(57)【要約】【課題】  一層目または途中層の多数の種類の精度確認を総合的に一括して、ステップ隣接ショット間毎の転写ズレを検出して評価することにより、半導体デバイスの製造工程を簡略化でき、かつ、次の第２層目または途中層以降の層のために第１層目または途中層を位置的に精度よく調整制御する。【解決手段】  レチクルＲに回路パターンと共に評価パターンを形成する。このとき、評価パターンはレチクルＲの４辺の両端部に近い位置に所定の数だけ形成する。ウェハＷ上の第１層目に回路パターンと評価パターンとを一括で転写する。この露光動作を順次繰り返すことによりウェハＷ全面にレクチルパターンを転写する。転写する際に、評価パターン２ａが設けられている評価ショットの外周縁部を、評価パターン２ｂが設けられている隣接ショットの外周縁部と重なるように転写する。評価パターン２ａと評価パターン２ｂとの重ね合わせ時のズレ量を測定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンの外周側に評価パターンが配置された４角形の露光領域を順次ステップ移動させながら基板上に複数露光して転写する場合に、該露光領域の４辺に隣接する各露光領域と重なり合う重ね合わせ領域にそれぞれ該評価パターンを所定数配置して該基板上に転写する露光装置の露光動作評価方法であって、
該基板上に転写された隣接露光領域の各評価パターン間の転写誤差を測定し、
該転写誤差の測定結果に基づいて該露光装置の露光動作における複数の線形成分を算出し、該複数の線形成分により該転写誤差を抑制制御可能とする露光装置の露光動作評価方法。
【請求項２】
前記評価パターンは、前記露光領域の４辺の各辺に１個〜８個のいずれかの個数設けられている請求項１に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項３】
前記評価パターンは、互いに直交する前記露光領域の重なり部分を除く該露光領域の少なくとも両端部に設けられている請求項１または２に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項４】
前記評価パターンは、前記露光領域の四隅部に設けられている請求項１に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項５】
前記ステップ移動による前記露光領域の繋ぎ合わせの基準位置は、前記重ね合わせ領域の長辺に平行な、短辺の中心線の位置である請求項１に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項６】
前記重ね合わせ領域の幅は、５０μｍ以上数１００μｍ以下である請求項１または５に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項７】
前記評価パターンは、円、多角形、格子状および溝状のいずれかまたはこれらの組合せの図形パターンである請求項１に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項８】
前記隣接露光領域の一方の評価パターンは小さい図形パターンであり、該隣接露光領域の他方の評価パターンは大きい図形パターンであって、該大きい図形パターン内に該小さい図形パターンが収容されるか否かで許容範囲を設定する請求項１または７に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項９】
前記基板上に形成する前記露光領域の転写目標位置を、次層以降の形成に使用する露光装置の歪みに応じて設定する請求項１に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項１０】
前記転写誤差の測定をロット単位で行う請求項１に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項１１】
前記転写誤差の測定は、前記基板上の第１層目または第２層目以降の途中層で行う請求項１または１０に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項１２】
前記転写誤差の測定は、前記基板上の任意の４〜１０の露光領域にそれぞれ転写された前記隣接露光領域の各評価パターン間の転写誤差を重ね合わせ精度測定装置を用いて測定して、測定した該転写誤差から線形成分を算出する請求項１に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項１３】
前記基板上に形成された評価パターンの転写誤差を、管理、補正することにより、露光工程のショット結果を所定の許容範囲内で一定にし、次層以降の重ね合わせ精度を安定させる請求項１に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項１４】
前記複数の線形成分として、基板オフセット成分、基板スケーリング成分、基板ローテーション成分、基板直交度成分、ショットスケーリング成分、ショットローテーション成分およびショット直交度成分を算出する請求項１に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項１５】
前記露光装置は走査型縮小投影露光装置であり、該走査型縮小投影露光装置において、一括型縮小投影露光装置で補正不能なショット関連の線形成分が「０」になるように調整制御する請求項１４に記載の露光装置の露光動作評価方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の露光装置の露光動作評価方法を用いて半導体装置を製造する半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光動作により基板上に転写された所定の評価パターンの転写結果を測定することによってその露光動作を調整制御するための露光装置の露光動作評価方法および、この露光装置の露光動作評価方法で得た評価結果に基づいて調整制御された露光装置を用いて半導体装置を製造する半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超ＬＳＩなどの半導体素子の製造工場では、基板上に回路パターンなどのパターンを形成する場合、主に縮小投影露光装置によりレチクル上に描かれた回路パターンなどのパターンを投影レンズを介して基板上に転写し、その基板上に回路パターンなどのパターンを形成する工程を複数回実施して、基板上に積層構造の半導体素子を製造する。この露光工程は、形成する各パターンの加工精度と製造コストを考慮し、１種類の半導体デバイスの製造プロセス中で異なる製造工程毎の露光工程を別々の精度の露光装置を使い分けて行うことが多くなってきている。
【０００３】
例えば、加工線幅が縮小される新規の世代のルールで形成されるデバイス毎に、各要因で精度が向上している露光装置を新規に揃えて、製造する半導体素子の全レイヤをプロセス構築するには、生産コストが合わないため、前世代以前の各世代で使用していた露光装置と、精度のよい必要な新規技術が実現できる新規露光装置とを組み合わせて、新規世代のルールを実現するプロセスを構築することが多く、１種類の半導体デバイスの製造プロセス中で各加工層の露光工程を別々の機能および性能の露光装置を使い分けて行うことが多くなってきている。
【０００４】
