(57)【要約】【課題】デバイスパターンの形成位置を最適化する。【解決手段】  露光によりウエハＷ上にレジストパターン３３１を形成し、そのレジストパターン３３１をハードマスク層３２に転写し、それにより形成されるハードマスクパターン３２１の側壁にスペーサ３４１を形成し、最後にそのハードマスクパターン３２１を除去することにより、露光装置の解像限界を超える微細なパターンを形成するスペーサプロセス（Spacer Process）法において、ウエハＷ上に形成されたデバイスパターンを検出し、その検出結果に基づいて、レジストパターンの側壁に形成されるスペーサの線幅及び間隔の少なくとも一方を調整するためのレジストパターンの形成条件が求められる。この形成条件に従って露光によりレジストパターンを形成することで、デバイスパターンの形成位置を最適化することが可能となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光により第１パターンを形成し、該第１パターンの側壁にスペーサを形成し、前記第１パターンを除去することにより、物体上に形成される第２パターンの形成位置を最適化するパターン形成最適化方法であって、
前記物体上に形成された前記第２パターンを検出することと、
前記検出結果に基づいて、前記第１パターンの側壁に形成される前記スペーサの間隔及び線幅の少なくとも一方を調整するために、前記第１パターンの形成条件を求めることと、を含むパターン形成最適化方法。
【請求項２】
前記第２パターンは、ラインアンドスペースパターンを含み、
前記検出することでは、前記第２パターンの間隔及び線幅の少なくとも一方を検出する、請求項１に記載のパターン形成最適化方法。
【請求項３】
前記検出することでは、前記第２パターンとともに形成された複数のマークをさらに検出し、
前記求めることでは、前記複数のマークの検出結果を用いて前記第２パターンの位置合わせ誤差を求め、該位置合わせ誤差にさらに基づいて前記第１パターンの形成条件を求める、請求項１又は２に記載のパターン形成最適化方法。
【請求項４】
前記第１パターン露光時の位置合わせ誤差を求め、該位置合わせ誤差にさらに基づいて、前記第１パターンの形成条件を求める、請求項１又は２に記載のパターン形成最適化方法。
【請求項５】
前記第１パターンの形成条件は、線幅及び位置の少なくとも一方を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のパターン形成最適化方法。
【請求項６】
前記求めることでは、前記第１パターンの形成条件を、前記第２パターンが形成される前記物体上のショット領域ごと、又は、ショット内の領域ごとに求める、請求項１〜５のいずれか一項に記載のパターン形成最適化方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のパターン形成最適化方法を用いて、前記第１パターンの形成条件を求めることと、
前記形成条件に従って、前記物体上に前記第１パターンを露光により形成することと、
を含む露光方法。
【請求項８】
前記形成することでは、前記露光により、複数の物体上に、順次、前記第１パターンを形成し、
前記求めることでは、前記複数の物体のうちの少なくとも１以上について前記露光をする毎に前記第１パターンの形成条件を求める、請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の露光方法を利用して、物体上の標的層にマスクを形成することと、
前記マスクを用いて前記標的層を加工することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項１０】
露光により第１パターンを形成し、該第１パターンの側壁にスペーサを形成し、前記第１パターンを除去することにより、物体上に形成される第２パターンの形成位置を最適化するパターン形成最適化システムであって、
前記物体上に形成された前記第２パターンを検出する検出装置と、
前記検出結果に基づいて、前記第１パターンの側壁に形成される前記スペーサの間隔及び線幅の少なくとも一方を調整するために、前記第１パターンの形成条件を求める最適化装置と、
を備えるパターン形成最適化システム。
【請求項１１】
前記第２パターンは、ラインアンドスペースパターンを含み、
前記検出装置は、前記第２パターンの間隔及び線幅の少なくとも一方を検出する、請求項１０に記載のパターン形成最適化システム。
【請求項１２】
前記第２パターンとともに形成された複数のマークを検出するマーク検出系をさらに備え、
前記最適化装置は、前記複数のマークの検出結果を用いて前記第２パターンの位置合わせ誤差を求め、該位置合わせ誤差にさらに基づいて前記第１パターンの形成条件を求める、請求項１０又は１１に記載のパターン形成最適化システム。
【請求項１３】
前記第１パターン露光時の位置合わせ誤差を求め、該位置合わせ誤差にさらに基づいて、前記第１パターンの形成条件を求める、請求項１０又は１１に記載のパターン形成最適化システム。
【請求項１４】
前記第１パターンの形成条件は、線幅及び位置の少なくとも一方を含む、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のパターン形成最適化システム。
【請求項１５】
前記最適化装置は、前記第１パターンの形成条件を、前記第２パターンが形成される前記物体上のショット領域ごと、又は、ショット内の領域ごとに求める、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のパターン形成最適化システム。
【請求項１６】
前記第１パターンの形成条件を求める請求項１０〜１５のいずれか一項に記載のパターン形成最適化システムを備え、
前記形成条件に従って、前記物体上に前記第１パターンを露光により形成する露光装置。
【請求項１７】
前記第１パターンの形成条件を求める請求項１０〜１５のいずれか一項に記載のパターン形成最適化システムを備え、
前記形成条件に従って、前記物体上に形成された前記第１パターンの線幅及び位置の少なくとも一方を計測する検出装置。
【請求項１８】
前記第１パターンの形成条件を求める請求項１０〜１５のいずれか一項に記載のパターン形成最適化システムを備え、
前記形成条件に従って、前記物体上に形成された前記第２パターンの間隔及び線幅の少なくとも一方を計測する検出装置。
【請求項１９】
前記露光により、複数の物体上に、順次、前記第１パターンを形成し、
前記パターン形成最適化システムは、前記複数の物体のうちの少なくとも１以上について前記露光をする毎に前記第１パターンの形成条件を求める、請求項１６に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン形成最適化方法及びシステム、露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、露光により第１パターンを形成し、該第１パターンの側壁にスペーサを形成し、前記第１パターンを除去することにより、物体上に形成される第２パターンの形成位置を最適化するパターン形成最適化方法及びシステム、該パターン形成最適化方法及びシステムを利用して物体上の基準層に形成された下地パターンに重ね合わせて前記物体上の標的層に第１パターンを露光により形成する露光方法及び装置、前記パターン形成最適化システムを利用して第１パターン又は第２パターンの間隔及び線幅の少なくとも一方を計測する検出装置、並びに本発明の露光方法を利用するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）は、露光装置等を用いて、デバイスパターン（パターン）を基板上に階層的に積み重ねて形成することによって製造される。従来、重ね合わせ精度を適切に管理するために、例えば特許文献１に開示されるように、実際のプロセスに先立つテストウエハに対する先行露光、その露光結果の重ね合わせ誤差及び線幅誤差の計測、その計測結果に基づく露光装置におけるアライメント関連パラメータ及び露光量、同期精度、フォーカス制御関連の制御系パラメータの調整が行われている。
