(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系の光学特性の評価方法であって、
前記光学特性を評価するための複数のパターンに関連する情報を使用して、前記光学系の状態が変化したときの光学特性の変動量を、前記複数のパターンごとに求めることと、
前記複数のパターンごとに求められた前記変動量を用いて、前記複数のパターンから前記光学系又は他の光学系の前記光学特性を評価するために使用する１以上の前記パターンを評価用パターンとして選択することと、
を含む評価方法。
【請求項２】
前記選択することは、前記複数のパターンごとに求められた前記変動量を複数のグループに分類することを含む請求項１に記載の評価方法。
【請求項３】
前記複数のグループに分類することは、前記複数のパターンごとに求められた前記変動量の類似度を用いて分類する請求項２に記載の評価方法。
【請求項４】
前記選択することは、前記分類されたグループに属する前記パターンから少なくとも１つのパターンを前記評価用パターンとして選択する請求項２又は３に記載の評価方法。
【請求項５】
前記変動量の類似度の閾値を設定することをさらに含み、
前記複数のパターンから前記複数の評価用パターンを選択することは、
前記複数のパターンのそれぞれに関連する前記変動量のうち、前記類似度が前記閾値内となるように、前記複数のパターンを複数のグループに分けることと、を含む請求項３に記載の評価方法。
【請求項６】
前記複数のパターンから前記複数の評価用パターンを選択することは、
前記変動量の類似度に応じて、前記複数のパターンを複数のグループに分けることと、
前記複数のグループからそれぞれ一つの前記評価用パターンを選択することと、を含む請求項３又は５に記載の評価方法。
【請求項７】
複数の評価用パターンを選択することは、複数の前記変動量の差分を用いて算出される前記類似度に応じて、前記複数のパターンを複数のグループに分けることを含む請求項３又は５に記載の評価方法。
【請求項８】
前記変動量の類似度は、前記変動量の差分の絶対値を含む請求項３及び５乃至７のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項９】
前記光学系は少なくとも１つの光学部材を備え、
前記変動量を前記複数のパターンごとに求めることは、
前記少なくとも１つの光学部材の状態が第１の状態から第２の状態に変化したときの、前記複数のパターンのうちの第１パターンについての前記光学系の光学特性の第１変動量を求めることと、
前記少なくとも１つの光学部材の状態が第１の状態から第２の状態に変化したときの、前記複数のパターンのうちの第２パターンについての前記光学特性の第２変動量を求めることとを含む請求項１乃至８のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項１０】
前記複数の評価用パターンに関連する情報を用いて他の光学系の前記光学特性を評価することを含む請求項１乃至９のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項１１】
前記光学特性は、前記光学系によって形成される前記評価用パターンの像に関連する特性である請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の評価方法。
【請求項１２】
前記像に関連する特性は、前記像の強度分布である請求項１１に記載の評価方法。
【請求項１３】
前記光学系は、露光による基板上のレジストのパターンニング工程で用いられ、
前記像に関連する特性は、前記パターンニング工程及び現像工程を経て得られるレジストパターンのプロファイル又は該レジストパターンの線幅である請求項１１に記載の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系の光学特性の評価技術、その評価技術を使用するためのプログラム、その評価技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程においては、その電子デバイスのあるレイヤの露光（あるレチクルを用いた露光）をある露光装置（投影露光装置）から別の露光装置に移管することがある。この際、一般にその２つの露光装置においては光学的近接効果(optical proximity effect: OPE)による投影像の変化の状態が異なっている。このため、単にレチクル及びこのレチクルを使用する際の光学系の設定をその別の露光装置に適用した場合には、露光によって得られる所定パターンの像の幅（例えば線幅）であるＣＤ（critical dimension）値が、元の露光装置の露光によって得られるＣＤ値と許容範囲を超えて異なることがある。
【０００３】
この場合、レチクルのパターンの設計を変更することなくＣＤ値を合わせるために、その別の露光装置において、例えば投影光学系の開口数、及び／又は照明光学系の開口数等の調整が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０５３６２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
投影光学系の開口数等や照明光学系の開口数等を調整して複数の露光装置の露光によって得られるＣＤ値同士を整合するＯＰＥマッチングを行う場合、実デバイス用のレチクルのパターンを使用して、そのパターン中の所定の複数の評価対象部の像のＣＤ値を計測するものとすると、レチクルを交換する毎にＣＤ値の計測を行う必要があり、露光工程のスループットが低下する恐れがある。
また、予め様々なレチクルのパターンに対応しておくために、多くの評価用パターンのＣＤ値を計測する場合、その計測時間が長くなり、露光工程のスループットが低下する恐れがある。さらに、その計測時間を短縮するために、その多くの評価用パターンから実際にＯＰＥの調整で使用する複数の評価用パターンを選択するものとしても、その選択のための基準が定まっていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様によれば、光学系の光学特性の評価方法であって、その光学系の状態が変化したときの光学特性の変動量を、その複数のパターンごとに求めることと、その複数のパターンごとに求められたその変動量を用いて、その複数のパターンからその光学系又は他の光学系のその光学特性を評価するために使用する１以上のパターンを評価用パターンとして選択することと、を含む評価方法が提供される。
【０００７】
第２の態様によれば、光学系の光学特性の評価装置であって、その光学特性を評価するための複数のパターンに関連する情報を記憶する記憶部と、その複数のパターンに関連する情報を使用して、その光学系が第１の状態から第２の状態に変化したときの光学特性の変動量を、その複数のパターンごとに求める評価部と、その複数のパターンごとに求められたその変動量を用いて、その複数のパターンからその光学系又は他の光学系のその光学特性を評価するために使用する１以上のパターンを評価用パターンとして選択し、選択したその複数の評価用パターンに関連する情報をその記憶部に記憶させる演算部と、を備えた評価装置が提供される。
【０００８】
第３の態様によれば、露光光源からの光でパターンを照明し、その露光光源からの光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、上記態様の評価方法で選択されたその複数の評価用パターンが形成されたマスクを用いてその光学特性を評価し、該評価結果に基づいてその光学特性を調整する露光方法が提供される。
第４の態様によれば、露光光源からの光でパターンを照明し、その露光光源からの光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、上記態様の評価装置によって選択されたその複数の評価用パターンが形成されたマスクを用いて、その光学特性を求める計測部と、その計測部の計測結果に基づいてその光学特性を調整する調整部と、を備える露光装置が提供される。
【０００９】
第５の態様によれば、上記態様の評価装置が備えるその評価部及びその演算部の処理を、当該評価装置が備えるコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
第６の態様によれば、上記態様の露光方法又は露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【００１０】
