を示している。第１反り状態（第１状態ＳＴｗ１）において、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の反りが求められる。この例では、第１膜Ｆ１は、第１被加工層５１である。
【０１４８】
図１４（ｂ）は、ステップＭＳ２を示している。この例では、第２膜Ｆ２は、第２被加工層５２である。ステップＭＳ２において、第２膜Ｆ２は、パターニング（加工）の前である。
【０１４９】
このように、この例では、第１膜Ｆ１は、第１面５０ａの上に設けられた第１被加工層５１である。第２膜Ｆ２（第２被加工層５２）の少なくとも一部は、第１被加工層５１の少なくとも一部の上に設けられている。この例においても、装置の小型化が容易になる。例えば、記憶装置の記憶密度が向上できる。装置の製造歩留まりが向上できる。
【０１５０】
（第１例）  
以下、図３に関して説明した、パターンの位置の差（重ね合わせの誤差）の導出の例の１つ（第１例）について、説明する。  
例えば、図３のステップＭＳ１において、自由状態のウェーハの反り（第１反り状態）が求められる。例えば、ウェーハ（基板５０）の表面及び裏面の少なくともいずれかを評価することで、第１反り状態が求められる。そして、自由状態のウェーハにおいて、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）において形成された第１チップ配列（例えば、パターンの位置：位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１など）、及び、第１パターン形状が求められる。このとき、ウェーハの温度分布が求められても良い。これらの情報が入力（第１入力）とされて、例えば、第３反り状態における、上記の第１チップ配列及び第１パターン形状が、出力（第１出力）として、得られる。この第１入力から第１出力を導出することが、第１反り補正に対応する。上記の第３反り状態は、例えば「理想吸着状態」である。この出力が、例えば、記憶装置（例えば、第１、第２データベース４１、４２など）に記憶される。
【０１５１】
さらに、図３のステップＭＳ２において、自由状態のウェーハの反り（第２反り状態）が求められる。例えば、ウェーハの表面及び裏面の少なくともいずれかを評価することで、第２反り状態が求められる。そして、自由状態のウェーハにおいて、第２のリソグラフィ（ステップＬＩ２）において形成された第２チップ配列（例えば、パターンの位置：位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１など）、及び、第２パターン形状が求められる。このとき、ウェーハの温度分布が求められても良い。これらの情報が入力（第２入力）とされて、例えば、第３反り状態における、上記の第２チップ配列及び第２パターン形状が、出力（第２出力）として、得られる。この第２入力から第２出力を導出することが、第２反り補正に対応する。この第３反り状態は、例えば「理想吸着状態」である。
【０１５２】
上記の第１出力と上記の第２出力と、の差が求められる。この差から、さらに、ウェーハの並進の成分及びウェーハの回転の成分を除去する。この差から、ウェーハの倍率の成分をさらに除去しても良い。これにより、重ね合わせ誤差が求められる。重ね合わせ誤差は、例えば、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）において形成された第１チップ配列と、第２のリソグラフィ（ステップＬＩ２）において形成された第２チップ配列と、の間の相対的な位置の差を含む。
【０１５３】
（第２例）  
パターンの位置の差（重ね合わせの誤差）の導出の別の例（第２例）について、説明する。  
第２例では、上記の第１例における第１入力として、自由状態のウェーハの反り（第１反り状態）、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）において形成された第１チップ配列、及び、第１パターン形状に加えて、さらに、基準点の位置情報（第１基準点情報）が用いられる。そして、第１例と同様に、第１入力から第１出力を導出する（第１反り補正）。