この各世代の露光装置は、回路パターンの微細化に伴い各世代で要求されている解像度を得るために、露光光は短波長化されている。この短波長化されてきた露光光として、例えば、水銀ランプによるｉ線（波長３６５ｎｍ）や、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）が実用化され、さらに短波長のＦ２（波長１５７ｎｍ）エキシマレーザや、電子ビーム直描技術、ＥＵＶ（波長１３ｎｍ）光などを用いた露光装置が模索されている。
【０００５】
その光源を用いてレチクル上の回路パターンなどのパターンを基板上に縮小投影する際に、世代毎に使用された露光装置、例えば一括型（ステッパー）と走査型（スキャナー）で、縮小投影レンズの加工技術やレンズ材料、▼（テーブル駆動制御精度）から、露光方式、露光フィールドエリアや、縮小投影倍率、アライメント精度が違う。このテーブル駆動制御精度は、レンズの加工技術や材料で、露光方式、露光フィールドエリアや、縮小投影倍率に効く。アライメント精度にも一部効く（収差）が、アライメント精度の大半を握るのが、装置のステージ駆動制御である。
【０００６】
そこで、各層を形成する際に、例えば高アライメント精度が必要なクリティカルレイヤへの露光は、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）を使用し、クリティカルレイヤ程高いアライメント精度は必要としないが、それなりにアライメント精度を必要とするサブクリティカルレイヤへの露光は、前世代ではクリティカルレイヤとして使用していた一括型縮小投影露光装置（ステッパー）を使用し、ラフレイヤへは、前世代以前の一括型縮小投影露光装置（ステッパー）や、スループット向上を目的とした低縮小倍率の一括型縮小投影露光装置（ステッパー）を使用するというような所謂ミックス・アンド・マッチ方式で、各工程の露光が行われるように構成されてきている。
【０００７】
なお、半導体デバイス基板上に第１層目を露光するときは、通常、転写されたパターンのアライメントに関する精度は、測定されない。これは、露光装置の各種精度、例えば、ステージステッピング精度、縮小投影倍率制御精度、レチクルローテーション精度、ショット配列精度、ディストーション、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）での原版と基板のステージ同期精度などが、定期的に測定、管理、補正されて、許容範囲内で使用している結果が、反映されていると考えているためである。
【０００８】
また、第１層目の露光装置が一括型縮小投影露光装置（ステッパー）、第２層目以降の露光装置が走査型縮小投影露光装置（スキャナー）で、第２層目のアライメント結果を向上させる場合、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）で修正可能な線形成分の補正項目は、一括型縮小投影露光装置（ステッパー）と同じで且つ、それ以外の補正項目もあり、高精度に修正可能である。また、別の例としては、第１層目の露光装置が一括型縮小投影露光装置（ステッパー）、第２層目以降の露光装置も一括型縮小投影露光装置（ステッパー）の場合は、露光装置同士で、ディストーションのずれ傾向が同様の露光装置群の設定（グルーピング）を行なうなどして、アライメント結果の向上が可能である。
【０００９】
一方、特許文献１には、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）を用いて、原版（レチクル）と基板（ウェハ）とを同期移動（走査）させながら基板上に転写された評価パターンの転写誤差として、例えば細線部など崩れたパターン像の位置を求めることにより、高精度かつ高速に露光動作を評価する技術が開示されている。この評価結果に基づいて走査型縮小投影露光装置（スキャナー）の露光具合を評価して、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）を調整制御するようにフィードバックすることができる。
【００１０】
特許文献２には、露光フィールドサイズの異なる２台の露光装置を用いて基板（ウェハ）上に重ねてマスクパターンを露光するミックス・アンド・マッチ方式を使用して、ウェハ上に転写された各露光領域（以下ショットという）の特定ショットの位置を他のショットからの相対位置として計算するアライメントおよび露光方法が開示されている。この技術によれば、最小限のアライメント回数でウェハ内変形とショット内変形を知ることができて、上層と下層とのアライメントを向上させて、露光のスループットを向上させることができる。
【特許文献１】特開平１１−１８６１５５号公報
【特許文献２】特開平１１−１９５５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、第１層目を露光するときは、通常、転写されたパターンのアライメントに関する精度は測定されないため、第１層目の露光装置が走査型縮小投影露光装置（スキャナー）の場合、第１層目で、基板上の理想的な転写位置に対して、一括型縮小投影露光装置（ステッパー）の修正可能な線形成分の補正項目以外の走査型縮小投影露光装置（スキャナー）特有の線形成分の補正可能項目や、動作誤差等で位置的にずれてしまっている場合は、第２層目以降の露光装置が一括型縮小投影露光装置（ステッパー）の場合に、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）によってずれた位置を修正することは困難となり、アライメント結果が悪くなる。
【００１２】
この場合、第１の走査型縮小投影露光装置（スキャナー）を用いて形成した層に対して、第２の一括型縮小投影露光装置（ステッパー）を用いて形成する層は、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）に比べて、縮小投影時に線形成分補正項目、例えば、走査方向と平行な方向のショット内のスケーリング成分や、ショット内の直交度成分が補正できないため、第２の一括型縮小投影露光装置（ステッパー）を用いて形成する層の重ね合せ精度を悪化させる要因となる。
【００１３】
従来のミックス・アンド・マッチ方式の露光方法では、アライメントずれの許容値から外れた場合に実施されるリワーク処理（所謂レチクル上の回路パターンを転写させる基板上のレジスト膜をＯ２プラズマ処理などで剥離後、再度、レジスト塗布機でレジスト膜を成膜、露光工程を実施する処理）を少なくするために、第２の一括型縮小投影露光装置（ステッパー）を使用する製造工程の重ね合せ精度許容値の緩和や、装置の各種精度許容範囲の縮小、その縮小した許容値を維持するための補正を実施するための装置精度検査期間の短縮など、重ね合わせ露光する場合のアライメント方法を工夫しなければならない。
【００１４】
しかしながら、上述のような従来のミックス・アンド・マッチ方式の露光方法や装置管理技術では、低コスト化を目的とした既存装置の有効活用に対して、アライメント許容値の緩和に伴うチップサイズの増大による基板上へのチップ乗り数減少や、装置の定常管理項目、検査時間の増大、各形成工程のリワーク処理回数の増加によるコスト上昇などが懸念されている。
【００１５】