第７の態様によれば、複数のパターンに関する光学系の光学特性を評価する評価方法であって、その複数のパターンごとに求められた、その光学系の状態が変化したときの光学特性の変動量から、各変動量の類似度を求めることと、その複数のパターンごとに求められたその変動量の類似度を使用して、その複数のパターンからその光学系又は他の光学系のその光学特性を評価するために使用する１以上のパターンを評価用パターンとして選択することと、を含む評価方法が提供される。
第８の態様によれば、上記態様の評価方法をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の一例に係るリソグラフィシステムの外観を示す図である。
【図２】図１中の露光装置の機構部の概略構成を示す図である。
【図３】図１中のマスターサーバの制御演算系及び第１の露光装置の制御演算系を示すブロック図である。
【図４】評価用パターンの選択方法の一例を示すフローチャートである。
【図５】（Ａ）は最初のクラスター間の距離の分布を示す図、（Ｂ）、（Ｃ）、及び（Ｄ）はそれぞれ１回目、２回目、及び３回目に併合されるクラスターを示す図、（Ｅ）は３回目の併合後のクラスター間の距離の分布を示す図、（Ｆ）は４回目に併合されるクラスターを示す図である。
【図６】第１の距離以下の複数のクラスターを示す図である。
【図７】第２の距離以下の複数のクラスターを示す図である。
【図８】評価方法を含む露光方法の一例を示すフローチャートである。
【図９】評価されるＯＰＥ特性の一例を示す図である。
【図１０】電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、好ましい実施形態の一例につき図１〜図９を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るリソグラフィシステムＤＭＳを示す。図１において、リソグラフィシステムＤＭＳは、複数（図１では５台）の露光装置ＥＸＡ，ＥＸＢ，ＥＸＣ，ＥＸＤ，ＥＸＥと、これらの露光装置ＥＸＡ〜ＥＸＥで使用される種々のレチクル（マスク）のパターンの配置及びパターンの膜厚を含む構成データを各レチクルのＩＤ情報（識別情報）に対応させて記憶するマスクサーバＭＳＥと、露光装置ＥＸＡ〜ＥＸＥに対して所定の露光条件等の情報を供給するマスターサーバ６とを備えている。さらに、リソグラフィシステムＤＭＳは、コータ・デベロッパ（不図示）と、形成されたパターンの検査を行う走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又はスキャトロメータ等の検査装置ＭＥＡと、工程管理等を行うホストコンピュータ（不図示）と、露光装置ＥＸＡ〜ＥＸＥ、マスクサーバＭＳＥ、マスターサーバ６、及び検査装置ＭＥＡ等の間で情報の送受信を行う例えばＬＡＮ(Local Area Network)などの通信回線１２と、マスクサーバＭＳＥとマスターサーバ６との間で構成データ等を送受信する専用のより高速の通信回線１３とを備えている。
【００１３】
また、露光装置ＥＸＡ〜ＥＸＥは、それぞれマスターサーバ６から通信回線１２を介して供給される情報の送受信を行う通信ユニット１０Ａ〜１０Ｅを備えている。同様に、マスターサーバ６及びマスクサーバＭＳＥはそれぞれ通信回線１２，１３を介して情報の送受信を行う入出力ポート（以下、ＩＯポートという）８Ａ及び８Ｂを備え、検査装置ＭＥＡは、通信回線１２を介して情報の送受信を行うＩＯポート１１を備えている。
【００１４】
一例として、リソグラフィシステムＤＭＳは、半導体デバイス等を製造するための製造工場に設置され、複数の露光装置ＥＸＡ〜ＥＸＥはその製造工場内の複数の製造ラインに沿って配置されている。
図２は、図１中の露光装置ＥＸＡの機構部の概略構成を示し、図３は、露光装置ＥＸＡの制御演算系及び図１中のマスターサーバ６の制御演算系を示す。図２において、露光装置ＥＸＡは、一例としてスキャニングステッパー（スキャナー）よりなる走査露光型の投影露光装置である。露光装置ＥＸＡは、投影光学系ＰＬを備えている。以下、図２において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行にＺ軸を取り、これに直交する面（本実施形態ではほぼ水平面に平行な面）内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される方向に沿ってＹ軸を、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向に沿ってＸ軸を取って説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転方向をθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明する。
【００１５】
露光装置ＥＸＡは、露光用の照明光（露光光）ＩＬを発生する露光用の光源（不図示）と、この光源からの照明光ＩＬを用いてレチクルＲＡ（マスク）を照明する照明光学系ＩＬＳと、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴと、を備えている。さらに、露光装置ＥＸＡは、レチクルＲから射出された照明光ＩＬでレジストが塗布された半導体ウエハ（以下、単にウエハという）Ｗを露光する投影光学系ＰＬと、ウエハＷ（基板）を保持して移動するウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を制御する主制御部４０及び露光動作の制御を行う露光制御部１４を含む制御系（図３参照）とを備えている。
【００１６】
照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。なお、露光用の照明光としては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、又は固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波なども使用できる。照明光学系ＩＬＳは、例えば米国特許出願公開第２０１４／０２３３００８号明細書などに開示されるように、光源（不図示）から供給される照明光ＩＬを用いて瞳面（以下、照明瞳面という）に円形、輪帯状、又は複数極状等の可変の光強度分布（以下、照明光源という）を形成する空間光変調器(Spatial Light Modulator: SLM)等の光強度分布形成部と、この光強度分布形成部を駆動して照明光源の形状を制御する光学系制御部３７（図３参照）と、その照明光源からの照明光ＩＬでレチクルＲのパターン面（レチクル面）のＸ方向に細長いスリット状の照明領域ＩＡＲを照明するコンデンサ光学系と、及び照明領域ＩＡＲの形状を規定する可変視野絞り等とを有する。光強度分布形成部として空間光変調器を用いることによって、露光対象のレチクルに応じて照明光源の形状を最適化するＳＯ(Source Optimization)を容易に適用できる。
【００１７】
レチクルＲはレチクルステージＲＳＴの上面に真空吸着等により保持され、レチクル面には、回路パターン等のデバイスパターンＲＰ及びアライメントマーク（不図示）が形成されている。レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含む図３のレチクルステージ駆動系３１によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であると共に、走査方向（Ｙ方向）に指定された走査速度で駆動可能である。
【００１８】
レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置情報（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む）は、レーザ干渉計よりなるレチクル干渉計２４によって、移動鏡２２（又は鏡面加工されたステージ端面）を介して例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。露光制御部１４（図３参照）は、レチクル干渉計２４の計測値に基づいてレチクルステージ駆動系３１を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。
【００１９】
