JP2020134741A

JP2020134741A - 露光装置

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Publication number: JP2020134741A
Application number: JP2019029221A
Authority: JP
Inventors: 健夫大柳; Takeo Oyanagi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-02-21
Filing date: 2019-02-21
Publication date: 2020-08-31

Abstract

【課題】パターンの形成精度を維持したまま線幅の不均一度を低減させることができる露光装置を提供する。【解決手段】本発明に係る露光装置１３００は、原版Ｍに形成されたパターンを、光源１からの露光光を用いて基板Ｐ上に塗布された感光材に転写するように感光材を露光する露光装置１３００であって、感光材に照射される露光光の光量を変化させる露光量変化機構３と、パターンの線幅の分布の不均一度を低減するための感光材の露光条件及び感光材の基板Ｐへの塗布条件に関する設定値を算出し、算出された露光条件に関する設定値に基づいて露光量変化機構３を制御し、算出された塗布条件に関する設定値を基板Ｐ上に感光材を塗布する塗布装置９に送信する制御演算部８と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、露光装置に関する。

近年、半導体デバイス等の微細化を達成するために、より高い解像力を有する露光装置が求められている。
高い解像力を実現させるためには、投影光学系の開口数の増大や露光光の短波長化が有効であるが、これらは焦点深度を減少させてしまう問題を含んでいるため、線幅均一性を維持させることが困難となる。

線幅の不均一度を低減させるためには、基板の露光量を局所的に変化させることが考えられる。
特許文献１は、スリットの形状をリアルタイムに変化させることによって、露光光の強度を局所的に変化させて線幅の不均一度を低減させる露光方法を開示している。

特開２００３−２５７８１９号公報

しかしながら、線幅の不均一度が大きい場合には、特許文献１に開示されている露光方法ではスリットの形状を大きく変化させる必要がある。
その場合、スリットの形状の拡大に伴って像性能が悪化することによって、パターンの形成精度を維持することが困難になる問題が発生する。
そこで本発明は、パターンの形成精度を維持したまま線幅の不均一度を低減させることができる露光装置を提供することを目的とする。

本発明に係る露光装置は、原版に形成されたパターンを、光源からの露光光を用いて基板上に塗布された感光材に転写するように感光材を露光する露光装置であって、感光材に照射される露光光の光量を変化させる露光量変化機構と、パターンの線幅の分布の不均一度を低減するための感光材の露光条件及び感光材の基板への塗布条件に関する設定値を算出し、算出された露光条件に関する設定値に基づいて露光量変化機構を制御し、算出された塗布条件に関する設定値を基板上に感光材を塗布する塗布装置に送信する制御演算部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、パターンの形成精度を維持したまま線幅の不均一度を低減させることができる露光装置を提供することができる。

第一実施形態に係る露光装置の構成図。第一実施形態に係る露光装置を含む線幅補正システムの構成図。第一実施形態に係る露光装置に設けられたスリットの模式的拡大上面図。塗布装置に設けられた基板を加熱（ベーク）処理するための熱板の模式的上面図。塗布装置に設けられた熱板における設定温度の分布を示した図。塗布装置に設けられた熱板における実測温度の分布を示した図。第一実施形態に係る露光装置においてスリットによる補正を行う前の基板上に形成されたパターンにおける線幅分布を示した図。第一実施形態に係る露光装置における露光量に対する線幅の変化を模式的に示した図。第一実施形態に係る露光装置においてスリットを用いて基板上における露光量を連続的に分布させた後に得られる線幅分布の例を示した図。塗布装置によって基板上に塗布された感光材の膜厚分布図。第一実施形態に係る露光装置における膜厚に対する線幅の変化を模式的に示した図。ベーク温度に対する最適露光量、膜厚及び線幅の変化を模式的に示した図。第一実施形態に係る露光装置において実行される線幅分布の不均一度の補正のフローチャート。図１３に示されたフローチャートに基づいて露光された基板上に形成されたパターンにおける線幅分布を示した図。塗布装置に設けられた熱板における設定温度の分布を示した図。第二実施形態に係る露光装置での露光走査方向における露光量の変化を示した図。第三実施形態に係る露光装置を含む線幅補正システムの構成図。塗布装置に設けられた熱板における設定温度の分布を示した図。現像装置における現像処理の開始状態及び終了状態を示した図。

以下、図面を参照して本実施形態に係る露光装置について詳細に説明する。
なお、本実施形態に係る露光装置は、以下の実施形態に限定されるものではなく、以下の説明は、実施に有利な具体例を示すにすぎない。
また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本実施形態の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
また、以下に示す図面は、本実施形態を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている。

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係る露光装置１３００の構成図を示している。
本実施形態に係る露光装置１３００は、ランプ点灯装置１（光源）、照明光学系２、スリット３、結像光学系４、原版ステージ５、投影光学系６、基板ステージ７及び制御演算ユニット８（制御演算部）を備えている。

ランプ点灯装置１は、高圧水銀ランプ等の紫外線光を発する光源である。
照明光学系２は、第１折り曲げミラー２０１、第１コンデンサレンズ２０２、ハエノ目レンズ２０３、第２コンデンサレンズ２０４及び第２折り曲げミラー２０５を有している。
原版ステージ５は、原版Ｍを保持するマスクステージであり、図１中に示したＹ軸方向に駆動することができる。

