JP5428671B2 - 露光方法、デバイス製造方法、及び露光システム - Google Patents

Description

本発明は、露光方法、デバイス製造方法、及び露光システムに係り、更に詳しくは、例えば、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）を製造するためのリソグラフィ工程においてウエハ等の物体を露光してその物体上にパターンを形成する露光方法、該露光方法を用いるデバイス製造方法、及び前記露光方法により物体を露光する露光装置を備える露光システムに関する。

半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャナ）などが、主として用いられている。

この種の露光装置では、照明光を、レチクルと投影光学系を介して感応剤（フォトレジスト）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等（以下、ウエハと総称する）上に照射することにより、レチクル（マスク）に形成されたパターンがウエハ上に配列された複数のショット領域のそれぞれに転写される。特に半導体素子の場合、ウエハ上に数十層ものパターンが重ね合わせて形成されるため、各層間での高い重ね合わせ精度（位置合わせ精度）が要求される。

そこで、露光工程では、ウエハの位置合わせ（ウエハアライメント）のため、近年では、一部の複数のアライメントマークの位置情報の検出結果を用いて所定の統計演算を行い、全てのショット領域の配列、又はショット領域の配列に加えてショット領域内のウエハの歪み（ショット内誤差）を高精度に求めるエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式が、広く採用されている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。

しかるに、露光工程（ロット処理）中、照明光を吸収することによって発生する熱によりレチクル（マスク）が変形する。さらに、同一のレチクル（マスク）を用いてロット単位（１ロットは２５枚又は５０枚）のウエハを連続して露光処理するため、ウエハを露光する度にレチクル（マスク）の変形の程度が拡大する、すなわちパターンの投影像の歪みが拡大する。そこで、従来においても、上記のＥＧＡ方式のウエハアライメントに加えて、レチクルに照射される照明光の光量を用いて、所定の演算により、レチクルの熱変形を予測し、この予測結果に基づいて、投影光学系のディストーション等を調整することが行われていた。しかしながら、露光装置に要求される重ね合わせ精度は半導体素子の高集積化とともに厳しくなり、今や、上記の予測制御によっても十分な重ね合わせ精度（位置合わせ精度）を確保することが困難となりつつある。

米国特許第４，７８０，６１７号明細書 米国特許第６，８７６，９４６号明細書

本発明は、上述の事情の下でなされたものであり、第１の観点からすると、マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する露光方法であって、前記複数の物体のうちの１つの物体上に配列された複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第１マークを検出し、該検出結果を用いて前記複数の区画領域内に形成済みの第１パターンの位置誤差を求める第１工程と；前記第１パターンに重ねて第２パターンが転写された前記複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第２マークを検出し、該検出結果を用いて前記第１パターンに対する前記第２パターンの重ね合わせ誤差を求める第２工程と；前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、前記第１パターンでの位置誤差と前記第２パターンでの重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して、前記第２パターンが形成される際の露光処理中におけるマスク伸縮変動量を求め、該マスク伸縮変動量を用いてこれを補正するためのマスク伸縮補正モデルの精度を検証し、該検証結果に従って前記マスク伸縮補正パラメータを修正する第３工程と；前記修正したマスク伸縮補正パラメータを用いて前記第２パターンの重ね合わせ誤差を補正して、前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第１パターンに重ねて前記第２パターンを転写する第４工程と；を含む第１の露光方法である。

これによれば、複数の物体のうちの１つの物体についての複数の第１マークと複数の第２マークとの検出結果からそれぞれ求められる第１パターンの位置誤差と第１パターンに対する前記第２パターンの重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して、前記第２パターンが形成される際の露光処理中におけるマスク（レチクル）伸縮変動量を求め、該マスク伸縮変動量を用いてこれを補正するための補正モデルのパラメータが修正される。その修正された補正パラメータを用いて位置合わせ誤差を補正した上で、次の物体上に第２パターンを転写することができる。従って、先の物体に第２パターンを転写する際にマスクの変形の程度が拡大したとしても、次の物体に第２パターンを転写する際に十分な重ね合わせ精度（位置合わせ精度）を得ることが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する露光方法であって、第１パターンに重ねて第２パターンが転写された前記物体上の複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数のマークを検出し、該検出結果を用いて前記第１パターンに対する前記第２パターンの重ね合わせ誤差を求める第１工程と；
前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、位置合わせ条件及び該位置合わせ条件に対応する位置合わせ結果の情報を取得し、前記第２パターンが形成されたマスクの変形に由来する前記第２パターンの重ね合わせ誤差を補正するための補正モデルに含まれるパラメータを最適化し、その最適化後の補正モデルを適用して前記第２パターンの重ね合わせ誤差を補正した場合の残差を補正する位置合わせ条件を算出する第２工程と；前記最適化後の補正モデルを適用すると共に、前記算出された位置合わせ条件に従って、前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第１パターンに重ねて前記第２パターンを転写する第３工程と；を含む第２の露光方法である。

これによれば、重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、マスクの変形に由来する前記第２パターンの重ね合わせ誤差を補正するためのマスク変形補正モデルに含まれるパラメータを最適化し、その最適化後の補正モデルを適用して前記第２パターンの重ね合わせ誤差を補正した場合の残差を補正する位置合わせ条件を算出し、パラメータを最適化したマスク変形補正モデルを適用すると共に、算出された位置合わせ条件に従って、複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第１パターンに重ねて前記第２パターンを転写する。

従って、先の物体に第２パターンを転写する際にマスクの変形の程度が拡大したとしても、次の物体に第２パターンを転写する際には十分な重ね合わせ精度（位置合わせ精度）を得ることが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、本発明の第１及び第２の露光方法のいずれかを用いて、複数の物体上にパターンを形成する工程と；前記パターンが形成された前記物体を現像する工程と；を含むデバイス製造方法である。

本発明は、第４の観点からすると、マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する少なくとも１つの露光装置と；前記物体上に存在するマークを検出する第１マーク検出系を有し、前記複数の物体のうちの１つの物体上に配列された複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第１マークを前記第１マーク検出系を用いて検出し、該検出結果に基づいて前記複数の区画領域内に形成済みの第１パターンの位置誤差を求める第１計測装置と；前記物体上に存在するマークを検出する第２マーク検出系を有し、前記第１パターンに重ねて第２パターンが前記露光装置によって転写された前記物体上の前記複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第２マークを前記第２マーク検出系を用いて検出し、該検出結果に基づいて前記第１パターンに対する前記第２パターンの重ね合わせ誤差を求める第２計測装置と；前記露光装置と前記第１及び第２計測装置とを統括管理するホストコンピュータと；を備え、前記露光装置及び前記ホストコンピュータのいずれかが、前記第２計測装置で求められた前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、前記第１パターンでの位置誤差と前記第２パターンでの重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して、前記第２パターンが形成される際の露光処理中におけるマスク伸縮変動量を求め、該マスク伸縮変動量を用いてこれを補正するためのマスク伸縮補正モデルの精度を検証し、該検証結果に従って前記マスク伸縮補正パラメータを修正（最適化）し、前記露光装置は、前記マスク伸縮補正パラメータの適用結果に従って前記第２パターンの重ね合わせ誤差を補正し、前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第１パターンに重ねて前記第２パターンを転写する露光システムである。

これによれば、複数の物体のうちの１つの物体についての複数の第１マークと複数の第２マークとの検出結果からそれぞれ求められる第１パターンの位置誤差と第１パターンに対する第２パターンの重ね合わせ誤差とを用いて、補正モデルのパラメータが修正される。その修正された補正モデルを用いて重ね合わせ誤差を補正した上で、次の物体上に第２パターンを転写することができる。従って、先の物体に第２パターンを転写する際にマスクの変形の程度が拡大したとしても、次の物体に第２パターンを転写する際に十分な重ね合わせ精度（位置合わせ精度）を得ることが可能となる。

一実施形態に係るリソグラフィシステムの概略構成を示す図である。 図１のリソグラフィシステムを構成する１つの露光装置の概略構成を示す図である。 図３（Ａ）は、事前計測におけるショット内多点ＥＧＡのサンプルショットの配置の一例を説明するための図、図３（Ｂ）は、ロット処理中のアライメント計測におけるショット内多点ＥＧＡのサンプルショットの配置の一例を説明するための図である。 図４（Ａ）は、事前計測及ぶ事後計測において計測されるウエハ上のサンプルショット内に付与されたアライメントマークの配置の一例を示す図、図４（Ｂ）は、ロット処理中においてショット内多点計測で計測されるサンプルショット内に付与されたアライメントマークの配置の一例を示す図である。 ホストによって行われる、ロット処理シーケンスの処理アルゴリズムに対応するフローチャートである。 図５のステップ５２２のサブルーチンの一例を示すフローチャートである。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ、ロット内のウエハのそれぞれについて、レチクル伸縮変動量計算、及び、レチクル伸縮補正量計算により求められる、レチクル伸縮補正パラメータ最適化前後のショットスケーリングＸ及びショットスケーリングＹを示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図７（Ｂ）に基づいて説明する。

