JP2023066226A - 露光装置、露光方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、基板上に生じる露光ムラを低減するために有利な露光装置を提供する。【解決手段】基板における同一のショット領域に対して複数回の走査露光を行う露光装置は、パルス光を周期的に射出する光源部と、前記光源部から射出されるパルス光を用いて前記複数回の走査露光を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数回の走査露光の各々において前記ショット領域上に周期的に生じる露光ムラが前記複数回の走査露光により少なくとも部分的に相殺されるように、前記露光ムラの周期に応じて、走査露光中における前記光源部からのパルス光の射出開始タイミングを前記複数回の走査露光で変更する。【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、露光方法、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスなどの製造工程で用いられるリソグラフィ装置として、投影光学系を介して原版と基板とを相対的に走査しながら基板を露光することにより、原版のパターンを基板上のレジストに潜像パターンとして転写する走査露光装置が知られている。近年、走査露光装置では、厚膜のレジストが塗布された基板が用いられることがあり、このような基板に対しては、ＤＯＦ（Depth of Field）を拡大するために多重露光が行われうる。多重露光とは、基板における同一のショット領域に対して複数回の走査露光を行うことである。

ところで、走査露光装置では、パルス光を周期的に射出する光源が用いられることがある。この場合、各走査露光において、基板のショット領域上に走査方向の周期的な露光ムラが生じうる。特許文献１には、基板が走査方向に単位量移動する間に基板に照射されるパルス数と露光ムラとの関係を事前に求め、当該関係に基づいて、基板上に生じる露光ムラが低減するようにパルス数を設定することが記載されている。なお、基板が走査方向に単位量移動する間に基板に照射されるパルス数は、例えば［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］の単位で表され、以下では照射パルス数と表記することがある。

特開２０１０－０２１２１１号公報

特許文献１に記載された方法では、照射パルス数と露光ムラとの関係に基づいて、露光ムラを低減可能な照射パルス数について複数の候補を決定し、当該複数の候補から１つの照射パルス数を選択している。そして、当該方法では、複数の候補の中から選択される照射パルス数が大きいほど、露光ムラをより小さくすることができる。しかしながら、照射パルス数を大きくすると、光源から射出可能なパルス光の周期の制限などにより、基板ステージの走査速度を低下させる必要があるため、スループットの点で不利になりうる。したがって、走査露光装置では、照射パルス数を小さくした場合であっても露光ムラを低減することができる方法が望まれる。

そこで、本発明は、基板上に生じる露光ムラを低減するために有利な露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、基板における同一のショット領域に対して複数回の走査露光を行う露光装置であって、パルス光を周期的に射出する光源部と、前記光源部から射出されるパルス光を用いて前記複数回の走査露光を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数回の走査露光の各々において前記ショット領域上に周期的に生じる露光ムラが前記複数回の走査露光により少なくとも部分的に相殺されるように、前記露光ムラの周期に応じて、走査露光中における前記光源部からのパルス光の射出開始タイミングを前記複数回の走査露光で変更する、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、基板上に生じる露光ムラを低減するために有利な露光装置を提供することができる。

露光装置の構成例を示す図 特定のパルス強度分布形状を用いた走査露光の模式図、および、照射パルス数と露光ムラとの関係を示す図 走査方向におけるショット領域の位置と露光ムラとの関係を示す図 走査方向におけるショット領域の位置と露光ムラとの関係を示す図 多重露光における走査露光の回数が２回である場合における各回の走査露光での射出開始タイミングの一例を示す図 各回の走査露光で生じる第１露光ムラの例を示す図 実施例１において第１露光ムラを低減した例を示す図 実施例２において第２露光ムラを低減した例を示す図 実施例３において第１露光ムラおよび第２露光ムラを低減した例を示す図

