JP2011049232A - 露光装置、露光方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光時の転写パターンの補正を簡単な手法で且つ十分な精度で行う。
【解決手段】所定間隔で配置された同一形状の複数の単位パターンを内部パターンに含むフォトマスクを介して投影される転写パターンのうち、単位パターンの所定箇所の転写パターンである特定転写パターンを、２つ以上の単位パターンについて判定する特定転写パターン判定部２２を有する。特定転写パターンどうしの相対位置と当該相対位置の規定値との比較に基づいて、フォトマスクを介して投影された転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算する誤差演算部２３を有する。演算された誤差に基づいて、転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算する補正用パラメータ演算部２４と、補正用パラメータを用いて、転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する補正制御部（露光制御部２７）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、露光方法及び半導体装置の製造方法に関する。

フォトリソグラフィ工程においては、露光装置を用いてフォトマスク（例えばレチクル）のパターンを基板（例えば半導体ウェハ）上のフォトレジストに転写する。転写パターン（投影像）は基板上の定められた位置に投影される必要があるが、フォトマスク自体の歪やレンズの収差などが原因で所望の位置に転写されないことがある。

このような転写パターンの位置誤差を補正する技術としては、露光後に計測した位置誤差を次回以降のロット処理にフィードバックすることにより、次回以降のロット処理では所望の位置に転写できるようにする技術がある。フォトマスク自体の歪やレンズの収差等の誤差要因の変動が少ないことから、この技術によれば位置誤差を抑制する一定の効果が得られる。しかしながら、この技術では、ロット処理履歴がない場合には位置誤差の補正を行うことができないという課題、並びに、露光装置の構成要素の位置変動がある場合には適切な補正を行うことができないという課題がある。

これらの課題を解決する技術としては、図３に示すようにレチクル３にアライメント専用のパターンであるアライメントマーク１１を形成しておき、このアライメントマーク１１が露光光により転写される位置を計測し、その計測した転写位置の規定値からの誤差を演算し、その誤差が解消されるように転写パターンの補正を行った後で、実際の露光を行う技術がある。なお、転写パターンの補正は、レチクル３と基板との相対的な位置補正と、露光レンズの倍率補正と、を適宜に行うことによって実現できる。

また、特許文献１には、フォトマスクの内部パターン（基板において露光によりレジストパターンが形成される部分に転写されるパターン）の転写位置の誤差を以下の方法で計測し、その誤差を補正により解消することを目的とした技術が記載されている。すなわち、特許文献１の技術では、先ず、露光の前にフォトマスクのパターンデータを取得しておく。次に、そのフォトマスクに対して露光光を照射したときのウェハ面における光学像を、その取得したパターンデータを用いたシミュレーションにより求めておく（以下、このシミュレーションにより求めた光学像をシミュレーション像という）。次に、シミュレートしたパターンを実際に露光光でウェハステージ上に転写し、その転写パターンの投影像をウェハステージ上に設けられたセンサにより計測する。次に、その計測した投影像（計測像）とシミュレーション像との差分を演算することにより、フォトマスクの内部パターンの位置誤差を計測する。次に、その計測した位置誤差が解消されるように転写位置の補正を行って、実際の露光を行う。

特開２００５−３３２０８号公報

ところで、アライメントマーク１１は、例えば、レチクル３上で数ｍｍ程度の寸法であるが、このアライメントマーク１１をレチクル３における中央寄りの位置に形成すると、ウェハの有効面積（製品にできる面積）が減少してしまう。このため、一般には、図３に示すように、アライメントマーク１１はレチクル３の周縁部に形成されている。このため、アライメントマーク１１を用いて転写パターンの補正を行う技術では、レチクル３の周縁部、すなわち１回の露光ショットでの露光範囲における最外周に近い領域の位置情報しか得られない。このため、レチクル３の内部パターン１２の位置情報とは相関しない位置情報しか得られず、その相関しない位置情報に基づいた不適切な補正を行ってしまう可能性がある。

以下、この点をより具体的に説明する。図１０は露光光がレチクル３及び露光レンズ５を通過する様子を示す図である。このうち図１０（ａ）は露光光のうちレチクル３の内部パターン１２（図３）の転写に使われる部分である実効部分８のみを抽出して示しており、図１０（ｂ）は露光光のうちレチクル３の内部パターン１２の転写に使われない周縁部である非実効部分９も含めて示している。これらのうち、アライメントマーク１１の転写には、非実効部分９の光が用いられる。非実効部分９の光は、図１０（ｂ）に示すように、レチクル３の周縁部を通過した後、露光レンズ５の周縁部を通過する。しかし、一般に、露光レンズ５の周縁部は精度が保証されていない。すなわち、レチクル３の周縁部を通過する光は、露光レンズ５において、精度の保証外の部分を通過するために、想定外のレンズ歪の影響を受けることがある。このため、アライメントマーク１１の転写位置には、レチクル３の内部パターン１２の転写位置とは相関しない誤差が含まれる可能性がある。つまり、アライメントマーク１１を用いて転写パターンの補正を行う技術では、内部パターン１２の位置情報とは相関しない位置情報に基づいた不適切な補正を行ってしまう可能性があり、転写パターンの補正を十分な精度で行うことができない場合がある。

一方、特許文献１の技術は、フォトマスクの内部パターンのシミュレーション等を行うため、アライメントマーク１１を用いた転写パターンの補正を行う上記技術よりも高精度に転写位置の補正を行うことができる可能性がある。しかしながら、フォトマスクパターンをシミュレーションした結果は、シミュレーション自体の精度、或いは、フォトマスクの作製精度に起因して、必ずしも正しい投影像（フォトマスクと基板との相対位置と、露光レンズの倍率とが正しいときの投影像）とは一致しない。このため、特許文献１の技術でも、転写位置の補正の精度が十分とは言えない。その上、特許文献１の技術のようなシミュレーションを行うのは一般的に工数（手間）がかかるため高コストであるし、そのシミュレーションの準備としてフォトマスクの内部パターンのデータを取得するにも一般的に工数（手間）とコストがかかる。

このように、露光時の転写パターンの補正を簡単な手法で且つ十分な精度で行うことは困難だった。

本発明は、露光対象の基板上において露光によりレジストパターンが形成される部分に投影される内部パターンが形成され、前記内部パターンには、互いに所定間隔で配置された同一形状の複数の単位パターンが含まれるフォトマスクを介して投影される光の強度分布を検出する光強度分布検出部と、前記光強度分布検出部による検出結果に基づいて、前記フォトマスクを介して投影される転写パターンのうち、前記単位パターンにおける所定箇所の転写パターンである特定転写パターンを、２つ以上の前記単位パターンについてそれぞれ判定する特定転写パターン判定部と、前記特定転写パターン判定部により判定された前記特定転写パターンどうしの相対位置と、当該相対位置の規定値と、の比較に基づいて、前記転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算する誤差演算部と、前記誤差演算部により演算された誤差に基づいて、前記転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算する補正用パラメータ演算部と、前記補正用パラメータを用いて、前記転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する補正制御部と、を有することを特徴とする露光装置を提供する。

この露光装置によれば、光強度分布検出部による検出結果に基づいて、フォトマスクを介して投影される転写パターンのうち、単位パターンにおける所定箇所の転写パターンである特定転写パターンを、２つ以上の単位パターンについてそれぞれ判定し、判定された特定転写パターンどうしの相対位置と、当該相対位置の規定値と、の比較に基づいて、転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算し、演算された誤差に基づいて、転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算し、補正用パラメータを用いて、転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する。すなわち、内部パターンに含まれる単位パターンの転写パターンの誤差に基づいて露光の条件を補正するので、アライメントマークを用いた補正だけを行う場合と比べて、転写パターンの補正を高精度に行うことができる。また、特定転写パターンの大まかな位置情報と、特定転写パターンどうしの相対位置の規定値の情報と、を予め露光装置に与えておけば良いため、シミュレーションを行う技術と比べて、転写パターンの補正を容易に行うことができる。また、シミュレーションの精度に起因して補正の精度が悪化するということもないため、シミュレーションを行う技術と比べて、転写パターンの補正を高精度に行うことができる。要するに、露光時の転写パターンの補正を簡単な手法で且つ十分な精度で行うことができる。

