特許 5771938 露光方法、サーバ装置、露光装置及びデバイスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5771938

(24)【登録日】2015年7月10日

(45)【発行日】2015年9月2日

(54)【発明の名称】露光方法、サーバ装置、露光装置及びデバイスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20150813BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 521

【請求項の数】40

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2010-231548(P2010-231548)

(22)【出願日】2010年10月14日

(65)【公開番号】特開2012-84793(P2012-84793A)

(43)【公開日】2012年4月26日

【審査請求日】2013年9月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004112

【氏名又は名称】株式会社ニコン

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100107836

【弁理士】

【氏名又は名称】西 和哉

(72)【発明者】

【氏名】沖田 晋一

【審査官】 新井 重雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０６６６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０８４３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０８０５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１９２３１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０４１０２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０２６６５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０３８８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２００４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２６４４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２２７８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２９４４７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２４２０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７１１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８６４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６６８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１００３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０４５８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０７２５０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０４−２２５２１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マスクに設けられたパターンの像を基板に露光する露光方法であって、
前記基板に露光された転写パターンを計測すること、
前記転写パターンの計測結果と、前記マスクの熱変形に対応するマスク伸縮変動量に基づいて、マスク伸縮補正値を算出すること、
該マスク伸縮補正値を用いて像面の位置及び姿勢のうち少なくとも一方についての調整を行うこと、及び
前記調整が行われた前記像を前記基板に投影すること、
を含み、
前記調整は、前記像面の位置及び姿勢の０次変形成分と、前記像面の位置及び姿勢の０次変形成分の変動率との少なくとも１つが所定の閾値を超えている場合に行う
露光方法。

【請求項2】

前記パターンは、フォーカスモニタ可能なパターンであることを含み、
前記マスク伸縮変動量は、フォーカス制御誤差に対応する補正量を含む
請求項１に記載の露光方法。

【請求項3】

前記マスク伸縮変動量は、前記マスクの熱変形量に関する第一関数に基づいて設定され、
前記調整は、前記第一関数を補正することを含む
請求項１又は請求項２に記載の露光方法。

【請求項4】

前記第一関数の補正は、
前記マスク伸縮変動量を用いて前記関数の更新値を算出し、前記更新値を用いて前記関数を更新することを含む
請求項３に記載の露光方法。

【請求項5】

前記第一関数は、前記基板に対して前記像を投影する際に用いられる投影レンズの制御トレースデータ、及び、前記像の結像位置を制御するためのフォーカス制御トレースデータ、のうち少なくとも一方に基づいて設定される
請求項３又は請求項４に記載の露光方法。

【請求項6】

前記像面の位置の調整は、前記像の投影方向における前記像面の移動量を調整することを含み、
前記像面の姿勢の調整は、前記投影方向に対する前記像面の傾斜量を調整することを含む
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の露光方法。

【請求項7】

前記調整は、前記移動量、前記傾斜量、前記移動量の変動率、及び、前記傾斜量の変動率、のうち少なくとも１つが所定の閾値を超えている場合に行う
請求項６に記載の露光方法。

【請求項8】

前記転写パターンの計測は、前記転写パターンの形成に関する他の動作と並行して行う請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の露光方法。

【請求項9】

前記像の結像位置の調整に用いられるフォーカス調整機構のフォーカスキャリブレーションの補正値として、前記マスクに設けられた前記パターンの伸縮変動量に基づいて算出された前記マスク伸縮補正値と前記マスクに設けられたフォーカスキャリブレーション用パターンの伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値との差分を算出し、この差分値でフォーカスキャリブレーション値の補正を行う
請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の露光方法。

【請求項10】

前記フォーカス調整機構の前記フォーカスキャリブレーションの補正値は、請求項９に記載の、前記マスクに設けられた前記パターンの伸縮変動量に基づいて算出された前記マスク伸縮補正値と、前記マスクに設けられたフォーカスキャリブレーション用パターンの伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値と、の差分を算出する、マスクの熱変形量に関する第二関数、及び、請求項３に記載のマスクの熱変形量に関する第一関数に基づいて算出され、
前記フォーカス調整機構の前記フォーカスキャリブレーションの実行は、前記第二関数を補正することを含む
請求項９に記載の露光方法。

【請求項11】

前記第二関数の補正は、前記マスク伸縮変動量を用いて前記第二関数の第二更新値を算出し、
前記第二更新値を用いて前記第二関数を更新することを含む
請求項１０に記載の露光方法。

【請求項12】

前記フォーカスキャリブレーション結果に対して、投影時の所定の寄与分を補正して算出されたマスク上のフォーカスキャリブレーション用パターンの伸縮変動量に基づいて算出されたマスクの伸縮補正値と、前記フォーカスキャリブレーション用パターンの伸縮変動量との差分、または、この差分の変動率が所定の閾値を超えている場合に前記第二関数を更新することを含む
請求項１０又は請求項１１に記載の露光方法。

【請求項13】

前記調整は、前記像面の位置及び姿勢の０次変形成分の変動率、前記像面の位置及び姿勢の１次変形成分の変動率及び２次以上の高次変形成分の変動率のうち少なくとも１つが所定の閾値を超えている場合に行う
請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載の露光方法。

【請求項14】

前記調整は、前記所定の閾値を超えた対象についての前記関数の更新値を算出することを含む
請求項１１又は請求項１３に記載の露光方法。

【請求項15】

マスクに設けられたパターンの像を基板に露光する露光方法であって、
前記基板に露光された転写パターンを計測すること、
前記転写パターンの計測結果と、前記マスクの熱変形に対応するマスク伸縮変動量に基づいて、マスク伸縮補正値を算出すること、
該マスク伸縮補正値を用いて像面の位置及び姿勢のうち少なくとも一方についての調整を行うこと、及び
前記調整が行われた前記像を前記基板に投影すること、
を含み、
前記調整は、前記像面の位置及び姿勢の０次変形成分と、前記像面の位置及び姿勢の０次変形成分の変動率との少なくとも１つが所定の閾値を超えている場合に行い、
前記転写パターンの形成は、
前記マスクに設けられた前記パターンの前記像を、複数の前記基板を含む第一の単位基板群のそれぞれの前記基板に対して連続して露光することと、
第一の前記単位基板群に対する前記像の露光の後、所定の時間をおいて、前記マスクと同一のマスクに設けられた前記パターンの前記像を、第二の前記単位基板群のそれぞれの前記基板に対して連続して行うことと、
を含み、
前記調整は、第一の前記単位基板群への前記像の露光と第二の前記単位基板群への前記像の露光との間における前記マスク伸縮変動量に基づいて算出された前記マスク伸縮補正値に応じて行うことを含む
露光方法。

【請求項16】

前記転写パターンの計測結果に基づく第一の単位基板群のマスク伸縮変動量と第二の単位基板群のマスク伸縮変動量との間におけるマスク伸縮変動量オフセットは、前記像の結像位置を調整するためのフォーカスキャリブレーション用パターンの計測結果に基づく第一の単位基板群のマスク伸縮変動量と第二の単位基板群のマスク伸縮変動量との間におけるマスク伸縮変動量オフセットに合わせるように補正され、
この補正されたマスク伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値に応じて、前記像の調整量を算出することを含む
請求項１５に記載の露光方法。

【請求項17】

前記フォーカスキャリブレーション用パターンの計測結果に基づく第一の単位基板群のマスク伸縮変動量は、第一の前記単位基板群のうち最後の基板に対するマスク伸縮変動量を算出し、
前記フォーカスキャリブレーション用パターンの計測結果に基づく第二の単位基板群のマスク伸縮変動量は、第二の前記単位基板群のうち最初の基板に対するマスク伸縮変動量を算出し、
前記２つの算出結果の差分を前記マスク伸縮変動量オフセットとする
請求項１６に記載の露光方法。

【請求項18】

前記転写パターンの計測結果に基づく第一の単位基板群のマスク伸縮変動量と第二の単位基板群のマスク伸縮変動量との間におけるマスク伸縮変動量オフセットは、前記フォーカスキャリブレーション用パターンの計測結果に基づく第一の単位基板群のマスク伸縮変動量と第二の単位基板群のマスク伸縮変動量との間におけるマスク伸縮変動量オフセットに合わせるため、前記２つのマスク伸縮変動量オフセットの差分を前記転写パターンの計測結果に基づく第二の前記単位基板群の各マスク伸縮変動量に加算する
請求項１６に記載の露光方法。

【請求項19】

前記フォーカスキャリブレーションの計測結果が、第一の前記単位基板群のうち最後の前記基板に対して所定数以前に行われた前記フォーカスキャリブレーションの計測結果である場合には、警告表示を行う
請求項１６から請求項１８のうちいずれか一項に記載の露光方法。

【請求項20】

基板に転写された転写パターンの計測結果を含む入力信号が入力される入力部と、
入力された前記計測結果と、マスクの熱変形に対応するマスク伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値を用いて像面の位置及び姿勢のうち少なくとも一方についての調整データを生成する生成部と、
生成された前記調整データを含む出力信号が出力される出力部とを備え、
前記調整データの生成は、前記像面の位置及び姿勢の０次変形成分と、前記像面の位置及び姿勢の０次変形成分の変動率との少なくとも１つが所定の閾値を超えている場合に行う
サーバ装置。

【請求項21】

前記マスクに設けられたパターンは、フォーカスモニタ可能なパターンであることを含み、
前記マスク伸縮変動量は、フォーカス制御誤差に対応する補正量を含む
請求項２０に記載のサーバ装置。

