(57)【要約】      （修正有）【課題】デバイスの歩留まりを向上させる。【解決手段】ロット処理開始前などの露光装置運用前では、テスト露光と空間像計測とを両方行うとともに、ディストーションの変動要因となる気圧、温度、湿度の計測を行い、その投影像の歪みデータを取得するＡ１。その後、所要時間が短くてすむ空間像計測と変動要因の計測を毎日行いＡ２、その結果（空間像とテスト露光結果との相関関係から推定されるディストーションデータ）を用いて、回帰分析により、ディストーションの変動予測式の予測精度を高めていく。そして、予測精度が十分高まった場合には、空間像計測等のインターバルを長くしていくＡ３。変動予測式により予測されるディストーションが許容範囲を超える場合には、テスト露光と空間像計測を再度行い、その後の空間像計測の頻度も、毎日に戻す。この繰り返しにより、計測タイミング及び方法が最適化される。【選択図】図４
2008034537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の露光装置で第１パターンを形成された基板上に、前記第１パターンに重なり合うように第２パターンを形成する重ね合わせ露光機能を備えた露光装置を少なくとも１つ含む複数の露光装置を管理する管理方法であって、
前記複数の露光装置それぞれの露光性能の変動量に関する情報とその露光性能の変動要因に関する情報との測定を、任意のインターバルで行う測定工程と；
前記測定された前記露光性能の変動量に関する情報と、その露光性能の変動要因に関する情報とを収集する収集工程と；
前記収集された情報に基づいて、前記各露光装置の露光性能の変動を考慮して、前記重ね合わせ露光機能に関する情報を導出する導出工程と；を含む管理方法。
【請求項２】
前記導出された重ね合わせ露光に関する情報に基づいて、前記複数の露光装置を、その露光性能に応じてグループ分けするグループ化工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の管理方法。
【請求項３】
前記測定工程では、
同じグループ内の露光装置の露光性能を、同じ測定検査器を用いて測定することを特徴とする請求項２に記載の管理方法。
【請求項４】
前記導出された重ね合わせ露光に関する情報に基づいて、前記複数の露光装置の中から、重ね合わせ露光に用いられる露光装置を選択する選択工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の管理方法。
【請求項５】
前記導出された重ね合わせ露光に関する情報に基づいて、重ね合わせ露光に用いられる露光装置の露光性能を調整する調整工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の管理方法。
【請求項６】
前記導出された重ね合わせ露光に関する情報に基づいて、重ね合わせ露光に用いられる露光装置の露光性能の変動量を推定する推定工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の管理方法。
【請求項７】
前記推定工程の推定結果に基づいて、前記測定工程を行うタイミングを最適化することを特徴とする請求項６に記載の管理方法。
【請求項８】
前記導出工程で導出された重ね合わせ露光機能に関する情報に基づいて、前記測定工程を行うタイミングを最適化することを特徴とする請求項１に記載の管理方法。
【請求項９】
前記測定工程では、
前記各露光装置の露光性能に関する情報と、その露光性能の変動要因に関する情報とを測定するタイミングを、装置間で同時とすることを特徴とする請求項１に記載の管理方法。
【請求項１０】
前記複数の露光装置の少なくとも一部は投影光学系を備えた投影露光装置であり、
前記測定工程では、
前記推定工程で推定される変動量の推定精度に応じて、投影光学系を介した空間像と、基板上の転写結果とのいずれか一方を測定対象として選択することを特徴とする請求項６又は７に記載の管理方法。
【請求項１１】
前記複数の露光装置の少なくとも一部は投影光学系を備えた投影露光装置であり、
前記測定工程に先立って、
前記投影光学系を介した空間像から得られる露光性能の変動量と、基板上の転写結果から得られる露光性能の変動量とのずれ量に関する情報を求める工程をさらに含み、
前記測定工程では、空間像を測定し、
前記導出工程では、測定された前記空間像と、求められた前記ずれ量とに基づいて、前記重ね合わせ露光機能に関する情報を導出することを特徴とする請求項１に記載の管理方法。
【請求項１２】
前記導出された重ね合わせ露光に関する情報に基づいて、重ね合わせ露光に用いられる露光装置の露光性能の変動量を推定する推定工程をさらに含み、
前記推定工程で推定される変動量が所定値を超えた場合には、前記ずれ量に関する情報を求める工程を再度行うことを特徴とする請求項１１に記載の管理方法。
【請求項１３】
前記変動量が所定値を超えた場合には、前記ずれ量に関する情報を求める工程を再度行うことを特徴とする請求項１に記載の管理方法。
【請求項１４】
前記推定工程で推定される変動量が所定値を超えた場合には、前記測定工程を行うインターバルをより短くし、
前記推定工程で推定される変動量が所定範囲内である場合には、前記測定工程を行うインターバルをより長くすることを特徴とする請求項６又は７に記載の管理方法。
【請求項１５】
前記変動量が所定値を超えた場合には、前記測定工程を行うインターバルをより短くし、
前記変動量が所定範囲内である場合には、前記測定工程を行うインターバルをより長くすることを特徴とする請求項１に記載の管理方法。
【請求項１６】
前記各露光装置の露光性能の変動要因には、
その露光装置近傍の気圧、温度、湿度、露光用照明光の照射量、前記基板の温度に関する情報が含まれていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の管理方法。
【請求項１７】
前記各露光装置の露光性能には、
基板上に投影されるパターン像の歪みに関する情報と、
前記パターン像の前記基板上の転写位置との少なくとも一方を含むことを特徴とする１〜１６のいずれか一項に記載の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管理方法に係り、さらに詳しくは、複数の露光装置を管理する管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、デバイスの生産性を高めるために、複数の投影露光装置を用意し、これらの投影露光装置をホスト計算機で集中的に管理するリソグラフィシステムが構築されている。このようなリソグラフィシステムでは、スケジューリングの都合上、１枚のウエハ上について、各レイヤ（層）の回路パターンの転写に、異なる投影露光装置が用いられることが多い。
【０００３】
この場合に問題となるのが、各投影露光装置間における転写像の歪み（いわゆるディストーション）の号機間差である。装置間のディストーション差により、レイヤ間での回路の電気的な接続ポイントが相対的にずれないようにするために、基板上にすでに形成されたデバイスパターンと、転写するデバイスパターンの投影像との重ね合わせ精度を確保する必要があるのである。これらの像の重ね合わせ精度を確保するためには、投影像の歪み（すなわちディストーション）を各投影露光装置間でマッチングさせる必要がある。そこで、この種の複数の投影露光装置間のディストーションのマッチングを行うシステムとして、像歪み補正能力の号機間差や経時変化に起因するレイヤ間のショット形状誤差を極力低減することを目的としたリソグラフィシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