【０１５４】
そして、上記の第２例における第２入力として、自由状態のウェーハの反り（第２反り状態）、第２のリソグラフィ（ステップＬＩ２）において形成された第２チップ配列、及び、第２パターン形状に加えて、さらに、基準点の位置情報（第２基準点情報）が用いられる。そして、第１例と同様に、第２入力から第２出力を導出する（第２反り補正）。
【０１５５】
そして、第１例と同様に、第１出力と上記の第２出力と、の差が求められる。これにより、重ね合わせ誤差が求められる。重ね合わせ誤差は、例えば、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）において形成された第１チップ配列と、第２のリソグラフィ（ステップＬＩ２）において形成された第２チップ配列と、の間の相対的な位置の差を含む。
【０１５６】
この例では、上記の第１基準点情報及び第２基準点情報を用いることで、ウェーハの並進の成分、ウェーハの回転の成分、及び、ウェーハの倍率の成分が除去される。
【０１５７】
（第３例）  
以下の第３例においては、図９に関して説明した、露光装置７１の性能のモニタの例（または露光装置７１の管理の例）が行われる。  
図９のステップＭＳ１において、自由状態のウェーハの反り（第１反り状態）が求められる。この場合も、例えば、ウェーハ（基板５０）の表面及び裏面の少なくともいずれかを評価することで、第１反り状態が求められる。そして、自由状態のウェーハにおいて、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）において形成された第１チップ配列（例えば、パターンの位置：位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１など）、及び、第１パターン形状が求められる。このとき、ウェーハの温度分布が求められても良い。これらの情報が入力（第１入力）とされて、例えば、第３反り状態における、上記の第１チップ配列及び第１パターン形状が、出力（第１出力）として、得られる。この第１入力から第１出力を導出することが、第１反り補正に対応する。上記の第３反り状態は、例えば「理想吸着状態」である。この出力が、例えば、記憶装置（例えば、第１、第２データベース４１、４２など）に記憶される。
【０１５８】
そして、上記の第１出力（第３反り状態における、上記の第１チップ配列及び第１パターン形状）が、基準値を満たすかどうかが判定される。または、上記の第１出力が、過去のデータとの変動が小さいか（差が基準値以下かどうか）が判定される。この結果に基づいて、例えば、露光装置７１のキャリブレーションを行う。
【０１５９】
この第３例において、ウェーハの反りの測定と、第１チップ配列及び第１パターン形状の測定と、は、互いに異なる装置で行われても良い。温度分布を求める場合において、温度分布の測定の測定装置は、第１チップ配列及び第１パターン形状の測定装置と同じであることが好ましい。例えば、第１チップ配列及び第１パターン形状の測定は、測定器の干渉計の基準において、測定したパターンの位置の、設計値からのずれににより、求められても良い。
【０１６０】
（第４例）  
以下の第４例においては、図９に関して説明したプロセスが、フィードフォワードにも用いられる例について説明する。  
図９のステップＭＳ１において、自由状態のウェーハの反り（第１反り状態）が求められる。この場合も、例えば、ウェーハ（基板５０）の表面及び裏面の少なくともいずれかを評価することで、第１反り状態が求められる。そして、自由状態のウェーハにおいて、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）において形成された第１チップ配列（例えば、パターンの位置：位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１など）、及び、第１パターン形状が求められる。このとき、ウェーハの温度分布が求められても良い。これらの情報が入力（第１入力）とされて、例えば、第３反り状態における、上記の第１チップ配列及び第１パターン形状が、出力（第１出力）として、得られる。この第１入力から第１出力を導出することが、第１反り補正に対応する。上記の第３反り状態は、例えば「理想吸着状態」である。
