JP2007281117A - 露光方法、デバイス製造処理方法、デバイス製造処理システム及び測定検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイス生産の歩留まりを向上させる。
【解決手段】ステップ４０１では、２つのレチクルのパターン形成面の面形状の相関度を算出する。ステップ４０３では、その相関度と閾値Ａとを比較し、相関度が閾値Ａ以下であれば、ステップ４０５で、レチクルＯＫを設定する。この場合には、そのレチクルが露光装置に搬入され、処理が続行される。また、相関度が、閾値Ａ以下でなければ、ステップ４０７において、その相関度と閾値Ｂとを比較し、相関度が閾値Ｂ以下であれば、ステップ４０９で、レチクル調整を設定する。これが設定されれば、レチクルの保持位置や保持力が調整されることになる。また、相関度が閾値Ｂ以下でなければ、ステップ４１１において、レチクル変更が設定され、処理がリセットされ、再スタートとなる。
【選択図】図６

Description

本発明は、露光方法、デバイス製造処理方法、デバイス製造処理システム及び測定検査装置に係り、さらに詳しくは、例えば、半導体素子、液晶表示素子、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子、薄膜磁気ヘッド等を製造するための露光方法、デバイス製造処理方法、デバイス製造処理システム及び測定検査装置に関する。

従来より、デバイスパターンが形成されたレチクルのパターン形成面の平坦度と、露光時にレチクルを保持するレチクルホルダのレチクル保持面の平坦度とにはそれぞれの個別の規格がある。レチクルとレチクルホルダとは、レチクルのパターン形成面の平坦度と、レチクルホルダの保持面の平坦度とがそれぞれの規格に適合するように製造されている。しかしながら、レチクルホルダの保持面の平坦度がその規格を満たすものであったとしても、実際にレチクルホルダに保持された状態ではレチクルが撓んで、そのパターン形成面の平坦度がさらに低下する。そこで、露光装置では、露光前に、レチクルホルダに保持されたレチクルのパターン形成面の面形状を測定し、実際の露光では、その測定結果を考慮して、投影光学系の結像特性の調整、基板の被露光面の合焦位置の調整などを行っている。

一方、最近では、基板上に転写されるデバイスパターンの解像度の向上などを目的として、基板の被露光面上の同一の領域に、複数のパターンを重ね合わせて転写するいわゆる多重露光法がよく用いられている（例えば、特許文献１参照）。この多重露光法を用いれば、光近接効果などによるパターン像の劣化を低減し、高精度なデバイスパターンの形成が可能になる。最近では、スループット向上の観点から、複数のパターンを投影光学系を介して、基板の被露光面上に投影する多重露光法が提案されている。

しかしながら、このような多重露光法では、複数のレチクル間でパターン形成面の面形状が著しく異なる場合、それらのパターンを投影光学系を介して基板上に同時に投影しても、いずれか一方のレチクル上のパターンの投影像の最良結像面が、基板の被露光面から大きくはずれてしまい、高精度な転写が困難となる。個々のレチクルやレチクルホルダの平坦度が規格に適合していても、露光時のパターン形成面の面形状はレチクル毎に異なるようになり、面形状の違いが、転写精度に影響を及ぼすのである。

また、多重露光法では、複数のレチクルを使用するため、露光前の面形状測定、異物検査、レチクル交換、レチクルのクリーニングなどに時間を要する。

特開平１０−２０９０３９号公報

本発明は、異なる露光位置に配置された複数のマスク上のパターンから照射され１つの光学素子を介して基板上の被露光領域の同一の領域に照射する複数露光光で前記基板を露光する露光方法において、前記複数のマスクが前記異なる露光位置それぞれへ搬入される前に、前記各マスクのパターン形成面の面形状に関する情報を測定する事前測定工程と；測定された前記各マスクのパターン形成面の面形状に関する情報に基づいて、前記複数のマスク間の面形状の相関情報を求める工程と；を含む露光方法である。

これによれば、前記各マスクのパターン形成面の面形状に関する情報の事前測定結果に基づいて、前記複数のマスク間のパターン形成面の面形状の相関情報を求める。この相関情報を参照すれば、パターン形成面の面形状の相関性の高い複数のマスクを用いた高精度な多重露光が可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１０に基づいて説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係るデバイス製造処理システムの概略構成が示されている。図１に示されるように、デバイス製造処理システム１０００は、半導体ウエハを処理し、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、このデバイス製造処理システム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、管理コントローラ１６０と、解析装置５００と、ホストシステム６００と、デバイス製造処理装置群９００とを備えている。

露光装置１００は、デバイスパターンを、フォトレジストが塗布されたウエハに転写する装置である。図２には、露光装置１００の概略構成が示されている。露光装置１００は、露光光ＩＬ１、ＩＬ２を射出する照明系１０、その露光光ＩＬ１により照明されるデバイスパターン等が形成されたレチクルＲ１とその露光光ＩＬ２により照明されるデバイスパターン等が形成されたレチクルＲ２とをレチクルホルダＲＨを介して保持するレチクルステージＲＳＴ、露光光ＩＬ１、ＩＬ２により照明されたレチクルＲ１、Ｒ２に形成されたデバイスパターンの一部をウエハＷの被露光面上に投影する両側テレセントリックな投影光学系ＰＬ、露光対象となるウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ及びこれらを統括制御する主制御装置２０を備えている。

レチクルＲ１、Ｒ２上には、それぞれ回路パターン等を含むデバイスパターンが形成されている。照明系１０からの照明光ＩＬ１、ＩＬ２は、レチクルホルダＲＨを介してレチクルステージＲＳＴにそれぞれ保持されたレチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の一部に照射される。この照射領域を照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２とする。

照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２をそれぞれ経由した照明光ＩＬ１、ＩＬ２は、投影光学系ＰＬを介して、ウエハステージＷＳＴに保持されたウエハＷの被露光面（ウエハ面）の一部に入射し、そこに照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２のデバイスパターンの投影像が重なるように形成される。この投影像が形成される領域をそれぞれ露光領域ＩＡとする。ウエハＷの被露光面には、フォトレジストが塗布されており、露光領域ＩＡに対応する部分に投影像のパターンが転写されるようになる。

ここで、投影光学系ＰＬの光軸に沿った座標軸をＺ軸とするＸＹＺ座標系を考える。ウエハホルダＷＨを介してウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面を移動可能であるとともに、ウエハＷの被露光面を、Ｚ軸方向のシフト、θｘ（Ｘ軸回りの回転）方向、θｙ（Ｙ軸回りの回転）方向に調整することが可能である。また、レチクルＲ１、Ｒ２を保持するレチクルステージＲＳＴは、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴに同期してＸＹ面内を移動することが可能である。

このレチクルステージＲＳＴと、ウエハステージＷＳＴとの投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた同期走査により、レチクルＲ１、Ｒ２上のデバイスパターンが照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２を通過するのに同期して、ウエハＷの被露光面が、露光領域ＩＡを通過するようになる。これにより、レチクルＲ１、Ｒ２上のパターン形成面の全体のデバイスパターンが、ウエハＷの被露光面上の一部の領域（ショット領域）に転写されるようになる。露光装置１００は、露光光ＩＬ１、ＩＬ２に対し、上述したレチクルステージＲＳＴの相対同期走査と、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴのステッピングを繰り返すことにより、レチクルＲ１、Ｒ２上のデバイスパターンをウエハＷ上の複数のショット領域に転写している。すなわち、露光装置１００は、いわゆる多重露光（二重露光）を行う走査露光（ステップ・アンド・スキャン）方式の露光装置である。