【０００３】
一方、半導体素子等のパターンの微細化に対応して、そのリソグラフィ・プロセスで使用される露光装置では、解像力を高めるために露光波長の短波長化、投影光学系の開口数ＮＡの増大、いわゆる変形照明等の照明条件の最適化、及び位相シフトレチクル等のマスク技術の開発等が行われている。最近では、焦点深度を広く確保した上で、開口数ＮＡを実質的にさらに増大するために、液浸法を用いた露光装置も開発されている。
【０００４】
また、露光によりレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをハードマスクに転写し、それにより形成されるハードマスクパターンの側壁にスペーサを形成し、最後にそのハードマスクパターンを除去することにより、露光装置の解像限界を超える微細なデバイスパターンを形成するスペーサプロセス（Spacer Process）法が提案されている。しかしながら、このスペーサプロセス法に対しては、適当な重ね合わせ精度の管理方法がなく、重ね合わせ精度を適切に管理することはまだ十分にはできていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０２９４２８０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の観点からすると、露光により第１パターンを形成し、該第１パターンの側壁にスペーサを形成し、前記第１パターンを除去することにより、物体上に形成される第２パターンの形成位置を最適化するパターン形成最適化方法であって、前記物体上に形成された前記第２パターンを検出することと、前記検出結果に基づいて、前記第１パターンの側壁に形成される前記スペーサの間隔及び線幅の少なくとも一方を調整するために、前記第１パターンの形成条件を求めることと、を含むパターン形成最適化方法である。
【０００７】
これによれば、第２パターンの検出結果に基づいて、第１パターンの側壁に形成されるスペーサの線幅及び間隔の少なくとも一方を調整するための第１パターンの形成条件が求められる。この第１パターンの形成条件に従って露光により第１パターンを形成することで、第２パターンの形成位置を最適化することが可能となる。
【０００８】
本発明は、第２の観点からすると、本発明のパターン形成最適化方法を用いて、前記第１パターンの形成条件を求めることと、前記形成条件に従って、前記物体上に前記第１パターンを露光により形成することと、を含む露光方法である。
【０００９】
これによれば、本発明のパターン形成最適化方法を用いて求められる第１パターンの形成条件に従って、物体上に第１パターンを露光により形成することにより、第２パターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。
【００１０】
本発明は、第３の観点からすると、本発明の露光方法を利用して、物体上の標的層にマスクを形成することと、前記マスクを用いて前記標的層を加工することと、を含むデバイス製造方法である。
【００１１】
本発明は、第４の観点からすると、露光により第１パターンを形成し、該第１パターンの側壁にスペーサを形成し、前記第１パターンを除去することにより、物体上に形成される第２パターンの形成位置を最適化するパターン形成最適化システムであって、前記物体上に形成された前記第２パターンを検出する検出装置と、前記検出結果に基づいて、前記第１パターンの側壁に形成される前記スペーサの間隔及び線幅の少なくとも一方を調整するために、前記第１パターンの形成条件を求める最適化装置と、を備えるパターン形成最適化システムである。
【００１２】
これによれば、第２パターンの検出結果に基づいて、第１パターンの側壁に形成されるスペーサの線幅及び間隔の少なくとも一方を調整するための第１パターンの形成条件が求められる。この第１パターンの形成条件に従って露光により第１パターンを形成することで、第２パターンの形成位置を最適化することが可能となる。
【００１３】
本発明は、第５の観点からすると、前記第１パターンの形成条件を求める本発明のパターン形成最適化システムを備え、前記形成条件に従って、前記物体上に前記第１パターンを露光により形成する露光装置である。
【００１４】
これによれば、本発明のパターン形成最適化システムにより求められる第１パターンの形成条件に従って、物体上に第１パターンを露光により形成することにより、第２パターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。
【００１５】
本発明は、第６の観点からすると、前記第１パターンの形成条件を求める本発明のパターン形成最適化システムを備え、前記形成条件に従って、前記物体上に形成された前記第１パターンの線幅及び位置の少なくとも一方を計測する検出装置である。
【００１６】
また、本発明は、第７の観点からすると、前記第１パターンの形成条件を求める本発明のパターン形成最適化システムを備え、前記形成条件に従って、前記物体上に形成された前記第２パターンの間隔及び線幅の少なくとも一方を計測する検出装置である。
【００１７】
これによれば、本発明のパターン形成最適化システムにより求められる第１パターンの形成条件に従って、精度良く、物体上に形成された第１パターン又は第２パターンの間隔及び線幅の少なくとも一方を計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るデバイス製造システムの概略的な構成を示す図である。
【図２】図１の露光装置の概略的な構成の一例を示す図である。
【図３】図３（Ａ）はウエハ上のショット領域の配列の一例を示す図、図３（Ｂ）はウエハマークの種類及び配置の一例を示す図である。
【図４】デバイス製造工程における処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｊ）は、ウエハ上に形成されるパターンの形成過程を説明するための図であって、ウエハ上の１つのショット領域の一部の領域を示す拡大断面図である。
【図６】図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、線幅誤差が発生した場合にウエハ上に形成されるパターンの一例を説明するための拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００２０】
図１には、一実施形態に係るデバイス製造システムの概略的な構成が示されている。デバイス製造システム１０００は、基板、例えば半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と表記する）を処理し、マイクロデバイスを製造するためにデバイス製造工場内に構築されたシステムである。図１に示されるように、デバイス製造システム１０００は、露光装置１００と、その露光装置１００に隣接して配置されたトラック２００と、解析装置５００と、ホスト・コンピュータ（以下、「ホスト」と略記する）６００と、デバイス製造処理装置群９００とを備えている。図１において、太線の矢印は、ウエハの流れ（移動）を示し、その他の実線の矢印は、データの流れを示す。
【００２１】
