(57)【要約】【課題】投影像が反転する露光装置と投影像が反転しない露光装置間におけるディストーションマッチングを正確に行い得るようにする。【解決手段】第１パターンをその投影像が反転する第１投影光学系により投影した像又はこれに相当する転写像と、第２パターンをその投影像が反転しない第２投影光学系により投影した像又はこれに相当する転写像との差であるディストーション差を計測する第１工程（Ｓ１５）と、前記第１パターンの描画誤差と前記第２パターンの描画誤差の差である描画誤差差を計測する第２工程（Ｓ１６）と、前記第１工程で計測されたディストーション差から、前記第２工程で計測された前記描画誤差差を差し引いた値をディストーションマッチングデータとして管理する第３工程（Ｓ１７）とを備えている。【選択図】図１１
2009283813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１パターンをその投影像が反転する第１投影光学系により投影した像又はこれに相当する転写像と、第２パターンをその投影像が反転しない第２投影光学系により投影した像又はこれに相当する転写像との差であるディストーション差を計測する第１工程と、
前記第１パターンの描画誤差と前記第２パターンの描画誤差の差である描画誤差差を計測する第２工程と、
前記第１工程で計測されたディストーション差から、前記第２工程で計測された前記描画誤差差を差し引いた値をディストーションマッチングデータとして管理する第３工程と、
を備えることを特徴とするディストーション管理方法。
【請求項２】
前記第１投影光学系は奇数枚の反射ミラーを含む光学系であり、
前記第２投影光学系は反射ミラーを用いない又は偶数枚の反射ミラーを含む光学系であることを特徴とする請求項１に記載のディストーション管理方法。
【請求項３】
前記第１パターンと前記第２パターンとは、同一のマスクに形成されており、互いに鏡像関係にあるパターンを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のディストーション管理方法。
【請求項４】
前記第２工程では、前記第１パターンの描画誤差及び前記第２パターンの描画誤差をそれぞれ絶対値計測測定機を用いて計測した後に、これらの差を前記描画誤差差とすることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のディストーション管理方法。
【請求項５】
前記第２工程では、同一の露光装置を用いて前記第１パターン及び前記第２パターンを基板上に転写し、該基板上に転写された転写像を重ね合わせ測定機で計測することにより、前記描画誤差差を求めることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のディストーション管理方法。
【請求項６】
第１パターンをその投影像が反転する第１投影光学系により投影した像又はこれに相当する転写像と、第２パターンをその投影像が反転しない第２投影光学系により投影した像又はこれに相当する転写像との差であるディストーション差を記憶する第１記憶手段と、
前記第１パターンの描画誤差と前記第２パターンの描画誤差の差である描画誤差差を記憶する第２記憶手段と、
前記第１記憶手段に記憶されたディストーション差から、前記第２記憶手段に記憶された前記描画誤差差を差し引いた値をディストーションマッチングデータとして記憶する第３記憶手段と、
を備えることを特徴とするディストーション管理装置。
【請求項７】
請求項６に記載のディストーション管理装置と、
前記第１投影光学系を有する露光装置と、
前記第２投影光学系を有する露光装置と、
を備えることを特徴とする露光システム。
【請求項８】
請求項７に記載の露光システムを用いて露光処理する工程を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の露光装置を備える露光システムにおける該露光装置間のディストーションマッチングに用いられるディストーションデータを管理するためのディストーション管理方法及びディストーション管理装置、該ディストーション管理装置を備える露光システム、並びに該露光システムを用い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、撮像素子（ＣＣＤ：ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）、薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスの多くは複数の露光装置（以下、号機ということがある）を備える露光システムを用いて、基板上に多数層のパターンを重ねて露光転写することにより製造される。各号機が備える投影光学系のディストーション（収差）は、各号機毎に異なるため、異なる号機を用いて重ね合わせ露光した場合には、これらの間のディストーション差に相当するパターンの重ね合わせ誤差が発生することになる。
【０００３】
このディストーション差に基づくパターンの重ね合わせ誤差を抑制するため、スーパー・ディストーション・マッチング（ＳＤＭ）等とも呼ばれるディストーションマッチング方法が知られている（例えば、特開２０００−３６４５１号公報、特開２００１−３３８８６０号公報等参照）。
【０００４】
この方法は、露光システム内の複数の露光装置の投影光学系のディストーションを予め計測してディストーションデータとしてデータベースに登録しておき、このディストーションデータと当該基板についての露光履歴とから、元工程（既に露光処理が行われた直前工程）のディストーションに基づく像歪みと同様な像歪みが、現工程（該直前工程の次の工程であり、これから露光処理を行おうとしている工程）で露光に用いられる露光装置で生じるように、該現工程の露光装置の投影光学系の結像特性等をロット単位で調整するようにしたものである。
【０００５】
ディストーションデータ（ディストーション差）の採取は、例えば、以下のように行われる。まず、高精度にパターンが描画された基準レチクルを作成し、該基準レチクルを用いて、ディストーション差を計測すべき２台の号機のうちの一方を用いて基板上に該パターンを露光転写して現像した後、ディストーション差を計測すべき２台の号機のうちの他方を用いて当該基板上に該パターンを重ね合わせて露光転写して現像する。
【０００６】
この基板を所定の重ね合わせ測定装置に搬入して、予め決められた複数のサンプル点において、該基板上に転写されたパターンの重ね合わせ誤差を計測して、これをディストーション差として、露光システムが備える管理サーバにデータベースとして記憶保持する。なお、照明条件（レチクルを照明する照明光学系の瞳面上における光量分布）を変更可能な露光装置の場合には、ディストーションは照明条件によって変化するため、照明条件毎にデータの採取が行われる。
【０００７】
現工程の号機では、元工程の号機と現工程の号機とのディストーション差に基づいて、当該ディストーション差に係る像歪みが現工程の号機で生じるように、該現工程の号機の投影光学系の結像特性及び基板ステージの姿勢等を適宜制御しつつ、露光処理が実施される。このように、２台の号機で、同一の基準レチクルを用いて同一の基板上にそれぞれ露光転写したパターンの重ね合わせ誤差を計測するようしているため、基準レチクルのパターンの描画誤差を考慮する必要はない。
【０００８】
ところで、従来、露光装置の投影光学系はレンズからなる屈折系が主流であったが、近時においては、露光波長の短波長化、高ＮＡ化等の要請から、ミラー及びレンズからなる反射屈折系が用いられてきており、更にはミラーのみからなる反射系も用いられるようになってきている。この場合において、投影光学系に含まれるミラーの数が偶数である場合には、従来の屈折系に対して像の反転が生じないので問題はないが、ミラーの数が奇数である場合には、像の反転が生じる。
【０００９】