【０１６１】
この第１出力と、例えば記憶装置に記憶された情報（例えば、チップ配列及びパターン形状の設計位置など）と、に基づいて、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）の後に行われる別のリソグラフィ（第２のリソグラフィ）おける条件が調整される。すなわち、フィードフォワードが行われる。
【０１６２】
例えば、露光時の１つのショットの全体の位置ずれが、補正値に基づいてウェーハステージをシフトして露光することにより補正される。例えば、露光時のショットの形状の歪み成分が、補正値に基づいて、原版及びウェーハステージの少なくともいずれかをシフトして露光することにより補正される。
【０１６３】
（第５例）  
以下の第５例においては、図１０に関して説明したフィードフォワードが行われる。  
図１０に示すように、自由状態のウェーハの反り（第１反り状態）が求められる。この場合も、例えば、ウェーハ（基板５０）の表面及び裏面の少なくともいずれかを評価することで、第１反り状態が求められる。そして、自由状態のウェーハにおいて、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）において形成された第１チップ配列（例えば、パターンの位置：位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１など）、及び、第１パターン形状が求められる。このとき、ウェーハの温度分布が求められても良い。これらの情報が、例えば、記憶装置（例えば、第１、第２データベース４１、４２など）に記憶される。
【０１６４】
さらに、図１０のステップＭＳ２において、自由状態のウェーハの反り（第２反り状態）が求められる。例えば、ウェーハの表面及び裏面の少なくともいずれかを評価することで、第２反り状態が求められる。この情報が入力（第２入力）とされて、例えば、第３反り状態における、上記の第２チップ配列及び第２パターン形状が、出力（第２出力）として、得られる。この第２入力から第２出力を導出することが、第２反り補正に対応する。この第３反り状態は、例えば「理想吸着状態」である。
【０１６５】
そして、この第２出力と、例えば記憶装置に記憶された情報（自由状態のウェーハの反り、自由状態のウェーハにおける第１チップ配列及び第１パターン形状）と、に基づいて、第２のリソグラフィ（ステップＬＩ２）おける条件が調整される。すなわち、フィードフォワードが行われる。
【０１６６】
例えば、露光時の１つのショットの全体の位置ずれが、補正値に基づいてウェーハステージをシフトして露光することにより補正される。例えば、露光時のショットの形状の歪み成分が、補正値に基づいて、原版及びウェーハステージの少なくともいずれかをシフトして露光することにより補正される。
【０１６７】
この第５例においては、ステップＭＳ２において、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）において形成されたパターンが認識し難いときに、例えば、上記の第４例に比べて、有効である。
【０１６８】
（第６例）  
以下の第６例においては、図１０に関して説明したプロセスが、例えば成膜工程などのモニタに用いられる。  
例えば、図１０のステップＭＳ１において、自由状態のウェーハの反り（第１反り状態）が求められる。例えば、ウェーハ（基板５０）の表面及び裏面の少なくともいずれかを評価することで、第１反り状態が求められる。そして、自由状態のウェーハにおいて、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）において形成された第１チップ配列（例えば、パターンの位置：位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１など）、及び、第１パターン形状が求められる。このとき、ウェーハの温度分布が求められても良い。これらの情報が入力（第１入力）とされて、例えば、第３反り状態における、上記の第１チップ配列及び第１パターン形状が、出力（第１出力）として、得られる。この第１入力から第１出力を導出することが、第１反り補正に対応する。上記の第３反り状態は、例えば「理想吸着状態」である。この出力が、例えば、記憶装置（例えば、第１、第２データベース４１、４２など）に記憶される。