図１には、本発明に係る露光方法を実施するのに好適な一実施形態に係るリソグラフィシステム１００の構成が概略的に示されている。リソグラフィシステム１００は、Ｎ台の露光装置１１０₁〜１１０_N、重ね合わせ計測装置（以下、適宜「計測装置」と略称する）１３０、記憶装置１４０、ターミナルサーバ１５０、及びホストコンピュータ（以下、「ホスト」と略称する）１６０等を備えている。

露光装置１１０₁〜１１０_N、計測装置１３０、及びターミナルサーバ１５０は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１７０に接続されている。また、ターミナルサーバ１５０には、ホスト１６０が接続されている。ホスト１６０には、スカジー（ＳＣＳＩ）等の通信路１８０を介して、記憶装置１４０が接続されている。すなわち、ハードウエア構成上では、露光装置１１０₁〜１１０_N、計測装置１３０、ターミナルサーバ１５０、及びホスト１６０（及び記憶装置１４０）の相互間の通信経路が確保されている。

露光装置１１０₁〜１１０_Nには、少なくとも１つの走査型露光装置、例えばステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（すなわちスキャナ）であって、かつ投影像の歪みの調整能力を有している投影露光装置（以下、特に区別の必要がない限り、単に、露光装置と呼ぶ）１１０_n（ｎは１〜Ｎのいずれか）が含まれる。

図２には、露光装置１１０_nの概略的な構成が示されている。露光装置１１０_n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。

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。

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。

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２７、２９、３０、３１……を含んで構成された、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。レンズエレメント２７、２９、３０、３１……は、レンズ鏡筒３２の内部に保持されている。投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば、１／５（あるいは１／４）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）が表面にレジスト（感応剤）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）。

露光装置１１０_n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（以下、ショットと略称する）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が、以下の説明中では、結像特性補正装置は、主としてロット処理中の露光パワー吸収によるマスク（レチクル）の伸縮変動による投影像（転写像）の歪み（倍率収差含む）を経時的に補正するものとする。

図２において、投影光学系ＰＬを構成する、レチクルＲに最も近いレンズエレメント２７は支持部材２８に固定され、レンズエレメント２７に続くレンズエレメント２９，３０，３１，…は投影光学系ＰＬのレンズ鏡筒３２に固定されている。支持部材２８は、伸縮自在の複数（ここでは３つ）の駆動素子、例えばピエゾ素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（但し、図２では紙面奥側の駆動素子１１ｃは図示せず）を介して投影光学系ＰＬのレンズ鏡筒３２と連結されている。駆動素子１１ａ、１１ｂ、１１ｃに印加される駆動電圧が結像特性制御部１２によって独立して制御され、これによって、レンズエレメント２７が光軸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。各駆動素子によるレンズエレメント２７の駆動量は不図示の位置センサにより厳密に測定され、その位置はサーボ制御により目標位置に保たれるようになっている。なお、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとはレンズエレメント２９等の固定のレンズエレメントの共通の光軸を指すものとする。

なお、上述の説明では、説明の便宜上から、レンズエレメント２７のみが、移動可能であるものとしたが、実際には、投影光学系ＰＬでは、複数枚のレンズエレメント、あるいはレンズ群が、上記レンズエレメント２７と同様に移動可能に構成されている。また、結像特性補正装置では、投影光学系ＰＬを構成する光学素子の一部を移動させて投影像の歪みを補正する構成に加えて、投影光学系ＰＬ内の一部の気密空間内のガス圧を制御（屈折率を調整）することにより投影像の歪みを補正する構成を採用しても良い。

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が搭載されている。ウエハホルダ９上にはウエハＷが真空吸着等により保持されている。

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。なお、ウエハステージＷＳＴに代えて、ＸＹ平面内で移動（θｚ方向の回転を含む）可能なステージと、該ステージ上でウエハホルダ９を保持してＺ軸方向、θｘ方向及びθｙ方向に微動可能なテーブルとを用いることとしても良い。

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。

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。

投影光学系ＰＬの側面には、ウエハＷ上の各ショットに付設されたアライメントマーク（ウエハマーク）及び基準マーク板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としては、例えば、画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。なお、ＦＩＡ系に限らず、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ることはもちろん可能である。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。

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として、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検出系が用いられている。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、主制御装置５０に供給される。主制御装置５０は、供給されたウエハの面位置情報に基づいて、ウエハステージ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴ（ウエハホルダ９）をＺ軸方向及び傾斜方向に駆動して、ウエハＷのフォーカス・レベリング制御を行う。

この他、露光装置１１０_n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。

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１１０_nの構成各部を統括制御する。また、主制御装置５０は、露光装置１１０_nに併設された不図示のコータ・デベロッパ（以下、「Ｃ／Ｄ」と呼ぶ）をも制御する。主制御装置５０は、図２に示されるように、ＬＡＮ１７０に接続され、他の露光装置１１０₁〜１１０_N（ただし、１１０_nを除く）の主制御装置等と通信することができる（図１参照）。

次に、露光装置１１０_nにおける露光処理工程の動作について、簡単に説明する。

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。また、これに続くショット内多点ＥＧＡについては、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。ここで、ショット内多点ＥＧＡとは、ショット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の配列座標及び各ショットの倍率（スケーリング）、ローテーション、直交度を含む変形量を求めるアライメント手法（詳細後述）を意味する。

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の結果に基づいて、ウエハＷ上の全てのショットに、順次、走査露光によりレチクルＲのパターンを転写する。

ウエハＷ上の各ショット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。

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レンズエレメント２７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。ここで、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴの同期駆動の調整とは、レチクルステージ駆動系２２とウエハステージ駆動系２４とを介して走査露光時におけるレチクルＲ（レチクルステージＲＳＴ）とウエハＷ（ウエハステージＷＳＴ）との走査方向の速度比を調整すること、及び両ステージＲＳＴ，ＷＳＴの走査方向を僅かにずらすことを含む。前者によれば、投影像の走査方向についての倍率を補正することができ、後者によれば、投影像を歪ませることができる。

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ショットに縮小転写される。

第１ショット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ショットに対する走査露光を行う。以後、第３ショット以降についても同様の動作を行う。このようにして、ショット間のステッピング動作とショットに対する走査露光動作とが繰り返され、ステップ・アンド・キャン方式でウエハＷ上の全てのショットにレチクルＲのパターンが転写される。

他の露光装置のうち、走査型露光装置である投影露光装置は、上記投影露光装置１１０_nと同様に構成されている。また、静止型露光装置から成る投影露光装置は、基本的には、図２の投影露光装置１１０_nと同様に構成される。但し、これらの静止型露光装置では、それぞれのレチクルステージがＸＹ平面内でＸ、Ｙ及びθｚ方向に微少駆動のみ可能に構成されている点、及び投影光学系ＰＬの円形視野内での照明光ＩＬの照射領域（前述の照明領域や露光領域に対応）が図２の走査型露光装置に比べて大きく、例えば走査型露光装置の走査露光範囲と同程度の大きさを持つ点が異なる。これは、これらの投影露光装置では、ウエハステージ及びレチクルステージを共に静止させた状態で露光が行われるためである。

図１に戻り、計測装置１３０は、露光装置１１０₁〜１１０_N（露光装置１１０_nを含む）とインライン接続されている。計測装置１３０は、上述のようにウエハ上に形成されたパターンの形成状態及び重ね合わせ状態を計測する。詳述すると、計測装置１３０は、前述のアライメント計測（ＥＧＡ）と同様に、パターンとともにウエハ上に形成されたアライメントマークを検出する。これにより、現工程レイヤに形成されたマークの絶対位置（の設計位置からのずれ）及び異なるレイヤに形成されたマーク間の相対位置（位置ずれ）が、それぞれ、形成誤差及び重ね合わせ誤差として求められる。計測装置１３０による計測結果は、ホスト１６０又は露光装置１１０_nの主制御装置５０に供給される。なお、計測装置１３０は、現工程レイヤに対する露光に先立って元工程レイヤに形成されたパターンの重ね合わせ状態を解析する場合、対象ウエハの露光に先立って先に露光されたウエハに形成されたパターンの形成状態を測定してレチクルの熱変形を解析する場合等に使用される。