露光装置１００は、ここではステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（すなわちスキャナ）である。図２には、露光装置１００の概略的な構成が示されている。露光装置１００は、照明系ＩＯＰ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ウエハＷが載置されるウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。
【００２２】
照明系ＩＯＰは、光源、及び光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含む。照明光学系は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、レチクルブラインド等（いずれも不図示）を含む。照明系ＩＯＰは、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上のレチクルブラインドで規定されたスリット状（Ｘ軸方向（図２における紙面直交方向）に伸びる細長い長方形状）の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。照明光ＩＬとしては、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）（又はＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ））などが用いられる。
【００２３】
レチクルステージＲＳＴは、照明系ＩＯＰの図２における下方（−Ｚ側）に配置されている。レチクルステージＲＳＴ上には、パターンが形成されたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、ここでは、リニアモータなどを含むレチクルステージ駆動系２２によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（ここでは図２における紙面内左右方向であるＹ軸方向とする）に所定のストローク範囲で指定された走査速度で駆動可能となっている。レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報（Ｚ軸回りの回転情報を含む）はレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は主制御装置５０に送られ、該主制御装置５０では、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動系２２を介してレチクルステージＲＳＴを駆動（制御）する。
【００２４】
投影光学系ＰＬは、レチクルステージＲＳＴの図２における下方（−Ｚ側）に配置され、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向とされている。投影光学系ＰＬとしては、例えば、光軸ＡＸと平行なＺ軸方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントを含む、例えば両側テレセントリックな屈折系が用いられている。投影光学系ＰＬの投影倍率βは、例えば１／４（あるいは１／５）とされている。このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明光ＩＬの照射領域（照明領域）内のレチクルＲのパターンの縮小像（部分倒立像）が表面にフォトレジスト（感応剤；以下、レジストと略記する）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域に共役な領域（露光領域）に形成される（レジストにパターンの潜像が形成される）。
【００２５】
露光装置１００には、投影光学系ＰＬの結像特性、例えば諸収差を補正するための結像特性補正装置が設けられている。この結像特性補正装置は、大気圧変化、照明光吸収等による投影光学系ＰＬ自体の結像特性の変化を補正すると共に、ウエハＷ上の先行する特定レイヤ（例えば前レイヤ）のショット領域に転写されたパターンの歪みに合わせてレチクルＲのパターンの投影像を歪ませる働きをもつ。投影光学系ＰＬの結像特性としては球面収差（結像位置の収差）、コマ収差（倍率の収差）、非点収差、像面湾曲、歪曲収差（歪み）等がある。結像特性補正装置は、それらの諸収差を補正する機能を有している。
【００２６】
投影光学系ＰＬの一部を構成する、複数枚のレンズエレメント（可動レンズ）は、光軸ＡＸに直交する面に対して任意に傾斜及び光軸ＡＸに平行な方向に移動可能な構成となっている。各可動レンズは、像特性制御部１２によって独立して制御される。
【００２７】
ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの図２における下方（−Ｚ側）に配置されている。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハホルダ９を介してウエハＷが真空吸着等により保持されている。
【００２８】
ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むウエハステージ駆動系２４により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、Ｚ軸回りの回転方向（θｚ方向）、Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向）に微小駆動される。すなわち、ウエハホルダ９は、ウエハステージ駆動系２４により、投影光学系ＰＬの最良結像面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に微動が可能で、さらに光軸ＡＸに平行なＺ軸回りに回転可能に構成されている。
【００２９】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置情報（ヨーイング（θｚ方向の回転）情報を含む）及びＸＹ平面に対する傾斜情報（ピッチング（θｘ方向の回転）情報及びローリング（θｙ方向の回転）情報）はウエハレーザ干渉計（以下、ウエハ干渉計と略述する）１８によって、移動鏡１７を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は主制御装置５０に送られ、主制御装置５０では、その位置情報（又は速度情報）に基づいてウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）をウエハステージ駆動系２４を介して制御する。
【００３０】
また、ウエハステージＷＳＴの上面には、ウエハＷ表面とほぼ同一高さにその表面が設定された基準マーク板ＦＭが固定されている。基準マーク板ＦＭの表面には、レチクルアライメント用の第１基準マーク及び後述するアライメント系８のベースライン計測用の第２基準マークなどが所定の位置関係で形成されている。
【００３１】
投影光学系ＰＬの側面には、ウエハＷ上の各ショット領域に付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）（ＭＸp、ＭＹp）及び重ね合わせ誤差計測マークＭＯ（図３（Ｂ）参照）、並びに基準マーク板ＦＭ上の第２基準マークを検出するためのオフ・アクシス方式のアライメント系８が設けられている。アライメント系８では、内部に備える光学系を用いて、ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）又は重ね合わせ誤差計測マークＭＯが含まれるウエハ面を照明し、そのウエハ面からの反射光をその光学系を用いて、内部に備えるアライメントセンサに導き、当該アライメントセンサを用いてその反射光に対応する信号を光電検出する。検出された信号は、例えばそのウエハ面の凹凸又は反射率の分布に対応する波形となる。アライメント系では、検出した波形データから、マークに対応する波形（マーク波形）を抽出し、その抽出結果に基づいてアライメントセンサの検出視野内におけるマーク波形の位置座標を検出する。アライメント系では、検出されたマーク波形の位置座標と、アライメントセンサの検出視野自体の位置座標とに基づいて、ＸＹ座標系におけるウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）及び重ね合わせ誤差計測マークＭＯの位置を算出する。アライメント系８の検出結果は、アライメント信号処理系（不図示）を介して主制御装置５０に送られる。