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜露光装置の構成例について＞
図１は、本発明に係る一実施形態の露光装置１００の構成例を示す図である。以下の説明では、投影光学系１４から射出されて基板１６に入射する光の光軸に平行な方向をＺ軸方向とし、該光軸に垂直な面内において互いに直交する２つの方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とする。なお、以下の説明において「Ｘ軸方向」と記載している場合、それは＋Ｘ方向および－Ｘ方向を含むものとして定義されうる。「Ｙ軸方向」および「Ｚ軸方向」についても同様である。また、本実施形態では、Ｙ軸方向を走査方向として説明する。

本実施形態の露光装置１００は、原版１２と基板１６とを相対的に走査しながら基板１６を露光することで、原版１２のパターンを基板上のレジストに潜像パターンとして転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。このような露光装置１００は、走査露光装置やスキャナとも呼ばれる。本実施形態では、原版１２は、例えば石英製のマスク（レチクル）であり、基板１６における複数のショット領域の各々に転写されるべき回路パターンが形成されている。また、基板１６は、レジスト（フォトレジスト）が塗布されたウェハであり、例えば単結晶シリコン基板等が用いられうる。

光源部１から射出された光束は、ビーム整形部２を通過して所定の形状に整形され、オプティカルインテグレータ３の入射面に入射する。光源部１は、例えば複数のレーザ光源を含み、基板１６が単位量だけ走査する間に基板１６に複数のパルス光が重畳して照射されるように周期的にパルス光を射出する。また、オプティカルインテグレータ３は、複数の微小なレンズ（例えばハエの目レンズ）により構成されており、その光出射面の近傍には多数の２次光源が形成される。

絞りターレット４は、所定の絞りにより２次光源の面の大きさを制限（画定）する。絞りターレット４には、例えば、複数種類のコヒーレンスファクタσ値を設定することができるように円形開口面積が互いに異なる開口絞りや、輪帯照明用のリング形状絞り、４重極絞り等の番号付け（照明モード番号）された複数の絞りが配置されている。そして、照明光の入射光源の形状を変える際に必要な絞りが選択され、光路に挿入される。光量検出部６は、例えば光電変換素子を含み、ハーフミラー５によって反射されたパルス光の一部を１パルス当たりの光量（光強度）として検出し、その検出結果を示す電気信号（検出信号）を光量演算部２２に出力する。

コンデンサレンズ７は、オプティカルインテグレータ３の出射面近傍の２次光源からの光束でブラインド８をケーラー照明する。ブラインド８の近傍にはスリット９が配設されており、ブラインド８を照明している光のプロファイルを矩形形状または円弧形状に整形する。ブラインド８およびスリット９を通過した光（スリット光とも呼ばれる）は、ミラー１０およびコンデンサレンズ１１を介して、パターンが形成された原版１２上に照度と入射角が均一化された状態で結像する。原版１２は、ブラインド８の共役面に配置される。ブラインド８の開口域は、原版１２における光の照射領域と光学倍率比で相似形となっている。走査露光時には、ブラインド８は、原版１２の照射領域の外側を遮光しつつ、原版ステージ１３に対して光学倍率比で同期走査される。

原版１２は、原版ステージ１３により保持されている。原版１２を通過した光は、原版１２に形成されたパターンを反映した光（パターン光）として投影光学系１４を通り、原版１２のパターン面と光学的な共役面上の露光画角領域に結像される。フォーカス検出系１５は、基板ステージ１８により保持された基板１６の露光面の高さや傾きを検出する。走査露光時には、フォーカス検出系１５の情報をもとに、基板１６の露光面が投影光学系１４の結像面に配置されるように基板ステージ１８を制御しながら、原版ステージ１３と基板ステージ１８とを投影光学系１４の投影倍率に応じた速度比で同期走査する。これにより、基板１６が露光され、原版１２のパターンを基板１６上のレジストに潜像パターンとして転写することができる。