また、投影光学系ＰＬは、例えば両側又は片側テレセントリックで所定の投影倍率β（例えば１／４倍などの縮小倍率）を有する。投影光学系ＰＬの瞳面（以下、投影瞳面という。）ＰＬＰ又はこの近傍に開口絞りＡＳが設置されている。光学系制御部３７（図３参照）が開口絞りＡＳを駆動して投影光学系ＰＬの開口数を制御する。投影瞳面ＰＬＰは照明光学系ＩＬＳの瞳面（照明瞳面）と光学的に共役である。照明光学系ＩＬＳからの照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン面の照明領域ＩＡＲが照明されると、レチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介して照明領域ＩＡＲ内のデバイスパターンの像が、ウエハＷの一つのショット領域の露光領域ＩＡ（照明領域ＩＡＲと光学的に共役な領域）に形成される。ウエハＷは、一例としてシリコン等の半導体よりなる直径が２００〜４５０ｍｍ程度の円板状の基材にレジスト（感光材料）を数１０〜２００ｎｍ程度の厚さで塗布したものを含む。
【００２０】
また、露光装置ＥＸＡにおいて、液浸法を適用した露光を行うため、投影光学系ＰＬを構成する最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子の下端部の周囲を取り囲むように、局所液浸装置の一部を構成して、露光領域ＩＡを含む液浸領域で露光用の液体Ｌｑ（例えば純水）の供給及び回収を行うノズルユニット２８が設けられている。ノズルユニット２８は、液体Ｌｑを供給するための配管（不図示）を介して、液体供給装置３３及び液体回収装置３４（図３参照）に接続されている。なお、液浸タイプの露光装置としない場合には、上記の局所液浸装置は設けなくともよい。
【００２１】
また、投影光学系ＰＬには、内部の所定の複数のレンズの位置や姿勢を制御してディストーション及び球面収差等の波面収差で表される結像特性を補正する結像特性補正装置３０が設けられている。そのような結像特性補正装置は、例えば米国特許第６，９６１，１１５号明細書、第７，０７５，６５１号明細書及び第７，２３０，６８２号明細書に開示されている。
さらに、露光装置ＥＸＡは、レチクルＲのアライメントマークの投影光学系ＰＬによる像の位置を計測する空間像計測系３６及びウエハＷのアライメントマークの位置を計測する例えば画像処理方式（ＦＩＡ系）のアライメント系ＡＬ等を備えている。アライメント系ＡＬ等の計測情報は露光制御部１４に供給される。
【００２２】
また、ウエハステージＷＳＴは、不図示の複数のエアパッド（不図示）を介して、ベース盤ＷＢのＸＹ面に平行な上面に非接触で支持されている。ウエハステージＷＳＴは、例えば平面モータ、又は直交する２組のリニアモータを含むステージ駆動系３２（図３参照）によってＸ方向及びＹ方向に駆動可能である。ウエハステージＷＳＴは、Ｘ方向、Ｙ方向に駆動されるステージ本体と、このステージ本体のθｚ方向の回転角を調整する機構と、このステージ本体に設けられてウエハＷを真空吸着等で保持するウエハホルダＷＨと、ウエハＷのＺ位置、及びθｘ方向、θｙ方向のチルト角を制御するＺステージ機構（不図示）とを備えている。
【００２３】
そして、ウエハステージＷＳＴの位置情報を計測するためにレーザ干渉計よりなるウエハ干渉計２６が配置されている。ウエハステージＷＳＴの移動面内の位置情報（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む）は、ウエハ干渉計２６によって例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で常時検出され、露光制御部１４は、その計測値に基づいてステージ駆動系３２を制御することで、ウエハステージＷＳＴの位置及び速度を制御する。なお、ウエハ干渉計２６の代わりに、回折格子と検出器とを組み合わせたエンコーダ方式の位置計測システムを使用してもよい。
【００２４】
また、露光装置ＥＸＡは、露光データファイル（露光レシピ）等を記憶する記憶部３８と、光学系（照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬ）の所定の条件（照明条件等）の変化量に対する、その光学系の所定の光学特性の変化量である感度（詳細後述）の情報を求める感度演算部４３と、後述の複数のテストパターンからその光学特性の評価に使用する複数の評価用パターンを選択するパターン選択部４４と、その光学特性が基準となる特性に所定の許容範囲で合致しているかどうかを判定する特性判定部４５とを有する。パターン選択部４４は、一例として、階層型クラスター分析を用いてその評価用パターンを選択する（詳細後述）。
【００２５】
その所定の条件には、一例として、投影光学系ＰＬの開口数ＬＮＡ（投影条件）の他に、照明光学系ＩＬＳの開口数ＩＮＡ及び輪帯照明を行う場合の輪帯比Ｒｒ（輪帯状の照明光源の内径を外径で割った値）等の照明条件がある。なお、その光学系に光源を含めて、照明光ＩＬの波長（露光波長）及びその半値幅等をも変化させてもよい。この露光波長等も照明条件とみなすことができる。照明条件及び投影条件はそれぞれ露光条件の一部である。なお、開口数ＩＮＡの代わりにコヒーレンスファクタ（いわゆるσ値）を用いてもよい。
【００２６】
また、レチクルのパターンに対して照明光源の形状を最適化して任意形状の照明光源を用いる場合には、その所定の条件として、光強度分布等をツェルニケ(Zernike) 多項式で表した場合のツェルニケ強度変調（Zernike Intensity Modulation (ZIM)）関数、又はツェルニケ・ディストーション変調（Zernike Distortion Modulation (ZDM)）関数等を使用してもよい。なお、上述のツェルニケ強度変調関数及びツェルニケ・ディストーション変調関数は、米国特許出願公開第２０１２／０１３３９１５号明細書に開示されているものを用いることができる。また、光強度分布等を瞳面上に仮想的に設けたグリッド（区画）ごとに離散的に表した場合の瞳強度分布の離散化データを使用してもよい。このような瞳強度分布の離散化データは米国特許出願第１４／３９８，２４５号明細書に開示されているものを用いることができる。また、その評価対象の所定の光学特性は、一例として光学的近接効果による投影像の変化特性を示すＯＰＥ（Optical Proximity Effect）特性である。なお、ＯＰＥ特性は、投影光学系ＰＬによる投影像の特性であるが、照明条件によってもそのＯＰＥ特性は変化するため、ＯＰＥ特性は、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬを含む光学系の光学特性であるとみなすことができる。
【００２７】
記憶部３８、主制御部４０、感度演算部４３、パターン選択部４４、及び特性判定部４５を含んで、ＯＰＥ特性の評価装置２０が構成されている。感度演算部４３、パターン選択部４４、及び特性判定部４５は、露光装置ＥＸＡが備えるコンピュータのプログラムによって実行される機能（ソフトウェア上の機能）であり、主制御部４０は、そのコンピュータのオペレーティングシステムを含む。そのプログラムは、一例としてマスターサーバ６から通信回線１２を介して露光装置ＥＸＡの主制御部４０に供給される。また、露光装置ＥＸＡは、通信回線１２に接続されたＩＯポート４２及びＩＯポート４２を介した情報の入出力を制御する入出力制御部（以下、ＩＯ制御部という）４１を含む通信ユニット１０Ａと、表示装置１８及び入力装置１６とを有する。
【００２８】
図１の他の露光装置ＥＸＢ〜ＥＸＥの構成も露光装置ＥＸＡと同様であり、露光装置ＥＸＡ〜ＥＸＥの構成情報はそれぞれ露光装置ＥＸＡ〜ＥＸＥのＩＤ情報に対応させてマスターサーバ６の第１記憶部５１（図３参照）に記憶されている。なお、露光装置ＥＸＡ〜ＥＸＥは互いに機種が異なっていてもよい。一例として、露光装置ＥＸＡ，ＥＸＢが液浸型であり、露光装置ＥＸＣ，ＥＸＤがドライ型であってもよい。さらに、露光装置ＥＸＥは一括露光型のステッパーであってもよい。
【００２９】
露光装置ＥＸＡによるウエハＷの露光時に、基本的な動作として、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントが行われた後、ウエハステージＷＳＴのＸ方向、Ｙ方向への移動（ステップ移動）によって、ウエハＷの露光対象のショット領域が投影光学系ＰＬの露光領域の手前に移動する。そして、露光制御部１４の制御のもとで、レチクルＲのパターンの一部の投影光学系ＰＬによる像でウエハＷの当該ショット領域を露光しつつ、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを同期駆動して、投影光学系ＰＬに対してレチクルＲ及びウエハＷを例えば投影倍率を速度比としてＹ方向に走査することによって、当該ショット領域の全面にレチクルＲのパターンの像が走査露光される。このようにステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷの複数のショット領域に対して順次レチクルＲのパターンの像が露光される。