【００３２】
また、投影光学系ＰＬの下端部の近傍には、前述の露光領域内及びその近傍の複数の検出点におけるウエハＷ表面のＺ軸方向に関する位置情報（面位置情報）を検出する、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系（１３，１４）が設けられている。多点焦点位置検出系は、投影光学系ＰＬの最良結像面に向けて結像光束を光軸ＡＸに対して斜めに射出する照射光学系１３と、ウエハＷの表面からの反射光束をスリットを介して受光する受光光学系１４と、を含む。多点焦点位置検出系（１３，１４）で検出されるウエハの面位置情報は、ウエハＷのフォーカス・レベリング制御のため、主制御装置５０に供給される。
【００３３】
この他、露光装置１００には、レチクルステージＲＳＴの上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示されるような一対のレチクルアライメント系（図示省略）が設けられている。レチクルアライメント系は、照明光ＩＬと同じ波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から構成されている。レチクルアライメント系の検出信号は、不図示のアライメント信号処理系を介して主制御装置５０に供給される。
【００３４】
主制御装置５０は、例えば、マイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）から構成され、露光装置１００の構成各部を統括制御する。
【００３５】
次に、露光装置１００における露光処理工程の動作について、簡単に説明する。
【００３６】
露光に先立って、主制御装置５０により、不図示のウエハ搬送系を用いたウエハホルダ９上へのウエハＷのロード、レチクルアライメント及びアライメント系８のベースライン計測、及びウエハアライメント（例えば後述するＥＧＡ（Enhanced Global Alignment）、又はショット内多点ＥＧＡ）などの準備作業が行われる。なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等については、前述の米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されている。
【００３７】
主制御装置５０は、上記のレチクルアライメント及びベースライン計測の結果、並びにウエハアライメント（これについては後述する）の結果に基づいて、ウエハＷ上の全てのショット領域に、順次、走査露光によりレチクルＲのパターンを転写する。
【００３８】
ウエハＷ上の各ショット領域に対する走査露光では、主制御装置５０は、レチクル干渉計１６及びウエハ干渉計１８による計測情報（位置情報）をモニタしつつ、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとをそれぞれの走査開始位置（加速開始位置）に移動させる。そして、主制御装置５０は、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴをＹ軸方向に、ただし互いに逆向きに、相対駆動する。ここで、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴがそれぞれの目標速度に達すると、照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。
【００３９】
主制御装置５０は、特に上記の走査露光時にレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度ＶｒとウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖｗとが投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比に維持されるようにレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを同期制御する。このとき、主制御装置５０は、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴの同期駆動を調整し、あるいは結像特性補正装置を介して可動レンズを駆動して、レチクルＲのパターンのウエハＷ上への投影像の歪みを補正する。
【００４０】
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が照明光ＩＬで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上の第１ショット領域の走査露光が終了する。これにより、レチクルＲの回路パターンが投影光学系ＰＬを介して第１ショット領域に縮小転写される。
【００４１】
第１ショット領域に対する走査露光が終了すると、主制御装置５０は、ウエハステージＷＳＴを、次の第２ショット領域に対する走査開始位置（加速開始位置）へ移動（ステッピング）させる。そして、先と同様に、第２ショット領域に対する走査露光を行う。以後、第３ショット領域以降についても同様の動作を行う。このようにして、ショット領域間のステッピング動作とショット領域に対する走査露光動作とが繰り返され、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の全てのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００４２】
次に、本実施形態に係るウエハアライメントについて、さらに説明する。図３（Ａ）には、露光装置１００において露光対象となるウエハＷ（デバイス製造に用いられる基板）の一例が示されている。図３（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上には、デバイスパターンが形成された複数のショット領域ＳＡpが、前層までの露光によって既に形成されている。各ショット領域ＳＡpには、図３（Ｂ）に示されるように、重ね合わせの基準となる基準層（下地層とも呼ばれる、例えば前層）の露光の際に転写されたアライメントマーク（ウエハマーク）（ＭＸp、ＭＹp）が付設されている。ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）は、その形状等からその位置情報を検出することが可能なマークである。例えば、図３（Ｂ）では、ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）は、ライン・アンド・スペース・マークとして示されている。ウエハマークの形状としては、他にも、ボックスマーク、十字マークなどを採用することができる。
【００４３】