また、本発明は、露光対象の半導体ウェハ上において露光によりレジストパターンが形成される部分に投影される内部パターンが形成され、前記内部パターンには、互いに所定間隔で配置された同一形状の複数の単位パターンが含まれるフォトマスクを用い、前記フォトマスクを介して投影される光の強度分布を検出する光強度分布検出工程と、前記光強度分布検出工程での検出結果に基づいて、前記フォトマスクを介して投影される転写パターンのうち、前記単位パターンにおける所定箇所の転写パターンである特定転写パターンを、２つ以上の前記単位パターンについてそれぞれ判定する特定転写パターン判定工程と、前記特定転写パターン判定工程により判定された前記特定転写パターンどうしの相対位置と、当該相対位置の規定値と、の比較に基づいて、前記転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算する誤差演算工程と、前記誤差演算工程により演算された誤差に基づいて、前記転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算する補正用パラメータ演算工程と、前記補正用パラメータを用いて、前記転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する補正工程と、前記フォトマスクを介して前記半導体ウェハに対する露光を行う露光工程と、を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。

また、本発明は、露光対象の基板上において露光によりレジストパターンが形成される部分に投影される内部パターンが形成され、前記内部パターンには、互いに所定間隔で配置された同一形状の複数の単位パターンが含まれるフォトマスクを用い、前記フォトマスクを介して投影される光の強度分布を検出する光強度分布検出工程と、前記光強度分布検出工程での検出結果に基づいて、前記フォトマスクを介して投影される転写パターンのうち、前記単位パターンにおける所定箇所の転写パターンである特定転写パターンを、２つ以上の前記単位パターンについてそれぞれ判定する特定転写パターン判定工程と、前記特定転写パターン判定工程により判定された前記特定転写パターンどうしの相対位置と、当該相対位置の規定値と、の比較に基づいて、前記転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算する誤差演算工程と、前記誤差演算工程により演算された誤差に基づいて、前記転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算する補正用パラメータ演算工程と、前記補正用パラメータを用いて、前記転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する補正工程と、前記フォトマスクを介して前記基板に対する露光を行う露光工程と、を行うことを特徴とする露光方法を提供する。

本発明によれば、露光時の転写パターンの補正を簡単な手法で且つ十分な精度で行うことができる。

実施形態に係る露光装置の構成を示すブロック図である。 実施形態に係る露光装置の構成を示す模式的な正面図である。 レチクルの模式的な平面図である。 レチクルの２つの単位パターンのそれぞれの転写パターンの光強度分布の検出結果の例を示す模式図である。 アライメントマーク転写パターンの例を示す模式図である。 転写パターンの位置の誤差を説明するための図である。 転写パターンの倍率の誤差を説明するための図である。 転写パターンの回転の誤差と直交度の誤差を説明するための図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。 露光光がレチクル及び露光レンズを通過する様子を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。

図１は実施形態に係る露光装置１の構成を示すブロック図、図２は実施形態に係る露光装置１の構成を示す模式的な正面図、図３はレチクル３の模式的な平面図、図４はレチクル３の２つの単位パターン１３のそれぞれの転写パターンの光強度分布８１、８２の検出結果の例を示す模式図である。図５はアライメントマーク１１の転写パターン（アライメントマーク転写パターン１００）の例を示す模式図である。図６は転写パターンの位置の誤差を説明するための図であり、このうち図６（ａ）はＸ方向の位置誤差、図６（ｂ）はＹ方向の位置誤差をそれぞれ示す。図７は転写パターンの倍率の誤差を説明するための図であり、このうち図７（ａ）及び図７（ｂ）はＸ方向の倍率の誤差を、図７（ｃ）及び図７（ｄ）はＹ方向の倍率の誤差を、それぞれ示す。図８は転写パターンの回転の誤差と直交度の誤差を説明するための図であり、このうち図８（ａ）及び図８（ｂ）は回転の誤差を、図８（ｃ）及び図８（ｄ）は直交度の誤差を、それぞれ示す。図９は実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するためのフローチャートである。

本実施形態に係る露光装置１は、露光対象の基板（例えば半導体ウェハ）上において露光によりレジストパターンが形成される部分に投影される内部パターン１２が形成され、内部パターン１２には、互いに所定間隔で配置された同一形状の複数の単位パターン１３が含まれるフォトマスク（例えばレチクル３）を介して投影される光の強度分布を検出する光強度分布検出部（例えば光強度分布検出センサ７を備える）と、光強度分布検出部による検出結果に基づいて、フォトマスクを介して投影される転写パターンのうち、単位パターン１３における所定箇所の転写パターンである特定転写パターン８１ａ、８２ａを、２つ以上の単位パターン１３についてそれぞれ判定する特定転写パターン判定部２２と、特定転写パターン判定部２２により判定された特定転写パターン８１ａ、８２ａどうしの相対位置Ａと、当該相対位置の規定値Ｂと、の比較に基づいて、転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算する誤差演算部２３と、誤差演算部２３により演算された誤差に基づいて、転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算する補正用パラメータ演算部２４と、補正用パラメータを用いて、転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する補正制御部（露光制御部２７）と、を有する。
また、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、露光対象の半導体ウェハ上において露光によりレジストパターンが形成される部分に投影される内部パターン１２が形成され、内部パターン１２には、互いに所定間隔で配置された同一形状の複数の単位パターン１３が含まれるフォトマスク（例えばレチクル３）を用い、フォトマスクを介して投影される光の強度分布を検出する光強度分布検出工程と、光強度分布検出工程での検出結果に基づいて、フォトマスクを介して投影される転写パターンのうち、単位パターン１３における所定箇所の転写パターンである特定転写パターン８１ａ、８２ａを、２つ以上の単位パターン１３についてそれぞれ判定する特定転写パターン判定工程と、特定転写パターン判定工程により判定された特定転写パターン８１ａ、８２ａどうしの相対位置Ａと、当該相対位置の規定値Ｂと、の比較に基づいて、転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算する誤差演算工程と、誤差演算工程により演算された誤差に基づいて、転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算する補正用パラメータ演算工程と、補正用パラメータを用いて、転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する補正工程と、フォトマスクを介して半導体ウェハに対する露光を行う露光工程と、を行う。
また、本実施形態に係る露光方法では、露光対象の基板（例えば半導体ウェハ）上において露光によりレジストパターンが形成される部分に投影される内部パターン１２が形成され、内部パターン１２には、互いに所定間隔で配置された同一形状の複数の単位パターンが含まれるフォトマスク（例えばレチクル３）を用い、フォトマスクを介して投影される光の強度分布を検出する光強度分布検出工程と、光強度分布検出工程での検出結果に基づいて、フォトマスクを介して投影される転写パターンのうち、単位パターン１３における所定箇所の転写パターンである特定転写パターン８１ａ、８２ａを、２つ以上の単位パターン１３についてそれぞれ判定する特定転写パターン判定工程と、特定転写パターン判定工程により判定された特定転写パターン８１ａ、８２ａどうしの相対位置Ａと、当該相対位置の規定値Ｂと、の比較に基づいて、転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算する誤差演算工程と、誤差演算工程により演算された誤差に基づいて、転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算する補正用パラメータ演算工程と、補正用パラメータを用いて、転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する補正工程と、フォトマスクを介して基板に対する露光を行う露光工程と、を行う。
以下、詳細に説明する。

先ず、露光装置１の構成を説明する。

図２に示すように、本実施形態に係る露光装置１は、露光光を発光する光源２と、レチクル３が載置されるレチクルステージ４と、露光レンズ５と、半導体ウェハ（以下、単にウェハ）（図示略）が載置されるウェハステージ６と、光強度分布検出センサ７と、を有している。