従って、露光システム内の各号機に、投影像が反転するものと、反転しないものとが混在している場合には、投影像が反転する号機と反転しない号機との間では、同一の基準レチクルを用いてパターンを重ね合わせることができない。このため、重ね合わせ測定装置を用いてディストーション差を計測する場合には、互いに鏡像関係にある２つの基準レチクルを用いて露光転写することになるが、この場合には、各基準レチクルのパターンの描画誤差は一致しないため、これらの描画誤差の差が計測したディストーション差に含まれてしまい、正確なディストーションマッチングを行うことができない場合があるという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、投影像が反転する露光装置と投影像が反転しない露光装置間におけるディストーションマッチングを正確に行い得るようにすることを目的とする。
【特許文献１】特開２０００−３６４５１号公報
【特許文献２】特開２００１−３３８８６０号公報
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、第１パターンをその投影像が反転する第１投影光学系により投影した像又はこれに相当する転写像と、第２パターンをその投影像が反転しない第２投影光学系により投影した像又はこれに相当する転写像との差であるディストーション差を計測する第１工程と、前記第１パターンの描画誤差と前記第２パターンの描画誤差の差である描画誤差差を計測する第２工程と、前記第１工程で計測されたディストーション差から、前記第２工程で計測された前記描画誤差差を差し引いた値をディストーションマッチングデータとして管理する第３工程と、を備えるディストーション管理方法が提供される。
【００１２】
本発明では、前記ディストーション差から前記描画誤差差を差し引いた値をディストーションマッチングデータとして管理するようにしたので、投影像が反転する投影光学系を備える露光装置と投影像が反転しない投影光学系を備える露光装置間におけるディストーションマッチングを正確に行うことができるようになる。なお、本発明の他の態様及び作用効果は以下の実施形態を通じて明らかになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、投影像が反転する露光装置と投影像が反転しない露光装置間におけるディストーションマッチングを正確に行うことができるようになるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［露光システム］
まず、本実施形態に係る露光システム（リソグラフィシステム）の全体構成について、図１を参照して説明する。なお、本実施形態では、露光装置を号機という場合がある。
【００１５】
図１には、本発明の実施形態に係る露光システム１００の全体構成が概略的に示されている。この露光システム１００は、ｎ台の露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎ、ホスト計算機システム２００、ターミナルサーバ３００、計測システム４００、管理サーバとしてのＳＤＭサーバ（Ｓｕｐｅｒ  Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｓｅｒｖｅｒ）５００等を備えている。各露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎ、ターミナルサーバ３００、計測システム４００、及びＳＤＭサーバ５００は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）６００に接続されている。
【００１６】
ＳＤＭサーバ５００は、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等の通信インタフェース５１０を介して接続された記憶装置５２０を備えている。ホスト計算機システム２００は、ターミナルサーバ３００を介してＬＡＮ６００に接続されている。これにより、各露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎ、ホスト計算機システム２００、ターミナルサーバ３００、計測システム４００、及びＳＤＭサーバ５００の相互間の通信経路が確保されている。
【００１７】
［露光装置］
露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎのそれぞれは、レチクルステージとウエハステージとを静止させた状態で露光を行うステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）、レチクルステージとウエハステージとを同期移動させつつ露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャニング・ステッパ）、その他の形式の露光装置の何れであってもよく、これらが混在していてもよい。この実施形態では、露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置であるものとする。
【００１８】
また、露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎのそれぞれは、一般の露光システムでは、複数のレンズのみからなる屈折系から構成された投影光学系を備える露光装置（投影像が反転しない露光装置）、複数のレンズ及び偶数個のミラーからなる反射屈折系から構成された投影光学系を備える露光装置（投影像が反転しない露光装置）、偶数個のミラーのみからなる反射系から構成された投影光学系を備える露光装置（投影像が反転しない露光装置）、複数のレンズ及び奇数個のミラーからなる反射屈折系から構成された投影光学系を備える露光装置（投影像が反転する露光装置）、奇数個のミラーのみからなる反射系から構成された投影光学系を備える露光装置（投影像が反転する露光装置）の何れであってもよく、これらが混在していてもよいが、この実施形態では、露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎのうちの露光装置ＥＸ１及び露光装置ＥＸ２は複数のレンズのみからなる屈折系から構成された投影光学系を備える露光装置（投影像が反転しない露光装置）であり、露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎのうちの露光装置ＥＸ３及びＥＸ４は複数のレンズ及び奇数個のミラーからなる反射屈折系から構成された投影光学系を備える露光装置（投影像が反転する露光装置）であるものとする。
【００１９】
露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎは、例えば、図２に示すように構成されている。なお、各露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎは、投影光学系の構成が異なる場合があることを除いて、基本的に同じ構成であるものとして、露光装置ＥＸ１について代表的に説明し、他の露光装置ＥＸ２〜ＥＸｎについての説明は省略する。
【００２０】
露光装置ＥＸ１は、投影光学系ＰＬに対してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷ上のショット領域に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
【００２１】
照明光学系ＩＬＳは、光源ＬＳ、オプティカルインテグレータＯＰＩ、照明系開口絞りＩＡＳ、並びに固定ブラインドＦＲＢＬ及び可動ブラインドＭＲＢＬを有するレチクルブラインド機構ＲＢＬ等を備えて構成される。なお、同図では、レンズ系やミラー系等は省略している。光源ＬＳとしては、ここでは、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）を用いるものとするが、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、その他の光源を用いることができる。
【００２２】
光源ＬＳから射出されたレーザ光は、不図示の可変減光器、照度調整ユニット、ビーム整形光学系等（何れも不図示）を経て、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ、回折光学素子等）ＯＰＩに入射される。オプティカルインテグレータＯＰＩの射出面（射出側焦点面）、即ちレチクルＲのパターン面に対する光学的なフーリエ変換面（照明系の瞳面、投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な面）には、転写すべきパターンに応じて照明条件を変更するための照明系開口絞り板ＢＡＬが配置されている。
