JP2001203144A

JP2001203144A - 露光装置、露光方法、及び記録媒体

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Publication number: JP2001203144A
Application number: JP2000011874A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hirukawa; 茂蛭川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】線幅に影響を与える種々の要因を考慮して、
実際に生ずるであろう線幅誤差を統計演算によって求
め、線幅誤差を最小とする等の目的に応じて最適な露光
条件によって露光処理を行うことである。【解決手段】データベースサーバ３２は、ウエハＷ上
に形成されるデバイスパターンの線幅に影響を与える露
光量誤差やフォーカス誤差等の誤差要因の変化とこれら
の誤差要因によってデバイスパターンに生じる線幅誤差
との関係を予め求めたデータセットを記憶しており、主
制御系３１は上記記誤差要因の発生についての確率分布
を実測によって求め、上記データセットと誤差要因の発
生の確率分布とに基づいて、線幅誤差の確率分布を算出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子、液晶
表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の製造を行う際のリソ
グラフィ工程で用いられる露光装置、露光方法、及び露
光条件選定プログラムが記録されたコンピュータ読み取
り可能な記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等の製造を行う際のリソグラ
フィ工程においては、マスクとしてのレチクルに形成さ
れたパターンの像を、投影光学系を介してフォトレジス
トが塗布された半導体ウエハやガラスプレート等の感光
基板上に転写する露光装置が使用される。この露光装置
としては、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置
（ステッパー）が多用されているが、最近ではレチクル
とウエハとを投影光学系に対して同期走査して露光を行
うステップ・アンド・スキャン方式の露光装置も用いら
れるようになってきた。

【０００３】このような露光装置では、微細なパターン
の像を高い解像度で感光基板上に転写するために、露光
量の誤差、フォーカス誤差（デフォーカス量）、投影光
学系の収差、レチクルに形成されるパターンの描画誤
差、スキャン方式の露光装置にあってはレチクルと基板
との同期誤差等の基板上に形成されるデバイスパターン
の精度に悪影響を与える誤差をできるだけ低減すること
が望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＣＰＵ（中
央処理装置）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の半
導体素子の製造においては、現在は０．２５μｍルール
のプロセスが実用化されているが、微細化の要求は更に
高まり、今後は０．１μｍルールのプロセスでの製造が
予定されている。また、集積度を高めることに加えて、
動作周波数の向上も要請されている。特に、コンピュー
タの心臓部として用いられるＣＰＵは、年々その動作周
波数が高まり、数年後には動作周波数がギガヘルツのオ
ーダーに達することが予測されている。また、ＲＡＭ等
の半導体素子もＣＰＵ程は急激ではないが、その動作周
波数の向上が要請されている。

【０００５】しかしながら、上述のように半導体素子等
の動作周波数が向上した場合に、半導体素子に形成され
た配線の線幅にバラツキがあると、動作上問題が生ず
る。つまり、半導体素子内に形成された信号線を考えて
みると、一般的に複数の信号線が平行に形成される場合
が多い。このように形成された信号線の所々で線幅が変
化していると、信号線間の容量性結合の値（キャパシタ
ンス）や誘導性結合の値（インダクタンス）が変化し、
信号線を伝搬する信号の波形が崩れることが考えられ
る。

【０００６】例えば、ある電子素子から同一のタイミン
グで異なる二本の信号線を介して他の電子素子に信号が
出力される場合を考える。上記二本の信号線の一方は線
幅のバラツキは全くなく理想的な信号線であるのに対
し、他方は線幅のバラツキがある信号線であるとする
と、線幅のバラツキのある信号線を介して出力された信
号の波形の崩れ方が大きいため、電子素子に到達するタ
イミングが遅れ、その結果電子素子間の信号受け渡しが
正常に行えなくなることが考えられる。従って、半導体
素子の動作周波数を向上するためには、線幅バラツキを
低減することが極めて重要である。また、線幅のバラツ
キはプロセスを微細化した場合にも問題となる。

【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、線幅に影響を与える種々の要因を考慮して、
実際に生ずるであろう線幅誤差を予測演算し、要求され
る精度やスループット等との関係で最適な露光条件を選
定できるようにすることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以下、この項に示す例で
は、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施形
態の図に示す代表的な参照符号を付して説明するが、本
発明の構成又は各構成要件は、これら参照符号によって
拘束されるものに限定されない。

【０００９】本発明の一の側面によれば、マスク（Ｒ）
のパターンの像を基板（Ｗ）に投影露光して該基板上に
デバイスパターンを形成する露光装置において、基板上
に形成されるデバイスパターンの線幅に影響を与える誤
差要因（例えば、フォーカス誤差、露光量誤差、同期誤
差、光学系の収差、マスクの製造誤差等）の変化と該誤
差要因によって該デバイスパターンに生じる線幅誤差と
の関係を示すデータセット（ＤＳ）が予め求められて記
憶された記憶装置（３２）と、前記誤差要因の発生につ
いての第１確率分布（Ｐ_Ｄ、Ｐ_Ｆ）を獲得する獲得
装置（３１）と、前記データセット及び前記第１確率分
布に基づいて、前記線幅誤差の発生についての第２確率
分布（Ｒ１、Ｒ２）を算出する算出装置（３１）とを備
えた露光装置が提供される。

【００１０】本発明によれば、誤差要因と線幅誤差との
関係を予め求めておき、該誤差要因の発生確率を、例え
ば実測により獲得して、これらのデータから実際に生じ
るであろう線幅誤差についての確率分布を算出するよう
にしたので、要求される精度やスループット等との関係
で、最適な露光条件を選定することができるようにな
り、目的に応じて基板上に形成されるデバイスパターン
の精度を向上し、あるいはスループットを向上すること
ができる。

【００１１】また、本発明の他の側面によれば、マスク
（Ｒ）のパターンの像を基板（Ｗ）に投影露光して該基
板上にデバイスパターンを形成する露光方法において、
基板上に形成されるデバイスパターンの線幅に影響を与
える誤差要因の変化と該誤差要因によって該デバイスパ
ターンに生じる線幅誤差との関係を示すデータセット
（ＤＳ）を予め求めて記憶保持しておき、前記誤差要因
の発生についての第１確率分布（Ｐ_Ｄ、Ｐ_Ｆ）を実
測により求め、前記データセット及び前記第１確率分布
に基づいて、前記線幅誤差の発生についての第２確率分
布（Ｒ１、Ｒ２）を算出し、前記第２確率分布に基づい
て最適な露光条件を選定し、選定した前記露光条件に従
って露光処理を行うようにした露光方法が提供される。