したがって、第１層目を精度よく制御しなければ、第２層目以降のアライメントに影響する。つまり、下層の露光で走査型縮小投影露光装置（スキャナー）を用いて、上層の露光で一括型縮小投影露光装置（ステッパー）を用いるミックス・アンド・マッチ方式で各層を形成する場合に、下層と上層とのアライメント精度を向上させるためにも、まず、第１層目の露光を精度良く行う必要がある。
【００１６】
第１層目を精度よく制御する従来技術として、特許文献１では、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）の露光具合（パターン像の崩れ）を評価し、その露光状態に基いて走査型縮小投影露光装置（スキャナー）を補正制御するものであるが、原版として用いられている評価用レチクルは、露光度合いを評価するための複数の評価パターンがレチクルのほぼ全面をカバーしているテスト専用のレチクルである。このため、露光動作（露光状態）を評価する評価工程とデバイス製造工程とが完全な別工程になっているため、製造工数を削減することやコスト削減の方向には逆行している。しかも、この評価方法は、露光具合（パターン像の崩れ）の評価方法であって、この評価方法を用いて製造した各層（レイヤ）間のアライメントを向上させることについては言及されておらず、まして、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）によって、次の第２層目のために第１層目を位置的に精度よく調整制御するためのものではない。
【００１７】
特許文献２では、原版（レチクル）のパターン領域内に回路パターンと共に複数個のアライメントマークを形成し、これらのパターンを同時にウェハ上の第１レイヤに対して転写している。しかし、第１レイヤに転写したアライメントマークは第２レイヤとの位置合わせのために設けられたものに過ぎず、露光装置のステップ移動によるショットズレ自体の評価は、新たなパラメータとしてショットの中心座標を用いて計算によりショットズレを求めている。この場合、その中心座標間の修正誤差は求められるものの、送りピッチの誤差なのか、回転を含む誤差なのかが区別できず、依然として、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）によって、次の第２層目のために第１層目を位置的に精度よく調整制御できるものではない。
【００１８】
ここで、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）による精度確認技術について図１１を用いて考える。
この走査型縮小投影露光装置（スキャナー）単体を設置し、メーカーによる装置立上げ時や、ユーザーへの引き渡し後、ユーザーにより定期的に、装置の精度を確認するための定常評価時に、次のように露光動作の評価を行うことができる。
【００１９】
図１１（ａ）は、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）を用いて、ウェハ上に順次転写された各露光領域（ショット）の配置状態を表した平面図である。図１１（ａ）の中で点線で表している矩形が各ショットの境界である。図１１（ａ）中の４角形状の各ショットの外周４辺の縁領域は隣接するショットの縁領域と重なって露光されている。このショットの重なり合う領域上に検査マークを形成すれば、隣接するショットの検査マークとのズレを測定することができる。
【００２０】
図１１（ｂ）は、ステージステッピング精度を評価するための検査マークの配置を示す図であり、縦方向、横方向の各一辺に３ポイントの測定点を設置し、その測定結果の線形成分を修正して、再算出した結果のばらつきを評価している。例えば黒丸●と白丸○のずれを測定して、線形成分を除去後の黒丸●と白丸○の測定結果の３σ（非線形成分）を算出し、ステージのステッピング（動作）ばらつきを評価する。黒丸●はＹ方向、白丸○はＸ方向のずれ算出のためのマークである。
【００２１】
図１１（ｃ）は、レチクルローテーション精度を評価するための検査マークの配置を示す図であり、これらのポイントのずれ測定をして、ショットの回転を測定することができる。Ｙ方向１辺の３ポイントの測定点を設置し、回転方向の線形成分を算出している。
【００２２】
しかし、このような走査型縮小投影露光装置（スキャナー）単体による精度確認技術については、精度確認のために設けられた各検査マークはそれぞれ特定種類毎の精度（Ｘ方向およびＹ方向のステージステッピング精度やレチクルローテーション精度など）しか確認できないため、多数の種類の精度確認を一々行うには工数が大幅に増えてしまうという問題を有している。
【００２３】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）による一層目または途中層の多数の種類の精度確認を総合的に一括して、ステップ隣接ショット間毎の転写ズレを検出して評価することにより行うことができて、半導体デバイスの製造工程を簡略化でき、かつ、次の第２層目または途中層以降の層のために第１層目または途中層を位置的に精度よく調整制御できる露光装置の露光動作評価方法およびこれを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の露光装置の露光動作評価方法は、回路パターンの外周側に評価パターンが配置された４角形の露光領域を順次ステップ移動させながら基板上に複数露光して転写する場合に、該露光領域の４辺に隣接する各露光領域と重なり合う重ね合わせ領域にそれぞれ該評価パターンを所定数配置して該基板上に転写する露光装置の露光動作評価方法であって、該基板上に転写された隣接露光領域の各評価パターン間の転写誤差を測定し、該転写誤差の測定結果に基づいて該露光装置の露光動作における複数の線形成分を算出し、該複数の線形成分により該転写誤差を抑制制御可能とするものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２５】
また、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法における評価パターンは、前記露光領域の４辺の各辺に１個〜８個のいずれかの個数設けられている。本実施形態では評価パターンは、前記露光領域の４辺の各辺に２個設けている。また、ディストーションを測定するときには、評価パターンは露光領域の４辺の各辺に７，８個設けられている。いずれにせよ、、評価パターンの数は多いほど正確に状況把握できる。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法における評価パターンは、互いに直交する前記露光領域の重なり部分を除く該露光領域の少なくとも両端部に設けられている。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法における評価パターンは、前記露光領域の四隅部に設けられている。
【００２８】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法において、前記ステップ移動による前記露光領域の繋ぎ合わせの基準位置は、前記重ね合わせ領域の長辺に平行な、短辺の中心線の位置である。
【００２９】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法における重ね合わせ領域の幅は、５０μｍ以上数１００μｍ以下である。