【請求項22】

前記マスク伸縮変動量は、前記マスクの熱変形量に関する第一関数に基づいて設定され、
前記調整データは、前記第一関数を補正するデータである
請求項２０又は請求項２１に記載のサーバ装置。

【請求項23】

前記調整データは、前記マスク伸縮変動量を用いて算出される更新値によって前記第一関数を更新するデータである
請求項２２に記載のサーバ装置。

【請求項24】

前記第一関数は、前記基板に対して前記パターンの像を投影する際に用いられる投影レンズの制御トレースデータ、及び、前記像の結像位置を制御するためのフォーカス制御トレースデータ、のうち少なくとも一方に基づいて設定される
請求項２２又は請求項２３に記載のサーバ装置。

【請求項25】

前記像面の位置の調整は、前記像の投影方向における前記像面の移動量を調整することを含み、
前記像面の姿勢の調整は、前記投影方向に対する前記像面の傾斜量を調整することを含む
請求項２０から請求項２４のうちいずれか一項に記載のサーバ装置。

【請求項26】

前記調整は、前記移動量、前記傾斜量、前記移動量の変動率、及び、前記傾斜量の変動率、のうち少なくとも１つが所定の閾値を超えている場合に行う
請求項２５に記載のサーバ装置。

【請求項27】

前記転写パターンの計測は、前記転写パターンの形成に関する他の動作と並行して行う
請求項２０から請求項２６のうちいずれか一項に記載のサーバ装置。

【請求項28】

前記生成部は、前記マスク伸縮変動量に基づいて、前記像の結像位置の調整に用いられるフォーカス調整機構のフォーカスキャリブレーション値を補正するデータを生成する
請求項２０から請求項２７のうちいずれか一項に記載のサーバ装置。

【請求項29】

前記フォーカスキャリブレーション値を補正するデータは、請求項２８に記載の、前記マスクに設けられたパターンの伸縮変動量に基づいて算出された前記マスク伸縮補正値と、前記マスクに設けられたフォーカスキャリブレーション用パターンの伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値と、の差分を算出する、マスクの熱変形量に関する第二関数、及び、請求項２２に記載のマスクの熱変形量に関する第一関数とに基づいて設定され、
前記フォーカス調整機構のフォーカスキャリブレーションの実行は、前記第二関数を補正することを含む
請求項２８に記載のサーバ装置。

【請求項30】

前記第二関数の補正は、前記マスク伸縮変動量を用いて前記第二関数の第二更新データを算出し、前記第二更新データを用いて前記第二関数を更新することを含む
請求項２９に記載のサーバ装置。

【請求項31】

前記調整データの生成は、前記像面の位置及び姿勢の０次変形成分の変動率、前記像面の位置及び姿勢の１次変形成分の変動率並びに２次以上の高次変形成分の変動率のうち少なくとも１つが所定の閾値を超えている場合に行う
請求項２０から請求項３０のうちいずれか一項に記載のサーバ装置。

【請求項32】

前調整データの生成は、前記所定の閾値を超えた対象についての前記関数の更新値を算出することを含む
請求項３０又は請求項３１に記載のサーバ装置。

【請求項33】

基板に転写された転写パターンの計測結果を含む入力信号が入力される入力部と、
入力された前記計測結果と、マスクの熱変形に対応するマスク伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値を用いて像面の位置及び姿勢のうち少なくとも一方についての調整データを生成する生成部と、
生成された前記調整データを含む出力信号が出力される出力部とを備え、
前記調整データの生成は、前記像面の位置及び姿勢の０次変形成分と、前記像面の位置及び姿勢の０次変形成分の変動率との少なくとも１つが所定の閾値を超えている場合に行い、
前記伸縮補正量は、
前記マスクに設けられた前記パターンの前記像を、複数の前記基板を含む第一の単位基板群のそれぞれの前記基板に対して連続して投影すると共に、第一の前記単位基板群に対する前記像の投影の後、所定の時間をおいて、前記マスクと同一のマスクに設けられた前記パターンの前記像を、第二の前記単位基板群のそれぞれの前記基板に対して連続して行う場合における、第一の前記単位基板群への前記像の投影と第二の前記単位基板群への前記像の投影との間における前記マスク伸縮変動量である
サーバ装置。

【請求項34】

前記入力信号は、第二の前記単位基板群のうち最初の前記基板に対する計測結果を含み、
前記生成部は、
第一の前記単位基板群のうち最後の前記基板に対する前記転写パターンの形成時における前記マスク伸縮変動量を算出すると共に、
最初の前記基板に対する前記計測結果と、算出された最後の前記基板に対する前記転写パターンの形成時における前記マスク伸縮変動量と、に応じて前記調整データを生成する
請求項３３に記載のサーバ装置。

【請求項35】

前記入力信号に含まれる前記計測結果が、第一の前記単位基板群のうち最後の前記基板に対して所定数以前に行われたフォーカス調整機構のフォーカスキャリブレーションの計測結果である場合には、警告表示を行う
請求項３４に記載のサーバ装置。

【請求項36】

請求項２０から請求項３５のうちいずれか一項に記載のサーバ装置を備える露光装置。

【請求項37】

マスクに設けられたパターンの像を基板に露光する露光装置であって、
前記像の結像位置を調整するフォーカス調整機構と、
前記フォーカス調整機構を較正する較正装置と、
請求項２０から請求項２５のうちいずれか一項に記載のサーバ装置から前記マスクに設けられた露光パターンの伸縮変動量と前記マスクに設けられたフォーカスキャリブレーション用パターンの伸縮変動量とを受信する受信装置と、
マスクに設けられた露光パターンの伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値とマスクに設けられたフォーカスキャリブレーション用パターンの伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値との差分を算出し、この差分値でフォーカスキャリブレーション値の補正を行わせる制御装置と
を備える露光装置。

【請求項38】

前記制御装置は、
前記マスクに設けられた露光パターンの伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値と、前記マスクに設けられたフォーカスキャリブレーション用パターンの伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値との差分を算出する、前記マスクの熱変形量に関する第二関数、及び、前記マスクの熱変形量に関する第一関数に基づいてフォーカスキャリブレーションの補正値を算出し、
前記投影光学系のフォーカスキャリブレーションを実行する際には、前記第二関数を補正することを含む
請求項３７に記載の露光装置。

【請求項39】

前記制御装置は、前記第二関数の補正の際、前記マスク伸縮変動量を用いて前記第二関数の第二更新値を算出し、前記第二更新値を用いて前記第二関数を更新することを含む
請求項３８記載の露光装置。

【請求項40】

請求項３６から請求項３９のうちいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
露光された前記基板を現像することと
を含むデバイスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、露光方法、サーバ装置、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、半導体素子、液晶表示素子、撮像装置（ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）等）、薄膜磁気ヘッド等のデバイスは高集積化が図られている。特に、半導体素子は、高機能化及び低コスト化等の要請から、種々の電気部品を１チップ上に集積した大規模集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）とされることが多い。ＬＳＩは、それが搭載される電子機器全体の性能を大きく左右するため、ＬＳＩ単体での性能向上が望まれている。とりわけ、ＬＳＩに形成されるトランジスタを高速化しつつ低消費電力化する要請が高まっている。

【0003】

上記のデバイスは、例えばフォトリソグラフィ法によって製造される。フォトリソグラフィ法では、例えばマスクに形成されるパターンを基板上に投影する露光処理が繰り返し行われる（例えば、特許文献１参照）。この露光処理では、基板上に既に形成されている転写パターンと、次に形成すべきパターンの光学像とを精確に重ね合わせる必要がある。

【0004】

一方、露光処理の処理時間が経過するにつれて、露光光の照射を受けるマスクの温度が上昇し、処理時間の経過と共にマスクが変形することがある。マスクにこのような熱変形が生じると、基板上に形成された転写パターンに光学像を重ね合わせる際、転写パターンと光学像とがずれてしまう。この結果、重ね合わせの精度が低下することになり、露光精度の低下につながる虞がある。

【0005】

これに対して、例えば露光処理の経過時間とマスクの熱変形量との関係をマスクの種類毎に予めモデリングしておき、同一種類のマスクを用いて露光する場合の熱変形量を予測し、予測結果に応じて投影光学系の倍率を変更することで光学像を補正する手法が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許出願公開第２００５／０２４８７４４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、マスクが熱変形すると、上記のような重ね合わせの位置ずれの他、投影光学系のベストフォーカス位置が変化する場合がある。この場合、転写パターン上にぼやけた像が投影される場合があり、重ね合わせの精度が低下してしまう一因となる。このため、所期の転写パターンの形成精度を維持する技術が求められている。

【0008】

本発明は、所期の転写パターン形成精度を維持することができる露光方法、サーバ装置、露光装置及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第一の態様に従えば、マスクに設けられたパターンの露光光像を基板に投影して当該基板にパターンの転写パターンを形成する露光方法であって、転写パターンを計測し、この計測結果に対して投影時の所定の寄与分を補正して算出されたマスク伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値に応じて、露光光像の像面の位置及び姿勢のうち少なくとも一方についての調整を行い、調整が行われた露光光像を前記基板に投影する露光方法が提供される。