露光装置１１０₁〜１１０_Nのそれぞれが備える主制御装置及び計測装置１３０は、ＬＡＮ１７０に接続され、ＬＡＮ１７０及びターミナルサーバ１５０を介して、ホスト１６０と通信を行う。ここで、ターミナルサーバ１５０は、ＬＡＮ１７０とホスト１６０との間の通信プロトコル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。ターミナルサーバ１５０の機能によって、ホスト１６０と、ＬＡＮ１７０に接続された露光装置１１０₁〜１１０_N及び計測装置１３０との間の通信が可能となる。

ホスト１６０は、リソグラフィシステム１００を統括的に管理する大型のコンピュータである。ホスト１６０は、各露光装置１１０₁〜１１０_Nから定期的に送られてくる露光履歴（例えば、各露光装置により処理されたウエハのロット名、プロセスプログラム名、及び処理時刻等）、及び各露光装置１１０₁〜１１０_Nの投影像の歪みに関する情報等を、記憶装置１４０に記憶する。ホスト１６０は、露光履歴に基づいて、全てのウエハ（ロット）の露光工程（を含む全デバイス加工工程）における全露光装置の稼動をスケジューリングする。

また、ホスト１６０は、露光装置１１０₁〜１１０_Nにおいて露光に先立って行われるウエハアライメント（ＥＧＡ）の結果、計測装置１３０により測定される形成誤差及び重ね合わせ誤差の結果等を用いて、露光の際に重ね合わせ誤差を解消するための補正情報を作成し、作成された補正情報を記憶装置１４０に記憶する。そして、ホスト１６０は、露光装置１１０_nに対してウエハの露光を指示する際には、記憶装置１４０から必要な補正情報を読み出し、露光装置１１０_nに送信する。補正情報の作成ついては、後述する。

また、ホスト１６０には、マンマシンインタフェースである表示ディスプレイ、キーボード、及びマウス等の入出力装置１６１が備えられている。入出力装置１６１を介して、オペレータが、上述の補正パラメータを入力することもできる。

ＬＡＮ１７０には、バス型ＬＡＮ及びリング型ＬＡＮのいずれも採用可能であるが、本実施形態では、ＩＥＥＥ８０２規格のキャリア敏感型媒体アクセス／競合検出（ＣＳＭＡ／ＣＤ）方式のバス型ＬＡＮが採用されている。

本実施形態のリソグラフィシステム１００において、特に半導体デバイスを製造する場合には、ウエハ上に十数層から二十数層ものパターンが重ね合わせて形成されるため、各層間でのパターンの高い重ね合わせ精度（位置合わせ精度）が要求される。そこで、露光装置１１０_nでは、制御装置が、前述のウエハアライメント（例えばショット内多点ＥＧＡ）を行い、その結果及び必要な補正情報に基づいて、両ステージＲＳＴ，ＷＳＴの同期駆動を調整するとともに、結像特性補正装置を用いてパターンの投影像の歪みを補正して、露光処理を実行する。

露光工程（ロット処理）中、照明光を吸収することによってレチクルが熱変形し、そのレチクルの熱変形に伴いウエハ上に投影されるパターンの像（投影像）が歪む。さらに、同一のレチクルを用いてロット単位（通常、１ロットは２５枚又は５０枚）でウエハを連続して露光するため、ウエハを露光する度にレチクルの変形（特に伸縮）が大きくなり、これによりパターンの投影像の歪みも大きくなる。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）には、ロット内のウエハのそれぞれについて、ロット処理中のレチクル伸縮変動量と露光時（最適化前）の伸縮補正量との差により発生するショットスケーリングＸ（Ｘスケーリング）及びショットスケーリングＹ（Ｙスケーリング）が黒丸を用いて示されている。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）によれば、ウエハを露光する度にショットスケーリングが拡大している、すなわちレチクルが伸長していることがわかる。このため、ウエハの露光開始に先立ってショット変形までも考慮する精密なウエハアライメント（例えばショット内多点ＥＧＡ方式のウエハアライメント）を行っても、十分な重ね合わせ精度（位置合わせ精度）が得られない。

かかる点に鑑みて、本実施形態のリソグラフィシステム１００では、ウエハを露光する度にレチクルの変形（特に伸縮）に由来するパターンの重ね合わせ誤差（位置合わせ誤差）を逐次補正して、１ロットのウエハを連続して露光するロット処理シーケンスを採用している。

図５には、ホスト１６０によって行われる、ロット処理シーケンスの処理アルゴリズムに対応するフローチャートが示されている。

ホスト１６０（又はホスト１６０を介したオペレータ）の指示により、図５のフローチャート（ロット処理シーケンス）が開始される。指示にあたって、ホスト１６０は、露光処理の内容、すなわち、露光処理するロット、使用する露光装置（ここでは露光装置１１０_n）、使用するレチクル（ここではレチクルＲ）等を指定する。同時に、指定されたロットが、露光装置１１０_nに搬入される。１ロットには、Ｋ枚のウエハＷ_ｋ（ｋ＝１〜Ｋ、一例としてＫ＝２５）が含まれているものとする。露光装置１１０_nでは、指定されたレチクルＲがレチクルステージＲＳＴ上にロードされる。

〔ステップ５０２〕
最初のステップ５０２において、ロット内のウエハの番号を示すカウンタｋを１に初期化する（ｋ←１）。

〔ステップ５０４〕
次のステップ５０４では、露光対象のウエハＷ_ｋ（ここでは１枚目のウエハＷ_１）を、重ね合わせ計測装置（計測装置）１３０に搬送する。ウエハＷ_ｋは、露光装置１１０_nにインライン接続されたコータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ（不図示））によりその表面にレジストが塗布された状態で計測装置１３０に搬送される。

〔ステップ５０６〕
次のステップ５０６では、計測装置１３０を用いて、露光対象のウエハＷ_ｋに対する事前計測を行う。

事前計測にあたり、ホスト１６０は、アライメント処理条件を最適化する。ここで、アライメント処理条件には、アライメントマーク（ウエハマーク）の設計条件、アライメントマークの検出条件、アライメントマークの検出結果を処理するための処理条件、位置合わせ誤差の補正方法等が含まれる。なお、アライメントマークの設計条件にはアライメントマークの数、配置、及び形状等が、含まれる。検出条件には検出光を照射してアライメントマークを検出する際の検出光の波長、強度、照明領域の広さ及び形状、並びに位相差等が、含まれる。処理条件には後述するＥＧＡ計算モデルが含まれ、補正方法にはレチクルの伸縮に伴うパターンの投影像の歪みを補正するための補正モデル等が含まれる。

計測装置１３０は、ホスト１６０の指示に応じ、上のアライメント処理条件のそれぞれについて、ウエハＷｋに対してウエハアライメント（ショット内多点ＥＧＡ）を行う。そのウエハアライメントの結果は、計測装置１３０からホスト１６０に送信される。ホスト１６０は、受信した結果を用いて、最適なアライメント処理条件を決定する。なお、後述する最小のアライメント残留誤差を与えるアライメント処理条件を最適条件とする。決定された最適アライメント処理条件は、ホスト１６０から計測装置１３０及び露光装置１１０_ｎに送信される。

図３（Ａ）には、ウエハＷ_ｋ上に配列された複数のショットが示されている。上のアライメント処理条件の最適化により、一例として、ショットＳａ１，Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓａ４，Ｓａ５，Ｓａ６，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３，Ｓｂ４，Ｓｂ５，Ｓｂ６，Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，Ｓｃ４，Ｓｃ５，Ｓｃ６，Ｓｄ１，Ｓｄ２，Ｓｄ３，Ｓｄ４，Ｓｄ５，Ｓｄ６が、ショット内多点ＥＧＡのためのアライメントマークが検出されるショット（サンプルショット）として決定される。

図４（Ａ）には、サンプルショット内に付設されたアライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）の配置の一例が示されている。サンプルショット内には、Ｘ軸方向に関して８個、Ｙ軸方向に関して８個、合計６４個のアライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）が付設されている。それらのＸ軸方向及びＹ軸方向に関する間隔はΔＤである。これらのアライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）が、一例として、上のアライメント処理条件の最適化により、事前計測及び事後計測（のショット内多点ＥＧＡ）においてその位置が計測される（検出される）対象マークとして決定される。