【００３０】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法における評価パターンは、円、多角形、格子状および溝状のいずれかまたはこれらの組合せの図形パターンである。
【００３１】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法において、前記隣接露光領域の一方の評価パターンは小さい図形パターンであり、該隣接露光領域の他方の評価パターンは大きい図形パターンであって、該大きい図形パターン内に該小さい図形パターンが収容されるか否かで許容範囲を設定する。
【００３２】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法において、前記基板上に形成する前記露光領域の転写目標位置を、次層以降の形成に使用する露光装置の歪みに応じて設定する。
【００３３】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法における転写誤差の測定をロット単位で行う。
【００３４】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法における転写誤差の測定は、前記基板上の第１層目または第２層目以降の途中層で行う。
【００３５】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法における転写誤差の測定は、前記基板上の任意の４〜１０の露光領域にそれぞれ転写された前記隣接露光領域の各評価パターン間の転写誤差を重ね合わせ精度測定装置を用いて測定して、測定した該転写誤差から線形成分を算出する。
【００３６】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法において、前記基板上に形成された評価パターンの転写誤差を、管理、補正することにより、露光工程のショット結果を所定の許容範囲内で一定にし、次層以降の重ね合わせ精度を安定させる。
【００３７】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法における複数の線形成分として、基板オフセット成分、基板スケーリング成分、基板ローテーション成分、基板直交度成分、ショットスケーリング成分、ショットローテーション成分およびショット直交度成分を算出する。
【００３８】
さらに、好ましくは、本発明の露光装置の露光動作評価方法における露光装置は走査型縮小投影露光装置であり、該走査型縮小投影露光装置において、一括型縮小投影露光装置で補正不能なショット関連の線形成分が「０」になるように調整制御する。もちろん、本発明の露光装置の露光動作評価方法における露光装置は一括型縮小投影露光装置であってもよい。
【００３９】
本発明の半導体デバイスの製造方法は、本発明の上記露光装置の露光動作評価方法を用いて半導体装置を製造するであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００４０】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００４１】
本発明にあっては、原版のレチクルＲに回路パターンと共に評価パターンを形成する。このとき、評価パターンはレチクルＲの各辺の両端部に近い位置に所定の数だけ形成する。ウェハＷ上の第１層目に回路パターンと評価マークとを一括で転写する。この露光動作を繰り返すことによりウェハＷ全面にレチクルＲの原図パターンを順次転写する。この転写の際に、評価パターン２ａが形成されている評価ショットの外縁部を評価パターン２ｂが形成されている隣接ショットの外縁部と重なるように転写する。重ね合わせ精度測定装置１５により、評価パターン２ａと評価パターン２ｂとの複合体により形成された重ね合わせ評価パターン２ａおよび２ｂのズレ量を測定することにより、基板（ウェハＷ）上の任意のショットである評価ショットとその隣接ショットとの転写ズレを検出することができる。
【００４２】
また、評価マークの数と配置位置とに特徴があるので、露光装置の線形成分ズレ値を総合的に算出することができる。このことにより、露光機の精度確認を総合的に一括で行うことができ、半導体デバイスの製造工程を簡略化することができる。しかも、回路パターンと共に評価パターンを形成しているので、露光装置の評価工程と第１層目の工程とを同時にできて、半導体デバイスの製造工程を簡略化することができる。
【発明の効果】
【００４３】
以上のように本発明によれば、第１層目、若しくは、第２層目以降の重要目標層を理想値へ管理、補正することにより、次層の重ね合わせ精度を大幅に改善することができる。次層のバラツキを管理し、目標層にフィードバックすること、また、常時、露光装置の経時変化、突発変化に追従させることができるため、各次層の重ね合わせ精度を維持、向上するために、本発明による評価パターンを配置し、管理、補正する評価方法が有効であり、この評価方法を使用した半導体デバイスの製造方法では、コスト削減を目的にした１世代前以前の露光装置を有効活用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の露光装置の露光動作評価方法およびこれを用いた半導体デバイスの製造方法の各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において互いに同一の作用効果を奏する部材には同一の符号を付している。
【００４５】
まず、本発明の詳細な内容について説明する前に、本発明の概略について説明する。
【００４６】
本発明の半導体デバイスの製造方法では、基板上に重ね合わせ精度評価マークの評価パターンを転写し、基板上に転写された隣接ショット間の各評価パターンの転写誤差を測定し、この測定結果に基づいて、第１層目、若しくは、第２層目以降の目標となる層を形成するときの走査型縮小投影露光装置（スキャナー）の露光位置を評価する。
【００４７】
このように、露光装置がパターンを基板上に転写した後に、図１で後述する重ね合わせ精度測定装置１５を用いて評価ショットと隣接ショット（隣接ショット間）との重ね合わせ精度評価マークの評価パターンを評価する。評価パターンの配置位置を次のように設定する。各評価パターンが原版（レチクルＲ）の転写エリアの４辺上の各頂点に近づくように各辺毎に２カ所以上に配置され、且つ、測定する基板上の転写ショットの４辺の評価パターンと、測定対象転写ショット（即ち評価ショット）に隣接する４箇所の転写ショット（即ち隣接ショット）に形成されている各評価パターンが重なり、それぞれが基板上で解像するように原版（レチクルＲ）上に各評価パターンを配置する。
【００４８】
なお、ここで、原版とは、マスクやレチクルを含む概念であり、基板とは、集積回路用のウエハや液晶表示装置用の硝子プレートを含む概念である。また、評価すべき露光動作結果とは、ステップ露光の転写ショット毎の基板上の理想の転写位置からの転写誤差であり、露光装置の性能としては、レンズ収差（レンズディストーション、コマ収差）、重ね合わせ精度、ステージステッピング精度、縮小投影倍率制御精度、レチクルローテーション精度、ショット配列精度、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）での原版と基板のステージ同期精度、或いは、各精度許容範囲内での経時変化値を併せた露光装置起因の総合的な変動値があり、その他の要因としては原版作成誤差などがある。