【0010】

本発明の第二の態様に従えば、マスクに設けられたパターンの露光光像が基板に投影されて形成される転写パターンを計測した計測結果を含む入力信号が入力される入力部と、入力された計測結果に対して投影時の所定の寄与分を補正して算出されたマスク伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値に応じて、露光光像の像面の位置及び姿勢のうち少なくとも一方についての調整データを生成する生成部と、生成された調整データを含む出力信号が出力される出力部とを備えるサーバ装置が提供される。

【0011】

本発明の第三の態様に従えば、本発明のサーバ装置を備える露光装置が提供される。

【0012】

本発明の第四の態様に従えば、マスクに設けられたパターンの露光光像を基板に投影して基板に前記パターンの転写パターンを形成する露光装置であって、露光光像の結像位置を調整するフォーカス調整機構と、フォーカス調整機構を較正する較正装置と、本発明の第三の態様の一形態に従うサーバ装置から前記マスクに設けられた露光パターンの伸縮変動量と前記マスクに設けられたフォーカスキャリブレーション用パターンの伸縮変動量とを受信する受信装置と、マスクに設けられた露光パターンの伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値とマスクに設けられたフォーカスキャリブレーション用パターンの伸縮変動量に基づいて算出されたマスク伸縮補正値との差分を算出し、この差分値でフォーカスキャリブレーション値の補正を行わせる制御装置とを備える露光装置が提供される。

【0013】

本発明の第五の態様に従えば、本発明の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された前記基板を現像することとを含むデバイスの製造方法が提供される。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、所期の転写パターン形成精度を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】露光システムの構成を示す図。

【図2】露光装置の構成を概略的に示す図。

【図3】計測装置の構成を概略的に示す図。

【図4】マスクの構成を示す図。

【図5】サーバ装置の構成を示すブロック図。

【図6】露光システムによる露光処理を示すフローチャート。

【図7】露光パターンに基づくマスク伸縮変動量を示すグラフ。

【図8】フォーカスキャリブレーション用パターンに基づくマスク伸縮変動量を示すグラフ。

【図9】露光システムの他の構成を示す図。

【図10】露光システムの他の構成を示す図。

【図11】マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0016】

［第一実施形態］
以下、図面を参照して、本発明の第一実施形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る露光システムの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、露光システムＳＹＳは、露光装置ＥＸ、計測装置ＭＳ及びサーバ装置ＳＲを備えている。露光システムＳＹＳは、サーバ装置ＳＲと露光装置ＥＸ及び計測装置ＭＳとの間では情報の通信が行われるようになっており、露光装置ＥＸから計測装置ＭＳには、露光対象である基板が搬送されるようになっている。

【0017】

図２は、露光装置ＥＸの構成を示す図である。
図２に示すように、露光装置ＥＸは、パターンＭｐを有するマスクＭを介した露光光ＥＬを基板Ｐに投影することで基板Ｐを露光する構成になっており、照明光学系ＩＬ、マスクステージＭＳＴ、投影光学系ＰＬ、フォーカス検出装置ＦＤ、基板ステージＰＳＴ及び制御装置ＣＯＮＴを有している。

【0018】

以下、露光装置ＥＸの説明においては、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について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

【0019】

照明光学系ＩＬは、露光光ＥＬでマスクＭを照明する。照明光学系ＩＬは、露光光ＥＬの光源ユニット、オプティカル・インテグレータを含む照度均一化光学系、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系等（何れも不図示）を含んで構成されている。

【0020】

マスクステージＭＳＴは、照明光学系ＩＬの例えば−Ｚ側に配置されている。マスクステージＭＳＴは、マスク保持機構（不図示）及び駆動機構（不図示）を有している。マスクステージＭＳＴは、例えばマスクＭを真空吸着又は静電吸着等により保持し、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能に設けられている。

【0021】

投影光学系ＰＬは、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンＭｐの像（露光光像）Ｉｍを基板Ｐに投影する。投影光学系ＰＬは、例えば複数の投影レンズなどの光学系を有している。当該光学系は、物体面（マスクＭ）側と像面（基板Ｐ）側との両方がテレセントリックとなっており、所定の縮小倍率β（βは例えば１／４，１／５等）でパターンＭｐの像Ｉｍを基板Ｐに投影する。なお、マスクパターンＭｐには、結像特性を計測するための複数のフォーカスモニタ用パターンＭｆとフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃが形成されている。ここで、フォーカスモニタ用パターンＭｆとフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃは、別々の場所に設けてもよい。

【0022】

投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向は、Ｚ方向に設定されている。投影光学系ＰＬには、温度や気圧を検出するセンサと、温度、気圧等の環境変化に応じて投影光学系ＰＬの結像特性等の光学特性を一定に制御するレンズコントローラとが設けられている。センサの温度や気圧の計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力されるようになっている。制御装置ＣＯＮＴは、センサから出力された温度や気圧の測定結果に基づいて、レンズコントローラを介して投影光学系ＰＬの光学特性を制御するようになっている。

【0023】

レンズコントローラは、投影レンズを駆動するレンズ駆動機構を有している。レンズ駆動機構は、各投影レンズを独立して駆動可能である。レンズ駆動機構により、各投影レンズのＸ方向チルト及びＹ方向チルトが独立して調整されるようになっている。

【0024】

フォーカス・レベリング検出系ＦＤは、基板ステージＰＳＴに支持されている基板Ｐの表面の位置及び姿勢を検出する。フォーカス・レベリング検出系ＦＤの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力されるようになっている。制御装置ＣＯＮＴはフォーカス・レベリング検出系ＦＤの検出結果に基づいて、基板Ｐ表面のＺ軸方向の位置情報、及び基板ＰのθＸ及びθＹ方向の傾斜情報を検出することができる。

【0025】

基板ステージＰＳＴは、投影光学系ＰＬの−Ｚ側に配置されている。基板ステージＰＳＴは、不図示の基板保持機構及び駆動機構を有している。基板ステージＰＳＴは、例えば基板Ｐを真空吸着又は静電吸着等により保持し、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、θＸ方向（ロール方向）、θＹ方向（ピッチ方向）及びθＺ方向に移動可能に設けられている。

【0026】

基板ステージＰＳＴは、基板ＰのＺ方向の位置及びθＸ方向及びθＹ方向の傾斜を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むことができる構成となっている。加えて、基板ステージＰＳＴは、基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行うことができる構成となっている。なお、基板ステージＰＳＴのうちＺ方向の位置及びθＸ方向及びθＹ方向の傾斜を制御するＺチルトステージと、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行うＸＹステージとを別個に設けても良いことは言うまでもない。

【0027】

制御装置ＣＯＮＴは、例えば照明光学系ＩＬの光源の動作や、マスクステージＭＳＴのマスク保持動作及び駆動動作、投影光学系ＰＬのレンズコントローラの動作、フォーカス・レベリング検出系ＦＤの駆動動作、基板ステージＰＳＴの基板保持動作及び駆動動作など、上記各部の動作を制御する。制御装置ＣＯＮＴには、例えば不図示の記憶部及び通信部が設けられている。制御装置ＣＯＮＴは、通信部を介してサーバ装置ＳＲとの間で情報の通信が可能になっている。

【0028】

制御装置ＣＯＮＴの記憶部には、例えばマスクＭの種類ごとに設定されたマスク伸縮補正データが記憶されている。マスクＭに露光光が照射されると、当該露光光のエネルギーによってマスクＭの温度が上昇し、マスクＭが熱変形することがある。マスクＭが熱変形すると、当該マスクＭを介して基板Ｐに投影される露光光像Ｉｍが変形したり、当該露光光像Ｉｍの像面がＺ方向に移動したり、Ｘ方向及びＹ方向のうち少なくとも一方に傾いたりする場合がある。

【0029】

このため、基板ステージＰＳＴでは、例えばマスクＭの熱変形による露光光像ＩｍのＺ方向への移動やＸ方向、Ｙ方向への傾きを矯正するためのフォーカス・レベリングのオフセット補正も行われるようになっている。オフセット補正は、例えば基板ステージＰＳＴの位置及び姿勢のうち少なくとも一方を補正することによって行われる。マスク伸縮補正データは、この基板ステージＰＳＴの位置及び姿勢の補正に用いられるデータである。

【0030】

マスク伸縮補正データは、例えばマスクＭの種類ごとのマスク伸縮量に基づいて設定されている。マスク伸縮量は、例えば露光開始からの時間の関数として設定されている。この関数は、例えば実験やシミュレーション、試験露光などによって予め求めておくことができる。したがって、制御装置ＣＯＮＴは、露光開始からの時間に基づいて、投影光学系ＰＬの投影倍率を補正するようになっている。

【0031】

図３は、計測装置ＭＳの構成を示すブロック図である。
計測装置ＭＳは、例えば露光装置ＥＸにおいて基板Ｐ上に形成された転写パターンＣｐを計測する。転写パターンＣｐには、マスクＭのパターンＭｐに含まれるフォーカスモニタ用パターンＭｆの転写マークが含まれている。

【0032】

フォーカスモニタ用パターンＭｆは、例えば図４に示すように、マスクＭの各角部、各辺部及び中央部に１つずつ配置されている。当該フォーカスモニタ用パターンＭｆは、実際のデバイスパターンと隣接するレイアウト上に入れられ、フォーカスモニタ値がプラス・デフォーカスとマイナス・デフォーカスで識別可能で、フォーカスモニタ値が露光量に依存せず、任意の照明条件で使用でき、短時間で高精度に計測可能なパターンであることが求められる。例えば、特開２００１−１００３９２、特開２００１−１８９２６４などが公開されている。
計測装置ＭＳは、転写パターンＣｐのうちフォーカスモニタ用パターンＭｆに相当する部分を検出することにより、転写パターンＣｐのフォーカス条件を検出可能である。