露光装置では、投影光学系を構成するレンズ間の空間間隔を変化させたり、レンズ間に形成された気密室の内圧を変化させたり、レチクルを光軸方向に移動させることによって、露光装置の製造誤差に起因するディストーションを調整するが、露光装置においては、外気温の変動や、大気圧の変動や、露光エネルギーの吸収によるレンズ状態の経時変動などにより、露光装置の製造誤差に起因するディストーションよりも量的に大きなディストーションが発生することもある。このようなディストーションは、光軸からの距離に依存して、投影倍率が変化する回転対称なディストーションとなる。このようなディストーションが存在すると、矩形パターンが、例えば、樽型や糸巻型のパターンとして基板上に投影されるようになる。特許文献１に開示されたリソグラフィシステムでは、このようなディストーションも考慮して装置間のマッチングを行うため、レンズ調整時や、定期的（例えば、月１回）ごとに、テスト露光による露光結果に基づいて、ディストーションを計測している。
【０００５】
しかしながら、外気温や、大気圧や、露光エネルギーの吸収によるレンズ状態は、日々変動するため、月１回のペースで計測されるディストーションは、必ずしも、現時点のディストーションと同じではない。これらを極力同じとするためには、ディストーションの計測頻度を増やせば良いが、ディストーションを計測するためには、テストレチクルを用いたテスト露光を行う必要もあり、計測頻度にも限界がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３６４５１号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、任意の露光装置で第１パターンを形成された基板上に、前記第１パターンに重なり合うように第２パターンを形成する重ね合わせ露光機能を備えた露光装置を少なくとも１つ含む複数の露光装置を管理する管理方法であって、前記複数の露光装置それぞれの露光性能の変動量に関する情報とその露光性能の変動要因に関する情報との測定を、任意のインターバルで行う測定工程と；前記測定された前記露光性能の変動量に関する情報と、その露光性能の変動要因に関する情報とを収集する収集工程と；前記収集された情報に基づいて、前記各露光装置の露光性能の変動を考慮して、前記重ね合わせ露光機能に関する情報を導出する導出工程と；を含む管理方法である。
【０００８】
これによれば、複数の露光装置各々の露光性能の変動量に関する情報と、その露光性能の変動要因に関する情報との測定のインターバルを可変としたので、各露光装置の露光性能の変動を考慮した重ね合わせ露光機能に関する情報を、高精度かつ短時間に、導出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】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００１０】
［デバイス製造処理システム］
図１には、本発明の一実施形態に係るデバイス製造処理システム１０００の概略構成が示されている。このデバイス製造処理システム１０００は、半導体ウエハを処理して半導体デバイスを製造するシステムであり、半導体工場内の温度及び湿度が管理されたクリーンルーム内に構築されている。図１に示されるように、デバイス製造処理システム１０００は、Ｎ台の投影露光装置１００1〜１００Nと、Ｎ台のトラック２００と、測定検査器１２０と、搬送ライン８００と、解析装置１７０と、工場内生産管理メインホストシステム（以下、「ホスト」とする）６００とを備えている。各トラック２００内には、コータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」とする）１１０が設けられている。
【００１１】
この内、各投影露光装置１００i（ｉ＝１、２、……、Ｎ）及びトラック２００、測定検査器１２０、解析装置１７０、ホスト６００は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）などの通信ネットワーク１８０を介して接続されている。すなわち、ハードウエア構成上では、各投影露光装置１００i（ｉ＝１、２、……、Ｎ）及びトラック２００、測定検査器１２０、解析装置１７０、ホスト６００の相互間の通信経路が確保されている。
【００１２】
投影露光装置１００iは、デバイスパターンを、投影光学系を介して、フォトレジストが塗布されたウエハに転写する装置である。投影露光装置１００iでは、ステージ座標系（ＸＹ座標系とする）を移動可能なウエハステージ上にウエハが保持される。そして、そのウエハステージが投影光学系に対してＸＹに移動することにより、投影光学系を介したレチクル上のデバイスパターンの投影像が、そのウエハの被露光面にマトリクス状に転写される。ここで、ウエハ上にすでにデバイスパターンの複数のショット領域が形成されている場合には、投影露光装置１００iでは、個々のショット領域に対してデバイスパターンの投影像が重ね合わせて転写される。デバイス製造工程では、このデバイスパターンの投影像の重ね合わせ転写精度が、デバイスの歩留まりに影響を与える。
【００１３】
デバイスパターンの投影像の重ね合わせ誤差の成分は、デバイスパターンの投影像全体とショット領域全体の位置ずれ成分（第１成分）と、デバイスパターンの投影像の個々の部分とショット領域内の対応する部分との位置ずれ成分（第２成分）とに分けることができる。
【００１４】
第１成分の主な原因としては、デバイスパターンの投影像の中心と、ウエハ上に形成された各ショット領域の中心との位置ずれがある。このため、投影露光装置１００iでは、露光前にウエハ上の各ショット領域の中心の位置座標を予め求めている。この求め方には様々な方法を適用することができるが、ウエハ上に形成された各ショット領域の中心点を、隣接するショット領域間で直線で結んだ２次元格子を「ウエハグリッド」とし、そのウエハグリッドを例えばＸＹの多項式モデルとして表現し、その多項式を求め、求められた多項式に基づいてデバイスパターンの投影像の中心と、ウエハ上のショット領域の中心とを位置合わせするのが一般的な方法である。
【００１５】
「ウエハグリッド」には、ウエハ倍率誤差、ウエハ直交度誤差、ウエハ回転誤差等のいわゆる１次成分（すなわち線形成分）と、２次以上の高次成分（すなわち非線形成分）が含まれる。ここで、１次成分とは、ウエハが保持されるステージ座標系（ＸＹ座標系）の座標軸Ｘ，Ｙの１次項で近似することができる成分のことをいい、高次成分とは、Ｘ2，ＸＹ，Ｙ2，Ｘ3，Ｘ2Ｙ，ＸＹ2，Ｙ3，をそれぞれ独立変数とする項の線形結合で表される関数で近似することができる成分のことをいう。ウエハグリッドに高次成分（非線形成分）が含まれるようになる主な原因としては、例えば、そのウエハの露光に用いられた露光装置の特性、例えばウエハステージＷＳＴの位置制御の非線形性（いわゆるステージグリッド）などがあげられる。投影露光装置１００1〜１００Nには、ステージグリッドの装置間による差異に起因する重ね合わせ誤差をキャンセルする、いわゆる装置間マッチングを行うグリッド補正機能が設けられている。