図３に示すように、レチクル３の周縁部には複数のアライメントマーク１１が形成され、レチクル３において周縁部よりも中央寄りの部分には内部パターン１２が形成されている。内部パターン１２は、露光対象のウェハにおいて露光によりレジストパターンが形成される部分に投影される。ウェハにおいて内部パターン１２が転写される部分は、製品回路を構成する部分である。一方、アライメントマーク１１は、ウェハにおいて露光によりレジストパターンが形成される部分の外側の部分に投影される。内部パターン１２には、互いに所定間隔で配置された同一形状の複数の単位パターン１３が含まれている。ここで、所定間隔とは、例えば、一定間隔であることが好ましい一例であるが、一定間隔でなくても良い。なお、単位パターン１３は、例えば、ウェハにおいて個々のチップとなる部位に転写されるパターン（サブチップ）である。図３の例では、内部パターン１２には、縦横ともに４列ずつで合計１６個の単位パターン１３が含まれている。このため、図３の例では、１回の露光ショットにより、１６個の単位パターン１３がウェハ上のレジストに転写され、ウェハの位置を変えながら必要回数の露光ショットを繰り返すことにより、ウェハの所望の領域に単位パターン１３を転写することができる。また、図３の例では、合計６つのアライメントマーク１１がレチクル３に形成されている。

レチクルステージ４には開口４ａが形成されている。レチクル３は、レチクルステージ４において、開口４ａの周囲の枠状の部分に載置される。レチクル３は、内部パターン１２及びアライメントマーク１１が開口４ａ内に位置するようにレチクルステージ４に載置される。

光源２からの露光光は、レチクルステージ４に載置されているレチクル３を通過した後、レチクルステージ４の開口４ａを介して露光レンズ５に入射し、この露光レンズ５を通過した後、ウェハステージ６側に照射される。

光強度分布検出センサ７は、例えば、マトリクス状に配置された複数のピクセル（図示略）を有し、各ピクセルにおいて光強度を多階調（例えば、１６階調等）で検出する。これにより、光強度分布検出センサ７は、総体としては、レチクル３を介して投影される光の強度分布を検出する。光強度分布検出センサ７は、この検出結果を制御部２０（後述）に出力する。

図１に示すように、露光装置１は、他に、制御部２０と、レチクルステージ移動機構４０と、ウェハステージ移動機構５０と、レンズ移動機構６０と、を有している。

実際の露光時には、露光光はスリットを通してレチクル３に照射され、レチクル３を通った光がウェハ上に照射されるが、最近用いられている走査型露光装置の場合、レチクルステージ４とウェハステージ６は逆方向に動き（図２で、例えば、レチクルステージ４がＸ方向に動く一方で、ウェハステージ６が−Ｘ方向に動き）、ウェハ上でのパターン形成位置が制御される。

レチクルステージ移動機構４０は、例えば、ボールねじ送り機構などの直線移動機構と、回転機構とを有する。更に、レチクルステージ移動機構４０は、直線移動機構を駆動させるモータ等と、回転機構を駆動させるモータ等と、を含むレチクルステージ移動アクチュエータ４１と、を有している。レチクルステージ移動アクチュエータ４１がこの直線移動機構を駆動させることにより、レチクルステージ４をＸ方向（図２）及びＹ方向（例えば、図２の紙面の手前から奥に向かう方向）に移動させることができるようになっている。また、レチクルステージ移動アクチュエータ４１がこの回転機構を駆動させることにより、レチクルステージ４をＸ−Ｙ平面内において回転させることができるようになっている。

また、ウェハステージ移動機構５０は、例えば、ボールねじ送り機構などの直線移動機構と、この直線移動機構を駆動させるモータ等のウェハステージ移動アクチュエータ５１と、を有している。ウェハステージ移動アクチュエータ５１がこの移動機構を駆動させることにより、ウェハステージ６をＸ方向及びＹ方向に移動させることができるようになっている。なお、ウェハステージ６の移動は、干渉計等、通常の露光に用いられる計測器によりウェハステージ６の位置を計測しながら、十分な精度で行うことができるようになっている。

露光レンズ５は、例えば、複数のレンズ群により構成されており、このうち何れか１つ以上の所定のレンズ（以下、移動レンズ）の位置をレンズ移動機構６０によって露光光の光軸方向（図２のＺ方向）に移動させることにより、露光レンズ５のレンズ倍率を変更できるようになっている。レンズ移動機構６０は、例えば、ボールねじ送り機構などの移動機構と、この移動機構を駆動させるモータ等のレンズ移動アクチュエータ６１と、を有している。そして、レンズ移動アクチュエータ６１がこの移動機構を駆動させることにより、移動レンズをＺ方向に移動させることができるようになっている。

制御部２０は、光強度分布取得部２１と、特定転写パターン判定部２２と、誤差演算部２３と、補正用パラメータ演算部２４と、アライメントマーク転写パターン判定部２５と、アライメントマーク位置誤差演算部２６と、露光制御部２７と、レチクルステージ移動制御部３１と、ウェハステージ移動制御部３２と、レンズ移動制御部３３と、を有している。

レチクルステージ移動制御部３１は、レチクルステージ移動アクチュエータ４１の動作制御を行うことによって、レチクルステージ４のＸ方向及びＹ方向における位置、及び、レチクルステージ４のＸ−Ｙ平面内における回転を制御する。ウェハステージ移動制御部３２は、ウェハステージ移動アクチュエータ５１の動作制御を行うことによって、ウェハステージ６のＸ方向及びＹ方向における位置を制御する。レンズ移動制御部３３は、レンズ移動アクチュエータ６１の動作制御を行うことによって、移動レンズのＺ方向における位置、ひいては露光レンズ５の倍率を制御する。

ここで、光源２は、例えば、ＫｒＦレーザー或いはＡｒＦレーザー等のパルスレーザーであるが、１秒間にｋＨｚオーダーで点滅を繰り返しているため、実質的には連続光のように光を照射する。

露光制御部２７は、各露光ショットにおける光源２の一連の発光（点滅）開始から終了までのタイミング、すなわち露光ショットのタイミングと、各露光ショット時におけるウェハステージ６とレチクルステージ４との相対位置を制御する。なお、露光制御部２７は、例えば、ウェハステージ６の位置制御を行うことによって、各露光ショット時におけるウェハステージ６とレチクルステージ４との相対位置を制御する。

光強度分布取得部２１は、光強度分布検出センサ７により検出されて該光強度分布検出センサ７から制御部２０に入力される光強度分布（図４の光強度分布８１、８２等）の検出結果を取得する。なお、光強度分布取得部２１は、これら検出結果を取得する際に、ウェハステージ６の移動制御及び光源２の発光制御をウェハステージ移動制御部３２及び露光制御部２７にそれぞれ行わせる。

特定転写パターン判定部２２は、光強度分布検出センサ７による検出結果（つまり、光強度分布８１、８２）に基づいて、レチクル３を介して投影される転写パターンのうち単位パターン１３における所定箇所の転写パターンである特定転写パターンを、２つ以上の単位パターン１３についてそれぞれ判定する。例えば、図４に示すように、２つの単位パターン１３について、特定転写パターン８１ａ、８２ａをそれぞれ判定する。

誤差演算部２３は、特定転写パターン判定部２２により判定された特定転写パターン８１ａ、８２ａどうしの相対位置Ａ（図４、図７、図８）と、当該相対位置の規定値Ｂ（図７、図８）と、の比較に基づいて、実際の転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算する。

ここで、転写パターンの誤差には、例えば、Ｘ方向の位置誤差、Ｙ方向の位置誤差、Ｘ方向の倍率の誤差、Ｙ方向の倍率の誤差、回転の誤差、及び、直交度の誤差の合計６つの成分がある。誤差演算部２３は、これら６つの誤差の成分のうち、Ｘ方向の倍率の誤差、Ｙ方向の倍率の誤差、回転の誤差、及び、直交度の誤差、の合計４つの誤差の成分を演算する。以下、図７及び図８を参照して、誤差演算部２３が演算する４つの成分を説明する。なお、ここでは、説明を簡単にするために、転写パターンが単純な矩形であるものとする。

