(57)【要約】【課題】レシピや処理ユニットの組み合わせに依存するデバイスの製造に関わる計測データの分析を容易かつ適切に行えるような解析方法を提供する。【解決手段】本発明の解析方法によれば、例えば線幅精度や重ね合わせ精度等の露光結果の特性を、ロット毎の露光処理の結果より任意に検出し、その特性を、その特性を呈する露光処理を行った時の例えばレシピ、及び、露光装置やトラックにおける処理ユニット又はその組み合わせに対応付けて分類する。そして、その分類結果に基づいて、特定のレシピや処理ユニットに露光結果の特性への依存性があるか否かを判定する。依存性がある場合には、その後そのレシピや処理ユニットを使用するロットが投入された場合には、警告を発したり、自動的に補正を行う等して、精度の悪い処理が施されるのを防止する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光対象を露光して得られた露光結果の所定の特性を検出し、
前記露光対象に対して行った前記露光を含むリソグラフィ工程の所定の処理の条件を規定したプロセスプログラムを検出し、
前記検出した前記露光結果の所定の特性を、前記プロセスプログラム毎に分類し、
前記露光結果の所定の特性の前記プロセスプログラムに対する依存性を検出する解析方法。
【請求項２】
前記露光対象に対して行った前記リソグラフィ工程の所定の処理に使用した処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせを検出し、
前記検出した前記露光結果の所定の特性を、前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせ毎に分類し、
前記露光結果の所定の特性の前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせに対する依存性を検出する
請求項１に記載の解析方法。
【請求項３】
前記露光結果の所定の特性は、露光して形成したパターンの線幅の精度と、前記パターンの重ね合わせ精度である
請求項１又は２に記載の解析方法。
【請求項４】
前記検出した依存性に基づいて、前記露光結果の所定の特性が予め定めた基準値を超えると予測される前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせの少なくとも１つを特定し、
前記特定した前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせに該当する処理が行われる際に警報を発する請求項２又は３に記載の解析方法。
【請求項５】
露光対象を露光して得られた露光結果の所定の特性を検出し、
前記露光対象に対して行った前記リソグラフィ工程の所定の処理に使用した処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせを検出し、
前記検出した前記露光結果の所定の特性を、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ毎に分類し、
前記露光結果の所定の特性の前記プロセスプログラムに対する依存性を検出する解析方法。
【請求項６】
マスクに形成されたパターンを基板に露光する露光手段と、
前記パターンの露光結果の所定の特性を検出する検出手段と、
前記露光に供した基板に対して、前記露光を含むリソグラフィ工程の所定の処理において使用した当該処理の条件を規定したプロセスプログラム、前記リソグラフィ工程の所定の処理において使用した処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせを収集する収集手段と、
前記検出手段により検出した前記露光結果の所定の特性を、前記収集手段により収集した前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせ毎に分類し、前記露光結果の所定の特性の前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせに対する依存性を解析する解析手段とを有する露光装置。
【請求項７】
前記解析手段は、露光対象の基板が、露光結果の所定の特性に影響を与える前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ若しくはそれらの組み合わせが使用された基板である場合は、当該旨の警告を発する請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記露光手段は、露光対象の基板が、露光結果の所定の特性に影響を与える前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせが使用された基板である場合は、前記所定の特性に対する影響を除去する補正処理とともに露光を行う請求項６又は７に記載の露光装置。
【請求項９】
露光に供する基板に対して、前記露光の前工程及び後工程の所定の処理を行う処理ユニットを有するトラックと、
マスクに形成されたパターンを露光処理により基板の所定ショット領域に転写する露光装置と、
前記露光に供した基板に対して、前記露光を含むリソグラフィ工程の所定の処理において使用した当該処理の条件を規定したプロセスプログラム、前記リソグラフィ工程の所定の処理において使用した処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせを収集する収集手段と、
前記露光結果の所定の特性を、前記収集手段により収集した前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせ毎に分類し、前記露光結果の所定の特性の前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせに対する依存性を検出する解析装置とを有する露光装置システム。
【請求項１０】
前記トラックは、露光結果の所定の特性に影響を与える前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせが使用された基板を、前記所定の特性に影響が生じないように前記露光装置で処理するための制御条件を検出する最適条件検出手段をさらに有し、
前記露光装置は、露光対象の基板が、露光結果の所定の特性に影響を与える前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせが使用された基板である場合は、前記最適条件検出手段で検出された前記制御条件により露光を行う請求項９に記載の露光装置システム。
【請求項１１】
前記最適条件検出手段は、前記基板の表面形状を計測し、フォーカス制御を行うための前記制御条件を検出する請求項１０に記載の露光装置システム。
【請求項１２】
前記最適条件検出手段は、前記基板に形成されたパターンを観察し、前記パターンの位置検出を行うための前記制御条件を検出する請求項１０又は１１に記載の露光装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、ＣＣＤ等の撮像素子、プラズマディスプレイ素子、薄膜磁気ヘッド等の電子デバイス（以下、単に電子デバイスあるいはデバイスと称する）を製造する際に使用して好適な、露光結果に係るデータを解析し線幅制御精度や重ね合わせ精度の悪化を早期に検出することができる解析方法に関する。また、その解析方法を用いることにより線幅制御精度や重ね合わせ精度の悪化を早期に検出することができ、電子デバイスの生産性を向上させることができる露光装置及び露光装置システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの製造にあたっては、リソグラフィ工程において、露光装置を用いて、フォトマスクやレチクル（以後、レチクルと総称する。）に形成された微細なパターンの像を、フォトレジスト等の感光剤を塗布した半導体ウエハやガラスプレート等の基板（以下、ウエハと総称する。）上に投影露光する。その際、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせ（アライメント）し、レチクルのパターンをウエハ上に既に形成されているパターンに重ね合わせ、投影露光をする。近年、パターンの微細化や高集積度化が急速に進んでおり、このような露光装置には以前に増して高い露光精度が要求されている。そのため、アライメントに対する精度の要求も一層厳しくなってきており、より高精度なアライメントが要望されている。【０００３】