レチクルＲ１、Ｒ２は、レチクルステージＲＳＴ上に設けられたレチクルホルダＲＨ上にそれぞれ保持されている。図３（Ａ）には、レチクルＲ１を保持するレチクルホルダＲＨの斜視図が示されている。レチクルホルダＲＨは、例えば真空吸着により、レチクルＲ１を、そのパターン形成面が−Ｚ側を向くように吸着保持している。レチクルホルダＲＨには、レチクルＲ１をそのＸ軸両端で吸着保持するＹ軸方向に延びる３つの吸着部（ランド部Ｌ１〜Ｌ３）が設けられている。図３（Ｂ）に示されるように、この３つの吸着部の吸着面には、それぞれレチクルＲ１と当接するプラテン部１７と、真空源と配管を介して連通する凹部１８とがそれぞれ設けられている。レチクルＲ１を保持した状態で、凹部１８が真空状態となると、外気圧の力によりレチクルＲ１がプラテン部１７に吸着保持されるようになる。レチクルＲ１に対する吸着力は、この凹部１８の真空度に応じたものとなる。露光装置１００では、主制御装置２０の指示の下、不図示の真空源による排気力を調整することにより、レチクルＲ１に対する吸着力を制御することが可能となっている。

なお、ランド部Ｌ１〜Ｌ３の吸着面（プラテン部１７）の平坦度には、所定の規格が設けられており、３つのプラテン部１７の平坦度は、その規格に適合するようなレベルとなっている。

図３（Ｂ）に示されるように、ランド部Ｌ１〜Ｌ３の各凹部１８は、複数の領域に分割されている。凹部１８では、分割された領域毎に、その真空圧を制御することが可能である。すなわち、凹部１８では、分割領域毎に、吸着力を調整することができる。

このレチクルホルダＲＨは、レチクルステージＲＳＴに真空吸着されており、この真空吸着の解除により、レチクルステージＲＳＴから取り外すことが可能である。露光装置１００には、レチクル測定検査器１３０との間で、レチクルステージＲＳＴのレチクルホルダＲＨを交換可能な不図示のレチクルホルダ交換機が設けられている。このレチクルホルダ交換機は、レチクルホルダＲＨがレチクルＲ１を吸着保持したままで、レチクルホルダＲＨを交換することが可能である。レチクルホルダＲＨには、凹部１８に連通する管に栓が設けられており、その栓が閉じられ、凹部１８の真空圧が維持された状態で、レチクルＲ１を吸着保持したままレチクルホルダＲＨを交換することが可能である。

すなわち、露光装置１００では、レチクルホルダＲＨは、レチクルステージＲＳＴと一体化してはおらず、脱着が可能である。勿論、レチクルＲ１を保持していない状態でも、この脱着は可能であり、レチクルホルダＲＨの吸着面の平坦度不良や、その吸着面のキズや異物などによってレチクルのパターン形成面の平坦度が悪化し、ウエハＷのパターンの転写精度が低下すると予想される場合には、レチクルホルダＲＨのクリーニングや交換を行うことが可能である。

レチクルＲ２を保持するレチクルホルダＲＨも、レチクルＲ１を保持するレチクルホルダＲＨと同型のホルダであり、レチクルホルダ交換機により交換可能となっている。ここで、レチクル測定検査器１３０の機能自体が露光装置１００の中に含まれていてもよい。

主制御装置２０は、露光光ＩＬ１、ＩＬ２の強度（露光量）を制御する露光量制御系と、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期制御や、投影光学系ＰＬの焦点深度内にウエハＷの被露光面を一致させるオートフォーカス／レベリング制御（以下、単に、フォーカス制御という）などを行うステージ制御系と、投影光学系ＰＬの結像状態を制御するレンズ制御系とを備えている。

露光量制御系は、露光量を検出可能な各種露光量センサ（不図示）の検出値に基づいて、露光量をその目標値に一致させるように制御するフィードバック制御を行っている。

ステージ制御系のうち、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴとの同期制御を行う制御系を同期制御系とし、ステージ位置（ウエハＷの被露光面）のＺ位置やＸ軸回り、Ｙ軸回りの回転量を制御する制御系を、フォーカス制御系とする。

同期制御系は、ＸＹＺ座標系の下で、ウエハステージＷＳＴ、レチクルステージＲＳＴの位置を計測する干渉計の計測値に基づいてフィードバック制御を行い、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴの位置制御及び速度制御を実現している。

露光装置１００には、ウエハ面のフォーカス／レベリングずれを複数検出点にて検出する不図示の多点ＡＦ（オートフォーカス）センサが設けられている。ステージ制御系は、この多点ＡＦセンサの複数検出点のうち、例えば９個の検出点（９チャンネル）でウエハ面高さを検出し、露光領域ＩＡに対応するウエハ面を、投影光学系ＰＬの像面に一致させるようなフィードバック制御を行うことにより、ウエハＷの被露光面のフォーカス・レベリング制御を実現している。

投影光学系ＰＬは、複数枚の屈折光学素子（レンズ素子）を含む光学系ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３と、複数のミラーを備えた、両側テレセントリックな光学系である。照明領域ＩＡＲ１を介した光は、光学系ＰＬ１に入射し、複数のミラーで反射した後、光学系ＰＬ３に入射して、ウエハＷの被露光面に導かれる。一方、照明領域ＩＡＲ２を介した光は、光学系ＰＬ２に入射し、複数のミラーで反射した後、光学系ＰＬ３に入射して、ウエハＷの被露光面に導かれる。露光領域ＩＡには、これらの光学系ＰＬ１〜ＰＬ３を介して、所定の倍率で、照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２内のパターンの部分倒立像が、重なるように投影される。光学系ＰＬ１〜ＰＬ３は、個々の結像性能を調整することが可能である。レンズ制御系は、大気圧、露光装置１００のチャンバ内の温度、露光量、投影光学系ＰＬのレンズの温度をモニタし、そのモニタ結果に基づいて投影光学系ＰＬの倍率変動量と、フォーカス変動量を算出し、その変動量に基づいて、投影光学系ＰＬの結像特性がその目標値に追従するように、光学系ＰＬ１〜ＰＬ３等を駆動制御している。

露光装置１００の動作は、装置パラメータの値をその設定可能範囲内で変更することにより、調整可能である。上記制御系のゲインなどの制御系パラメータや、照明系１０におけるコヒーレンスファクタなどの照明条件などはその一例である。照明条件は、露光するパターンに要求される解像度などによって決定される。

主制御装置２０は、露光装置１００の各種構成要素を制御するコンピュータシステムである。主制御装置２０は、デバイス製造処理システム１０００内に構築された通信ネットワークに接続され、その通信ネットワークを介して外部とのデータ送受信が可能となっている。

図１に戻り、露光装置１００内には、露光に用いられるレチクルＲ１、Ｒ２を、レチクルステージＲＳＴに保持する前に検査するレチクル測定検査器１３０が設けられている。レチクル測定検査器１３０は、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状の測定等を行う。

このレチクル測定検査器１３０は、露光装置１００におけるレチクルステージＲＳＴに相当するステージと、フィゾー干渉計（不図示）とを備えている。このステージは、レチクルステージＲＳＴと同様に、レチクルＲ１、Ｒ２を保持した状態のレチクルホルダＲＨを真空吸着保持することが可能となっている。このステージには、前述のレチクルホルダ交換機により、レチクルホルダＲＨが載置され、このレチクルホルダＲＨを例えば真空吸着保持する。露光装置１００にレチクルＲ１、Ｒ２を搬入する前に、不図示のレチクル搬送系により、レチクル測定検査器１３０にレチクルＲ１、Ｒ２を吸着保持したレチクルホルダＲＨが搬入されており、適当な真空圧の下で、このステージに吸着保持されている。