【００１６】
グリッド補正機能では、ウエハグリッドなどを、ＸＹ座標系の補正マップとして表現し、その補正マップを用いて補正を行う。このグリッド補正機能における補正マップの作成は、基準ウエハの作成並びにその基準ウエハ上のマークの計測及びマーク計測結果に基づく手順で行われるが、その具体的な方法については、前述の米国特許出願公開第２００２／００４２６６４号明細書に詳細に開示されており、公知であるからその詳細説明を省略する。
【００１７】
これに対し、第２成分の主な原因としては、デバイスパターンの投影像の歪みと、各ショット領域内のデバイスパターンの歪みの差異がある。ウエハ上にすでに形成されたショット領域も、露光レシピのショットマップに従って投影露光装置１００iのいずれかで転写形成されたものであり、上記差異を低減するためには、ウエハ上のショット領域内のデバイスパターンの転写形成に用いられた投影露光装置（すなわち、元工程での投影露光装置）と、そのショット領域に重ね合わせるデバイスパターン像を転写形成する投影露光装置（すなわち、現工程の投影露光装置）との投影像の歪みをできるだけ近いものとする必要がある。投影露光装置１００iには、投影像の歪みの調整機能を有しており、投影露光装置１００iでは、この調整機能により、ウエハ上のショット領域内に形成されたデバイスパターンの歪みと、レチクルのデバイスパターンの投影像の歪みが調整された状態で、露光が行われる。
【００１８】
［トラック］
図１に戻り、各トラック２００は、投影露光装置１００iを囲むチャンバ（不図示）に接するように配置されている。各トラック２００は、内部に備える搬送ラインにより、主として投影露光装置１００iに対するウエハの搬入・搬出を行っている。
【００１９】
［コータ・デベロッパ］
トラック２００内には、レジスト塗布及び現像を行うＣ／Ｄ１１０が設けられている。Ｃ／Ｄ１１０は、ウエハ上に対してフォトレジストの塗布及び現像を行う。Ｃ／Ｄ１１０は、投影露光装置１００iとは、独立して動作可能である。トラック２００内の搬送ラインによって、投影露光装置１００iとＣ／Ｄ１１０との間でウエハの搬送が可能である。
【００２０】
投影露光装置１００iとトラック２００とは、相互にインライン接続されている。ここで、インライン接続とは、装置間及び各装置内の処理ユニット間を、ロボットアームやスライダ等のウエハを自動搬送するための搬送装置を介して接続することを意味する。このインライン接続により、投影露光装置１００iとＣ／Ｄ１１０との間でのウエハの受け渡し時間を格段に短くすることができる。
【００２１】
基板処理装置（１００i、１１０）においては、ウエハは複数枚（例えば２０枚）を１単位（ロットという）として処理される。デバイス製造処理システム１０００においては、ウエハは１ロットを基本単位として処理され製品化されている。したがって、デバイス製造処理システム１０００におけるウエハプロセスをロット処理ともいう。
【００２２】
［測定検査器］
トラック２００内には、ウエハに対する様々な測定検査を行うことが可能な複合的な測定検査器１２０が設けられている。測定検査器１２０は、主として、投影露光装置１００iで転写されＣ／Ｄ１１０で現像された露光後（事後）のウエハ上のレジストパターン等の重ね合わせ誤差等の測定を行う。測定検査器１２０は、投影露光装置１００iやＣ／Ｄ１１０とは、独立して動作可能である。
【００２３】
なお、このデバイス製造処理システム１０００では、測定検査器１２０は、露光装置１００やＣ／Ｄ１１０とオフライン接続されているが、測定検査器１２０を、トラック２００内に配置し、露光装置１００やＣ／Ｄ１１０とはインラインに接続してもよい。
【００２４】
投影露光装置１００iは、通信ネットワーク１８０を介して、ホスト６００との間で通信を行い、ホスト６００からの指示に応じて各種の制御動作を実行する。
【００２５】
［解析装置］
解析装置１７０は、演算能力に優れた中規模のコンピュータシステム（例えば、ミニコン・システムやエンジニアリング・ワークステーション・システム）によって構成されており、デバイス製造処理システム１０００の処理結果などの解析を行う。さらに、解析装置１７０は、投影露光装置１００1〜１００Nにおける投影像の歪みを調整する調整機能などをサポートする。
【００２６】
この解析装置１７０は、各投影露光装置１００i（ｉ＝１〜Ｎ）や測定検査器１２０などから定期的に送られてくる、後述する投影像の歪みデータ（ディストーション・データ）を、内部の記憶装置（不図示）に構築されたデータベースに登録する。
【００２７】
［ホスト］
前記ホスト６００は、大型のコンピュータを含んで構成される製造管理システム（ＭＥＳ：Manufacturing Execution System）である。ここで、製造管理システム（ＭＥＳ）とは、生産ラインで流れている各製品の工程、設備、条件、作業データをコンピュータで全て管理し、分析し、これにより品質向上、歩留まり向上及び作業ミス低減等のより効率的な生産を支援するシステムである。なお、ホスト６００はＭＥＳ以外でも良く、例えば専用のコンピュータを用いても良い。
【００２８】
＜投影像の歪み計測＞
デバイス製造処理システム１０００では、各投影露光装置１００iにおけるデバイスパターンの投影像の歪み（ディストーション）の計測及びその計測結果に基づく像歪みデータ（ディストーション・データ）の算出を行っている。各投影露光装置１００iにおける投影像の歪みの計測は、主として、テストレチクルを用いたテスト露光により行われる。
【００２９】
図２には、テストレチクルの一例が示されている。テストレチクルＲTのパターン領域ＰＡ内には、２次元位置計測用マークＭ１がマトリクス状に配置されている。このマーク１つ１つが、ディストーションの計測点に対応する。投影露光装置１００iでは、テストレチクルＲTによる露光を行う際、露光条件を変更しつつ、設定された全ての露光条件下で、ウエハ上の異なるショット領域に対しパターン領域ＰＡ内の２次元位置計測用マークＭ１の転写を行う。このとき、投影光学系における投影像の歪みの補正量は０であるものとする。すべての露光条件の下での転写が終了すると、そのウエハは、投影露光装置１００iからＣ／Ｄ１１０に搬送される。そして、Ｃ／Ｄ１１０によりそのウエハの現像が行われ、その現像後に、ウエハ上の異なるショット領域に２次元位置計測用マークＭ１のレジスト像が形成される。
【００３０】
現像後、ウエハは、搬送ライン８００により、測定検査器１２０に搬送される。測定検査器１２０は、ウエハ上の複数のショット領域に形成された計測用マークの位置座標を計測する。測定検査器１２０は、その計測結果と、設計上の位置座標との差に基づいて、各計測用マークのレジスト像の位置ずれ量を、ショット領域毎（すなわち、露光条件毎）に求める。
【００３１】