投影光学系６は、原版Ｍ上に描画されたパターンを感光材が塗布された基板Ｐ上に投影転写するための投影光学系である。
本実施形態に係る露光装置１３００では、オフナー（Ｏｆｆｎｅｒ）型光学系による投影光学系６を用いている。
オフナー型光学系の場合、良好な像領域を確保するために原版Ｍは円弧形状で照射される。また、基板Ｐへ到達する露光光の照射形状も円弧形状となっている。
原版Ｍを透過した光は、台形ミラー６０１、凹面ミラー６０２、凸面ミラー６０３、凹面ミラー６０２、台形ミラー６０１の順に反射した後に、基板Ｐに到達し、原版Ｍ上のパターンが基板Ｐ上に転写される。

基板ステージ７は、基板Ｐを保持するウェハステージであり、原版ステージ５と同期させてＹ方向に駆動することにより基板Ｐの露光が行われる。基板ステージ７は、Ｙ方向に加えてＸ方向にも駆動することが可能であり、基板Ｐ上に複数のパネルを露光する場合にはＸ及びＹ方向に基板ステージ７を駆動させて露光を行う。また、基板ステージ７には露光光の照度を計測するための照度計測センサー７０１（計測部）が設けられている。
制御演算ユニット８は、露光中におけるランプ点灯装置１のランプ電力値やスリット３の形状を変化させるための駆動量（露光条件）を算出することが可能である。また、制御演算ユニット８は、基板ステージ７上の照度計測センサー７０１によって計測された照度結果から、線幅を最適にするための露光量を算出することが可能である。また、制御演算ユニット８は、線幅を最適にするための基板Ｐに塗布された感光材の膜厚分布及びベーク温度分布（塗布条件）を算出することも可能である。

ランプ点灯装置１から出射した露光光は、照明光学系２、スリット３及び結像光学系４を通過した後、原版ステージ５上に載置された原版Ｍを照射する。
そして、原版Ｍを透過した露光光は、投影光学系６を通過して、基板ステージ７に載置された基板Ｐを照射し、基板Ｐ上の露光領域に対して露光が行われる。

図２は、本実施形態に係る露光装置１３００を含むデバイス製造装置２０００の構成図を示している。

デバイス製造装置２０００は、本実施形態に係る露光装置１３００に加えて、塗布装置９（感光材塗布装置）、膜厚計測装置１０及び線幅測定装置１１を備えている。
塗布装置９は、感光材を基板Ｐに塗布する装置であり、膜厚計測装置１０は、基板Ｐに塗布された感光材の膜厚を計測する装置である。また、線幅測定装置１１は、本実施形態に係る露光装置１３００によって原版Ｍ上のパターンが基板Ｐ上に転写され、不図示の現像装置によって基板Ｐが現像処理された後、基板Ｐの表面に形成されるパターンの線幅を測定する装置である。
そして、本実施形態に係る露光装置１３００は、制御演算ユニット８を介して、塗布装置９、膜厚計測装置１０及び線幅測定装置１１と通信を行う。

図３は、本実施形態に係る露光装置１３００に設けられたスリット３の模式的拡大上面図を示している。

露光量変化機構としてのスリット３には、開口形状を変更して、原版Ｍ及び基板Ｐを走査して露光を行う際における基板Ｐ上の露光領域での露光量の分布を補正するための補正機構が設けられている。
補正機構として、スリット３には、固定ブレード３０１と可変ブレード３０２とが設けられており、固定ブレード３０１と可変ブレード３０２との間には、開口部ＯＰが形成される。

開口部ＯＰの開口領域を調整することによって、ランプ点灯装置１から射出された露光光によって基板Ｐ上において照明される照明領域（露光領域）の形状、ひいては露光量が規定される。
具体的には、図３に示されているように、可変ブレード３０２を押し引きすることによって開口部ＯＰの走査方向の開口幅を局所的に変更するために、調整部３０３、３０４、３０５、３０６、３０７、３０８、３０９が設けられている。なお、調整部の個数はこれに限られない。
スリット３のように可変ブレード３０２が円弧形状の場合には、調整部３０３〜３０９を円弧上に配置することによって、基準円弧形状を精度良く整形することが可能である。
なお、開口部ＯＰの形状は円弧形状に限定されるものではなく、例えば矩形形状であってもよい。また、スリット３を構成するブレードは共に可変ブレードであってもよい。

本実施形態に係る露光装置１３００では、原版Ｍ及び基板Ｐを走査して露光を行う際に、調整部３０３〜３０９をリアルタイムに駆動させることができ、基板Ｐ上の露光領域における露光量の分布をＸ及びＹ方向それぞれに自由に補正することが可能である。

図４は、塗布装置９に設けられた基板Ｐを加熱（ベーク）処理するための熱板９０１の模式的上面図を示している。

図４に示されているように、熱板９０１は八個の領域に分割されており、それぞれ下面に接触しているヒーター部９０２、９０３、９０４、９０５、９０６、９０７、９０８、９０９によって加熱される。
ヒーター部９０２〜９０９はそれぞれ、加熱制御ユニット９１０によって発熱量を調整することが可能であり、熱板９０１の複数の領域の温度をそれぞれ所定の温度に設定することが可能である。

例えば、熱板９０１の各領域における温度分布が図５（ａ）に示されているように設定されるように、加熱制御ユニット９１０がヒーター部９０２〜９０９それぞれの温度を設定する。すなわち、図５（ｂ）に示されているように、ヒーター部９０２〜９０９それぞれの温度を基準温度Ｔ０℃に対してΔＴ１℃又はΔＴ２℃（ΔＴ２＞ΔＴ１）だけ高く設定した場合を考える。