レチクルアライメントにおけるマーク検出の方式としては、露光光を用いる方式が一般的と言える。露光光をレチクル上に描画されたアライメントマークに照射し、ＣＣＤカメラ等で撮像したアライメントマークの画像データを画像処理してマーク位置を計測するＶＲＡ（Ｖｉｓｕａｌ  Ｒｅｔｉｃｌｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等が適用されている。ウエハアライメントにおけるマーク検出の方式としては、レーザー光をウエハのドット列状のアライメントマークに照射し、そのマークにより回折又は散乱された光を用いてマーク位置を計測するＬＳＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｓｔｅｐ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式がある。また、ハロゲンランプ等を光源とする波長帯域幅の広い光でアライメントマークを照明し、ＣＣＤカメラ等で撮像したアライメントマークの画像データを画像処理してマーク位置を計測するＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式がある。さらに、ウエハ上の回折格子状のアライメントマークに周波数を僅かに変えたレーザー光を２方向から照射し、発生した２つの回折光を干渉させ、その位相からアライメントマークの位置を計測するＬＩＡ（Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式等もある。【０００４】
ウエハアライメントには、ウエハのショット領域毎にアライメントマークを検出して位置合わせを行うダイ・バイ・ダイ（Ｄ／Ｄ）アライメント方式と、ウエハのいくつかのショット領域のみのアライメントマークを検出し、ショット領域の配列の規則性を求めることで各ショット領域を位置合わせするグローバル・アライメント方式とがある。電子デバイスの製造ラインでは、現在のところ、スループットとの兼ね合いから、主にグローバル・アライメント方式が使用されている。特に最近では、ウエハ上のショット領域の配列の規則性を統計的手法によって高精度に検出するエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。これらの光学式アライメントにおいては、まず、レチクル上のアライメントマークを検出し、位置座標を計測する。次に、ウエハ上のアライメントマークを検出し、位置座標を計測する。次に、これらの計測結果から、レチクルの位置と重ね合わせられるショットの位置との相対的な位置関係を求める。これらの結果をもとに、ショット位置にレチクルのパターン像が重なるように、ウエハをウエハステージにより移動させ、レチクルのパターン像を投影露光する。【０００５】
また、多数の種類の電子デバイスを短期間に製造することが要求されており、生産性の向上が求められている。そのため、電子デバイスの製造ラインにおいては、製造上の不具合を早急に検出して迅速に対応するために、また、これにより特性の優れたデバイスを効率良く製造するために、ひいては、装置の稼動率を向上させて歩留まりを向上させるために、情報収集・解析装置、診断システム及び装置支援システム等の導入が行われている。このような診断システムや装置支援システムにおいては、露光装置やプロセス処理装置等の製造装置、検査装置及び計測装置等から各種のデータを収集し、サーバー装置等においてそれらのデータを解析することにより状況の把握等を行い、制御パラメータ等の調整を行っている。これにより、例えば、装置の稼動状況の分析及び把握、装置の傾向を統計的に解析しての異常の検知、及び、装置の傾向から未来を予測しての異常発生の防止、等の処理が行われている（例えば、特許文献２参照）。【０００６】
ところで、リソグラフィ工程において、特定のプロセスにおいて特定の誤差が大きくなる場合がある。例えば、あるプロセスプログラム（レシピと称する場合もある。）を使用して１層目のパターンを露光したロットに２層目のパターンを露光する場合に、ＥＧＡの非線形成分が大きくなり、重ね合わせ精度に悪影響を及ぼしたり、特定プロセスのウエハに対してのみ、ウエハエッジにかかった欠けショットでのフォーカス制御精度が悪化する場合がある。一般的に露光装置にてロットを流す場合、プロセス毎にレシピを作成し、レシピ内のパラメータをそのプロセスに対して最適化する必要がある。しかし、レシピ内の全てのパラメータをプロセス毎に最適化するのはパラメータの数も多く、非常に困難である。そのため、実使用上必ずしも最適なレシピ設定の下でウエハの露光が行われているとは限らない。これにより、特定のレシピで特定の誤差が悪化すると考えられる。【０００７】
一方、トラックが塗布、ベーク、クール及び現像等の各モジュール内に同一の機能のユニットを複数備えている場合、実際に使用したユニットの組み合わせに依存して線幅制御精度や重ね合わせ精度に差が生じる場合がある。露光装置が複数のステージ、露光ユニット及びアライメント系を具備している場合も同様で、特定のユニットあるいはそれらの特定の組み合わせを用いた場合にＥＧＡの非線形成分が大きくなり、線幅制御精度や重ね合わせ精度に悪影響を及ぼす場合がある。このような問題は、電子デバイスの性能のばらつきや歩留まりの低下をもたらす可能性が高く、これをなるべく早く検知し、迅速に補正や対策を講じることが、生産性の向上や品質の向上の観点からも重要である。【０００８】
よって、本発明の目的は、リソグラフィ工程においてプロセスプログラム（レシピ）、処理ユニットあるいはそれらの組み合わせに依存する線幅制御精度や重ね合わせ精度等のデバイスの製造に関わる計測データの分析を容易かつ適切に行えるような解析方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、そのような解析方法に係る解析を適切に行い、電子デバイスを適切かつ高い生産性で製造することができる露光装置及び露光装置システムを提供することにある。
【特許文献１】特開昭６２−８４５１６号公報
【特許文献２】特許第３３６４３６号公報
【発明の開示】
【０００９】
本発明の第１の観点によると、露光対象を露光して得られた露光結果の所定の特性を検出し（ステップＳ１１０）、前記露光対象に対して行った前記露光を含むリソグラフィ工程の所定の処理の条件を規定したプロセスプログラムを検出し（ステップＳ１２０）、前記検出した前記露光結果の所定の特性を、前記プロセスプログラム毎に分類し（ステップＳ１３０）、前記露光結果の所定の特性の前記プロセスプログラムに対する依存性を検出するようにした解析方法が提供される。
【００１０】
この解析方法では、例えば線幅精度や重ね合わせ精度等の露光結果の特性を、露光処理の結果より任意に検出し、その特性を、その特性を呈する露光処理を行った時のプロセスプログラム（レシピ）に対応付けて分類する。これにより、レシピ毎に露光結果の特性を比較することができ、その結果、その特性とレシピとの関係、相関、すなわち、その特性のそのレシピへの依存性を検出することができる。
【００１１】
本発明の第１の観点に係る解析方法において、前記露光対象に対して行った前記リソグラフィ工程の所定の処理に使用した処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせを検出し、前記検出した前記露光結果の所定の特性を、前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせ毎に分類し、前記露光結果の所定の特性の前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせに対する依存性を検出するようにできる。好適な具体例としては、前記露光結果の所定の特性は、露光して形成したパターンの線幅の精度と、前記パターンの重ね合わせ精度である。
【００１２】