【００４９】
以下、本発明の具体的な内容について順次説明する。
【００５０】
図１は、本実施形態の露光装置の露光動作評価方法で用いる走査型縮小投影露光装置（スキャナー）の構成例を示すブロック図である。
【００５１】
図１において、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）１０は、照明光を出射する照明装置１１と、評価パターンと第１層目の回路パターンが設けられた原版のレクチルＲを載置可能とするレクチルテーブル１２と、レクチルＲを通した照明光を縮小して基板（ウェハＷ）上に投影する投影装置１３と、基板（ウェハＷ）を載置して所定ステップ毎に移動させるべく駆動可能とする基板テーブル１４と、基板テーブル１４上の基板（ウェハＷ）の露光パターンを光学的に読み取って、隣接ショットの評価パターンと評価ショットの評価パターンとの位置ズレ量およびその方向を測定し、この測定結果から後述する各種の線形成分を算出する重ね合わせ精度測定装置１５と、この基板テーブル１４のステップ移動制御の他に、この算出した各種の線形成分に基づいてレクチルテーブル１２および基板テーブル１４の位置修正制御を可能とするテーブル制御装置１６とを有している。
このように、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）１０を用いて、一層目の多数の種類の精度確認（例えばＸ方向およびＹ方向のステージステッピング精度やレチクルローテーション精度など）を総合的に一括して、ステップ隣接ショット間毎の転写ズレを検出して評価することにより行うことができて、半導体デバイスの製造工程を簡略化でき、かつ、次の第２層目のために第１層目を位置的に精度よく調整制御することができる。以下、本実施形態について詳細に説明する。
図２は、図１の露光装置の露光動作評価方法において、本実施形態の評価ショットによる評価パターン位置とその平面視で上下および左右のステップ隣接ショットの評価パターン位置との関係を表す平面図である。
【００５２】
図２において、本実施形態の評価ショットとステップ隣接ショットの配置例１は、露光ショットが４角形（または矩形）の場合であり、ウェハ上に転写された複数の露光領域（ショット）から、評価ショット１７による評価パターンと、これに対して上下および左右の４つのステップ隣接ショット１８の評価パターンとを取り出したものであって、評価ショット１７の四辺の内側に各隣接ショット１８の評価パターンの一辺端縁部がそれぞれ配置されている。即ち、評価ショット１７の外周縁領域が各ステップ隣接ショット１８の評価パターンの一辺端縁部（評価領域）と重なるように配置されている。
図２では、評価パターンが理想的な配置状態に配置された場合であるが、評価パターンの理想的な配置位置、即ち、詳細には後述するが、隣接ショットの外周縁領域（評価領域）内にある評価パターンの白丸「○」の中に、評価ショットの４辺の評価領域内にある評価パターン「×」が位置して互いにズレていないことを示している。
【００５３】
この評価ショットの４辺（外周縁領域）の評価領域の内側には、第１層目の回路パターンが設けられている。これによって、露光動作による露光位置を評価する評価工程と、半導体デバイスの製造工程とを同時に行うことができ、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）１０が位置精度評価用にランニングした状態で、既に第１層目の製造工程とすることができて、製造工数の削減やコスト削減ができる。
【００５４】
図３は、図２の各評価パターンの一例を示す拡大図である。
【００５５】
図３に示すように、多角形および円形のうち、例えば外側の大きい４角形部分（網点部分）は例えば隣接ショットで形成する評価パターン２ｂであり、図２中では略記号として白丸「○」を用いて示している。また、大きい４角形の内側の小さい４角形部分（白抜き部分）は評価ショットで形成する評価パターン２ａであり、図１中では略記号として「×」印を用いて示している。この評価ショットの小さい４角の評価パターン２ａの中心座標が隣接ショットの大きい４角の評価パターン２ｂの中心座標との誤差が所定範囲以内、例えば０〜２μｍ以下の範囲内に入っていれば、ステップずれの許容範囲内とすることができる。または、この評価ショットの小さい４角の評価パターン２ａが隣接ショットの大きい４角の評価パターン２ｂ内に入っていれば、ステップずれの許容範囲内とすることもできる。
【００５６】
図４（ａ）〜図４（ｄ）は、図２の各評価パターンを図３の例の他に複数示した拡大図である。
【００５７】
図４（ａ）〜図４（ｄ）ではそれぞれ、重ね合わせ精度測定装置１５により測定される評価マーク（評価パターン）の一例を示している。図４（ａ）は図３の評価パターン２ａおよび２ｂと同様であり、図４（ｂ）および図４（ｃ）は溝状評価パターン例であり、溝状パターン３ａ１内に溝状パターン３ａ２があれば位置ズレの許容範囲とすることができる。または、４角形状（網点領域）の評価パターン３ｂに範囲を設定すれば、この評価パターン３ｂ内に溝状パターン３ａ１，３ａ２がある場合に位置ズレの許容範囲内とすることができる。この場合には、溝状パターン３ａ１の方が溝状パターン３ａ２よりも位置ズレに対して厳しく判定できる。網点領域の評価パターン３ｂと溝状パターン３ａ１，３ａ２とは評価ショットの評価パターンと隣接ショットの評価パターンとに対応している。
図４（ｄ）は格子状パターン例であって、網点のある格子列評価パターン３ａ３と、網点のない格子列評価パターン３ａ４とが８分割領域で交互に設けられており、これらが互いに重ならないのが位置ズレの許容範囲内である。網点の格子列評価パターン３ａ３と網点のない格子列評価パターン３ａ４とは、評価ショットの評価パターンと隣接ショットの評価パターンとに対応している。
なお、これらの評価マークの大きさは、位置ズレの精度に関係あるが、重ね合わせ精度測定装置１５の評価マーク（評価パターン）に関する仕様書に規定されており、本発明ではマーク形状の改善を目的としたものではないので、ここではその詳細な説明は省略している。
【００５８】
また、重ね合わせ精度の評価マークは、重ね合わせ精度測定装置１５内の基準マークを加工すればよく、例えば、図４に示すような各種の既知の位置ズレ測定用の評価パターンを配置し、重ね合わせ精度測定装置１５でその位置ズレを測定することができる。
【００５９】
この場合は、重ね合わせ精度測定装置１５による例えば重ね合わせ評価パターン２ａおよび２ｂの位置ズレ測定結果から、一括型縮小投影露光装置または、走査型縮小投影露光装置１０に、図５〜図８に示すような各種の線形成分を一括して算出させるソフトウェアを付加して、重ね合わせ評価パターン２ａおよび２ｂのズレ量を測定し、算出された線形成分のズレ量を露光装置１０にフィードバックする。即ち、一旦、露光工程完了後、別装置の測定装置１５で算出した結果を露光装置１０にフィードバックする。また、測定装置１５の動作では、特別なことをしておらず、レジストパターンが形成されたウエハ内の指定されたマーク（評価パターン２ａおよび２ｂ）を測定し、内蔵されたソフトウェアで算出した結果を、担当者が露光装置１０にフィードバックしてもよく、自動的にフィードバックっせてもよい。
【００６０】