そのとき、図６に示されているような熱板９０１の各領域における実測温度の分布が得られ、実際には、図５（ａ）に示されているような設定温度の分布と図６に示されているような実測温度の分布との間には温度の残差が発生する。

図７は、本実施形態に係る露光装置１３００においてスリット３による補正を行う前の基板Ｐ上に形成されたパターンにおける線幅分布の例を示している。

図７では、Ｘ軸に沿った短辺距離１３００ｍｍ、Ｙ軸に沿った長辺距離１５００ｍｍにおける線幅分布が示されており、線幅分布の各数値は、原版Ｍ上の１．７μｍパターンを露光した場合における平均値からの差分値を示している。

ここで、図７に示されている基板Ｐ上の線幅分布の不均一度を１００％とする。なお、ここでいう不均一度とは、線幅分布の標準偏差に対応するものである。
図７に示されているような線幅分布における不均一度は、スリット３による露光量変化を用いて補正することが可能である。

また、線幅分布は、一次成分と二次成分以上の高次成分との二種類の成分に分離することが可能である。
一次成分としては、線幅分布の二次元面上におけるＸ方向またはＹ方向の傾きを考えることができる。また、二次成分以上の高次成分とは、一次成分を除去した後に得られる分布であり、非線形成分を持つこととなる。

これらの成分は、本実施形態に係る露光装置１３００の制御演算ユニット８に事前に線幅分布を入力することで算出することが可能である。
また、図７の例で表される線幅分布に対しては、Ｘ方向及びＹ方向それぞれに４分割される露光レイアウトを設定することが可能である。

図８は、本実施形態に係る露光装置１３００における露光量Ｓに対する線幅ＣＤの変化を模式的に示している。
このとき、線幅ＣＤの変化量をΔＣＤ、露光量Ｓの変化量をΔＳとしたとき、露光量Ｓの変化に対する線幅ＣＤの変化率は、係数α（第１の係数）を用いて以下の式（１）のように表される。
ΔＣＤ＝αΔＳ・・・（１）

なお、ここでは、照度計測センサー７０１によって計測される露光量Ｓを互いに異ならせて複数の基板Ｐ上の感光材各々に露光を行い、各基板Ｐにおいて得られる図７に示されているような線幅分布図の所定の箇所（位置）の線幅ＣＤを取得する。
そして、得られた複数の露光量Ｓ及び対応する線幅ＣＤからΔＣＤ及びΔＳを算出する。
そして、算出されたΔＣＤ及びΔＳを用いて式（１）の関係から得られた係数αが制御演算ユニット８に入力される。

図９は、本実施形態に係る露光装置１３００においてスリット３をリアルタイムに駆動させて基板Ｐ上の露光量をＸ及びＹ方向に連続的に分布させた後に得られる線幅分布の例を示している。

図９に示されているように、このときの基板Ｐ上の線幅分布の不均一度は６５％であり、改善はしているが、未だ補正残差が大きく発生していることが分かる。
これは、図７に示されているような不均一度が大きい場合には、スリット３の駆動可能範囲を超えて補正を行うことができないため、その超えた分の補正残差が発生しているためである。

図１０は、本実施形態に係る露光装置１３００による露光を行う前に、塗布装置９によって基板Ｐ上に塗布された感光材の膜厚を膜厚計測装置１０によって計測して得られた膜厚分布図を示している。

そして、膜厚分布を計測した後、本実施形態に係る露光装置１３００によって基板Ｐの露光を行い、図７と同様に、基板Ｐ上に形成されたパターンにおける線幅分布を取得する。

図１１は、計測された膜厚分布と取得された線幅分布とから得られる、本実施形態に係る露光装置１３００における膜厚Ｄに対する線幅ＣＤの変化を模式的に示している。
このとき、膜厚Ｄの変化量をΔＤとしたとき、膜厚Ｄの変化に対する線幅ＣＤの変化率は、係数β（第３の係数）を用いて、以下の式（２）のように表される。
ΔＣＤ＝βΔＤ・・・（２）

なお、ΔＣＤは、所定の基板Ｐ上の線幅分布から算出した線幅平均値からの各箇所の線幅計測値の差分としており、また、ΔＤは、所定の基板Ｐ上の膜厚分布から算出した膜厚平均値からの各箇所の膜厚計測値の差分としている。
このようにして得られたΔＣＤ及びΔＤを用いて式（２）の関係から得られた係数βが制御演算ユニット８に入力される。

なお、図２に示されているように、塗布装置９では、塗布ステージ９１１上に載置された基板Ｐに対して塗布ノズル９１２が感光材を吐出して、感光膜の形成が行われる。
このとき、Ｘ方向においては、塗布ノズル９１２による感光材の吐出量を局所的に調整することができ、Ｙ方向においては、塗布ノズル９１２の走査方向における速度を調整することができる。
これにより、基板Ｐ上に塗布される感光材の膜厚の分布を補正することが可能である。

そして、塗布ノズル９１２の吐出量及び走査方向における速度に関する設定値は、制御演算ユニット８によって算出された後、塗布装置９に設けられた塗布制御ユニット９１３に送信され、その設定値に基づいて塗布ノズル９１２の駆動が制御される。

また、基板Ｐ上に塗布された感光材は、基板Ｐを露光前加熱処理（以下、単に加熱処理という。）する際のベーク温度に応じて露光光に対する敏感度が変化する化学的特性を有している。
そのため、塗布装置９では、熱板９０１の複数の領域の温度をそれぞれ計測している。