【0033】

図３に戻って、計測装置ＭＳは、ステージ２１、計測機構２２及び制御装置ＣＯＮＴ２を有している。ステージ２１は、不図示の基板保持機構及び駆動機構を有している。ステージ２１は、基板Ｐを保持して移動可能に設けられる。計測機構２２は、基板Ｐ上に形成された転写パターンＣｐを検出する。計測結果は、制御装置ＣＯＮＴ２に送られるようになっている。

【0034】

制御装置ＣＯＮＴ２は、不図示の記憶部、判断部及び通信部を有している。記憶部には、例えば計測機構２２の計測データを含む各種データが記憶されている。計測データとしては、例えばフォーカス条件のデータなどが挙げられる。フォーカス条件のデータは、それぞれ像ＩｍのＺ方向における像面の位置、Ｘ方向、Ｙ方向についての像面の傾きについてのデータを含む。

【0035】

判断部は、計測機構２２の計測結果と記憶部に記憶された閾値とを比較し、計測結果が閾値を超えたか否かを判断する。通信部は、例えばサーバ装置ＳＲとの間で情報の送受信を行う。計測装置ＭＳと露光装置ＥＸとの間には、露光装置ＥＸから計測装置ＭＳに基板Ｐを搬送する不図示の搬送装置が設けられている。

【0036】

図５は、サーバ装置ＳＲの構成を示すブロック図である。
図５に示すように、サーバ装置ＳＲは、露光装置側通信部３１、計測装置側通信部３２、制御部３３及び表示部３４を有する。露光装置側通信部３１は、露光装置ＥＸとの間で情報を送受信する。計測装置側通信部３２は、計測装置ＭＳとの間で情報を送受信する。

【0037】

制御部３３は、異常検出部３５、データ処理部３６、ファイル作成部３７、表示制御部３８及び記憶部３９を有している。制御部３３には、例えばＣＰＵなどの不図示の制御装置が設けられている。

【0038】

異常検出部３５は、計測装置側通信部３２で受信される計測装置ＭＳからの異常通知信号を検出する。異常検出部３５は、異常通知信号を検出をトリガーとして、露光装置ＥＸに対してデータ要求信号を送信する。データ要求信号は、露光装置ＥＸ内の露光データをサーバ装置ＳＲに送信させる信号である。このときの露光データとしては、例えばマスク伸縮補正ファイルや各種ログデータなどが挙げられる。ログデータとしては、例えばレンズ制御トレース変動量、フォーカス制御のトレース変動量などが挙げられる。各データは、それぞれＺ方向についての位置データ、Ｘ方向及びＹ方向についての傾きデータを含む。マスク伸縮補正ファイルは、例えばマスクＭの種類ごとに予め設定されたデータファイルである。具体的には、マスク伸縮補正ファイルには、露光開始からの時間とマスクＭの変形量との関係を示す関数についての、変形量の飽和値及び時定数が含まれている。

【0039】

データ処理部３６は、露光装置ＥＸからの露光データに含まれるログデータ及び計測装置ＭＳからの計測データを用いて、基板Ｐごとに、実際のマスク伸縮変動量やマスクに吸収される露光パワーを算出する。データ処理部３６は、算出されたマスク伸縮変動量とマスクに吸収される露光パワーに基づいて、最適なマスク伸縮補正値を算出する。

【0040】

ここで、ログデータについて、フォーカスモニタ用パターンの計測データに基づく像面上下変動量をＥ_{ＭｅｓｒＺ}、マスクの熱変形起因の経時的なフォーカス変動に対する露光中のＺ方向への補正量をＥ_ｅｘｐＺとすると、露光処理中のＺ方向マスク伸縮変動量Ｅ_Ｚは、下記［数１］で示す式によって求められる。［数１］で示されるように、マスク伸縮変動量Ｅ_Ｚは、フォーカスモニタ用パターン計測結果Ｅ_{ＭｅｓｒＺ}に対して、マスクの熱変形に起因する経時的なフォーカス変動に対する露光中のＺ方向への補正量をＥ_ｅｘｐＺを加算し、露光中のフォーカスＺ制御誤差Ｅ_ｅｒｒＺを差し引いた値である。

【0041】

【数1】

【0042】

ここで、ログデータについて、フォーカスモニタ用パターンの計測データに基づく像面のロール方向姿勢の変動量をＥ_{ＭｅｓｒＲｏｌｌ}、マスクの熱変形起因の経時的なフォーカス変動に対する露光中のロール方向への補正量をＥ_{ｅｘｐＲｏｌｌ}とすると、露光処理中のロール方向マスク伸縮変動量Ｅ_Ｒｏｌｌは、下記［数２］で示す式によって求められる。［数２］で示されるように、マスク伸縮変動量Ｅ_Ｒｏｌｌは、フォーカスモニタ用パターン計測結果Ｅ_{ＭｅｓｒＲｏｌｌ}に対して、マスクの熱変形に起因する経時的なフォーカス変動に対する露光中のロール方向への補正量Ｅ_{ｅｘｐＲｏｌｌ}を加算し、露光中のロール制御誤差Ｅ_{ｅｒｒＲｏｌｌ}を差し引いた値である。

【0043】

【数2】

【0044】

ここで、ログデータについて、フォーカスモニタ用パターンの計測データに基づく像面上下変動量をＥ_{ＭｅｓｒＺ}、マスクの熱変形起因の経時的なフォーカス変動に対する露光中のＺ方向への補正量をＥ_ｅｘｐＺとすると、露光処理中のＺ方向マスク伸縮変動量Ｅ_Ｚは、下記［数３］で示す式によって求められる。［数１］で示されるように、マスク伸縮変動量Ｅ_Ｚは、フォーカスモニタ用パターン計測結果Ｅ_{ＭｅｓｒＺ}に対して、マスクの熱変形に起因する経時的なフォーカス変動に対する露光中のＺ方向への補正量をＥ_ｅｘｐＺを加算した値である。

【0045】

ここで、ログデータについて、フォーカスモニタ用パターンの計測データに基づく像面のピッチ方向姿勢の変動量をＥ_{ＭｅｓｒＰｉｔｃｈ}、マスクの熱変形起因の経時的なフォーカス変動に対する露光中のピッチ方向への補正量をＥ_{ｅｘｐＰｉｔｃｈ}とすると、露光処理中のピッチ方向マスク伸縮変動量Ｅ_{Ｐｉｔｃｈ}は、下記［数３］で示す式によって求められる。［数３］で示されるように、マスク伸縮変動量Ｅ_{Ｐｉｔｃｈ}は、フォーカスモニタ用パターン計測結果Ｅ_{ＭｅｓｒＰｉｔｃｈ}に対して、マスクの熱変形に起因する経時的なフォーカス変動に対する露光中のピッチ方向への補正量Ｅ_{ｅｘｐＰｉｔｃｈ}を加算し、露光中のピッチ制御誤差Ｅ_{ｅｒｒＰｉｔｃｈ}を差し引いた値である。

【0046】

【数3】

【0047】

また、基板Ｐごとにマスクに吸収される露光パワーＰ（ｔ）［単位はＷ］は、基板Ｐごとの平均露光処理時刻をｔ［単位はｓｅｃ］、１つ前の平均露光処理時刻からの経過時間を△ｔ［単位はｓｅｃ］、時刻ｔにおけるＸ方向のレンズ制御トレース変動量をＥ_ＬｃＸ（ｔ）［単位はｐｐｍ］、時刻ｔより１つ手前のＸ方向レンズ制御トレース変動量（ｎ成分、ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）をＥ_ＬｃＸｎ（ｔ−△ｔ）［単位はｐｐｍ］、露光Ｘ飽和値ｎ成分（ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）Ｓ_{Ｍａｇ＿ｎ}［単位はｐｐｍ／Ｗ］、露光Ｘ時定数ｎ成分（ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）をＴ_{Ｍａｇ＿ｎ}［単位はｓｅｃ］とすると、下記［数４］に示す式によって求められる。

【0048】

【数4】

【0049】

また、データ処理部３６は、時刻ｔにおけるマスク伸縮変動量Ｅ_ＬｃＸ（ｔ）［単位はｐｐｍ］を示す下記［数５］のモデル式において、時刻ｔより１つ手前のマスク伸縮変動量Ｅ_ＬｃＸｎ（ｔ−△ｔ）［単位はｐｐｍ］（ｎ成分、ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）と時刻ｔにおいてマスクに吸収される露光パワーＰ（ｔ）［単位はＷ］に基づいて、△ｔ時間ごとに逐次計算を行い、マスク伸縮変動量データとモデル式との残差二乗和が最小となる飽和値Ｓ_{Ｍａｇ＿ｎ}及び時定数Ｔ_{Ｍａｇ＿ｎ}を算出する。算出される飽和値Ｓ_{Ｍａｇ＿ｎ}（ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）、時定数Ｔ_{Ｍａｇ＿ｎ}（ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）が最適なマスク伸縮補正値となる。

【0050】

【数5】

【0051】

更に、データ処理部３６は、マスクＭの熱変形に起因するフォーカス変動量の時系列データＥ_Ｚ（ｔ）と、［数４］及び［数５］によって算出される露光パワーＰ（ｔ）とに基づいて、マスクＭの熱変形に起因するフォーカス変動量に対するＺ方向の補正最適値を算出する。