【００２３】
照明系開口絞り板ＢＡＬは、回転軸の周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り、輪帯照明用の開口絞り、複数（例えば４極）の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り）、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り等を含む複数の開口絞りＩＡＳが周方向に沿って配置されている。照明系開口絞り板ＢＡＬの回転軸は不図示の駆動モータにより回転され、オプティカルインテグレータＯＰＩの射出面に配置する開口絞りを切り換えることにより照明条件を変更できるようになっている。
【００２４】
オプティカルインテグレータＯＰＩから射出されて開口絞り板ＢＡＬの開口絞りＩＡＳの何れかを通過した光は、レチクルＲのパターン面（下面）との共役面又はその近傍に配置された固定ブラインド（固定照明視野絞り）ＦＲＢＬ及び可動ブラインド（可動照明視野絞り）ＭＲＢＬから構成されるレチクルブラインド機構ＲＢＬに入射され、その断面形状がスキャン方向（ここでは、Ｙ方向とする）に直交する方向（Ｘ方向）に伸びるスリット状に整形される。可動ブラインドＭＲＢＬにより、レチクルＲに照射される照明光ＩＬによる照明領域ＩＡを任意に変更設定することができる。
【００２５】
なお、照明光学系ＩＬＳ又は投影光学系ＰＬの瞳面上での照明光ＩＬの光量分布（２次光源の大きさや形状）を変更するために、例えば照明光学系ＩＬＳ内に交換して配置される複数の回折光学素子、照明光学系ＩＬＳの光軸に沿って可動なプリズム（円錐プリズム、多面体プリズムなど）、及びズーム光学系の少なくとも１つを含む光学ユニットを、光源ＬＳとオプティカルインテグレータＯＰＩとの間に配置し、オプティカルインテグレータがフライアイレンズであるときはその入射面上での照明光の強度分布、オプティカルインテグレータが内面反射型インテグレータであるときはその入射面に対する照明光の入射角度範囲などを可変とするようにしてもよい。
【００２６】
可動ブラインドＭＲＢＬを通過した光は、不図示のコンデンサレンズ系等を経て、照明光ＩＬとして射出され、投影光学系ＰＬの物体面に配置されたレチクルＲのパターン面（下面）の照明領域（照明視野領域）ＩＡを照明する。レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ上に吸着保持されており、レチクルステージＲＳＴ上の一端にはレチクル用干渉計システムＩＦＲからの測長用のレーザビームが照射される移動鏡ＭＲｒが固定されている。
【００２７】
レチクルＲの位置決めは、レチクルステージＲＳＴを光軸ＡＸと垂直なＸＹ平面内で並進移動させるとともに、ＸＹ平面内で微小回転させるレチクル駆動装置（不図示）によって行われる。このレチクル駆動装置は、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ上に転写する際には、レチクルステージＲＳＴを一定速度で所定のスキャン方向（Ｙ方向）に走査する。レチクルステージＲＳＴの上方には、レチクルＲの周辺に複数形成されたレチクルアライメント用のマークを光電検出する一対のアライメント系ＲＡＬがスキャン方向に沿ってそれぞれ設けられている。アライメント系ＲＡＬの検出結果は、レチクルＲを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して所定の精度で位置決めするためなどに使用される。干渉計システムＩＦＲは、移動鏡ＭＲｒにレーザビームを投射し、その反射ビームを受光してレチクルＲの位置変化を計測する。
【００２８】
照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡ内に形成されたパターンの像が両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率α（αは例えば１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配置されるウエハＷ上のスリット状の露光領域（投影光学系ＰＬに関して照明領域ＩＡと共役な領域）に投影される。
【００２９】
ここでは、露光装置ＥＸ１，ＥＸ２の投影光学系ＰＬは、投影像が反転しない屈折系に係る投影光学系であり、複数のレンズを備えて構成されている。なお、露光装置ＥＸ３，ＥＸ４の投影光学系ＰＬは、投影像が反転する反射屈折系であり、複数のレンズ及び奇数個のミラーを備えて構成されている。
【００３０】
これらの光学素子（レンズ及び／又はミラー）のうちのいくつかは、位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置）及び姿勢（光軸ＡＸに対する角度）が調整可能となっており、これらの光学素子の位置又は姿勢を調整することで投影光学系ＰＬの倍率、像面湾曲、歪曲収差等の光学特性が調整可能となっている。なお、本願明細書では、これら倍率、像面湾曲、歪曲収差等の投影像の形状（像歪み）に影響を与える収差等の光学特性をディストーションという。この結像特性の調整は、主制御装置ＣＮＴによる制御の下、結像特性制御装置ＩＣＣによって行われる。
【００３１】
ウエハＷを載置してＸＹ平面に沿って２次元移動するウエハステージＷＳＴ上には、ウエハテーブルＷＴＢが設けられ、ウエハテーブルＷＴＢには、ウエハＷを真空吸着するウエハホルダＷＨが設けられている。ウエハテーブルＷＴＢは、不図示のオートフォーカス機構（ＡＦ機構）の計測値に基づいて、ウエハホルダＷＨをＺ方向（光軸ＡＸ方向）に微小移動させるとともに微小傾斜させる。
【００３２】
ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での移動座標位置とヨーイングによる微小回転量とは、ウエハ用干渉計システムＩＦＷによって計測される。この干渉計システムＩＦＷは、レーザ光源（不図示）からの測長用のレーザビームをウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢに固定された移動鏡ＭＲｗに照射し、その反射光と所定の参照光とを干渉させてウエハステージＷＳＴの座標位置と微小回転量（ヨーイング量）とを計測する。
【００３３】
投影光学系ＰＬの側方には、ウエハＷに形成されたウエハマーク（アライメントマーク）の位置情報を計測するための、オフ・アクシス型のアライメントセンサＡＬＧが設けられている。アライメントセンサＡＬＧとしては、この実施形態では、ウエハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に受光された対象マークの像と、不図示の指標（センサ内に設けられた指標板上の指標マーク）の像とを２次元ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等からなる撮像素子（カメラ）で撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理型のＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式のセンサが用いられている。アライメントセンサＡＬＧによる計測結果は、露光装置を全体的に制御する主制御装置ＣＮＴに供給されるようになっている。
【００３４】
なお、アライメントセンサは、ＦＩＡ系に限られず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光または回折光を検出する、あるいはその対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出するアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いてもよい。
【００３５】
また、ウエハステージＷＳＴのウエハテーブルＷＴＢ上には、ＡＦ機構が備えるＡＦセンサのキャリブレーションやベースライン量の計測等に用いられる基準板（不図示）が取り付けられている。基準板の表面には、レチクルＲのマークとともにアライメント系ＲＡＬで検出可能な基準マーク（フィジューシャルマーク）やその他のマークが形成されている。ＡＦセンサは投影光学系ＰＬの像面に対するウエハＷの表面のずれ量を計測するセンサである。ベースライン量とは、ウエハＷ上に投影されるレチクルのパターン像の基準位置（例えば、パターン像の中心）とアライメントセンサＡＬＧの視野中心との距離を示す量である。