【００１２】本発明によれば、誤差要因と線幅誤差との
関係を予め求めておき、該誤差要因の発生確率を実測し
て、これらのデータから実際に生じるであろう線幅誤差
についての確率分布を算出し、さらに、この確率分布に
基づいて最適な露光条件を選定してこれに従って露光処
理を行うようにしたので、目的に応じて基板上に形成さ
れるデバイスパターンの精度を向上し、あるいはスルー
プットを向上することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して詳細に説明することにする。

【００１４】図１は、本発明の実施形態に係る露光装置
の概略構成を示す図である。本実施形態は、本発明をス
テップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置で線幅誤
差についての誤差解析を行う場合に適用したものであ
る。尚、以下の説明においては、図１中に示されたＸＹ
Ｚ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。ＸＹＺ直交座
標系は、Ｘ軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるよう設
定され、Ｙ軸が紙面に対して垂直となる方向に設定され
ており、走査方向がＸ軸に平行な方向に設定されてい
る。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面
に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定され
る。

【００１５】図１において、ＫｒＦエキシマレーザ光源
１から射出された露光光ＥＬ（波長２４８ｎｍ）は不図
示のシャッタを通過した後、コリメータレンズ、フライ
アイレンズ（又はロッド・インテグレータ等のオプチカ
ルインテグレータ（ホモジナイザー））、レチクルブラ
インド等からなる照度均一化光学系２により照度分布が
ほぼ均一な光束に変換される。露光光ＥＬとしては、超
高圧水銀ランプのｇ線（４３６ｎｍ）若しくはｉ線（３
６５ｎｍ）等の輝線、ＡｒＦエキシマレーザ光（１９３
ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）光、又はＹＡＧレ
ーザの高調波等を用いてもよい。また、レチクルブライ
ンドは複数枚の可動遮光板からなり、レチクルＲを露光
する領域を任意に設定できるようになっている。

【００１６】図示は省略しているが、照度均一化光学系
２の内の２次光源面には、照明系のコヒーレンスファク
タ（所謂σ値）を変更した場合に露光光の光量を切り換
える照明切り換え機構、露光条件の一つとしての照明条
件を種々に切り換えるための照明系開口絞り用の切り換
えレボルバが設けられている。切り換えレボルバには、
通常の円形開口絞り、光軸から離間した複数の開口より
なる所謂変形照明用の開口絞り、輪帯状の開口絞り、及
び小さい円形開口よりなる小σ値用の開口絞り等が設け
られており、レボルバを回転することにより所望の照明
系開口絞りを選択することができるようになっている。
そのような照明系開口絞りを切り換えた場合には、これ
に同期して最も光量が大きくなるように、照明切り換え
機構が切り換えられる。

【００１７】また、照度均一化光学系２内部には、レチ
クルＲの露光に影響を与えない位置に露光光の光強度を
測定する光センサが設けられており、この光センサの測
定結果は後述する主制御系３１に入力されている。主制
御系３１は、この光センサの測定結果に基づいてレチク
ルＲに対する露光光の光量をなるべく一定となるように
制御するとともに、その測定結果は露光量誤差に関する
統計を得るために必要に応じてメモリに記録される。

【００１８】照度均一化光学系２から射出された露光光
ＥＬは、コンデンサーレンズ３を経てミラー４により垂
直下方に折り曲げられ、集積回路のパターン等が描かれ
たレチクルＲを露光し、投影光学系ＰＬを介して所定の
投影倍率β（βは１／４，１／５等）でレジストが塗布
されたウエハＷ上にレチクルに形成されたパターンの像
を転写する。ここで、図１に示したように、投影光学系
ＰＬの光軸ＡＸはＺ軸に対して平行に設定されている。
投影光学系ＰＬは複数のレンズ等の光学素子を有し、そ
の光学素子の硝材としては露光光ＥＬの波長に応じて石
英、蛍石等の光学材料から選択される。尚、投影光学系
ＰＬは、例えば非球面加工された反射面を有する凹面鏡
及びミラーを含む複数の反射光学素子と、レンズ等の屈
折光学素子とを組み合わせた反射屈折光学系（カタディ
オプトリック系）であってもよく、あるいは複数の反射
光学素子のみからなる投影光学系であってもよい。

【００１９】レチクルＲはレチクルステージ５上に真空
吸着され、このレチクルステージ５は投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸに垂直な２次元の平面（ＸＹ平面）内で微動可
能に構成され、レチクルＲの位置決めがなされる。レチ
クルステージ５はレチクルベース６上にリニアモータに
よってＹ方向に連続移動できるように載置されている。
更に、レチクルステージ５には、レチクルＲをＸ方向、
Ｙ方向、回転方向に微動する機構も組み込まれている。
レチクルステージ５の移動はステージ制御系３０の制御
の下、レチクル駆動装置７によってなされる。

【００２０】レチクルステージ５の上面の一端にはＬ字
型の移動鏡８が取り付けられ、移動鏡８の鏡面に対向し
た位置にレーザ干渉計９が配置されている。図１では図
示を簡略化しているが、移動鏡８はＸ軸に垂直な鏡面を
有する平面鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有する平面鏡から
構成されている。また、レーザ干渉計９は、Ｘ軸に沿っ
て移動鏡８にレーザビームを照射する２個のＸ軸用のレ
ーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡８にレーザビームを
照射するＹ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｘ軸用の
１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレーザ干渉計に
より、レチクルステージ５のＸ座標及びＹ座標が計測さ
れる。Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差によ
り、レチクルステージ５のＸＹ平面内における回転角が
計測される。レーザ干渉計９により計測されたＸ座標、
Ｙ座標、及び回転角の情報はステージ制御系３０に出力
される。

【００２１】ウエハＷはウエハホルダ１０上に吸着保持
され、ウエハホルダ１０はウエハＷのフォーカス位置
（Ｚ軸方向の位置）及び傾斜角を制御するＺチルトステ
ージ１１上に固定され、Ｚチルトステージ１１はＸＹス
テージ１２上に固定されている。Ｚチルトステージ１１
及びＸＹステージ１２の動作はステージ制御系３０の制
御の下、ステージ駆動装置１３によってなされる。Ｚチ
ルトステージ１１及びＸＹステージ１２によりウエハス
テージが構成される。

【００２２】また、ウエハホルダ１０の上面の一端には
Ｌ字型の移動鏡１４が取り付けられ、移動鏡１４の鏡面
に対向した位置にレーザ干渉計１５が配置されている。
図１では図示を簡略化しているが、移動鏡１４はＸ軸に
垂直な鏡面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な鏡面を有す
る平面鏡から構成されている。また、レーザ干渉計１５
は、Ｘ軸に沿って移動鏡１４にレーザビームを照射する
２個のＸ軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡１
４にレーザビームを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より
構成され、Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１
個のレーザ干渉計により、ウエハステージのＸ座標及び
Ｙ座標が計測される。Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計
測値の差により、ウエハホルダ１０のＸＹ平面内におけ
る回転角が計測される。レーザ干渉計１５により計測さ
れたＸ座標、Ｙ座標、及び回転角の情報はステージ制御
系３０に供給される。