レチクル測定検査器１３０は、レチクルホルダＲＨに吸着保持された状態でのレチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状を計測する。レチクルホルダＲＨに保持されたレチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面側に、フィゾー干渉計が設けられている。このフィゾー干渉計は、レーザ光束が被検体を１回だけ通過するシングル型の干渉計としてもよいが、レーザ光束が被検体を２度通過するダブルパス型の干渉計とすれば、その検出精度をさらに向上させることが可能である。

このフィゾー干渉計において、参照面で反射された光（参照光）と、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面で反射された光（測定光）とは、ＣＣＤ（電荷結合素子）から成る干渉縞検出部に導かれ、そこで、それらの位相差による干渉縞が検出される。

レチクル測定検査器１３０は、この干渉縞に基づいて、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状を算出する。より具体的には、干渉縞の検出結果に基づいて、干渉縞の明線及び暗線の数を累積演算することにより、その干渉縞の分布状態に従ったレチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の勾配に応じた「面形状データ」を仮決定する。そして、その累積演算に伴い、決定された面形状データに含まれる一定の勾配や一定のデフォーカス（オフセット成分）を、面形状データに内在する累積誤差として除去し、最終的なレチクルＲ１、Ｒ２の面形状データを算出する。この面形状データは、例えば、ある面内位置（ＸＹ位置）に対する面高さ（Ｚ位置）のデータなどのディジタルデータとして算出される。

ところで、レチクルＲ１、Ｒ２は、クロムパターンが形成されたレチクルであり、パターン形成面には、クロム部と、光透過部とが存在する。クロム部に入射した光は反射し、透過部に入射した光はそのまま透過するので、両方の部分の面形状を測定すべく、フィゾー干渉計では、反射光束を測定する反射計測部と、透過光束を測定する透過計測部とを備えている。これにより、このフィゾー干渉計では、クロム部と透過部とが混在するパターン形成面全面の面形状を測定可能である。

さらに、レチクル測定検査器１３０は、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面を、レーザでスキャンして、その反射光や散乱光を検出し、反射光又は散乱光の強度変化によって、デバイスパターン上の異物を検出したり、デバイスパターンを撮像し、その撮像結果に基づいて、パターン線幅を測定したり、パターン欠陥を検出したりすることも可能である。

レチクル測定検査器１３０は、測定した面形状データを管理し、反射光や散乱光の検出結果や、デバイスパターンの撮像結果に基づいて、デバイスパターン上の異物やパターン欠陥の有無の判断を行う（すなわち異常を検出する）情報処理装置を備えている。面形状の測定データや、反射光や散乱光の検出信号やパターンの撮像信号などに相当する計測生データは、不図示の記憶装置に格納される。この情報処理装置は、外部の通信ネットワークと接続されており、外部の装置とデータの送受信が可能となっている。

なお、デバイス製造処理システム１００では、同じパターンが形成されたレチクルが複数枚用意されている。すなわち、レチクルＲ１として使用される可能性のあるレチクルが複数枚、レチクルＲ２として使用される可能性のあるレチクルが複数枚用意されている。露光装置１００では、これらのレチクルから、互いのパターン形成面の相関性が高いレチクルを用いて、露光を行うことになる。

［トラック］
トラック２００は、露光装置１００を囲むチャンバ（不図示）に接するように配置されている。トラック２００は、内部に備える搬送ラインにより、主として露光装置１００に対するウエハの搬入・搬出を行っている。

［コータ・デベロッパ］
トラック２００内には、レジスト塗布及び現像を行うコータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ）１１０が設けられている。Ｃ／Ｄ１１０は、ウエハＷ上に対しフォトレジストの塗布及び現像を行う。Ｃ／Ｄ１１０は、これらの処理状態を観測し、その観測データをログデータとして記録することができるようになっている。観測可能な処理状態としては、例えば、レジスト塗布膜厚均一性、現像モジュール処理、ＰＥＢ（Post-Exposure-Bake）の温度均一性（ホットプレート温度均一性）、ウエハ加熱履歴管理（ＰＥＢ処理後のオーバベークを回避、クーリングプレート）の各状態がある。Ｃ／Ｄ１１０も、その装置パラメータの設定により、その処理状態を、ある程度調整することができるようになっている。このような装置パラメータには、例えば、ウエハＷ上のレジストの塗布むらに関連するパラメータ、例えば、設定温度、ウエハＷの回転速度、レジストの滴下量や滴下間隔などが装置パラメータがある。

Ｃ／Ｄ１１０は、露光装置１００や、ウエハ測定検査器１２０とは、独立して動作可能である。Ｃ／Ｄ１１０は、トラック２００の搬送ラインに沿って配置されている。したがって、この搬送ラインによって、露光装置１００とＣ／Ｄ１１０との間でウエハＷの搬送が可能となる。また、Ｃ／Ｄ１１０は、デバイス製造処理システム１０００内の通信ネットワークと接続されており、外部とのデータ送受信が可能となっている。Ｃ／Ｄ１１０は、例えば、そのプロセスに関する情報（上記トレースデータなどの情報）を出力可能である。

［ウエハ測定検査器］
トラック２００内には、露光装置１００でのウエハＷの露光前後（すなわち、事前、事後）において、そのウエハＷに対する様々な測定検査を行うことが可能な複合的なウエハ測定検査器１２０が設けられている。ウエハ測定検査器１２０は、露光装置１００やＣ／Ｄ１１０とは、独立して動作可能である。ウエハ測定検査器１２０は、露光前に測定を行う事前測定検査処理と、露光後に測定を行う事後測定検査処理とを行う。

事前測定検査処理では、ウエハＷが露光装置１００に搬送される前に、ウエハＷの被露光面の面形状の測定、ウエハＷ上の異物の検査、ウエハＷ上のレジスト膜検査を行う。ウエハ測定検査器１２０は、事前測定検査の結果を、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ようになっている。

一方、事後測定検査処理では、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上のレジストパターン等の線幅や重ね合わせ誤差、投影光学系ＰＬの波面収差、照明ムラの測定を行い、ウエハ膜検査、ウエハ欠陥・異物検査などを行う。ここで、ウエハ膜検査とは、ウエハＷ上に形成された膜の膜厚、膜厚ムラ、膜不良、異物、スクラッチなどの検査を含む。

ウエハＷの面形状を測定するセンサとしては、レチクル測定検査器１３０と同様にフィゾー干渉計を用いることができるが、露光装置１００の多点ＡＦセンサと同様の斜入射ＡＦ方式をセンサを用いるようにしてもよい。斜入射方式のＡＦセンサは、ハロゲンランプ光で投影スリットを照明し、幅０．１ｍｍ程度の細長いスリットとしてウエハＷ上に結像する。このスリット像は、ウエハ面で反射して受光レンズによって受光スリット上に再結像する。このスリット像は、ウエハ面で反射して受光レンズによって受光スリット上に再結像する。ウエハ面が上下すると、スリット像が受光スリット状で光軸に垂直な方向にずれる。このずれの変動がウエハ面の凹凸を表していることになる。

このような多点ＡＦセンサは、レジスト表面の反射光を強くひろい、下地パターンの影響を受けずらいこと、フォトレジストが感光しないこと、高いスループットに対応することができること、多点計測が可能で面形状の計測に適していることなどの利点を有している。

なお、ウエハ測定検査器１２０と露光装置１００との間で、ウエハＷを吸着保持した状態でウエハホルダＷＨを交換可能なウエハホルダ交換機を備えている。これにより、ウエハ測定検査器１２０と露光装置１００との間では、ウエハＷを保持したウエハホルダＷＨが搬送され、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷに対して測定検査が可能となる。