そして、計測された位置ずれ量のデータ（生データ）から、所定の許容値を超える異常値データを除去し、異常値データ除去後の位置ずれ量の平均値を、センタ・シフト量と考えて、全位置ずれ量から除去する（センタ・シフト補正）。次いで、このようにしてセンタ・シフト補正が終了した位置ずれ量からレチクル製造誤差（パターン描画誤差などを含む）を除去する（レチクル製造誤差補正）。そして、レチクル製造誤差を補正した位置ずれ量からアライメントマークの製造誤差を除去する（アライメントマーク製造誤差補正）。次いで、アライメントマークの製造誤差を補正した位置ずれ量からレチクルローテーション量を除去する（レチクルローテーション補正）。
【００３２】
このようにして、得られた計測点毎の位置ずれ量の集合データを、以下の説明においては、像歪みデータと呼ぶ。測定検査器１２０は、この像歪みデータを、投影露光装置ごと、その露光条件ごとに求め、それぞれの計測時刻データとともに解析装置１７０に送信する。解析装置１７０は、これらのデータをデータベースに登録する。
【００３３】
＜空間像計測による投影像の歪みの計測＞
図２に示されるように、テストレチクルＲTのパターン領域ＰＡの周辺には、空間像計測用マークＭ２が複数設けられている。図２に拡大して示されるように、空間像計測用マークＭ２は、Ｘ軸方向を配列方向とする５本のバーから成るライン・アンド・スペース・（Ｌ／Ｓ）マークと、Ｙ軸方向を配列方向とするＬ／Ｓマークとの集合体である。
【００３４】
投影露光装置１００iでは、この空間像計測用マークＭ２に露光用照明光を照射すると、投影光学系の像面上に、その空間像計測用マークＭ２の空間像が形成されるようになる。この空間像が形成される位置についても、投影光学系のディストーションによって位置ずれする。そこで、上述したように、露光条件ごとのテスト露光を行うのとともに、テスト露光による投影像の歪みの計測を行うためにマークＭ２の像を空間像計測により計測し、その空間像のＸＹ位置を検出する。この空間像計測については、例えば特開昭５９−９４０３２号公報に開示されているので、詳細な説明を省略する。
【００３５】
求められたマークＭ２の空間像の位置データは、投影露光装置１００iから解析装置１７０に送られる。このマークＭ２の空間像の位置ずれと、テスト露光によるマークＭ１の位置ずれとは、ともに投影光学系のディストーションによって生じるものであるため、両者の間には相関関係がある。したがって、マークＭ２の空間像の位置を計測すれば、先に取得した空間像マークの位置ずれ量とテスト露光によるマークＭ１の位置ずれデータとの相関関係を基準として、その空間像の位置の変動から、投影光学系のディストーションの変動量を、ある程度まで推定することが可能となる。図３（Ａ）には、変動予測式によるディストーションの変動予測値と、空間像計測から推定されるディストーションとの関係が示されている。図３（Ａ）では、空間像計測から推定されるディストーションが△で示され、実際のディストーションが、○で示されている。図３（Ａ）に示されるように、係数の推定精度が十分に高まった１月以降では、両者は、ほぼ一致した値を示しているおり、空間像計測の計測結果から、ディストーションを推定可能であることがわかる。なお、図３（Ａ）に示されるように、レンズディストーションの規格は、ＸＹともに、ショット領域外縁部でも、それぞれ±３．０［ｎｍ］以内で推移している。
【００３６】
なお、一般に、投影露光装置１００iのディストーションは、通常、投影光学系のレンズ中心部を通過する光に対しては影響が小さく、投影光学系のレンズの周辺部を通過する光に対しては影響が大きくなる。このため、レチクル上における空間像計測用マークＭ２は、図２に示されるように、パターン領域の周囲に配置するのが望ましい。
【００３７】
また、投影露光装置１００iには、大気圧センサや、温度センサ、湿度センサ、照射量センサなどが設けられている。本実施形態では、このテスト露光による像歪みデータの計測及び空間像計測と同時に、装置周辺の環境に関する各種データ（例えば、気圧、温度、湿度、露光用照明光の照射量）も計測しておく。これらのデータは、投影露光装置１００iから解析装置１７０に送られる。
【００３８】
なお、露光用照明光の照射量に関して、投影光学系を介したウエハ側での実際の照射量の測定は実際には困難である。この不都合を解決すべく、露光用照明光を投影光学系に射出する照明系の中にも、露光用照明光の強度を検出するインテグレータセンサを備えておく。そして、そのインテグレータセンサの出力Ｉ0と、ウエハ側の照射量センサの出力Ｉ1との関係を予め求めておき、実露光時には、インテグレータセンサの出力Ｉ0のみを記録し、以下の式を用いた演算を行って、露光用照明光の照射量Ｑ1を求めるようにすることができる。
Ｑ1＝Ｑ0×Ｉ1／Ｉ0  …（１）
なお、そのインテグレータセンサの出力Ｉ0と、ウエハ側の照射量センサの出力Ｉ1との関係については、その投影露光装置１００iがステップ・アンド・スキャン型の露光装置である場合には、実露光時と同じ条件で、レチクルを保持するステージとウエハを保持するステージとを同期走査させる間、所定のサンプリング間隔で、かつ、同時に出力Ｉ0と出力Ｉ1とを一定時間記録しておけば、取得することができる。
【００３９】
本実施形態では、上述した像歪みデータの計測が、デバイス製造処理システム１０００内のすべての投影露光装置１００1、１００2、……、１００Nにおいて、任意のタイミングにおいて、同時に行われる。これらの像歪みデータ、空間像データ及び各種計測データや、照明条件（照明σ、照明ＮＡ、照明絞り形状など）に関するデータは、投影露光装置毎、計測日時毎、露光条件毎に、解析装置１７０のデータベースに登録される。ここで、露光条件は、露光条件毎にＩＤが付された状態でデータベースに登録されるので、以下の説明では、露光条件毎のＩＤを露光ＩＤとも記述する。
【００４０】
＜露光履歴データ＞
また、デバイス製造処理システム１０００では、露光工程の終了時に投影露光装置１００i（ｉ＝１〜Ｎ）とホスト６００との間で通信が行われ、投影露光装置１００iから露光終了の通知とともに対応する投影露光装置１００iの露光履歴データがホスト６００に送られる。この露光履歴データは、さらに、ホスト６００から解析装置１７０に送られ、解析装置１７０により、データベースに登録される。このデータベースを、「露光履歴データベース」という。露光履歴データには、その工程の露光処理を行った装置名、工程名、処理日時、像歪み補正値、露光ＩＤ等の情報が含まれる。
【００４１】
露光対象となっているウエハは、ロット単位で処理される。また、ホスト６００は、製造するデバイスごとに、露光レシピ（製品別工程）が記述されたファイルを有している。本実施形態では、説明を簡略化するため、ロット毎に、露光レシピファイルが用意されているものとし、各投影露光装置１００iに設定される露光条件（露光ＩＤ）は１つのみであるものとして、説明を行う。この露光レシピファイルは、ホスト６００内の記憶装置（不図示）に格納されている。
【００４２】
露光レシピには、現工程に関する情報が含まれている。現工程とは、そのロットにおいて、次に露光対象となる層に対応する工程である。さらに、露光レシピには、現工程のレイヤを重ね合わせ露光するにあたり、その重ね合わせの基準となる基準の層（基準層）が露光されたときの工程、すなわち元工程に関する情報も含まれている。したがって、そのロットに対する処理を開始するにあたって、露光レシピを参照すれば、現工程と、その現工程に対応する元工程とを読み出すことができるようになっている。
【００４３】