【００２３】また、Ｚチルトステージ１１上の一部には
ウエハＷとほぼ同一の高さにパターン板１６が固定され
ており、パターン板１６にはＹ方向に伸びたスリット状
の光透過部１７が設けられている。図１に示すように、
光透過部１７の下方にはシリコン・フォトダイオード等
の光電センサ１８が設けられている。この光電センサ１
８は投影光学系ＰＬを介した投影像を検出するものであ
る。光電センサ１８で検出された投影像に関する情報
は、主制御系３１に供給されている。この光電センサ１
８は、レチクルＲに形成されたパターンの像を投影光学
系ＰＬを介して光電検出する。つまり、光電センサ１８
は投影光学系ＰＬの空間像を直接観察し、その結像特性
を求めるために設けられている。

【００２４】尚、前述のように主制御系３１は、照度均
一化光学系２内部に設けられた光センサの検出結果を用
いて露光量誤差に関する統計を記録するようにしていた
が、光電センサ１８の検出結果を用いて露光量誤差に関
する統計を記録することもできる。その方が、ウエハＷ
を露光する実際の露光光を測定しているため、測定精度
の面からは好ましい。

【００２５】更に、本実施形態による露光装置は、Ｚ軸
方向におけるウエハＷ表面の位置及びウエハＷの傾斜を
測定するために、斜入射方式の焦点検出系の１つである
多点フォーカス位置検出系を備えている。この多点フォ
ーカス位置検出系は光ファイバ束１９、集光レンズ２
０、パターン形成板２１、レンズ２２、ミラー２３、及
び露光対物レンズ２４からなるビーム照射系と、集光対
物レンズ２５、回転方向振動板２６、結像レンズ２７、
複数のフォトセンサを有する受光器２８からなるビーム
受光系とから構成されている。

【００２６】光源１から出射される露光光ＥＬとは異な
る波長であり、ウエハＷ上に塗布されたレジストを感光
させない波長の光が図示しない露光光源から光ファイバ
束１９を介して導かれる。光ファイバ束１９から出射し
た光ビームは集光レンズ２０を経てパターン形成板２１
を露光し、パターン形成板２１を透過した光ビームはレ
ンズ２２、ミラー２３、及び露光対物レンズ２４を順に
経てウエハＷ上に斜方から投影結像される。ウエハＷ表
面で反射された光ビームは、集光対物レンズ２５、結像
レンズ２７を経て受光器２８の受光面に投影される。受
光器２８の多数のフォトセンサからの検出信号は信号処
理装置２９に出力される。信号処理装置２９は各検出信
号を処理し、その処理結果からウエハＷの表面のＺ軸方
向の位置及びウエハＷの傾きの情報を検出し、ステージ
制御系３０へ出力する。

【００２７】ステージ制御系３０は、信号処理装置２９
から出力されるウエハＷの表面のＺ軸方向の位置及びウ
エハＷの傾きの情報に基づいてステージ駆動装置１３に
対して制御信号を出力し、Ｚチルトステージ１１の動作
を制御する。また、ステージ制御系３０は、レーザ干渉
計９から出力されたレチクルステージ５のＸ座標、Ｙ座
標、及び回転角に関する情報に基づいて、レチクル駆動
装置７へ制御信号を出力し、レチクルＲの姿勢を制御す
る。

【００２８】また、ステージ制御系３０は、レーザ干渉
計１５から出力されたウエハホルダ１０のＸ座標、Ｙ座
標、及び回転角に関する情報に基づいて、ステージ駆動
装置１３に対して制御信号を出力し、ウエハホルダ１０
の姿勢を制御する。更に、ステージ制御系３０はレチク
ルＲとウエハＷとを同期走査してレチクルＲに形成され
たパターンの像を投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に
転写する際に、レーザ干渉計６，１５から出力される情
報に基づいて、レチクル駆動装置７及びステージ駆動装
置１３各々へ制御信号を出力し、同期走査の制御を行
う。

【００２９】ステージ制御系３０は主制御系３１と接続
され、ステージ制御系３０へ入力される各種の情報、例
えばレチクルＲ及びウエハＷの位置、ウエハＷのＺ方向
の位置及び傾斜等の情報を主制御系３１へ出力するとと
もに、主制御系３１から出力される制御信号に基づいて
前述の制御を行う。主制御系３１は露光装置各部へ制御
信号を出力して露光装置全体の制御を行う。

【００３０】主制御系３１は、照度均一化光学系２内の
光センサ又は光電センサ１８により露光量誤差について
のデータをサンプリングし、信号処理装置２９から出力
される情報に基づいてフォーカス誤差についてのデータ
をサンプリングし、レーザ干渉計９，１５から出力され
る各種情報に基づいて、同期誤差についてのデータとし
てレチクルステージ５のスキャンスピード（移動速度）
の変化及びウエハステージのスキャンスピードの変化を
サンプリングすることができる。これらのデータは、定
期的にあるいは必要に応じてサンプリングされて蓄積さ
れる。尚、レチクルステージ５とウエハステージとの同
期誤差は、レーザ干渉計９とレーザ干渉計１５の走査方
向（Ｘ軸方向）の計測値に基づいて求めることができ
る。主制御系３１は、光電センサ１８によって検出され
た投影光学系ＰＬを介したパターンの像から実際にウエ
ハＷに転写されるであろうパターンの線幅を求めること
もできる。

【００３１】主制御系３１は、ＬＡＮ（Local Area Net
work）等のネットワークＮに接続され、ネットワークＮ
に接続された各種の装置と情報の送受信を行う機能を有
する。ネットワークＮには、データベースサーバ３２、
計算サーバ３３、及び線幅測定器３４等が接続されてい
る。データベースサーバ３２は、予めシミュレーション
を行って得られた各種データや主制御系３１から送信さ
れる実測された上述の各データ（露光量誤差、フォーカ
ス誤差、同期誤差）が記憶される。これらに加えて、レ
チクルＲの製造誤差（パターンの描画誤差、位相シフト
レチクルの場合は位相誤差を含む）、投影光学系ＰＬの
収差量も記憶される。

【００３２】レチクルＲの製造誤差は、実際にレチクル
Ｒに形成されているパターンの設計値からのずれをレチ
クルＲ毎に計測することによって予め求め、あるいはレ
チクルＲをレチクルステージ５上に載置して露光光ＥＬ
で照明し、投影光学系ＰＬを介して投影されるパターン
の像を、ＸＹ平面内における光電センサ１８の位置を移
動させて検出する、いわゆる空間像計測を行って求めて
もよく、又はレジストが塗布されたウエハＷ上にレチク
ルに形成されたパターンの像を転写し、得られる潜像を
計測する（以下、この計測方法を潜像計測と称する）こ
とによって求めてもよい。