ウエハ測定検査器１２０は、トラック２００の搬送ラインに沿って配置されている。したがって、この搬送ラインによって、露光装置１００と、Ｃ／Ｄ１１０と、ウエハ測定検査器１２０との間でウエハＷの搬送が可能となる。すなわち、露光装置１００と、トラック２００と、ウエハ測定検査器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、ロボットアームやスライダ等のウエハＷを自動搬送するための搬送装置を介して接続することを意味する。このインライン接続により、露光装置１００とＣ／Ｄ１１０とウエハ測定検査器１２０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。

インライン接続された露光装置１００とＣ／Ｄ１１０とウエハ測定検査器１２０と、レチクル測定検査器１３０とは、これを一体として、１つの基板処理装置（１００、１１０、１２０、１３０）とみなすこともできる。基板処理装置（１００、１１０、１２０、１３０）は、レチクルＲ１、Ｒ２に対する測定検査工程と、ウエハＷに対する、フォトレジスト等の感光剤を塗布する塗布工程と、感光剤が塗布されたウエハＷ上にレチクルＲ１、Ｒ２のパターンの像を投影露光する露光工程と、露光工程が終了したウエハＷを現像する現像工程等を行う。これらの工程の詳細については後述する。

デバイス製造処理システム１０００では、露光装置１００と、Ｃ／Ｄ１１０と、ウエハ測定検査器１２０と、レチクル測定検査器１３０とが（すなわち基板処理装置（１００、１１０、１２０、１３０）が）、複数台設けられている。各基板処理装置（１００、１１０、１２０、１３０）、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ようになっている。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。

基板処理装置（１００、１１０、１２０、１３０）においては、ウエハＷは複数枚（例えば２５枚）を１単位（ロットという）として処理される。デバイス製造処理システム１０００においては、ウエハＷは１ロットを基本単位として処理され製品化されている。したがって、デバイス製造処理システム１０００におけるウエハプロセスをロット処理ともいう。

なお、このデバイス製造処理システム１０００では、ウエハ測定検査器１２０は、トラック２００内に置かれ、露光装置１００やＣ／Ｄ１１０とインライン接続されているが、これらを、トラック２００外に配置し、露光装置１００やＣ／Ｄ１１０とはオフラインに構成してもよい。また、レチクル測定検査器１３０を、露光装置１００内、又は、トラック２００内に置くようにしてもよい。要は、レチクル測定検査器１３０は、レチクルＲ１、Ｒ２の搬送経路上に置くようにすればよい。

上述した、ウエハ測定検査器１２０及びレチクル測定検査器１３０における情報処理装置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を採用することができる。この場合、この情報処理装置のＣＰＵ（不図示）で実行されるプログラムの実行により実現される。解析プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのメディア（情報記録媒体）により供給され、ＰＣにインストールされた状態で実行される。

［解析装置］
解析装置５００は、露光装置１００、トラック２００とは独立して動作する装置である。解析装置５００は、デバイス製造処理システム１０００内の通信ネットワークと接続されており、外部とデータ送受信が可能となっている。解析装置５００は、この通信ネットワークを介して各種装置から各種データ（例えばその装置の処理内容）を収集し、ウエハに対するプロセスに関するデータの解析を行う。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）により供給され、ＰＣにインストールされた状態で実行される。

解析装置５００は、レチクル測定検査器１３０の測定検査結果に基づいて、レチクルＲ１、Ｒ２の処理条件の最適化を行う。ここでのレチクルＲ１、Ｒ２の最適化は、レチクルＲ１、Ｒ２の選択、Ｃ／Ｄ１１０、レチクル測定検査器１３０の処理内容など多岐に渡る。解析装置５００には、これまでに、行われたデバイスの製造工程で得られた各種情報を内部に備えるデータベースに蓄積しており、必要に応じてデータベースを参照して、処理条件を最適化する。ここで、解析装置５００の機能自体が、レチクル測定検査器１３０の中、あるいは、露光装置１００の中に含まれていてもよい。

［デバイス製造処理装置群］
デバイス製造処理装置群９００としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Depositon：化学気相成長法）装置９１０と、エッチング装置９２０と、化学的機械的研磨を行いウエハを平坦化する処理を行うＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）装置９３０と、酸化・イオン注入装置９４０とが設けられている。ＣＶＤ装置９１０は、ウエハ上に薄膜を生成する装置であり、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る。また、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り、酸化・イオン注入装置９４０は、ウエハＷの表面に酸化膜を形成し、又はウエハＷ上の所定位置に不純物を注入するための装置である。また、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も、露光装置１００などと同様に複数台設けられており、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、この他にも、プロービング処理、リペア処理、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装置も含まれている。

［管理コントローラ］
管理コントローラ１６０は、露光装置１００により実施される露光工程を集中的に管理するとともに、トラック２００内のＣ／Ｄ１１０及びウエハ測定検査器１２０の管理及びそれらの連携動作の制御を行う。このようなコントローラとしては、例えば、パーソナルコンピュータを採用することができる。管理コントローラ１６０は、デバイス製造処理システム１０００内の通信ネットワークを通じて、処理、動作の進捗状況を示す情報や、処理結果、測定・検査結果を示す情報を各装置から受信し、デバイス製造処理システム１０００の製造ライン全体の状況を把握し、露光工程等が適切に行われるように、各装置の管理及び制御を行う。

［ホストシステム］
ホストシステム（以下、「ホスト」と呼ぶ）６００は、デバイス製造処理システム１０００全体を統括管理し、露光装置１００、トラック２００、ウエハ測定検査器１２０、レチクル測定検査器１３０、デバイス製造処理装置群９００を統括制御するメインホストコンピュータである。このホスト６００についても、例えばパーソナルコンピュータなどを採用することができる。ホスト６００と、他の装置との間は、有線又は無線の通信ネットワークを通じて接続されており、相互にデータ通信を行うことができるようになっている。このデータ通信により、ホスト６００は、このシステムの統括制御を実現している。

［デバイス製造工程］
次に、デバイス製造処理システム１０００における一連のプロセスの流れについて説明する。図４には、このプロセスのフローチャートが示されている。このデバイス製造処理システム１０００の一連のプロセスは、ホスト６００及び管理コントローラ１６０によってスケジューリングされ管理されている。

図４に示されるように、まず、ステップ２０１では、レチクルＲ１、Ｒ２をレチクル測定検査器１３０にロードする。レチクル測定検査器１３０のステージ上には、２つのレチクルホルダＲＨが吸着保持されており、レチクルＲ１、Ｒ２がそれぞれのレチクルホルダＲＨに吸着保持される。

次のステップ２０３では、レチクルの最適化を行う。ここでは、測定検査器１２０におけるレチクルＲ１、Ｒ２の面形状の測定などの測定検査と、その測定検査結果に基づく解析装置５００におけるレチクルＲ１、Ｒ２の最適化が行われる。

図５には、ステップ２０３で行われるレチクルＲ１、Ｒ２の最適化のフローが示されている。図５に示されるように、ステップ３０１において、ホスト６００が処理開始指令を、レチクル測定検査器１３０に発する。レチクル測定検査器１３０は、指令受信待ちとなっており、この指令を受信すると、ステップ３０３に進む。ステップ３０３において、レチクル測定検査器１３０は、レチクルＲ１のパターン形成面の面形状と、レチクルＲ２のパターン形成面の面形状とを測定する。ここで、レチクル測定検査器１３０は、面形状の測定データに基づいて、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の平坦度が悪く、平坦度異常であると判定した場合には、レチクルホルダＲＨのレチクル吸着面の平坦度不良か、レチクルホルダＲＨの吸着面のキズや異物などによる異常が生じているものと判断して、レチクルホルダＲＨの交換や、レチクルホルダＲＨの吸着面のクリーニングなどを行った後、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の再測定を行う。次のステップ３０５において、レチクル測定検査器１３０は、この計測結果（最終的に取得された面形状データ）を、解析装置５００に送る。解析装置５００では、面形状データの受信待ちとなっており、面形状データを受信すると、ステップ３０７に進む。