本発明の第１の観点に係る解析方法において、前記検出した依存性に基づいて、前記露光結果の所定の特性が予め定めた基準値を超えると予測される前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせの少なくとも１つを特定し、前記特定した前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせに該当する処理が行われる際に警報を発するようにできる。
【００１３】
本発明の第２の観点によると、露光対象を露光して得られた露光結果の所定の特性を検出し、前記露光対象に対して行った前記リソグラフィ工程の所定の処理に使用した処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせを検出し、前記検出した前記露光結果の所定の特性を、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ毎に分類し、前記露光結果の所定の特性の前記プロセスプログラムに対する依存性を検出するようにした解析方法が提供される。
【００１４】
本発明の第３の観点によると、マスクに形成されたパターンを基板に露光する露光手段と、前記パターンの露光結果の所定の特性を検出する検出手段と、前記露光に供した基板に対して、前記露光を含むリソグラフィ工程の所定の処理において使用した当該処理の条件を規定したプロセスプログラム、前記リソグラフィ工程の所定の処理において使用した処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせを収集する収集手段と、前記検出手段により検出した前記露光結果の所定の特性を、前記収集手段により収集した前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせ毎に分類し、前記露光結果の所定の特性の前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせに対する依存性を解析する解析手段とを有する露光装置が提供される。
【００１５】
本発明の第３の観点に係る露光装置において、前記解析手段は、露光対象の基板が、露光結果の所定の特性に影響を与える前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ若しくはそれらの組み合わせが使用された基板である場合は、当該旨の警告を発するようにできる。また、前記露光手段は、露光対象の基板が、露光結果の所定の特性に影響を与える前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせが使用された基板である場合は、前記所定の特性に対する影響を除去する補正処理とともに露光を行うようにできる。
【００１６】
本発明の第４の観点によると、露光に供する基板に対して、前記露光の前工程及び後工程の所定の処理を行う処理ユニットを有するトラック（２０）と、マスクに形成されたパターンを露光処理により基板の所定ショット領域に転写する露光装置（１０）と、前記露光に供した基板に対して、前記露光を含むリソグラフィ工程の所定の処理において使用した当該処理の条件を規定したプロセスプログラム、前記リソグラフィ工程の所定の処理において使用した処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせを収集する収集手段（２１０）と、前記露光結果の所定の特性を、前記収集手段により収集した前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせ毎に分類し、前記露光結果の所定の特性の前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせに対する依存性を検出する解析装置（２５１）とを有する露光装置システム（１）が提供される。
【００１７】
本発明の第４の観点に係る露光装置システムにおいて、前記トラック（２０）は、露光結果の所定の特性に影響を与える前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせが使用された基板を、前記所定の特性に影響が生じないように前記露光装置で処理するための制御条件を検出する最適条件検出手段をさらに有し、前記露光装置（１０）は、露光対象の基板が、露光結果の所定の特性に影響を与える前記プロセスプログラム、前記処理ユニット又は処理ユニットの組み合わせ、若しくはそれらの組み合わせが使用された基板である場合は、前記最適条件検出手段で検出された前記制御条件により露光を行うようにできる。また、前記最適条件検出手段は、前記基板の表面形状を計測し、フォーカス制御を行うための前記制御条件を検出するようにできる。さらに、前記最適条件検出手段は、前記基板に形成されたパターンを観察し、前記パターンの位置検出を行うための前記制御条件を検出するようにできる。
【００１８】
なお、本欄において一部付した符号は、添付図面に示されている対応する構成の符号であるが、これはあくまでも理解を容易にするためのものであって、何ら本発明に係る手段が添付図面を参照して後述する実施の形態の態様に限定されることを示すものではない。
【００１９】
本発明の第１又は第２の観点に係る解析方法によれば、リソグラフィ工程においてプロセスプログラム（レシピ）、処理ユニットあるいはそれらの組み合わせに依存する線幅制御精度や重ね合わせ精度等のデバイスの製造に関わる計測データの分析を容易かつ適切に行えるようになる。また、本発明の第３の観点に係る露光装置又は第４の観点に係る露光装置システムによれば、電子デバイスを適切かつ高い生産性で製造することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の一実施の形態の露光装置システムの構成を示す図である。
【図２】図２は図１に示した露光装置システムの露光装置の構成を示す図である。
【図３】図３は図１に示した露光装置のオフ・アクシス方式のアライメント光学系の指標板の断面図である。
【図４】図４は図１に示した露光装置システムのサーバーの機能構成を示す図である。
【図５】図５は図４に示したサーバーの機能の装置・プロセス解析機能によるエラー集計グラフを示す図である。
【図６】図６は図４に示したサーバーの機能の装置・プロセス解析機能による生産性グラフを示す図である。
【図７】図７は図４に示したサーバーの機能の装置・プロセス解析機能による装置環境グラフを示す図である。
【図８】図８は図１に示した露光装置及びトラックの処理ユニットの構成を模式的に示す図である。
【図９】図９は図１に示した露光装置システムにおける本発明に係る解析方法を示すフローチャートである。
【図１０】図１０はレシピ別のＥＧＡ非線形成分の分布を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の一実施の形態について、図１〜図１０を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態の露光装置システム１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、露光装置システム１は、露光装置１０、トラック２０、レーザー３０、インライン計測器（検査装置）４０、オフライン計測器（検査装置）５０、装置支援システム６０及び通信ネットワーク７０を有する。【００２２】
装置支援システム６０は、サーバー６１、端末装置６２及びリモート端末装置６３を有する。また、通信ネットワーク７０は、第１のネットワーク７１、第２のネットワーク７２及びゲート装置７３を有する。なお、露光装置システム１は、複数のデバイス製造ラインを有し、露光装置１０、トラック２０、レーザー３０及びインライン計測器４０は、例えば各ラインに対応して複数設けられている。また、オフライン計測器５０は、それらの製造ラインとは別に複数設けられている。【００２３】