【００３０】
また、予めレチクルＲ等のパターン及び露光装置ＥＸＡ等の構成に応じて、上述の光学系の所定の条件（照明条件等）の目標値を設定しておくことが好ましい。その目標値等を効率的に設定するためにマスターサーバ６が設けられている。
図３において、マスターサーバ６は、複数のＣＰＵ（中央演算ユニット）と、半導体メモリと、ハードディスク装置等の大容量の記憶装置とを備えたコンピュータである。また、マスターサーバ６は、主制御部５０（オペレーティングシステム）と、通信回線１２，１３との間で送受信を行うためのＩＯポート８Ａと、DVD (digital versatile disk)又はフラッシュメモリ等の記録媒体５３に記録されたデータ及びプログラムを読み取るとともに、記録媒体５３にデータ等を書き込むことが可能な記録再生部５２と、記憶装置の一部である第１記憶部５１及び第２記憶部６１と、オペレータが制御情報等を入力するための入力装置（不図示）と、各種情報を表示するための表示装置（不図示）と、以下で説明するコンピュータのプログラムによって実行される種々の機能（ソフトウェア上の機能）とを備えている。
【００３１】
そのソフトウェア上の機能としては、ＩＯポート８Ａを制御するためのＩＯ制御部５４と、上述の所定の条件等を計算する条件計算部５５と、条件計算部５５で計算された条件（又は予め設定されている条件）を用いて、目標とする光学特性が得られるかどうかを判定する評価部５８とがある。これらの機能は、それぞれ例えば主制御部５０が記録媒体５３から読み取ったプログラムを実行させることによって実現される。
【００３２】
そして、一例として、条件計算部５５は、設定された光学条件のもとで露光装置ＥＸＡ〜ＥＸＥで露光されるパターンの空間像をシミュレーションによって求める空間像演算部５６Ａと、それぞれ対応する条件の最適値等を求める第２〜第４の計算部５６Ｂ，５６Ｃ，５６Ｄ，５６Ｅとを有する。また、評価部５８は、複数の条件のもとで上述の所定の光学特性を計算によって求める特性演算部６２と、その光学特性の感度の情報を求める感度演算部６３と、後述の複数のテストパターンからその光学特性の評価に使用する複数の評価用パターンを選択するパターン選択部６４と、求められる光学特性が基準となる特性に所定の許容範囲で合致しているかどうかを判定する特性判定部６５と、主制御部５０及び条件計算部５５との間でデータの授受等を行う副制御部６０と、第２記憶部６１とを有する。感度演算部６３、パターン選択部６４、及び特性判定部６５はそれぞれ露光装置ＥＸＡの感度演算部４３、パターン選択部４４、及び特性判定部４５と同様の機能である。
【００３３】
本実施形態のリソグラフィシステムＤＭＳにおいて、製造対象の半導体デバイス等のあるレイヤの露光（レチクルＲを用いた露光とする）を露光装置ＥＸＡから他の露光装置ＥＸＢに移管する場合には、例えば露光装置ＥＸＢのＯＰＥ特性を所定の許容範囲内で露光装置ＥＸＡのＯＰＥ特性に合わせておく必要がある。また、レチクルＲとは異なるレチクルを用いる他のレイヤの露光も露光装置ＥＸＡから露光装置ＥＸＢに移管するものとすると、種々のパターンに関して露光装置ＥＸＢの光学特性を露光装置ＥＸＡの光学特性に合わせておく必要がある。このために、予め互いに異なる多数のテストパターンを用意し、これらの多数のテストパターンに関して光学特性を合わせるものとすると、光学特性の計測時間などが長くなり、露光工程のスループットが低下する。
【００３４】
そこで、本実施形態では、例えばそれぞれレチクルＲ及び他の複数のレチクルのパターンの一部のパターンから構成される多数のテストパターンから、以下のように実際にＯＰＥ特性を評価するために使用する複数の評価用パターンを選択する。一例として、それらのテストパターンは、互いに線幅、周期、及び／又は周期方向の異なる複数のライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという）、互いに線幅、周期、及び／又は周期方向の異なる複数のコンタクトホールパターン、並びに互いに線幅及び／又は方向の異なる複数の孤立的なラインパターン等を含むものである。また、露光対象の半導体デバイス等のレイヤ等に応じて、それらのテストパターンは、例えば複数のＬ＆Ｓパターン又は複数のコンタクトホールパターンであってもよい。
【００３５】
以下、本実施形態の評価用パターンの選択方法の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。ここでは、マスターサーバ６の空間像演算部５６Ａで光学シミュレーションによって露光装置ＥＸＡで露光される複数のテストパターンの空間像を求め、この空間像から得られるパターンの線幅等の情報を用いて評価用パターンを選択するものとする。また、図４のステップ１０２の前半において、図３の複数枚（例えば３枚）のテストレチクルＲＴ１，ＲＴ２，ＲＴ３の複数のテストパターンの構成データがマスクサーバＭＳＥからマスターサーバ６の副制御部６０を介して第２記憶部６１に記憶される。テストレチクルＲＴ１〜ＲＴ３にはＩ個（Ｉは例えば１０以上の整数）のテストパターンPtni（ｉ＝１〜Ｉ）が形成されている。また、実際にはテストパターンの数は例えば数１００程度でもよいが、以下の説明では、分かり易いように、テストパターンは２７個（２７種類：Ｉ＝２７）であるとする。なお、実際のテストパターンの数は、数１００程度であってもよいし、数千、数万であってもよい。本実施形態の手法においては、実際のテストパターンの数が有限であればよい。
【００３６】
さらに、ステップ１０２の後半において、マスターサーバ６の副制御部６０は、空間像演算部５６Ａにおけるシミュレーション用の露光装置ＥＸＡの光学系（照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬ）の各条件をそれぞれレチクルＲ用に最適化された条件に設定する。このときの光学系の状態（以下、第１の状態という）では、一例として輪帯照明を用いて液浸露光を行うものとして、投影光学系ＰＬの開口数ＬＮＡを１．３０、照明光学系ＩＬＳの開口数ＩＮＡ（ここでは投影光学系ＰＬの物体面側での値に換算した値）を１．２７４、輪帯比Ｒｒを０．２とする。開口数ＬＮＡ、開口数ＩＮＡ、及び輪帯比Ｒｒをそれぞれその光学系の第１、第２、及び第３の条件という。これらの第１〜第３の条件の値は、例えば条件計算部５５の計算部５６Ｂ〜５６Ｄによって最適化されたものである。そして、その第１の状態のもとで、空間像演算部５６Ａのシミュレーションによって、全部のテストパターンPtni（全部のパターン）の像を露光装置ＥＸによってレジストが塗布された未露光のウエハＷに露光した場合の空間像（光強度分布）を求める。計算された光強度分布の情報は第２記憶部６１に記憶される。
【００３７】
次のステップ１０４において、その光学系の条件を、その第１の状態に対して、第１の条件（開口数ＬＮＡ）だけが所定量Δａ（例えば０．０３）だけ変化した第２の状態に設定する。そして、その第２の状態のもとで、空間像演算部５６Ａのシミュレーションによって、全部のテストパターンPtniの像を露光装置ＥＸによって露光した場合の空間像を求め、求めた空間像の光強度分布の情報を記憶する（ステップ１０６）。次のステップ１０８において、副制御部６０はその光学系の全部の条件を変更したかどうかを判定する。この段階では、一つの条件を変更したのみであるため、動作はステップ１０４に戻る。
【００３８】
そして、シミュレーション上でその光学系を、その第１の状態に対して、第２の条件（開口数ＩＮＡ）だけが所定量Δｂ（例えば０．０３）変化した第３の状態に設定する。そして、その第３の状態のもとで、空間像演算部５６Ａのシミュレーションによって、全部のテストパターンPtniの像を露光装置ＥＸによって露光した場合の空間像を求め、求めた空間像の光強度分布の情報を記憶する（ステップ１０６）。次のステップ１０８からステップ１０４に戻り、シミュレーション上でその光学系を、その第１の状態に対して、第３の条件（輪帯比Ｒｒ）だけが所定量Δｃ（例えば０．０３）だけ変化した第４の状態に設定する。その第４の状態のもとで、ステップ１０６（空間像のシミュレーション）を実行する。なお、上述の第１〜第３の条件の変更の幅Δａ〜Δｃは、互いに異なっていてもよい。
【００３９】