エネルギ測定部１７は、基板ステージ１８上に設けられ、投影光学系１４から射出された光の光量（光強度）を測定する。エネルギ測定部１７は、例えば、基板１６の走査方向に沿って並んだラインセンサ、または、基板１６の走査方向に移動可能なフォトセンサ等で構成され、その受光面が投影光学系１４の像面とほぼ一致するように配置される。これにより、投影光学系１４の結像面における１パルス光当たりの光強度分布を測定することができる。エネルギ測定部１７により測定される光強度分布は、基板１６に照射される１パルス光あたりの光強度分布を表すものとして理解されてもよい。

次に、本実施形態の露光装置１００における制御システム２０の構成について説明する。本実施形態の制御システム２０は、ステージ制御部２１と、光量演算部２２と、光源制御部２３と、情報入力部２４と、タイミング決定部２５と、主制御部２６とを含みうる。

ステージ制御部２１は、原版ステージ１３および基板ステージ１８の駆動（Ｙ軸方向）を制御することにより、走査露光における原版１２と基板１６との同期走査を制御する。ステージ制御部２１は、基板１６の露光面が投影光学系１４の結像面に配置されるように基板ステージ１８の駆動（Ｚ軸方向）を制御してもよい。また、光量演算部２２は、光量検出部６から受信した電気信号に基づいて、光源部１から射出されるパルス光の強度が目標強度になるように論理値に変換して光源制御部２３に出力する。

光源制御部２３は、所望のパルス光量に応じてトリガ信号および／または印加電圧信号を出力することにより、光源部１のパルス発振周波数とパルス出力エネルギを制御する。光源制御部２３は、光量演算部２２から取得した光量検出部６の光量出力値と、主制御部２６が保持している露光パラメータ情報（目標積算露光量、必要積算露光量精度、絞り形状など）とに基づいて、トリガ信号および／または印加電圧信号を決定しうる。なお、上記露光パラメータ情報は、マンマシンインターフェース又はメディアインターフェースとしての情報入力部２４より主制御部２６に入力され、かつ記憶される。

タイミング決定部２５は、主制御部２６を介して情報入力部２４から露光パラメータ情報の一部を取得し、この情報に基づいて、基板１６における複数のショット領域のうち走査露光を行う対象ショット領域についての露光開始タイミングを決定する。露光開始タイミングは、走査露光中において光源部１からの周期的なパルス光の射出を開始するタイミング（射出開始タイミング）として理解されてもよく、以下では、単に「射出開始タイミング」と表記することがある。例えば、タイミング決定部２５は、ステージ制御部２１から供給されるゲート信号を検知してから、周期的なパルス光の射出の開始を指示するためのトリガ信号を光源部１に出力し始めるまでの時間間隔を制御しうる。ゲート信号は、基板ステージ１８の駆動を制御することによって、走査露光を開始可能な目標位置に基板１６が配置されたことを示す信号であり、ステージ制御部２１から出力されうる。なお、タイミング決定部２５は、光源制御部２３の一部として構成されてもよい。

主制御部２６は、例えばＣＰＵ等のプロセッサやメモリ等の記憶デバイスを有するコンピュータによって構成され、露光装置１００の各部を制御する。例えば、主制御部２６は、情報入力部２４から取得された露光パラメータ、装置固有パラメータ、光量検出部６で検出された光量データ、および、エネルギ測定部１７で測定された光量データを取得する。そして、取得した情報およびデータに基づいて、走査露光に必要な各種情報を算出して光源制御部２３およびステージ制御部２１を制御する。本実施形態では、ステージ制御部２１、光量演算部２２、光源制御部２３およびタイミング決定部２５が、主制御部２６と別体として構成されているが、主制御部２６の一部として構成されてもよい。つまり、図１におけるステージ制御部２１、光量演算部２２、光源制御部２３、タイミング決定部２５、および主制御部２６の全体を制御部として理解されてもよい。