【００３６】
主制御装置ＣＮＴは、例えばマイクロコンピュータから構成され、露光装置ＥＸ１の各部を統括的に制御する。また、図１では、露光装置ＥＸ１がＬＡＮ６００に接続されているものとして説明したが、厳密には、主制御装置ＣＮＴがＬＡＮ６００に接続されている。主制御装置ＣＮＴは、ＬＡＮ６００及びターミナルサーバ３００を介して、ホスト計算機システム２００との間で通信を行い、ホスト計算機システム２００からの指令に応じて各種の制御動作を実行する。
【００３７】
［計測システム］
次に、計測システム４００について、図３を参照して説明する。計測システム４００は、計測センサ４１０を備える計測装置及び計測制御装置（計測サーバ）４５０を備えて構成されている。計測装置は、この露光システムについて、少なくとも一台が設けられており、この露光システムを構成する製造ライン中にインラインで設けられている。但し、オフラインで設けられていてもよい。
【００３８】
計測センサ４１０は、ウエハステージ上に載置されたウエハＷに形成されているマーク（例えば、アライメントマーク）の位置を計測するセンサであり、露光装置ＥＸ１が備える撮像式アライメントセンサと基本的に同じものを用いることができる。ここでは、一例として、ＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式に用いられるセンサについて説明するが、ＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｔｅｐ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式、あるいはＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式に用いられるセンサであってもよい。
【００３９】
なお、ＬＳＡ方式のセンサは、レーザ光を基板に形成されたマークに照射し、回折・散乱された光を利用してそのマークの位置を計測するセンサであり、ＬＩＡ方式のアライメントセンサは、基板表面に形成された回折格子状のマークに、僅かに波長が異なるレーザ光を２方向から照射し、その結果生ずる２つの回折光を干渉させ、この干渉光の位相からマークの位置情報を検出するセンサである。計測センサ４１０は、露光装置ＥＸ１の場合と同様に、これらの３つの方式のセンサのうち、２つ以上のセンサを設けて、それぞれの特徴及び状況に応じて使い分けできるようにすることもできる。
【００４０】
図３において、計測センサ４１０には光ファイバ４１１を介して外部のハロゲンランプ等の照明光源から照明光ＩＬ１０が導かれる。照明光ＩＬ１０はコンデンサレンズ４１２を介して視野分割絞り４１３に照射される。視野分割絞り４１３には、図示は省略しているが、その中央に幅広矩形状の開口よりなるマーク照明用絞りと、マーク照明用絞りを挟むように配置された一対の幅狭矩形状の開口よりなる焦点検出用スリットとが形成されている。照明光ＩＬ１０は、視野分割絞り４１３によってウエハＷ上のアライメントマーク領域を照明するマーク照明用の第１光束と、アライメントに先立つ焦点位置検出用の第２光束とに分割される。
【００４１】
このように視野分割された照明光ＩＬ２０は、レンズ系４１４を透過し、ハーフミラー４１５及びミラー４１６で反射され、対物レンズ４１７を介してプリズムミラー４１８で反射され、ウエハＷ上に形成されたマークＭを含むマーク領域とその近傍に照射される。照明光ＩＬ２０を照射したときのウエハＷの表面の反射光は、プリズムミラー４１８で反射され、対物レンズ４１７を通過してミラー４１６で反射された後、ハーフミラー４１５を透過する。その後、レンズ系４１９を介してビームスプリッタ４２０に至り、反射光は２方向に分岐される。ビームスプリッタ４２０を透過した第１の分岐光は、指標板４２１上にマークＭの像を結像する。そして、この像及び指標板４２１上の指標マークからの光が、二次元ＣＣＤによりなる撮像素子４２２に入射し、撮像素子４２２の受光面にマークＭ及び指標マークの像が結像される。
【００４２】
一方、ビームスプリッタ４２０で反射された第２の分岐光は、遮光板４２３に入射する。遮光板４２３は、所定の矩形領域に入射した光は遮光し、該矩形領域以外の領域に入射した光は透過する。よって、遮光板４２３は前述した第１の光束に対応する分岐光を遮光し、第２の光束に対応する分岐光を透過する。遮光板４２３を透過した分岐光は、瞳分割ミラー４２４によりテレセントリック性が崩された状態で、一次元ＣＣＤよりなるラインセンサ４２５に入射し、ラインセンサ４２５の受光面に焦点検出用スリットの像が結像される。
【００４３】
ここで、ウエハＷと撮像素子４２２との間はテレセントリック性が確保されているため、ウエハＷが照明光及び反射光の光軸と平行な方向に変位すると、撮像素子４２２の受光面上に結像されたマークＭの像は、撮像素子４２２の受光面上における位置が変化することなくデフォーカスされる。これに対して、ラインセンサ４２５に入射する反射光は、上述のようにそのテレセントリック性が崩されているため、ウエハＷが照明光及び反射光の光軸と平行な方向に変位すると、ラインセンサ４２５の受光面上に結像された焦点検出用スリットの像は分岐光の光軸に対して交差する方向に位置ずれする。このような性質を利用して、ラインセンサ４２５上における像の基準位置に対するずれ量を計測すればウエハＷの照明光及び反射光の光軸方向の位置（焦点位置）が検出される。
【００４４】
この計測センサ４１０は、プロセス処理において、ウエハＷ上に露光転写された複数のパターンの重ね合わせ誤差を計測するものであるが、２台の露光装置間のディストーション差を求めるために、当該２台のうちの一方の露光装置で露光転写されたパターン（基準レチクルに形成されたパターン）と他方の露光装置で露光転写されたパターン（基準レチクルに形成されたパターン）との重ね合わせ誤差を計測することもできる。
【００４５】
撮像素子４２２による撮像画像データ（画素毎の階調データ）は、計測制御装置４５０に送られる。計測制御装置４５０は、撮像画像データを所定の計測方向に直交する方向に積算して１次元信号とし、例えば折り返し自己相関処理、所定のテンプレートを用いたテンプレートマッチング処理又はエッジ位置計測処理（パターン（マークＭ）の輪郭を求める処理、得られた輪郭からパターンの要素各々のエッジ位置を検出する処理、検出したエッジ位置からパターン中心を求める処理）等の中心導出処理を行って、その位置情報（Ｘ，Ｙ座標値）を求める。求めた座標値（Ｘ，Ｙ座標値）は計測制御装置４５０が備える不図示の記憶装置に記憶保持される。また、計測制御装置４５０は、必要に応じて、ＬＡＮ６００を介してＳＤＭサーバ５００に当該計測結果を送信する。
【００４６】
［ＳＤＭサーバ］
図１において、ＳＤＭサーバ５００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、ミニコンやエンジニアリング・ワークステーション）によって構成されたリソグラフィシステムの支援装置である。このＳＤＭサーバ５００は、ＬＡＮ６００を介した露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎとの通信の他に、ＬＡＮ６００及びターミナルサーバ３００を介して、ホスト計算機システム２００との間で通信を行う。
【００４７】
また、ＳＤＭサーバ５００は、露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎ等との通信に際し、必要に応じて記憶装置５２０に対するデータの読み書きを行う。なお、ＳＤＭサーバ５００には、マンマシンインタフェースとしての表示ディスプレイとキーボードやマウス等のポインティングデバイス等とを含む入出力装置（不図示）が設けられている。また、ＳＤＭサーバ５００には、ＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ），ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ），ＭＯ（ｍａｇｎｅｔｏ−ｏｐｔｉｃａｌ  ｄｉｓｃ）あるいはＦＤ（ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｄｉｓｃ）等の情報記録媒体のドライブ装置（不図示）が、外付けで接続されている。