図１２（ａ）は、塗布装置９において計測されたベーク温度分布と本実施形態に係る露光装置１３００において計測された線幅分布とから得られる、ベーク温度Ｔに対する最適露光量Ｓの変化を模式的に示している。
ここで、具体的には、ベーク温度に対する最適露光量の変化を算出するために、互いにベーク温度を異ならせて複数の基板各々に塗布された感光材を加熱処理し、露光し、線幅分布を測定する。そして所定の箇所（位置）において、ベーク温度の変化による線幅の変化を相殺するための露光量の変化を算出している。

このとき、ベーク温度の変化量をΔＴとしたとき、ベーク温度Ｔの変化に対する線幅に最適な露光量Ｓの変化率は、係数γ（第２の係数）を用いて以下の式（３）のように表される。
ΔＳ＝γΔＴ・・・（３）
なお、ΔＳは、複数の基板Ｐ上の所定の箇所における最適な露光量の変化量としており、ΔＴは、複数の基板Ｐ上の所定の箇所におけるベーク温度の変化量としている。
このようにして得られたΔＳ及びΔＴを用いて式（３）の関係から得られた係数γが制御演算ユニット８に入力される。

また、基板Ｐ上に形成された感光膜の膜厚は、基板Ｐを加熱処理する際のベーク温度に応じて変化する。
図１２（ｂ）は、塗布装置９によって基板Ｐにおいて計測されたベーク温度と膜厚とから得られる、ベーク温度Ｔに対する膜厚Ｄの変化を模式的に示している。

このとき、ベーク温度Ｔの変化に対する膜厚Ｄの変化率は、係数ε（第４の係数）を用いて、以下の式（４）のように表される。
ΔＤ＝εΔＴ・・・（４）
なお、ΔＤは、複数の基板Ｐ上の所定の箇所における膜厚の変化量としており、ΔＴは、複数の基板Ｐ上の所定の箇所におけるベーク温度の変化量としている。
このようにして得られたΔＤ及びΔＴを用いて式（４）の関係から得られた係数εが制御演算ユニット８に入力される。

また、上記で得られた線幅の変化量ΔＣＤ、露光量の変化量ΔＳ、膜厚の変化量ΔＤ及びベーク温度の変化量ΔＴを用いて、ベーク温度の変化量ΔＴと線幅の変化量ΔＣＤとの関係が以下の式（５）のように表される。
ΔＣＤ＝αΔＳ＋βΔＤ＝αγΔＴ＋βεΔＴ＝δΔＴ＋ζΔＴ・・・（５）
ここで、δは露光量の変化に起因する係数（＝αγ）であり、ζは膜厚の変化に起因する係数（＝βε）である。
そして、得られた係数δ及び係数ζが制御演算ユニット８に入力される。

図１２（ｃ）は、式（５）に基づいて得られるベーク温度Ｔに対する線幅ＣＤの変化を模式的に示している。

次に、本実施形態に係る露光装置１３００における線幅分布の不均一度の補正について説明する。
図１３は、本実施形態に係る露光装置１３００において実行される線幅分布の不均一度の補正のフローチャートを示している。

本実施形態に係る露光装置１３００では、まず、互いに露光量を異ならせて複数の基板Ｐを露光し、線幅分布を測定する。そして、それによって得られる、基板Ｐ上の所定の箇所における線幅の変化量ΔＣＤ及び露光量の変化量ΔＳの値を制御演算ユニット８が演算処理することによって、係数αを算出する（Ｓ１１）。

次に、互いにベーク温度を異ならせて複数の基板Ｐを加熱処理し、露光し、線幅分布を測定する。そして得られた線幅分布から線幅に最適な露光量を算出する。そして、それによって得られる、基板Ｐ上の所定の箇所における最適露光量の変化量ΔＳ及びベーク温度の変化量ΔＴの値を制御演算ユニット８が演算処理することによって、係数γを算出する（Ｓ１２）。
そして、制御演算ユニット８によって、係数α及び係数γから係数δが算出される（Ｓ１３）。

次に、塗布装置９によって所定の基板Ｐ上に感光材を塗布し、膜厚計測装置１０によって膜厚分布を計測した後、本実施形態に係る露光装置１３００によって所定の基板Ｐを露光し線幅分布を測定する。そして、それによって得られる、所定の基板Ｐ上の各箇所における線幅の変化量ΔＣＤ及び膜厚の変化量ΔＤの値を制御演算ユニット８が演算処理することによって、係数βを算出する（Ｓ１４）。

次に、複数の基板Ｐを加熱処理し、膜厚分布を計測する。そして、それによって得られる、複数の基板Ｐの所定の箇所における膜厚の変化量ΔＤ及びベーク温度の変化量ΔＴの値を制御演算ユニット８が演算処理することによって、係数εを算出する（Ｓ１５）。
そして、制御演算ユニット８によって、係数β及び係数εから係数ζを算出する（Ｓ１６）。

上記のステップＳ１１〜Ｓ１６については通常事前に実施しておく。そして、ステップＳ１１〜Ｓ１６において算出された各係数に基づいて、線幅分布の不均一度を低減する（可能な限り最小にする）ベーク温度、膜厚及びスリットの駆動量それぞれの設定値を算出するために、以下のステップＳ１７〜Ｓ２４をデバイス製造時に行う。