＜露光ムラについて＞
露光装置１００では、厚膜のレジストが塗布された基板１６に対してパターンを形成することがあり、この場合、ＤＯＦ（Depth of Field）を拡大するために多重露光が行われうる。多重露光とは、基板１６における同一のショット領域（対象ショット領域）に対して複数回の走査露光を行うことである。しかしながら、パルス光を周期的に射出する光源部１が用いられる場合、複数回の走査露光の各々において、対象ショット領域上に走査方向の周期的な露光ムラが生じうる。そのため、露光装置１００では、対象ショット領域上で周期的に生じる露光ムラを低減することが求められている。ここで、露光ムラは、目標露光量に対する基板（対象ショット領域）の積算露光量のずれ（偏差）として定義され、「％」の単位で表されうる。

図２（ａ）は、特定のパルス強度分布形状を用いた走査露光の模式図を示しており、図２（ｂ）は、照射パルス数と露光ムラとの関係を示している。照射パルス数は、基板１６が単位量（単位距離）だけ走査する間に基板１６に重畳して照射されるパルス光の数として定義され、例えば［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］の単位で表されうる。図２（ａ）の例では、照射パルス数は「６」である。また、パルス強度分布形状は、光源部１から出力される、或いは、基板上に照射される１つのパルス光の強度分布の形状として定義され、図２（ａ）の例では台形形状である。

走査方向の各位置での積算露光量は、図２（ａ）にハッチングで示されるように、複数のパルス光のエネルギを積算した値となり、パルス強度分布形状および照射パルス数によって露光ムラの量（即ち、目標露光量に対する積算露光量のずれ量）が定められる。具体的には、図２（ｂ）で示されるように、照射パルス数が多くなるほど、即ち、走査方向における単位量当たりのパルス密度が高くなるほど、台形形状であるパルス強度分布形状の傾斜部分の影響が小さくなるため、露光ムラを低減することができる。そして、図２（ｂ）の例では、照射パルス数が４、６、８［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］のときに露光ムラが大きく低減することが確認される。

図３は、照射パルス数が４、６、８［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］の各条件で１回の走査露光を行ったときに得られる、走査方向におけるショット領域の位置と露光ムラとの関係を示している。図３に示されるように、１回の走査露光によってショット領域上に生じる露光ムラの最大値は、照射パルス数が４［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］で０．０５［％］以上、６［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］で０．０３［％］程度、８［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］で０．０１［％］以下となる。つまり、照射パルス数を増やすにつれて露光ムラの最大値が低減することが分かる。また、１回の走査露光によってショット領域上に発生する露光ムラは、照射パルス数に依存した周期性を有し、照射パルス数が４［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］のときに２５０［μｍ］周期の縞状となる。

ここで、露光ムラの量（最大値）は、図３に示されるように、照射パルス数を増やすことにより低減することができる。しかしながら、照射パルス数を大きくすると、光源部１から射出可能なパルス光の発光周期の制限などにより、基板ステージ１８の走査速度を低下させる必要があり、スループットの点で不利になりうる。したがって、照射パルス数を小さくした場合であっても露光ムラを低減することができる方法が望まれる。そこで、本実施形態では、同一のショット領域に対して複数回の走査露光を行う多重露光を利用して、当該ショット領域に生じる露光ムラを低減している。具体的には、複数回の走査露光の各々においてショット領域上に周期的に生じる露光ムラが当該複数回の走査露光によって少なくとも部分的に相殺されるように、露光ムラの周期に応じて、射出開始タイミングを当該複数回の走査露光で変更する。これにより、多重露光（複数回の走査露光）の全体においてショット領域に生じる露光ムラを低減することができる。以下に、露光ムラを低減させるための実施例について説明する。