事前計測では、上で決定された最適アライメント処理条件において、ウエハＷ_ｋに対して、ウエハアライメント（ショット内多点ＥＧＡ）のためのアライメントマークの検出が行われる。計測装置１３０は、図３（Ａ）に示されたサンプルショットＳａ１，Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓａ４，Ｓａ５，Ｓａ６，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３，Ｓｂ４，Ｓｂ５，Ｓｂ６，Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，Ｓｃ４，Ｓｃ５，Ｓｃ６，Ｓｄ１，Ｓｄ２，Ｓｄ３，Ｓｄ４，Ｓｄ５，Ｓｄ６のそれぞれに付設された図４（Ａ）に示される配置のアライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）を検出し、ウエハ座標系（あるいはステージ座標系）上でのアライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）の位置（Ｘ位置、Ｙ位置）ξ_ｉｊ，ζ_ｉｊを計測する。その計測結果は、計測装置１３０からホスト１６０に転送される。

ホスト１６０は、アライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）の計測結果ξ_ｉｊ，ζ_ｉｊを用いて、ウエハＷ_ｋに対するショットスケーリングを求める。ここで、アライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）は、元工程レイヤに形成されたパターンとともに形成されている。従って、求められるショットスケーリングは、元工程レイヤに形成されたパターンの形成誤差に対応する。なお、実際には、アライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）は、元工程レイヤに形成されたパターンと同時に、そのパターンが形成されるショットを区画するストリート上に形成されるが、ここでは、説明の便宜上からショット内に配置されるものとしている。

先のアライメント処理条件の最適化により、計測結果ξ_ｉｊ，ζ_ｉｊを数値処理するための計算モデル（ＥＧＡ計算モデル）の一例として、次の３次のショット配列変形計算モデル（ショット線形成分含む）（１ａ），（１ｂ）が決定されているものとする。

ΔＸ＝Ｃｘ_３０Ｗｘ^３＋Ｃｘ_２１Ｗｘ^２Ｗｙ＋Ｃｘ_１２ＷｘＷｙ^２＋Ｃｘ_０３Ｗｙ^３
＋Ｃｘ_２０Ｗｘ^２＋Ｃｘ_１１ＷｘＷｙ＋Ｃｘ_０２Ｗｙ^２
＋Ｃｘ_１０Ｗｘ＋Ｃｘ_０１Ｗｙ＋Ｃｘ_００＋Ｃｘ_ＳＸＳｘ＋Ｃｘ_ＳＹＳｙ …（１ａ）
ΔＹ＝Ｃｙ_３０Ｗｘ^３＋Ｃｙ_２１Ｗｘ^２Ｗｙ＋Ｃｙ_１２ＷｘＷｙ^２＋Ｃｙ_０３Ｗｙ^３
＋Ｃｙ_２０Ｗｘ^２＋Ｃｙ_１１ＷｘＷｙ＋Ｃｙ_０２Ｗｙ^２
＋Ｃｙ_１０Ｗｘ＋Ｃｙ_０１Ｗｙ＋Ｃｙ_００＋Ｃｙ_ＳＸＳｘ＋Ｃｙ_ＳＹＳｙ …（１ｂ）

上のＥＧＡ計算モデル（１ａ），（１ｂ）において、（Ｗｘ，Ｗｙ）及び（Ｓｘ，Ｓｙ）はそれぞれウエハ中心及びショット中心を基準とするアライメントマークの設計上の位置である。また、（Ｃｘ_１０，Ｃｙ_０１）はウエハスケーリング、（Ｃｘ_０１，Ｃｙ_１０）はウエハ回転、（Ｃｘ_００，Ｃｙ_００）はウエハオフセット、（Ｃｘ_ＳＸ，Ｃｙ_ＳＹ）はショットスケーリング、（Ｃｘ_ＳＹ，Ｃｙ_ＳＸ）はショット回転である。これらの係数を、ＥＧＡパラメータと総称する。なお、米国特許第６，８７６，９４６号明細書などに開示されるＥＧＡパラメータとの対応において、ウエハ直交度Ω＝−（Ｃｘ_０１＋Ｃｙ_１０）、ウエハローテーションΘ＝Ｃｙ_１０、ショット直交度ω＝−（Ｃｘ_ＳＹ＋Ｃｙ_ＳＸ）、ショットローテーションθ＝Ｃｙ_ＳＸと与えられる。

ホスト１６０は、計測結果ξ_ｉｊ，ζ_ｉｊを用いて、アライメント残留誤差ε＝Σ_{ｉｊ＝１〜８}（（ξ_ｉｊ−ΔＸ_ｉｊ）^２＋（ζ_ｉｊ−ΔＹ_ｉｊ）^２）が最小となるように、最小自乗法を適用して、ＥＧＡパラメータ及びモデル内に含まれる係数を決定する。ここで、ΔＸ_ｉｊ，ΔＹ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）は、計算モデル（１ａ），（１ｂ）を適用して算出されたアライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）の補正量である。すなわち、計算モデル（１ａ），（１ｂ）の右辺の（Ｗｘ，Ｗｙ）及び（Ｓｘ，Ｓｙ）に設計上の位置を代入して得られる左辺のΔＸ，ΔＹである。

ホスト１６０は、上述のようにして求められたウエハＷ_ｋに対するショットスケーリングＣｘ_ＳＸ，Ｃｙ_ＳＹを記憶装置１４０に記録する。これにより、事前計測が完了する。

〔ステップ５０８〕
次のステップ５０８では、事前計測されたウエハＷ_ｋを、不図示の搬送系を介して露光装置１１０_nに搬送する。露光装置１１０_nに搬送されたウエハＷ_ｋは、ウエハステージＷＳＴ上にロードされる。

〔ステップ５１０〕
次のステップ５１０では、露光装置１１０_nに指示を与えて、露光対象のウエハＷ_ｋに対してウエハアライメント（ショット内多点ＥＧＡ）を行う。先の事前計測と同様に、ＥＧＡ計測のサンプルショットとして図３（Ａ）に示されるサンプルショットが、例えば、ＥＧＡ計算モデルとして３次のショット配列変形計算モデル（ショット線形成分含む）（１ａ），（１ｂ）が選択されているものとする。

また、このステップ５１０における、露光直前のショット内多点計測では、スループットを維持する又は向上させる観点から、前述した事前計測の対象となった、図３（Ａ）に示される２４個より少ない数のショット数、例えば、２４個のショットの一部が計測される。例えば、図３（Ｂ）に示されるように、サンプルショットＳａ１，Ｓａ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｄ１，Ｓｄ２の８ショットが計測される。

前記、計測対象ショットに対して、図４（Ａ）に示される６４個より少ない数のアライメントマーク、例えば、６４個のアライメントマークの一部が検出される。例えば、図４（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向に関して４個、Ｙ軸方向に関して４個、合計１６個のアライメントマークｍ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜４）が検出される。ここで、アライメントマークｍ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜４）のＸ軸方向及びＹ軸方向に関する間隔Δｄは、先の事前計測において使用されたアライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）の間隔ΔＤより大きい（Δｄ＞ΔＤ）。

露光装置１１０_nの主制御装置５０は、このステップ５１０における、露光直前のショット内多点計測として、事前計測において決定された最適アライメント処理条件において、ウエハＷ_ｋに対して、図３（Ｂ）に示されるサンプルショットＳａ１，Ｓａ２，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｄ１，Ｓｄ２内にそれぞれ付与されている図４（Ｂ）に示される１６個のアライメントマークｍ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜４）を検出し、ウエハ座標系（あるいはステージ座標系）上でのアライメントマークｍ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜４）の位置（Ｘ位置、Ｙ位置）ξ_ｉｊ，ζ_ｉｊを計測する。

主制御装置５０は、ショット配列変形計算モデル（ショット線形成分含む）（１ａ），（１ｂ）を適用して、計測結果ξ_ｉｊ，ζ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜４）からウエハ成分（ショット配列誤差）とショット線形成分を取り除く。主制御装置５０は、計測結果ξ_ｉｊ，ζ_ｉｊを用いて、アライメント残留誤差ε＝Σ_{ｉｊ＝１〜４}（（ξ_ｉｊ−ΔＸ_ｉｊ）^２＋（ζ_ｉｊ−ΔＹ_ｉｊ）^２）が最小となるように、最小自乗法を適用して、ＥＧＡパラメータ及びモデル内に含まれる係数を決定する。なお、ΔＸ_ｉｊ，ΔＹ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜４）は、計算モデル（１ａ），（１ｂ）を適用して変換されたアライメントマークｍ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜４）の補正量である。すなわち、計算モデル（１ａ），（１ｂ）の右辺の（Ｗｘ，Ｗｙ）及び（Ｓｘ，Ｓｙ）に設計上の位置を代入して得られる左辺のΔＸ，ΔＹである。