露光装置１００では、このウエハＷ上のショット領域ＳＡpに対して、レチクルＲ上のデバイスパターンを、正確に重ね合わせて露光する必要がある。正確な重ね合わせを実現するためには、ウエハＷ上の各ショット領域ＳＡpの位置を正確に把握する必要がある。ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）は、各ショット領域ＳＡpの位置（例えば図３（Ｂ）におけるその中心Ｃpの位置）を把握するために設けられている。ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）は、それが付設されたショット領域ＳＡpのデバイスパターンとともに転写形成されたものであることから、ウエハＷ上におけるウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）とデバイスパターンとの位置関係に基づき、ウエハマーク（ＭＸp、ＭＹp）の位置がわかれば、そのショット領域の中心位置Ｃpを認識することができる。
【００４４】
また、図３（Ｂ）に示されるように、各ショット領域ＳＡp内には、基準層の露光の際にデバイスパターンとともに重ね合わせ誤差計測マークＭＯが、転写、形成されている。ここでは、一例として、４個の重ね合わせ誤差計測マークＭＯが、各ショット領域ＳＡp内の四隅に各１つ配置されている。
【００４５】
露光装置１００で、デバイスパターンの正確な重ね合わせを行うためには、ウエハ上のすべてのショット領域ＳＡｐの位置情報を計測しても良いが、それでは、スループットに影響が出るおそれがある。そこで、露光装置１００では、実際に計測するアライメントマークを限定し、計測されたアライメントマークの位置から、ウエハ上のショット領域ＳＡｐの配列を統計的に推定するグローバルアライメント技術が採用されている。露光装置１００では、このグローバルアライメントとして、設計上のショット領域の配列に対する実際のショット領域の配列のずれを、Ｘ軸、Ｙ軸にそれぞれ平行で、例えばウエハＷの中心を原点とする座標軸（Ｗｘ，Ｗｙ）及び／又は例えばショット領域ＳＡｐの中心を原点とする座標軸（Ｓｘ，Ｓｙ）の多項式で表現し、統計演算を行ってその多項式における妥当な係数を求める、いわゆるＥＧＡ方式のウエハアライメントが採用されている。ＥＧＡ方式のウエハアライメントでは、まず、アライメントマークを計測するショット領域ＳＡｐを幾つか選択する。選択されたショット領域をサンプルショットという。主制御装置５０は、アライメント系８を用いて、サンプルショットに付設されたサンプルマーク（ウエハマークＭＸp，ＭＹp、及び重ね合わせ誤差計測マークＭＯ）の位置を計測する。このような計測動作を、以下ではＥＧＡ計測と呼ぶ。
【００４６】
ＥＧＡ方式のウエハアライメントでは、このＥＧＡ計測の結果、すなわち幾つかのサンプルマークの位置情報に基づく統計演算により、各ショット領域ＳＡｐのＸＹ位置座標の補正量を推定する。このような演算を、以下ではＥＧＡ演算と呼ぶ。なお、ＥＧＡ方式のウエハアライメントは、例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書、米国特許第６，８７６，９４６号明細書などに詳細に開示されている。後者の米国特許第６，８７６，９４６号明細書などに開示される方式は、ショット内多点ＥＧＡとも呼ばれる。ここで、ショット内多点ＥＧＡとは、ショット領域内の複数のウエハアライメントマークの位置検出データを用いて例えば上記米国特許第６，８７６，９４６号明細書に開示される最小２乗法を利用した統計学的手法を用いてウエハＷ上の全てのショット領域ＳＡｐの配列座標（ショット領域ＳＡｐの配列の線形成分）及びショット領域ＳＡｐ自体の変形の線形成分を求めるアライメント手法を意味する。
【００４７】
上記のＥＧＡ演算により求められる、各ショット領域の位置のＸＹ補正量を、ＥＧＡ補正量という。ＥＧＡ方式のウエハアライメントで求められる多項式の係数は、最小二乗法で求められたものであるため、マーク位置の実測値と、ＥＧＡ補正量により補正されたマーク位置との間にはずれが残る。このずれをＥＧＡ残留誤差（又は残差）という。このＥＧＡ残留誤差は、重ね合わせ精度の観点からすれば、小さい方が望ましいのは勿論である。
【００４８】
ＥＧＡ残留誤差を小さくするための手段の１つが、ＥＧＡ多項式モデルの高次化である。例えば、ＥＧＡ多項式モデルを、ショット領域ＳＡｐの配列の線形成分（ウエハＷの中心を基準としたときのウエハＷのスケーリング、回転（ショット領域の配列のＸ軸相当、Ｙ軸相当の成分の直交度をも考慮した回転）、オフセットの各成分）、ショット領域ＳＡｐ自体の変形の線形成分（ショット領域ＳＡｐの中心を基準としたショット領域ＳＡｐのスケーリング、回転（ショット領域のＸ軸相当、Ｙ軸相当の成分の直交度をも考慮した回転）、及びオフセットの各成分）を考慮した（Ｗｘ，Ｗｙ）あるいは（Ｓｘ，Ｓｙ）の１次式でなく、ショット領域ＳＡｐの配列の２次成分までを考慮した（Ｗｘ，Ｗｙ）の２次式、又はショット領域の配列の３次成分までを考慮した（Ｗｘ，Ｗｙ）の３次式とした方がこのＥＧＡ残留誤差は当然に小さくなる。一般的に、ＥＧＡ多項式モデルを高次化すればするほど、全体的なＥＧＡ残留誤差は小さくなるが、過補正とならないように注意する必要が生ずる。また、ＥＧＡ多項式モデルを高次化する場合には、それに合わせてサンプルマークの数を増やす必要がある。また、（Ｓｘ，Ｓｙ）の高次成分をも考慮したモデルを採用できることは勿論である。
【００４９】
また、ある一部のサンプルマークの計測結果が、実際のショット領域の配列から著しくずれている場合には、全体の残差が大きくなる傾向がある。したがって、このようなサンプルマークの位置の計測結果については、ＥＧＡ演算に用いないようにリジェクトするのが望ましい。すなわち、ＥＧＡ計測により計測されたサンプルマークの位置情報のうちの幾つかを、ＥＧＡ演算に用いないようにして、ショット領域ＳＡｐの位置推定精度を高めていくことも可能である。このように、サンプルマークの数及び／又は配置の選択は、ＥＧＡ方式のウエハアライメントにとって重要なファクタとなる。
【００５０】
図１に戻り、トラック２００内には、露光装置１００でのウエハの露光前後において、その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と、ウエハに対してレジスト（感応剤）を塗布するとともに、露光後のウエハを現像するコータ・デベロッパ（以下、Ｃ／Ｄと略述する）１１０とが設けられている。
【００５１】
測定検査器１２０は、露光装置１００及びＣ／Ｄ１１０とは、独立して動作可能である。また、測定検査器１２０は、その測定検査結果を、システム内の通信ネットワークを介して外部にデータ出力することができる。本実施形態では、測定検査器１２０は、主として露光後の測定検査である事後測定検査を行う。
【００５２】
測定検査器１２０の事後測定検査において、ウエハＷ上の欠陥・異物検査の他、露光装置１００で転写されＣ／Ｄ１１０で現像された露光後（事後）のウエハＷ上のデバイスパターンの重ね合わせ誤差、位置合わせ誤差、線幅誤差等の測定を行う。レチクルＲ上の所定領域（ここでは、デバイスパターンが形成されたパターン領域とする）内には、露光装置１００により、露光の際にデバイスパターンとともに、これらの誤差の計測用の複数のマーク（例えば、重ね合わせ誤差計測マークＭＯ０，ＭＯ１，ＭＯ２）が形成されている。測定検査器１２０は、各層の重ね合わせ誤差計測マークの位置関係（相対位置ずれ量）を計測し、デバイスパターンの転写領域であるウエハＷ上のショット領域内の各地点での重ね合わせ誤差を計測する。この測定結果により、そのショット領域内のパターン要素の重ね合わせ誤差分布を取得することが可能である。
【００５３】