次のステップ１０８において、全部の条件が変更されたため、動作はステップ１１０に移行して、空間像演算部５６Ａは、上述のシミュレーションで求められたテストパターンの空間像の光強度分布を予めコータ・デベロッパ（不図示）の特性に応じた設定された閾値（スライスレベル）で２値化する。この２値化されたパターンは、実際に露光されたウエハをコータ・デベロッパ（不図示）で現像して得られるレジストパターンに対応する。さらにステップ１１２において、マスターサーバ６の特性演算部６２は、その２値化されたテストパターンの像の情報を用いて、上述の第１〜第４の状態でシミュレーションによって求められた全部のテストパターンPtniの像中の所定部分（例えばそのテストパターンPtni中で最も微細な部分）の幅であるＣＤ（critical dimension）値を求める。それらのテストパターンのＣＤ値の計算値は第２記憶部６１に記憶される。
【００４０】
そして、ステップ１１４において、感度演算部６３は、第２記憶部６１に記憶されたＣＤ値の計測値を用いて、光学系の３つの条件毎に全部のテストパターンPtniのＣＤ値の感度Ｓｉ１，Ｓｉ２，Ｓｉ３（ｉ＝１〜２７）を求める。一例として、感度Ｓｉｋ（ｋ＝１〜３）（ｎｍ）は、次のように、ステップ１０２（第１の状態）で露光されたパターンのＣＤ値（ｃｄｉ１とする）と、ステップ１０６（第２〜第４の状態）で露光されたパターンのＣＤ値（ｃｄｉｋとする）との差分で表されるものとする。
【００４１】
Ｓｉｋ＝ｃｄｉｋ−ｃｄｉ１  …（１）
次の表１に、第１〜第２７のテストパターンPtniに関して求められた、第１の条件（開口数ＬＮＡ）、第２の条件（開口数ＩＮＡ）、及び第３の条件（輪帯比Ｒｒ）に対するＣＤ値の感度Ｓｉ１，Ｓｉ２，Ｓｉ３（ｉ＝１〜２７）の一例を示す。
【００４２】
【表１】
0006536813.tif 000002
【００４３】
次のステップ１１６〜１２０において、パターン選択部６４は、表１の感度を用いて階層型クラスター分析を行うことによって、第１〜第２７のテストパターンPtniを類似度（ここでは感度の類似度）に応じて複数のクラスターに分類する。ここで、類似度とは、複数の集合がどれだけ似ているのかを数量化したものである。本実施形態では、露光装置ＥＸＡの光学系（照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬ）の調整可能なパラメータ（開口数ＬＮＡ、開口数ＩＮＡ、及び輪帯比Ｒｒ等）を所定量だけ変化させた場合における第１〜第２７のテストパターンPtniの空間像又はレジストパターンのＣＤ値の変化量が、複数のテストパターンPtniの間でどれだけ似ているのかを数量化したものを類似度としている。
ステップ１１６において、ｉ番目及びｊ番目のテストパターンPtni，Ptnj（ｊ＝１〜２７で、ｊ≒ｉ）の間の類似度を示す情報として、一例として次のような感度Ｓｉｋと感度Ｓｊｋとの差分の自乗和の平方根よりなる距離ｄ（ｉ，ｊ）を計算する。感度を規定する条件が一つの場合（例えば開口数ＬＮＡのみの場合）、その距離ｄ（ｉ，ｊ）は２つの感度の差分の絶対値になる。
【００４４】
ｄ（ｉ，ｊ）＝｛Σk=13（Ｓｉｋ−Ｓｊｋ）2｝1/2  …（２）
なお、本実施形態においては、距離ｄ（ｉ，ｊ）を式（２）のように定義しているため、２つのテストパターン間の類似度が高くなるほど、それらの間の距離ｄ（ｉ，ｊ）は小さくなる。このため、２つのテストパターン間の類似度が高くなるほど量が大きくなる情報を使用したい場合、その情報としては距離ｄ（ｉ，ｊ）の逆数を使用してもよい。また、初期状態では、第１〜第２７のテストパターンPtniがそれぞれ第１〜第２７のクラスターＣＬｉ（ｉ＝１〜２７）となる。その距離ｄ（ｉ，ｊ）を２つのクラスター間の距離ともみなすことができる。
【００４５】
図５（Ａ）は、初期状態でパターン選択部６４において計算された、テストパターンPtni，Ptnj（ここではクラスターＣＬｉ，ＣＬｊ）間の距離ｄ（ｉ，ｊ）の一部を示す。なお、ｄ（ｉ，ｊ）＝ｄ（ｊ，ｉ）であるため、図５（Ａ）では、同じ距離の部分は表示を省略している（図５（Ｅ）も同様）。
さらに、ステップ１１８において、図５（Ａ）の中で距離ｄ（ｉ，ｊ）が最短となる２つのクラスターＣＬｉ，ＣＬｊを１つのクラスターに併合する。最短距離が複数ある場合には、例えば最も小さい番号のクラスターを併合してもよい。一例として、図５（Ｂ）に示すように、１７番目のクラスターＣＬ１７と、２２番目のクラスターＣＬ２２とが一つのクラスターＣＬ１７となる。そして、ステップ１２０において、クラスターが一つになったかどうかを判定する。この段階では、クラスターは２６個であるため、動作はステップ１１６に戻り、現在のｉ番目及びｊ番目のクラスター間の距離ｄ（ｉ，ｊ）を次のように計算する。
【００４６】
ｄ（ｉ，ｊ）＝Ａ（ｉ）・ｄ（ｉ，ａ）’＋Ｂ（ｉ）・ｄ（ｉ，ｂ）’
＋Ｃ（ｉ）・ｄ（ａ，ｂ）’  …（３）
なお、ここでは、ｊ番目のクラスターは、その前段階のａ番目のクラスターとｂ番目のクラスターとが併合されたものとして、距離ｄ（ｉ，ａ）’，ｄ（ｉ，ｂ）’，ｄ（ａ，ｂ）’はそれぞれその前段階におけるｉ番目及びａ番目のクラスター間の距離、ｉ番目及びｂ番目のクラスター間の距離、及びａ番目及びｂ番目のクラスター間の距離を表している。また、クラスター分析のうちのウォード法(ward method)を適用する場合、式（３）における係数Ａ（ｉ），Ｂ（ｉ），Ｃ（ｉ）は以下のように表される。なお、ｎｉ，ｎａ，ｎｂはそれぞれその前段階において、ｉ番目、ａ番目、及びｂ番目のクラスターに含まれるテストパターンの数を表している。
【００４７】
Ａ（ｉ）＝（ｎｉ＋ｎａ）／（ｎｉ＋ｎａ＋ｎｂ）  …（４Ａ）
Ｂ（ｉ）＝（ｎｉ＋ｎｂ）／（ｎｉ＋ｎａ＋ｎｂ）  …（４Ｂ）
Ｃ（ｉ）＝−ｎｉ／（ｎｉ＋ｎａ＋ｎｂ）  …（４Ｃ）
なお、階層型クラスター分析において、類似度を算出する具体的な方法として、他の単一法(single method)、完全連結法(complete method)、平均法(average method)、マクイッティ法（mcquitty method）、中間法(median method)、又は重心法(centroid method)などのウォード法以外の類似度を算出する方法を適用可能である。
【００４８】
そして、ステップ１１８において、その計算された距離ｄ（ｉ，ｊ）が最短となる２つのクラスターＣＬｉ，ＣＬｊを１つのクラスターに併合する。一例として、図５（Ｃ）に示すように、５番目のクラスターＣＬ５と、２３番目のクラスターＣＬ２３とが一つのクラスターＣＬ５となる。この段階ではクラスターは２５個であるため、動作はステップ１２０からステップ１１６に戻り、クラスター間の距離が計算され、ステップ１１８において、一例として、図５（Ｄ）に示すように、２番目のクラスターＣＬ２と、１３番目のクラスターＣＬ１３とが一つのクラスターＣＬ２となる。さらに、クラスターは２４個であるため、動作はステップ１２０からステップ１１６に戻り、図５（Ｅ）に示すように２４個のクラスター間の距離ｄ（ｉ，ｊ）が計算される。そして、ステップ１１８において、図５（Ｆ）に示すように、一例として２番目のクラスターＣＬ２と、２１番目のクラスターＣＬ２１とが一つのクラスターＣＬ２となる。
【００４９】
このようにステップ１１６，１１８を繰り返すことによって、図６の樹形図(dendrogram)で示すようにクラスターが一つに統合される。図６において、横軸はテストパターンPtniの番号ｉであり、縦軸はクラスター間の距離ｄを示す。なお、説明の便宜上、距離ｄは部分的に拡大して表されている。この段階で動作はステップ１２０からステップ１２２に移行して、パターン選択部６４は、図６において、距離ｄの閾値を所定の第１の距離ｄ１に設定し、相互の距離がその距離ｄ１以下になるｎ個（ｎは２以上で２６以下の整数）のクラスターを特定する。なお、その距離ｄ１は、その距離ｄ１以下になるクラスターの個数が予め定めた個数（例えば１０個程度）以下になるように設定される。図６の場合、ｎ＝７であり、７つのクラスターＣＬ１〜ＣＬ７が特定される。これは、全部（ここでは２７個）のテストパターンPtniが、お互いの距離がｄ１以下になるように感度が類似している７つのブループ（クラスター）に分類されたことを意味している。
ここで、２つのテストパターンの感度の差分を距離ｄ（ｉ，ｊ）として用いているため、それぞれのテストパターンのＯＰＥ特性の類似度に応じて各テストパターンを分類することができる。そして、２つのテストパターンの感度の差分の絶対値を距離ｄ（ｉ，ｊ）として用いているため、各テストパターンの分類の高精度化を図ることができる。
【００５０】