ステップ３０７では、解析装置５００は、解析処理を行う。図６には、この解析処理のフローチャートが示されている。図６に示されるように、まず、ステップ４０１において、レチクルＲ１のパターン形成面の面形状データと、レチクルＲ２のパターン形成面の面形状データとを用いて、それらの相関度を算出する。図７（Ａ）には、レチクルＲ１のパターン形成面の面形状データが模式的に示され、図７（Ｂ）には、レチクルＲ２のパターン形成面の面形状データが模式的に示されている。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示されるように、それぞれの面形状データは、Ｍ行Ｎ列のマトリクス状に配置されたサンプル地点（○で示される地点）における面位置データのマトリクスである。ｉ行ｊ列のサンプル地点は、両者で一致しており、ウエハＷの被露光面上の同一地点に対応する点である。レチクルＲ１のパターン形成面の各サンプル地点のデータをＴ_ij（ｉ＜Ｍ，ｊ＜Ｎ）とし、レチクルＲ２のパターン形成面の各サンプル地点のデータをＳ_ijとすると、両者の相関度Ｃ_V0は次式を用いて算出される。

ここで、Ｗ_ijは、ｉ行ｊ列のサンプル点にそれぞれ付与された重みである。上記式（１）に示されるように、相関度Ｃ_V0は、レチクルＲ１とレチクルＲ２のパターン形成面における同一サンプル地点の面位置の測定値の差分の二乗和となっている。

もっとも、面形状の相関度としては、次式に示されるものを採用することができる。

すなわち、この相関度Ｃ_V0は、レチクルＲ１のパターン形成面と、レチクルＲ２のパターン形成面との同一サンプル地点の面位置の測定値の差分絶対値和である。

他にも、相関度Ｃ_V0としては、次式に示されるように、正規化された相関係数を採用することができる。

ここで、ρ_V0は、共分散であり、σ_T0、σ_S0は、標準偏差である。共分散ρ_V0は、次式で与えられる。

また、標準偏差σ_T0、σ_S0は次式で与えられる。

相関度Ｃ_V0は、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状の類似性を示すものである。相関度Ｃ_V0として、上記式（１）、式（２）を採用した場合には、この値が、小さければ小さいほど、両者の相関性は高いといえる（上記式（３）、又は、式（４）を採用した場合は、この逆であるが、以下では、式（１）、式（２）を採用したものとして説明する）。本実施形態では、この相関度Ｃ_V0を、２つの閾値と比較することにより、後続する処理手順を制御する。図７（Ｃ）には、閾値Ａと閾値Ｂとの関係が示されている。図７（Ｃ）に示されるように、閾値Ａ、Ｂは、ともに正の値であり、閾値Ａ＜閾値Ｂとなるように設定されている。

次のステップ４０３では、相関度Ｃ_V0が閾値Ａ以下であるか否かを判断する。相関度Ｃ_V0が、閾値Ａ以下であれば、図７（Ｃ）に示されるように、レチクルＲ１とレチクルＲ２との相関性が高いとみなし、判断は肯定され、ステップ４０５に進む。ステップ４０５では、レチクルＯＫを設定する。

相関度Ｃ_V0が閾値Ａよりも大きいと判定された場合には、ステップ４０７に進む。ステップ４０７では、相関度Ｃ_V0が閾値Ｂ以下であるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、ステップ４０９に進む。ステップ４０９では、レチクルの再計測を設定する。

一方、ステップ４０７の判断が否定された場合には、ステップ４１１に進み、レチクル変更を設定する。ステップ４０７、４０９、４１１終了後は、図５のステップ３０９に戻る。

なお、相関度Ｃ_V0として、両レチクル間の平坦度の共分散（上記式（４））、又は、この共分散（上記式（４））を、各レチクルの平坦度のばらつき（標準偏差）で正規化した値（上記式（３））を採用した場合には、その値が大きくなればなるほど、両者のパターン形成面の面形状の相関性が高くなるため、閾値Ａ、Ｂは、閾値Ａ＞閾値Ｂとなるように設定される。そして、ステップ４０３では、相関度が、閾値Ａ以上であるか否かが判断され、ステップ４０７では、相関度が、閾値Ｂ以上であるか否かが判断されるようになる。

ステップ３０９では、レチクル変更の有無をホスト６００に通知する。ここで、ホスト６００は、この通知の受信待ちとなっており、この通知を受けると、ステップ３１１に進む。ステップ３１１では、レチクル変更が必要であるか否かを判断し、この判断が肯定された場合には、ステップ３１３に進み、レチクルＲ１、Ｒ２を収納し、すべての処理をリセットする。このリセットが行われば、新たにレチクルＲ１、Ｒ２として選択された２つのレチクルを用いてステップ２０１から処理が再スタートすることになる。一方、ステップ３１１で、レチクル変更が必要でないと判断された場合には、ホスト６００は、再び受信待ちとなる。

一方、解析装置５００は、ステップ３０９からステップ３１７に進み、レチクル測定検査器１３０に、レチクルＲ１、Ｒ２の調整の有無を通知する。レチクル測定検査器１３０は、この通知の受信待ちとなっており、この通知を受信すると、ステップ３１９に進む。ステップ３１９において、レチクル測定検査器１３０は、レチクルＲ１、Ｒ２の調整が必要であるか否かを判断する。必要であると判断した場合には、判断が肯定され、ステップ３２１に進み、レチクルの調整を行なう。

［レチクルの調整］
図８には、ステップ３２１で行われるレチクルＲ１、Ｒ２の調整の概念図が示されている。レチクルＲ１、Ｒ２の調整としては、主としてレチクルＲ１、Ｒ２の吸着保持位置の調整、レチクルＲ１、Ｒ２に対する吸着保持力の調整と、部分的な吸着保持力の調整が可能であり、ここでは、このうちの少なくとも１つの調整を行うことにより、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の相関性を高める。

また、図８に示されるように、これら３つの調整を組み合わせて順番に行うことにより、レチクルＲ１、Ｒ２の調整を行うようにしてもよい。例えば、吸着保持力の調整を行い、さらに、吸着保持力の部分的な調整を行い、レチクルＲ１、Ｒ２の相関性が改善されなかった場合には、吸着保持位置を変更し、さらに、吸着保持力の調整を行い、さらに、吸着保持力の部分的な調整を行うことが可能であり、また、その逆も可能である。

レチクルＲ１、Ｒ２の保持位置を調整するためには、レチクルＲ１、Ｒ２の吸着を一旦解除して、レチクルＲ１、Ｒ２をレチクルホルダＲＨ上に置きなおす必要があるため、保持力の調整を優先的に行うようにするのが望ましい。

保持力の調整には、個々のレチクルＲ１の面形状データが用いられる。図９（Ａ）〜図９（Ｅ）には、レチクルＲ１の面形状の一例が示されている。通常、レチクルＲ１は、それらの自重のみを考えると、通常は、その中央部分が凹むようになると考えられるが、レチクルホルダＲＨの真空圧による吸着力に伴って発生する回転モーメントにより、図９（Ｂ）に示されるように、自重に抗して、中央部分がそり上がる場合もある。