【００３３】また、投影光学系ＰＬの収差量は、レチク
ルステージ５上に収差量を計測するために製造された基
準レチクルを載置し、露光光ＥＬを基準レチクル上に露
光することによって得られるパターン像を用いて空間像
計測又は潜像計測を行って予め求めておくことができ
る。

【００３４】データベースサーバ３２は、フォーカス誤
差の変化と露光量誤差の変化との関係における線幅の変
化の関係を示すデータセットＤＳを記憶している。図２
は、データセットＤＳの一例を示す図である。図２に例
示したデータセットＤＳについて、露光量誤差を一定
（例えば４％）に固定して、フォーカス誤差と線幅との
関係を見てみると、線幅はフォーカス誤差の値が大きく
なるにしたがって、二次関数的に狭くなる関係にある。
図２においては、フォーカス誤差の値が正である場合に
ついてのみ図示しているが、フォーカス誤差の値が負で
ある場合には対称的な関係、即ち、フォーカス誤差の値
が小さくなるにしたがって、二次関数的に狭くなる関係
にある。

【００３５】また、図２に例示したデータセットＤＳに
ついて、フォーカス誤差の値を一定（例えば０ｎｍ）に
固定して、露光量誤差と線幅との関係を見てみると、線
幅は露光量誤差が大きくなるにしたがって、一次関数的
に狭くなる関係にある。

【００３６】図２に示したデータセットＤＳは、ここで
は、露光量誤差及びフォーカス誤差を変更しつつ、即
ち、レチクルＲを露光する露光光ＥＬの露光量及び投影
光学系ＰＬの結像面に対するウエハＷのＺ軸方向におけ
る位置とをずらしながら、レチクルＲに形成された基準
となるパターンの投影像（空間像）を光電センサ１８に
よって検出し、その検出値に基づいて線幅を検出するこ
とにより求めている。

【００３７】このデータセットＤＳとしては、簡単のた
め露光量誤差とフォーカス誤差と線幅という三次元のマ
トリックスデータを例示したが、レチクルＲの製造誤
差、レチクルステージ５とウエハステージとを同期して
走査する際の同期誤差、投影光学系ＰＬの収差等を加え
て、さらに多次元のマトリックスデータとして構成され
る。

【００３８】線幅測定器３４は、レチクルＲを露光して
投影光学系ＰＬを介したパターンの像をウエハＷあるい
は写真板上に転写し、現像することによって得られるパ
ターンの線幅を測定するものであり、例えばＳＥＭ（走
査型電子顕微鏡）によって実現される。実際には測定者
はＳＥＭを用いて撮影した写真等から線幅を目測で読み
取り、その数値を線幅測定器３４が備える入力装置（図
示省略）から入力する。線幅測定器３４としては、上記
ＳＥＭに制限されず、パターンの像をウエハＷ上に転写
して得られる潜像を計測するものであってもよい。

【００３９】尚、図１中において図示は省略している
が、本実施形態の露光装置はウエハＷに形成されたアラ
イメント用のマーク（アライメントマーク）のＸＹ面内
における位置情報を計測するアライメントセンサが投影
光学系ＰＬの側方に設けられている。

【００４０】本実施形態においては、図１に示した光源
１〜主制御系３１からなる露光装置が複数設けられ、各
露光装置に設けられた主制御系３１がネットワークＮを
介して接続される場合を想定している。このように、ネ
ットワークＮを介して複数の露光装置を接続すること
で、データベースサーバ３２及び計算サーバ３３を露光
装置間で共有することができ、その結果データベースサ
ーバ３２に記憶された各種のデータも共有することがで
きる。

【００４１】また、図１に示したように、ネットワーク
Ｎを介してデータベースサーバ３２、計算サーバ３３、
及び線幅測定器３４が光源１〜主制御系３１からなる露
光装置と接続された構成とせず、光源１〜主制御系３１
からなる露光装置各々にデータベースサーバ３２と同様
にデータセットＤＳ等を記憶する機能を有する装置、計
算サーバ３３と同様に投影光学系ＰＬの収差を求めたり
データセットＤＳを算出する機能を有する装置、及び線
幅を測定する装置を個別に設けるようにしてもよい。

【００４２】尚、上述した説明では、データセットＤＳ
は空間像計測により求めているが、データセットＤＳは
計算サーバ３３によって幾何学的計算によって論理的に
求めてもよく、あるいは実際にレチクルＲに形成された
パターンの像を投影光学系ＰＬを介してウエハＷあるい
は写真板上に転写して現像を行って形成したパターンの
線幅を後述する線幅測定器３４を用いて実測して求めて
もよい。

【００４３】実際にレチクルＲに形成されたパターンの
像を投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に転写して現像
を行って形成したパターンの線幅を線幅測定器３４を用
いて実測する場合には、レチクルＲを露光する露光光Ｅ
Ｌの露光量と、投影光学系ＰＬの結像面に対するウエハ
ＷのＺ軸方向における位置とをずらしながら異なるウエ
ハＷ上にパターンの像を転写して現像を行って線幅を測
定する。

【００４４】次に、上記構成における本発明の実施形態
に係る露光装置の動作、即ち露光方法について詳細に説
明する。本実施形態は、概説するとウエハＷ上に形成さ
れる線幅に影響を与える種々の要因を考慮した上でウエ
ハＷに形成されるであろう線幅の誤差を予測することを
主たる目的としている。

【００４５】露光量をある目標値に制御する際の露光量
誤差、フォーカスをある位置に設定するよう制御する際
のフォーカス誤差、レチクルステージ５とウエハステー
ジとを同期して走査する際の同期誤差の発生は、それぞ
れ正規分布（ガウス分布）するものと考えられる。

【００４６】従って、同期誤差をΔＳ、露光量誤差をΔ
Ｄ、フォーカス誤差をΔＦ、線幅誤差（線幅のバラツ
キ）をΔＣＤとし、同期誤差の平均値をＳ_０、同期誤
差の標準偏差をσｓ、露光量の平均値をＤ_０、露光量
の照準偏差をσｄ、フォーカスのオフセットをＦ_０、
フォーカスの標準偏差をσｆとすると、各種誤差が（Δ
Ｓ，ΔＤ，ΔＦ）である確率Ｐ（ΔＳ，ΔＤ，ΔＦ）は
以下の式から求められる。