そして、ステップ１２４において、パターン選択部６４は、そのｎ個のクラスターからそれぞれ一つのテストパターンを評価用パターンとして選択する。これによって、ｎ個の評価用パターンが選択される。選択方法は任意であり、例えば各クラスターから最も左側に配置されているテストパターンを選択してもよい。この場合、クラスターＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ４，ＣＬ５，ＣＬ６，ＣＬ７からそれぞれ第１４、第１、第４、第５、第１９、第１２、及び第９のテストパターンPtniが評価用パターンとして選択される。パターン選択部６４は、選択されたｎ個の評価用パターンの識別情報（テストパターンPtniの番号ｉ等）を副制御部６０を介して第２記憶部６１に記憶する。さらに、ステップ１２６において、副制御部６０は、そのｎ個の評価用パターンに関してステップ１１２で（第１の状態のもとで）求められたｎ個のＣＤ値、及びそのｎ個の評価用パターンに関してステップ１１４で算出された複数の条件毎の感度を、ＯＰＥ特性を表す基準値及びその評価用パターンの感度の情報として第２記憶部６１に記憶する。そのｎ個の評価用パターンの識別情報、並びにその基準値及び感度の情報は、通信回線１２を介してマッチング対象の露光装置ＥＸＢの主制御部４０に供給され、主制御部４０はその情報を露光装置ＥＸＢの記憶部３８に記憶する。そのｎ個の評価用パターンの識別情報は露光装置ＥＸＡの記憶部３８にも記憶される。
【００５１】
なお、選択した各クラスターの内部の複数のテストパターン間の類似度をより高くしたい場合には、ステップ１２２において、図７に示すように、距離ｄの閾値を上述の第１の距離ｄ１より小さい第２の距離ｄ２に設定し、相互の距離がその距離ｄ２以下になるｎ個のクラスターを特定すればよい。図７の場合、ｎ＝１５であり、１５個のクラスターＣＬ１〜ＣＬ１５が特定される。そして、ステップ１２４において、これらのクラスターＣＬ１〜ＣＬ１５からそれぞれ一つのテストパターンが評価用パターンとして選択される。このように距離ｄの閾値を小さくする（類似度の閾値を大きくする）ほど、距離がその閾値以下のクラスターの数が多くなり、選択される評価用パターンの数も多くなる。このように、変動量の類似度の閾値を設定することにより、適切な数の評価用パターンを選択できる。ここで、各クラスターＣＬ１〜ＣＬ１５のそれぞれに分類されている複数のテストパターンの感度の類似度は、それぞれのクラスターＣＬ１〜ＣＬ１５内において実質的に同じであると見なせる。従って、それぞれのクラスターＣＬ１〜ＣＬ１５から任意に１つのテストパターンを抽出すれば、そのテストパターンが評価用パターンとして適切なものとなる。言い換えると、各クラスターに分類された評価パターンの光学特性の変動量（例えばＯＰＥ特性）は、同じ代表値を持つことになる。
このシミュレーションによって多くのテストパターンから使用対象のテストパターンを選択する方法によれば、露光、現像、レジストパターンの線幅の計測を演算によって行うことができるため、テストパターンの数が増加しても短時間に使用対象のテストパターンを選択できる。さらに、レジストパターンの線幅の計測誤差が除去できるため、より正確に使用対象のテストパターンを選択できる。
【００５２】
次に、露光装置ＥＸＢにおいて、ＯＰＥ特性を露光装置ＥＸＡの特性にマッチングさせて露光を行う方法の一例につき図８のフローチャートを参照して説明する。まず、図８のステップ１３０において、他の光学系としての露光装置ＥＸＢの光学系（照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬ）の各条件を、ステップ１０２で露光装置ＥＸＡの光学系の各条件が設定された値と同じ値（第１の状態）に設定する。そして、露光装置ＥＸＢのレチクルステージＲＳＴに順次、テストパターンPtniが形成されたテストレチクルＲＴ１〜ＲＴ３をロードして、レジストが塗布された未露光のウエハ（ウエハＷとする）の複数のショット領域に、テストレチクルＲＴ１〜ＲＴ３のパターンの像を露光し、露光されたウエハＷをコータ・デベロッパ（不図示）で現像する。なお、評価用パターンとして選択されたｎ個のテストパターンPtniが例えばテストレチクルＲＴ１のみに形成されている場合、露光装置ＥＸＢではテストレチクルＲＴ１のパターンのみを露光するだけでよい。また、１枚の評価用のテストレチクル（不図示）に、選択されたｎ個の評価用パターンを形成しておき、露光装置ＥＸＢではその１枚の評価用のテストレチクルのパターンのみを露光するだけでもよい。
【００５３】
次のステップ１３２において、現像後のウエハＷを検査装置ＭＥＡに搬送し、検査装置ＭＥＡにおいて、ウエハＷに形成されたテストパターンPtniの像のうちのｎ個の評価用パターンのＣＤ値を計測する。計測値は露光装置ＥＸＢの特性判定部４５に供給される。その計測値は、一例として図９の実線の曲線Ａ１に沿うデータ列となる。なお、図９の横軸は、そのｎ個の評価用パターンに相当するテストパターンPtniの番号ｉを示す。図９では、ｎ個の評価用パターンとして図６の距離ｄ１以下の７個のクラスターＣＬ１〜ＣＬ７から選択されたテストパターンが使用されている。
【００５４】
そして、ステップ１３４において、特性判定部４５では、ステップ１２６でマスターサーバ６から供給されたＯＰＥ特性の基準値（ｎ個のＣＤ値）の情報を記憶部３８から読み出す。その基準値は、一例として図９の点線の曲線Ａ２に沿うデータ列となる。特性判定部４５は、ｎ個の評価用パターンに関する、露光装置ＥＸＢで計測されたＣＤ値（計測値）とその基準値との差分の自乗和をＯＰＥ特性の誤差として求める。そして、ステップ１３６において、その誤差が予め定められている許容範囲内である場合には、露光装置ＥＸＢのＯＰＥ特性は基準となる特性にその許容範囲内でマッチングしていると見なして、ステップ１４０に移行し、露光装置ＥＸＢにおいてレチクルＲのパターンの像をウエハに露光する。なお、ＯＰＥ特性の誤差として、計測値とその基準値との差分の自乗和を用いる際に、各評価用パターンに関する計測値とその基準値との差分をそれぞれ自乗した後に、各評価用パターン毎に重み付けを行って和をとってもよい。また、各評価用パターン毎に等しい重み付けを行って和をとってもよい。また、自乗和ではなく、各評価用パターンに関するＯＰＥ差をＯＰＥ特性の誤差として用いてもよい。
【００５５】
一方、ステップ１３６において、その誤差がその許容範囲内でない場合には、ステップ１３８に移行して、露光装置ＥＸＢの主制御部４０は、記憶部３８からｎ個の評価用パターンに関して露光装置ＥＸＡ用のシミュレーションで求められた光学系の条件毎の感度の情報を読み出し、これらの感度の情報と図９の曲線Ａ１，Ａ２間の偏差（各評価用パターンのＣＤ値の誤差）とを用いて、実線の曲線Ａ１を点線の曲線Ａ２に合わせるための、光学系の各条件（ここでは開口数ＬＮＡ，ＩＮＡ、及び輪帯比Ｒｒ）の調整量を求める。そして、副制御部１４及び光学系制御部３７を介して、その求められた調整分だけそれら３つの条件を調整する。この後、ステップ１４０に移行して露光を行う。これによって、露光装置ＥＸＢのＯＰＥ特性を露光装置ＥＸＡの特性に合わせた状態で、レチクルＲのパターンを露光できる。このため、半導体デバイス等の隣接する複数のレイヤ間の重ね合わせ精度が高く維持され、半導体デバイス等を高精度に製造できる。
なお、上述において、光学系の各条件の調整量を求める際に、光学系の条件毎の感度の情報を読み出す代わりに、光学系の条件毎に結像計算を行い、その結像計算結果と各評価用パターンのＣＤ値の誤差とを用いて光学系の各条件の調整量を求めてもよい。
【００５６】
このシミュレーションによる露光方法によれば、ＯＰＥ特性を評価するための評価用パターンの数は、最初のＩ個（例えば２７個）のテストパターンに比べて少ないため、ステップ１３２における評価用パターンのＣＤ値の計測時間、及びステップ１３８における調整量の算出時間を短縮することができ、ＯＰＥ特性の評価及び計算時間を短縮することができる。この場合でも、使用されるｎ個の評価用パターンは、それぞれ光学系の各条件の変化に対する感度が類似しているｎ個のクラスター（一つ又は複数のテストパターン）から選択されたパターンであり、全部のテストパターンを使用する場合とほぼ同等に露光装置ＥＸＢのＯＰＥ特性を評価して調整することができる。
【００５７】
上述のように、本実施形態の評価部５８（評価装置）は、光学系（照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬ）のＯＰＥ特性（光学特性）を評価するために使用可能な複数のテストパターンPtniの像（複数のパターンに関連する（複数の）情報）を用いて、その光学系が第１の状態のときに計測される各テストパターンのＣＤ値（第１の光学特性）と、その光学系がその第１の状態からそれぞれ第２〜第４の状態に変化したときに計測される各テストパターンのＣＤ値（第２の光学特性）とを記憶する第２記憶部６１を有する。さらに、評価部５８は、パターン選択部６４を有し、パターン選択部６４は、各テストパターンの、その第１の状態でのＣＤ値からその第２〜第４の状態でのＣＤ値への変動量である光学系の条件毎の感度の間の距離ｄ（ｉ，ｊ）（類似度を表す情報）を求め、この距離ｄ（ｉ，ｊ）に基づいて階層型クラスター分析を行ってそれらのテストパターンPtniから、ＯＰＥ特性を評価するために使用するｎ個（ｎは２以上の整数）の評価用パターンを選択し、選択したｎ個の評価用パターンの識別情報（評価用パターンに関する情報）を第２記憶部６１に記憶させる。この評価部５８の各機能は、コンピュータのプログラムによって実行される。