【０１６９】
さらに、図１０のステップＭＳ２において、自由状態のウェーハの反り（第２反り状態）が求められる。例えば、ウェーハの表面及び裏面の少なくともいずれかを評価することで、第２反り状態が求められる。そして、自由状態のウェーハにおいて、第２のリソグラフィ（ステップＬＩ２）において形成された第２チップ配列（例えば、パターンの位置：位置ｐｆ１及び位置ｑｆ１など）、及び、第２パターン形状が求められる。このとき、ウェーハの温度分布が求められても良い。これらの情報が入力（第２入力）とされて、例えば、第３反り状態における、上記の第２チップ配列及び第２パターン形状が、出力（第２出力）として、得られる。この第２入力から第２出力を導出することが、第２反り補正に対応する。この第３反り状態は、例えば「理想吸着状態」である。
【０１７０】
上記の第１出力と上記の第２出力と、の差が求められる。この差から、例えば、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）における、エッチング及び成膜の少なくともいずれかの変位の量に関する情報が得られる。この情報により、例えば、エッチング及び成膜の少なくともいずれかにおける異常がモニタできる。
【０１７１】
実施形態において、例えば、パターンの設計位置は、ウェーハ座標系における位置と、測定フィールド座標系における位置と、の和で表現されても良い。例えば、ウェーハ座標系は、測定フィールド座標系の中心の位置を表現するために用いられる。測定フィールド座標系は、測定点の位置を表現するために用いられる。ウェーハ座標系において、ウェーハ５０ｓの中心を原点とする。ウェーハ座標系の位置を、例えば、ｘｗ及びｙｗで表す。例えば、ｘｗ及びｙｗは、互いに直交する。測定フィールド座標系において、測定フィールドの中心を原点とする。測定フィールド座標系における位置を、例えば、ｘｆ及びｙｆで表す。例えば、ｘｆ及びｙｆは、互いに直交する。
【０１７２】
一方、測定器座標系をξ及びηで表す。例えば、ξ及びηは、互いに直交する。例えば、測定器のステージ上の１つの点を測定器座標系の原点とする。測定器座標系は、干渉計の読み値で定義されても良い。例えば、ウェーハ５０ｓの反りデータに基づいて、ウェーハ５０ｓがステージに吸着されて、ウェーハ５０ｓが平坦な状態であるときの測定点の位置として補正をした値を、ξ及びηとする。ウェーハ５０ｓの反りデータは、例えば、測定器の内部、または、測定器とは別の装置により測定されたデータである。例えば、ウェーハ５０ｓが平坦な状態において、ステージとウェーハ５０ｓの裏面と、の間の摩擦がなく、平坦なチャックでウェーハ５０ｓが吸着されている。
【０１７３】
例えば、ウェーハ５０ｓ内にＭ個の測定フィールドが設けられる（Ｍは、２以上の整数）。１つの測定フィールドにおいて、Ｎ個の測定点が設けられる（Ｎは、２以上の整数）。例えば、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）において、平坦なウェーハ５０ｓ上の第１レジスト膜５１ｒ（第１膜Ｆ１）に第１パターン５１ＰＡのレジストパターンを形成したとする。そして、Ｍ個の測定フィールのそれぞれにおいて、Ｎ個の測定点の位置が測定される。
【０１７４】
例えば、第ｉ測定フィールドの第ｊ測定点を測定点（ｉ，ｊ）する。測定点（ｉ，ｊ）において、ウェーハ座標系における位置は、（ｘｗｉ，ｙｗｉ）（ｉ＝１、…、Ｍ）であり、測定フィールド座標系における位置は、（ｘｆｊ，ｙｆｊ）（ｊ＝１、…、Ｎ）である。
【０１７５】
一方、第１反り状態（第１状態ＳＴｗ１）において、基板５０（ウェーハ５０ｓ）の反りが求められる（ステップＭＳ１）。
【０１７６】