＜実施例１＞
図４は、照射パルス光を４［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］として１回の走査露光を行ったときに得られる、走査方向における対象ショット領域の位置と露光ムラとの関係を示している。前述した図３では、光源部１から射出されるパルス光の発光周期に応じて発生する露光ムラ（第１露光ムラ）のみを示したが、実際には、図４に示されるように、第１露光ムラより短い周期で発生する露光ムラ（第２露光ムラ）が第１露光ムラに重畳して生じうる。第１露光ムラは、光源部１から射出されるパルス光の発光周期に応じて発生するものであり、図４の例では、２５０［μｓ］の周期（空間的な周期）でショット領域上に生じうる。一方、第２露光ムラは、オプティカルインテグレータ３に起因して、第１露光ムラより短い周期で発生するものであり、図４の例では、３５［μｍ］の周期（空間的な周期）でショット領域上に生じうる。なお、本実施例１では、第１露光ムラを低減する例について説明し、第２露光ムラを低減する例については実施例２で、第１露光ムラおよび第２露光ムラの両方を低減する例については実施例３で説明する。

まず、第１露光ムラを低減するためのタイミング決定部２５の処理について説明する。タイミング決定部２５は、多重露光に関する情報を、主制御部２６を介して取得する。多重露光に関する情報は、例えば、多重露光における走査露光の回数（同一のショット領域に対して行う走査露光の回数）を示す情報、および、低減すべき露光ムラの周期（空間的な周期）を示す情報などを含みうる。多重露光における走査露光の回数を示す情報は、情報入力部２４を介してユーザにより入力されて主制御部２６に記憶されており、タイミング決定部２５は、主制御部２６に記憶された当該情報を主制御部２６から取得しうる。また、低減すべき露光ムラの周期を示す情報は、事前に行われた実験やシミュレーションなどで得られて主制御部２６に記憶されており、タイミング決定部２５は、主制御部２６に記憶された当該情報を主制御部２６から取得しうる。

次いで、タイミング決定部２５は、取得した多重露光に関する情報に基づいて、多重露光における複数回の走査露光の各々での射出開始タイミングを決定する。射出開始タイミングは、前述したように、ステージ制御部２１から供給されるゲート信号の検知に応じて、光源部１で周期的なパルス光の射出を開始するタイミングとして理解されてもよい。つまり、射出開始タイミングは、ステージ制御部２１から供給されるゲート信号の立ち上がりを検知してから、光源部１で周期的なパルス光の射出を開始するまでの時間（期間）として理解されてもよい。また、タイミング決定部２５は、多重露光における複数回の走査露光での射出開始タイミングの時間シフト量を決定してもよい。一例として、多重露光における走査露光の回数が２回である場合、タイミング決定部２５は、１回目の走査露光での射出開始タイミングに対する、２回目の走査露光での射出開始タイミングの時間シフト量を決定しうる。タイミング決定部２５で決定された各回の走査露光での射出開始タイミングの情報は光源制御部２３に供給される。そして、光源制御部２３は、当該射出開始タイミングの情報に基づいてトリガ信号を制御することにより、複数回の走査露光の各々における光源部１からのパルス光の射出を制御する。

図５は、多重露光における走査露光の回数が２回である場合における各回の走査露光での射出開始タイミングの一例を示している。図５に示される射出開始タイミングは、光源制御部２３から光源部１に供給されるトリガ信号の出力タイミングとして理解されてもよい。トリガ信号は、光源部１にパルス光を射出させるために光源部１に供給される信号（光源部１への発光指令）でありうる。図５の例では、タイミング決定部２５は、ゲート信号を検知してから光源部１へのトリガ信号の出力を開始するまでの時間（射出開始タイミング）を、１回目の走査露光では時間Ａに決定し、２回目の走査露光では時間Ａに時間シフト量Ｂを加えた時間に決定する。