先ず、図７（ａ）及び図７（ｂ）を参照してＸ方向の倍率の誤差を説明する。例えば、本来の（規定の）転写パターンが図７（ａ）に示す転写パターン９１である場合において、実際の露光により転写パターン９２が転写されたとする。この場合、実際の転写パターン９２は、規定の転写パターン９１を図７（ａ）の右方向（Ｘ方向）に引き延ばした（拡大した）パターンである。この場合、図７（ｂ）に示すように、例えば、特定転写パターン８１ａを基準とすると、特定転写パターン８２ａの位置は、特定転写パターン８２ａの規定の位置８３ａと比べて、Ｘ方向にずれている。換言すれば、特定転写パターン８１ａを基準とした特定転写パターン８２ａの相対位置Ａは、特定転写パターン８１ａと位置８３ａとの相対位置ＢよりもＸ方向に拡大している。特定転写パターン判定部２２によって図７（ｂ）に示す特定転写パターン８１ａ、８２ａが判定された場合には、誤差演算部２３は、このＸ方向のずれから、Ｘ方向の倍率の誤差があることを認識し、その誤差量を演算することによって、実際の転写パターン９２と、規定の転写パターン９１と、の誤差を求める。

次に、図７（ｃ）及び図７（ｄ）を参照してＹ方向の倍率の誤差を説明する。例えば、本来の（規定の）転写パターンが図７（ｃ）に示す転写パターン９１である場合において、実際の露光により転写パターン９２が転写されたとする。この場合、実際の転写パターン９２は、規定の転写パターン９１を図７（ｃ）の上方向（Ｙ方向）に引き延ばした（拡大した）パターンである。この場合、図７（ｄ）に示すように、例えば、特定転写パターン８１ａを基準とすると、特定転写パターン８２ａの位置は、特定転写パターン８２ａの規定の位置８３ａと比べて、Ｙ方向にずれている。換言すれば、特定転写パターン８１ａを基準とした特定転写パターン８２ａの相対位置Ａは、特定転写パターン８１ａと位置８３ａとの相対位置ＢよりもＹ方向に拡大している。特定転写パターン判定部２２によって図７（ｃ）に示す特定転写パターン８１ａ、８２ａが判定された場合には、誤差演算部２３は、このＹ方向のずれから、Ｙ方向の倍率の誤差があることを認識し、その誤差量を演算することによって、実際の転写パターン９２と、規定の転写パターン９１と、の誤差を求める。

なお、実際の露光による転写パターン９２は、規定の転写パターン９１と比べて拡大ではなく縮小される場合もあり、その場合も、誤差演算部２３は、このＸ方向或いはＹ方向のずれから、Ｘ方向或いはＹ方向の倍率の誤差があることを認識し、その誤差量を演算することができる。

次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）を参照して回転の誤差を説明する。例えば、本来の（規定の）転写パターンが図８（ａ）に示す転写パターン９１である場合において、実際の露光により転写パターン９２が転写されたとする。この場合、実際の転写パターン９２は、規定の転写パターン９１を右回りに回転させたパターンである。この場合、図８（ｂ）に示すように、例えば、特定転写パターン８１ａを基準とした特定転写パターン８２ａの位置は、特定転写パターン８２ａの規定の位置８３ａと比べて、右回りに回転している。換言すれば、特定転写パターン８１ａを基準とした特定転写パターン８２ａの相対位置Ａは、特定転写パターン８１ａと位置８３ａとの相対位置Ｂと比べて右回りに回転している。特定転写パターン判定部２２によって図８（ａ）に示す転写パターン９２が判定された場合には、誤差演算部２３は、回転の誤差があることを認識し、その回転の誤差の方向及び量を演算することによって、実際の転写パターン９２と、規定の転写パターン９１と、の誤差を求める。なお、実際の露光による転写パターン９２は、規定の転写パターン９１を左回りに回転させたパターンとなる場合もある。

次に、図８（ｃ）及び図８（ｄ）を参照して直交度の誤差を説明する。例えば、本来の（規定の）転写パターンが図８（ｃ）に示す転写パターン９１である場合において、実際の露光により転写パターン９２が転写されたとする。この場合、実際の転写パターン９２は、規定の転写パターン９１の上辺の位置が右方向にずれることにより、本来の矩形が平行四辺形に変化したパターンである。この場合、図８（ｄ）に示すように、例えば、特定転写パターン８１ａを基準とした特定転写パターン８２ａの位置は、特定転写パターン８２ａの規定の位置８３ａと比べて、Ｘ方向にずれている。換言すれば、特定転写パターン８１ａを基準とした特定転写パターン８２ａの相対位置Ａは、特定転写パターン８１ａと位置８３ａとの相対位置Ｂと比べてＸ方向にずれ、且つ、Ｘ−Ｙ平面以内において引き延ばされている。特定転写パターン判定部２２によって図８（ｃ）に示す転写パターン９２が判定された場合には、誤差演算部２３は、直交度の誤差があることを認識し、その誤差の態様（ずれが発生した箇所、方向及び量）を演算することによって、実際の転写パターン９２と、規定の転写パターン９１と、の誤差を求める。なお、実際の露光による転写パターン９２は、転写パターン９１の上辺が左方向にずれたパターンとなる場合、転写パターン９１の左辺又は右辺が上方向又は下方向にずれたパターンとなる場合、或いは、転写パターン９１の下辺が右方向又は下方向にずれたパターンとなる場合もある。

アライメントマーク転写パターン判定部２５は、光強度分布検出センサ７による検出結果（光強度分布８１、８２）に基づいて、レチクル３を介して投影されるアライメントマーク１１の転写パターンであるアライメントマーク転写パターン１００（図５）を判定する。ここで、アライメントマーク転写パターン１００の形状は、例えば、図５に示すように、内部パターンの転写では現れないような特徴的な形状となるように、アライメントマーク１１は形成されている。このため、アライメントマーク転写パターン判定部２５は、容易にアライメントマーク転写パターン１００を認識し、その位置を判定できるようになっている。

アライメントマーク位置誤差演算部２６は、上記の６つの誤差の成分のうち、残りの２つの誤差の成分を演算する。以下、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、アライメントマーク位置誤差演算部２６が演算する２つの成分を説明する。なお、ここでも、説明を簡単にするために、転写パターンが単純な矩形であるものとする。例えば、本来の（規定の）アライメントマーク転写パターン１００が図６（ａ）に示す転写パターン１０１である場合において、光強度分布検出センサ７により図６（ａ）に示す転写パターン１０２の光強度分布が検出されたとする。この場合、検出された転写パターン１０２は、規定の転写パターン１０１を図６（ａ）の右方向（Ｘ方向）にずらしたパターンである。アライメントマーク転写パターン判定部２５によって図６（ａ）に示す転写パターン１０２が判定された場合には、アライメントマーク位置誤差演算部２６は、Ｘ方向の位置誤差があることを認識し、その誤差量を演算することによって、転写パターン１０２の位置と、当該転写パターン１０２の規定の位置（転写パターン１０１の位置）と、の誤差を求める。同様に、例えば、本来の（規定の）転写パターンが図６（ｂ）に示す転写パターン１０１である場合において、光強度分布検出センサ７により図６（ｂ）に示す転写パターン１０２の光強度分布が検出されたとする。この場合、検出された転写パターン１０２は、規定の転写パターン１０１を図６（ｂ）の上方向（Ｙ方向）にずらしたパターンである。アライメントマーク転写パターン判定部２５によって図６（ｂ）に示す転写パターン１０２が判定された場合には、アライメントマーク位置誤差演算部２６は、Ｙ方向の位置誤差があることを認識し、その誤差量を演算することによって、転写パターン１０２の位置と、当該転写パターンの規定の位置（転写パターン１０１の位置）と、の相対的な誤差を求める。