【００５８】
また、評価部５８を用いるＯＰＥ特性の評価方法は、複数のテストパターンPtniの空間像の情報を用いてその光学系が第１の状態のときのそれらのテストパターンのＣＤ値（第１の光学特性）を求めるステップ１０２，１１２と、それらのテストパターンを用いてその光学系が第２〜第４の状態に変化したときのそれらのテストパターンのＣＤ値（第２の光学特性）を求めるステップ１０６，１１２と、その第１の状態でのＣＤ値からその第２〜第４の状態でのＣＤ値への変動量（感度）の間の距離ｄ（ｉ，ｊ）（類似度を表す情報）を求め、この距離ｄ（ｉ，ｊ）に基づいてそれらのテストパターンPtniからＯＰＥ特性を評価するために使用するｎ個の評価用パターンを選択するステップ１１６，１２２，１２４とを有する。言い換えると、本実施形態の評価方法は、複数のテストパターンPtniの像を用いてその光学系の状態が変化したときのそれらの光学特性（例えばＣＤ値）の変動量を、複数のパターンごとに求めるステップ１０２，１０６，１１２と、それらのテストパターンPtniごとに変動量の類似度を求め、求められた類似度を使用して、それらのテストパターンから光学特性を評価するために使用するｎ個の評価用パターンを選択するステップ１１６，１２２，１２４とを有する。
【００５９】
本実施形態によれば、複数のテストパターンの第１の状態でのＣＤ値から第２〜第４の状態でのＣＤ値への変動量（光学系の複数の条件の感度）を求め、これらの感度間の距離ｄ（ｉ，ｊ）が近い複数のテストパターン（一つのクラスター）から一つのテストパターンを評価用パターンとして選択できるため、光学系のＯＰＥ特性を評価するための評価用パターンを効率的に選択することができる。
【００６０】
また、評価部５８では、階層型クラスター分析を適用して、その複数のテストパターン間の距離ｄ（ｉ，ｊ）を用いてそれらの複数のテストパターンをｎ個のクラスターに分類し、それらのクラスターからそれぞれ一つのテストパターンを評価用パターンとして選択している。このため、特性（光学系の条件に対する感度）が類似している複数のテストパターンから一つのテストパターンを代表的に評価用パターンとして選択できる。このため、選択された複数の評価用パターンを用いても、ＯＰＥ特性を高精度に評価できる。
【００６１】
また、本実施形態の露光装置ＥＸＡの評価装置２０は、光学系（照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＬ）のＯＰＥ特性（光学特性）を評価するために使用可能な複数のテストパターンPtniの像（複数のパターンに関連する（複数の）情報）を用いて、その光学系が第１の状態のときに計測される各テストパターンのＣＤ値（第１の光学特性）と、その光学系がその第１の状態からそれぞれ第２〜第４の状態に変化したときに計測される各テストパターンのＣＤ値（第２の光学特性）とを記憶する記憶部３８を有する。さらに、評価装置２０は、パターン選択部４４を有し、パターン選択部４４は、各テストパターンの、その第１の状態でのＣＤ値からその第２〜第４の状態でのＣＤ値への変動量である光学系の条件毎の感度の間の距離ｄ（ｉ，ｊ）（類似度を表す情報）を求め、この距離ｄ（ｉ，ｊ）に基づいて階層型クラスター分析を行ってそれらのテストパターンPtniから、ＯＰＥ特性を評価するために使用するｎ個（ｎは２以上の整数）の評価用パターンを選択し、選択したｎ個の評価用パターンの識別情報（評価用パターンに関する情報）を記憶部３８に記憶させる。このため、評価装置２０は、評価部５８の代わりに使用することが可能である。
【００６２】
また、本実施形態の露光装置ＥＸＢは、露光光源からの照明光ＩＬでパターンを照明し、その露光光源からの光でそのパターン及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷ（基板）を露光する露光装置であって、本実施形態の評価装置２０と、評価装置２０によって選択された複数の評価用パターンを用いて計測されるＯＰＥ特性に基づいてそのＯＰＥ特性を調整する光学系制御部３７（調整部）とを備えている。
【００６３】
この露光装置によれば、その複数の評価用パターンを用いることによって効率的に、かつ高精度にＯＰＥ特性を評価できるため、その計測結果に基づいて効率的に、かつ高精度にＯＰＥ特性を調整できる。
また、本実施形態の光学特性の評価方法を以下の通り記述しても良い。
本実施形態の光学特性の評価方法は、その光学特性を評価するために使用可能な複数のパターンに関連する情報を使用して、その光学系の状態が変化したときの光学特性の変動量を、複数のパターンごとに求めることと、これら複数のパターンを、光学特性の変動量を用いて１又は複数の群に分類することとを含む。
ここで、１又は複数の群に分類することは、教師なし学習法を用いて１又は複数の群に分類することを含んでいても良い。
【００６４】
また、１又は複数の群のそれぞれから、その群に分類されたパターンのうちの少なくとも１つを評価用パターンとして選択しても良い。
また、光学特性の変動量を用いて１又は複数の群に分類することは、複数のパターンごとに求められた変動量の類似度を用いて分類しても良い。
また、光学特性の変動量を用いて１又は複数の群に分類することは、設定された変動量の類似度の閾値を用いて分類しても良い。このとき、類似度が閾値内となるように、１又は複数の群に分類しても良い。
【００６５】
また、本実施形態の評価装置を以下の通り記述しても良い。
本実施形態の光学系の光学特性の評価装置は、光学特性を評価するために使用可能な複数のパターンに関連する情報を記憶する記憶部と、複数のパターンに関連する情報を使用して、光学系が第１の状態から第２の状態に変化したときの光学特性の変動量を、複数のパターンごとに求める評価部と、これら複数のパターンを、光学特性の変動量を用いて１又は複数の群に分類する演算部とを備える。
ここで、演算部は、教師なし学習法を用いて１又は複数の群に分類しても良い。
【００６６】
また、演算部は、１又は複数の群のそれぞれから、その群に分類されたパターンのうちの少なくとも１つを評価用パターンとして選択しても良い。
また、演算部は、複数のパターンごとに求められた変動量の類似度を用いて１又は複数の群に分類しても良い。
また、演算部は、設定された変動量の類似度の閾値を用いて１又は複数の群に分類しても良い。このとき、類似度が閾値内となるように、１又は複数の群に分類しても良い。
上述の評価装置における演算部は、１又は複数の群に関連する情報を記録部に記憶させても良い。
なお、本実施形態では次のような変形が可能である。
上述の実施形態では光学系のＯＰＥ特性を評価しているが、評価対象の光学特性は光学系の収差特性若しくは偏光特性、投影光学系ＰＬの収差特性若しくは偏光特性、又は照明光学系の照明光源の形状若しくは偏光特性等でもよい。
【００６７】
また、上述の実施形態では、評価対象の光学系の光学特性として、テストパターンのＣＤ値（言い換えると、線幅）を用いたが、露光及び現像後に形成されるパターンのプロファイルを光学特性としてもよい。この露光及び現像後に形成されるパターンのプロファイルは演算によって算出されてもよい。また、評価対象の光学系の光学特性として、テストパターンの空間像の強度分布を用いてもよい。この空間像の強度分布は演算によって算出されてもよい。なお、演算によって算出された空間像の強度分布から、露光及び現像後に形成されるパターンのプロファイルを算出してもよい。この場合、例えば上述の実施形態における条件計算部５５は、空間像演算部５６Ａによって求められた空間像から、レジストシミュレーションを行って露光及び現像後に形成されるパターンのプロファイルを算出する計算部を備えていてもよい。ここで、レジストシミュレーションでは、空間像がレジスト層の内部においてどのような強度分布になるのかを算出し、算出された強度分布を用いてレジスト現像後にどのようなプロファイルになるのかを算出する。このようなレジストシミュレーションは、例えば米国特許第８，９１０．，０９３号公報に開示されているものを用いることができる。また、条件計算部は、エッチング工程やデポジション工程を経て形成されるパターンのプロファイルを算出する計算部を備えていてもよい。