まず、算出された係数βに基づいて、線幅分布の不均一度を低減するために、基板Ｐ上の各箇所における膜厚に対応する塗布ノズル９１２の吐出量及び走査方向の速度の設定値（第２の設定値）を算出する。そして、算出された設定値を制御演算ユニット８から塗布装置９の塗布制御ユニット９１３に指令を送信する（Ｓ１７）。
そして、ステップＳ１７で送信された指令に基づいて、塗布装置９によって基板Ｐ上に所定の膜厚分布を有する感光材が塗布される（Ｓ１８）。

次に、ステップＳ１８において所定の分布で形成された膜厚を有する基板Ｐに対して線幅分布の不均一度をさらに低減させるために、係数δ及び係数ζに基づいて熱板９０１によるベーク温度分布を算出する。そして、制御演算ユニット８から塗布装置９の加熱制御ユニット９１０にベーク温度分布に基づいた指令を送信する（Ｓ１９）。

次に、ステップＳ１９で送信された指令に基づいて、塗布装置９によって熱板９０１の各領域のベーク温度（第１の設定値）が設定されて、加熱処理が行われる（Ｓ２０）。
ここで、熱板９０１の各領域のベーク温度は、例えば図５（ａ）及び（ｂ）に示されるように設定することができる。
しかしながら、このような急峻な変化を有する温度分布に設定した場合には、ベーク温度において制御残差が発生する。

そこで、本実施形態に係る露光装置１３００では、制御演算ユニット８によって線幅分布の不均一度をＸ方向またはＹ方向に傾き成分を有するような一次成分と一次成分を除去した残りの二次成分以上の高次成分との二つの成分に分離する。
そして、線幅分布の不均一度において傾きに対応する一次成分であれば、それを低減するためには急峻な温度変化が発生しないため、Ｘ方向またはＹ方向に傾きを持ったベーク温度分布を設定することは容易である。

従って、本実施形態に係る露光装置１３００では、線幅分布の不均一度の一次成分を最適に低減することができるように、熱板９０１の複数の領域各々の温度をＸ方向またはＹ方向に傾きを持つように制御する。
このようにして、線幅分布の不均一度を低減させるために、熱板９０１の各領域の温度を設定することにより、ベーク温度の制御残差を低減させ、効率的に線幅分布の不均一度を低減させることができる。

次に、係数αに基づいて、線幅分布の不均一度をさらに低減するために、制御演算ユニット８によって露光量分布を算出する（Ｓ２１）。
なおここで、用いられる線幅分布の不均一度は、上記において一次成分が除去された残りの二次成分以上の高次成分である。

そして、ステップＳ２１において算出された露光量分布に基づいて、基板Ｐの露光の際におけるスリット３の駆動量（第３の設定値）を設定する（Ｓ２２）。
そして、本実施形態に係る露光装置１３００において、スリット３をＸ方向及びＹ方向にリアルタイムで駆動させながら基板Ｐの露光を行う（Ｓ２３）。

以上のように、本実施形態に係る露光装置１３００では、膜厚分布、ベーク温度分布及び露光量分布を設定することによって、補正残差を従来よりも低減させることが可能となる。

図１４は、図１３に示されたフローチャートに基づいて、本実施形態に係る露光装置１３００において露光された基板Ｐ上に形成されたパターンにおける線幅分布の結果を示している。
図１４に示されているように、本実施形態に係る露光装置１３００では、線幅分布の不均一度が図７に示されている補正前の１００％から４０％まで低減されていることがわかる。

このように、本実施形態に係る露光装置１３００では、熱板９０１を複数の領域に分割し、各領域において線幅分布の一次成分に対応させてＸ方向またはＹ方向に傾き成分を持ったベーク温度分布を持つように設定している。

そして、ベーク温度による補正を実施した後、二次成分以上の高次成分については、スリット３を露光走査中にリアルタイム駆動させることによって、スリット３の駆動幅を小さく抑えながら線幅補正残差を低減させることが可能となる。
なお、一次成分に対応するＸ方向またはＹ方向の傾き成分のみでなく、例えば円周状に変化させたベーク温度分布による線幅補正を実施することも可能である。

以上のように、本実施形態に係る露光装置では、基板Ｐ上に塗布された感光材の膜厚分布、基板Ｐを加熱処理する際のベーク温度分布及び基板Ｐを露光走査する際の露光量分布を適切に設定することによって、線幅分布の不均一度を効率良く低減させることができる。
これにより、従来の問題点であった、スリット３の駆動幅が大きくなることにより発生する像性能不良によるレジストパターン不良を防止することが可能となり、パターンの形成精度を高く維持したまま線幅不均一度を従来よりも低減することが可能となる。

［第二実施形態］
第二実施形態に係る露光装置は、制御演算ユニット８の構成を除いて、第一実施形態に係る露光装置１３００と同一の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して、説明を省略する。

第一実施形態に係る露光装置１３００では、図７のような補正前の線幅分布を一次成分と二次成分以上の高次成分とに分離していた。
そして、Ｘ方向またはＹ方向に面内傾きを持たせた一次成分については、複数の領域に分割した熱板９０１において傾き成分を持ったベーク温度分布を持つように設定することによって線幅を補正していた。
また、二次成分以上の高次成分については、露光走査中にスリット３をＸ方向及びＹ方向にリアルタイム駆動させることによって補正していた。