以下に上述した線形成分について説明する。各種の線形成分として、ウエハオフセット成分とウエハスケーリング成分（図５）、ウエハローテーション成分とウエハ直交度成分（図６）、ショットスケーリング成分（図７）および、ショットローテーション成分とショット直交度成分（図８）などがある。
【００６１】
図５は、各種の線形成分のうちウエハオフセット成分とウエハスケーリング成分を示す図である。
【００６２】
図５（ａ）がウエハオフセットＸ成分を表し、図５（ｂ）がウエハオフセットＹ成分を表しており、図５（ｃ）がウエハスケーリングＸ成分を表し、図５（ｄ）がウエハスケーリングＹ成分を表している。
【００６３】
図６は、各種の線形成分のうちウエハローテーション成分とウエハ直交度成分を示す図である。
図６（ｅ）、図６（ｇ）および図６（ｈ）がウエハローテーション成分を表しており、図６（ｆ）がウエハ直交度成分を表している。ウエハローテーション成分には、図６（ｇ）に示すウエハローテーションＸ成分と、図６（ｈ）に示すウエハローテーションＹ成分とがある。
【００６４】
図７は、各種の線形成分のうちショットスケーリング成分を示す図である。
このショットスケーリング成分には、図７（ｉ）に示すショットスケーリング成分（Ｘ成分およびＹ成分）と、図７（ｊ）に示すショットスケーリングＸ成分と、図７（ｋ）に示すショットスケーリングＹ成分とがある。
【００６５】
図８は、各種の線形成分のうちショットローテーション成分とショット直交度成分を示す図である。
図８（ｌ）および図８（ｍ）はショットローテーション成分を表しており、図８（ｎ）はショット直交度成分を表している。ショットローテーション成分には、図８（ｌ）に示すショットローテーションＸ成分と、図８（ｍ）に示すショットローテーションＹ成分とがある。
【００６６】
前述した図５および図６の線形成分はウエハに関するものであり、図７および図８の線形成分はショットに関するものである。
【００６７】
本実施形態では、レクチルＲの外周縁部に評価パターン２ａと２ｂを所定の位置に所定の数だけ配置することにより、重ね合わせ精度測定装置１５により、評価パターン２ａと２ｂを光学的に検出して、それらのズレ量から、図５〜図８に示すような種類の各線形成分を同時に算出することができる。
【００６８】
一方、一括型縮小投影露光装置および走査型縮小投影露光装置１０で補正できる線形成分とは、一括型縮小投影露光装置（ステッパー）では、ウエハオフセット（Ｘ，Ｙ）成分ＯＦＸ，ＯＦＹ（ａ，ｂ）、ウエハスケーリング（Ｘ，Ｙ）成分ＳＣＸ，ＳＣＹ（ｃ，ｄ）、ウエハローテーション成分ＲＯＴ（ｅ）、ウエハ直交度成分ＯＲＴ（ｆ）、ショットスケーリング成分ＭＡＧ（ｉ）、ショットローテーション成分ＲＲ（ｌ）の８項目の線形成分を補正することができる。
【００６９】
また、ウエハローテーション成分（ｅ）、ウエハ直交度成分（ｆ）は、ウエハローテーション（Ｘ，Ｙ）成分ＲＯＴＸ，ＲＯＴＹ（ｇ，ｈ）で表される場合もあり、正負の方向は、装置により規定がまちまちであるが、図６の正負の方向のときの関係を下記の式に示している。
【００７０】
ＯＲＴ＝ＲＯＴＹ−ＲＯＴＸ
また、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）１０では、ウエハオフセット（Ｘ，Ｙ）成分ＯＦＸ，ＯＦＹ（ａ，ｂ）、ウエハスケーリング（Ｘ，Ｙ）成分ＳＣＸ，ＳＣＹ（ｃ，ｄ）、ウエハローテーション成分ＲＯＴ（ｅ）、ウエハ直交度成分ＯＲＴ（ｆ）、ショットスケーリング（Ｘ，Ｙ）成分ＭＡＧＸ、ＭＡＧＹ（ｊ，ｋ）、ショットローテーション成分ＲＲＸ（ｌ）、ショット直交度成分ＳＫＥＷ（ｎ）の１０項目の線形成分を補正することができる。
【００７１】
また、ショットローテーション成分（ｌ）、ショット直交度成分（ｎ）は、ショットローテーション（Ｘ，Ｙ）成分ＲＲＸ，ＲＲＹ（ｌ，ｍ）で表される場合もあり、正負の方向は、装置により規定がまちまちであるが、図６の正負の方向のときの関係を下記の式に示している。なお、ウエハローテーション成分（ｅ）、ウエハ直交度成分（ｆ）は、ウエハローテーション（Ｘ，Ｙ）成分ＲＯＴＸ，ＲＯＴＹ（ｇ，ｈ）で表される場合もあり、関係式は上記に記載済みである。
【００７２】
ＳＫＥＷ＝ＲＲＹ−ＲＲＸ
ここで、評価パターンの理想的な配置について更に説明する。
【００７３】
図２には、図３に示す概略記号×（評価パターン２ａ）と○（評価パターン２ｂ）の基板（ウェハＷ）上の配置状態の概略図を示している。
【００７４】
図２は、理想的な転写状態を示している。即ち、各ショットとしては、理想格子状に順次転写される装置状態、及び、原版（レチクルＲ）の加工状態で、且つ、そのショットが基板（ウェハＷ）上に転写される配列精度やステッピング精度も理想的な位置にショットされている時の図である。
【００７５】
この様な構成とするためには、原版（レチクルＲ）の４辺の各端縁部上には重ね合せ精度評価マークである評価パターン２ａ，２ｂを形成する。基板（ウェハＷ）上で測定するショット（即ち評価ショット）と評価ショットに隣接する隣接ショットとの重なり合う場所に評価パターン２ａおよび２ｂの複合体から成る重ね合わせ精度評価マーク２を解像させる必要がある。
【００７６】
図２の例では、基板上の任意のショットを評価ショット１７とし、この評価ショット１７の４辺に隣接する隣接ショット１８を表記している。この評価パターン２ａおよび２ｂが転写されるように、原版（レチクルＲ）には、図２に示す隣接ショットで形成するパターンの概略記号○（評価パターン２ｂ）と、評価ショットで形成するパターンの概略記号×（評価パターン２ａ）とが基板上で重なるように配置されている。これらの評価パターン２ａおよび２ｂが原版に配置されているレイアウト例を図９に示している。
【００７７】
図９では、レチクルＲ上の評価パターン２ａおよび２ｂは、ウェハＷ（基板）上に転写した際の隣接ショットとの重ね合わせ領域Ｒ１の部分、即ち、レチクルＲの４辺の外周縁部に形成され、なおかつ、レチクルＲの各辺の両端部に近い位置に形成されている。
【００７８】
図９の場合には、４辺の外周縁部の重ね合わせ領域Ｒ１における外周側領域と内周側領域に評価パターン２ａおよび２ｂ、または評価パターン２ｂおよび２ａを形成する。さらに、レチクルＲの中心を原点とし、紙面の上下方向をＹ軸、紙面の左右方向をＸ軸とした場合に、レチクルＲの縦の辺に沿って形成される評価パターン２ａおよび２ｂの模様はＹ軸対称になるように、レチクルＲの横の辺に沿って形成される評価パターン２ａおよび２ｂの模様はＸ軸対称になるように形成されている。
【００７９】
図９の例で示すように、隣接ショットとの重ね合わせ領域Ｒ１の中心線同士が、隣接ショットとの重ね合わせ時に一致するように、基板（ウェハＷ）上に順次露光していくものとする。この重ね合わせの領域Ｒ１の幅は、約５０μｍ程度から数百μｍ程度が好ましく、本例では約１００μｍ程度に設定している。
【００８０】
図２では、基板（ウェハＷ）上で、各ショット間で重なり合うように設定されている領域に、評価パターン２ａおよび２ｂが形成されている。これら複数の評価パターン２ａおよび２ｂは、評価ショット１７において、４辺上の各頂点近傍位置（辺の両端部から重なり幅を除いた位置）に各辺毎に２カ所ずつ配置されている。頂点に近い位置に評価パターン２ａおよび２ｂを配置する理由としては、ショットの中心から離れるほどズレが顕著に現れるためである。
【００８１】