なお、制御部２０は、露光装置１の基準座標系における各アライメントマーク転写パターン１００の規定の位置のデータを予め記憶保持している。アライメントマーク位置誤差演算部２６は、その規定の位置のデータと、検出されたアライメントマーク転写パターン１００の基準座標系における位置とを比較することにより、アライメントマーク転写パターン１００の位置の誤差を演算する。このように、アライメントマーク位置誤差演算部２６は、アライメントマーク転写パターン判定部２５により判定された各アライメントマーク転写パターン１００の位置と、各アライメントマーク転写パターン１００の規定の位置と、の誤差をＸ方向、Ｙ方向においてそれぞれ演算する。

補正用パラメータ演算部２４は、アライメントマーク位置誤差演算部２６により演算された誤差に基づいて、アライメントマーク転写パターン１００を規定の位置に補正するためのアライメントマーク補正用パラメータを演算する。

また、補正用パラメータ演算部２４は、誤差演算部２３により演算された誤差に基づいて、転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算する。

ここで、上述したような誤差の６つの成分のうち、Ｘ方向の位置誤差の補正は、レチクルステージ４とウェハステージ６とをＸ方向において相対的に位置補正することにより行うことができる。同様に、Ｙ方向の位置誤差の補正は、レチクルステージ４とウェハステージ６とをＹ方向において相対的に位置補正することにより行うことができる。ただし、それらの補正に必要なレチクルステージ４とウェハステージ６との相対的な移動量は、一般に、露光レンズ５の倍率などに応じて、アライメントマーク転写パターン１００の位置誤差とは異なる値となる。このため、補正用パラメータ演算部２４は、アライメントマーク転写パターン１００の位置誤差の量に応じて、レチクルステージ４とウェハステージ６との相対的な移動量を演算するための関係式を記憶保持しており、その関係式を用いて、補正に必要なレチクルステージ４とウェハステージ６との相対的な移動量を、アライメントマーク補正用パラメータとして演算する。なお、具体的には、例えば、アライメントマーク１１を用いたＸ方向及びＹ方向の位置誤差の補正は、レチクルステージ４を移動させることにより行うため、レチクルステージ４の移動量をアライメントマーク補正用パラメータとして演算する。

また、Ｘ方向の倍率の補正は、レチクルステージ４とウェハステージ６とのＸ方向における相対的な位置を、露光ショット毎に補正することによって行うことができる。同様に、Ｙ方向の位置誤差の補正は、レチクルステージ４とウェハステージ６とのＹ方向における相対的な位置を、露光ショット毎に補正することによって行うことができる。このため、補正用パラメータ演算部２４は、転写パターンの倍率の誤差の量に応じて、露光ショット毎の位置補正に必要なレチクルステージ４とウェハステージ６との相対的な移動量を、補正用パラメータのうちの１つのパラメータのうちの１つのパラメータとして演算する。なお、露光ショット毎の位置補正は、例えば、ウェハステージ６を移動させることにより行うため、ウェハステージ６の移動量を補正用パラメータのうちの1つのパラメータとして演算する。ただし、Ｘ方向とＹ方向で倍率の誤差が等しい場合は、露光レンズ５の倍率を補正することによって、倍率を補正することができる。このため、Ｘ方向とＹ方向で倍率の誤差が等しい場合は、補正用パラメータ演算部２４は、補正に必要なＺ方向における移動レンズの移動量を、補正用パラメータのうちの１つのパラメータとして演算する。

また、回転の誤差の補正は、例えば、Ｘ−Ｙ平面内におけるレチクルステージ４の回転位相を補正することによって行うことができる。このため、補正用パラメータ演算部２４は、転写パターンの回転の誤差の方向及び量に応じて、その補正に必要なレチクルステージ４の回転方向及び移動量（回転角度）を、補正用パラメータのうちの１つのパラメータとして演算する。

また、直交度の誤差の補正は、レチクルステージ４とウェハステージ６とのＸ方向及びＹ方向における相対的な位置を、露光ショット毎に補正することによって行うことができる。このため、補正用パラメータ演算部２４は、転写パターンの直交度の誤差の量に応じて、露光ショット毎の位置補正に必要なレチクルステージ４とウェハステージ６との相対的な移動量を、補正用パラメータのうちの１つのパラメータとして演算する。なお、露光ショット毎の位置補正は、例えば、ウェハステージ６を移動させることにより行うため、ウェハステージ６の移動量を補正用パラメータのうちの1つのパラメータとして演算する。

また、露光制御部２７は、補正用パラメータ演算部２４が演算したアライメントマーク補正用パラメータを用いて、アライメントマーク転写パターン１００が規定の位置となるようにレチクルステージ４とウェハステージ６の相対位置を補正する。

また、露光制御部２７は、補正用パラメータ演算部２４が演算した補正用パラメータを用いて、転写パターンが規定の配置となるように露光の条件を補正する。すなわち、露光制御部２７は、Ｘ方向及びＹ方向におけるレチクルステージ４とウェハステージ６との相対的な位置の露光ショット毎の補正と、移動レンズのＺ方向における位置補正と、Ｘ−Ｙ平面内におけるレチクルステージ４の回転位相の補正と、を適宜に行う。

制御部２０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、このＣＰＵの動作用プログラムなどを記憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵの作業領域などとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、を備えて構成されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている動作用プログラムに従って動作することにより、光強度分布取得部２１、特定転写パターン判定部２２、誤差演算部２３、補正用パラメータ演算部２４、アライメントマーク転写パターン判定部２５、アライメントマーク位置誤差演算部２６、露光制御部２７、レチクルステージ移動制御部３１、ウェハステージ移動制御部３２及びレンズ移動制御部３３等として機能する。

次に、図９を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。なお、本実施形態に係る半導体装置の製造方法の一部が、本実施形態に係る露光方法を構成する。

先ず、図示しないレチクル搬送アームによって、レチクル３をレチクルステージ４上に搬送し載置する。このとき、レチクル３は、このレチクル搬送アームの動作精度に応じた位置精度でレチクルステージ４上に載置される（ステップＳ１）。

次に、アライメントマーク１１を用いたレチクル３のアライメント（ステップＳ２）を行う。

アライメントマーク１１を用いたレチクル３のアライメントでは、先ず、光強度分布取得部２１が、各アライメントマーク１１の転写パターン（アライメントマーク転写パターン１００（図５））の光強度分布を取得する。ここで、制御部２０は、予め、各アライメントマーク１１の転写パターン（アライメントマーク転写パターン１００）の転写位置の規定値をデータとして記憶保持している。そして、光強度分布取得部２１の制御下でウェハステージ移動制御部３２がウェハステージ６を移動させることにより、光強度分布検出センサ７を一のアライメントマーク１１と対応するアライメントマーク転写パターン１００の規定の転写位置に移動させる。そして、この位置で、光強度分布取得部２１の制御下で露光制御部２７が光源２を発光させ、この発光の際に、当該アライメントマーク転写パターン１００の光強度分布を光強度分布検出センサ７により検出させる。以下、同様に、光強度分布検出センサ７を他のアライメントマーク１１と対応するアライメントマーク転写パターン１００の転写位置にも順次に移動させ、それぞれの転写位置において光源２を発光させる際に、各アライメントマーク転写パターン１００の光強度分布を光強度分布検出センサ７により検出させる。また、光強度分布検出センサ７は、このように順次に検出する光強度分布を制御部２０に出力する。光強度分布取得部２１は、このように光強度分布検出センサ７から出力される光強度分布を取得する。こうして、光強度分布取得部２１は、各アライメントマーク転写パターン１００の光強度分布を取得することができる。なお、光強度分布取得部２１は、各アライメントマーク転写パターン１００の光強度分布のデータと、各光強度分布のデータの取得時のウェハステージ６の移動方向及び移動量と、を対応付けて記憶する。