【００４８】
ＳＤＭサーバ用のプログラム及びデータが記憶された情報記録媒体がこのドライブ装置にセットされ、読み込まれることにより、ＳＤＭサーバ５００としての機能が実現される。ＳＤＭサーバ５００は、計測制御装置４５０から送られる各露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎの投影像の歪みに関するディストーションデータを記憶装置５２０内のデータベースに登録する。計測制御装置４５０から送られるディストーションデータは、後述する所定の形式（デルタマップ）として表現されて、ＳＤＭサーバ５００に送られ、ＳＤＭサーバ５００において管理される。
【００４９】
［ターミナルサーバ及びホスト計算機システム］
ターミナルサーバ３００は、ＬＡＮ６００における通信プロトコルとホスト計算機システム２００の通信プロトコルとの相違を吸収するためのゲートウエイプロセッサとして構成される。このターミナルサーバ３００の機能によって、ホスト計算機システム２００と、ＬＡＮ６００に接続された露光装置ＥＸ１〜ＥＸｎ、計測システム４００、及びＳＤＭサーバ５００等との間の通信が可能となる。
【００５０】
ホスト計算機システム２００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、ホスト計算機システム２００はＭＥＳ以外でもよく、例えば専用のコンピュータを用いてもよい。
【００５１】
［投影光学系］
次に、投影像が反転する投影光学系と投影像が反転しない投影光学系について、図４〜図８を参照して説明する。図４において、符号Ｒ１はレチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルを示しており、このレチクルＲ１には「Ｆ」というパターンＰ１が形成されているものとする。なお、このパターンＰ１は、説明の理解のために模式化して例示したものであり、実際のパターンはこのような文字により表現されるものでないことは言うまでもない。また、レチクルＲ１には、図示は省略しているが、レチクルＲ１を所定の基準に整合させるためのアライメントマーク、レチクルＲの識別情報やその他の情報を含むバーコード等も形成されている。
【００５２】
図５及び図６は投影像が反転しない投影光学系によるレチクルＲ１のパターンＰ１の基板面Ｓ上における投影像又は転写像（以下、単に投影像という）ＩＭ１，ＩＭ２を示しており、図５は正立像、図６は倒立像となっている。図５の投影像ＩＭ１と図６の投影像ＩＭ２とは、Ｚ軸（Ｘ軸及びＹ軸に直交する軸）回りに１８０度回転した関係となっている。従って、同一のレチクルＲ１を用い、ディストーション差を計測する対象としての２台の号機のうち、何れか一方の号機のレチクルステージＲＳＴにレチクルＲ１を投入する際に、その投入方向をＺ軸回りに１８０度回転させることにより、図５に係る投影光学系と図６に係る投影光学系との間のディストーション差を、同一の基板上に転写されたこれらの重ね合わせパターンを計測することにより求めることができる。この場合には、レチクルＲ１のパターンＰ１に描画誤差がある場合であっても、何れの像にも同じ量の描画誤差が重畳されるため、レチクルＲ１の描画誤差は考慮する必要はない。
【００５３】
図７及び図８は投影像が反転する投影光学系によるレチクルＲ１のパターンＰ１の投影像ＩＭ３，ＩＭ４を示しており、図７は反転正立像、図８は反転倒立像となっている。図７の投影像ＩＭ３と図８の投影像ＩＭ４とは、Ｚ軸回りに１８０度だけ回転した関係となっている。従って、同一のレチクルＲを用い、ディストーション差を計測する対象としての２つの号機のうち、何れか一方の号機のレチクルステージＲＳＴにレチクルＲ１を投入する際に、その投入方向をＺ軸回りに１８０度回転させることにより、図７に係る投影光学系と図８に係る投影光学系との間のディストーション差を、同一の基板上に転写されたこれらの重ね合わせパターンを計測することにより求めることができる。この場合にも、レチクルＲ１のパターンＰ１に描画誤差がある場合であっても、何れの像にも同じ量の描画誤差が重畳されるため、レチクルＲ１の描画誤差は考慮する必要はない。
【００５４】
図５に係る投影光学系の投影像ＩＭ１と図７若しくは図８に係る投影光学系の投影像ＩＭ３，ＩＭ４、又は図６に係る投影光学系の投影像ＩＭ２と図７若しくは図８に係る投影光学系による投影像ＩＭ３，ＩＭ４（即ち、投影像が反転しない投影光学系による投影像ＩＭ１，ＩＭ２と投影像が反転する投影光学系による投影像ＩＭ３，ＩＭ４）は、Ｚ軸回りの回転対称とはなっていない、即ち、Ｘ軸又はＹ軸に関して鏡像の関係（Ｘ軸又はＹ軸を中心として１８０度回転した関係）となっているため、これらの像を重ね合わせることはできない。従って、転写パターンの重ね合わせからディストーション差を求める場合には、原則として、同一のレチクルＲ１を用いて計測することはできず、図８に示されるように、レチクルＲ１とＸ軸又はＹ軸（ここでは、Ｙ軸とする）に関して鏡像の関係にあるパターンＰ２が形成された他のレチクルＲ２を用いる必要が生じる。この場合には、これらの２枚のレチクルＲ１，Ｒ２に形成されるパターンＰ１，Ｐ２の描画誤差は同一ではないので、これを補正しない場合にはこれら２枚のレチクルＲ１，Ｒ２の描画誤差の差（描画誤差差）に相当する誤差が求めたディストーション差に含まれることになり、正確なディストーション差とはならないことから問題である。
【００５５】
なお、図１０に示されるように、互いにＹ軸（又はＸ軸）に関して鏡像の関係にあるパターンＰ１，Ｐ２をそれぞれ単一のレチクルＲ３上に形成すれば、単一のレチクルＲ３を用いて重ね合わせの計測を行うことは可能であるが、投影像が反転しない投影光学系による投影像と投影像が反転する投影光学系による投影像は、互いに反転した関係にあるため、即ち、パターンＰ１の投影像にパターンＰ２の投影像が重ね合わされるため、パターンＰ１，Ｐ２の描画誤差差は、上述の２枚のレチクルＲ１，Ｒ２を用いた場合と同様に、求めたディストーション差に含まれることになり、同様に問題である。
【００５６】
このため、本実施形態では、予め、これらの鏡像関係にあるパターンの描画誤差をそれぞれ計測し、該描画誤差の差（描画誤差差）を号機間のディストーション差とともに管理し、あるいはディストーション差から描画誤差差を差し引いた値を管理するようにしている。以下、これらの管理方法をも含めて、ディストーションデータの収集について詳細に説明する。なお、本願明細書において、単にディストーション差という場合には、描画誤差差の補正前のディストーション差又は補正後のディストーション差をいうものとし、これらを区別する場合には、前者を補正ディストーション差と、後者を計測ディストーション差ということにする。
【００５７】
［ディストーションデータの収集］
各号機ＥＸｉ（ｉ＝１〜ｎ）のディストーションデータ（ディストーション差）の収集は、以下のように行われる。なお、ここでは、投影像が反転しない投影光学系を備える号機ＥＸ１と投影像が反転する投影光学系を備える号機ＥＸ３との間に係るディストーション差を収集する場合を中心として説明する。この処理は、各号機ＥＸｉの投影光学系ＰＬの結像特性が経時的に変化する場合を考慮して、定期的にあるいは必要に応じて行われる。
【００５８】
まず、互いに鏡像関係にあるパターン（第１パターン、第２パターン）がそれぞれ形成された２枚の基準レチクル（第１パターンが形成された第１基準レチクル、第２パターンが形成された第２基準レチクル）を準備し、パターンの描画誤差を、オフラインで設けられた絶対値計測測定機を用いて、所定の計測点において計測し、これらの差、即ち描画誤差差を記憶保持する。絶対値計測測定機は、レチクルのパターンの所定の複数の計測点における理論値（設計値）からの誤差（ずれ量）を直接測定する計測装置である。絶対値計測測定機としては、具体的には、例えば、「光波」等とも呼ばれることがあるマスク測定システム  Ｎｉｋｏｎ  ＸＹ−５ｉを用いることができる。計測された描画誤差差に係るデータは、ＳＤＭサーバ５００の記憶装置５２０に記憶されるものとする。