まず、露光装置システム１の各部の構成について順に説明する。露光装置１０は、レチクル上に形成された所望のパターンの像を感光材料が塗布された基板（ウエハ）上に投影し、ウエハ上にそのパターンを転写する。本実施の形態の露光装置１０は、図８に示すように、ウエハを載置するウエハステージを２ユニット具備し、また、ウエハアライメントを行うアライメント系も２ユニット有するいわゆるツインステージタイプの露光装置である。第１のステージに載置されたウエハは、第１のアライメントユニットでアライメントが行われた後、第１のステージ毎投影光学系の下の露光位置に配置され露光に供される。また、第２のステージに載置されたウエハは、第２のアライメントユニットでアライメントが行われた後、第２のステージ毎投影光学系の下の露光位置に配置され露光に供される。第１のステージのウエハに対する第１のアライメントユニットによるアライメントと第２のステージのウエハに対する投影光学系を介した露光処理、及び、第１のステージのウエハに対する投影光学系を介した露光処理と第２のステージのウエハに対する第２のアライメントユニットによるアライメントが交互に同時並行的に行われることにより、効率良く露光処理を行うことができる。なお、これら２つのステージユニット及び２つのアライメントユニットは、各々構成は同一なので、以下の露光装置の構成の説明においては、各々１つだけを図示してその説明を行う。【００２４】
露光装置の全体構成について図２〜図３を参照して説明する。なお、以下の説明においては、図２中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係等について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Ｙ軸が紙面に対して垂直となる方向に設定される。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。【００２５】
露光装置１０においては、図２に示すように、図示しない照明光学系から出射された露光光ＥＬは、コンデンサレンズ１０１を介してレチクルＲに形成されたパターン領域ＰＡに均一な照度分布で照射される。露光光ＥＬとしては、例えばｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎｍ）、又は、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）又はＦ２レーザ（１５７ｎｍ）から出射される光等が用いられる。【００２６】
レチクルＲはレチクルステージ１０２上に保持され、レチクルステージ１０２はベース１０３上の２次元平面内において移動及び微小回転ができるように支持される。装置全体の動作を制御する主制御系１１５が、ベース１０３上の駆動装置１０４を介してレチクルステージ１０２の動作を制御する。このレチクルＲは、その周辺に形成された図示しないレチクルアライメントマークがミラー１０５、対物レンズ１０６、マーク検出系１０７からなるレチクルアライメント系で検出されることによって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに関して位置決めされる。【００２７】
レチクルＲのパターン領域ＰＡを透過した露光光ＥＬは、例えば両側（片側でもよい。）テレセントリックな投影光学系ＰＬに入射され、ウエハ（基板）Ｗ上の各ショット領域に投影される。投影光学系ＰＬは、露光光ＥＬの波長に関して最良に収差補正されており、その波長のもとでレチクルＲとウエハＷとは互いに共役になっている。また、露光光ＥＬは、ケラー照明であり、投影光学系ＰＬの瞳ＥＰ内の中心に光源像として結像される。なお、投影光学系ＰＬはレンズ等の光学素子を複数有する。その光学素子の硝材としては露光光ＥＬの波長に応じて石英、蛍石等の光学材料が使用される。【００２８】
ウエハＷは、ウエハホルダー１０８を介してウエハステージ１０９上に載置される。ウエハホルダー１０８上には、ベースライン計測等で使用する基準マーク１１０が設けられている。ウエハステージ１０９は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な面内でウエハＷを２次元的に位置決めするＸＹステージ、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方向（Ｚ方向）にウエハＷを位置決めするＺステージ、ウエハＷをＺ軸を中心として微小回転させるステージ、及び、Ｚ軸に対する角度を変化させてＸＹ平面に対するウエハＷの傾きを調整するステージ等を有する。【００２９】
ウエハステージ１０９の上面の一端にはＬ字型の移動ミラー１１１が取り付けられ、移動ミラー１１１の鏡面に対向した位置にレーザー干渉計１１２が配置される。図２では簡略化して図示しているが、移動鏡１１１はＸ軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡より構成される。また、レーザー干渉計１１２は、Ｘ軸に沿って移動鏡１１１にレーザービームを照射する２個のＸ軸用のレーザー干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１１１にレーザービームを照射するＹ軸用のレーザー干渉計より構成され、Ｘ軸用の１個のレーザー干渉計及びＹ軸用の１個のレーザー干渉計により、ウエハステージ１０９のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｘ軸用の２個のレーザー干渉計の計測値の差により、ウエハステージ１０９のＸＹ平面内における回転角が計測される。【００３０】
レーザー干渉計１１２により計測されたＸ座標、Ｙ座標及び回転角を示す位置計測信号ＰＤＳは、ステージコントローラ１１３に供給される。ステージコントローラ１１３は、主制御系１１５の制御の下、この位置計測信号ＰＤＳに応じて、駆動系１１４を介してウエハステージ１０９の位置を制御する。また、位置計測情報ＰＤＳは主制御系１１５へ出力される。主制御系１１５は、供給された位置計測信号ＰＤＳをモニターしつつ、ウエハステージ１０９の位置を制御する制御信号をステージコントローラ１１３へ出力する。さらに、レーザー干渉計１１２から出力された位置計測信号ＰＤＳは後述するフィールドイメージアライメント（ＦＩＡ）演算ユニット１４１へ出力される。【００３１】
なお、図２に示した露光装置においては、ＴＴＬ方式のアライメント系（１１６，１１７，１１８，１１９，１２０，１２１，１２２，１２３及び１２４）を有するが、ここではその説明は省略する。露光装置１０は、オフ・アクシス方式のアライメント光学系（以下、アライメントセンサと称する）を投影光学系ＰＬの側方に備える。このアライメントセンサは、基板表面のアライメントマーク付近を撮像した信号（ｎ次元信号）を信号処理（画像処理を含む）して、マークの位置情報を検出するＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｉｍａｇｅ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）方式のアライメントセンサである。【００３２】
露光装置１０においては、このアライメントセンサにより、サーチアライメント計測やファインアライメント計測を行う。サーチアライメント計測は、ウエハ上に形成されている複数個のサーチアライメント用のマークを検出し、ウエハの回転量やＸＹ面内での位置ずれを検出する処理である。本実施の形態においてサーチアライメント計測の信号処理方法としては、予め設定した基準パターン（テンプレート）を用いて、そのテンプレートに対応する所定のパターンを検出するテンプレートマッチング手法を用いる。【００３３】
また、ファインアライメント計測は、ショット領域に対応して形成されているファインアライメント用のアライメントマークを検出し、最終的に各露光ショットの位置決めを行うための処理である。本実施の形態においてファインアライメントの画像処理方法としては、マークのエッジを抽出してその位置を検出する手法（エッジ計測手法）を用いる。なお、サーチアライメント計測及びファインアライメント計測のいずれにおいても、その画像処理方法は本実施の形態の手法に限られるものではなく、各々、テンプレートマッチング手法でもエッジ計測手法でも、あるいはまたその他の画像処理方法であってもよい。上記サーチアライメント計測時の観察倍率とファインアライメント計測時の観察倍率とは、互いに等しい観察倍率としてもよいし、あるいは、ファインアライメント時の倍率をサーチアライメント時の倍率よりも高倍に設定するようにしてもよい。【００３４】