【0052】

マスクＭの熱変形に起因するフォーカス変動の時系列モデル式は、以下の［数６］のように表される。なお、時刻ｔにおけるＺ方向のマスク伸縮変動量をＥ_Ｚ（ｔ）［単位はｎｍ］、時刻ｔのＺ方向のマスク伸縮変動量（ｎ成分、ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）をＥ_Ｚ＿ｎ（ｔ）［単位はｎｍ］、時刻ｔより１つ手前のマスク伸縮変動量をＥ_Ｚ＿ｎ（ｔ−△ｔ）［単位はｎｍ］（ｎ成分、ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）、露光中におけるＺ方向への変動の飽和値ｎ成分（ｎ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）をＳ_Ｚ＿ｎ［単位はｎｍ／Ｗ］、露光中におけるＺ方向への変動の時定数ｎ成分（ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）をＴ_Ｚ＿ｎ［単位はｓｅｃ］とする。この［数６］において、マスク伸縮変動量データとモデル式との残差二乗和が最小となる飽和値Ｓ_Ｚ＿ｎ及び時定数Ｔ_Ｚ＿ｎを算出する。

【0053】

【数6】

【0054】

更に、データ処理部３６は、マスクＭの熱変形に起因するフォーカス変動量の時系列データＥ_Ｚ（ｔ）と、［数４］及び［数５］によって算出される露光パワーＰ（ｔ）とに基づいて、マスクＭの熱変形に起因する像Ｉｍの像面のＸ方向に対する傾斜変動量の補正最適値を算出する。

【0055】

マスクＭの熱変形に起因するフォーカス変動の時系列モデル式は、以下の［数７］のように表される。なお、時刻ｔにおけるθＸ方向（ロール方向）のレンズ又はフォーカス制御トレース変動量をＥ_Ｒｏｌｌ（ｔ）［単位はｕｒａｄ］、時刻ｔのθＸ方向レンズ又はフォーカス制御トレース変動量（ｎ成分、ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）をＥ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}（ｔ）［単位はｕｒａｄ］、時刻ｔより１つ手前のマスク伸縮変動量をＥ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}（ｔ−△ｔ）［単位はｕｒａｄ］（ｎ成分、ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）、露光中におけるθＸ方向への変動の飽和値ｎ成分（ｎ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）をＳ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}［単位はｕｒａｄ／Ｗ］、露光中におけるθＸ方向への変動の時定数ｎ成分（ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）をＴ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}［単位はｓｅｃ］とする。この［数７］において、マスク伸縮変動量データとモデル式との残差二乗和が最小となる飽和値Ｓ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}及び時定数Ｔ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}を算出する。

【0056】

【数7】

【0057】

更に、データ処理部３６は、マスクＭの熱変形に起因するフォーカス変動量の時系列データＥ_Ｚ（ｔ）と、［数４］及び［数５］によって算出される露光パワーＰ（ｔ）とに基づいて、マスクＭの熱変形に起因する像Ｉｍの像面のＹ方向に対する傾斜変動量の補正最適値を算出する。

【0058】

マスクＭの熱変形に起因するフォーカス変動の時系列モデル式は、以下の［数８］のように表される。なお、時刻ｔにおけるθＹ方向（ピッチ方向）のレンズ又はフォーカス制御トレース変動量をＥ_{Ｐｉｔｃｈ}（ｔ）［単位はｕｒａｄ］、時刻ｔのθＹ方向のレンズ又はフォーカス制御トレース変動量（ｎ成分、ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）をＥ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}（ｔ）［単位はｕｒａｄ］、時刻ｔより１つ手前のマスク伸縮変動量をＥ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}（ｔ−△ｔ）［単位はｕｒａｄ］（ｎ成分、ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）、露光中におけるθＹ方向への変動の飽和値ｎ成分（ｎ＝Ａ，Ｂ，Ｃ）をＳ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}［単位はｕｒａｄ／Ｗ］、露光中におけるθＹ方向への変動の時定数ｎ成分（ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）をＴ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}［単位はｓｅｃ］とする。この［数８］において、マスク伸縮変動量データとモデル式との残差二乗和が最小となる飽和値Ｓ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}及び時定数Ｔ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}を算出する。

【0059】

【数8】

【0060】

尚、ここでは、基板ごとの平均露光処理時刻を用いたが、各基板のショットごとの平均露光処理時刻を用いて、マスク伸縮変動量とマスクに吸収される露光パワーを算出し、最適なマスク伸縮補正値を求めてもよい。

【0061】

ファイル作成部３７は、データ処理部３６において算出された最適補正値を用いてマスク伸縮補正ファイルを最適化し、最適補正ファイルを作成する。

【0062】

表示制御部３８は、データ処理部３６における算出結果や、ファイル作成部３７において作成された最適補正ファイルのデータを表示部３４に表示させる。表示制御部３８は、各算出結果を個別に表示させて当該表示を切り替えることもできるし、各算出結果を対応付けた状態で表示させることもできる。

【0063】

記憶部３９は、例えば露光装置側通信部３１及び計測装置側通信部３２を介して受信されたデータや、データ処理部３６及びファイル作成部３７において処理されたデータなどが記憶される。

【0064】

次に、図６を参照して、上記のように構成された露光システムＳＹＳの動作を説明する。図６は、露光システムＳＹＳによる処理工程を示すフローチャートである。
露光装置ＥＸにおいて基板Ｐの露光処理が行われる（ステップＳ１）。制御装置ＣＯＮＴは、露光装置ＥＸの周囲の環境（温度、湿度及びクリーン度を含む）が所定の状態となるよう下位の調整手段等を制御する。環境を調整した後、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭをマスクステージＭＳＴのマスク保持部に保持させる。

【0065】

制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭを保持させた後、マスクアライメント、ベースライン計測等の準備作業が行わせる。その後、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴに基板Ｐを保持させ、アライメントセンサを用いた基板Ｐのファインアライメント（ＥＧＡ；エンハンスト・グローバル・アライメント等）を行わせ、基板Ｐ上の複数のショット領域の配列座標を求める。制御装置ＣＯＮＴは、アライメント結果に基づいてレーザ干渉計の計測値をモニタしつつ、駆動機構を制御して基板Ｐの第一ショットの露光のための走査開始位置に基板ステージＰＳＴを移動させる。制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージＭＳＴと基板ステージＰＳＴとのＹ方向の走査を開始させ、両ステージがそれぞれの目標走査速度に達すると、露光用照明光によってマスクＭのパターン領域を照明させ、走査露光を開始させる。

【0066】

マスクＭのパターン領域の異なる領域が照明光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、基板Ｐ上の第一ショットの走査露光が完了する。これにより、マスクＭのパターンが投影光学系ＰＬを介して基板Ｐ上の第一ショット領域に縮小転写される。

【0067】

このようにして、第一ショットの走査露光が終了すると、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴをＸ、Ｙ方向にステップ移動させ、第二ショットの露光のため走査開始位置に移動させる。制御装置ＣＯＮＴは、上記第一ショット領域と同様に、第二ショット領域に対して走査露光を行わせる。当該制御により、基板Ｐ上のショット領域の走査露光と次ショット露光のためのステップ移動とが繰り返し行われ、基板Ｐ上の露光対象ショット領域の全てにマスクＭのパターンが順次転写される。

【0068】

露光処理の処理時間が経過するにつれ、露光光の照射を受けるマスクＭの温度が上昇し、処理時間の経過と共にマスクＭが変形することがある。マスクＭにこのような熱変形が生じると、基板Ｐ上に形成された転写パターンＣｐに露光光像Ｉｍを重ね合わせる際、転写パターンＣｐに対して露光光像Ｉｍのフォーカスがずれてしまう場合がある。この結果、露光パターンの線幅精度、及び、重ね合わせの精度が低下することになり、露光精度の低下につながる虞がある。

【0069】

そこで、本実施形態では、例えば露光処理の経過時間とマスクＭの熱変形量との関係をマスクの種類毎に予めモデリングしておき、同一種類のマスクＭを用いて露光する場合の熱変形量を予測し、予測結果に応じて基板ステージＰＳＴの位置及び姿勢などを変更することで露光光像ＩｍのＺ方向の位置、θＸ方向及びθＹ方向への傾き（姿勢）を補正する。

【0070】

全てのショット領域にパターンが転写された後、制御装置ＣＯＮＴは、当該基板Ｐを搬出させる。露光装置ＥＸから搬出された基板Ｐは、不図示のレジストコーター・デベロッパーによって現像処理され、そして、不図示の搬送機構によって計測装置ＭＳに搬送され、基板Ｐに転写された転写パターンＣｐが計測される（ステップＳ２）。

【0071】

計測装置ＭＳの制御装置ＣＯＮＴ２は、計測された転写パターンＣｐのフォーカス条件に基づいて、当該転写パターンＣｐを形成する際の像Ｉｍの像面の移動量や傾斜量を算出し、これら移動量、傾斜量が所定の閾値を超えたと判断した場合、または、移動量の変動率、傾斜量の変動率が所定の閾値を超えたと判断した場合は（ステップＳ３のＹＥＳ）、制御装置ＣＯＮＴ２は、異常通知信号をサーバ装置ＳＲに送信すると共に、異常のあった転写パターンＣｐの計測データをサーバ装置ＳＲに送信する（ステップＳ４）。