次に、アライメントマーク転写パターン判定部２５は、光強度分布取得部２１が取得した光強度分布と、各光強度分布のデータの取得時のウェハステージ６の移動方向及び移動量と、に基づいて、各アライメントマーク転写パターン１００の位置を判定する。次に、アライメントマーク位置誤差演算部２６は、アライメントマーク転写パターン判定部２５により判定された各アライメントマーク転写パターン１００の位置に基づいて、Ｘ方向及びＹ方向における各アライメントマーク転写パターン１００の位置の誤差を演算する。次に、補正用パラメータ演算部２４は、アライメントマーク位置誤差演算部２６により演算された誤差に基づいて、アライメントマーク補正用パラメータを演算する。次に、露光制御部２７は、補正用パラメータ演算部２４により演算されたアライメントマーク補正用パラメータを用いて、レチクルステージ４の位置補正を行う。このようにアライメントマーク１１を用いた補正により、基準座標系におけるレチクルステージ４の基準位置を補正することができる。

次に、内部パターン１２に含まれる単位パターン１３の転写パターンに基づく補正を、１枚のウェハに対する一連の露光前、或いは１枚のウェハに対する一連の露光における露光ショット毎に行う。

この補正では、先ず、光強度分布取得部２１が、２つ以上の単位パターン１３における所定箇所の転写パターンである特定転写パターン８１ａ、８２ａ（図４、図７、図８）を含む転写パターンの光強度分布８１、８２（図４）をそれぞれ取得する（ステップＳ３）。

なお、取得する特定転写パターン８１ａ、８２ａは、２次元的な広がりを持つパターンである。取得する特定転写パターン８１ａ、８２ａの大きさは、光強度分布検出センサ７の視野範囲の大きさ及び解像度に応じ、予め適宜に選択しておく。また、光強度分布検出センサ７の視野範囲に全く光強度分布が発生しないようなパターンの転写位置は避けて、光強度分布検出センサ７による特定転写パターン８１ａ、８２ａの取得を行う必要がある。このような特定転写パターン８１ａ、８２ａとしては、光強度分布検出センサ７の視野範囲にユニークな強度分布が現れるパターンを予め選択しておく。ただし、Ｘ方向とＹ方向で互いに同一の強度分布となるようなパターンは、特定転写パターン８１ａ、８２ａとして好ましくない。Ｘ方向とＹ方向で互いに異なる強度分布が現れるようなパターンを、特定転写パターン８１ａ、８２ａとして予め選択する。具体的には、例えば、メモリセル部分を有する単位パターン１３を転写する場合には、メモリセル部分のパターンを特定転写パターン８１ａ、８２ａとして選択することが好ましい一例である。

ここで、単位パターン１３における所定箇所は、例えば、単位パターン１３における任意の１箇所或いは複数箇所であることが挙げられるが、図４では、任意の１箇所である例を示している。制御部２０は、光強度分布８１、８２が取得される２つ以上の単位パターン１３の転写パターンのショット内（１回の露光範囲内）での位置のデータと、単位パターン１３の転写パターンにおける特定転写パターン８１ａ、８２ａの位置のデータと、これら２つ以上の単位パターン１３の転写パターンどうしの規定の配置間隔のデータ（つまり、特定転写パターン８１ａ、８２ａどうしの規定の間隔のデータでもある）と、を予め記憶保持している。そして、光強度分布取得部２１の制御下でウェハステージ移動制御部３２がウェハステージ６を移動させることにより、光強度分布検出センサ７を２つ以上の単位パターン１３と対応する特定転写パターン８１ａ、８２ａの転写位置の付近に順次に移動させる。なお、この移動は、光強度分布８１、８２が取得される２つ以上の単位パターン１３の転写パターンのショット内での位置のデータと、単位パターン１３の転写パターンにおける特定転写パターン８１ａ、８２ａの位置のデータと、に応じて行う。そして、それぞれの位置で、光強度分布取得部２１の制御下で露光制御部２７が光源２を発光させ、この発光の際に、各単位パターン１３と対応する特定転写パターン８１ａ、８２ａを含む転写パターンの光強度分布８１、８２を光強度分布検出センサ７によりそれぞれ検出させる。このような光強度分布の検出は、１回の露光ショットで露光される範囲内の、指定された単位パターン数だけ行う。なお、この検出の際には、必要に応じて、フォーカス調整を行う。また、光強度分布検出センサ７は、このように順次に検出する光強度分布８１、８２を制御部２０に出力する。光強度分布取得部２１は、このように光強度分布検出センサ７から出力される光強度分布８１，８２を取得する。こうして、光強度分布取得部２１は、２つ以上の単位パターン１３と対応する特定転写パターン８１ａ、８２ａを含む転写パターンの光強度分布８１、８２を取得することができる。なお、光強度分布取得部２１は、各光強度分布８１、８２のデータと、これら光強度分布８１、８２のデータの取得時のウェハステージ６の移動方向及び移動量と、を対応付けて記憶する。

次に、特定転写パターン判定部２２は、光強度分布取得部２１が取得した特定転写パターンの光強度分布に基づいて、２つ以上の単位パターン１３に対応する特定転写パターン８１ａ、８２ａを判定する。この判定動作では、例えば、先ず、１つ目の光強度分布のデータの中から、特定転写パターン８１ａの光強度分布を示す箇所を、単位パターン１３の転写パターンにおける特定転写パターン８１ａの位置のデータに基づいて抽出する。次に、このように１つめの光強度分布のデータの中から抽出した特定転写パターン８１ａの位置のデータと同じ光強度分布を、２つ目の光強度分布のデータの中からサーチし抽出する。すなわち、例えば、図４の特定転写パターン８２ａをサーチし抽出する。以後同様に、取得した残りの光強度分布の中からも、特定転写パターンをサーチし抽出する。こうして、取得したそれぞれの光強度分布の中から、特定転写パターン（と対応する光強度分布）を抽出することができる。

次に、誤差演算部２３は、特定転写パターン判定部２２により判定（抽出）された特定転写パターン８１ａ、８２ａどうしの相対位置Ａ（図４）を演算する。この相対位置Ａの演算は、例えば、光強度分布８１における特定転写パターン８１ａの位置と、光強度分布８２における特定転写パターン８２ａの位置との差と、光強度分布８１のデータの取得時のウェハステージ６の位置と、光強度分布８２のデータの取得時のウェハステージ６の位置との差に基づいて行う。更に、誤差演算部２３は、演算した相対位置Ａと、当該相対位置の規定値Ｂ（単位パターン１３どうしの配置ピッチの設計値などから分かる値であり、予め制御部２０が記憶している）と、の比較に基づいて、内部パターン１２の転写パターンの配置と、当該転写パターンの規定の配置と、の相対的な誤差を演算する。すなわち、上述したような４つの成分（Ｘ方向の倍率、Ｙ方向の倍率、Ｘ−Ｙ平面内における回転、直交度）の誤差を演算する。

補正用パラメータ演算部２４は、誤差演算部２３により演算された誤差に基づいて、転写パターンを規定の配置に補正するための補正用パラメータを上述したように演算する（ステップＳ４）。この補正用パラメータには、例えば、一連の露光前に行う回転の補正用のパラメータ、一連の露光前に露光レンズ５の倍率を補正するために行う移動レンズの位置補正用パラメータ、露光ショット毎のウェハステージ６の位置補正用パラメータが含まれる。

露光制御部２７は、補正用パラメータ演算部２４が演算した補正用パラメータを用いて、実際の転写パターンが規定の転写パターンに近づくように露光の条件を補正する（ステップＳ５）。

すなわち、回転の誤差があった場合には、回転の補正用のパラメータを用いてＸ−Ｙ平面内におけるレチクルステージ４の回転位相を補正する制御を、一連の露光前に行う。また、露光レンズ５の倍率を補正する必要がある場合（Ｘ方向とＹ方向で倍率の誤差が等しい場合）には、移動レンズの位置補正用パラメータを用いてＺ方向における移動レンズの位置を補正する制御を、一連の露光前に行う。

次に、レジストが塗布されたウェハをウェハ搬送アームによってウェハステージ６上に搬送し載置する（ステップＳ６）。

その後、露光制御部２７の制御下で、ウェハステージ移動制御部３２がウェハステージ６を順次に所定位置に移動させることによって、該ウェハステージ６上のウェハを順次に移動させながら、それぞれの移動位置においてウェハに対して露光ショットを照射する。ここで、露光ショット毎のウェハステージ６の位置補正が必要な場合（Ｘ方向とＹ方向で異なる倍率の誤差があった場合、或いは、直交度の誤差があった場合）には、露光制御部２７は、露光ショット毎のウェハステージ６の位置補正用パラメータを用いて、露光ショット毎のウェハステージ６の位置補正を行う（ステップＳ７）。