なお、露光レシピのファイルデータは、前もって、解析装置１７０にも送られており、その記憶装置に格納されているものとする。
【００４４】
デバイス製造処理システム１０００では、あるロットのウエハに対して、現工程を行うに際し、元工程での露光に用いられた投影露光装置１００iの像歪みデータに基づいて、現工程での重ね合わせ露光を行うのに、最も適した露光装置を、投影露光装置１００iの中から選択する。以下では、その選択のアルゴリズムについて説明する。
【００４５】
まず、ホスト６００は、露光対象のウエハの露光を行うのに適切な投影露光装置を解析装置１７０に問い合わせる。その問い合わせの際に送られるデータには、露光対象となっているロットの識別子（ロット番号）と、現工程名とに関する情報が含まれている。そして、ホスト６００は、この問い合わせに対する解析装置１７０の応答を待つ。
【００４６】
解析装置１７０は、上記の問い合わせを受信すると、処理を開始する。まず、受信した問い合わせに含まれるロット番号を用いて、そのロット番号に対応する露光レシピファイルを読み出し、現工程名を用いて露光レシピファイルに指定された、現工程に対応する基準層、すなわち、元工程を読み出す。そして、解析装置１７０は、その露光レシピのロット名をキーとして、露光履歴データベースからロット履歴を読み出して、そのロットでのロット履歴リストを作成する。そのロット履歴リストから、元工程名をキーをとして、元工程の露光に用いられた、投影露光装置１００iの装置名、処理日時、像歪み補正値等を読み出し、その記憶装置に格納された投影像の歪みデータのデータベースを探索し、その元工程が行われた処理日時におけるその装置に関する投影像の歪みデータを取得する。そして、解析装置１７０は、取得された投影像の歪みデータを、読み出された元工程露光時の像歪み補正値でさらに変形（補正）し、元工程の露光時の投影像の歪みデータを算出する。
【００４７】
次に、解析装置１７０は、投影露光装置１００i（ｉ＝１〜Ｎ）を、現工程の装置とした場合のそれぞれの現在の像歪みデータを取得する。そして、解析装置１７０は、元工程の像歪みデータと現工程の露光装置の最新の像歪みデータとの差分データを作成する。
【００４８】
次に、解析装置１７０は、各投影露光装置１００iで、差分データに応じた投影像の歪みを調整しようとした場合に、結像特性を補正する補正装置の駆動量（ワッシャ駆動量）を、例えば最小二乗法を用いてそれぞれ算出する。なお、この算出には、各投影露光装置１００iの投影光学系での可動レンズを駆動する駆動素子（ピエゾ素子）毎の単位駆動量（調整量）に対する像歪みの変位量（各計測マーク像の位置の変化量）から成るテーブルデータファイル（レンズパラメータファイル）がそれぞれ必要となる。
【００４９】
次に、解析装置１７０は、ワッシャ補正量と像面傾斜量とを、投影露光装置１００iの制限値（補正できる範囲を表す値）と比較することにより、投影露光装置１００iの中から、現工程を行うために像歪みの十分な補正能力を有する投影露光装置を抽出する。
【００５０】
次に、解析装置１７０は、抽出された投影露光装置１００iについてそれぞれワッシャ補正量を適用した場合の像歪みデータの変位量を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向についてそれぞれ算出する。次に、解析装置１７０は、像歪みデータの変位量を表す３次モデルの係数（いわゆるｋパラメータ）ｋ1〜ｋ20の値を装置毎に算出する。
【００５１】
次に、解析装置１７０は、元工程の像歪みデータと投影露光装置１００i（ｉ＝１〜Ｎ）を、現工程処理装置として用いるものと仮定した際の現工程の像歪みデータとの差分（像歪み差分データ）を装置毎に算出する。次に、ｉ番目の投影露光装置について、先に求めた像歪み差分データから、変化量を差し引くことで、ショット内の各座標における補正後の最終的な像歪みの残留誤差データを求める。
【００５２】
次に、解析装置１７０は、残留誤差データが、全ての座標において許容値内にある投影露光装置１００iを抽出する。次に、解析装置１７０は、像歪みの残留誤差データが許容値内であった１又は複数台の投影露光装置の装置リスト（リストアップされた装置で用いるべき像歪み補正値、残留誤差を含む）を作成し、その適合装置リストを、前記問い合わせに対する回答として、ホスト６００へ送信した後、一連の処理を終了する。
【００５３】
ホスト６００では、問い合わせに対する回答がなされると、受信した装置リスト内に記載された装置（適合装置）について、現在の稼動状況及び将来の稼動予定、並びに残留誤差を参照し、デバイス製造処理システム１０００における処理効率と露光精度とを総合的に勘案して、受信した適合装置の中から重ね合わせ露光を行う投影露光装置を選択する。
【００５４】
＜ディストーションの変動予測＞
ところで、装置周辺の環境の変化に応じて変動する各計測点でのディストーションの変動量をΔＤｉｓ．とすると、ΔＤｉｓ．については、例えば以下の変動予測式で予測することができる。
【００５５】
ΔＤｉｓ．＝Ｋ1×ΔＰｒｅｓｓ．＋Ｋ2×ΔＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．＋Ｋ3×ΔＨｕｍｉｄ．＋Ｋ4×ΔＨＥＡＴ  …  （２）
ここで、ΔＰｒｅｓｓ．は、気圧センサによって検出された装置周辺の気圧の変動量であり、ΔＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．は、温度センサによって検出された温度の変動量であり、ΔＨｕｍｉｄ．は湿度センサによって検出された湿度の変動量であり、ΔＨｅａｔは、露光用照明光の照射量の変動量である。また、Ｋ1〜Ｋ4は、係数である。この上記式（２）は、気圧、温度、湿度、露光用照明光の照射量の変動量を変量とする４変量１次多項式である。なお、ΔＤｉｓ．は、投影光学系の有効視野内の各計測点のディストーション変動量の平均値や、いわゆる３σ（標準偏差の３倍）、平均値と３σとの合計（平均値＋３σ）、レンジ（｜最大値−最小値｜）などの各種統計値を採用することが可能である。
【００５６】
図３（Ｂ）には、図３（Ａ）のグラフに示される期間と同時期の期間における大気圧と温度との変動グラフが示されている。図３（Ａ）では、気圧が◇で示されており、温度が□で示されている。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を総合するとわかるように、温度よりも、大気圧変動の方が、ディストーション変動と相関が高いことがわかる。
【００５７】
なお、気圧に関しては、投影光学系の内部と外部とにそれぞれ気圧センサを設け、変動予測式の気圧関連の変数を、ΔＰｒｅｓｓ１．（投影光学系内部気圧）、ΔＰｒｅｓｓ２．（投影光学系外部気圧）の２つを、ΔＰｒｅｓｓ．に代わる変数として用いてもよい。このように、変動予測式は、適宜変更が可能である。
【００５８】
本実施形態では、上述のようにして、投影像の歪みデータに基づいて、現工程での露光を行う投影露光装置１００iを決定する際には、気圧や温度等の変動要因によるディストーションの変動分も考慮する。すなわち、投影露光装置１００iの像歪みデータが、上記式（２）によって補正される。
【００５９】