本実施形態に係る露光装置では、例えば、図１５に示されているように熱板９０１を露光時における走査方向に沿って複数の領域に分割して配列させる。そして、熱板９０１の各領域におけるベーク温度を露光走査方向と同一方向に線形変化させるΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３、ΔＴ４、ΔＴ５、ΔＴ６に設定する。
そして、図７のような補正前の線幅分布を、制御演算ユニット８を用いて、露光走査方向に面内傾きを有して線形変化するような一次成分と二次成分以上の高次成分とに分離する。
そのとき、線幅分布の一次成分については、設定されたベーク温度分布ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３、ΔＴ４、ΔＴ５、ΔＴ６によって補正することが可能である。

ここで、ベーク温度変化に対する線幅の敏感度に対応する係数δ及び係数ζが小さい場合、ベーク温度の設定には制限があるため、一次成分に対するベーク温度変化による補正において補正残差が大きく発生する。
そのとき、線幅分布の二次成分以上の高次成分が大きく発生する懸念があり、その場合には、露光走査中にスリット３をリアルタイム駆動させて線幅分布を補正しようとしても、補正残差が大きく発生してしまう。

それを回避するために、本実施形態に係る露光装置では、ランプ点灯装置１のランプ電力値を露光走査中にリアルタイムに変化させることによって露光光の照度を変化させることにより、露光走査中における露光量Ｓを変化させている。
本実施形態に係る露光装置では、例えば図１６に示されるように露光走査方向に対して露光量Ｓが変化するように、ランプ点灯装置１のランプ電力値を露光走査中にリアルタイムに変化させている。

なお、露光走査中におけるランプ点灯装置１のランプ電力値を変化させるための設定値は、第一実施形態に係る露光装置１３００と同様に、図８に示されるような露光量に対する線幅の変化から制御演算ユニット８によって算出することができる。
そして、第一実施形態に係る露光装置１３００と同様に、図１３に示されるフローチャートにおいて、ベーク温度分布を設定した後に、ステップＳ２２でスリット３のリアルタイム駆動と合わせてランプ点灯装置１のランプ電力値をリアルタイムに変化させればよい。
また、ランプ点灯装置１のランプ電力値を変化させることに加えて、互いに同期走査される原版ステージ５及び基板ステージ７の走査速度を変化させて、露光走査中における露光量を変化させても良い。

以上のように、本実施形態に係る露光装置では、膜厚分布、ベーク温度分布及びスリット３の駆動による露光量分布を設定することに加えて、ランプ点灯装置１のランプ電力値を露光走査中にリアルタイムに変化させている。
これにより、ベーク温度変化に対する線幅の敏感度が小さい場合においても、スリット３の駆動幅が大きくなることにより発生する像性能不良によるレジストパターン不良を防止することが可能となる。そのため、パターンの形成精度を高く維持したまま線幅不均一度を従来よりも低減することが可能となる。

［第三実施形態］
図１７は、第三実施形態に係る露光装置３３００を含むデバイス製造装置４０００の構成図を示している。
なお、第三実施形態に係る露光装置３３００は、制御演算ユニット８の構成を除いて、第一実施形態に係る露光装置１３００と同一の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して、説明を省略する。

本実施形態に係る露光装置３３００では、例えば、図１８に示されるように熱板９０１を露光走査方向に直交する方向に沿って複数の領域に分割して配列させる。そして、熱板９０１の各領域におけるベーク温度を露光走査方向に直交する方向に線形変化させるΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３、ΔＴ４、ΔＴ５、ΔＴ６に設定する。
そして、図７のような補正前の線幅分布を、制御演算ユニット８を用いて、露光時における走査方向に直交する方向に面内傾きを有して線形変化するような一次成分と二次成分以上の高次成分とに分離する。
そのとき、線幅分布の一次成分については、設定されたベーク温度分布ΔＴ１、ΔＴ２、ΔＴ３、ΔＴ４、ΔＴ５、ΔＴ６によって補正することが可能である。

そこで、本実施形態に係る露光装置３３００を含むデバイス製造装置４０００では、現像装置１２における現像処理の制御を用いて、線幅分布の一次成分に対する補正を行っている。

図１９（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る露光装置３３００を含むデバイス製造装置４０００に設けられた現像装置１２における現像処理の開始状態及び終了状態を示している。

図１９（ａ）及び（ｂ）に示されているように、現像装置１２では、露光走査方向（Ｙ方向）に直交する現像方向（Ｘ方向）に沿って、搬送用ローラー１２０２を介して設定された現像搬送速度ｖで基板Ｐが搬送される。
現像搬送速度ｖは、露光装置３３００の制御演算ユニット８によって決定された設定値に従って、変化させることが可能である。

このとき、現像搬送速度ｖを変化させることによって、基板Ｐ上において現像時間を分布させることが可能となり、すなわち現像時間を線形的に変化させることが可能となる。
これにより、本実施形態では、基板Ｐの現像時間（第４の設定値）を分布させることによって、線幅分布の一次成分を、露光前のベーク温度分布に加えて、露光後の現像によって効率良く補正することができる。すなわち、制御演算ユニット８は、基板Ｐの現像時間の設定値を算出し、ベーク温度分布の設定値を修正する。

以上のように、本実施形態では、膜厚分布、ベーク温度分布及びスリット３の駆動による露光量分布を設定することに加えて、現像装置１２における基板Ｐの現像時間をリアルタイムに変化させている。
これにより、ベーク温度変化に対する線幅の敏感度が小さい場合においても、スリット３の駆動幅が大きくなることにより発生する像性能不良によるレジストパターン不良を防止することが可能となる。そのため、パターンの形成精度を高く維持したまま線幅不均一度を従来よりも低減することが可能となる。