また、図９（Ｃ）、図９（Ｄ）に示されるように、吸着力により発生する内向きの力により、レチクルＲ１がその中央部を中心に、対称的にたわむ場合があり、また、図９（Ｅ）に示されるように、内向きの力により、非対称にたわむ場合もある。

このような場合には、レチクルホルダＲＨの吸着力を調整すれば、レチクルＲ１の平坦度が向上する可能性が高い。例えば、吸着力を全体的に弱くしたり、ランド部Ｌ１とランド部Ｌ２、Ｌ３の吸着力を変更したり、各ランド部の外側の凹部１８の吸着力と内側の凹部１８の吸着力とを変更したりすれば、レチクルＲ１の撓みが小さくなることが予想される。

また、この他、個々のレチクルＲ１の面形状に偏りがある場合には、部分的な保持力の調整が行われることになる。

なお、レチクルホルダＲＨの吸着保持力は、個々のレチクルの面形状データ、設計データ、レチクル間の相関度などを参照して適宜調整される。例えば、吸着力の調整範囲などは、これらのデータから決定される。

また、本実施形態では、レチクル間の相関度が高まるように、レチクルＲ１、Ｒ２の保持状態を調整するのであるから、一方のレチクルを基準として、他方のレチクルを調整するようにしてもよい。要は、両方のレチクルを調整して、最終的に、その相関度が高まるようにすればよい。この場合には、他方のレチクルの面形状データが必要となる。

また、過去の調整において取得されたログデータも、調整の際に参照することができる。このようなログデータを用いれば、レチクルＲ１、Ｒ２の保持状態を、どのように調整すればよいかを、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状の傾向などから判断することが可能である。

レチクルＲ１、Ｒ２の調整終了後は、再び、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状の再計測を行う。

図５に戻り、レチクル測定検査器１３０は、ステップ３１７からステップ３２３に進み、レチクル変更有り、又は、レチクル調整有りであるか否かを判断する。この判断が否定された場合のみ、ステップ３２５に進んで、ホスト６００に対して正常終了を通知する。この通知後、あるいは、ステップ３２３において判断が肯定された後は、先頭に戻り、再び、受信待ち状態に戻る。一方、正常終了通知を受信したホスト６００は、図４のステップ２０５に進む。

ステップ２０５では、レチクル交換機を用いて、レチクルＲ１を保持したレチクルホルダＲＨと、レチクルＲ２を保持したレチクルホルダＲＨとをレチクルステージＲＳＴにロードし、レチクルＲ１、Ｒ２の位置合わせ（レチクルアライメント）や、ベースライン（オフアクシスのアライメントセンサ（不図示）と、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン中心との距離）の計測などの準備処理を行う。この準備処理により、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面上のデバイスパターンを、ウエハステージＷＳＴ上で位置合わせされたウエハＷ上の任意の領域に対し、重ね合わせることが可能となる。

上記ステップ２０１、２０３、２０５と平行して、ウエハＷに対する処理が行われる。まず、ＣＶＤ装置９１０においてウエハ上に膜を生成し（ステップ２０６）、そのウエハＷをＣ／Ｄ１１０に搬送し、Ｃ／Ｄ１１０においてそのウエハ上にレジストを塗布する（ステップ２０７）。次に、ウエハＷを、ウエハ測定検査器１２０に搬送し、ウエハ測定検査器１２０において、ウエハＷ上の面形状の測定、ウエハ上の異物の検査などの事前測定検査処理を行う（ステップ２０９）。ウエハ測定検査器１２０の測定結果（すなわち、面形状などのデータ）は、露光装置１００及び解析装置５００に送られる。この測定結果は、露光装置１００における走査露光時のフォーカス制御に用いられる。

続いて、ウエハを露光装置１００に搬送し、露光装置１００にてレチクルＲ１、Ｒ２上の回路パターンをウエハＷ上に転写する露光処理を行う（ステップ２１１）。

露光装置１００では、露光量制御系、ステージ制御系、レンズ制御系により露光量、同期精度、フォーカス、レンズの状態が目標値に追従した状態で、照明領域ＩＡＲ１、ＩＡＲ２内のパターンが、露光領域ＩＡに投影され、投影光学系ＰＬの焦点深度内にウエハＷの被露光面が位置するようなフィードバック制御が行われる。前述のように、レチクルＲ１のパターン形成面と、レチクルＲ２のパターン形成面との面形状の相関性が高くなるように、レチクルＲ１、Ｒ２の選択や調整が行われるため、両パターン像の最良結像位置のずれは低減される。これにより、ウエハＷの被露光面を、両者のパターン像の最良結像面とを合わせることが可能となる。図１０には、走査露光中の制御の様子が示されている。

なお、これに先立って、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状の測定データは、レチクル測定検査器１３０、解析装置５００から、直接、又はホスト６００、管理コントローラ１６０を介して、露光装置１００に送られている。なお、必要であれば、露光装置１００の主制御装置２０のレンズ制御系は、走査露光中において、このレチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状のデータに基づいて、投影光学系ＰＬの結像特性、フォーカス、像面湾曲、ディストーションなどを補正する。図１０に示されるように、レチクルＲ１のパターン形成面の照明領域ＩＡＲ１内の面形状と、レチクルＲ２のパターン形成面の照明領域ＩＡＲ２内の面形状との間に多少のずれがあり、それらのパターン像の結像面がずれる場合には、投影光学系内の光学系ＰＬ１と光学系ＰＬ２とを調整して、そのずれを少なくすればよい。

また、この露光の際には、ウエハＷの事前測定検査処理で測定されたウエハＷの被露光面の面形状を考慮するのが望ましい。この場合、両パターン像の結像面にずれがある場合には、図１０に示されるように、両結像面の間に、ウエハＷの被露光面を位置させるように制御すればよい。そして、レチクルＲ１の面形状と、ウエハＷ上の露光対象となっているショット領域の面形状との差分に基づいて、光学系ＰＬ１を調整し、フォーカス補正、位置ずれ補正、像面湾曲補正、ディストーション補正を行い、レチクルＲ２の面形状と、ウエハＷ上の露光対象となっているショット領域の面形状との差分に基づいて、光学系ＰＬ２を調整し、投影光学系の結像特性の補正、すなわち、フォーカス補正、像面湾曲補正、ディストーション補正を行うようにすればよい。

次に、ウエハＷをＣ／Ｄ１１０に搬送して、Ｃ／Ｄ１１０にて現像処理を行う（ステップ２１３）。その後、このレジスト像の線幅の測定や、ウエハＷ上に転写されたデバイスパターンの線幅測定やパターン欠陥検査などの事後測定検査処理を行う（ステップ２１５）。

ウエハＷは、ウエハ測定検査器１２０からエッチング装置９２０に搬送され、エッチング装置９２０においてエッチングを行い、不純物拡散、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を必要に応じて行う（ステップ２１９）。そして、全工程が完了し、ウエハ上にすべてのパターンが形成されたか否かを、ホスト６００において判断する（ステップ２２１）。この判断が否定されればステップ２０６に戻り、肯定されればステップ２２３に進む。このように、成膜・レジスト塗布〜エッチング等という一連の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上に回路パターンが積層されていき、半導体デバイスが形成される。