主制御装置５０は、決定されたＥＧＡパラメータ及び係数を用いて、計測結果ξ_ｉｊ，ζ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜４）からウエハ成分（ショット配列誤差）とショット線形成分を取り除いて、残留誤差（すなわちショット内誤差）ｄξ_ｉｊ＝ξ_ｉｊ−ΔＸ’_ｉｊ，ｄζ_ｉｊ＝ζ_ｉｊ−ΔＹ’_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜４）を求める。ここで、ΔＸ’_ｉｊ，ΔＹ’_ｉｊは、ＥＧＡ計算モデル（１ａ），（１ｂ）を適用して算出されたアライメントマークｍ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜４）の補正量である。

なお、ウエハ成分（ショット配列誤差）に高次成分が含まれる場合、同様に取り除く。高次成分の取扱の詳細は、例えば、米国特許出願公開２００６／００４０１９１号明細書に開示されている。

〔ステップ５１２〕
次のステップ５１２では、露光装置１１０_nにより、ホスト１６０からの指示に応じて、ウエハＷ_ｋが、前述の走査露光により露光される。ここで、露光装置１１０_nの主制御装置５０は、事前計測において決定された最適アライメント処理条件に基づき実行されたウエハアライメント（ショット内多点ＥＧＡ）にて求められたＥＧＡパラメータ及び係数を用いて、ウエハ上の処理対象のショットのステージ座標系上での位置座標を算出する。主制御装置５０は、この算出結果とレチクルアライメント及びベースライン計測の結果とに基づいて、結像特性補正装置を介してレンズエレメント２７を駆動しつつ、且つ、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの同期駆動を微小補正しつつ、前述の走査露光を実行する。そして、ウエハＷ上の全ショットに、順次、レチクルＲのパターンを転写する。なお、投影像の歪みを補正するためのレンズエレメントの駆動の詳細は、例えば米国特許第５,１１７,２５５号明細書などに、投影像の歪みを補正するためのステージ駆動の詳細は、例えば米国特許第６，２３５，４３８号明細書などに、開示されている。ウエハ上の全てのショットに対する露光が終了すると、ステップ５１４に移行する。
〔ステップ５１４〕
ステップ５１４では、ｋ＜Ｋが成立するか否かを判断することで、ロット内の全てのウエハＷ_ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）の露光が終了した否かを判断する。この場合、ｋ＝１であるためここでの判断は肯定され、次のステップ５１６に移行する。

〔ステップ５１６〕
ステップ５１６では、露光済みのウエハＷ_ｋを、露光装置１１０_nから重ね合わせ計測装置（計測装置）１３０に搬送する。ただし、ウエハＷ_ｋは、露光装置１１０_nにインライン接続されたコータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ（不図示））により現像されることでレジストパターンが形成された状態で、計測装置１３０に搬送される。

〔ステップ５１８〕
次のステップ５１８では、計測装置１３０を用いて、露光済みのウエハＷ_ｋに対する事後計測を行う。事後計測では、事前計測において決定された最適アライメント処理条件において、ステップ５１２の露光により新たに形成されたアライメントマークと元工程レイヤのマークとのずれ分（重ね合わせ）が計測される。ここで、計測装置１３０は、図３（Ａ）に示されたサンプルショットＳａ１，Ｓａ２，Ｓａ３，Ｓａ４，Ｓａ５，Ｓａ６，Ｓｂ１，Ｓｂ２，Ｓｂ３，Ｓｂ４，Ｓｂ５，Ｓｂ６，Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｃ３，Ｓｃ４，Ｓｃ５，Ｓｃ６，Ｓｄ１，Ｓｄ２，Ｓｄ３，Ｓｄ４，Ｓｄ５，Ｓｄ６のそれぞれに付与された図４（Ａ）に示される配置のアライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）を検出し、元工程レイヤに形成済みのアライメントマークからのＸ及びＹ相対位置（Ｘ及びＹ位置ずれ）Δξ_ｉｊ，Δζ_ｉｊを計測する。その計測結果は、計測装置１３０からホスト１６０に転送される。

ホスト１６０は、アライメントマークＭ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）の計測結果Δξ_ｉｊ，Δζ_ｉｊを用いて、先と同様に、ショット配列変形計算モデル（ショット線形成分含む）（１ａ），（１ｂ）を用いてウエハＷ_ｋに対するショットスケーリングΔＣｘ_ＳＸ，ΔＣｙ_ＳＹを求める。ただし、アライメント残留誤差ε＝Σ_{ｉｊ＝１〜８}（（Δξ_ｉｊ−ΔＸ_ｉｊ）^２＋（Δζ_ｉｊ−ΔＹ_ｉｊ）^２）が最小となるように、ショットスケーリングＣｘ_ＳＸ，Ｃｙ_ＳＹを決定する。決定されたショットスケーリングＣｘ_ＳＸ，Ｃｙ_ＳＹを、事前計測、又は、ウエハアライメント計測（ショット内多点ＥＧＡ）において決定されたショットスケーリングＣｘ_ＳＸ，Ｃｙ_ＳＹと区別するため、それぞれΔＣｘ_ＳＸ，ΔＣｙ_ＳＹと表記する。求められるショットスケーリングΔＣｘ_ＳＸ，ΔＣｙ_ＳＹは、元工程レイヤに形成されたパターンの形成誤差と現工程レイヤに形成されたパターンの形成誤差の差、すなわち両パターンの重ね合わせ誤差（元工程レイヤに形成されたパターンに対する現工程レイヤに形成されたパターンの重ね合わせ誤差）に対応する。

ホスト１６０は、ウエハＷ_ｋに対して求められたショットスケーリングΔＣｘ_ＳＸ，ΔＣｙ_ＳＹを記憶装置１４０に記録する。これにより、事後計測が完了する。

〔ステップ５２０〕
次のステップ５２０では、ウエハＷ_ｋを、不図示の搬送系を介して計測装置１３０から搬出した後、ステップ５２１に進み、事後計測（ステップ５１８）において求められたショットスケーリングΔＣｘ_ＳＸ，ΔＣｙ_ＳＹ、すなわち元工程レイヤに形成されたパターンと現工程レイヤに形成されたパターンとの重ね合わせ誤差が、所定の閾値を超えたか否かを判断する。そして、この判断が肯定された場合、すなわち重ね合わせ誤差が閾値を超えた場合には、レチクルＲが伸縮（熱膨張）し、それによりウエハＷ_ｋに転写されるレチクルＲのパターンの像が変形した可能性があると判断できる。この場合、ステップ５２２のレチクル伸縮補正＆アライメント処理条件の最適化のサブルーチンへ移行する。一方、この判断が否定された場合、すなわち重ね合わせ誤差が閾値を超えていない場合には、ステップ５２２をスキップして、ステップ５２４に移行する。
〔ステップ５２２〕
ステップ（サブルーチン）５２２では、まず、図６のステップ６０２において、ウエハＷ_ｋ毎に、レチクルＲの実際の伸縮変動量Ｅ_X,k＝Ｅ_MX,k＋Ｅ_LX,k＋Ｂ_X,k−Ｓ_SX,k ，Ｅ_Y,k＝Ｅ_MY,k＋Ｅ_LY,k＋Ｂ_Y,k−Ｓ_SY,kを求める。ここで、ウエハＷ_ｋ毎に事前計測（ステップ５０６）において求められたショットスケーリングＣｘ_SX,k，Ｃｙ_SY,kと事後計測（ステップ５１８）において求められたショットスケーリングΔＣｘ_SX,,k ，ΔＣｙ_SY,kとの和から、現工程レイヤに形成されたパターンの形成誤差Ｅ_MX,k＝Ｃｘ_SX,k＋ΔＣｘ_SX,k ，Ｅ_MY,k＝Ｃｘ_SY,k＋ΔＣｘ_SY,k が求められる。

また、アライメント計測（ショット内多点ＥＧＡ）（ステップ５１０）において求められたショットスケーリングＣｘ_SX,k，Ｃｙ_SY,kと事後計測（ステップ５１８）において求められたショットスケーリングΔＣｘ_SX,,k ，ΔＣｙ_SY,kとの和から、現工程レイヤに形成されたパターンの形成誤差Ｅ_MX,k＝Ｃｘ_SX,k＋ΔＣｘ_SX,k ，Ｅ_MY,k＝Ｃｘ_SY,k＋ΔＣｘ_SY,k を求めても良い。