【００４７】

【数１】

【００４８】上記（１）式〜（３）式は、各々同期誤差
ΔＳの確率Ｐ（ΔＳ）、露光量誤差ΔＤの確率Ｐ（Δ
Ｄ）、及びフォーカス誤差ΔＦの確率Ｐ（ΔＦ）を求め
る式であり、（４）式は各種誤差が（ΔＳ，ΔＤ，Δ
Ｆ）である確率Ｐ（ΔＳ，ΔＤ，ΔＦ）を示す式であ
る。この（４）式から分かるように、各種誤差が（Δ
Ｓ，ΔＤ，ΔＦ）である確率Ｐ（ΔＳ，ΔＤ，ΔＦ）
は、確率Ｐ（ΔＳ）、確率Ｐ（ΔＤ）、及び確率Ｐ（Δ
Ｆ）の積で表される。

【００４９】理解を容易にするため、以下の説明におい
ては、マスクの製造誤差、同期誤差、及び投影光学系Ｐ
Ｌの収差量が線幅の誤差に殆ど影響を与えず、露光量の
誤差及びフォーカス誤差が線幅誤差の大きな要因となっ
ている場合を考える。この場合、マスクの製造誤差、同
期誤差、及び投影光学系ＰＬの収差量は一定の値である
ものとする。

【００５０】前述したように、図１に示した露光装置で
は、照度均一化光学系２内に設けられた光センサ又は光
電センサ１８の検出結果に基づいて主制御系３１は露光
量誤差についてのデータをサンプリングできる。従っ
て、露光光ＥＬの値をある値に設定するよう制御した場
合に、発生する誤差の平均値及び標準偏差（σ）を求め
ることができ、上述の（２）式に基づいて露光量誤差と
その発生確率とを求めることができる。

【００５１】図３は、露光量誤差とその発生確率との関
係の一例を示す図である。図３中において符号Ｐ_Ｄが
付された曲線は露光量誤差とその発生確率との関係を示
し、本発明における第１確率分布のひとつである。

【００５２】また、信号処理装置２９から出力されるウ
エハＷの表面のＺ軸方向の位置及びウエハＷの傾きの情
報はステージ制御系３０を介して主制御系３１に入力さ
れて記録されている。従って、投影光学系ＰＬの結像面
（焦点位置）に対してウエハＷの表面位置を合わせよう
とする制御信号を出力した場合に、フォーカス誤差の平
均値及び標準偏差を求めることができ、上述の（３）式
に基づいて露光量誤差とその発生確率とを求めることが
できる。

【００５３】図４は、フォーカス誤差とその発生確率と
の関係の一例を示す図である。フォーカス誤差とその発
生確率との関係も、本発明における第１確率分布のひと
つである。尚、図４においては、図１と同様にフォーカ
ス誤差の値が正の場合のみを図示している。フォーカス
誤差の値が負である場合のフォーカス誤差の発生確率
は、図４において、確率を表す軸に対して符号Ｐ_Ｆを
付した曲線とほぼ対称の形状となる。そして、（４）式
に基づいて、上記（２）式を用いて得られた確率（図３
中において符号Ｐ_Ｄが付された曲線で示されている）
と、上記（３）式を用いて得られた確率（図４において
符号Ｐ_Ｆが付された曲線で示されている）との積を得
ることによって、露光量誤差がΔＤとなり、フォーカス
誤差がΔＦとなる確率Ｐ（ΔＤ，ΔＦ）が求められる。

【００５４】次に、主制御系３１は、データベースサー
バ３２からネットワークＮを介して、図２に示したデー
タセットＤＳを読み出す。尚、前述したように、データ
セットＤＳはレチクルＲの製造誤差、レチクルステージ
５とウエハステージとを同期して走査する際の同期誤
差、投影光学系ＰＬの収差各々に対して用意されている
が、ここでは、マスクの製造誤差、同期誤差、及び投影
光学系ＰＬの収差量がある一定の値であるので、それら
の値に対して用意されているデータセットＤＳを読み出
す。

【００５５】主制御系３１は、データベースサーバ３２
から読み出したデータセットＤＳ及び図３中の符号Ｐ
_Ｄが付された曲線と図４中の符号Ｐ_Ｆが付された曲
線とに基づいて、本発明の第２確率分布たる線幅誤差と
その発生確率との関係を求める。

【００５６】具体的には以下の処理を行って、主制御系
３１は線幅誤差とその発生確率との関係を求める。例え
ば、フォーカス誤差が０ｎｍである場合について考え
る。図３中に示した曲線Ｐ_Ｄはフォーカス誤差が０ｎ
ｍである場合に得られる露光量誤差とその発生確率との
関係を示しているとする。この場合、図３中の曲線Ｐ_Ｄ
によって、例えば露光量誤差が１％となる確率は約０．
１５（１５％）であるということが分かる。一方、図２
に示したデータセットＤＳを用いると、フォーカス誤差
が０ｎｍの場合であって露光量誤差が＋１％であると
き、線幅は約０．１０３（（０．１０３２＋０．１０２
８）／２）μｍになる。他の条件の場合に線幅が０．１
０３μｍとならないと仮定すると、線幅が０．１０３μ
ｍとなる確率は０．１５（１５％）であることになる。
このように、図２に示したデータセット及び図３、図４
中の曲線Ｐ_Ｄ，Ｐ_Ｆで示された第１確率分布に基づ
いて、各線幅について、その線幅となる確率を求める。

【００５７】図５は、フォーカス誤差に応じて形成され
る線幅の確率を示す図である。図５において、符号Ｔ
_１〜Ｔ_４が付された領域が示されているが、符号Ｔ
_１が付された領域が最も確率の高い領域であり、領域
Ｔ_２、領域Ｔ_３、領域Ｔ_４の順で次第に確率が低く
なる。図５においては、例えばフォーカス誤差が０ｎｍ
である場合には、線幅１０６〜１０７ｎｍのパターンが
形成される確率が最も高く、これよりも細いパターンが
形成される確率は線幅が細くなるほど低くなり、同様
に、上記線幅よりも太い線幅のパターンが形成される確
率は線幅が太くなるほど低くなる。

【００５８】各線幅について、その線幅となる確率を求
める。図６は、線幅とその線幅となる確率との関係を示
す図である。図６は、図５において、フォーカス誤差を
０ｎｍとした場合の各線幅とその線幅となる確率との関
係を示す図である。図６に示したように、ほぼ１０６ｎ
ｍの線幅となる確率が最も高く、この線幅より細い線幅
及び太い線幅の場合には確率が低くなっている。最後に
図６に示した関係を線幅誤差とその線幅誤差となる確率
との関係に変換すれば、線幅誤差が生ずる確率を算出す
ることができる。線幅誤差が小さいか否かの判断は、線
幅とその線幅となる確率との分布の３σ値で判断する。