【0072】

サーバ装置ＳＲの制御部３３の異常検出部３５において、計測装置ＭＳからの異常通知信号が検出されると（ステップＳ５のＹＥＳ）、制御部３３は露光装置ＥＸに対してデータ要求信号を送信する（ステップＳ６）。露光装置ＥＸにおいて当該信号が受信されると（ステップＳ７のＹＥＳ）、制御装置ＣＯＮＴは、露光データとして、上記のマスク伸縮補正ファイル、レンズ制御トレース変動量、フォーカス制御トレース変動量をサーバ装置ＳＲに送信する（ステップＳ８）。

【0073】

サーバ装置ＳＲで露光データが受信されると（ステップＳ９のＹＥＳ）、データ処理部３６は、送信された露光データ及び計測データに基づいて、基板Ｐごとに、マスク伸縮変動量及びマスクに吸収される露光パワーを算出し、これらの算出結果に基づいて、最適なマスク伸縮補正値である飽和値Ｓ_Ｚ＿ｎ、Ｓ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}、Ｓ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}（ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）及び時定数Ｔ_Ｚ＿ｎ、Ｔ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}、Ｔ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}（ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ）を算出する。（ステップＳ１０）。

【0074】

その後、ファイル作成部３７は、算出された最適補正値｛Ｓ_Ｚ＿ｎ、Ｔ_Ｚ＿ｎ｜ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ｝、｛Ｓ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}、Ｔ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}｜ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ｝、｛Ｓ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}、Ｔ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}｜ｎ＝Ａ、Ｂ、Ｃ｝によってマスク伸縮補正ファイル内の飽和値Ｓ_Ｚ＿ｎ、Ｓ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}、Ｓ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}及び時定数Ｔ_Ｚ＿ｎ、Ｔ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}、Ｔ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}を最適化し、最適補正ファイルを作成する（ステップＳ１１）。作成された最適補正ファイルは、露光装置側通信部３１を介して露光装置ＥＸに送信される（ステップＳ１２）。

【0075】

露光装置ＥＸにおいて最適補正ファイルが受信されると（ステップＳ１３のＹＥＳ）、制御装置ＣＯＮＴは、送信された最適補正ファイルによってマスク伸縮補正ファイルの内容（飽和値Ｓ_Ｚ＿ｎ、Ｓ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}、Ｓ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}及び時定数Ｔ_Ｚ＿ｎ、Ｔ_{Ｒｏｌｌ＿ｎ}、Ｔ_{Ｐｉｔｃｈ＿ｎ}）を更新する（ステップＳ１４）。制御装置ＣＯＮＴは、更新したマスク伸縮補正ファイルに基づいて基板ステージＰＳＴのＺ方向の位置、θＸ方向への傾き及びθＹ方向への傾きのうち少なくとも１つを制御し、以降の露光処理を行わせる。

【0076】

このように、本実施形態によれば、マスクＭに設けられたパターンＭａの露光光像Ｉｍを基板Ｐに投影し当該基板ＰにパターンＭａの転写パターンＣｐを形成し、計測装置ＭＳにおいて転写パターンＣｐを計測し、この計測結果に対して、露光処理中のフォーカス補正量の加算を行って、マスク伸縮変動量を算出する。そして、前記マスク伸縮変動量、及び、マスクに吸収される露光パワーに基づいて算出された最適なマスク伸縮補正値に基づいて、露光光像Ｉｍの像面の位置及び姿勢のうち少なくとも一方を調整することとしたので、個々に熱変形の特性が異なるマスクＭを用いる場合であっても、更には、同じマスクＭでも露光装置ごとのマスク吸着状態によって、マスク変形の特性が異なる場合であっても、露光光像Ｉｍの調整を迅速に行うことができる。これにより、スループットにほとんど影響を及ぼすことなく、所期の露光精度を維持することができる。

【0077】

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
本実施形態では、上記の露光装置ＥＸにおいて、フォーカス・レベリング検出系ＦＤのフォーカスキャリブレーションを行う場合の動作を説明する。本実施形態では、第一実施形態と同一構成の露光装置ＥＸを用いて説明する。したがって、上記実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付して説明する。

【0078】

露光装置ＥＸでは、フォーカス・レベリング検出系ＦＤのキャリブレーション（較正）を行わせるようにしている。この場合、前提条件として照明系の開口絞り板（不図示）の通常絞りが選択され、照明条件として通常照明条件が設定されているものとする。ベストフォーカス位置の検出には、例えば、マスクＭのフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃを用いて行う。

【0079】

まず、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス用マスク上のフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃが投影光学系ＰＬの光軸上にほぼ一致するように、マスクステージＭＳＴを移動させる。次に、制御装置ＣＯＮＴは、露光光ＥＬがフォーカスモニタ用パターンＭｆに照射されるように照明領域を規定する。この状態で、制御装置ＣＯＮＴは、マスクＭに露光光ＥＬを照射させつつ、基板ステージＰＳＴをＸ軸方向に走査させ、フォーカス・レベリング検出系ＦＤを用いてフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃの空間像計測をスリットスキャン方式により行わせる。この動作を、フォーカスキャリブレーション用パターンＭｃのそれぞれについて行わせる。

【0080】

この際、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴのＺ軸方向の位置を所定のステップピッチで変化させつつ、計測マークの空間像計測を複数回繰り返し、各回の光強度信号（光電変換信号）を記憶する。制御装置ＣＯＮＴは、繰り返しにより得られた複数の光強度信号（光電変換信号）をそれぞれフーリエ変換し、それぞれの１次周波数成分と０次周波数成分との振幅比であるコントラストを求める。制御装置ＣＯＮＴは、そのコントラストが最大となる光強度信号に対応する基板ステージＰＳＴのＺ位置を検出し、この位置を投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置として決定する。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカスキャリブレーション用パターンＭｃのそれぞれについて得られた各ベストフォーカス位置に基づいて所定の統計的処理を行うことにより、Ｚ方向、θＸ方向及びθＹ方向におけるフォーカス・レベリング検出系ＦＤのベストフォーカス位置を求めることができる。

【0081】

このようなフォーカスキャリブレーションを行う場合、マスク熱変形は非線形であるため、例えばフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃには合うものの露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に対してはフォーカスずれ（オフセット）が生じてしまう、といった問題が発生する場合がある。例えば、露光処理中、基板５枚ごとにフォーカスキャリブレーションを実行した場合、基板５枚ごとに異なる値のフォーカスオフセットが露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に生じてしまう。

【0082】

これに対して、露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に対する最適なマスク伸縮補正パラメータ（時定数と飽和値）とフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに対する最適なマスク伸縮補正パラメータ（時定数と飽和値）の両方を求めておき、露光処理中にフォーカスキャリブレーションを実行した際は、その時刻における露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に基づくマスク伸縮補正量とフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに基づくマスク伸縮補正量の両方を算出し、その差分をオフセット補正値として、フォーカスキャリブレーション値に加算することにより、従来のフォーカスキャリブレーション時に発生する露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に対するフォーカスずれをなくすることが可能となる。

【0083】

この動作を行うためには、制御装置ＣＯＮＴは、露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）と同様に、まず、下記の［数９］、［数１０］及び［数１１］に示すように、Ｚ方向、θＸ方向（ロール方向）及びθＹ方向（ピッチ方向）におけるマスク伸縮変動量（補正しない場合のマスク伸縮変動量）Ｖ_Ｚ及びＶ_Ｒｏｌｌ及びＶ_{Ｐｉｔｃｈ}を算出する。

【0084】

ここで、フォーカスキャリブレーション用パターンの計測結果に基づく像面上下変動量Ｖ_{ＭｅｓｒＺ}が［数９］で示されるように、上下方向マスク伸縮変動量Ｖ_Ｚである。

【0085】

【数9】

【0086】

ここで、フォーカスキャリブレーション用パターンの計測結果に基づく像面のロール方向姿勢の変動量Ｖ_{ＭｅｓｒＲｏｌｌ}が［数１０］で示されるように、ロール方向マスク伸縮変動量Ｖ_Ｒｏｌｌである。

【0087】

【数10】

【0088】

ここで、フォーカスキャリブレーション用パターンの計測結果に基づく像面のピッチ方向姿勢の変動量Ｖ_{ＭｅｓｒＰｉｔｃｈ}が［数１１］で示されるように、ピッチ方向マスク伸縮変動量Ｖ_{Ｐｉｔｃｈ}である。

【数11】

【0089】

次に、マスク上のフォーカスキャリブレーションパターンに基づく、基板Ｐの露光時におけるマスク伸縮補正量Ｖ_Ｚ（ｔ）、Ｖ_Ｒｏｌｌ（ｔ）及びＶ_{Ｐｉｔｃｈ}（ｔ）を、次の［数１２］、［図１３］及び［数１４］より算出する。

【0090】

【数12】

【0091】

【数13】

【0092】

【数14】

【0093】

ここで、Ｖ_Ｚｍ（ｔ−△ｔ）は、１つ手前の基板ＰにおけるＺ方向のマスク伸縮変動量であり、△ｔは１つ手前の基板Ｐの平均露光処理時刻と基板Ｐの平均露光処理時刻との時間間隔であり、Ｐ_Ｚ（ｔ）は、１つ手前の基板Ｐから基板Ｐへの露光処理にかけてマスクに吸収される露光パワーであり、Ｔ_ＺｍとＳ_Ｚｍはそれぞれマスクのフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに対するＺ方向の伸縮の時定数と飽和値である。