解析装置５００は、露光装置１００、Ｃ／Ｄ１１０及び測定検査器１２０とは独立して動作する装置である。解析装置５００は、各種装置から各種データ（例えばその装置の処理データ）を収集し、ウエハＷに対する一連のプロセスに関するデータの解析を行う。例えば、解析装置５００は、露光装置１００及び測定検査器１２０の測定結果に基づいて、露光装置１００のウエハアライメントに関するシミュレーションを行う。このような解析装置５００を実現するハードウエアとしては、例えばパーソナルコンピュータ（以下、適宜「ＰＣ」と略称する）を採用することができる。この場合、解析処理は、解析装置５００のＣＰＵ（不図示）で実行される解析プログラムの実行により実現される。この解析プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのメディア（情報記録媒体）に記録され、該メディアからＰＣにインストールされた状態で実行される。
【００５４】
ところで、露光装置１００と、Ｃ／Ｄ１１０と、測定検査器１２０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、ロボットアーム及び／又はスライダ等のウエハＷを自動搬送する搬送装置を介して接続することを意味する。インライン接続により、露光装置１００とＣ／Ｄ１１０との間でのウエハＷの受け渡し時間を格段に短くすることができる。
【００５５】
インライン接続された露光装置１００とＣ／Ｄ１１０と測定検査器１２０とは、これを一体として、１つの基板処理装置（１００、１１０、１２０）とみなすこともできる。基板処理装置（１００、１１０、１２０）は、ウエハＷに対して、レジスト等の感応剤を塗布する塗布工程、及び感応剤が塗布されたウエハＷ上にマスク又はレチクルのパターンを転写する露光工程、並びに、露光工程が終了したウエハを現像する現像工程等を行う。
【００５６】
デバイス製造システム１０００においては、露光装置１００と、Ｃ／Ｄ１１０と、測定検査器１２０とが複数台設けられている。各基板処理装置（１００、１１０、１２０）、デバイス製造処理装置群９００は、温度及び湿度が管理されたクリーンルーム内に設置されている。また、各装置の間では、所定の通信ネットワーク（例えばＬＡＮ：Local Area Network）を介して、データ通信を行うことができる。この通信ネットワークは、顧客の工場、事業所あるいは会社に対して設けられたいわゆるイントラネットと呼ばれる通信ネットワークである。
【００５７】
基板処理装置（１００、１１０、１２０）においては、ウエハは複数枚（例えば２５枚又は５０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。
【００５８】
なお、このデバイス製造システム１０００では、測定検査器１２０は、トラック２００内に置かれ、露光装置１００及びＣ／Ｄ１１０とインライン接続されているが、測定検査器１２０を、トラック２００外に配置し、隣接してインライン接続しても良いし、あるいは露光装置１００及びＣ／Ｄ１１０とはオフラインに構成しても良い。
【００５９】
デバイス製造システム１０００は、デバイス製造処理装置群９００として、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置９１０、エッチング装置９２０、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）装置９３０、及び酸化・イオン注入装置９４０等を備えている。ＣＶＤ装置９１０は、ウエハ上に薄膜を生成する装置である。エッチング装置９２０は、現像されたウエハに対しエッチングを行う装置であり、本実施形態では、エッチング装置９２０には、レジスト等を除去するアッシング装置が併設されているものとする。ＣＭＰ装置９３０は、化学機械研磨によってウエハの表面を平坦化する研磨装置である。酸化・イオン注入装置９４０は、ウエハの表面に酸化膜を形成し、又はウエハ上の所定位置に不純物を注入するための装置である。ＣＶＤ装置９１０、エッチング装置９２０、ＣＭＰ装置９３０及び酸化・イオン注入装置９４０にも、露光装置１００などと同様に、相互間でウエハを搬送可能とするための搬送経路が設けられている。デバイス製造処理装置群９００には、不図示ではあるが、この他にも、ダイシング処理、パッケージング処理、ボンディング処理などを行う各種装置も含まれている。
【００６０】
ホスト６００は、デバイス製造システム１０００全体を統括管理する。従って、ホスト６００は、露光装置１００で行われる露光工程を制御・管理するとともに、露光装置１００のスケジューリングを管理している。なお、ホスト６００とは別に露光装置１００の管理コントローラを設けても良い。
【００６１】
次に、デバイス製造システム１０００におけるデバイス製造工程について、図４及び図５（Ａ）〜図５（Ｊ）に基づいて、説明する。
【００６２】
図４には、デバイス製造工程における処理の流れが示されている。このデバイス製造システム１０００におけるデバイス製造工程における処理の流れは、ホスト６００によってスケジューリングされ、管理されている。ウエハＷはロット単位で処理されるが、図４では、１枚のウエハＷに対する一連の処理が示されている。実際には、ロット単位で、ウエハ毎に、図４に示される一連の処理が繰り返されることになる。また、図５（Ａ）〜図５（Ｊ）には、ウエハＷ上の１つのショット領域の一部の領域の拡大断面図が示されている。
【００６３】
〔成膜処理〕
まず、成膜処理として、ＣＶＤ装置９１０により、図５（Ａ）に示されるように、ウエハＷ上に例えば有機ポリマー等の層間絶縁膜よりなるターゲット層３１が生成（成膜）され、さらにそのターゲット層３１上に、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等のセラミックスからなり、ターゲット層３１及びレジストの両方とエッチングに対する反応性の異なるハードマスク層３２が積層形成される。なお、ハードマスク層３２を用いる代わりに、バイレイヤ（２層）レジストを用いることも可能である。
【００６４】
〔レジスト塗布処理〕
次に、ターゲット層３１とハードマスク層３２が形成されたウエハＷがＣ／Ｄ１１０に搬送され、Ｃ／Ｄ１１０において、図５（Ａ）に示されるように、そのウエハＷの表面（ハードマスク層３２上）にレジストが塗布される（レジスト層３３が積層形成される）。ここでは、一例として、ポジ型のレジストが用いられるものとする。
【００６５】
〔露光処理〕
次に、レジスト層３３が形成されたウエハＷが露光装置１００に搬送され、露光装置１００内のウエハステージＷＳＴ上にロードされる。そして、露光装置１００によって、ウエハＷに対する露光処理が行われる。主制御装置５０により、アライメント系８を用いてウエハＷに対するウエハアライメント（ＥＧＡ計測）が行われ、その結果に基づいてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われ、レチクルＲのパターンの像がウエハＷ上の各ショット領域に転写される。ここで、露光装置１００は、後述する線幅補正マップに従って、先述の結像特性補正装置等を用いて露光線幅を制御する。これにより、レジストの露光された部分（光が照射された部分）が現像液に対する溶解性が増大し（そのような変化を生じ）、その結果、図５（Ｂ）に示されるように、レジスト層３３内に露光されなかった部分から成るライン部３３２を有する潜像が形成される。
【００６６】
〔現像処理〕
次に、露光処理されたウエハＷがＣ／Ｄ１１０に搬送され、Ｃ／Ｄ１１０にてウエハＷ（レジスト層３３）に対する現像が行われる。現像後、図５（Ｂ）に示されるように、ウエハＷ（ハードマスク層３２）上にライン部３３２のレジスト像（以下では、このレジスト像をライン部と同一符号を用いてレジスト像３３２と表記する）が形成される。
【００６７】
〔エッチング処理〕
次に、ウエハＷがエッチング装置９２０に搬送され、エッチング装置９２０において、レジストスリミング処理及びこれに続くエッチング処理が行われる。レジストスリミング処理は、エッチング時間を、幅Ｐ２のレジスト像３３２が図５（Ｃ）に示される幅Ｐ１（＝Ｓ）のレジスト像３３１となるよう設定して、レジスト像３３２をエッチングする処理である。この結果、ハードマスク層３２上に、幅Ｐ１のレジスト像３３１をＸ軸方向に配列したレジストパターンが形成される。