なお、上記の式中のＥ_LX,k ，Ｅ_LY,k はレンズ制御トレース量（結像特性補正装置により補正される量）、Ｂ_X,k，Ｂ_Y,kはベースライン計測による倍率補正量、Ｓ_SX,k ，Ｓ_SY,k は予め設定される一定の倍率オフセットである。これらの補正量は、主制御装置５０から送信されるウエハＷ_ｋについての露光履歴より与えられる。

次のステップ６０３で、次式を用いて、ロット処理中、ウエハＷ_ｋごとにレチクルに吸収される露光パワーＰ_kを求める。

上式（２）において、Ｐ_kは１つ手前のウエハＷ_k-1からウエハＷ_ｋの露光処理かけてレチクルに吸収される露光パワー、Ｅ_L,k はウエハＷ_kにおけるレンズ制御トレース量、Ｅ_L,k-1,m は１つ手前のウエハＷ_k-1におけるレンズ制御トレース量（mは各成分）、ΔｔはウエハＷ_ｋ−１の露光とウエハＷ_ｋの露光との時間間隔、Ｔ_mとＳ_mはそれぞれレチクル伸縮の時定数と飽和値（mは各成分）である。

次のステップ６０４において、ウエハＷ_ｋの露光時におけるレチクルＲの伸縮補正量Ｅ_{X0,k ,}Ｅ_Y0,kを、次のレチクル伸縮補正モデルより算出する。

ここで、Ｅ_X0,k-1,m は、１つ手前のウエハＷ_k-1におけるＸ方向のレチクル伸縮変動量、ΔｔはウエハＷ_ｋ−１の露光とウエハＷ_ｋの露光との時間間隔、Ｐ_ｋは１つ手前のウエハＷ_k-1からウエハＷ_ｋの露光処理かけてレチクルＲに吸収される露光パワー、Ｔ_XmとＳ_XmはそれぞれレチクルＲのＸ方向の伸縮の時定数と飽和値である。

ここで、Ｅ_Y0,k-1,m は、１つ手前のウエハＷ_k-1におけるＹ方向のレチクル伸縮変動量、ΔｔはウエハＷ_ｋ−１の露光とウエハＷ_ｋの露光との時間間隔、Ｐ_ｋは１つ手前のウエハＷ_k-1からウエハＷ_ｋの露光処理かけてレチクルＲに吸収される露光パワー、Ｔ_YmとＳ_YmはそれぞれレチクルＲのＹ方向の伸縮の時定数と飽和値である。なお、ここでは、レチクルＲの収縮と伸長の時定数は同じ値を用いている。

露光時におけるレチクル伸縮補正量を算出する場合は、露光時に結像特性補正装置に適用された時定数と飽和値を設定する。

式（３）、式（４）の右辺の括弧内の第１項は熱放出によるレチクルＲの収縮、第２項は熱吸収によるレチクルＲの膨張を表す。なお、複数のメカニズムがレチクルＲの伸縮に寄与することを想定して、複数ｍの成分の総和からレチクルＲの伸縮補正量が求められる。なお、本実施形態では、経験的にｍ＝３と選ばれる。

次に、ステップ６０８において、上で求められたレチクルＲのＸ方向伸縮補正量Ｅ_X0,k,Ｙ方向伸縮補正量Ｅ_Y0,kが、それぞれ、先に事前計測（、又は、アライメント計測）と事後計測の計測結果から求められたレチクルＲの実際のＸ方向伸縮変動量Ｅ_{X,k ,} Ｙ方向伸縮変動量Ｅ_XYk から顕著にずれているか否かを判断する。そして、この判断が肯定された場合すなわち、差が所定の閾値より大きい場合には、ステップ６１０に進んで、レチクル伸縮補正パラメータ（時定数と飽和値）を最適化する。

具体的には、Ｘ方向のレチクル伸縮の場合、１つ手前のウエハＷ_k-1についての実際の伸縮変動量Ｅ_X0,k-1,m と、１つ手前のウエハＷ_k-1からウエハＷ_ｋの露光処理かけてレチクルＲに吸収される露光パワーＰ_ｋ、及び、１つ手前のウエハＷ_ｋ−１の露光とウエハＷ_ｋの露光との時間間隔Δｔとを、それぞれ、レチクル伸縮補正モデル（３）に代入して、ウエハＷ_ｋ露光時のレチクル伸縮補正量を算出する。これをウエハＷ_１〜Ｗ_ｋについて、順次、遂次計算を行い、左辺Ｅ_Ｘ０，ｋと実際のレチクル伸縮変動量Ｅ_X,kとの残差二乗和が最小となるように最小自乗法を適用して、補正モデル（３）内のＴ_Xm及びＳ_Xmを最適化する。

Ｙ方向のレチクル伸縮の場合、１つ手前のウエハＷ_k-1についての実際の伸縮変動量Ｅ_Y0,k-1,m と、１つ手前のウエハＷ_k-1からウエハＷ_ｋの露光処理かけてレチクルＲに吸収される露光パワーＰ_ｋ、及び、１つ手前のウエハＷ_ｋ−１の露光とウエハＷ_ｋの露光との時間間隔Δｔとを、それぞれ、レチクル伸縮補正モデル（４）に代入して、ウエハＷ_ｋ露光時のレチクル伸縮補正量を算出する。これをウエハＷ_１〜Ｗ_ｋについて、順次、遂次計算を行い、左辺Ｅ_Y0,kと実際のレチクル伸縮変動量Ｅ_Y,kとの残差二乗和が最小となるように最小自乗法を適用して、補正モデル（４）内のＴ_Ym及びＳ_Ymを最適化する。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）には、ウエハＷ_ｋ（ｋ＝１〜２５）のそれぞれについて、レチクルＲの露光時の実際の伸縮変動量Ｅ_X,kとレチクルＲの露光時（最適化前）の伸縮補正量Ｅ_X0,kの差、及び、レチクルＲの露光時の実際の伸縮変動量Ｅ_Y,kとレチクルＲの露光時（最適化前）の伸縮補正量Ｅ_Y0,kの差が、黒丸を用いて示されている。また、レチクルＲの露光時の実際の伸縮変動量Ｅ_X,kとレチクルＲの最適化された予想の伸縮補正量Ｅ_X0,kの差、及び、レチクルＲの露光時の実際の伸縮変動量Ｅ_Y,kとレチクルＲの最適化された予想の伸縮補正量Ｅ_Y0,kの差が、白丸を用いて示されている。

上述のようにレチクル伸縮補正パラメータ（飽和値と時定数）を最適化することにより、レチクルＲの伸縮補正が最適化され、パターンの重ね合わせ誤差が改善されることがわかる。ここでは、ウエハ毎にレチクル伸縮の変動量と補正量を算出しているが、各ウエハのショット毎にレチクル伸縮の変動量と補正量を算出した方が重ね合わせ精度上望ましい。

上述のようにして、ステップ６１０でレチクル伸縮補正パラメータ（飽和値と時定数）の最適化を行った後、ステップ６１２に移行する。

ステップ６１２では、レチクル伸縮補正モデル式（３）と式（４）を用いてレチクルＲの予想伸縮補正量Ｅ_X0,k、及び、Ｅ_Y0,kを求め、その結果を主制御装置５０に送信する。

次のステップ６１４では、最適化前の伸縮補正と最適化後の伸縮補正の変化分、すなわち、レチクルＲの最適化された予想のＸ方向の伸縮補正量Ｅ_X0,kと、レチクルＲの露光時（最適化前）のＸ方向の伸縮補正量Ｅ_X0,kとの変化分（差分）を、ウエハＷ_ｋ毎にＸ方向の重ね合わせ計測結果に反映させる。同様に、レチクルＲの最適化された予想のＹ方向の伸縮補正量Ｅ_Y0,kと、レチクルＲの露光時（最適化前）のＹ方向の伸縮補正量Ｅ_Y0,kとの変化分（差分）を、ウエハＷ_ｋ毎にＹ方向の重ね合わせ計測結果に反映させる。この結果、パターンの重ね合わせ誤差が重ね合わせ閾値より小さくなれば補正処理を終了し、パターンの重ね合わせ誤差が重ね合わせの閾値より大きければ、レチクル伸縮補正以外にも重ね合わせ誤差悪化の要因があると判断して、ステップ６１６に進んで、さらにアライメント処理条件の最適化を行う。