以上、好ましい実施形態について説明したが、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

なお、上記の制御演算ユニット８で実施される一連の補正動作は、本実施形態に係る露光装置外に設けられた制御部において行うこともでき、該制御部がデバイス製造装置に設けられた露光装置、塗布装置及び現像装置それぞれを制御する構成にも適用できる。
また、上記のデバイス製造装置において実施されるデバイス製造方法、該デバイス製造方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されているコンピュータ読み取り可能な記録媒体も本実施形態に含まれる。

１ランプ点灯装置（光源）
３スリット（露光量変化機構）
８制御演算ユニット（制御演算部）
９塗布装置
１３００露光装置
Ｐ基板
Ｍ原版

Claims

原版に形成されたパターンを、光源からの露光光を用いて基板上に塗布された感光材に転写するように前記感光材を露光する露光装置であって、
前記感光材に照射される前記露光光の光量を変化させる露光量変化機構と、
前記パターンの線幅の分布の不均一度を低減するための前記感光材の露光条件及び前記感光材の前記基板への塗布条件に関する設定値を算出し、該算出された露光条件に関する設定値に基づいて前記露光量変化機構を制御し、該算出された塗布条件に関する設定値を前記基板上に前記感光材を塗布する塗布装置に送信する制御演算部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
前記露光条件は、前記基板上の各位置に照射される前記露光光の光量を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記塗布条件は、前記基板上の各位置に塗布される前記感光材の厚さ及び露光前加熱処理におけるベーク温度を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
前記露光量変化機構は、開口部の開口領域を調整するスリットを含み、
前記制御演算部は、前記算出された露光条件に関する設定値に基づいて、露光中における前記スリットの駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の露光装置。
前記制御演算部は、
前記露光光の光量の変化に対する前記線幅の変化率に対応する第１の係数と、前記塗布装置による前記感光材の露光前加熱処理におけるベーク温度の変化による前記線幅の変化を相殺する前記露光光の光量の変化率に対応する第２の係数と、前記感光材の厚さの変化に対する前記線幅の変化率に対応する第３の係数と、前記ベーク温度の変化に対する前記感光材の厚さの変化率に対応する第４の係数とを算出し、
算出された前記第１の係数、前記第２の係数、前記第３の係数及び前記第４の係数に基づいて、前記線幅の分布の不均一度を低減するための前記基板上の各位置における前記ベーク温度、前記感光材の厚さ及び前記露光光の光量それぞれに対応する第１の設定値、第２の設定値及び第３の設定値を算出し、
前記第３の設定値に基づいて、前記露光量変化機構を制御し、
前記第１の設定値及び前記第２の設定値を前記塗布装置に送信することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の露光装置。
前記制御演算部は、
前記第１の設定値に基づいて、現像装置による前記基板上の各位置の現像時間に対応する第４の設定値を算出して前記第１の設定値を修正し、
前記第４の設定値を前記現像装置に送信することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
前記制御演算部は、前記第３の設定値に基づいて、露光中における前記光源の電力値を制御することを特徴とする請求項５または６に記載の露光装置。
露光中において互いに同期走査される前記基板を保持する基板ステージ及び前記原版を保持する原版ステージを備え、
前記制御演算部は、前記第３の設定値に基づいて、前記基板ステージ及び前記原版ステージの走査速度を制御することを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の露光装置。
基板上に感光材を塗布し、露光前加熱処理を行う塗布装置と、
原版に形成されたパターンを、光源からの露光光を用いて前記基板上に塗布された前記感光材に転写するように前記感光材を露光する露光装置と、
前記パターンの線幅の分布の不均一度を低減するための前記感光材の露光条件及び前記感光材の前記基板への塗布条件に関する設定値を算出し、該算出された塗布条件に関する設定値に基づいて前記塗布装置を制御し、該算出された露光条件に関する設定値に基づいて前記露光装置を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするデバイス製造装置。
前記露光条件は、前記基板上の各位置に照射される前記露光光の光量を含むことを特徴とする請求項９に記載のデバイス製造装置。
前記塗布条件は、前記基板上の各位置に塗布される前記感光材の厚さ及び露光前加熱処理におけるベーク温度を含むことを特徴とする請求項９または１０に記載のデバイス製造装置。
前記制御部は、
前記露光光の光量の変化に対する前記線幅の変化率に対応する第１の係数と、前記塗布装置による前記感光材の露光前加熱処理におけるベーク温度の変化による前記線幅の変化を相殺する前記露光光の光量の変化率に対応する第２の係数と、前記感光材の厚さの変化に対する前記線幅の変化率に対応する第３の係数と、前記ベーク温度の変化に対する前記感光材の厚さの変化率に対応する第４の係数とを算出し、
算出された前記第１の係数、前記第２の係数、前記第３の係数及び前記第４の係数に基づいて、前記線幅の分布の不均一度を低減するための前記基板上の各位置における前記ベーク温度、前記感光材の厚さ及び前記露光光の光量それぞれに対応する第１の設定値、第２の設定値及び第３の設定値を算出し、
前記第１の設定値及び前記第２の設定値に基づいて前記塗布装置を制御し、前記第３の設定値に基づいて前記露光装置を制御することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載のデバイス製造装置。
前記パターンが転写された前記感光材を現像する現像装置を備え、
前記制御部は、
前記第１の設定値に基づいて、前記現像装置による前記基板上の各位置の現像時間に対応する第４の設定値を算出して前記第１の設定値を修正し、
前記第４の設定値に基づいて前記現像装置を制御することを特徴とする請求項１２に記載のデバイス製造装置。
基板上に塗布された感光材に対して転写されるパターンの線幅の分布の不均一度を低減するための前記感光材の露光条件及び前記感光材の前記基板への塗布条件に関する設定値を算出する工程と、