このような補正を行うためには、まず、係数Ｋ1〜Ｋ4の値を求めておく必要がある。そこで、本実施形態では、投影露光装置１００iの像歪みデータと、環境データとの関係を、一定期間、複数回にわたって計測し、それら複数の計測データを用いて、多変量解析を行い、係数Ｋ1〜Ｋ4の値を求める。
【００６０】
上記変動予測式の係数作成のための像歪みデータの計測は、任意のインターバルで行われるものとし、このインターバルは、予測精度に応じて変更される。このインターバルの設定方法については後述する。
【００６１】
また、像歪みデータの計測は、上述したテストレチクル上のマークＭ２の空間像計測によって行われる。実際の露光工程に用いられるレチクルのパターン領域の周辺にも、図２のテストレチクルＲTと同様の空間像計測用マークＭ２が設けられており、これらの空間像計測は、露光工程に用いられるレチクルを用いて行われる。したがって、この空間像計測のみを行う際にはレチクル交換が不要であるため、スループットの観点からすればテスト露光を行うよりも有利となる。
【００６２】
投影露光装置１００iで測定された各マークＭ２の空間像の位置データは、環境データとともに、解析装置１７０に送られる。前述のように、この空間像データと、テスト露光による像歪みデータとの相関関係は、予め求められているため、空間像の位置ずれデータの変化から、各計測点（テストレチクルＲTのパターン領域内に配置されたマークＭ１に対応する計測点）でのディストーションデータを求めることが可能である。解析装置１７０は、ディストーションデータや、装置周辺の環境データが収集されるごとに、ディストーションデータの変動量や環境データの変動量を用いて回帰分析を行い、上記式（２）の係数Ｋ1〜Ｋ4を更新していく。なお、係数Ｋ1〜Ｋ4の初期値については、気圧、温度、湿度などの変動要因と投影光学系の光学特性を検証可能な光学シミュレータを用いて求められた数値を採用することができる。このようにすれば、推定される係数Ｋ1〜Ｋ4の収束を早めるようにすることができる。また、気圧、温度、湿度などの装置環境を意図的に変更すれば、係数Ｋ1〜Ｋ4の推定精度をさらに高めることができる。
【００６３】
本実施形態では、上記式（２）に示される変動予測式を用いて、像歪みデータの計測を行うタイミングの最適化を行っている。図４には、像歪みデータの計測を行うタイミングの最適化の一例として行われる、投影露光装置１００１〜１００Nのディストーションの計測処理の処理モードの遷移の様子が示されている。計測処理の処理モードとしては、テストレチクルＲTを用いてテスト露光と空間像計測との両方を行うモードを「モードＡ１」とし、露光工程に用いられるレチクルを用いた空間像計測のみを毎日行うモードを「モードＡ２」とし、露光工程に用いられるレチクルを用いた空間像計測のみを、数日置き（例えば１週間から１月など）に行う「モードＡ３」との３つのモードを用意している。本実施形態では、状況に応じてモードを遷移させたうえで、ディストーションの計測処理を行う。
【００６４】
各投影露光装置１００iのロット処理開始前又は投影光学系の調整を行った後の装置運用開始前に、ディストーションの計測処理の処理モードは、モードＡ１に設定されている。モードＡ１では、投影露光装置１００iにより、テストレチクルＲTを用いて、パターン領域ＰＡ内のマークＭ１のテスト露光を行うとともに、パターン領域ＰＡ周辺の空間像計測用マークＭ２を用いて空間像計測を行い、同時に、このときの装置周辺の環境（気圧、温度、湿度、露光用照明光の照射量）を計測する。これにより、空間像計測の測定結果とテスト露光の露光結果から得られるディストーションとの相関関係が求められ、以降では、この相関関係を用いて、そのときのディストーションが推定される。また、このときの装置周辺の環境が、それらの変動量の基礎データ、すなわち、上記式（２）のΔＰｒｅｓｓ．、ΔＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．、ΔＨｕｍｉｄ．、ΔＨＥＡＴの原点となる。
【００６５】
＜モードＡ２＞
装置運用開始後、ホスト６００は、ディストーションの計測処理の処理モードを、モードＡ１からモードＡ２に移行させる。モードＡ２では、露光工程に用いられたレチクルを用いて、マークＭ２の空間像計測を、例えば、毎日１回行う。求められた空間像データは、装置環境のデータとともに、解析装置１７０に送られる。解析装置１７０では、モードＡ１、Ａ２の際に得られたデータを用いて、回帰分析を行い、上記式（２）の係数Ｋ1〜Ｋ4を更新し、係数Ｋ1〜Ｋ4の推定精度を高めていく。更新された係数Ｋ1〜Ｋ4は、その投影露光装置１００iの像歪みデータの補正に用いられる。
【００６６】
なお、係数Ｋ1〜Ｋ4の推定精度は、測定検査器１２０における、実際のウエハ上のデバイスパターンの重ね合わせ誤差の測定結果に基づいて、確認することができる。すなわち、この重ね合わせ誤差の大きさが小さくなればなるほど、推定精度が高いと判断することができる。この測定結果は、測定検査器１２０から解析装置１７０に送られる。解析装置１７０では、この重ね合わせ誤差の測定結果に基づいて、重ね合わせ誤差の指標値を算出し、その指標値が所定範囲内か否かを判断する。重ね合わせ誤差の指標値（評価尺度）としては、各点の重ね合わせ誤差の平均値や、いわゆる３σ（標準偏差の３倍）、平均値と３σとの合計（平均値＋３σ）、レンジ（｜最大値−最小値｜）などの各種統計値を採用することが可能である。この判断結果は、解析装置１７０からホスト６００に送られる。
【００６７】
＜モードＡ３＞
モードＡ２において、上記指標値が許容範囲内となり、予測精度が十分に向上したと判断された場合には、ホスト６００は、計測処理の処理モードを、モードＡ２からモードＡ３に移行させる。これに限らず、モードＡ２に遷移してから一定期間経過後に、強制的に、モードＡ２からモードＡ３に移行させるようにしてもよい。モードＡ３では、空間像計測を、毎日行わずに、１日おき、２日おき、１週間置き、１ヶ月おきというように、空間像計測を行うインターバルを少しずつ長くしていく。インターバルの設定値（最大値など）は、自由に設定することができる。
【００６８】
なお、このモードＡ３では、変動予測式（式（２））により推定されるディストーションの変動量の指標値が所定の閾値を超えた場合、投影光学系のレンズ調整を行った場合、又は、テスト露光を行う必要が生じた場合には、計測処理の処理モードを、モードＡ３からモードＡ１に移行させる。そして、再び、上記変動予測式の回帰予測を行っていき、モードＡ１→モードＡ２→モードＡ３と処理モードを遷移させていく。
【００６９】
以上述べたような計測処理の処理モードの制御を繰り返すことにより、変動予測式（式（２））を用いた多変量解析を行いつつ、その変動予測式（式（２））を用いて、投影露光装置１００iのディストーションの変動予測を行って、その予測結果に基づいて、像歪みデータの計測が最適化される。
【００７０】
図５には、本実施形態に係る計測方法を行ったときのディストーションの変動予測の様子が示されている。図５では、実線は、ディストーションの実測値を表しており、点線は、変動予測式（２）を用いて予測されたディストーションの値を表している。期間Ａについては、回帰予測値と実測値とのずれが大きく、この期間Ａでは、処理モードはモードＡ２となっており、露光工程に実際に用いられるパターン領域周辺に配置されたマークＭ２の空間像計測が毎日実施されるようになる。
【００７１】