具体的には、ステップ６１６において、ホスト１６０は、事後測定の結果（重ね合わせ誤差）Δξ_ｉｊ，Δζ_ｉｊ（ｉ，ｊ＝１〜８）から、レチクルＲの最適化後のＸ方向の伸縮補正量Ｅ_X0,kと最適化前のＸ方向の伸縮補正量Ｅ_X0,kとの差分（スケーリングＸ変化分）に相当するずれ量、及び、レチクルＲの最適化後のＹ方向の伸縮補正量Ｅ_Y0,kと最適化前のＹ方向の伸縮補正量Ｅ_Y0,kとの差分（スケーリングＹ変化分）に相当するずれ量を差し引き、残差のサンプルショット間のばらつきが無視できるほど小さいか否かを判断する。そして、残差のサンプルショット間のばらつきが無視できるほど小さい場合（所定の閾値より小さい場合）、ホスト１６０は、残差のサンプルショット平均を用いてショットディストーション補正量（ショットスケーリング、ショット回転、ショット高次補正係数等）を求め、その結果を主制御装置５０に送信する。

残差のサンプルショット間のばらつきが無視できない場合（所定の閾値より大きい場合）は、サンプルショットの平均は行わず、ショット個別にショットディストーション補正量（ショットスケーリング、ショット回転、ショット高次補正係数等）を求め、その結果を主制御装置５０に送信する。

ショットディストーション補正計算モデルの一例として、３次の計算モデル（５ａ），（５ｂ）を以下に示す。

Δｘ＝Ｃ_ＳＸ３０Ｓｘ^３＋Ｃ_ＳＸ２１Ｓｘ^２Ｓｙ＋Ｃ_ＳＸ１２ＳｘＳｙ^２＋Ｃ_ＳＸ０３Ｓｙ^３
＋Ｃ_ＳＸ２０Ｓｘ^２＋Ｃ_ＳＸ１１ＳｘＳｙ＋Ｃ_ＳＸ０２Ｓｙ^２
＋Ｃ_ＳＸ１０Ｓｘ＋Ｃ_ＳＸ０１Ｓｙ＋Ｃ_ＳＸ００ …（５ａ）
Δｙ＝Ｃ_ＳＹ３０Ｓｘ^３＋Ｃ_ＳＹ２１Ｓｘ^２Ｓｙ＋Ｃ_ＳＹ１２ＳｘＳｙ^２＋Ｃ_ＳＹ０３Ｓｙ^３
＋Ｃ_ＳＹ２０Ｓｘ^２＋Ｃ_ＳＹ１１ＳｘＳｙ＋Ｃ_ＳＹ０２Ｓｙ^２
＋Ｃ_ＳＹ１０Ｓｘ＋Ｃ_ＳＹ０１Ｓｙ＋Ｃ_ＳＹ００ …（５ｂ）

アライメント処理条件の最適化が終了すると、ステップ５２２のサブルーチンの処理を終了して、メインルーチンのステップ５２４にリターンする。

一方、ステップ６１４における判断が否定された場合、すなわち予想伸縮量Ｅ_Ｘ０，ｋと実測伸縮量Ｅ_Ｘとのずれが無視できる程度である場合（差が所定の閾値以下である場合）には、ステップ６１６をスキップし、ステップ５２２のサブルーチンの処理を終了して、メインルーチンのステップ５２４にリターンする。

この一方、上記ステップ６０８における判断が否定された場合、すなわち差が所定の閾値以下の場合、ステップ６１６に進みアライメント処理条件の最適化を行う。

〔ステップ５２４〕
ステップ５２４では、カウンタｋの値を１インクリメントした後、ステップ５０４に戻り、以降、ステップ５１４における判断が否定されるまで、ステップ５０４以下の処理を繰り返す。

以上のステップを繰り返し、ロット内の全てのウエハＷ_ｋ（ｋ＝１〜Ｋ）の露光が終了すると、ステップ５１４の判断が否定されて、ステップ５３０に移行する。

ステップ５３０では、ウエハＷ_Ｋを露光装置１１０_nから搬出した後、本ルーチンの一連の処理（ロット処理シーケンス）を終了する。

以上詳細に説明したように、本実施形態に係るリソグラフィシステム１００によると、ロット内の１つのウエハについて事前計測及び事後計測が行われる。事前計測では、元工程レイヤに第１パターンとともに形成された第１アライメントマークが検出され、その結果から第１パターンの位置誤差が求められる。また、ここで、事前計測の代わりにアライメント計測（ショット内多点）から得られる位置誤差を用いても良い。事後計測では、現工程レイヤに第２パターンとともに形成された第２アライメントマークが検出され、その結果から第１パターンに対する第２パターンの重ね合わせ誤差が求められる。そして、これらの結果を用いて、レチクル伸縮補正パラメータ（飽和値、時定数）を最適化し、この最適化したレチクル伸縮補正パラメータを用いて、次の露光対象のウエハ上に第２パターンが転写される。従って、先のウエハに第２パターンを転写する際にレチクルの変形の程度が拡大したとしても、次のウエハに第２パターンを転写する際には十分な重ね合わせ精度（位置合わせ精度）を得ることが可能となる。

また、本実施形態に係るリソグラフィシステム１００によると、事後計測で得られる重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、レチクルＲの変形に由来する第２パターンの位置合わせ誤差を補正するためのレチクル伸縮補正モデルに含まれるパラメータ（飽和値、時定数）を最適化した場合にそのレチクル伸縮補正モデルを適用して第２パターンの位置合わせ誤差を補正した場合の残差を補正する位置合わせ条件が算出され（アライメント処理条件が最適化され）、飽和値、時定数を最適化したレチクル伸縮補正モデルが適用されると共に、最適化されたアライメント処理条件に従って、複数のウエハのうちの次の露光対象のウエハ上に配列された複数のショット領域内に形成済みの第１パターンに重ねて第２パターンが転写される。従って、この点においても、先のウエハに第２パターンを転写する際にレチクルの変形の程度が拡大したとしても、次のウエハに第２パターンを転写する際には十分な重ね合わせ精度（位置合わせ精度）を得ることが可能となる。

なお、本実施形態のリソグラフィシステム１００では、ロット内のウエハのそれぞれを露光する度にレチクル伸縮補正及びそのための事前計測及び事後計測を行うこととしたが、これに限らず、例えばレチクル伸縮の変化が緩やかである場合などには、レチクル伸縮補正及びそのための事前計測及び事後計測を複数枚のウエハ毎に行うこととしても良い。なお、これに併せて、事前計測と事後計測の計測結果から求められるレチクルＲの実際の伸縮変動量とレチクル伸縮補正モデルを用いて求められる予想伸縮補正量とのずれの程度を判断する閾値を定めると良い。

また、重ね合わせ計測装置１３０による露光対象のウエハＷ_ｋに対する事前計測の終了後、露光装置１１０_nによるウエハＷ_ｋに対するアライメント計測及び露光が行われるのと並行して、計測装置１３０による次の露光対象のウエハＷ_ｋ＋１に対する事前計測を行うこととしても良い。これにより、露光後のウエハＷ_ｋに対する事後計測の終了後、直ちにウエハＷ_ｋ＋１に対するアライメント計測及び露光を行うことができるので、スループットが向上する。また、事前計測を行わず、アライメント計測（ショット内多点）の結果を用いて、第１パターンの位置誤差を求めても良い。

また、本実施形態のリソグラフィシステム１００には、１つの計測装置１３０のみが導入されているが、複数の計測装置を導入しても良い。ただし、１つのウエハについての事前計測と事後計測を、同じ計測装置を用いて行うこととする。

また、上述の実施形態では、ホスト１６０によって、図５及び図６のフローチャートに対応するロット処理シーケンスが行われるものとしたが、これに限らず、ホスト１６０の機能の少なくとも一部を、露光装置１１０_ｎの主制御装置５０、その他の制御装置に持たせても良いことは勿論である。

また、上述の実施形態では、本発明が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第９９／４９５０４号、欧州特許出願公開第１,４２０,２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する液浸露光装置にも本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショットとショット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、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば米国特許出願公開第２００７/０１２７００６号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。

なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置にも本発明を好適に適用することができる。この他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。

さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショットをほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。

半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、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エッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

本発明の露光方法は、物体上にパターンを精度良く重ね形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法及び露光システムは、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。