【００６８】
次いで、レジスト像３３１をマスクとしてハードマスク層３２のエッチングが行われる。エッチング後、図５（Ｄ）に示されるように、幅Ｐ１のハードマスク部をＸ軸方向に配列したハードマスクパターン３２１が得られる。その後、アッシング装置（不図示）によって、ウエハＷ上からレジスト層３３（レジスト像３３１）が図５（Ｅ）に示されるように剥離される。
【００６９】
〔珪素酸化膜デポジッション〕
次に、図５（Ｆ）に示されるように、ターゲット層３１上にハードマスクパターン３２１が形成されたウエハＷがＣＶＤ装置９１０に搬送され、ＣＶＤ装置９１０において、ウエハＷの表面（ハードマスクパターン３２１上）に珪素酸化膜（ＳｉＯ２膜）３４がＣＶＤ法により積層される。
【００７０】
〔エッチング処理とハードマスク除去〕
次に、ウエハＷがエッチング装置９２０に搬送され、エッチング装置９２０においてエッチング処理が行われ、図５（Ｇ）に示されるように、ハードマスクパターン３２１上とハードマスクパターン３２１間（スペース部）のＳｉＯ２膜３４が除去される。これにより、ハードマスクパターン３２１の側壁にスペーサ３４１が形成される。さらに、ハードマスクパターン３２１を除去することにより、図５（Ｈ）に示されるように、ターゲット層３１上に幅Ｌのスペーサ３４１がＸ軸方向にピッチＰ（間隔Ｓ）で配列されたパターンが形成される。
【００７１】
〔エッチング処理とマスク除去〕
次に、ウエハＷがエッチング装置９２０に搬送され、エッチング装置９２０において、図５（Ｉ）に示されるように、スペーサ３４１をマスクとしてターゲット層３１のエッチングが行われる。エッチング後、マスク（スペーサ３４１）が除去され、図５（Ｊ）に示されるように、ウエハＷ上に幅Ｌのターゲット部３１1をピッチＰ（間隔Ｓ）でＸ軸方向に配列したパターンが得られる。
【００７２】
〔測定検査処理〕
次に、ターゲット部３１1をライン部とするパターン（下地パターン又はスペーサパターンと呼ぶ）が形成されたウエハＷが測定検査器１２０に搬送され、測定検査器１２０において、ウエハＷに対する測定検査処理が行われる。すなわち、ターゲット層に形成された下地パターンに付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）（ＭＸp、ＭＹp）のウエハ面内での位置が検出される。解析装置５００からの転送要求により、測定検査器１２０の検出結果が解析装置５００に送られる。
【００７３】
〔解析処理〕
次に、解析装置５００により、測定検査器１２０から送られたアライメントマーク（ウエハマーク）（ＭＸp、ＭＹp）の検出結果等を基にして、ウエハＷ上に形成された下地パターンに対して、上記ステップを繰り返して次の標的層に形成されるパターンの位置合わせ誤差が最小となるように、次の露光処理（これに続く現像処理、エッチング処理を含む）によりウエハＷ（ハードマスク層３２）上に形成されるレジストパターンの最適な線幅条件を求める。ここで、線幅条件は、設計上定められている線幅に対する変動分ΔＣＤ０として求める。
【００７４】
通常、露光装置は、次式により与えられる評価尺度Ｅが最小となるようにアライメントと露光線幅の制御パラメータの最適化を行う。
【００７５】
Ｅ＝（EGA残留誤差）×Ｗ１＋（ΔCD０／２）×Ｗ２    …（１）
ここで、（EGA残留誤差）は、先述の通り、アライメントマーク（ウエハマーク）（ＭＸp、ＭＹp）の検出結果からＥＧＡ演算により求められるＥＧＡ補正量（各ショット領域の位置のＸＹ補正量）により補正されるマーク位置とマーク実測位置とのずれについての計測マーク数分の平均の絶対値＋３σである。σは、ばらつき（標準偏差）を示す。（ΔCD０／２）は、前記、第１パターンの線幅設計値と線幅実測値とのずれの１／２についての計測パターン数分の平均の絶対値＋３σである。σは、ばらつき（標準偏差）を示す。また、Ｗ１とＷ２は、それぞれアライメント補正制御と線幅補正制御の最適化のレベルに応じて定める重み係数で、通常、Ｗ１=Ｗ２=１とする。すなわち、露光位置とレジストパターンの線幅（露光線幅）を調整することで、下地パターンに対して、次の標的層に形成されるスペーサパターンの位置合わせを行う。
【００７６】
ＳｉＯ２膜３４の積層とこれに続くエッチング処理の結果、ＳｉＯ２膜の積層とエッチング特性のウエハ面内ばらつきがない場合、上記の通り、ウエハＷ上に幅Ｌのターゲット部３１1をピッチＰでＸ軸方向に配列した理想的なパターンが得られる。しかし、スペーサプロセス法の場合、スペーサパターンの線幅精度は、パターン形成プロセスに依存する。例えば図６（Ａ）に示されるように、ＳｉＯ２膜の積層とエッチング特性のウエハ面内ばらつきが発生し、スペーサ３４１の線幅が設計上の線幅ＬからΔＣＤ１ずれると、図６（Ｂ）に示されるように、スペーサ３４１間隔が設計上の間隔Ｓ（図５（Ｈ）参照）から間隔Ｓ’＝Ｓ−２ΔＣＤ１に狭くなってしまう。
【００７７】
係る場合、上記測定処理では、測定検査器１２０により、さらに、スペーサパターン（或いは下地パターン）のウエハ面内ばらつきΔＣＤ１が計測される。その計測結果は、測定検査器１２０により、アライメントマークの検出結果とともに解析装置５００に送られる。解析装置５００は、次式により与えられる評価尺度Ｅ’が最小となるように最適化し、線幅条件ΔＣＤ０を求める。ウエハ面内ばらつきΔＣＤ１の調整後に、ΔＣＤ１の調整できなかったばらつきに対して、ΔＣＤ０の最適化を行ってもよい。評価尺度Ｅ’の最適化は、ウエハ内のショットごとに行ってもよいし、ウエハ内ショットごと、かつ、ショット内の領域ごとに行ってもよい。
【００７８】
Ｅ’＝（EGA残留誤差）×Ｗ１＋（（ΔCD０＋ΔCD１）／２）×Ｗ２    …（２）
ここで、（EGA残留誤差）は、先述の通り、アライメントマーク（ウエハマーク）（ＭＸp、ＭＹp）の検出結果からＥＧＡ演算により求められるＥＧＡ補正量（各ショット領域の位置のＸＹ補正量）により補正されるマーク位置とマーク実測位置とのずれについての計測マーク数分の平均の絶対値＋３σである。σは、ばらつき（標準偏差）を示す。（（ΔCD０＋ΔCD１）／２）は、第１パターンの線幅設計値と線幅実測値とのずれΔCD０と第２パターン（スペーサパターン）の線幅設計値と線幅実測値とのずれΔCD１の和の１／２についての計測パターン数分の平均の絶対値＋３σである。σは、ばらつき（標準偏差）を示す。また、Ｗ１とＷ２は、それぞれアライメント補正制御と線幅補正制御の最適化のレベルに応じて定める重み係数で、通常、Ｗ１=Ｗ２=１とする。ＳｉＯ２膜の積層とエッチング特性のウエハ面内ばらつきが発生し、第２パターン（スペーサパターン）の間隔が２×ΔCD1狭くなる（広くなる）場合、すなわち、第２パターン（スペーサパターン）の線幅設計値とのずれがΔCD1分太く（細く）なる場合、露光装置１００によりウエハＷを露光する際に、前記、第１パターンの線幅設計値とのずれΔCD０を線幅制御して、ΔCD1分細く（太く）形成することで、（ΔCD０＋ΔCD１）／２=０とし、線幅にばらつきが生じたスペーサパターンの中心位置を設計位置に調整することができる。これにより、スペーサパターンの線幅にばらつきが生じても、スペーサパターンの間隔を均等にすることができ、歩留まりの向上に寄与できる。但し、ΔCD０とΔCD１には、それぞれ、ずれの上限値・下限値が設定される。
【００７９】
線幅条件ΔＣＤ０は、全ショット領域について共通に、又はショット個別に、又はショット内の領域ごとに個別に求めることができる。求められた線幅条件ΔCD０は、例えばショット毎の線幅補正マップとして、露光装置１００にフィードバックされる。露光装置１００は、線幅補正マップに従って、露光線幅を制御する。ここで、線幅補正マップではなく、ウエハ面内のばらつきをウエハ座標系における各ショット中心位置（Ｘｓ，Ｙｓ）に対する高次多項式（３）でフィッティングし、この高次多項式中の各補正係数Cを露光装置１００にフィードバックしてもよい。下記（３）式では、フィッティング次数が7次の場合の計算モデルを示す。