この状態から、図５〜図８に示すような各種の線形成分のズレは、重ね合わせ精度測定装置１５により、評価パターン２ａおよび２ｂの位置測定後にその測定結果から算出される。また、露光装置の各種精度がずれたときにも線形成分でない固定のずれ量が発生することにより、重ね合わせ精度測定装置１５の測定結果により判明する。それ以外の成分は非線形成分として、露光装置の各精度のズレ量や、許容範囲内の経時変化量、及び、原版、所謂レチクルＲの加工精度誤差などの複合的な数値が残留する。
【００８２】
上記構成により、以下に、第１層目に走査型縮小投影露光装置（スキャナー）を用いて、次層以降で一括型縮小投影露光装置（ステッパー）を用いる場合の本発明による露光装置の露光動作評価方法の一例について説明する。
【００８３】
図９に示すように、まず、隣接ショット１８との重ね合わせ領域Ｒ１を各辺に配置すると共に、中央部に回路パターン（この中央部には、回路パターンだけでなく、複数チップが乗る場合が多数あるので、チップ間のダイシングのための領域（幅はR1と同じ幅が設定される）スクライブラインが存在する）を配した原版（レクチルＲ）をレクチルテーブル１２上に載置して、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）１０の照明装置１１および投影装置１３により、基板テーブル１４上の基板（ウェハＷ）の第１層目を順次ステップ移動させて露光する。評価ショット１７の評価パターンは、その中央部の回路パターンに比べ、十分に解像マージンがあるため、最も少ない解像マージンの回路パターンが、解像するレジスト塗布、露光条件、現像条件でフォト工程を行う。さらに、重ね合わせ測定装置１５により、その露光した基板（ウェハＷ）上の任意の個数の評価パターン、具体的には、４〜１０ショットの評価パターンを測定し、その測定結果から、各線形成分を算出させる。
【００８４】
評価パターンの測定結果、および、各線形成分に許容範囲を設けるが、特に、一括型縮小投影露光装置（ステッパー）で補正できない線形成分、ショットスケーリングＸ（ｊ）、及び、Ｙ（ｋ）、ショット直交度（ｎ）は、「０」になるように、第１層目のオフセット値を設定する。具体的には、ショットスケーリング成分は、０±０．５ｐｐｍ、ショット直交度（ｎ）やショットローテーション成分は、０±０．５μＲａｄ（若しくは、ｐｐｍ）で制御する。なお、露光装置の精度により、許容値の数値は変更可能である。
【００８５】
また、ショットスケーリングのＸ成分（ｊ）とＹ成分（ｋ）の差が、０．５ｐｐｍ以下となるようにも制御させる。なぜならば、例えば、許容範囲内で、ショットスケーリングＸ（ｊ）が、−０．５ｐｐｍ、ショットスケーリングＹ（ｋ）が、＋０．５ｐｐｍであった場合、Ｘ成分とＹ成分の差が絶対値で１．０ｐｐｍ発生する。このとき、一括型縮小投影露光装置（ステッパー）で補正できる線形成分（ｉ）では、Ｘ成分に合わせ込むとＹ成分では、＋１．０ｐｐｍの残さが発生し、Ｙ成分に合わせ込むとＸ成分で−１．０ｐｐｍの残さが発生する。これが、次層以降の一括型縮小投影露光装置（ステッパー）を使用する層の重ね合わせ精度を悪化させる原因となる。
【００８６】
また、ショットスケーリングのＸ成分（ｊ）とＹ成分（ｋ）の差がないということは、例えば、ショットスケーリングＸ（ｊ）が、＋０．５ｐｐｍ、ショットスケーリングＹ（ｋ）が、＋０．５ｐｐｍであった場合、Ｘ成分とＹ成分の差が絶対値で、０ｐｐｍとなる。このとき、一括型縮小投影露光装置（ステッパー）で補正できる線形成分（ｉ）では、Ｘ成分、Ｙ成分共に合わせ込むには、（ｉ）の補正成分を＋０．５ｐｐｍにすることで、第１層目とのショットスケーリング（ｉ）の残差は、０ｐｐｍとなり、次層以降の一括型縮小投影露光装置（ステッパー）を使用する層の重ね合わせ精度を向上させることができる。
【００８７】
上記のように、まずは、第１層目に走査型縮小投影露光装置（スキャナー）１０を使用する場合、各線形成分を「０」に追い込み、特に、一括型縮小投影露光装置（ステッパ）で補正できないショット関連の線形成分（ｊ、ｋ、ｎ）を「０」に追い込むことが重要である。これによって、一括型縮小投影露光装置（ステッパ）を用いる第２層目のために、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）１０を用いる第１層目を位置的に精度よく調整制御することができる。
【００８８】
ここで、第１層目が上記のように補正制御されているが、次層以降の一括型縮小投影露光装置（ステッパー）を用いる層の、ある測定点で固定の残差がある場合、露光装置間の各精度の零点のずれ、機構の差による零点のずれ、各露光装置間の非線形成分の差異、第１層目から次層までの基板加工上の伸縮などが考えられる。
【００８９】
この場合、次層の露光装置（一括型、走査型ともに）で補正できる成分であれば、次層の露光装置で補正すればよいが、第１層目で補正量を「０」に追い込むことに対し、若干の線形成分の補正目標値を入れることで、次層の重ね合わせ精度が向上する場合がある。この場合は、上記のように、第１層目に補正目標値を設定し、管理、補正を行なうか、次層の露光装置を改造するかを選択することとなる。
【００９０】
また、第１層目から、例えば第４層目まで、重ね合わせ精度に対して重要でない層を構成した後に、第５層目に対し、次層以降の重ね合わせ精度が重要になるデバイスがある場合がある。この場合、ラフ層となっている第１層目の層には、非線形成分の少ない、精度の良い露光装置を設定することが少なく、この場合は、その第１層目のずれ量を以後の層に引きずり、本例では第５層目以降の重ね合わせ精度にも影響を与えることがあった。その場合、目標層（第１層目）に対して許容範囲内の重ね合わせ精度を保ちながら、第５層目で、評価パターンを用いて、第５層目を基板上の理想の位置へ追い込む。以降の運用は、上記と同様の運用を行なう。
【００９１】
以上のように、本発明にあっては、原版のレチクルＲに回路パターンと共に評価パターンを形成する。このとき、評価パターンはレチクルＲの各辺の両端部に近い位置に所定の数だけ形成する。ウェハＷ上の第１層目に回路パターンと評価マークとを一括で転写する。この露光動作を繰り返すことによりウェハＷ全面にレチクルＲの原図パターンを順次転写する。この転写の際に、評価パターン２ａが形成されている評価ショットの外縁部を評価パターン２ｂが形成されている隣接ショットの外縁部と重なるように転写する。重ね合わせ精度測定装置１５により、評価パターン２ａと評価パターン２ｂとの複合体により形成された重ね合わせ評価パターン２ａおよび２ｂのズレ量を測定することにより、基板（ウェハＷ）上の任意のショットである評価ショットとその隣接ショットとの転写ズレを検出することができる。
【００９２】
また、評価マークの数と配置位置とに特徴があるので、露光装置の線形成分ズレ値を総合的に算出することができる。このことにより、露光機の精度確認を総合的に一括で行うことができ、半導体デバイスの製造工程を簡略化することができる。しかも、回路パターンと共に評価パターンを形成しているので、露光装置の評価工程と第１層目の工程とを同時にできて、半導体デバイスの製造工程を簡略化することができる。
【００９３】
即ち、目標層と加工層との重ね合わせ精度を確認する際は、１辺あたり、１個（ショット中央付近に１個：小計１ショットあたり５箇所）の測定マークの配置、および、各装置精度確認などで、１辺当たり２〜３個評価マークを入れる場合では、X,Y 1辺にしか入れないことが多い、ことに対して、本特許の目的が、第１層目に使用する走査型露光機の露光結果を次層以降の重ね合わせ精度向上のために第１層目を総合的に理想になっているかの確認のために、４辺に２個以上のマークをできるだけ４隅に近づけて配置することで、達成できる。