１００…リソグラフィシステム、１１０₁〜１１０_N（１１０_n）…露光装置、１３０…計測装置、１６０…ホストコンピュータ、Ｗ…ウエハ、Ｒ…レチクル。

Claims (25)

1. マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する露光方法であって、
   前記複数の物体のうちの１つの物体上に配列された複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第１マークを検出し、該検出結果を用いて前記複数の区画領域内に形成済みの第１パターンの位置誤差を求める第１工程と；
   前記第１パターンに重ねて第２パターンが転写された前記複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第２マークを検出し、該検出結果を用いて前記第１パターンに対する前記第２パターンの重ね合わせ誤差を求める第２工程と；
   前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、
   前記第１パターンでの位置誤差と前記第２パターンでの重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して、前記第２パターンが形成される際の露光処理中におけるマスク伸縮変動量を求め、
   該マスク伸縮変動量を用いてこれを補正するためのマスク伸縮補正モデルの精度を検証し、
   該検証結果に従って前記マスク伸縮補正パラメータを修正する第３工程と；
   前記修正したマスク伸縮補正パラメータを用いて前記第２パターンの重ね合わせ誤差を補正して、前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第１パターンに重ねて前記第２パターンを転写する第４工程と；
   を含む露光方法。
2. 前記第３工程では、前記マスク伸縮変動量を用いて前記マスク伸縮補正モデルに含まれるパラメータを最適化する請求項１に記載の露光方法。
3. 前記第３工程では、前記マスク伸縮補正モデルの精度の検証結果より前記精度の低下が認められた場合に、前記マスク伸縮補正パラメータを修正する請求項１又は２に記載の露光方法。
4. 前記位置誤差と前記重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して求められるマスクの伸縮変動量と、前記マスク伸縮補正モデルを用いて求められるマスク伸縮補正量とのずれが許容範囲外である場合に、前記第４工程に先立って前記ずれを用いて前記重ね合わせ誤差を補正し、位置合わせ条件を最適化する工程を、さらに含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光方法。
5. 前記第３工程にて前記マスク伸縮補正精度の検証結果より前記精度の低下が認められない場合に、前記第４工程に先立って、前記重ね合わせ誤差を用いて位置合わせ条件を最適化する工程を、さらに含む請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光方法。
6. 前記第３工程では、前記位置合わせ条件をさらに用いて前記補正モデルの精度を検証する請求項４又は５に記載の露光方法。
7. 前記位置合わせ条件には、前記物体上に付与される複数のマークの設計条件と、前記複数のマークを検出するための検出条件と、前記複数のマークの検出結果を処理するための処理条件と、前記位置合わせ誤差の補正方法と、のうちの少なくとも１つを含む、請求項４〜６のいずれか一項に記載の露光方法。
8. 前記設計条件は、前記複数のマークの数、配置、及び形状のうちの少なくとも１つを含む請求項７に記載の露光方法。
9. 前記検出条件は、前記複数のマークを照明光を用いて照明する際の該照明光の波長、強度、照明領域の広さ及び形状、並びに位相差のうちの少なくとも１つを含む請求項７又は８に記載の露光方法。
10. 前記第４工程では、前記最適化された位置合わせ条件の下で前記第２パターンを順次転写する、請求項４〜９のいずれか一項に記載の露光方法。
11. 前記第４工程では、前記補正モデルを用いて、前記複数の区画領域の倍率に由来する前記位置合わせ誤差を補正する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の露光方法。
12. 前記第４工程では、前記次の物体上に配列された前記複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第１マークを検出し、該検出結果を用いて前記第２パターンを転写する請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光方法。
13. 前記パターンは光学系を介して前記物体上に転写され、
    前記第４工程では、前記光学系を構成する光学素子を駆動制御することによって前記位置合わせ誤差を補正する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の露光方法。
14. 前記パターンは前記マスクと前記物体とを相対駆動することにより該物体上に転写され、
    前記第４工程では、前記相対駆動を制御することによって前記位置合わせ誤差を補正する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の露光方法。
15. 前記第１〜第４工程を繰り返すことにより、前記第２パターンを前記複数の物体上に順次転写する請求項１〜１４のいずれか一項に記載の露光方法。
16. 前記重ね合わせ誤差の程度に応じて前記第１及び第２工程が所定数置きの物体に対してのみ行われる請求項１５に記載の露光方法。
17. マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する露光方法であって、
    第１パターンに重ねて第２パターンが転写された前記物体上の複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数のマークを検出し、該検出結果を用いて前記第１パターンに対する前記第２パターンの重ね合わせ誤差を求める第１工程と；
    前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、位置合わせ条件及び該位置合わせ条件に対応する位置合わせ結果の情報を取得し、前記第２パターンが形成されたマスクの変形に由来する前記第２パターンの重ね合わせ誤差を補正するための補正モデルに含まれるパラメータを最適化し、その最適化後の補正モデルを適用して前記第２パターンの重ね合わせ誤差を補正した場合の残差を補正する位置合わせ条件を算出する第２工程と；
    前記最適化後の補正モデルを適用すると共に、前記算出された位置合わせ条件に従って、前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第１パターンに重ねて前記第２パターンを転写する第３工程と；
    を含む露光方法。
18. 請求項１〜１７のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、複数の物体上にパターンを形成する工程と；
    前記パターンが形成された前記物体を現像する工程と；
    を含むデバイス製造方法。
19. マスクに形成されたパターンを複数の物体上に順次転写する少なくとも１つの露光装置と；
    前記物体上に存在するマークを検出する第１マーク検出系を有し、前記複数の物体のうちの１つの物体上に配列された複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第１マークを前記第１マーク検出系を用いて検出し、該検出結果に基づいて前記複数の区画領域内に形成済みの第１パターンの位置誤差を求める第１計測装置と；
    前記物体上に存在するマークを検出する第２マーク検出系を有し、前記第１パターンに重ねて第２パターンが前記露光装置によって転写された前記物体上の前記複数の区画領域の少なくとも一部に付設された複数の第２マークを前記第２マーク検出系を用いて検出し、該検出結果に基づいて前記第１パターンに対する前記第２パターンの重ね合わせ誤差を求める第２計測装置と；
    前記露光装置と前記第１及び第２計測装置とを統括管理するホストコンピュータと；
    を備え、
    前記露光装置及び前記ホストコンピュータのいずれかが、前記第２計測装置で求められた前記重ね合わせ誤差が許容範囲外である場合に、
    前記第１パターンでの位置誤差と前記第２パターンでの重ね合わせ誤差との和に露光処理中の補正量を加算して、
    前記第２パターンが形成される際の露光処理中におけるマスク伸縮変動量を求め、
    該マスク伸縮変動量を用いてこれを補正するためのマスク伸縮補正モデルの精度を検証し、
    該検証結果に従って前記マスク伸縮補正パラメータを修正（最適化）し、
    前記露光装置は、前記マスク伸縮補正パラメータの適用結果に従って前記第２パターンの重ね合わせ誤差を補正し、
    前記複数の物体のうちの次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第１パターンに重ねて前記第２パターンを転写する露光システム。
20. 前記第１マーク検出系と前記第２マーク検出系とは、同一のマーク検出系である請求項１９に記載の露光システム。
21. 前記露光装置と前記ホストコンピュータとのいずれかは、前記補正モデルの適用結果に従って、前記複数の区画領域の倍率に由来する前記位置合わせ誤差を補正する請求項１９又は２０に記載の露光システム。
22. 前記露光装置は、前記複数の物体のそれぞれの上に存在するマークを検出する検出系を備え、該検出系を用いて前記次の物体上に配列された複数の区画領域内の少なくとも一部に付設された前記第１マークを検出し、該検出結果に基づいて、前記次の物体上に配列された複数の区画領域内に形成済みの前記第１パターンに重ねて前記第２パターンを転写する請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の露光システム。
23. 前記露光装置は、前記位置合わせ誤差を補正する補正系を備える請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の露光システム。
24. 前記露光装置は、複数のレンズ素子を含み、前記マスクに形成されたパターンを前記物体上に投影する光学系を備え、
    前記補正系は、前記複数のレンズ素子の少なくとも一部を駆動するレンズ駆動装置を含む請求項２３に記載の露光システム。
25. 前記露光装置は、前記マスクを保持して移動する第１移動体と、前記複数の物体のそれぞれを保持して移動する第２移動体と、前記第１及び第２移動体の位置情報を計測する計測系とを備え、
    前記補正系は、前記計測系の計測結果に基づいて、前記第１及び第２移動体を駆動することによって前記位置合わせ誤差を補正する請求項２３又は２４に記載の露光システム。

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