【0094】

また、Ｖ_{Ｒｏｌｌｍ}（ｔ−△ｔ）は、１つ手前の基板ＰにおけるθＸ方向のマスク伸縮変動量であり、△ｔは１つ手前の基板Ｐの平均露光処理時刻と基板Ｐの平均露光処理時刻との時間間隔であり、Ｐ_Ｒｏｌｌ（ｔ）は、１つ手前の基板Ｐから基板Ｐへの露光処理にかけてマスクに吸収される露光パワーであり、Ｔ_{Ｒｏｌｌｍ}とＳ_{Ｒｏｌｌｍ}はそれぞれマスクのフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに対するθＸ方向の伸縮の時定数と飽和値である。

【0095】

また、Ｖ_{Ｐｉｔｃｈｍ}（ｔ−△ｔ）は、１つ手前の基板ＰにおけるθＹ方向のマスク伸縮変動量であり、△ｔは１つ手前の基板Ｐの平均露光処理時刻と基板Ｐの平均露光処理時刻との時間間隔であり、Ｐ_{Ｐｉｔｃｈ}（ｔ）は、１つ手前の基板Ｐから基板Ｐへの露光処理にかけてマスクに吸収される露光パワーであり、Ｔ_{Ｐｉｔｃｈｍ}とＳ_{Ｐｉｔｃｈｍ}はそれぞれマスクのフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに対するθＹ方向の伸縮の時定数と飽和値である。

【0096】

次に、制御装置ＣＯＮＴは、露光時の時定数と飽和値を設定することにより、露光処理中でのマスクのＺ方向伸縮補正量Ｖ_Ｚ（ｔ）、θＸ方向伸縮量Ｖ_Ｒｏｌｌ（ｔ）及びθＹ方向伸縮補正量Ｖ_{Ｐｉｔｃｈ}（ｔ）を求める。制御装置ＣＯＮＴは、この結果と、上記算出したマスクの実際のＺ方向伸縮変動量Ｖ_Ｚｍ（ｔ）、θＸ方向伸縮変動量Ｖ_{Ｒｏｌｌｍ}（ｔ）及びθＹ方向伸縮変動量Ｖ_{Ｐｉｔｃｈｍ}（ｔ）との差を求める。

【0097】

制御装置ＣＯＮＴは、当該差が所定の閾値より大きい場合には、フォーカスキャリブレーション用のマスク伸縮補正パラメータ（飽和値と時定数）を最適化する。具体的には、例えば、Ｚ方向のマスク伸縮の場合、１つ手前の基板Ｐについての実際の伸縮変動量Ｖ_Ｚｍ（ｔ）と、１つ手前の基板Ｐから基板Ｐへの露光処理にかけてマスクに吸収される露光パワーＰ_Ｚ（ｔ）、及び、１つ手前の基板Ｐの露光と基板Ｐの露光との時間間隔△ｔをそれぞれ上記［数１２］に代入して、基板Ｐ露光時のマスク伸縮補正量を算出する。これを基板Ｐについて、順次、逐次計算を行い、左辺Ｖ_Ｚ（ｔ）と実際のマスク伸縮変動量Ｖ_Ｚｍ（ｔ）との残差二乗和が最小となるように最小二乗法を適用して、［数１１］内の時定数Ｔ_Ｚｍと飽和値Ｓ_Ｚｍを最適化する。

【0098】

そして、露光処理中にフォーカスキャリブレーションを実行した際は、前記最適化された露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）用のマスク伸縮補正パラメータとフォーカスキャリブレーション用のマスク伸縮補正パラメータに基づき、各フォーカスキャリブレーション実行時刻における、露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）でのマスク伸縮補正量とフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃでのマスク伸縮補正量の両方を算出し、その差分をオフセット補正値として、フォーカスキャリブレーション値に加算することにより、従来のフォーカスキャリブレーション時に発生する露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に対するフォーカスずれをなくすることが可能となる。

【0099】

このように、本実施形態によれば、露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に対する最適なマスク伸縮補正パラメータ（時定数と飽和値）とフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに対する最適なマスク伸縮補正パラメータ（時定数と飽和値）の両方を求めておき、露光処理中にフォーカスキャリブレーションを実行した際は、その時刻における露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に基づくマスク伸縮補正量とフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに基づくマスク伸縮補正量の両方を算出し、その差分（フォーカスキャリブレーションオフセット補正値）をフォーカスキャリブレーション値に加算する処理を行わせることとしたので、フォーカス・レベリング検出系ＦＤのフォーカスキャリブレーション時における露光パターンの線幅精度、及び、重ね合わせ精度を向上させることができる。

【0100】

なお、本実施形態では、最適値に更新された露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に対するマスク伸縮補正パラメータ（時定数と飽和値）と最適値に更新されたフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに対するマスク伸縮補正パラメータ（時定数と飽和値）に基づいて、フォーカスキャリブレーション実行時刻における露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）でのマスク伸縮補正量とフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃでのマスク伸縮補正量との差分（フォーカスキャリブレーションオフセット補正値）を算出し、このオフセット補正値をフォーカスキャリブレーション値に加算する処理を制御装置ＣＯＮＴにおいて行わせる場合を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えばサーバ装置ＳＲにおいて同様の処理を行わせるように構成しても構わない。

【0101】

この場合、例えば図４に示す露光装置側通信部３１を用いて露光装置ＥＸとの間でデータの送受信を行うようにすればよい。また、フォーカスキャリブレーションオフセット補正値などの各値の算出は、例えば図４に示すデータ処理部３６などにおいて行わせるようにすればよい。また、例えばファイル作成部３７においては、データ処理部３６などでの算出結果に基づいて、例えばフォーカスキャリブレーションオフセット補正値ファイルを作成するようにしても構わない。作成されたフォーカスキャリブレーションオフセット補正値ファイルは、例えば露光装置側通信部３１を介して露光装置ＥＸに送信されるようにすればよい。この場合、露光装置ＥＸでは、フォーカスキャリブレーションオフセット補正値ファイルに基づいて投影光学系ＰＬのフォーカスキャリブレーションが行われることとなる。勿論、データの送受信や各値の算出、ファイルの作成などのそれぞれの処理を行わせる処理部をサーバ装置ＳＲに別途設けるようにしても構わない。

【0102】

［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
本実施形態では、第一実施形態と同一構成の露光システムＳＹＳを用いて説明する。したがって、上記第一実施形態と共通する構成要素については、同一の符号を付して説明する。本実施形態の露光システムＥＸでは、例えば１ロット（１ロットは２５枚又は５０枚）の基板Ｐを一まとめとして、複数ロット（例えば５ロット〜１０ロット）の基板Ｐに対して露光処理が繰り返して行われる。

【0103】

図７は、露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に基づくＺ方向、または、ロール方向、または、ピッチ方向のマスク伸縮変動量を示すグラフである。グラフの縦軸は、マスク伸縮変動の大きさを示している。グラフの横軸は、複数ロットのうち例えば１ロット目の最初の基板Ｐに対して露光が開始される時刻を基準とした時刻の経過を示している。なお、上記第一実施形態と同様、本実施形態においても平均時刻を用いている。図１２では、複数ロットのうち１ロット目及び２ロット目についてのマスク伸縮変動量を例に挙げて示している。

【0104】

図７に示すように、１ロット目の最後の基板Ｐの平均露光時刻ｔ１と、２ロット目の最初の基板Ｐの平均露光時刻ｔ２との間には、Ｚ方向、または、ロール方向、または、ピッチ方向について、マスク伸縮変動量のギャップ（△Ｆｃｓ＿ｅｘｐ＿ｌｏｔ）が形成されている。これは、当該１ロット目と２ロット目との間の期間（ロット間）において露光処理が行われず、この間、マスクが冷えて、マスクＭの変動量が小さくなることに基づいている。しかし、これ以外に、１ロット目と２ロット目との間のマスク伸縮変動量のギャップは、例えば露光処理を行う基板Ｐの下地層のパターン状態や、当該基板Ｐに対して露光処理の前に行われるプロセス処理などの影響により、ロット処理間で異なる値となる場合がある。

【0105】

また、露光装置ＥＸにおいては、例えば各ロットにおける最初の基板Ｐの露光開始前や、各ロットにおいて所定枚数（例えば、５枚〜１０枚）の基板Ｐを露光する毎に、例えばフォーカス・レベリング検出系ＦＤのフォーカスキャリブレーションが行われる。このフォーカス・レベリング検出系ＦＤのフォーカスキャリブレーションは、例えば上記第二実施形態に記載の手法によって行われる。

【0106】

図８は、このときのＺ方向、または、ロール方向、または、ピッチ方向のマスク伸縮変動量を示すグラフである。グラフの縦軸は、マスク伸縮変動量の大きさを示している。グラフの横軸は、複数ロットのうち例えば１ロット目の最初の基板Ｐに対して露光が開始される時刻を基準とした時刻の経過を示している。また、グラフの実線はサーバ装置ＳＲによって算出された最適なマスク伸縮補正値であり、
グラフの丸印は各フォーカスキャリブレーションによる計測値である。