【００５９】以上の処理を複数の異なる露光条件（照明
条件、開口数、スキャン速度等）で行い、線幅誤差が最
小となる露光条件を設定して実際の露光処理を行うこと
が好ましい。図７は、異なる条件下において、得られた
線幅とその線幅が生ずる確率を示す図である。図７に示
した例では、２つの異なる条件で線幅とその線幅が生ず
る確率との関係が求められている。符号Ｒ１が付された
黒色で塗りつぶされた棒グラフ群で示されるものと、符
号Ｒ２が付された棒グラフ群で示されるものである。図
７を参照すると、符号Ｒ１で示されたものは、全体的に
分布が広がっており、線幅誤差が大きいことが分かる。
一方、符号Ｒ２が付されたものは、符号Ｒ１が付された
ものに比べて、分布が広がっておらず、線幅誤差は小さ
いことが分かる。

【００６０】以上が本実施形態において、線幅の誤差要
因の分布から線幅の誤差分布を算出する原理である。図
１に例示した露光装置は、ステップ・アンド・スキャン
方式の投影露光装置であり、この方式の投影露光装置に
おいては、スキャンスピード、即ちレチクルステージ５
とウエハステージとを同期して走査する際の速度が露光
量誤差、フォーカス誤差、及び同期誤差に重大な影響を
与え、その結果これらの要因が線幅誤差に対して極めて
重要な要因となる。

【００６１】また、これらの要因間には、スキャンスピ
ードを下げると露光量誤差、フォーカス誤差、及び同期
誤差が低減されるという傾向がある。しかしながら、余
りスキャンスピードを低下させると、スループット、即
ち単位時間当たりに露光できる基板の量が低下し、製造
効率が悪くなるという欠点がある。よって、スループッ
トの点を考えれば、スキャンスピードは速い方が好まし
い。本実施形態においては、前述した原理を用いて必要
とする線幅誤差の確率を求めることによって、得られる
線幅の精度の維持を図るとともに、スループットの低下
の防止を図ることができる。

【００６２】ステップ・アンド・スキャン方式の投影露
光装置においては、スキャンスピードが変化すると、当
然ながら露光条件が変化する。例えば、スキャンスピー
ドを速くすると露光量は減少し、逆にスキャンスピード
を低くすると露光量は増加する。かかる特性を有するス
テップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置におい
て、主制御系３１はスキャンスピードに応じて、同期誤
差、露光量誤差、及びフォーカス誤差の分布を求める。
これらの分布は、レーザ干渉計９，１５から出力される
情報、光電センサ１８の検出結果、及び信号処理装置２
９からステージ制御系３０を介して出力される情報に基
づいて求める。

【００６３】図８は、主制御系３１において、スキャン
スピードに応じて求められた同期誤差、露光量誤差、及
びフォーカス誤差を示す図である。図８中において、符
号Ｓ _１が付された曲線は同期誤差の分布の平均値、符
号Ｄ_１が付された曲線は露光量誤差の分布の平均値、
符号Ｆ_１が付された曲線はフォーカス誤差の分布の平
均値をそれぞれ示している。図８から分かるように、同
期誤差、露光量誤差、及びフォーカス誤差の平均値は、
スキャンスピードの上昇に伴って増大している。尚、図
８では図示を省略しているが、各スキャンスピードにお
ける同期誤差、露光量誤差、及びフォーカス誤差はほぼ
正規分布となっている。

【００６４】また、データベースサーバ３２には、各露
光条件毎に図２に示したデータセットＤＳが記憶されて
いる。露光条件は例えば投影光学系ＰＬの開口数を変え
た場合にも変化するので、投影光学系ＰＬの開口数を変
えた場合のデータセットを露光条件毎に記憶する。

【００６５】図８に示したスキャンスピード毎の同期誤
差、露光量誤差、及びフォーカス誤差を求めると、主制
御系３１は、データベースサーバ３２から露光条件毎の
データセットＤＳを読み出し、読み出したデータセット
ＤＳと同期誤差の分布、露光量誤差の分布、及びフォー
カス誤差の分布とに基づいて各露光条件毎にスキャンス
ピードと線幅誤差との関係を求める。

【００６６】図９は、スキャンスピードと線幅誤差との
関係を示す図である。図９において、符号Ｃ_１が付さ
れた曲線及び符号Ｃ_２が付された曲線は異なる露光条
件における結果である。尚、符号Ｃ_１が付された曲線
が得られる露光条件を露光条件Ａと称し、符号Ｃ_２が
付された曲線が得られる露光条件を露光条件Ｂと称す
る。図９においては、スキャンスピードの値と線幅誤差
が一対一に対応しているが、実際には、線幅誤差はある
分布をもっており、図９においては平均値を示してい
る。

【００６７】図９に示した例では、曲線Ｃ_１と曲線Ｃ
_２とが交差する点、つまり符号ＳＰを付した点におけ
るスキャンスピード（図９においては９０ｍｍ／ｓ）よ
り遅い場合には曲線Ｃ_１の方が線幅誤差は小さいが、
スキャンスピードが９０ｍｍ／ｓ以上になるとその関係
が逆転し、曲線Ｃ_２の方が線幅誤差が小さくなる。図
９に示した結果が得られた場合に、実際の露光時に使用
する露光条件及びスキャンスピードの設定が問題となる
が、以下の判断基準で露光条件及びスキャンスピードを
決定する。尚、図９に示した例では点ＳＰの線幅誤差は
２７ｎｍである。

【００６８】（１）線幅誤差の許容値が決められている
場合より微細なプロセスや、動作周波数が高い（例えば数百
ＭＨＺ）半導体素子を製造する場合であって、スループ
ットよりも線幅の精度が重視されるときに許容される線
幅誤差をまず設定し、この許容誤差内に線幅誤差が収ま
るスキャンスピードで露光を行う。この場合は、設定さ
れた許容値が点ＳＰの線幅誤差の値より小さければ露光
条件Ａを用い、設定された許容値が点ＳＰの線幅誤差の
値以上であれば露光条件Ｂを用いる。

【００６９】例えば、設定された許容値が２５ｎｍであ
る場合には、点ＳＰの線幅誤差の値よりも小であるの
で、露光条件Ａを用いる。つまり、曲線Ｃ_１上におい
て線幅誤差が２５ｎｍとなる点（図中符号Ｐ１が付され
た点）におけるスキャンスピード（図９では８０ｍｍ／
ｓ）で露光を行う。一方、設定された許容値が３５ｎｍ
である場合には、点ＳＰの線幅誤差の値よりも大である
ので、露光条件Ｂを用いる。つまり、曲線Ｃ_２上にお
いて線幅誤差が３５ｎｍとなる点（図中符号Ｐ３が付さ
れた点）におけるスキャンスピード（図９では１４０ｍ
ｍ／ｓ）で露光を行う。