該算出された塗布条件に関する設定値に基づいて前記基板上に前記感光材を塗布する工程と、
該算出された露光条件に関する設定値に基づいて前記基板上に塗布された前記感光材を露光する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
前記露光条件は、前記基板上の各位置に照射される露光光の光量を含むことを特徴とする請求項１４に記載のデバイス製造方法。
前記塗布条件は、前記基板上の各位置に塗布される前記感光材の厚さ及び露光前加熱処理におけるベーク温度を含むことを特徴とする請求項１４または１５に記載のデバイス製造方法。
前記設定値を算出する工程は、
前記感光材に照射される露光光の光量の変化に対する前記線幅の変化率に対応する第１の係数を算出する工程と、
前記感光材の露光前加熱処理におけるベーク温度の変化による前記線幅の変化を相殺する前記露光光の光量の変化率に対応する第２の係数を算出する工程と、
前記感光材の厚さの変化に対する前記線幅の変化率に対応する第３の係数を算出する工程と、
前記ベーク温度の変化に対する前記感光材の厚さの変化率に対応する第４の係数を算出する工程と、
前記第１の係数、前記第２の係数、前記第３の係数及び前記第４の係数に基づいて、前記線幅の分布の不均一度を低減するための前記基板上の各位置における前記ベーク温度、前記感光材の厚さ及び前記露光光の光量それぞれに対応する第１の設定値、第２の設定値及び第３の設定値を算出する工程と、
を含み、
前記感光材を塗布する工程は、前記第１の設定値及び前記第２の設定値に基づいて、前記感光材を塗布する工程を含み、
前記感光材を露光する工程は、前記第３の設定値に基づいて、前記感光材を露光する工程を含むことを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
前記第１の係数を算出する工程は、
互いに露光量を異ならせて複数の前記基板上の前記感光材を露光する工程と、
露光された前記複数の基板上の感光材各々における前記線幅の分布を測定する工程と、
測定された前記線幅の分布に基づいて、前記基板上の所定の箇所における前記線幅の変化量及び前記露光光の光量の変化量を算出する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１７に記載のデバイス製造方法。
前記第２の係数を算出する工程は、
互いに前記ベーク温度を異ならせて複数の前記基板上の前記感光材を露光前加熱処理する工程と、
露光前加熱処理された前記複数の基板上の前記感光材各々を露光する工程と、
露光された前記複数の基板上の前記感光材各々の前記線幅の分布を測定する工程と、
測定された前記線幅の分布に基づいて、前記基板上の所定の箇所における前記ベーク温度の変化量及び前記ベーク温度の変化による前記線幅の変化を相殺する前記露光光の光量の変化量を算出する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１７または１８に記載のデバイス製造方法。
前記第３の係数を算出する工程は、
所定の前記基板に前記感光材を塗布する工程と、
塗布された前記感光材を露光する工程と、
露光された前記感光材の複数の箇所における厚さと、前記複数の箇所における前記線幅とを測定する工程と、
測定された前記感光材の厚さ及び前記線幅に基づいて、前記線幅の変化量及び前記感光材の厚さの変化量を算出する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
前記第４の係数を算出する工程は、
複数の前記基板各々に前記感光材を塗布する工程と、
塗布された前記複数の基板上の前記感光材を互いに前記ベーク温度を異ならせて露光前加熱処理する工程と、
露光前加熱処理された前記複数の基板各々の所定の箇所における前記感光材の厚さを測定する工程と、
測定された前記複数の基板各々の所定の箇所における前記感光材の厚さに基づいて、前記感光材の厚さの変化量及び前記ベーク温度の変化量を算出する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
前記感光材を塗布する工程は、前記第１の設定値に基づいて、前記基板に接触する熱板の複数の領域各々の温度を設定する工程を含むことを特徴とする請求項１７乃至２１のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
前記複数の領域は、露光時における前記基板の走査方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項２２に記載のデバイス製造方法。
前記複数の領域は、露光時における前記基板の走査方向に直交する方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項２２に記載のデバイス製造方法。
前記感光材を塗布する工程は、前記第２の設定値に基づいて、塗布ノズルの吐出量及び走査方向における速度を設定する工程を含むことを特徴とする請求項１７乃至２４のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
前記感光材を露光する工程は、前記第３の設定値に基づいて、スリットの駆動量を制御する工程を含むことを特徴とする請求項１７乃至２５のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
前記第１の設定値に基づいて、前記基板上の各位置の前記感光材の現像時間に対応する第４の設定値を算出する工程と、
前記第１の設定値を修正する工程と、
前記第４の設定値に基づいて、前記現像時間を設定する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１７乃至２６のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
前記感光材を露光する工程は、前記第３の設定値に基づいて、露光中における光源の電力値を設定する工程を含むことを特徴とする請求項１７乃至２７のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
前記感光材を露光する工程は、前記第３の設定値に基づいて、露光中において互いに同期走査される前記基板を保持する基板ステージ及び原版を保持する原版ステージの走査速度を設定する工程を含むことを特徴とする請求項１７乃至２８のいずれか一項に記載のデバイス製造方法。
請求項１７乃至２９のいずれか一項に記載のデバイス製造方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されていることを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。