この後、期間Ｂでは、回帰予測値と実測値とのずれは、ほとんどなくなっている。この場合、重ね合わせ誤差の指標値も改善されるようになるため、計測方法の処理モードは、モードＡ２からモードＡ３に移行するようになる。すなわち、マークＭ２の空間像計測のインターバルは、１日置き、毎週１回、・・・のように、長くなる。
【００７２】
この時点Ｄでは、装置周辺の環境が大幅に変動し、変動予測式によるディストーション変動量（変化量）が、閾値を超える大きさとなっている。この場合には、これまでに求められた変動予測式の信頼性が低下していると思われるため、計測処理の処理モードは、モードＡ３からモードＡ１に遷移する。したがって、この時点で、テスト露光と、空間像計測による像歪みデータの測定が再度行われる。そして、期間Ｃでは、モードＡ１からモードＡ２に移行して、空間像計測を毎日行い、変動予測式の予測精度を高める。そして、予測精度が十分高まった後は、モードＡ２からモードＡ３に移行して、最適化されたインターバルで、空間像計測を行っていく。
【００７３】
この変動予測式（式（２））は様々な処理に利用することが可能である。上述した、像歪みデータの計測タイミング及び計測方法の最適化や、現工程を行う投影露光装置１００iの際しての像歪みデータの補正の他、投影露光装置１００iのディストーションの調整時にも、変動予測式を考慮することができる。
【００７４】
また、投影露光装置１００iにおける投影像の歪みの調整機能では、現工程を行う投影露光装置１００iを選択するに際し、投影露光装置１００1〜１００Nを、投影像の歪みが近いもの同士にグループ分けしておき、そのグループ内で、現工程での露光を行う投影露光装置を決定する場合もある。上記変動予測式（式（２））によるディストーションの予測精度が向上した後、その変動予測式により、すべての投影露光装置１００iの現在のディストーションの値に基づいて、投影露光装置１００1〜１００Nを改めてグループ化し直すようにしてもよい。このようにすれば、より、実際のディストーションに即した、投影露光装置１００iのグループ分けが可能となる。なお、この場合にも、投影像の歪み計測は、すべての投影露光装置１００iについて同時に行うのが望ましい。
【００７５】
なお、本実施形態では、デバイス製造処理システム１０００内における測定検査器１２０を１台としたが、これは複数台備えていてもよい。この場合、同一グループ内の投影露光装置１００iについては、同じ測定検査器１２０で像歪みデータなどを計測するのが望ましい。このようにすれば、測定検査器起因の測定誤差の影響を排除することが可能となる。
【００７６】
＜グリッド補正機能への応用＞
ところで、上述のような装置周辺の環境に影響を受けるのは、投影像の歪みだけに留まらない。例えば、重ね合わせ露光の基準となるウエハグリッドなども装置周辺の環境の変動によって変動する。この場合には、装置周辺の環境の変動によるウエハグリッドの変動予測式を、回帰分析により求め、その変動予測式によって予測されるウエハグリッドの変動量が、所定の閾値を上回った場合には、ウエハグリッドの再計測を行うようにすれば、ウエハグリッドの計測タイミングの最適化などを実現することができる。
【００７７】
なお、ＸＹ座標系での、ウエハグリッドの変動量をΔＧｒｉｄとすると、ΔＧｒｉｄは例えば以下の式で表される。
ΔＧｒｉｄ．＝係数Ｋ1×ΔＰｒｅｓｓ．＋係数Ｋ2×ΔＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．＋係数Ｋ3×ΔＨｕｍｉｄ．＋係数Ｋ4×ΔＨＥＡＴ  …  （３）
ここで、ΔＰｒｅｓｓ．は気圧の変動量であり、ΔＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．は温度の変動量であり、ΔＨｕｍｉｄ．は湿度の変動量であり、ΔＨＥＡＴは、ウエハの温度である。ウエハの温度は、投影露光装置１００iに備えられた、温度センサ（例えば赤外線センサ）などによって検知することが可能である。また、Ｋ1〜Ｋ4は、係数である。この式は、気圧、温度、湿度、露光用照明光の照射量の変動量を変量とする、４変量１次多項式である。
【００７８】
なお、ウエハグリッドの計測タイミングの最適化だけでなく、変動予測式を用いてウエハグリッドを補正するようにしてもよいことはディストーションと同様である。
【００７９】
このように、投影像の歪みデータ及びウエハグリッドに関する様々なタイミング最適化等を実施することにより、デバイスパターンの投影像の重ね合わせ誤差の成分は、デバイスパターンの投影像全体とショット領域全体の位置ずれ成分（第１成分）と、デバイスパターンの投影像の個々の部分とショット領域内の対応する部分との位置ずれ成分（第２成分）とを双方小さくすることができるため、デバイスパターンの重ね合わせ誤差が低減される。
【００８０】
なお、デバイス製造工程におけるデバイスパターンの全体的な重ね合わせ誤差、例えば、ステージ座標系Ｘ軸、Ｙ軸のうちのＸ軸に関する重ね合わせ誤差の平均値と３σの和は、以下のように表すことが可能である。
【００８１】
【数１】
2008034537.tif 000003
ここで、Ａは、オフセット残留分であり、Ｂは、上記第１成分であり、Ｃは、上記第２成分であり、Ｄは、線形エラー残留分であり、Ｅは、その他のランダムエラー残留分である。例えば、Ａ＝１（ｎｍ）、Ｂ＝６（ｎｍ）、Ｃ＝６（ｎｍ）、Ｄ＝３（ｎｍ）、Ｅ＝８（ｎｍ）とすると、この式（４）の値は、１３（ｎｍ）となる。上記式（４）は、ＢとＣとを含んでいるため、本実施形態の変動予測式による回帰分析を行う際の評価関数として採用することができる。なお、上記式（４）は、Ｙ軸に関しても同様の式となる。
【００８２】
以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、複数の投影露光装置１００i（ｉ＝１〜Ｎ）各々の露光性能（ディストーション又はウエハグリッド）の変動量と、その露光性能の変動要因となる環境データとの測定を、任意のタイミングで行い、それらの情報を収集する。そして、収集された情報に基づいて、各投影露光装置１００iの露光性能の変動を考慮して、複数の投影露光装置１００iを用いた重ね合わせ露光に関する情報としての変動予測式を導出する。
【００８３】
この変動予測式については、様々な利用方法がある。例えば、この変動予測式を用いて、露光性能の変動量を推定し、推定変動量に応じて露光性能を計測するタイミングを最適化することができる。例えば、露光性能の変動量の推定精度が向上するまでは、露光性能を計測するインターバルを短くしておき、推定精度が向上するにつれて、そのインターバルを長くしていく。そして、変動予測式により予測される露光性能の変動量の大きさが、無視できないレベルを超えた場合には、計測頻度を多くして、再び、変動予測式の回帰分析を綿密に行うようにする。このようにすれば、その計測頻度を必要最小限とすることができるようになり、高スループットかつ高精度な露光が実現可能となる。
【００８４】