以上のように露光条件の補正を行うことにより、転写パターンをウェハ上の定められた位置に投影させて、高い精度で露光を行うことができる。

なお、特定転写パターンは、単位パターン１３内における位置が分かっているだけであり、レチクル３の内部パターンのうちのどのパターンの投影像であるかは予め分からず、従って、特定転写パターンの形状も予め分かっていない。このため、特定転写パターンの光強度分布からは、基準座標系におけるレチクル３の位置情報を求めることができず、基準座標系におけるレチクル３の位置補正を行うことができない。よって、本実施形態では、予め、アライメントマーク１１を用いた補正によって、基準座標系におけるレチクル３の位置補正を行った上で、特定転写パターン間の相対位置に基づく露光条件の補正を行うようにしている。

ウェハに対する露光が終了すると、露光後のウェハをウェハ搬送アームによりウェハステージ６上から搬出する（ステップＳ８）。

以後は、１枚目のウェハに対して行ったのと同様の処理を、２枚目以降のウェハに対しても順次に行うことにより（ステップＳ６〜ステップＳ８を繰り返すことにより）、複数のウェハに対して順次に露光を行うことができる。

ここで、具体的な補正動作の一例を説明する。例えば、図３に示すように、内部パターン１２に４×４＝１６個の単位パターン１３がマトリクス状に配置され、各単位パターン１３の寸法が１ｃｍ角である場合を考える。この場合、１回の露光ショットでこれら１６個の単位パターン１３がウェハ上に転写される。また、例えば、図３における最も左下の単位パターン１３と、最も右下の単位パターン１３と、最も左上の単位パターン１３の特定転写パターンの光強度分布をそれぞれ取得するものとする。始めに、最も左下の単位パターン１３の特定転写パターンを含む転写パターンの光強度分布を検出し、その後、ウェハステージ６を移動させて、最も右下の単位パターン１３の転写パターンにおける同じ箇所の光強度分布と、最も左上の単位パターン１３の転写パターンにおける同じ箇所の光強度分布と、を順次に検出したとする。なお、この場合、例えば、露光レンズ５の倍率が１／４であるとすると、最も左下の単位パターン１３についての光強度分布の検出時から、最も右下の単位パターン１３についての光強度分布の検出時までのウェハステージ６の移動はＸ方向に１ｃｍ（１×４÷４）であり、最も左下の単位パターン１３についての光強度分布の検出時から、最も左上の単位パターン１３についての光強度分布の検出時までのウェハステージ６の移動はＹ方向に１ｃｍ（１×４÷４）である。最も左下の単位パターン１３を基準としたとき、最も右下の単位パターン１３が想定位置よりもＸ方向に＋５ｎｍ、Ｙ方向に０ｎｍだけずれており、最も左上の単位パターン１３が想定位置よりもＸ方向に０ｎｍ、Ｙ方向に＋１０ｎｍずれていたとする。この場合、Ｘ方向の倍率の誤差は５／（１０×１０^−６）＝０．５ｐｐｍであり、Ｙ方向の倍率の誤差は１０／（１０×１０^−６）＝１．０ｐｐｍであり、回転成分と直交成分はそれぞれ０μｒａｄである。このように求めたＸ方向及びＹ方向の倍率の誤差を、露光時に補正する。なお、この例では、Ｘ方向とＹ方向で倍率の誤差が異なるため、露光レンズ５の倍率の補正では対応することができず、例えば、ウェハステージ６の位置の補正を露光ショット毎に行うことによって、その誤差を補正する。

以上のような実施形態によれば、光強度分布検出センサ７による検出結果に基づいて、レチクル３を介して投影される転写パターンのうち、単位パターン１３における所定箇所の転写パターンである特定転写パターン８１ａ、８２ａを、２つ以上の単位パターン１３についてそれぞれ判定し、判定された特定転写パターン８１ａ、８２ａどうしの相対位置Ａと、当該相対位置の規定値Ｂと、の比較に基づいて、転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算し、演算された誤差に基づいて、転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算し、補正用パラメータを用いて、転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する。すなわち、内部パターン１２に含まれる単位パターン１３の転写パターンの誤差に基づいて露光の条件を補正するので、アライメントマーク１１を用いた補正だけを行う場合と比べて、転写パターンの補正を高精度に行うことができる。また、特定転写パターン８１ａ、８２ａの大まかな位置情報と、特定転写パターン８１ａ、８２ａどうしの相対位置Ａの規定値Ｂの情報と、を予め露光装置１に与えておけば良いため、シミュレーションを行う技術と比べて、転写パターンの補正を容易に行うことができる。また、シミュレーションの精度に起因して補正の精度が悪化するということもないため、シミュレーションを行う技術と比べて、転写パターンの補正を高精度に行うことができる。要するに、露光時の転写パターンの補正を簡単な手法で且つ十分な精度で行うことができる。

また、露光装置１は、光強度分布検出センサとして、光の強度分布を多階調で検出する光強度分布検出センサ７を備えるので、光強度分布検出センサ７の検出分解能（ピクセルの密度）よりも単位パターン１３に含まれるパターンが高精細である場合にも、そのパターンの特定部位（つまり、特定転写パターン８１ａ、８２ａ）を検出できるので、その検出結果を特定転写パターン８１ａ、８２ａの判定に好適に供することができる。

また、光強度分布検出センサ７は、ウェハステージ６の移動に伴って移動するようにウェハステージ６上に設けられ、特定転写パターン判定部２２は、２つ以上の単位パターン１３における所定箇所の投影位置に光強度分布検出センサ７がそれぞれ移動させられた状態において光強度分布検出センサ７により検出される光の強度分布に基づいて、特定転写パターン８１ａ、８２ａをそれぞれ判定し、誤差演算部２３は、それぞれの特定転写パターン８１ａ、８２ａの判定に用いられる光の強度分布の検出時のウェハステージ６の移動の方向及び量と、光強度分布検出センサ７による光の強度分布の検出結果と、に基づいて誤差を演算するので、光強度分布検出センサ７は、露光範囲の全域を一度に検出する必要が無く、スポット的な検出範囲を有するもので足りる。

また、レチクル３の周縁部にはアライメントマーク１１が形成され、露光装置１は、光強度分布検出センサ７による検出結果に基づいて、レチクル３を介して投影されるアライメントマーク１１の転写パターンであるアライメントマーク転写パターン１００を判定するアライメントマーク転写パターン判定部２５と、アライメントマーク転写パターン判定部２５により判定されたアライメントマーク転写パターン１００の位置と、アライメントマーク転写パターン１００の規定の位置と、の誤差を演算するアライメントマーク位置誤差演算部２６と、を有し、補正用パラメータ演算部２４は、アライメントマーク位置誤差演算部２６により演算された誤差に基づいて、アライメントマーク転写パターン１００の位置を規定の位置に補正するためのアライメントマーク補正用パラメータを演算し、露光制御部２７は、アライメントマーク補正用パラメータを用いて、アライメントマーク転写パターン１００の位置が規定の位置となるようにレチクル３とウェハとの相対位置を補正するので、アライメントマーク１１による補正も併用することにより、露光装置１の基準座標系における位置補正を行うことができる。

本実施形態での補正は、光強度分布を検出する単位パターン１３の数が多いほど、高精度に行うことが可能となる。例えば、倍率の補正だけを考えると、Ｘ方向にｎ個の単位パターン１３が並んでおり、その全ての単位パターン１３についてそれぞれ光強度分布を検出する場合、ｎ−１次の補正（ｎ−１次曲線に沿った補正）が可能となる。