このアライメントセンサは、ウエハＷを照明するための照射光を出射するハロゲンランプ１２６、ハロゲンランプ１２６から出射された照明光を光ファイバー１２８の一端に集光するコンデンサレンズ１２７、及び、照明光を導波する光ファイバー１２８を有する。照明光の光源としてハロゲンランプ１２６を用いるのは、ハロゲンランプ１２６から出射される照明光の波長域は５００〜８００ｎｍであり、ウエハＷ上面に塗布されたフォトレジストを感光しない波長域であるため、及び、波長帯域が広く、ウエハＷ表面における反射率の波長特性の影響を軽減することができるためである。【００３５】
光ファイバー１２８から出射された照明光は、ウエハＷ上に塗布されたフォトレジストの感光波長（短波長）域と赤外波長域とをカットするフィルタ１２９を通過して、レンズ系１３０を介してハーフミラー１３１に達する。ハーフミラー１３１によって反射された照明光は、ミラー１３２によってＸ軸方向とほぼ平行に反射された後、対物レンズ１３３に入射し、さらに投影光学系ＰＬの鏡筒下部の周辺に投影光学系ＰＬの視野を遮光しないように固定されたプリズム（ミラー）３４で反射されてウエハＷを垂直に照射する。【００３６】
なお、図示を省略しているが、光ファイバー１２８の出射端から対物レンズ１３３までの光路中には、適当な照明視野絞りが対物レンズ１３３に関してウエハＷと共役な位置に設けられる。また、対物レンズ１３３はテレセントリック系に設定され、その開口絞り（瞳と同じ）の面１３３ａには、光ファイバー１２８の出射端の像が形成され、ケーラー照明が行われる。対物レンズ１３３の光軸は、ウエハＷ上では垂直となるように定められ、マーク検出時に光軸の倒れによるマーク位置のずれが生じないようになっている。【００３７】
ウエハＷからの反射光は、プリズム１３４、対物レンズ１３３、ミラー１３２、ハーフミラー１３１を介して、レンズ系１３５によって指標板１３６上に結像される。この指標板１３６は、対物レンズ１３３とレンズ系１３５とによってウエハＷと共役に配置され、図３に示すように矩形の透明窓内に、Ｘ軸方向とＹ軸方向のそれぞれに伸びた直線状の指標マーク１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃ，１３６ｄを有する。従って、ウエハＷのマークの像は、指標板１３６の透明窓１３６ｅ内に結像され、このウエハＷのマークの像と指標マーク１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃ，１３６ｄの像とは、リレー系１３７，１３９及びミラー１３８を介してイメージセンサ１４０に結像する。【００３８】
イメージセンサ１４０（光電変換手段、光電変換素子）は、その撮像面に入射する像を光電信号（画像信号、画像データ、データ、信号）に変換するものであり、例えば２次元ＣＣＤが用いられる。イメージセンサ１４０から出力された信号（ｎ次元信号）は、ＦＩＡ演算ユニット１４１に、レーザー干渉計１１２からの位置計測信号ＰＤＳとともに入力される。【００３９】
なお、本実施の形態では、イメージセンサ１４０において２次元画像信号を得て、これをＦＩＡ演算ユニット１４１に入力し使用する。また、サーチアライメント処理の時に行うテンプレートマッチングの際には、２次元ＣＣＤで得た信号を非計測方向に積算（投影）して１次元投影信号として、計測方向への計測に使用する。なお、イメージセンサ１４０で得る信号やその後段の信号処理の際に処理対象とする信号の形式は、本実施の形態の例に限られるものではない。テンプレートマッチングの際に、２次元画像処理を行うように構成して２次元信号を計測に用いるようにしてもよい。また、３次元画像信号を得て、３次元画像処理を行うように構成してもよい。さらに言えば、ＣＣＤの信号をｎ次元（ｎは、ｎ≧１の整数）に展開して、例えば、ｎ次元の余弦成分信号、ｎ次元正弦信号、あるいはｎ次周波数信号等を生成し、そのｎ次元信号を用いて位置計測を行うものに対しても適用可能である。なお、本明細書の説明において画像、画像信号、画像情報、パターン信号等と称する時も同様に、２次元の画像のみならず、このようなｎ次元信号（ｎ次元の画像信号や、上述のごとく画像信号から展開された信号等）をも含むものとする。【００４０】
ＦＩＡ演算ユニット１４１は、入力された画像信号からアライメントマークを検出し、そのアライメントマークの指標マーク１３６ａ〜１３６ｄに対するマーク像のずれを求める。そして、位置計測信号ＰＤＳによって表されるウエハステージ１０９の停止位置から、ウエハＷに形成されたマークの像が指標マーク１３６ａ〜１３６ｄの中心に正確に位置した時のウエハステージ１０９のマーク中心検出位置に関する情報ＡＰ２を出力する。【００４１】
ＦＩＡ演算ユニット１４１は、サーチアライメント及びファインアライメントの各アライメント処理時に、各々、所定のアライメントマーク像の位置検出及びそのずれの検出を行う。本実施の形態においては、サーチアライメントの時にはテンプレートマッチング手法を利用し、また、ファインアライメントの時にはエッジ検出処理手法を利用して、マークの位置検出及びずれの検出を行う。【００４２】
これら露光装置１０の各構成部は、主制御系１１５の制御に基づいて協働して動作する。主制御系１１５は、そのように、露光装置１０の各部を制御する。また、主制御系１１５は、通信ネットワーク７０を介して後述する装置支援システム６０のサーバー６１と通信を行う。そして、運転履歴データ、プロセスプログラム（プロセス条件データ。レシピと称する場合もある）、装置セットアップ状態データや、前述した各部での計測データ、すなわち、アライメント計測データや、マーク信号波形のトレースデータ等を、サーバー６１に送信する。また、主制御系１１５は、前述したデータに基づいて装置支援システム６０のサーバー６１で得られた制御情報に基づいて、動作条件が制御されたり、あるいは、動作を停止されたり、中断されたりする。また、主制御系１１５は通信ネットワーク７０を構成する第１のネットワーク７１を介して、トラック２０、レーザー３０、インライン計測器４０及びオフライン計測器５０等の各装置からデータを収集することもできる。以上、露光装置１０の概略の構成である。【００４３】
図１に示す露光装置システム１に戻って、トラック２０は、各ラインにおいてウエハを順次搬送するとともに、露光の前工程及び後工程の処理を行う処理系である。トラック２０は、例えば図８に示すように、最適条件検出ユニット２５、塗布ユニット２１、第１のベークユニット２２、第２のベークユニット２３及び現像ユニット２４を有する。このようなトラック２０においては、塗布ユニット２１において反射増進膜をレジスト塗布し、第１のベークユニット２２でベークして溶剤が飛ばされて、露光装置１０に投入されて露光処理が施される。露光が終了したら、第２のベークユニット２３においてベーク（ＰＥＢ）を行い、現像ユニット２４で現像する。【００４４】
最適条件検出ユニット２５は、投入されたウエハに対して露光装置１０と同じ条件でウエハ表面形状計測やアライメント信号取得を行い、そのウエハに最適なフォーカス制御方法やアライメント方法を選択する。そのため、最適条件検出ユニット２５には、露光装置１０と同一のＡＦシステム及びアライメントシステムが設置されており、これにより露光装置１０において最適な処理を行うための条件を検出する。トラック２０の塗布ユニット２１、第１のベークユニット２２、第２のベークユニット２３及び現像ユニット２４は、各々同じ機能、同じ性能のユニットを３つずつ有する。そして、投入されたウエハを、これら各ユニットで同時並行的に処理する。【００４５】
レーザー３０は、各ラインの露光装置１０に露光光を提供する光源である。インライン計測器４０は、露光装置１０、トラック２０あるいはレーザー３０等の装置内に組み込まれたセンサであり、例えば装置雰囲気の温度、湿度、気圧等の情報を計測するセンサである。インライン計測器４０で計測されたデータは、後述するデータ転送方式に基づいて、装置支援システム６０のサーバー６１に出力される。オフライン計測器５０は、デバイスの製造ラインに直接は組み込まれていない計測ツールであり、例えば重ね合わせ計測装置や、線幅測定装置等である。【００４６】