【００７０】（２）線幅誤差の許容値が決められている
場合であって、露光条件Ａしか用いることができない場
合この場合は、曲線Ｃ_１上において、線幅誤差が許容さ
れた範囲内で、スキャンスピードを最速とする。つま
り、例えば線幅誤差の許容値が２５ｎｍである場合に
は、曲線Ｃ_１上において線幅誤差が２５ｎｍとなる点
（図中符号Ｐ１が付された点）におけるスキャンスピー
ド（図９では８０ｍｍ／ｓ）で露光を行う。一方、設定
された許容値が３５ｎｍである場合には、曲線Ｃ_１上
において線幅誤差が３５ｎｍとなる点（図中符号Ｐ２が
付された点）におけるスキャンスピード（図９では１２
５ｍｍ／ｓ）で露光を行う。

【００７１】（３）スキャンスピードが定められている
場合この場合には、定められたスキャンスピードにおいて、
線幅誤差が最小となる露光条件を用いる。つまり、定め
られたスキャンスピードが図９中の点ＳＰにおけるスキ
ャンスピード（９０ｍｍ／ｓ）よりも遅い場合には、露
光条件Ａを用いて露光処理を行い、定められたスキャン
スピードが図９中の点ＳＰにおけるスキャンスピード
（９０ｍｍ／ｓ）よりも速い場合には、露光条件Ｂを用
いて露光処理を行う。

【００７２】走査露光を行うにあたっては、以上説明し
た処理によって最適な露光条件及びスキャンスピードを
設定し、露光光ＥＬがレチクルＲを露光している状態
で、主制御系３１が出力する制御信号に基づいてステー
ジ制御系３０がレチクルステージ５とウエハステージと
を同期させて走査方向に移動させることにより、レチク
ルＲに形成されたパターンの像がウエハＷ上の１つのシ
ョット領域に逐次転写される。その後、ＸＹステージ１
２をステッピングさせてウエハＷ上の次のショット領域
を走査開始位置に移動して、走査露光を行うという動作
をステップ・アンド・スキャン方式で繰り返し行い、ウ
エハＷ上の各ショット領域への露光を行う。

【００７３】以上、本発明の実施形態に係る露光装置及
び露光方法について説明したが、以上説明した露光条件
やスキャンスピードを求めて露光を行う一連の処理は露
光条件選定プログラムとしてプログラム化することがで
きる。露光条件選定プログラムは、フレキシブルディス
ク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＲ−Ｒ、光磁気ディスク等の可搬
性のある記録媒体に記録することができ、記録媒体に記
録された露光条件選定プログラムをコンピュータによっ
て実現された主制御系３１に読み取らせ、主制御系３１
が当該プログラムを逐次実行することにより、上述の制
御を行うことができる。尚、図１に示したように、主制
御系３１、データベースサーバ３２、及び計算サーバ３
３がネットワークＮを介して接続された構成である場合
には、露光条件選定プログラムを各機能毎に分けて記録
媒体に記録し、主制御系３１、データベースサーバ３
２、及び計算サーバ３３が必要とする機能のプログラム
を読み取るようにしてもよい。

【００７４】尚、上述した実施形態では、主制御系３１
が計測結果及びデータベースサーバ３２の記録内容に基
づいて、線幅誤差の評価を行うようにしたが、主制御系
３１から計算サーバ３３へ計測結果を送り、計算サーバ
３３が線幅誤差の評価を行うようにしてもよい。また、
データベースサーバ３２と計算サーバ３３は物理的に分
ける必要はなく、同一の装置で実現されていてもよい。

【００７５】以上説明した実施の形態は、本発明の理解
を容易にするために記載されたものであって、本発明を
限定するために記載されたものではない。したがって、
上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的
範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨であ
る。

【００７６】例えば、上記の実施の形態においては、光
源としてＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）を
射出するものを採用した露光装置について説明している
が、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ
_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ光
（波長１２６ｎｍ）を射出するものを採用したもの、い
わゆる極端紫外（ＥＵＶ、又はＸＵＶ）域の殆どＸ線に
近い波長１３ｎｍ、又は７ｎｍの光、更には波長１ｎｍ
のＸ線などを射出する光源を採用した露光装置に適用す
ることもできる。

【００７７】また、上記の実施の形態では、ステップ・
アンド・スキャン方式の縮小投影型走査露光装置（スキ
ャニング・ステッパー）についての説明としたが、例え
ばレチクルとウエハとを静止させた状態でレチクルパタ
ーンの全面に露光用照明光を照射して、そのレチクルパ
ターンが転写されるべきウエハ上の１つの区画領域（シ
ョット領域）を一括露光するステップ・アップ・リピー
ト方式の縮小投影型露光装置（ステッパー）、更にはミ
ラープロジェクション方式やプロキシミティ方式などの
露光装置にも同様に本発明を適用することができる。更
に、投影光学系は縮小光学系に限られるものではなく、
等倍光学系や拡大光学系であってもよい。

【００７８】また、露光用照明光として、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を、例えばエルビウム（又は
エルビウムとイットリビウムの両方）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よい。

【００７９】例えば、単一波長レーザの発振波長を１．
５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８
９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波
長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が
出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μ
ｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８
倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長と
なる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μ
ｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１
０倍高調波、即ちＦ_２レーザとほぼ同一波長となる紫
外光が得られる。

【００８０】また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍ
の範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範
囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．
０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が
１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ_２
レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。なお、
単一波長発振レーザとしてはイットリビウム・ドープ・
ファイバーレーザを用いる。

【００８１】さらに、半導体素子、液晶ディスプレイ、
薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に
用いられる投影露光装置だけでなく、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投影露光装置にも本発
明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ
（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過
型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラ
ス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マ
グネシウム、又は水晶などが用いられる。また、ＥＵＶ
露光装置では反射型マスクが用いられ、プロキシミティ
方式のＸ線露光装置、又はマスク投影方式の電子線露光
装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブ
レンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコン
ウエハなどが用いられる。

【００８２】ところで、前述した露光装置（図１）は、
ウエハＷを精度よく高速に位置制御することができ、ス
ループットを向上しつつ高い露光精度で露光が可能とな
るように、照明光学系（１，２，３，４）、レチクルス
テージ５、レチクルベース６、レチクル駆動装置７、移
動鏡８、及びレーザ干渉計９を含むレチクル系、ウエハ
ホルダ１０、Ｚチルトステージ１１、ＸＹステージ１
２、ステージ駆動装置１３、移動鏡１４、及びレーザ干
渉計１５を含むウエハ系、投影光学系ＰＬ等の図１に示
された各要素が電気的、機械的、又は光学的に連結して
組み上げられた後、総合調整（電気調整、動作確認等）
をすることにより製造される。尚、露光装置の製造は、
温度及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。