繰り返し工程完了後、プロービング処理（ステップ２２３）、リペア処理（ステップ２２５）が、デバイス製造処理装置群９００において実行される。このステップ２２７において、メモリ不良検出時は、ステップ２２９において、例えば、冗長回路へ置換する処理が行われる。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（ステップ２２７）、パッケージング処理、ボンディング処理（ステップ２２９）が実行され、最終的に製品チップが完成する。なお、ステップ２１５の事後測定検査処理は、ステップ２１９のエッチング後に行うようにしてもよい。この場合には、ウエハＷ上のエッチング像に対し線幅測定が行われるようになる。現像後、エッチング後の両方に行うようにしてもよい。この場合には、レジスト像に対しても、エッチング像に対しても線幅測定が行われるようになるので、それらの測定結果に違いに基づいて、エッチング処理の処理状態を検出することができるようになる。

以上詳細に説明したように、本実施形態によれば、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状データの事前測定結果に基づいて、レチクルＲ１のパターン形成面とレチクルＲ２のパターン形成面との間の面形状の相関値Ｃ_V0を求める。この相関値Ｃ_V0を参照して、レチクルＲ１、Ｒ２として用いるレチクルを選択したり、レチクルＲ１、Ｒ２の保持状態を調整したりすれば、面形状の相関性の高い複数のレチクルを用いて、複数のパターン像を同時に投影する投影光学系ＰＬの焦点深度の範囲内に、ウエハＷの被露光面を同時に位置させやすくなるので、高精度な多重露光が可能となる。

また、露光装置１００ではなく、レチクル測定検査器１３０でレチクルのパターン形成面の面形状の測定を行うので、レチクルＲ１、Ｒ２の計２枚の面形状の測定を行っても、全体のスループットの低下はない。

また、本実施形態によれば、算出される相関値Ｃ_V0を、複数のレチクルＲ１のパターン形成面とレチクルＲ２のパターン形成面との間の面形状データの差分二乗和、差分絶対値和、共分散、正規化された相関値とした。これらの値は、両者のパターン形成面の面形状の相関性を端的に表すものとなる。なお、上述したような相関値に限らず、面形状の相関性を表す数値であれば、任意のものを採用することができる。

また、本実施形態では、相関度を算出して、両者のパターン形成面の相関性を求めたが、面形状の差分の最大値と閾値との比較結果に基づいて、面形状の相関性を算出するようにしてもよい。例えば、面形状データの差が例えば０．５［μｍ］を超過していれば、レチクルＲ１、Ｒ２の組合せとして適切でないものと判断して、レチクルを変更したり、レチクルの保持状態を調整したりすることができる。

なお、本実施形態では、相関度に対する閾値を２つ設けたが、閾値を１つとし、相関度と閾値との比較により、レチクルの選択と、レチクルの保持状態との調整のいずれか一方を行うようにしてもよい。また、レチクルの保持状態の調整を所定回数行い、それでも、レチクルの面形状の相関度が閾値よりも改善されない場合には、レチクルの変更を行うようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状のレチクル間の相関度を算出する際に、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状データＴ_ij、Ｓ_ijを、そのパターン形成面内の位置（ｉ，ｊ）に応じて重み付けしている。このようにすれば、高い転写精度が要求されるクリティカルなパターンの領域については重みを重くし、要求される転写精度が比較的低くても許容されるパターンの領域については重みを軽くして、その要求転写精度に応じた相関度の演算が可能となる。

また、本実施形態によれば、求められた相関度Ｃ_V0に基づいて、ウエハＷ上の被露光領域の同一の領域へ転写されるパターンが形成されたレチクルＲ１、Ｒ２を選択する。このようにすれば、相関性の高いマスクを選択することができるようになるので、高精度な多重露光が可能となる。

また、本実施形態によれば、レチクル測定検査器１３０と露光装置１００との間には、レチクルホルダ交換機が搭載されている。そして、露光前に、露光装置１００に搬送されるレチクルホルダＲＨを、レチクル測定検査器１３０のステージに吸着保持させておき、レチクルＲ１、Ｒ２を、それぞれのレチクルホルダＲＨに保持させる。すなわち、レチクル測定検査器１３０では、レチクルＲ１、Ｒ２が各レチクルホルダＲＨに保持された状態で、レチクルＲ１、Ｒ２の面形状が測定される。このようにすれば、露光時における実際のレチクルＲ１、Ｒ２の面形状を直接取得することができるようになる。このように、レチクルＲ１、Ｒ２がレチクルホルダＲＨに保持された状態とほぼ等価な状態で、それらの面形状を測定することできるので、その面形状に基づく露光を行えば、転写精度の低下が防止される。

なお、本実施形態によれば、露光時にレチクルＲ１、Ｒ２を保持するレチクルホルダＲＨとは異なるレチクルホルダでレチクルＲ１、Ｒ２を保持してそれらのパターン形成面の面形状を測定し、それらの相関度を求めるようにしてもよい。この場合には、そのレチクルホルダでレチクルＲ１、Ｒ２を保持した場合と、レチクルホルダＲＨでレチクルＲ１、Ｒ２を保持した場合との面形状の違い（差分）を求めておき、その違いを考慮して、相関値を求めればよい。このようにしても、レチクルホルダＲＨに保持された状態でのレチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状を把握することが可能となる。

なお、この場合には、露光装置１００と、レチクル測定検査器１３０との間で、レチクルホルダ同士の違いを予め測定しておく必要がある。この測定は、クロムが全面に装着されたレチクル又は全面透過レチクルをそれぞれのレチクルホルダにロードし、そのときの面形状の差分データを取得すればよい。

このことは、ウエハ測定検査器１２０のウエハホルダについても同様のことがいえる。すなわち、露光装置１００内のウエハホルダＷＨと、測定検査器１２０のウエハホルダとが別である場合には、基準鏡面ウエハなどを保持したときの面形状の差分を、ウエハＷの面形状データに反映すればよい。

また、本実施形態によれば、相関度Ｃ_V0に基づいて、レチクルホルダＲＨによる保持状態を調整する。具体的には、相関度Ｃ_V0に基づいて、レチクルホルダＲＨによる保持状態を調整し、レチクルホルダＲＨによる保持状態が調整された状態でパターン形成面の面形状の測定を再度行い、レチクルＲ１とレチクルＲ２との間のパターン形成面の面形状の相関値を改めて求める。このようにすれば、レチクルホルダＲＨの保持状態の最適化が可能となる。

なお、レチクルホルダＲＨの保持状態の調整では、レチクルホルダＲＨにおけるレチクルＲ１、Ｒ２の吸着保持位置と、各レチクルホルダＲＨの吸着保持力の強さと、その吸着保持力を作用させる有効面積との少なくとも１つの調整が行われる。なお、レチクルホルダにおいて、部分的な吸着保持力の調整ができない場合には、全体的な保持力の調整のみを行なうことになる。

なお、このような保持状態の調整は、レチクルＲ１、Ｒ２個別に管理されるが、さらに、各レチクルについて、レチクルステージＲＳＴの走査方向、すなわち正方向、負方向とで、別々に設定可能とし、管理できるようにしてもよい。

また、本実施形態によれば、レチクルホルダＲＨに保持されたレチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状を測定し、測定後には、レチクルＲ１、Ｒ２を保持したままのレチクルホルダＲＨをそれぞれの露光位置へ搬送する。

また、本実施形態によれば、ウエハＷの被露光面の面形状を、露光前に、ウエハ測定検査器１２０において測定し、ウエハＷの被露光面の面形状と、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン形成面の面形状との差分に基づいて、投影光学系ＰＬを調整し、レチクルＲ１、Ｒ２のパターン像の最良結像面に、ウエハＷの面形状を合わせこむことができるので、高精度な多重露光が可能となる。

また、本実施形態に係るレチクル最適化（ステップ２０３）及び露光処理（ステップ２１１）を含むデバイス製造処理方法、すなわちデバイス製造処理システムによれば、デバイス生産の歩留まりを向上させることができる。