【００８０】
【数１】
2013254849.tif 000003
【００８１】
〔不純物拡散、アルミ蒸着配線処理〕
解析処理と並行して、又は解析処理に続いて、エッチングされたウエハＷに対する不純物拡散、アルミ蒸着配線処理、ＣＶＤ装置９１０にて成膜、ＣＭＰ装置９３０にて平坦化、酸化・イオン注入装置９４０でのイオン注入などが必要に応じて行われる。これにより、ウエハＷのターゲット層３１に対するパターニングプロセスが完了する。
【００８２】
次いで、ホスト６００により、全工程が終了し、ウエハＷ上にすべてのパターンが形成されたか否かが判断される。この判断が否定されれば成膜処理に戻り、肯定されれば次の処理に進む。以上のように、一連のパターニングプロセスが工程数分繰り返し実行されることにより、ウエハＷ上にデバイスパターンが積層され、半導体デバイスが形成される。
【００８３】
繰り返し工程完了後、プロービング処理、リペア処理が、デバイス製造処理装置群９００において実行される。プロービング処理において、不良を検出した場合には、例えば、リペア処理において、冗長回路へ置換する処理が行われる。解析装置５００は、検出した重ね合わせの異常が発生した箇所などの情報を、プロービング処理、リペア処理を行う装置に送るようにすることもできる。不図示の検査装置では、ウエハＷ上の線幅異常が発生した箇所については、チップ単位で、プロービング処理、リペア処理の処理対象から除外することができる。その後、ダイシング処理、パッケージング処理、ボンディング処理が実行され、最終的に製品チップが完成する。
【００８４】
以上詳細に説明したように、本実施形態のデバイス製造システム１０００では、露光装置１００を用いて露光によりウエハＷ上にレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをハードマスクに転写し、それにより形成されるハードマスクパターンの側壁にスペーサを形成し、最後にそのハードマスクパターンを除去することにより、露光装置の解像限界を超える微細なデバイスパターンを形成するスペーサプロセス（Spacer Process）法において、ウエハＷ上に形成されたデバイスパターンを検出し、その検出結果に基づいて、レジストパターンの側壁に形成されるスペーサの線幅及び間隔の少なくとも一方を調整するためのレジストパターンの形成条件が求められる。このレジストパターンの形成条件に従って露光によりレジストパターンを形成することで、デバイスパターンの形成位置を最適化することが可能となる。
【００８５】
また、本実施形態のデバイス製造システム１０００では、上記のレジストパターンの形成条件に従って露光によりウエハＷ上にレジストパターンを形成することで、下地パターンに対するデバイスパターンの高い重ね合わせ精度を実現することが可能となる。
【００８６】
また、本実施形態のデバイス製造システム１０００では、下地パターンのウエハ面内ばらつき（線幅誤差）を測定し、その結果を用いて、次の標的層に形成されるパターンの位置合わせが最適となるように、次の露光処理（これに続く現像処理、エッチング処理を含む）によりウエハＷ（ハードマスク層３２）上に形成されるレジストパターンの線幅条件が求められる。これにより、さらに、下地パターンに対する標的層のデバイスパターンの高い重ね合わせ精度及び下地パターンとデバイスパターンとの高い位置合わせ精度を実現することが可能となる。
【００８７】
なお、本実施形態のデバイス製造システム１０００におけるデバイス製造工程では、ロット内のウエハＷを処理する毎に、又は複数のウエハＷを処理する毎に、線幅条件を求めて更新することとしてもよい。これにより、効率よく、下地パターンに対する標的層のデバイスパターンの高い重ね合わせ精度及び下地パターンとデバイスパターンとの高い位置合わせ精度を実現することが可能となる。
【００８８】
また、式（１）又は式（２）により与えられる評価尺度Ｅ又はＥ’において、（EGA残留誤差）、及び、線幅誤差（（ΔCD０／２）、又は、（ΔCD０＋ΔCD１）／２）を平均の絶対値＋３σとしたが、これ以外に、平均の絶対値、又は、総和の絶対値、又は、平均の絶対値＋ばらつき、又は、総和の絶対値＋ばらつき、又は、ばらつきとしてもよい。ここで、ばらつきとしては、３σ（標準偏差の３倍）の他に、σ（標準偏差）の任意の整数倍としてもよい。
【００８９】
また、本実施形態のデバイス製造システム１０００におけるデバイス製造工程では、プロセスウエハを用いて、デバイスパターンに付設されたアライメントマークを検出する、さらにデバイスパターンの線幅を計測することとしたが、これに限らず、特にロット内の１つめのウエハを処理する場合に、テストウエハを用いたテスト露光により形成されたアライメントマークを検出する、さらにテスト露光により形成されたパターンの線幅を計測することとしてもよい。
【００９０】
また、デバイス製造システム１０００内では、解析装置５００は、各種デバイス製造処理装置から独立した別個の装置であるものとしたが、本発明はこれには限らない。例えば、システム内のいずれかのデバイス製造処理装置に、解析装置５００が有する解析機能を持たせるようにしても勿論良い。例えば、露光装置１００の主制御装置５０、測定検査器１２０、あるいはホスト６００などに前述したＥＧＡ最適化シミュレーション及び重ね合わせ最適化シミュレーションなどの解析機能を持たせるようにしても良い。
【００９１】
また、本実施形態によれば、解析装置５００をコンピュータとし、解析機能をそのコンピュータに実行させるプログラムにより実現するものとした。このプログラムは、インターネットからダウンロードされたり、ＣＤ−ＲＯＭのような情報記録媒体に記録された状態からインストールされたりするので、解析機能自体の追加、変更、修正が容易となる。
【００９２】
本実施形態では、露光装置１００を、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置としたが、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式、あるいは他の方式の露光装置であっても良い。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。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重ね合わせ管理に本発明を適用することができるのは勿論である。
【００９３】
また、上記実施形態では、解析装置５００を、例えばパーソナルコンピュータとした。すなわち解析装置５００における解析処理は、解析プログラムが、ＰＣで実行されることにより実現されている。この解析プログラムは、上述したようにメディアを介してＰＣにインストール可能となっていても良いし、インターネットなどを通じてＰＣにダウンロード可能となっていても良いのは前述したとおりである。また、解析装置５００がハードウエアで構成されていても構わないのは勿論である。
【符号の説明】
【００９４】
１００…露光装置、１１０…Ｃ／Ｄ、１２０…測定検査器（検出装置）、５００…解析装置、９００…デバイス製造処理装置群、１０００…デバイス製造システム、Ｗ…ウエハ、ＭＸp、ＭＹp…アライメントマーク（ウエハマーク）。
【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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