装置支援システム６０は、露光装置１０、トラック２０、レーザー３０、インライン計測器４０及びオフライン計測器５０等の各種装置からネットワーク７０を介して種々のデータを収集し、これを解析し、例えば装置異常等の状態を把握する。また、装置に異常があった場合には、解析結果に基づいて、その原因を検出する。また、各装置の状態に基づいて、露光装置システム１の各製造ラインのプロセスを制御する。そのために装置支援システム６０のサーバー６１は、まず、露光装置１０、トラック２０、レーザー３０、インライン計測器４０及びオフライン計測器５０等の各装置よりデータを収集し、これをデータベースに保存し管理する。そして、その保存したデータを用いて、装置やラインの稼動状態の解析や診断等を行う。また、必要に応じて、装置の故障の原因の推定を行う。また、その結果に基づいて、各装置の自動補正制御、レポート作成・通知等の処理を行う。【００４７】
装置支援システム６０のサーバー６１には、ソフトウエアあるいはハードウエアにより、例えば図４に示すような機能モジュールが展開されており、これにより後述する種々の装置支援動作が実行される。【００４８】
サーバー６１のデータ収集部２１０は、露光装置１０からデータを収集する露光装置データ取得部２１１、トラック２０からデータを収集するトラックデータ取得部２１２、レーザー３０からデータを収集するレーザーデータ取得部２１３、インライン計測器４０からデータを収集するインライン計測器データ取得部２１４、オフライン計測器５０からデータを収集するオフライン計測器データ取得部２１５を有する。これらのデータ取得部２１１〜２１５により、前述した露光装置１０を初めとする露光装置システム１の各装置より、通信ネットワーク７０を介して、イベントログファイル、シーケンスログファイル、エラーログファイル、稼動履歴ログファイル、計測結果ファイル、パラメータ設定ファイル、診断結果ファイル、アライメント等の各種信号波形ファイル、及び、その他各種トレースデータやログファイル等を収集する。【００４９】
本発明に係る例えば各ロットに対する使用レシピや使用処理ユニット等の情報は、露光装置データ取得部２１１及びトラックデータ取得部２１２を介して入力される。また、ＥＧＡ計測結果データや重ね合わせ計測結果データは、露光装置データ取得部２１１を介して露光装置１０から、あるいは、オフライン計測器データ取得部２１５を介してオフライン計測器５０たる重ね合わせ誤差計測器から入力される。【００５０】
露光工程ＤＢ２２０は、データ収集部２１０において収集したデータを蓄積するデータベースである。例えば、各ロットに対する使用レシピや使用処理ユニット等の情報、あるいは、ＥＧＡ計測結果データや重ね合わせ誤差計測データ等も露光工程ＤＢ２２０に蓄積される。露光工程ＤＢ２２０に蓄積されたデータは、適宜、後述するアプリケーション２５０により使用され、露光装置の支援処理に供される。また、後述する端末装置６２及びリモート端末装置６３からもアクセスされる。一般的に露光装置１０は他のプロセス装置に比較して発生するデータ量は膨大であり、それらの膨大なデータベースは露光工程ＤＢ２２０により効率良く管理される。【００５１】
共通ソフトツール２３０は、サーバー６１が所望の動作をする際に共通的に使用されるツールである。例えば、データ収集部２１０において収集したデータあるいは露光工程ＤＢ２２０に蓄積されているデータへのアクセス、通信ネットワークを介したリモート接続等の機能等がこの共通ツールとして提供される。【００５２】
インターフェイス２４０は、サーバー６１が、他の装置との通信や作業者とのデータや命令の入出力を行うためのインターフェイスである。具体的には、インターフェイス２４０は、サーバー６１が通信ネットワーク７０を介して露光装置１０等の他の装置に接続されてデータの転送を行う通信環境を提供する。また、通信ネットワーク７０を介して接続された端末装置６２からアクセス可能にするリモートネットワーク接続環境を提供する。また、作業者からの命令やデータの入出力を好適な形態で行うヒューマンインターフェイス環境を提供する。【００５３】
アプリケーション２５０は、露光装置システム１において実際にサーバー６１が露光装置１０等の装置支援を行うための機能を実現するプログラムである。図示のごとく、本実施の形態のサーバー６１には、装置・プロセス解析機能２５１、レポート・通知機能２５２、ｅ−ｍａｉｌ診断機能２５３、自動診断機能２５４、ＰＰ管理機能２５５、自動補正制御機能２５６を各々実現するアプリケーションが具備されている。【００５４】
装置・プロセス解析機能２５１は、露光工程ＤＢ２２０に蓄積されているデータを解析し、解析結果を例えばグラフ等の形態で出力する。装置・プロセス解析機能２５１は、本発明に係る解析処理として、プロセスプログラム（レシピ）、図８に示すような露光装置１０やトラック２０の処理ユニット及びその組み合わせに対する重ね合わせ精度や線幅精度等の露光特性の依存性の解析処理を行う。なお、この解析方法の具体的内容については後に詳細に説明する。【００５５】
本発明に係る解析処理の他に、装置・プロセス解析機能２５１は、露光工程ＤＢ２２０に蓄積されているデータの集計処理、統計処理等を行う。例えば、装置・プロセス解析機能２５１は、装置のユニット毎のエラー件数を集計し、図５に示すようなエラー集計グラフを出力する。図５に示すエラー集計グラフは、所定の期間における露光装置１０毎のエラー発生件数をエラーの種類毎（エラー発生のユニット毎）に表示するグラフである。このグラフを見れば、どの露光装置のどのユニットに問題が存在するかを一見して把握することができる。すなわち、エラーの装置やレシピ（プロセス・プログラム）への依存性を解析することができ、トラブル対応時間を短縮することができる。【００５６】
また、装置・プロセス解析機能２５１は、例えば、処理工程毎の処理時間を集計し、図６に示すような生産性グラフを出力する。図６に示す生産性グラフは、ロット内の各ウエハに対する、ウエハ交換時間、アライメント時間及び露光時間を示すグラフである。このようなグラフを見れば、ウエハ交換時間が長いウエハが時々存在しており、ウエハ搬送に無駄が発生していることがわかる。すなわち、このようなグラフより、装置の利用状況を把握することができ、生産性効率を高める方策を検討することができる。【００５７】
また、装置・プロセス解析機能２５１は、例えば、レンズ室の目標気圧と実際の気圧とを集計することにより、図７に示すような気圧の制御状態を示すグラフを出力する。図７は、２つのレンズ室（Ａ室及びＢ室）の目標気圧と計測した実際の気圧とを重ねてプロットしたものである。図７において、上段に表示されているのがＡ室に関するデータであり、下段に表示されているのがＢ室に関するデータであり、目標気圧は折れ線でそれぞれ表示され、実際の気圧は菱形の図形でそれぞれプロットされている。このグラフを見れば、Ａ室、Ｂ室ともに目標気圧によく追従していることがわかる。そして、このようなグラフにより、露光装置１０の環境を把握することができる。すなわち、装置性能と環境変動の相関を求め、プロセス異常の原因調査の時間の短縮及び装置調整の頻度の最適化を行うことができる。【００５８】
装置・プロセス解析機能２５１がこのように動作することにより、データの整理や解析を行う場合におけるグラフ作成の負荷が軽減される。そして、解析効率が向上し、ダウンタイムを短縮化することができる。【００５９】
レポート・通知機能２５２は、装置・プロセス解析機能２５１で行われた解析処理結果あるいは異常原因推定結果等を、通信ネットワーク７０を介して、例えば作業者のいる端末装置６２やリモート端末装置６３に出力する。また、レポート・通知機能２５２は、露光装置システム１の各装置の月、週あるいは日等を単位とした稼動状態を示すレポートを自動的に生成し、予め設定された所定の出力先に出力する。レポート内容は、例えばＭＴＢＦ、ＭＴＢＩあるいは障害発生要因別ヒストグラム等の、装置の適切な運転状態を維持するための管理データである。【００６０】
ｅ−ｍａｉｌ診断機能２５３は、後述する自動診断機能２５４の出力内容等を遠隔地のリモート端末装置６３に通信ネットワーク７０を介して送信する機能である。これにより、リモート端末装置６３での露光装置システム１の各装置の性能監視、不具合や故障の把握、故障部位の判断等が可能となる。その結果、遠隔地からの露光装置１０等の診断や調整が可能となる。また、定常的に運転履歴やログデータを監視することにより、装置の予防保守も可能となる。【００６１】