次に、多重露光の全体において第１露光ムラを低減するように複数回の走査露光の各々での射出開始タイミングを決定する方法について説明する。本実施例１の場合、タイミング決定部２５は、複数回の走査露光によって第１露光ムラが少なくとも部分的に相殺されるように、第１露光ムラの周期に応じて、射出開始タイミングを複数回の走査露光で変更する。具体的には、タイミング決定部２５は、多重露光における走査露光の回数がＮ回である場合、射出開始タイミングを、第１露光ムラの周期の１／Ｎに相当する時間だけ複数回の走査露光で変更する。ここで、第１露光ムラの周期を示す情報としては、事前に行われた実験やシミュレーションなどで得られた情報が用いられてもよいが、光源部１から射出されるパルス光の発光周期を示す情報が用いられてもよい。第１露光ムラの周期は、光源部１から射出されるパルス光の発光周期に対応するからである。

図６は、多重露光における走査露光の回数が２回である場合において各回の走査露光で生じる第１露光ムラの例を示している。図６では、照射パルス光を４［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］とし、光源部１から射出されるパルス光の発光周期を２５０［μｓ］（即ち、パルス発振周波数を４［ｋＨｚ］）とした場合を示している。そして、１回目の走査露光により対象ショット領域に生じる第１露光ムラを実線で、２回目の走査露光により対象ショット領域に生じる第１露光ムラを破線で示している。

図６の例では、タイミング決定部２５は、２回目の走査露光における射出開始タイミングを、１回目の走査露光における射出開始タイミングに対して、第１露光ムラの周期の半分（１２５［μｍ］）に相当する時間だけずれるように決定する。つまり、１回目の走査露光における射出開始タイミングに対する、２回目の走査露光における射出開始タイミングの時間シフト量Ｂを、第１露光ムラの周期の半分（１２５［μｍ］）に相当する時間に決定する。ここで、第１露光ムラは、光源部１から射出されるパルス光の発光周期に応じて発生するものであるため、光源部１から射出されるパルス光の発光周期と、多重露光における走査露光の回数とに基づいて、時間シフト量Ｂを決定することができる。つまり、時間シフト量Ｂを、光源部１から射出されるパルス光の発光周期の半分（１／２）である１２５［μｓ］に決定することができる。

これにより、１回目の走査露光で生じる第１露光ムラの位相（山・谷の位置）に対して、２回目の走査露光で生じる第１露光ムラの位相（山・谷の位置）を１８０度ずらすことができる。その結果、１回目の走査露光で生じる第１露光ムラと２回目の走査露光で生じる第１露光ムラとが少なくとも部分的に相殺し合うため、図７に示されるように、多重露光における複数回の走査露光の全体において第１露光ムラを低減することができる。図７は、１回目の走査露光で生じる第１露光ムラと２回目の走査露光で生じる第１露光ムラとを重ね合わせたものである。

ここで、上記では、多重露光における走査露光の回数が２回である場合を例示したが、３回以上である場合でも同様に第１露光ムラの低減効果を得ることができる。例えば、多重露光における走査露光の回数をＮ回とすると、複数回の走査露光での射出開始タイミングの時間シフト量Ｓｎ［μｓ］を、光源部１から射出されるパルス光の発光周期Ｔｐ［μｓ］の１／Ｎとして決定することができる。また、１回目の走査露光での射出開始タイミングを基準とすると、ｎ回目の走査露光での射出開始タイミングの時間シフト量Ｓｎ［μｓ］を、光源部１から射出されるパルス光の発光周期Ｔｐ［μｓ］の（ｎ－１）／Ｎとして決定することができる。下記は、Ｔｐ＝２５０［μｓ］、Ｎ＝３，４の場合における時間シフト量Ｓｎの算出例である。なお、ｎは、１～Ｎのいずれかの整数（自然数）であり、時間シフト量Ｓｎは、図５における時間シフト量Ｂと同じものである。
Ｔｐ＝２５０、Ｎ＝３の場合：ｎ＝（２，３）、Ｓｎ＝（８３，１６７）
Ｔｐ＝２５０、Ｎ＝４の場合：ｎ＝（２，３，４）、Ｓｎ＝（６３，１２５，１８８）