また、上記においては、レンズの補正として、倍率の補正のみを説明したが、収差の補正も行うようにしても良い。

また、上記においては、誤差演算部２３が、倍率（Ｘ方向の倍率とＹ方向の倍率）の誤差、回転の誤差、及び、直交度の誤差を演算する例を説明したが、これらの誤差のうちの少なくとも何れか１つを演算するようにしても良い。

１ 露光装置
２ 光源
３ レチクル
４ レチクルステージ
４ａ 開口
５ 露光レンズ
６ ウェハステージ（基板ステージ）
７ 光強度分布検出センサ（光強度分布検出部を構成する）
８ 実効部分
９ 非実効部分
１１ アライメントマーク
１２ 内部パターン
１３ 単位パターン
２０ 制御部
２１ 光強度分布取得部
２２ 特定転写パターン判定部
２３ 誤差演算部
２４ 補正用パラメータ演算部
２５ アライメントマーク転写パターン判定部
２６ アライメントマーク位置誤差演算部
２７ 露光制御部
３１ レチクルステージ移動制御部
３２ ウェハステージ移動制御部
３３ レンズ移動制御部
４０ レチクルステージ移動機構
４１ レチクルステージ移動アクチュエータ
５０ ウェハステージ移動機構
５１ ウェハステージ移動アクチュエータ
６０ レンズ移動機構
６１ レンズ移動アクチュエータ
８１ 光強度分布
８１ａ 特定転写パターン
８２ 光強度分布
８２ａ 特定転写パターン
８３ａ 特定転写パターンの規定の位置
９１ 規定の転写パターン
９２ 実際の転写パターン
１００ アライメントマーク転写パターン
１０１ 転写パターン
１０２ 転写パターン

Claims (7)

1. 露光対象の基板上において露光によりレジストパターンが形成される部分に投影される内部パターンが形成され、前記内部パターンには、互いに所定間隔で配置された同一形状の複数の単位パターンが含まれるフォトマスクを介して投影される光の強度分布を検出する光強度分布検出部と、
   前記光強度分布検出部による検出結果に基づいて、前記フォトマスクを介して投影される転写パターンのうち、前記単位パターンにおける所定箇所の転写パターンである特定転写パターンを、２つ以上の前記単位パターンについてそれぞれ判定する特定転写パターン判定部と、
   前記特定転写パターン判定部により判定された前記特定転写パターンどうしの相対位置と、当該相対位置の規定値と、の比較に基づいて、前記転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算する誤差演算部と、
   前記誤差演算部により演算された誤差に基づいて、前記転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算する補正用パラメータ演算部と、
   前記補正用パラメータを用いて、前記転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する補正制御部と、
   を有することを特徴とする露光装置。
2. 露光の際に前記基板が載置される基板ステージと、
   前記基板ステージを移動させる制御を行う基板ステージ移動制御部と、
   を有し、
   前記光強度分布検出センサは、前記基板ステージの移動に伴って移動するように前記基板ステージ上に設けられ、
   前記特定転写パターン判定部は、２つ以上の前記単位パターンにおける前記所定箇所の投影位置に前記光強度分布検出センサがそれぞれ移動させられた状態において前記光強度分布検出センサにより検出される光の強度分布に基づいて、前記特定転写パターンをそれぞれ判定し、
   前記誤差演算部は、それぞれの前記特定転写パターンの判定に用いられる光の強度分布の検出時の前記基板ステージの移動の方向及び量と、前記光強度分布検出センサによる光の強度分布の検出結果と、に基づいて前記誤差を演算することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記誤差演算部が演算する前記誤差には、
   前記フォトマスクを介して投影された前記転写パターンと、前記規定の転写パターンと、の倍率の誤差と、
   前記フォトマスクを介して投影された前記転写パターンと、前記規定の転写パターンと、の回転の誤差と、
   前記フォトマスクを介して投影された前記転写パターンと、前記規定の転写パターンと、の直交度の誤差と、
   のうちの少なくとも何れか１つが含まれることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の露光装置。
4. 前記フォトマスクの周縁部にはアライメントマークが形成され、
   当該露光装置は、
   前記光強度分布検出センサによる検出結果に基づいて、前記フォトマスクを介して投影される前記アライメントマークの転写パターンであるアライメントマーク転写パターンを判定するアライメントマーク転写パターン判定部と、
   前記アライメントマーク転写パターン判定部により判定された前記アライメントマーク転写パターンの位置と、前記アライメントマーク転写パターンの規定の位置と、の誤差を演算するアライメントマーク位置誤差演算部と、
   を更に有し、
   前記補正用パラメータ演算部は、前記アライメントマーク位置誤差演算部により演算された誤差に基づいて、前記アライメントマーク転写パターンの位置を規定の位置に補正するためのアライメントマーク補正用パラメータを演算し、
   前記補正制御部は、前記アライメントマーク補正用パラメータを用いて、前記アライメントマーク転写パターンの位置が規定の位置となるように前記フォトマスクと前記基板との相対位置を補正することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の露光装置。
5. 露光対象の半導体ウェハ上において露光によりレジストパターンが形成される部分に投影される内部パターンが形成され、前記内部パターンには、互いに所定間隔で配置された同一形状の複数の単位パターンが含まれるフォトマスクを用い、
   前記フォトマスクを介して投影される光の強度分布を検出する光強度分布検出工程と、
   前記光強度分布検出工程での検出結果に基づいて、前記フォトマスクを介して投影される転写パターンのうち、前記単位パターンにおける所定箇所の転写パターンである特定転写パターンを、２つ以上の前記単位パターンについてそれぞれ判定する特定転写パターン判定工程と、
   前記特定転写パターン判定工程により判定された前記特定転写パターンどうしの相対位置と、当該相対位置の規定値と、の比較に基づいて、前記転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算する誤差演算工程と、
   前記誤差演算工程により演算された誤差に基づいて、前記転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算する補正用パラメータ演算工程と、
   前記補正用パラメータを用いて、前記転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する補正工程と、
   前記フォトマスクを介して前記半導体ウェハに対する露光を行う露光工程と、
   を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 前記フォトマスクの周縁部にはアライメントマークが形成され、
   前記フォトマスクを介して投影される光の強度分布の検出結果に基づいて、前記フォトマスクを介して投影される前記アライメントマークの転写パターンであるアライメントマーク転写パターンを判定するアライメントマーク転写パターン判定工程と、
   前記アライメントマーク転写パターン判定工程により判定された前記アライメントマーク転写パターンの位置と、前記アライメントマーク転写パターンの規定の位置と、の誤差を演算するアライメントマーク誤差演算工程と、
   前記アライメントマーク誤差演算工程により演算された誤差に基づいて、前記アライメントマーク転写パターンを規定の位置に補正するためのアライメントマーク補正用パラメータを演算する工程と、
   前記アライメントマーク補正用パラメータを用いて、前記アライメントマーク転写パターンの位置が規定の位置となるように前記フォトマスクと前記基板との相対位置を補正する補正工程と、
   を有することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
7. 露光対象の基板上において露光によりレジストパターンが形成される部分に投影される内部パターンが形成され、前記内部パターンには、互いに所定間隔で配置された同一形状の複数の単位パターンが含まれるフォトマスクを用い、
   前記フォトマスクを介して投影される光の強度分布を検出する光強度分布検出工程と、
   前記光強度分布検出工程での検出結果に基づいて、前記フォトマスクを介して投影される転写パターンのうち、前記単位パターンにおける所定箇所の転写パターンである特定転写パターンを、２つ以上の前記単位パターンについてそれぞれ判定する特定転写パターン判定工程と、
   前記特定転写パターン判定工程により判定された前記特定転写パターンどうしの相対位置と、当該相対位置の規定値と、の比較に基づいて、前記転写パターンと、規定の転写パターンと、の誤差を演算する誤差演算工程と、
   前記誤差演算工程により演算された誤差に基づいて、前記転写パターンを補正するための補正用パラメータを演算する補正用パラメータ演算工程と、
   前記補正用パラメータを用いて、前記転写パターンが補正されるように露光の条件を補正する補正工程と、
   前記フォトマスクを介して前記基板に対する露光を行う露光工程と、
   を行うことを特徴とする露光方法。

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