【００５９】
なお、互いに鏡像関係にある複数のパターンが形成された単一の基準レチクルを用いる場合には、当該基準レチクルのパターンの描画誤差を絶対値計測測定機を用いて計測し、その計測された座標値とこれをＸ軸又はＹ軸に関して反転した座標値との差分を描画誤差差とすればよい。なお、互いに鏡像関係にある複数のパターンが形成された基準レチクルとしては、例えば、レチクル中心を中心として、等間隔（例えば、１０ｍｍ間隔）で、ＸＹ２次元方向に計測用の複数のマークが正確に配列的に形成されたものを用いることができる。この場合のマークの点数ｎは例えば８５点〜２００点程度である。
【００６０】
基準レチクルのパターンの描画誤差は、ディストーションやその他の誤差が最小となるように、極めて高精度に調整された露光装置を用いて該基準レチクルのパターンをウエハに露光転写して、該ウエハ上に転写された転写像を計測して間接的に求めるようにしてもよい。
【００６１】
２台の号機間のディストーション差の計測は、図１１のフローチャートに示されるような手順で行われる。まず、第１基準レチクルを用いて、当該２台の号機のうちの一方の号機（ＥＸ１とする）で第１パターンを基板上に露光転写し（ステップＳ１１）、現像・エッチング後（ステップＳ１２）、第２基準レチクルを用いて、当該２台の号機のうちの他方の号機（ＥＸ３とする）で第２パターンを当該基板上の第１パターンに重ね合わせて露光転写し（ステップＳ１３）、現像・エッチング後（ステップＳ１４）、これらの転写像を重ね合わせ測定機を用いて、所定の複数の計測点における誤差（ずれ量）を計測して（ステップＳ１５）、ディストーション差を求める。但し、この段階では、ディストーション差にはレチクルの描画誤差差に相当する誤差が含まれている。
【００６２】
次いで、予め計測しておいた両基準レチクルのパターンの描画誤差差をＳ１５で求められた計測ディストーション差から差し引くことにより補正し（ステップＳ１６）、これを補正ディストーション差として管理する（ステップＳ１７）。
【００６３】
具体的には、以下の通りである。まず、オペレータ又はホスト計算機システム２００により、テスト露光の指示（ディストーション計測指示）がなされると、号機ＥＸ１において、不図示のレチクル搬送系により第１基準レチクルが搬送され、ローディングポジションにあるレチクルステージＲＳＴに吸着保持される。その後、ウエハＷ上の第１ショット領域に対して、走査露光が行われ、第１基準レチクルのパターン（マーク）が転写される。
【００６４】
次いで、主制御装置ＣＮＴにより、予め定められた手順に従って、照明条件が変更され、その変更後の第２の照明条件下で、上記と同様にしてウエハＷ上の第２ショット領域に対して、第１基準レチクルのパターンが転写される。同様に、照明条件を変更しつつ、設定された全ての照明条件下での第１基準レチクルのパターンのウエハＷ上の異なるショット領域に対する転写を行う。全ての照明条件についての転写が終了したならば、主制御装置ＣＮＴにより不図示のウエハ搬送系を用いてウエハホルダ上のウエハＷが不図示のＣ／Ｄに搬送される。
【００６５】
そして、Ｃ／ＤによりそのウエハＷの現像・エッチングが行われ、ウエハＷ上に基準レチクルマークに対応するレジストパターンが形成される。現像・エッチングが終了したウエハＷは、Ｃ／Ｄによりレジストが塗布された後に、号機ＥＸ３に搬入される。号機ＥＸ３において、不図示のレチクル搬送系により第２基準レチクルが搬送され、ローディングポジションにあるレチクルステージＲＳＴに吸着保持される。その後、ウエハＷ上の第１ショット領域に対して、走査露光が行われ、第２基準レチクルのパターン（マーク）が転写される。
【００６６】
次いで、主制御装置ＣＮＴにより、予め定められた手順に従って、照明条件が変更され、その変更後の第２の照明条件下で、上記と同様にしてウエハＷ上の第２ショット領域に対して、第２基準レチクルのパターンが転写される。同様に、照明条件を変更しつつ、設定された全ての照明条件下での第２基準レチクルのパターンのウエハＷ上の異なるショット領域に対する転写を行う。全ての照明条件についての転写が終了したならば、主制御装置ＣＮＴにより不図示のウエハ搬送系を用いてウエハホルダ上のウエハＷが不図示のＣ／Ｄに搬送される。
【００６７】
そして、Ｃ／ＤによりそのウエハＷの現像・エッチングが行われ、ウエハＷ上に第２基準レチクルのパターンの反転像に対応するレジストパターンが形成される。現像・エッチングが終了したウエハＷは、ウエハ搬送系を用いて計測システム４００のウエハステージ（ウエハホルダ）上にロードされ、ウエハＷ上の第１ショット領域に形成されたパターン（マーク）を計測センサ４１０を用いて順次検出する。計測制御装置４５０は、それぞれの計測値と対応するウエハ干渉計の計測値とに基づいて、重ね合わせされたパターンの所定の計測点における誤差（Ｘ，Ｙ座標値）を、付属の記憶装置内に記憶する。以後同様にして、ウエハＷ上の第２ショット領域、第３ショット領域、……に形成されたパターンの所定の計測点における誤差を同様に記憶する。このようにして、設定された全ての異なる照明条件の下で形成されたパターンの所定の計測点における誤差が記憶される。
【００６８】
このようにして、得られた位置ずれ量のデータ（ディストーション差）を照明条件毎に求め、それぞれの計測時刻データとともに、付属の記憶装置に記憶する。求められたディストーション差はディストーションデータとしてＳＤＭサーバ５００に転送される。ＳＤＭサーバ５００は、計測制御装置４５０から送られたこれらのデータを、記憶装置５２０内のデータベースに登録して管理する。
【００６９】
ＳＤＭサーバ５００は、この計測ディストーション差を、第１基準レチクルのパターンと第２基準レチクルのパターンの描画誤差差で補正、即ち、計測ディストーション差に係る座標値と当該描画誤差差に係る座標値との差分を求め、これを補正ディストーションデータとして管理する。
【００７０】
この補正ディストーションデータは、必要に応じて、号機ＥＸ３の主制御装置ＣＮＴに転送される。これを受信した主制御装置ＣＮＴは、下記に示すような三次元モデル式（式１）に、この補正ディストーションデータに係る座標値を代入して、最小自乗法を用いて号機ＥＸ３についてのディストーションの補正に関する近似式を求め、該近似式の各項についての係数（ｋパラメータ）で表現したディストーション補正値又はこれに相当する調整量を求める。
【００７１】
Δｘ（ｘ、ｙ）＝ｋ１＋ｋ３ｘ＋ｋ５ｙ＋ｋ７ｘ２＋ｋ９ｘｙ＋ｋ１１ｙ２
＋ｋ１３ｘ３＋ｋ１５ｘ２ｙ＋ｋ１７ｘｙ２＋ｋ１９ｙ３
Δｙ（ｘ、ｙ）＝ｋ２＋ｋ４ｙ＋ｋ６ｘ＋ｋ８ｙ２＋ｋ１０ｙｘ＋ｋ１２ｘ２
＋ｋ１４ｙ３＋ｋ１６ｙ２ｘ＋ｋ１８ｙｘ２＋ｋ２０ｘ３       …（式１）
なお、ここでは、ＳＤＭサーバ５００から補正ディストーションデータを号機ＥＸ３の主制御装置ＣＮＴに送り、主制御装置ＣＮＴにおいて、ディストーション補正値又はこれに相当する調整量を算出するようにしたが、ＳＤＭサーバ５００において、ディストーション補正値又はこれに相当する調整量を算出・管理し、号機ＥＸ３からの要求に応じて、このディストーション補正値又はこれに相当する調整量を号機ＥＸ３の主制御装置ＣＮＴに送るようにしてもよい。他の投影像が反転しない投影光学系を備える号機と他の投影像が反転する投影光学系を備える号機とのディストーション差は、上記と同様にして求められる。
【００７２】
投影像が反転しない投影光学系を備える号機同士、又は投影像が反転する投影光学系を備える号機同士については、単一の基準レチクルを準備し、この基準レチクルを用いて、ディストーション差を計測すべき２台の号機のうちの一方の号機でパターンを基板上に露光転写し、次いで、同じ基準レチクルを用いて、ディストーション差を計測すべき２台の号機のうちの他方の号機でパターンを当該基板上のパターンに重ね合わせて露光転写し、その転写像を重ね合わせ測定機を用いて、所定の複数の計測点における誤差（ずれ量）を計測することにより行うことができる。この場合のディストーション差は、レチクルの描画誤差差で補正する必要はない。
【００７３】
［ディストーション調整］