自動診断機能２５４は、各種装置から送られてくるデータを解析し、装置の稼動状況の異常を自動的に検出する機能である。自動診断機能２５４においても、本発明に係る解析方法を用いてデータの分析・解析及び異常原因の推定を行う。本発明に係る解析方法及び異常原因推定の方法については、後に詳細に説明する。自動診断機能２５４は、その他に、例えばエラー件数診断、メンテナンスデータ診断、あるいはプロダクションデータ診断と言うような自動診断を行う。エラー件数診断は、露光装置１０のステージ、ローダー、アライメント等におけるエラーの発生件数から、装置トラブルと不良プロセスを発見するものである。メンテナンスデータ診断は、露光装置１０のステージ、結像系、照明系、アライメント、ＡＦ等の各種計測結果の変化を監視することにより、メンテナンス頻度の最適化、及び、消耗品交換時期の最適化を行うものである。また、プロダクションデータ診断は、アライメント計測結果、フォーカス制御データ等を監視することにより、プロセス異常の早期発見と不良品生産の予防を行うものである。このような自動診断機能２５４により、ダウンタイムの短縮と生産中の異常を早期に、あるいは適切なタイミングで検出することができ、リワークウエハの削減を行うことができる。【００６２】
レシピ（ＰＰ）管理機能２５５は、露光装置１０等のプロセス装置における実際の処理条件を記載したレシピを管理する機能である。露光装置システム１においては、露光装置１０及びトラック２０に適用するレシピをサーバー６１において集中管理しており、サーバー６１から各露光装置１０及び各トラックの制御装置にダウンロードあるいはアップロードできるようになっている。また、ＰＰ管理機能２５５は、どのレシピをどのロットに適用して露光装置１０及びトラック２０の処理を制御したかという情報を記憶する。この情報は、前述した装置・プロセス解析機能２５１により、重ね合わせ精度や線幅精度がレシピに依存するか否かを解析する場合等に参照される。【００６３】
また、ＰＰ管理機能２５５は、作業者がサーバー６１上においてレシピを作成することができる環境を提供する。すなわち、ＰＰ管理機能２５５は、作業者が通信ネットワーク７０を介してオフィスのＰＣ等からサーバー６１にアクセスし、レシピの作成、編集を行うことができる環境、ツール等を提供する（デスクトップ・レシピ編集機能）。また、ＰＰ管理機能２５５は、レシピを最適化するための環境を提供する。通常、作業者は、例えば前述した装置・プロセス解析機能２５１や自動診断機能２５４による解析結果や診断結果に基づいて、レシピを編集し最適化を行う。しかし、レシピを編集する際には、それ以外に処理条件の妥当性をチェックしたい場合がある。そのような条件の妥当性のチェックのためのシミュレーション環境を、ＰＰ管理機能２５５は作業者に提供する。より具体的には、ＰＰ管理機能２５５は、設定したレシピに基づく露光処理のシミュレーション環境を提供し、これにより、例えば重ね合わせ、結像及びスループットの評価が行えるようになっている。【００６４】
自動補正制御機能２５６は、各種装置から送られてくるデータに基づいて、フィードバック又はフィードフォワード補正制御を行い、装置の機能及び動作を安定化させる機能である。自動補正制御機能２５６は、装置・プロセス解析機能２５１において本発明に関わるレシピ、露光装置２０やトラック３０の処理ユニット及びその組み合わせに対する重ね合わせ精度や線幅精度等の露光特性の依存性の解析処理が行われた場合であって、新たに投入されたロットがそのような重ね合わせ精度や線幅精度に影響を及ぼすようなレシピや処理ユニットを使用することとなっている場合に、これに対して自動補正制御を行う。そのような場合、自動補正制御機能２５６は、まず、図８に示す最適条件検出ユニット２５に対して、最適条件の検出を指示する。すなわち、投入されたウエハに対して露光装置１０と同じ条件でウエハ表面形状計測やアライメント信号取得を行い、そのウエハに最適なフォーカス制御方法やアライメント方法を選択するよう指示を行う。そのような最適な処理条件が選択されたら、自動補正制御機能２５６は、露光装置１０に対して、選択された条件で露光処理を行うように指示をする。【００６５】
また、自動補正制御機能２５６は、環境や装置状態の変化に対する補正制御、及び、プロセスに対する補正制御を行う。環境や装置状態の変化に対する補正制御は、温度、気圧あるいは湿度等の環境の変動や、露光装置、トラックあるいはレーザー等の装置の状態の変化に対して補正制御を行うことにより装置性能の安定化を図るものである。具体的には、例えば次のような各制御を行う。まず、気圧、温度及び湿度の変化データから、露光装置１０のフォーカス面を予測制御し、面安定性の向上を図る（長期フォーカス安定化）。また、レーザー、気圧、温度及び湿度の変化データから、最適露光量を予測制御し、ウエハ間のＣＤ安定性の向上を図る（ウエハ間ΔＣＤ安定化）。また、ＰＥＢ温度の不均一に起因するウエハ内の線幅の不均一をショット毎に露光量を微調整して補正し、ウエハ内ΔＣＤの安定性の向上を図る（ウエハ内ΔＣＤ安定化）。また、ローダーとトラックのインターフェイスの温度変化を計測し、露光時のウエハ伸縮量を予測し、アライメント補正をかけ、重ね精度の向上を図る（ウエハ間重ね安定化）。【００６６】
プロセスに対する補正制御は、プロセスに起因する変動や、露光装置、トラック、レーザー等の装置の運用時の組み合わせによる変動を予測し、これに基づいて種々の動作条件等を補正制御することにより、装置性能の安定化を図るものである。具体的には、次のような制御を行う。例えば、ＳＤＭ（ディストーションマッチング）、ＧＣＭ（グリッドマッチング）の補正パラメータの最適化を行い、重ね合わせ精度の向上を図る（号機間マッチング重ね合わせ精度向上）。なお、ＳＤＭ，ＧＣＭの詳細については、特開平７−５７９９１号公報及び特開２００２−３５３１２１号公報を参照されたい。また、各レシピ（プロセスプログラム）による実スループットの算出、及び、露光装置−トラック間での実スループットの算出を行い、スループット低下ユニットの特定とその対策の支援を行う（スループットシミュレータによる生産性向上）。また、プロセス毎にアライメント計測アルゴリズムの自動選択を行い、重ね合わせ精度の向上を図る（アライメント計測アルゴリズム自動計測）。また、マスクパターンに最適化されたレンズ収差補正制御を行う（レンズ収差補正制御）。【００６７】
なお、これらのアプリケーションレベルの機能の操作画面は、ウェブブラウザで構築されており、リモート／ローカルの区別無く、全ての機能がどこからでも利用できるようになっている。【００６８】
装置支援システム６０の端末装置６２は、例えば工場内において作業者がサーバー６１にアクセスするための端末装置である。端末装置６２は、通信ネットワーク７０の第１のネットワーク７１に接続されており、第１のネットワーク７１を介してサーバー６１と接続される。【００６９】
装置支援システム６０のリモート端末装置６３は、例えば工場外のオフィスや、あるいは露光装置１０のベンダーから、関係者がサーバー６１にアクセスするための端末装置である。リモート端末装置６３は、第２のネットワーク７２、ゲート装置７３及び第１のネットワーク７１を介し、また、サーバー６１のインターフェイス２４０の機能を用いてサーバー６１に接続される。以上が、装置支援システム６０の構成である。【００７０】
通信ネットワーク７０は、露光装置システム１の各装置を接続するためのネットワークである。通信ネットワーク７０の第１のネットワーク７１は、例えば工場内の通信ネットワークであって、装置支援システム６０のサーバー６１及び端末装置６２、露光装置１０、トラック２０、レーザー３０、インライン計測器４０及びオフライン計測器５０等を接続する。また、通信ネットワーク７０の第２のネットワーク７２は、例えば工場外の通信ネットワークや、露光装置１０のベンダーが管理するネットワーク等である。図示のごとく、第２のネットワーク７２と第１のネットワーク７１とは、例えばファイアーウォール機能を有するゲート装置７３により接続される。【００７１】
次に、このような構成の露光装置システム１における、本発明に係るレシピに依存する露光特性の解析方法及び解析結果に基づく対応処理について図８〜図１０を参照して説明する。図９は、その解析処理の流れを示すフローチャートである。この解析処理においては、ＥＧＡの非線形成分をレシピ毎に集計し、非線形成分の大きいレシピを特定するとともに、これに対する対策を施す。ＥＧＡにより補正されるのは線形成分のみであり非線形成分の大きいウエハでは重ね合わせ精度が悪化する。そこで、この非線形成分を露光結果を示す特性として検出し解析する。なお、ＥＧＡ非線形成分が発生する原因は、アライメント時のセンサやアルゴリズムが最適化されていないこと、ＣＭＰによりアライメントマークに非対称等の影響が現れていること、あるいは、ウエハの温度管理の精度が不十分であること等が挙げられる。【００７２】