なお、本実施形態では、解析装置５００と、レチクル測定検査器１３０とを個別に備えるようにしたが、両者は一体であってもよい。すなわち、レチクル測定検査器１３０が、解析装置５００の機能を有していもよい。

なお、本実施形態では、透過型のレチクルを用いたが、反射型のレチクルであっても構わない。また、本実施形態では、１回の露光処理に、２つのレチクルを使用したが、２つのパターン領域が形成された１つのレチクルを用いるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、２つのレチクルＲ１、Ｒ２のパターン像を、同一の投影光学系ＰＬを介して、ウエハＷ上に投影する露光装置１００を用いたが、別々の投影光学系を介して、２つのパターン像を、ウエハＷ上に投影する露光装置であってもかまわない。

また、本実施形態に係る露光装置１００は、パターンの同時二重露光により、デバイスパターンをウエハＷ上に転写したが、パターンを同時に３重露光、４重露光…、が可能な露光装置を用いてもよいことは勿論である。

また、本実施形態に係る露光装置１００は、複数のパターンを同時に露光するいわゆる多重露光を行う露光装置を用いたが、レチクルを随時交換して多重露光を行う露光装置にも本発明を採用することができるのは勿論である。

また、上記実施形態では、真空吸着方式のレチクルホルダを使用したが、本発明は、静電吸着方式又はその他の方式のレチクルホルダにも適用することができる。

なお、上記実施形態では、レチクルＲ１、Ｒ２の面形状を計測するためにフィゾー干渉計を用いたが、これには限られない。レチクルＲ１、Ｒ２の面形状を計測する計測装置は、被検面に接触することなく、その面形状を計測可能な装置であればよい。例えば、ウエハ測定検査器１２０と同様に、多点ＡＦセンサと同様の計測装置などを用いて、それらの面形状を計測するようにしてもよい。斜入射方式の検出系を用いれば、透明なレチクルであっても、複雑な回路パターンが形成されたウエハであっても、それらの面形状を精度良く計測することが可能となる。

さらに、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されるように、ウエハＷを保持するウエハステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。

なお、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置について説明したが、本発明は、これらの投影露光装置の他、プロキシミティ方式の露光装置など他の露光装置にも適用できることはいうまでもない。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明を好適に適用することができる。これに代表されるように、各種装置についても、その種類には限定されない。

また、例えば国際公開ＷＯ９８／２４１１５号、ＷＯ９８／４０７９１号に開示されるような、ウエハステージを２基備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。また、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号に開示される液浸法を用いる露光装置にも本発明を適用することができるのは勿論である。この場合、投影光学系と基板との間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号明細書などに開示されているような露光対象の基板の被露光面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。

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本発明を適用することができるのは勿論である。

また、上記実施形態では、解析装置５００を、例えばＰＣ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よいし、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よい。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。

以上説明したように、本発明の露光方法、デバイス製造処理方法、デバイス製造処理システム及び測定検査装置は、デバイスを製造するのに適している。

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構成を示す図である。 露光装置の概略的な構成を示す図である。 図３（Ａ）はレチクルホルダの斜視図であり、図３（Ｂ）は、レチクルホルダの上面図である。 デバイス製造処理システム１０００における一連のプロセスの流れを示すフローチャートである。 レチクルの最適化の流れを示す図である。 解析処理のフローチャートである。 図７（Ａ）は、レチクルＲ１のパターン形成面の面形状データを模式的に示す図であり、図７（Ｂ）は、レチクルＲ２のパターン形成面の面形状データを模式的に示す図であり、図７（Ｃ）は、相関度と閾値との関係を示す図である。 レチクル調整の概念図である。 図９（Ａ）〜図９（Ｅ）は、レチクルの変形例を示す図である。 露光中の制御状態を示す模式図である。

符号の説明

１０…照明系、１７…プラテン部、１８…凹部、２０…主制御装置、１００…露光装置、１１０…Ｃ／Ｄ、１２０…ウエハ測定検査器、１３０…レチクル測定検査器、１６０…管理コントローラ、２００…トラック、５００…解析装置、６００…ホストシステム、９００…デバイス製造処理装置群、９１０…ＣＶＤ装置、９２０…エッチング装置、９３０…ＣＭＰ装置、９４０…酸化・イオン注入装置、１０００…デバイス製造処理システム、ＩＡ…露光領域、ＩＡＲ１、ＩＡＲ２…照明領域、ＩＬ１、ＩＬ２…露光光、Ｌ１〜Ｌ３…ランド部、ＰＬ…投影光学系、ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３…光学系、Ｒ１、Ｒ２…レチクル、ＲＨ…レチクルホルダ、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＨ…ウエハホルダ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (15)

1. 異なる露光位置に配置された複数のマスク上のパターンから照射され１つの光学素子を介して基板上の被露光領域の同一の領域に照射する複数露光光で前記基板を露光する露光方法において、
   前記複数のマスクが前記異なる露光位置それぞれへ搬入される前に、前記各マスクのパターン形成面の面形状に関する情報を測定する事前測定工程と；
   測定された前記各マスクのパターン形成面の面形状に関する情報に基づいて、前記複数のマスク間の面形状の相関情報を求める工程と；を含む露光方法。
2. 前記相関情報を求める工程は、前記複数のマスク間の面形状の適合度情報又は差分情報を算出する算出工程を含む請求項１に記載の露光方法。
3. 前記複数のマスク間の面形状の相関情報を算出する際に、前記各マスクのパターン形成面の面形状に関する情報を、前記パターン形成面内の位置に応じて重み付けすることを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
4. 前記複数のマスク間の面形状の相関情報を算出する際に、前記各マスクのパターン形成面の面形状に関する情報を、前記基板の被露光面の面形状に応じて補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光方法。
5. 前記相関情報に基づいて、前記基板上の被露光領域の同一の領域へ転写されるパターンが形成された複数のマスクを選択する請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
6. 前記複数のマスクそれぞれは前記異なる位置で各保持装置に保持され、前記相関情報を求める工程では、前記複数のマスクが前記各保持装置に保持された状態での複数のマスク間の相関情報を求めることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光方法。
7. 前記事前測定工程において、前記複数のマスクが前記各保持装置に保持された状態とほぼ等価な状態で、前記面形状に関する情報を測定することを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
8. 前記事前測定工程において、前記露光位置で前記マスクを保持する保持装置とは異なる保持装置で前記マスクを保持して前記面形状に関する情報を測定し、
   前記相関情報を求める工程では、前記事前測定工程の保持位置で前記マスクを保持した場合と、前記露光位置の保持位置で前記マスクを保持した場合との面形状の違いを考慮して、前記相関情報を求めることを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
9. 前記相関情報に基づいて、前記各保持装置による保持状態を調整する請求項６〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
10. 前記各保持装置による保持状態を調整する工程を含み、
    前記相関情報を求める工程では、前記各保持装置による保持状態が調整された状態での前記複数のマスク間の相関情報を求めることを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
11. 前記各保持装置における前記各マスクの保持位置と、前記各保持装置の保持力の強さと、当該保持力を作用させる有効面積との少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の露光方法。
12. 前記事前測定工程において、保持装置に保持されたマスクのパターン形成面の面形状に関する情報を測定し、
    測定後、前記マスクを保持したままの保持装置を前記各露光位置へ搬送することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
13. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の露光方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造処理方法。
14. 請求項１３に記載のデバイス製造処理方法を用いてデバイスを製造するデバイス製造処理システム。
15. 請求項１〜１２のいずれか一項に記載の露光方法の事前測定工程を実行する測定検査装置。

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