【００９４】
このように、走査型縮小投影露光装置（スキャナー）１０を用いて、一層目または途中層の多数の種類の精度確認（例えばＸ方向およびＹ方向のステージステッピング精度やレチクルローテーション精度など）を総合的に一括して、ステップ隣接ショット間毎の転写ズレを検出して評価することにより行うことができて、半導体デバイスの製造工程を簡略化でき、かつ、次の第２層目または途中層以降の層のために第１層目または途中層を位置的に精度よく調整制御することができる。
さらに、第２層目以降のアライメント結果を向上させることができる。また、露光装置が異常な場合に処理ロット単位で、露光装置の動作確認をすることができる。さらに、露光装置の位置精度を確認するために実施される定常精度確認（ＰＭ）で、同等の露光動作評価を実施するＰＭ項目の周期を長くすることができる（装置停止時間が減り、稼働率が上がる）。
【００９５】
また、露光装置の各種精度確認と併せて、本発明の露光装置評価方法は、原版が固定値となる。このため、各処理ロット毎に、露光装置の各種精度の経時変化や、突発的な装置変動を示唆する場合があるので、定期的に実施する露光装置単体の該当する精度確認の周期を延ばすことも可能である。
さらに、開発された装置を使用して、半導体デバイス（ウエハ基板に露光）を作成した時に、露光装置の異常、若しくは、精度確認（初期精度設定）不備など、または、精度の微小な経時変化をも見つけることができる。
【００９６】
さらに、第１層目にスキャナーを用いて露光する場合には、ロット単位で装置状況を確認でき、第２層目以降のアライメントに対しても、積極的に補正できる。例えば理想位置に追い込むのではなく、第２層目以降の露光装置の歪みに合わせるように、第１層目を歪んで露光するようにしてもよい。
【００９７】
さらには、各精度チェックを全て包含しつつ、目的（理想の位置に転写されているかを確認）を満たすための方法を各ロット単位で実施できる。
【００９８】
さらに、評価パターン２ａおよび２ｂを転写ショットの各４辺の２カ所以上に配置し、転写後に評価パターンのズレを測定し、線形成分を差し引くと、転写ショットの非線形成分が確認でき、一括型縮小投影露光機（ステッパー）とのグルーピングを行う場合に有効である。
【００９９】
なお、上記実施形態では、原版（レクチルＲ）の転写エリアの４辺上に、各辺毎に２箇所の評価マーク２ａおよび２ｂを配置する場合について説明したが、これに限らず、各辺毎に３箇所およびそれ以上の評価マーク２ａおよび２ｂを配置する場合は、その各辺の最外の２点間距離（評価パターン２ａおよび２ｂと評価パターン２ａおよび２ｂとの距離）が等距離になるように配置することが望ましい。また、各辺毎に１箇所ずつの評価パターン２ａおよび２ｂを配置する場合には、図１０に示すような非線形な状態の確定が困難になるため、２点以上の配置が好ましい。
【０１００】
このように、評価ショットを１箇所を置くことにより、簡易的ではあるが、線形成分を取得可能であるため、隣接ショットとの重ね合わせ領域Ｒ１が少ない場合に、評価パターンを１箇所を置くことは有効である。ただし、図１０において、非線形成分を持った状態で、基板上に転写した場合、評価パターンが評価ショットの各辺に１箇所しか配置されていないと、評価ショットの非線形成分を正確に算出することができない。
【０１０１】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、露光動作により基板上に転写された所定の評価パターンの転写結果を測定することによってその露光動作を調整制御するための露光装置の露光動作評価方法および、この露光装置の露光動作評価方法で得た評価結果に基づいて調整制御された露光装置を用いて半導体装置を製造する半導体デバイスの製造方法の分野において、一層目の多数の種類の精度確認（例えばＸ方向およびＹ方向のステージステッピング精度やレチクルローテーション精度など）を総合的に一括して、ステップ隣接ショット間毎の転写ズレを検出して評価することにより行うことができて、半導体デバイスの製造工程を簡略化でき、かつ、次の第２層目のために第１層目を位置的に精度よく調整制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本実施形態の露光装置の露光動作評価方法で用いる走査型縮小投影露光装置（スキャナー）の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の露光装置の露光動作評価方法において、本実施形態の評価ショットによる評価パターン位置とその上下および左右のステップ隣接ショットの評価パターン位置との関係を表す平面図である。
【図３】図２の各評価パターンの一例を示す拡大図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、図２の各評価パターンを図３の例の他に複数示した拡大図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、各種の線形成分のうちウエハオフセット成分とウエハスケーリング成分を示す図である。
【図６】（ｅ）〜（ｈ）は、各種の線形成分のうちウエハローテーション成分とウエハ直交度成分を示す図である。
【図７】（ｉ）〜（ｋ）は、各種の線形成分のうちショットスケーリング成分を示す図である。
【０１０４】
図８は、
【図８】（ｌ）〜（ｎ）は、各種の線形成分のうちショットローテーション成分とショット直交度成分を示す図である。
【図９】本実施形態の原版（レチクル）内における各評価パターンの配置図例を示す平面図である。
【図１０】本発明の非線形成分を含むショットにおける評価パターンの配置位置例を示す概略図であって、（ａ）は評価パターンをショットの各辺毎に２箇所設けた場合を示す図、（ｂ）は評価パターンをショットの各辺毎に１箇所設けた場合を示す図である。
【図１１】（ａ）は、ウェハ上のショットマップの一例を示す図、（ｂ）は、ステージステッピング精度を評価するための評価マークの配置を示す図、（ｃ）は、レチクルローテーション精度を評価するための評価マークの配置を示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１    評価ショットと隣接ショットの配置例
２ａ，３ａ１〜３ａ４  評価ショットの評価パターン（略記号＝×）
２ｂ，３ｂ  隣接ショットの評価パターン（略記号＝○）
２ａおよび２ｂ  評価パターン（略記号＝○×）
１０  走査型縮小投影露光装置（スキャナー）
１１  照明装置
１２  レクチルテーブル
１３  投影装置
１４  基板テーブル
１５  重ね合わせ精度測定装置
１６  テーブル制御装置  
１７  評価ショット
１８  隣接ショット
Ｒ    原版（レチクル）
Ｒ１  隣接ショットとの重ね合わせ領域
Ｗ  ウェハ（基板）
【図１】
2007067018.tif 000003
【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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