【００６８】
また、上述の実施形態では、光学系等の所定の条件として、照明条件及び投影条件を用いているが、その所定の条件として、ステージ系の同期誤差であるＭＳＤ(Moving Standard Deviation: 移動標準偏差)、並びにレジスト塗布工程におけるレジストの厚さ及び現像工程における現像時間等を用いてもよい。
また、上述の実施形態では、光学系等の照明条件及び投影条件として、投影光学系ＰＬの開口数ＬＮＡ、照明光学系ＩＬＳの開口数ＩＮＡおよび輪帯比Ｒｒを用いたが、上述したツェルニケ強度変調関数又はツェルニケ・ディストーション変調関数の各項の係数を照明条件として用いてもよい。また、光学系等の照明条件及び投影条件として、照明光学系ＩＬＳの偏光特性、投影光学系の波面収差や偏光収差、瞳透過率分布等を用いてもよい。また、光学系の所定の条件として、投影光学系ＰＬまたは照明光学系ＩＬＳを構成する光学部材の位置や姿勢、光学部材の形状、光学部材の屈折率分布または光学部材の反射率分布を用いてもよい。
【００６９】
また、上述の実施形態では、光学シミュレーションによって多数のテストパターンの空間像を求め、その空間像から得られるＣＤ値を用いてその多数のテストパターンから複数の評価用パターンを選択している。このようにシミュレーションを用いる方法の代わりに、露光装置ＥＸＡにおいて実際のテストパターンPtniの像をウエハＷに露光する方法を使用してもよい。この場合には、ステップ１０２，１０６に対応するステップで露光装置ＥＸＡによる露光が行われ、ステップ１１０に対応するステップで露光されたウエハＷがコータ・デベロッパ（不図示）で現像され、ステップ１１２に対応するステップで、現像によって得られるレジストパターンの線幅を検査装置ＭＥＡで計測し、この計測値からＣＤ値が求められる。この後は上述の実施形態と同様に実際に使用するテストパターンを選択できる。
【００７０】
また、上述の実施形態では、階層型クラスター分析を用いて、複数のテストパターンPtniからｎ個の評価用パターンを選択している。しかしながら、階層型クラスター分析を用いることなく、K-means法に代表されるような非階層型クラスター分析を用いてもよい。例えば単にＣＤ値又は収差量等の変動量を複数段階に区分し、各段階の変動量に対応するテストパターンを評価用パターンとして選択するような方法も使用できる。なお、事前にクラスター数を固定する必要があるK-means法の代わりに、クラスター数を適応的に決定できるX-means法を用いてもよい。
【００７１】
なお、ｎ次元の特徴空間内における複数の個体間の類似度は、各個体の特徴ベクトル間の距離とすることができる。上述の実施形態においては、テストパターンのＣＤ値の変動量が１次元の特徴ベクトルとなる。
なお、特徴ベクトル間の距離としては、ユークリッド距離、Ｃｉｔｙ−Ｂｌｏｃｋ距離計量、最大距離計量等を用いることができる。
なお、本実施形態では、ＣＤ値の変動という物理的意味が明確な特徴空間内で類似度を比較しているため、光学系の光学特性を評価するためのパターンを精度よく効率的に選択できる。
【００７２】
また、上述の実施形態において、ディスプレイ等の表示部に各クラスター内の類似度を表示させてもよい。これにより、露光装置の使用者に、クラスター数を選択する指標を提示できる。
また、上述の実施形態において、ＯＰＥマッチングを実施する際に、複数のクラスターに重み付けを行ってもよい。例えば、各クラスターに分類されているテストパターンの数（種類）の多少に応じたウエイトを、複数のクラスターに与えてもよい。このとき、ウエイトはテストパターンの数に比例したものであってもよい。露光装置の使用者に、これらのウエイトを推奨する重み（ウエイト）として提示してもよい。また、複数のクラスターの重み付けは、各クラスターに分類されるテストパターンの数に限定されない。例えば、各クラスターを代表する評価用パターンのプロセスウィンドウの広狭に応じて重み付けを決定してもよい。、また、デバイスを製造するマスクにおいて出現する確率に応じて重み付けを決定してもよい。例えば、デバイスを製造するマスクにおいて出現する確率が高いパターンが分類されるクラスターに属する評価用パターンに高いウエイトを与えてもよい。また、デバイス動作において重要度が高いパターンが分類されるクラスターに属する評価用パターンに高いウエイトを与えてもよい。例えば、ゲートパターンに対応するテストパターンが分類されるクラスターに属する評価用パターンに高いウエイトを与えてもよい。ここで、デバイス動作における重要度は、例えば、そのパターンの電気特性とすることができる。
【００７３】
なお、上述の実施形態では、光学特性としてＯＰＥ特性、典型的にはＣＤ値を用いたが、ＣＤ−Ｆｏｃｕｓ曲線やＣＤ−Ｄｏｓｅの傾きも光学特性として使用することができる。なお、ＣＤ−Ｆｏｃｕｓ曲線を用いる場合には、例えば曲線を関数（例えば２次関数でフィッティングし、その係数の類似性で曲線同士の類似度を判断することができる。ここで、光学特性として、ＣＤ−Ｆｏｃｕｓ曲線やＣＤ−Ｄｏｓｅの傾きを用いる場合には、ＯＰＥマッチングのみならず、照明系の調整にも適用することができる。また、光学特性として、ＥＰＥ（エッジプレイスメントエラー）値を用いてもよい。
【００７４】
なお、上述の実施形態では、複数のテストパターンの中から、光学特性の評価のために使用する評価用パターンを選択する際に、教師なし学習に分類されるクラスター分析を用いたが、自己学習、共訓練、ＹＡＴＳＩ（Yet Another Two-Stage Idea）アルゴリズム等の半教師あり学習を用いてもよい。この場合、少数のテストパターンで作成された少なくとも１つの識別器を用いて、複数のテストパターンを識別しても良い。また、複数のテストパターンの中から、光学特性の評価のために使用する評価用パターンを選択する際に、深層学習（ディープラーニング）を用いてもよい。  また、上述の実施形態では、類似度又は非類似度を評価尺度として、テストパターンを分類したが、評価尺度としては、類似度及び非類似度には限定されない。
【００７５】
また、上記の実施形態のリソグラフィシステムＤＭＳ（露光装置ＥＸＡ，ＥＸＢ等）又はこれらを用いた露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造する場合、この電子デバイスは、図１０に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、前述した実施形態のリソグラフィシステムＤＭＳ等又は露光方法等によりマスクのパターンを基板に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００７６】
言い替えると、上記のデバイスの製造方法は、上記の実施形態のリソグラフィシステムＤＭＳ等又は露光方法を用いて、マスクのパターンを介して基板（ウエハ）を露光する工程と、その露光された基板を処理する工程（即ち、基板のレジストを現像し、そのマスクのパターンに対応するマスク層をその基板の表面に形成する現像工程、及びそのマスク層を介してその基板の表面を加工（加熱及びエッチング等）する加工工程）と、を含んでいる。
【００７７】
このデバイス製造方法によれば、露光装置ＥＸＢ等において、ＯＰＥ特性を効率的に調整できるため、電子デバイスを高いスループットで高精度に製造できる。
なお、上記の実施形態のリソグラフィシステムが備える露光装置は、ステッパー型の露光装置等でもよい。さらに、その露光装置は、露光光として波長１００ｎｍ以下の極端紫外光（Extreme Ultraviolet Light:以下、ＥＵＶ光という）を用いる露光装置（ＥＵＶ露光装置）等であってもよい。
【００７８】
また、本実施形態のデバイス製造方法では、特に半導体デバイスの製造方法について説明したが、本実施形態のデバイス製造方法は、半導体材料を使用したデバイスの他、例えば液晶パネルや磁気ディスクなどの半導体材料以外の材料を使用したデバイスの製造にも適用することができる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【符号の説明】
【００７９】
ＤＭＳ…リソグラフィシステム、ＥＸＡ〜ＥＸＥ…露光装置、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、６…マスターサーバ、２０…評価装置、４３…感度演算部、４４…パターン選択部、４５…特性演算部、５８…評価部
【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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