【0107】

図８に示すように、サーバ装置ＳＲでは、各ロット（ここでは１ロット目及び２ロット目が示されている）における最初の基板Ｐの平均露光時刻から最後の基板Ｐの平均露光時刻までのマスク伸縮変動量が算出される。このとき、１ロット目の最後の基板Ｐの平均露光時刻ｔ１におけるマスク伸縮変動量と、２ロット目の最初の基板Ｐの平均露光時刻ｔ２におけるマスク伸縮変動量との間には、Ｚ方向、または、ロール方向、または、ピッチ方向について、マスク伸縮変動量のギャップ（△Ｆｃｓ＿ａｉｓ＿ｌｏｔ）が形成される。これは、当該１ロット目と２ロット目との間の期間（ロット間）において露光処理が行われず、この間、マスクが冷えて、マスクＭの変動量が小さくなることに基づいている。各フォーカスキャリブレーションにおけるフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃでは、前記、露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）における下地層のパターン状態や、露光処理前のプロセス処理などの影響は発生しない。

【0108】

このため、露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に基づくマスク伸縮変動量のロット間のギャップとフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに基づくマスク伸縮変動量のロット間のギャップとの間にズレが生じる場合がある。この結果、露光パターンの線幅精度、及び、重ね合わせ精度が低下することになり、露光精度の低下につながる虞がある。

【0109】

これに対して、本実施形態では、露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に基づくマスク伸縮変動量のロット間のギャップが、フォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに基づくマスク伸縮変動量のロット間のギャップに等しくなるようにする。これにより、露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に基づくマスク伸縮変動量のロット間のギャップから、下地層のパターン状態や、露光処理前のプロセス処理などの影響を除去することができる。具体的には、露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に基づくマスク伸縮変動量のロット間のギャップ（△Ｆｃｓ＿ｅｘｐ＿ｌｏｔ）からフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに基づくマスク伸縮変動量のロット間のギャップ（△Ｆｃｓ＿ａｉｓ＿ｌｏｔ）を差し引いた以下の値
（△Ｆｃｓ＿ｅｘｐ＿ｌｏｔ）−（△Ｆｃｓ＿ａｉｓ＿ｌｏｔ）
をオフセットとして、２ロット目（図７の例の場合）の露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に基づくマスク伸縮変動量に加算する。これにより、ロット間に対して、下地層のパターン状態や、露光処理前のプロセス処理などの影響を受けず、露光パターンに基づくマスク伸縮変動量が得られ、この適切なマスク伸縮変動量に基づいて、最適なマスク伸縮補正値の算出が行え、露光パターンの線幅精度、及び、重ね合わせの精度の低下が抑制されることになる。

【0110】

本実施形態においては、複数ロットの基板Ｐに対して処理を行う露光処理において、１ロット目と２ロット目との間について例を挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、２ロット目以降について、ｎロット目と（ｎ＋１）ロット目との間における露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に基づくマスク伸縮変動量のギャップについても、上記説明が適用されうる（ただし、ｎは２以上の整数である）。

【0111】

本実施形態において、マスクＭの熱変形に起因する経時的なフォーカス変動量として、例えば上記各実施形態に記載のように、Ｚ方向への変動、θＸ方向への変動、θＹ方向への変動、２次以上の高次変形成分の変動などによる変動量が挙げられる。本実施形態では、このような種類の変動がマスクＭに発生した場合において、露光パターン（フォーカスモニタ用パターンＭｆ）に基づくマスク伸縮変動量を補正し、これにより、最適なマスク伸縮補正値を求めることができる。

【0112】

また、本実施形態において、サーバ装置ＳＲによって１ロット目の最後の基板Ｐの平均露光時刻における最適なフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃに基づくマスク伸縮変動量を算出する場合には、算出結果の信頼性確保の観点から、当該最後の基板Ｐに対して所定枚数（５枚〜１０枚程度）以内のフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃの結果を用いて算出されるようにする。この場合、最後の基板Ｐに対して所定枚数以前のフォーカスキャリブレーション用パターンＭｃの結果しか得られていない場合には、例えば不図示の出力部などを介して警告表示を行うようにしても構わない。

【0113】

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
上記各実施形態では、マスクＭの熱変形に起因する経時的なフォーカス変動量として、例えばＺ方向への変動（０次）、ピッチ方向への変動（０次）、ロール方向への変動（０次）を用いる場合を例に挙げて説明したがこれに限られることは無い。マスクＭのパターン構成や露光光の照明条件、マスクの冷却方法などの要因により、マスクＭの熱変形が不均衡に発生し、上記の各変動とは異なる変動が発生する場合がある。このような変動として、例えば、上記各変動成分がマスク内で変化したり、上記変動が２つ以上組み合わされた２次以上の高次変形成分の変動などが挙げられる。このような変動が発生した場合であっても、マスク伸縮補正値を最適化することができる。

【0114】

フォーカスモニタ用パターンＭｆが転写されたパターンを計測し、Ｚ方向、または、ロール方向、または、ピッチ方向ごとに、それぞれ０次、１次、２次以上の高次変形成分の検出を行い、各高次変形成分ごとに同様な補正を行うことができる。例えば、マスクに対して露光スリットをＹ方向に走査する際、マスク中心Ｙ方向計測位置をＳｙ、露光スリット中心Ｚ方向位置の変形量を△Ｚ、露光スリットロール方向姿勢の変形量を△Ｒｏｌｌ、露光スリットピッチ方向姿勢の変形量を△Ｐｉｔｃｈ、とすると各Ｙ方向計測位置における像面位置及び姿勢の２次変形モデルは、以下の［数１５］〜［数１７］で示される式によって表される。

【0115】

【数15】

【0116】

【数16】

【0117】

【数17】

上記マスク変形モデル式のＥｚ＿０、Ｅｒｏｌｌ＿０、Ｅｐｉｔｃｈ＿０がＺ／ロール／ピッチそれぞれの０次変形成分となり、Ｅｚ＿１、Ｅｒｏｌｌ＿１、Ｅｐｉｔｃｈ＿１がＺ／ロール／ピッチそれぞれの１次変形成分となり、Ｅｚ＿２、Ｅｒｏｌｌ＿２、Ｅｐｉｔｃｈ＿２がＺ／ロール／ピッチそれぞれの２次変形成分となる。上記変形成分ごとに、計測・監視し、経時的な変動が大きい成分に対してマスク伸縮変動量を算出し、これに基づきマスク伸縮補正値を算出して露光光像の調整を行うことができる。

【0118】

例えば、上記実施形態においては、露光システムＳＹＳを構成する露光装置ＥＸ、計測装置ＭＳ、サーバ装置ＳＲのそれぞれに制御装置を設ける構成としたが、これに限られることは無く、露光システムＳＹＳの全体を統括する主制御装置を設け、当該主制御装置が各構成要素の動作を制御する構成としても構わない。この場合、主制御装置を露光装置ＥＸ、計測装置ＭＳ、サーバ装置ＳＲのいずれかに設置しても良いし、各構成要素から独立して設けても構わない。

【0119】

また、上記実施形態においては、例えば最適補正ファイルによって更新されたマスク伸縮補正ファイルを用いてレンズコントローラＬＣを制御し、投影光学系ＰＬのフォーカスを補正することによって露光光像Ｉｍを調整する構成としたが、これに限られることは無く、例えば基板ステージＰＳＴの上下位置・傾斜姿勢を調整するなど、他の部位を調整することによっても露光光像Ｉｍの調整は可能である。

【0120】

また、上記実施形態の構成に加えて、計測装置ＭＳの記憶部に計測結果を蓄積させておき、当該蓄積したデータを用いて異常を検出させるようにしても構わない。この場合、例えばフォーカスの精度が他と比べて悪くなる期間を検出し、当該期間内には例えば閾値を低くして異常を検出しやすくすることができるなど、効率的な動作が可能となる。

【0121】

また、例えば上記実施形態においては、露光システムＳＹＳの構成として露光装置ＥＸ、計測装置ＭＳ及びサーバ装置ＳＲが１台ずつ設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば図９に示すように、露光システムＳＹＳ２が露光装置ＥＸ及び計測装置ＭＳを有する構成とし、サーバ装置ＳＲが例えば露光装置ＥＸに組み込まれている構成としても構わない。また、図１０に示すように、露光システムＳＹＳ３が露光装置ＥＸ及び計測装置ＭＳを有する構成とし、サーバ装置ＳＲが計測装置ＭＳに組み込まれている構成としても構わない。

【0122】

なお、上述の各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

【0123】

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置にも適用することができる。

【0124】

また、例えば対応米国特許第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。

【0125】

また、本発明は、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書等に開示されているような複数の基板ステージを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、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。

【0126】

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置などにも広く適用できる。また、露光光の光路上に液浸空間を設ける液浸露光装置においても本発明の適用は可能である。

【0127】

上記実施形態の露光システムＳＹＳ、ＳＹＳ２、ＳＹＳ３は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

【0128】

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１１に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

【0129】

なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

【符号の説明】

【0130】

ＳＹＳ…露光システム ＥＸ…露光装置 ＦＤ…フォーカス・レベリング検出系 ＭＳ…計測装置 ＳＲ…サーバ装置 Ｍ…マスク Ｍｆ…フォーカスモニタ用パターン Ｍｃ…フォーカスキャリブレーション用パターン Ｐ…基板 ＭＳＴ…マスクステージ ＣＯＮＴ…制御装置 ＬＣ…レンズコントローラ Ｍａ…パターン Ｃｐ…転写パターン Ｉｍ…露光光像

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】