この解析処理は、種々のレシピを用いてある程度多数のロットに対して露光処理を行い、そのログ情報等が蓄積された状態でスタートするのが好適である。解析処理を開始すると（ステップＳ１００）、処理を施したロット毎にＥＧＡの非線形成分を検出し収集する（ステップＳ１１０）。ＥＧＡ非線形成分が、重ね合わせ誤差データとして既に検出されて例えば露光工程ＤＢ２２０に蓄積されている場合には、それを読み出して用いればよい。また、アライメント計測データ等が蓄積されている場合には、装置・プロセス解析機能２５１の機能を利用して、非線形成分を抽出するようにしてもよい。【００７３】
次に、非線形成分を抽出したロットに対して、トラックあるいは露光処理時に使用したレシピを検出する（ステップＳ１２０）。使用したレシピの情報は、ロット毎に露光工程ＤＢ２２０に記憶されているのでこれを参照する。【００７４】
次に、収集したＥＧＡ非線形成分の情報を、使用したレシピに対応付けて分類し（ステップＳ１３０）、分類したレシピ毎の非線形成分の情報を比較が容易なようにグラフ化する（ステップＳ１４０）。その結果、例えば図１０に示すようなグラフが得られる。図１０に示すグラフは、横軸に露光レシピをとり、縦軸にＥＧＡ非線形成分をとり各ロットのデータをプロットしたグラフである。【００７５】
次に、このＥＧＡ非線形成分が、レシピに依存しているか否かを検出する（ステップＳ１５０）。具体的には、レシピ別にＥＧＡ非線形成分の平均値及び標準偏差を算出し、例えばある程度の数のレシピについて算出した平均の平均値及び標準偏差との差を検出する。そして、この差が、各々所定の閾値を越えた場合に、ＥＧＡ非線形成分がレシピに依存していると判定する。なお、オペレータがレシピによるＥＧＡ非線形成分の依存性を直接に判定する場合には、図１０に示すグラフを参照することにより、オペレータは依存状態を容易に把握することができる。図１０に示すグラフからは、レシピＲ、レシピＳ及びレシピＺにおいて、明らかにＥＧＡ非線形成分が他のレシピに比べて大きくなっていることが観察される。【００７６】
依存性がある旨が判定されたら、必要に応じて所定の対応処理を実施する（ステップＳ１６０）。例えば、ＥＧＡ非線形成分に影響を与えると判定されたレシピ（ＥＧＡ非線形成分がそのレシピに依存していると判定されたレシピ）が、新たなロットに対して適用された場合、何らかの警告を発してオペレータに調査やメンテナンスを促す。例えばレポート・通知機能２５２を制御し、そのような通知、警告を行う。このような警告を行えば、重ね合わせ精度の悪化を未然に防ぐことができる。【００７７】
また、例えば自動補正制御機能２５６を制御して、アライメントのアルゴリズムを変更したり、ＧＣＭ（ショット配列補正機能）を有効にして３次までのショット配列を補正することにより、発生すると見こまれるＥＧＡ非線形成分を自動補正することができる。アライメントのアルゴリズムを変更する際には、露光装置１０内のＦＩＡと同様の機能を有し図８に示すようにトラック２０内に配置されている最適条件検出ユニット２５により、露光前のウエハの滞留時間を利用して、予め、最も適切なアライメント波形が得られるアルゴリズムを特定しておく。これにより、露光時に最適なアライメントアルゴリズムを使用することができる。最適条件検出ユニット２５に、露光装置１０のＡＦシステムと同様の構成を配置しておき、露光前に対象プロセスでのウエハ内の段差プロファイルを計測し、この計測結果に応じてＡＦ制御応答性の最適化を行うという処理をとることもできる。【００７８】
このような解析処理を行うことにより、レシピに依存してＥＧＡ非線形成分が生じている場合、これを容易に把握し、分析し、対策することができる。その結果、露光装置１０の最適な設定を行うことが容易になり、露光精度を向上させることができる。なお、本実施の形態ではＥＧＡ非線形成分の例を説明したが、同様の解析処理をＥＧＡ線形成分に対して適用することができる。ＥＧＡ線形成分は、本来ＥＧＡ計測により補正されるべきものであるが、ＥＧＡ計測時と露光時との間にウエハに伸縮等があると露光結果に線形成分が残留してしまい、これが重ね合わせ誤差となる。そこで、上述の解析処理をＥＧＡ線形成分にも適用し、残留線形誤差とレシピとの依存性を検出する。そして、依存性のあるレシピを使用して露光を行う場合には、ＥＧＡ計測結果に解析結果から得られるオフセットを加えて露光する。これにより露光装置１０の露光精度を向上させることができる。【００７９】
このような解析方法は、露光装置１０及びトラック２０で使用する処理ユニット又はその組み合わせに依存して露光特性が変動する場合の解析にも使用することができる。例えば、図８に示すように露光装置１０及びトラック２０がともに同一機能の複数の処理ユニットを含んでいるものとする。図８の場合では、ウエハが実際に通過するユニットの組み合わせは３２４（＝３４×２２）通りとなる。そこで、特定のレシピに着目し、前述した方法と同様の方法により、このレシピにより処理された多数のウエハに対して例えば線幅ばらつきを算出し、これを処理ユニットの組み合わせに対応付けて分類することにより、線幅バラツキの処理ユニットの組み合わせに対する依存性を検出することができる。すなわち、線幅バラツキに影響を与える処理ユニットの組み合わせを容易に検出することができる。【００８０】
このような場合も、線幅ばらつきが大きくなる傾向にある処理ユニットの組み合わせによってウエハが流れて来た時には、露光前あるいは現像終了後等に警告を発してオペレータに対処を促すことにより、不良品生産の拡大を防止することができる。また、処理ユニットの組み合わせ毎に線幅分布を計測しておけば、露光時にＯＤＣ機能（ショット毎に照度むら、露光量制御を意図的に変化させて線幅均一性を高める機能）を用いて、該当するユニット組み合わせに対する最適な露光量補正を実行することができる。【００８１】
このように、本実施の形態の露光装置システム１においては、露光装置１０の状態や異常状態を迅速にサーバー６１に吸い上げ、容易かつ適切にそのデータの解析を行い、例えば異常の原因等を推定することができる。特に、レシピや処理ユニット又はその組み合わせに依存する線幅や重ね合わせ精度への影響を、容易に解析し、依存関係を検出し、また対策をとることができる。従って、異常状態の発生に対しても適切に対応することができ、また、露光装置の最適な設定を行うことが容易になり、露光精度を向上させ、高性能な電子デバイスを生産性よく製造することができる。【００８２】
なお、本実施の形態では、装置支援システム６０を構成するサーバー６１によりプロセスプログラム、露光装置１０やトラック２０の処理ユニット及びその組み合わせに対する露光特性の依存性の解析処理を行う例を説明したが本発明はこれらに限られない。例えば、露光装置１０が備える主制御装置１１５が通信ネットワーク７０を介して必要な情報を収集し、上記と同様の解析を行うようにしても構わない。この場合、情報を収集する収集手段と、解析を行う解析手段とは、主制御装置１１５のハードウエアとソフトウエアとが協働することにより実現される。【００８３】
なお、本実施の形態は、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何ら限定するものではない。本実施の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み、また任意好適な種々の改変が可能である。例えば、本発明は露光装置を含むシステムに限られるものではない。電子デバイス製造工程において用いられる任意のプロセス処理装置等にも適用可能である。【００８４】
本開示は、２００４年４月２８日に提出された日本国特許出願第２００４−１３３６００号に含まれた主題に関連し、その開示の全てはここに参照事項として明白に組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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