次に、ウエハＷに露光処理を行う際の投影光学系ＰＬのディストーションの調整処理について説明する。まず、ホスト計算機システム２００からウエハＷの露光履歴データ等を含む所定の露光コマンドがＳＤＭサーバ５００及び露光処理を実施すべき号機に対して送られる。なお、ウエハＷの露光履歴データは、ホスト計算機システム２００の内部記憶装置内に記憶されているものとする。露光履歴データには、元工程を行った号機のＩＤ、元工程を処理したときのプロセスプログラムＩＤ、元工程の照明条件ＩＤ等の情報、及び現工程を行う号機のＩＤ、現工程で用いるプロセスプログラムＩＤ、現工程の照明条件ＩＤ等の情報が含まれる。
【００７４】
ＳＤＭサーバ５００は、露光コマンドを受信すると、元工程の号機ＩＤ及び照明条件ＩＤ並びに現工程の号機ＩＤ及び照明条件ＩＤに基づいて、ここでは、元工程の号機は号機ＥＸ１、現工程の号機は号機ＥＸ３であるものとして、当該照明条件に係る補正ディストーション差（ディストーションデータ）を対応する号機ＥＸ３に送る。
【００７５】
号機ＥＸ３の主制御装置ＣＮＴでは、前記式１を用いて、各係数（補正パラメータ）ｋ１〜ｋ２０のうち、号機ＥＸ３の仕様等に応じた調整可能な係数を算出する。主制御装置ＣＮＴは、算出した補正パラメータと、レンズパラメータファイルとに基づいて、号機ＥＸ３のショット形状誤差を号機ＥＸ１のショット形状に合わせる（ディストーションマッチングさせる）ための調整量（投影光学系ＰＬの結像特性補正用の可動レンズの光軸方向駆動量及び傾斜量、即ち各駆動素子に対する印加電圧等）を所定の演算により求める。ここで、レンズパラメータファイルとは、補正パラメータとの関係で、可動レンズを駆動する駆動素子毎の駆動量（調整量）が設定されたテーブルデータファイルである。号機ＥＸ３では、主制御装置ＣＮＴにより算出された調整量に基づき、結像特性制御装置ＩＣＣにより投影光学系ＰＬの結像特性が調整され、号機ＥＸ３のディストーションが号機ＥＸ１のディストーションにマッチングされる。
【００７６】
その後、号機ＥＸ３により、前述した走査露光方式で現工程の露光が行われ、レチクル（プロセスレチクル）Ｒに形成されたパターンがウエハＷ上の各ショット領域にそれぞれ重ね合わせて転写される。なお、露光開始に先立って、レチクルアライメント及びアライメントセンサＡＬＧのベースライン計測、並びにウエハアライメント（ＥＧＡ方式など）の準備作業が行われており、ウエハアライメントの結果得られた各ショット領域の位置情報及び計測されたベースラインに基づいて、各ショット領域の露光のための加速開始位置（走査開始位置）へのウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）の移動が行われることは、言うまでもない。露光装置ＥＸ３による現工程の露光が終了すると、主制御装置ＣＮＴからＬＡＮ６００及びターミナルサーバ３００を介してホスト計算機システム２００に、露光終了の通知とともにその露光履歴データが送られる。
【００７７】
なお、ディストーションマッチングに用いる多項式として、上述の式１では、３次までの演算式を示したが、４次以上の演算式を用いてもよい。
【００７８】
また、上述した実施形態では、ディストーション差を計測すべき２台の号機でそれぞれ基準レチクルのパターンを同一の基板上に転写して、各パターン間の重ね合わせ誤差を計測し、その計測結果からレチクルの描画誤差差を差し引くことにより、ディストーション差を求め、これを管理するようにしたが、各号機で基準レチクルのパターンの投影像を別々の基板に露光転写し、各基板に転写されたパターンの所定の基準（理想格子等）からのずれ量を計測し、それぞれ計測結果の差分を求め、求めた差分からレチクルの描画誤差差を差し引くことにより、ディストーション差を求め、これを管理するようにしてもよい。また、各号機で基準レチクルのパターンの投影像をそれぞれ空間像計測装置を用いて空間像計測して、所定の基準（理想格子等）からのずれ量を計測し、計測結果の差分を求め、求めた差分からレチクルの描画誤差差を差し引くことにより、ディストーション差を求め、これを管理するようにしてもよい。
【００７９】
本実施形態によると、ディストーション差から描画誤差差を差し引いた値をディストーションマッチングデータとして管理するようにしたので、投影像が反転する投影光学系を備える露光装置（例えば、ＥＸ１）と投影像が反転しない投影光学系を備える露光装置（例えば、ＥＸ３）間におけるディストーションマッチングを正確に行うことができるようになる。
【００８０】
［特殊基準レチクル］
次に、本実施形態に用いて好適な基準レチクル（特殊基準レチクル）について、図１２〜図１５を参照して説明する。図１２に示されるように、この特殊基準レチクルＳＲは、Ｙ軸に関して互いに鏡像関係にある複数のパターン（マークＭｍ１〜Ｍｍ９）が形成された基準レチクルである。各マークＭｍ（Ｍｍ１〜Ｍｍ９）は、レチクルＳＲのパターン面上に複数配列的に配置して構成されており、それぞれ一対のマーク要素Ｍ（Ｍ１〜Ｍ９），ｍ（ｍ１〜ｍ９）から構成されている。マーク要素Ｍは比較的に大きい矩形状のマークとなっており、マーク要素ｍは比較的に小さい矩形状のマークとなっている。マーク要素Ｍとマーク要素ｍとはＹ軸方向にオフセットｙｏ（例えば、１００μｍ）の間隔をもって配置されている。Ｘ軸方向のオフセットは０である。
【００８１】
一対のマーク要素Ｍ，ｍは、Ｙ軸に関して鏡像関係、即ち当該マーク要素Ｍ，ｍの中心を通るＹ軸に平行な軸回りに１８０度回転した場合に同一の形状となっている。また、Ｙ軸に沿って配置されたマークの−Ｘ側の３個のマークＭｍ１，Ｍｍ４，Ｍｍ７と、Ｙ軸に沿って配置されたマークの＋Ｘ側の３個のマークＭｍ３，Ｍｍ６，Ｍｍ９とは、Ｙ軸に関して鏡像関係、即ち、レチクル中心を通るＹ軸に平行な軸回りに１８０度回転させた場合に同一の形状となっている。なお、マークＭｍは、ここではＭｍ１〜Ｍｍ９の９個が表示されているが、これは一例であり、実際には８５〜２００個程度である。
【００８２】
この特殊基準レチクルＳＲを用いて、図６に示す倒立像を形成する（転写像が反転しない）投影光学系を備える号機（例えば、ＥＸ１）で基板上に露光転写した転写像は、図１３に実線で示されるような形状となる。図１３には、代表的に、特殊基準レチクルＳＲのマークＭｍ１のマーク要素Ｍ１，ｍ１の転写像ｉＭ１，ｉｍ１が示されている。一方、この特殊基準レチクルＳＲを用いて、図７に示す反転正立像を形成する（投影像が反転する）投影光学系を備える号機（例えば、ＥＸ３）で同じ基板上に転写した転写像は、図１３に点線で示されるような形状となる。図１３には、代表的に、特殊基準レチクルＳＲのマークＭｍ７のマーク要素Ｍ７，ｍ７の転写像ｉＭ７，ｉｍ７が示されている。従って、これらを重ね合わせたマークは、いわゆるボックス・イン・ボックスマークとなり、マーク要素Ｍ１の転写像ｉＭ１の中心座標とこれの内側に配置されるマーク要素ｍ７の転写像ｉｍ７の中心座標のずれ量、マーク要素Ｍ７の転写像ｉＭ７の中心座標とこれの内側に配置されるマーク要素ｍ１の転写像ｉｍ１の中心座標のずれ量を計測することができる。
【００８３】
この特殊基準レチクルＳＲを用いて、投影像が反転しない投影光学系を備える号機（例えば、ＥＸ１）と、同じく投影像が反転しない投影光学系を備える号機（例えば、ＥＸ２）で基板上に転写した転写像は、ほぼ重なり合うことになるが、重ね合わせ露光時（号機ＥＸ２による露光時）に基板をオフセットｙｏに相当する基板上でのオフセットＹｏ（ｙｏ×縮小倍率）だけ−Ｙ方向に移動させることにより、図１４に示されるように、いわゆるボックス・イン・ボックスマークとすることができ、マーク要素Ｍ１の転写像ｉＭ１の中心座標とこれの内側に配置されるマーク要素ｍ１の転写像ｉｍ１の中心座標のずれ量を計測することができる。
【００８４】
この特殊基準レチクルＳＲを用いて、投影像が反転する投影光学系を備える号機（例えば、ＥＸ３）と、同じく投影像が反転しない投影光学系を備える号機（例えば、ＥＸ４）で基板上に転写した転写像は、ほぼ重なり合うことになるが、重ね合わせ露光時（号機ＥＸ４による露光時）に基板をオフセットｙｏに相当する基板上でのオフセットＹｏ（ｙｏ×縮小倍率）だけ＋Ｙ方向に移動させることにより、図１５に示されるように、いわゆるボックス・イン・ボックスマークとすることができ、マーク要素Ｍ７の転写像ｉＭ７の中心座標とこれの内側に配置されるマーク要素ｍ７の転写像ｉｍ７の中心座標のずれ量を計測することができる。このような特殊基準レチクルＳＲを用いることにより、単一のレチクルによりあらゆる組み合わせに対応することができ、便宜である。
【００８５】
［デバイス製造方法］