測定点（ｉ，ｊ）の位置の測定器による測定結果を、測定器座標系で、（ξｉｊ，ηｉｊ）（ｉ＝１、…、Ｍであり、ｊ＝１、…、Ｎである）とする。例えば、測定器の誤差を小さくするために、１つの測定点の位置を、ウェーハ５０ｓを回転させて複数回測定したデータを用いても良い。例えば、ウェーハ５０ｓの設置が、０度、９０度、１８０度または２７０度として、複数の測定が実施される。
【０１７７】
測定器のステージ設けられるチャックによっては、ステージにウェーハ５０ｓを載せたときに、ウェーハ５０ｓが平坦に吸着されないことがある。このような場合には、ウェーハ５０ｓの自重により、たわみが生じる。このたわみは、例えば、有限要素法により求められても良い。または、このたわみは、較正用の基板により、測定されても良い。測定値（ξｉｊ，ηｉｊ）は、例えば、たわみを補正した値である。
【０１７８】
例えば、測定値（ξｉｊ，ηｉｊ）は、以下で表される。
【０１７９】
ξｉｊ＝Ｔξ−Ｒ（ｙｗｉ＋ｙｆｊ）＋ｘｗｉ＋ｘｆｊ＋ｄｘｗｉ＋ｄｘｆｉｊ＋δｉｊ  （ｉ＝１、…、Ｍ）
ηｉｊ＝Ｔη＋Ｒ（ｘｗｉ＋ｘｆｊ）＋ｙｗｉ＋ｙｆｊ＋ｄｙｗｉ＋ｄｙｆｉｊ＋εｉｊ  （ｊ＝１、…、Ｎ）
上記において、「Ｔξ」及び「Ｔη」は、ウェーハ５０ｓをステージに載せたときの、測定器座標原点とウェーハ５０ｓの中心との間の距離である。「Ｒ」は、ウェーハ座標系と測定器座標系との間の角度である。ｄｘｗｉ及びｄｙｗｉは、第ｉ測定フィールドの設計値からのずれである。ｄｘｆｉｊ及びｄｙｆｉｊは、測定点（ｉ，ｊ）の設計値からのずれであり、第ｉ測定フィールドの設計値からのずれ（ｄｘｗｉ及びｄｙｗｉ）を除いた成分である。δｉｊ及びεｉｊは、測定器の誤差である。
【０１８０】
例えば、ラグランジュの未定乗数法を用いて、{ｄｘｗ}、{ｄｙｗ}、{ｄｘｆ}、{ｄｙｆ}、Ｔξ、Ｔη、及び、Ｒが求められる。
【０１８１】
例えば、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）による第１パターン５１ＰＡの位置は、{ｄｘｗ}（１）、{ｄｙｗ}（１）、{ｄｘｆ}（１）、{ｄｙｆ}（１）、Ｔξ（１）、Ｔη（１）、及び、Ｒ（１）で表される。例えば、第２のリソグラフィ（ステップＬＩ２）による第２パターン５２ＰＡについての位置は、{ｄｘｗ}（２）、{ｄｙｗ}（２）、{ｄｘｆ}（２）、{ｄｙｆ}（２）、Ｔξ（２）、Ｔη（２）、及び、Ｒ（２）で表される。これらの位置どうしの間の相対的なずれが、重ね合わせ誤差に対応する。
【０１８２】
例えば、測定対象のウェーハ５０ｓの厚さを７７５μｍとする。このウェーハ５０ｓのサイズは例えば３００ｍｍである。そして、第１のリソグラフィ（ステップＬＩ１）の直後において、反り量が０であるとする。すなわち、第１反り状態（第１状態ＳＴｗ１）において、ウェーハ５０ｓの反りは０である（ステップＭＳ１）。そして、ステップＦＭ１（膜の形成）の後に、並進及び回転のアライメントを行って第２のリソグラフィ（ステップＬＩ２）を行うとする。そして、第２のリソグラフィについて、第２パターン５２ＰＡの位置が求められる。そして、ステップＭＳ２においてウェーハ５０ｓの反りが求められ、曲率が、３．５６×１０−９（／μｍ）とする。
【０１８３】
このとき、ステップＭＳ２において、第１のリソグラフィの第１パターン５１ＰＡは、所定の倍率の変換を受けている。この倍率は、例えば、Ｓｔｏｎｅｙの式に基づいて、（−７７５μｍ／６）×（３．５６×１０−９／μｍ）×１０６＝−０．４６ｐｐｍと算出される。
【０１８４】
例えば、第１のリソグラフィと第２のリソグラフィとの間の重ね合わせ誤差は、
{ｄｘｗ（２）ｉ−（−０．４６ｐｐｍ）ｘｗｉ−ｄｘｗ（１）ｉ}、
{ｄｘｆ（２）ｉ，ｊ−（−０．４６ｐｐｍ）ｘｆｉ，ｊ−ｄｘｆ（１）ｉ，ｊ}、
{ｄｙｗ（２）ｉ−（−０．４６ｐｐｍ）ｙｗｉ−ｄｙｗ（１）ｉ}、
{ｄｙｆ（２）ｉ，ｊ−（−０．４６ｐｐｍ）ｙｆｉ，ｊ−ｄｙｆ（１）ｉ，ｊ}
で表される。この重ね合わせ誤差は、第２のリソグラフィの後に、第１パターン５１ＰＡを計測することなく、得られる。
【０１８５】
もし、第２のリソグラフィ（ステップＬＩ２）において、並進及び回転のアライメントに加えて、倍率のアライメントを行うと、重ね合わせ誤差は、
{ｄｘｗ（２）ｉ−ｄｘｗ（１）ｉ}、