【００８３】また、半導体デバイスは、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
ハを制作するステップ、前述の実施形態の露光装置によ
りレチクルのパターンをウエハに露光転写するステッ
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
などを経て製造される。

【００８４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、線幅に影
響を与える種々の要因を考慮して、実際に生ずるであろ
う線幅誤差を統計演算によって求めるようにしたから、
基板上に形成されるデバイスパターンの精度を重視する
場合、あるいはスループットを重視する場合等、その目
的に最も適合する露光条件を選定して露光処理を行うこ
とができるようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成
を示す図である。

【図２】データセットの一例を示す図である。

【図３】露光量誤差とその発生確率との関係の一例を
示す図である。

【図４】フォーカス誤差とその発生確率との関係の一
例を示す図である。

【図５】フォーカス誤差に応じて形成される線幅の確
率を示す図である。

【図６】線幅とその線幅となる確率との関係を示す図
である。

【図７】異なる条件下において、得られた線幅とその
線幅が生ずる確率を示す図である。

【図８】主制御系において、スキャンスピードに応じ
て求められた同期誤差、露光量誤差、及びフォーカス誤
差を示す図である。

【図９】スキャンスピードと線幅誤差との関係を示す
図である。

【符号の説明】

Ｒ… レチクル（マスク）Ｗ… ウエハ（基板）ＤＳ…データセット３２…データベースサーバ（記憶装置）３１…主制御系（獲得装置、算出装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｂ 11/26 Ｇ０１Ｂ 11/26 ＨＨ０１Ｌ 21/30 ５１６ＺＦターム(参考） 2F065 AA02 AA03 AA04 AA06 AA20 AA22 AA31 BB02 CC00 CC20 EE00 EE03 FF02 FF04 FF10 FF42 FF51 GG03 GG04 HH07 HH12 HH13 HH15 JJ03 JJ08 JJ09 JJ18 JJ24 LL02 LL04 LL10 LL12 LL19 LL28 LL30 LL50 MM28 NN01 NN16 NN17 NN20 PP12 PP13 QQ01 QQ23 QQ41 QQ42 5F046 AA28 BA05 CC01 CC03 CC05 CC16 DA02 DA05 DA08 DA14 DB01 DB05 DC09 DC12 DD06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクのパターンの像を基板に投影露光
して該基板上にデバイスパターンを形成する露光装置に
おいて、基板上に形成されるデバイスパターンの線幅に影響を与
える誤差要因の変化と該誤差要因によって該デバイスパ
ターンに生じる線幅誤差との関係を示すデータセットが
予め求められて記憶された記憶装置と、前記誤差要因の発生についての第１確率分布を獲得する
獲得装置と、前記データセット及び前記第１確率分布に基づいて、前
記線幅誤差の発生についての第２確率分布を算出する算
出装置と、を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記マスクと前記基板とを投影倍率に応
じた速度比で同期移動しつつスキャン露光することを特
徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記誤差要因は、フォーカス誤差、露光
量誤差、同期誤差、光学系の収差、マスクの製造誤差の
うちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１
又は２に記載の露光装置。
【請求項４】前記データセットは、幾何学的計算によ
り理論的に求めることを特徴とする請求項１，２又は３
に記載の露光装置。
【請求項５】前記データセットは、前記マスクのパタ
ーンの前記基板上における空間像を計測して求めること
を特徴とする請求項１，２又は３に記載の露光装置。
【請求項６】前記データセットは、前記基板に形成さ
れたデバイスパターンの線幅を実測して求めることを特
徴とする請求項１，２又は３に記載の露光装置。
【請求項７】前記獲得装置は、前記誤差要因の発生頻
度を実測して、該実測値に基づいて前記第１確率分布を
求めることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の露
光装置。
【請求項８】前記獲得装置は、前記第１確率分布を前
記マスク又は前記基板の移動速度の変化との関係で求
め、前記算出装置は、前記第２確率分布を該移動速度の変化
との関係で算出することを特徴とする請求項７に記載の
露光装置。
【請求項９】前記基板上に形成されるデバイスパター
ンの線幅ばらつきの許容値が決められている場合には、
該許容値を満足する前記第２確率分布に対応する移動速
度で露光処理を行う制御装置をさらに備えたことを特徴
とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】前記記憶装置には、複数の露光条件の
それぞれに対応して前記データセットが予め求められて
記憶されており、前記算出手段は、前記複数の露光条件のそれぞれに対応
する前記第２確率分布を算出することを特徴とする請求
項７に記載の露光装置。
【請求項１１】前記獲得装置は、前記第１確率分布を
前記マスク又は前記基板の移動速度の変化との関係で求
め、前記算出装置は、前記露光条件のそれぞれについて、前
記第２確率分布を該移動速度の変化との関係で算出する
ことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】前記移動速度が決められている場合に
は、該移動速度に対応する前記第２確率分布のうち最も
ばらつきの小さいものに対応する露光条件を用いて露光
処理を行う制御装置をさらに備えたことを特徴とする請
求項１１に記載の露光装置。
【請求項１３】前記基板上に形成されるデバイスパタ
ーンの線幅ばらつきの許容値が決められている場合に
は、該許容値を満足する前記第２確率分布のうち前記移
動速度がより速いものに対応する露光条件を用い且つ当
該移動速度で露光処理を行う制御装置をさらに備えたこ
とを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
【請求項１４】マスクのパターンの像を基板に投影露
光して該基板上にデバイスパターンを形成する露光方法
において、基板上に形成されるデバイスパターンの線幅に影響を与
える誤差要因の変化と該誤差要因によって該デバイスパ
ターンに生じる線幅誤差との関係を示すデータセットを
予め求めて記憶保持しておき、前記誤差要因の発生についての第１確率分布を実測によ
り求め、前記データセット及び前記第１確率分布に基づいて、前
記線幅誤差の発生についての第２確率分布を算出し、前記第２確率分布に基づいて最適な露光条件を選定し、選定した前記露光条件に従って露光処理を行うようにし
たことを特徴とする露光方法。
【請求項１５】マスクのパターンの像を基板に投影露
光して該基板上にデバイスパターンを形成する露光装置
の制御装置により実行される露光条件選定プログラムが
記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっ
て、基板上に形成されるデバイスパターンの線幅に影響を与
える誤差要因の変化と該誤差要因によって該デバイスパ
ターンに生じる線幅誤差との関係が予め求められて設定
されたデータセットと、前記誤差要因の発生についての第１確率分布を獲得する
獲得処理部と、前記データセット及び前記第１確率分布に基づいて、前
記線幅誤差の発生についての第２確率分布を算出する算
出処理部と、前記第２確率分布に基づいて最適な露光条件を選定する
条件選定部と、を備えた露光条件選定プログラムが記録されたコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体。