なお、変動予測式によって最適化されるのは、露光性能の計測のタイミングだけではなく、本実施形態では、露光性能の計測方法も最適化の対象としている。すなわち、露光性能の変動量の推定精度の初期段階（変動予測式で予測された変動量が許容レベルを超えた場合を含む）では、多少時間は要するが正確な露光性能の計測方法（計測方法Ａとする）を採用し、それ以降は、精度では劣るが時間の短い計測方法（計測方法Ｂとする）を採用する。本実施形態では、計測方法Ａとして、テスト露光による像歪み計測が採用され、計測方法Ｂとして、空間像計測により像歪み計測が採用される。このようにすれば、露光性能の変動量の計測に要する時間を必要最小限とすることができるようになり、高スループットかつ高精度な露光が実現可能となる。
【００８５】
ただし、上述のような計測方法の切り替えを行う場合には、計測方法Ａと計測方法Ｂとのマッチングをとっておく必要がある。すなわち、計測方法が異なっていても、露光性能が同じ状態であれば、できるだけ同じ計測結果が得られるようにしておく必要がある。そこで、本実施形態では、テスト露光による像歪み計測と、空間像計測とを同時に行い、それらの相関関係を明らかにしたうえで、以降の計測では、時間が短くてすむ空間像計測のみを行い、その計測結果と上記相関関係とに基づいて、ディストーションを推定する。このようにすれば、計測方法を変更しても、常に正確な計測データが得られるようになる。
【００８６】
なお、本実施形態では、計測処理の処理モードとして、モードＡ１〜Ａ３を設けて、露光性能の計測のタイミングを最適化したが、本発明はこれには限られない。例えば、さらに、計測処理の処理モードを細分化するようにしてもよく。モードを設けず、インターバルをより長くしたり、短くしたりするだけでもよいし、また、本実施形態では２つの計測方法を使いわけたが、計測方法が３つ以上存在する場合であっても、本発明を用いてそれらの計測方法を使いわけることができるのは、勿論である。
【００８７】
また、本実施形態では、上記計測タイミングや、計測方法のタイミングの最適化に留まらず、変動予測式を様々な形態で利用した。例えば、投影露光装置１００iの選択、再グループ化、装置の調整などが可能である。このように、変動予測式に基づいて推定される現時点の露光性能に基づいて、種々の処理を行うことにより、より高精度な露光が可能となる。
【００８８】
なお、本実施形態では、投影露光装置１００iの計測タイミングを、全機同時とした。このようにすれば、すべての装置の露光性能の変動要因を同じ値とすることができ、計測誤差の低減を図ることができるためである。しかしながら、本発明はこれには限られず、各装置のタイミングは、非同期であっても構わない。この場合、現時点で求められている変動予測式を用いて、測定結果を補正するようにしてもよい。
【００８９】
なお、上記実施形態では、変動要因を、装置周辺の気圧、温度、湿度、露光用照明光の照射量やウエハの温度などとしたが、他の変動要因も、変動予測式に組み込むことができるのは勿論である。また、装置周辺の環境によって変動する装置性能も、ディストーションやウエハグリッドだけには限られない。例えば、露光装置内で、ウエハ上のアライメントマークを検出する検出系の検出機能や、ステップ・アンド・スキャン型の投影露光装置におけるレチクルとウエハとの同期走査の機能などにも本発明を適用することが可能である。
【００９０】
本発明は、投影露光装置の種類には限定されない。例えば、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されるように、ウエハを保持するウエハステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
【００９１】
また、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置の他、プロキシミティ方式の露光装置など他の露光装置にも適用できることはいうまでもない。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明を好適に適用することができる。これに代表されるように、各種装置についても、その種類には限定されない。
【００９２】
また、投影露光装置１００iだけでなく、Ｃ／Ｄ１１０その他のデバイス製造処理装置の装置性能にも、本発明を適用することができる。
【００９３】
また、例えば国際公開ＷＯ９８／２４１１５号パンフレット、ＷＯ９８／４０７９１号パンフレットに開示されるような、ウエハステージを２基備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。また、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号パンフレットに開示される液浸法を用いる露光装置にも本発明を適用することができるのは勿論である。この場合、投影光学系と基板との間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号明細書などに開示されているような露光対象の基板の被露光面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。
【００９４】
また、本発明は、半導体製造工程に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造工程にも適用可能である。また、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する工程、薄膜磁気ヘッドの製造工程、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造工程の他、すべてのデバイス製造工程における線幅管理に本発明を適用することができるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上説明したように、本発明の管理方法は、デバイス生産を管理するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施形態に係るデバイス製造処理システムの概略構成図である。
【図２】テストレチクルの一例を示す図である。
【図３】図３（Ａ）は、変動予測式によるディストーションの変動予測値と、空間像計測から推定されるディストーションとの関係の一例を示すグラフであり、図３（Ｂ）は、大気圧と温度との変動グラフである。
【図４】本発明の一実施形態に係る計測処理モードの遷移の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る計測方法を行ったときのディストーション変動予測の様子を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９７】
１００i…投影露光装置、１１０…コータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ）、１２０…測定検査器、１７０…解析装置、１８０…ＬＡＮ、２００…トラック、６００…工場内生産管理メインホストシステム、８００…搬送ライン、１０００…デバイス製造処理システム、Ｍ１、Ｍ２…マーク、ＰＡ…パターン領域、ＲT…テストレチクル。
【図１】
2008034537.tif 000004
【図２】
2008034537.tif 000005
【図３】
2008034537.tif 000006
【図４】
2008034537.tif 000007
【図５】
2008034537.tif 000008