次に、上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法について説明する。
【００８６】
図１６には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図１６に示されるように、まず、ステップ４０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ４０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ４０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００８７】
次に、ステップ４０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ４０１〜ステップ４０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ４０５（デバイス組立ステップ）において、ステップ４０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップ４０５には、ダイシング工程、ホンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
【００８８】
最後に、ステップ４０６（検査ステップ）において、ステップ４０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【００８９】
図１７には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ４０４の詳細なフロー例が示されている。図１７において、ステップ４１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ４１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ４１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ４１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ４１１〜ステップ４１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００９０】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ４１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ４１６（露光ステップ）において、上で説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ４１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ４１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ４１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００９１】
上述した実施形態によると、パターンの重ね合わせ精度等の露光精度を向上することができ、その結果として、高性能、高品質、高信頼なマイクロデバイス等を製造することができるようになる。
【００９２】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上述した実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００９３】
例えば、上述した実施形態においては、露光システムを構成する各露光装置は、全てドライ方式のものとしたが、全てが液浸方式の露光装置であってもよく、又はドライ方式と液浸方式が混在していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の実施形態の露光システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の露光システムが備える露光装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の計測システムの概略構成を示す図である。
【図４】本発明の実施形態のパターンが形成されたレチクルを概念的に示す図である。
【図５】本発明の実施形態の正立像を形成する投影光学系による投影像又は転写像を示す図である。
【図６】本発明の実施形態の倒立像を形成する投影光学系による投影像又は転写像を示す図である。
【図７】本発明の実施形態の反転正立像を形成する投影光学系による投影像又は転写像を示す図である。
【図８】本発明の実施形態の反転倒立像を形成する投影光学系による投影像又は転写像を示す図である。
【図９】本発明の実施形態の反転パターンが形成されたレチクルを概念的に示す図である。
【図１０】本発明の実施形態のパターン及び反転パターンが形成されたレチクルを概念的に示す図である。
【図１１】本発明の実施形態の処理を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態の特殊基準レチクルの構成を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施形態の特殊基準レチクルを用いて、投影像が反転しない投影光学系（倒立像）による転写像又は投影像に、投影像が反転する投影光学系（反転正立像）による転写像又は投影像を重ね合わせた状態を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態の特殊基準レチクルを用いて、投影像が反転しない投影光学系（倒立像）による転写像又は投影像に、同じく投影像が反転しない投影光学系（倒立像）による転写像又は投影像を重ね合わせた状態を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態の特殊基準レチクルを用いて、投影像が反転する投影光学系（反転正立像）による転写像又は投影像に、同じく投影像が反転する投影光学系（反転正立像）による転写像又は投影像を重ね合わせた状態を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態のデバイス製造工程を示すフローチャートである。
【図１７】図１６のウエハ処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９５】
ＥＸ１〜ＥＸｎ…露光装置（号機）、２００…ホスト計算機システム、４００…計測システム、５００…管理サーバ（ＳＤＭサーバ）、Ｗ…ウエハ、ＰＬ…投影光学系、ＩＣＣ…結像特性制御装置、ＣＮＴ…主制御装置、Ｒ，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…レチクル、Ｐ１，Ｐ２…パターン（マーク）、Ｓ…基板面、ＩＭ１〜ＩＭ４…投影像又は転写像、Ｍｍ１〜Ｍｍ９…マーク、Ｍ１〜Ｍ９…大きいマーク要素，ｍ１〜ｍ９…小さいマーク要素、ｉＭ１，ｉｍ１，ｉＭ７，ｉｍ７…転写像又は投影像、ｙｏ，Ｙｏ…オフセット。
【図１】
2009283813.tif 000003
【図２】
2009283813.tif 000004
【図３】
2009283813.tif 000005
【図４】
2009283813.tif 000006
【図５】
2009283813.tif 000007
【図６】
2009283813.tif 000008
【図７】
2009283813.tif 000009
【図８】
2009283813.tif 000010
【図９】
2009283813.tif 000011
【図１０】
2009283813.tif 000012
【図１１】
2009283813.tif 000013
【図１２】
2009283813.tif 000014
【図１３】
2009283813.tif 000015
【図１４】
2009283813.tif 000016
【図１５】
2009283813.tif 000017
【図１６】
2009283813.tif 000018
【図１７】
2009283813.tif 000019