{ｄｘｆ（２）ｉ，ｊ−ｄｘｆ（１）ｉ，ｊ}、
{ｄｙｗ（２）ｉ−ｄｙｗ（１）ｉ}、
{ｄｙｆ（２）ｉ，ｊ−ｄｙｆ（１）ｉ，ｊ}
で表される。
【０１８６】
実施形態によれば、重ね合わせ誤差を高精度で検出できるパターン精度検出装置、及び、重ね合わせ誤差を小さくできる加工システムを提供できる。
【０１８７】
なお、本願明細書において、「垂直」及び「平行」は、厳密な垂直及び厳密な平行だけではなく、例えば製造工程におけるばらつきなどを含むものであり、実質的に垂直及び実質的に平行であれは良い。
【０１８８】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、パターン精度検出装置に含まれる反り検出部、パターン検出部、支持部、ステージ及び処理部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【０１８９】
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【０１９０】
その他、本発明の実施の形態として上述したパターン精度検出装置及び加工システムを基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのパターン精度検出装置及び加工システムも、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【０１９１】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【０１９２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１９３】
１０…ステージ、  １０ａ…上面、  １０ｃ…チャンバ、  １０ｐ…ピン、  １０ｓ…支持部、  １１…ステージ位置検出部、  １１ｄｒ…ステージ移動部、  １１ｓ…経路、  ２０…反り検出部、  ２１…第１面形状測定部、  ２１Ｌ…光、  ２１ｓ…経路、  ２２…第２面形状測定部、  ２２Ｌ…光、  ２２ｓ…経路、  ３１…第１パターン検出部、  ３１ｓ…経路、  ３２…第２パターン検出部、  ３２ｓ…経路、  ３５…第１パターン検出部位置検出部、  ３５ｓ…経路、  ３６…第２パターン検出部位置検出部、  ３６ｓ…経路、  ３８…温度分布計測部、  ３８ｓ…経路、  ４０…処理部、  ４１…第１データベース、  ４１ｓ…経路、  ４２…第２データベース、  ４２ｓ…経路、  ５０…基板、  ５０ａ、５０ｂ…第１、第２面、  ５０ｄｒ…機能領域、  ５０ｆ…膜、  ５０ｍ…アライメントマーク、  ５０ｐｒ…周辺領域、  ５０ｓ…ウェーハ、  ５１…第１被加工層、  ５１ＰＡ…第１パターン、  ５１ｈ…開口部、  ５１ｒ…第１レジスト膜、  ５１ｒａ、５１ｒｂ…第１、第２領域、  ５１ｒｈ…開口部、  ５２…第２被加工層、  ５２ＰＡ…第２パターン、  ５２ｈ…開口部、  ５２ｉ…中間層、  ５２ｒ…第２レジスト膜、  ５２ｒｃ、５２ｒｄ…第３、第４領域、  ５２ｒｈ  開口部、  ７０…加工部、  ７１…露光装置（照射装置）、  ７２…加工装置（エッチング装置）、  ７３…成膜装置、  １１０…パターン精度検出装置、  ２１０…加工システム、  ＥＴ１、ＥＴ２…ステップ、  Ｆ１、Ｆ２…第１、第２膜、  ＦＭ１、ＬＩ１、ＬＩ２…ステップ、  Ｌｅ…測定光、  ＭＳ１、ＭＳ２…ステップ、  ＳＴｆ１、ＳＴｆ２…第３、第４状態、  ＳＴｗ０…状態、  ＳＴｗ１、ＳＴｗ２…第１、第２状態、  ｐｆ１、ｐｆ２、ｐｗ１、ｐｗ２、ｑｆ１、ｑｆ２、ｑｗ１、ｑｗ２…位置、  ｔ１…距離
【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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【図１３】
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【図１４】
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