＜実施例２＞
本実施例２では、第２露光ムラを低減する例について説明する。第２露光ムラは、前述したように、オプティカルインテグレータ３に起因して、第１露光ムラの周期より短い周期で対象ショット領域上に発生するものである。本実施例２でも実施例１と同様に、タイミング決定部２５は、多重露光に関する情報を取得し、当該情報に基づいて、多重露光における複数回の走査露光の各々での射出開始タイミングを決定する。但し、本実施例２では、低減すべき露光ムラの周期を示す情報として、第２露光ムラの周期を示す情報が用いられる。第２露光ムラの周期を示す情報は、事前に行われた実験やシミュレーションなどで得られて主制御部２６に記憶されており、タイミング決定部２５は、主制御部２６に記憶された当該情報を主制御部２６から取得しうる。

本実施例２の場合、タイミング決定部２５は、複数回の走査露光によって第２露光ムラが少なくとも部分的に相殺されるように、第２露光ムラの周期に応じて、射出開始タイミングを複数回の走査露光で変更する。具体的には、タイミング決定部２５は、多重露光における走査露光の回数がＮ回である場合、射出開始タイミングを、第２露光ムラの周期の１／Ｎに相当する時間だけ複数回の走査露光で変更する。例えば、多重露光における走査露光の回数Ｎが２回で、且つ第２露光ムラの周期Ｔｅが３５［μｍ］である場合を想定する。この場合、タイミング決定部２５は、２回目の走査露光における射出開始タイミングを、１回目の走査露光における射出開始タイミングに対して、第２露光ムラの周期の半分（１７．５［μｍ］）に相当する時間だけずれるように決定する。つまり、１回目の走査露光における射出開始タイミングに対する、２回目の走査露光における射出開始タイミングの時間シフト量Ｓｎを、第２露光ムラの周期の半分（１７．５［μｍ］）に相当する時間に決定する。

これにより、１回目の走査露光で生じる第２露光ムラの位相（山・谷の位置）に対して、２回目の走査露光で生じる第２露光ムラの位相（山・谷の位置）を１８０度ずらすことができる。その結果、１回目の走査露光で生じる第２露光ムラと２回目の走査露光で生じる第２露光ムラとが少なくとも部分的に相殺し合うため、図８に示されるように、多重露光における複数回の走査露光の全体において第２露光ムラを低減することができる。図８は、１回目の走査露光で生じる第２露光ムラと２回目の走査露光で生じる第２露光ムラとを重ね合わせたものである。

ここで、時間シフト量Ｓｎの演算式について説明する。時間シフト量Ｓｎの演算式は、実施例１および実施例２で一般化することができ、以下の式（１）によって表すことができる。また、１回目の走査露光における射出開始タイミングを基準とすると、ｎ回目（ｎは１～Ｎのいずれかの整数）の走査露光における射出開始タイミングの時間シフト量Ｓｎの演算式は、以下の式（２）によって表すことができる。以下の式（１）～（２）の各々は、実施例１で説明した第１露光ムラ、および、実施例２で説明した第２露光ムラのいずれか一方を低減するための時間シフト量Ｓｎを算出するために用いられうる。
Ｓｎ＝｛Ｔｐ×Ｔｅ／（１／Ｐｍ）｝×１／Ｎ ・・・（１）
Ｓｎ＝｛Ｔｐ×Ｔｅ／（１／Ｐｍ）｝×（ｎ－１）／Ｎ ・・・（２）
Ｔｐ［μｓ］：光源部１から射出されるパルス光の発光周期
Ｐｍ［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］：照射パルス数
Ｔｅ［μｍ］：低減すべき露光ムラの周期
ｎ［回目］：１～Ｎのいずれかの整数
Ｎ［回］：多重露光における走査露光の回数
Ｓｎ［μｓ］：時間シフト量

例えば、多重露光における走査露光の回数Ｎを２回とし、照射パルス光Ｐｍを４［ｐｕｌｓｅ／ｍｍ］とし、光源部１から射出されるパルス光の発光周期Ｔｐを２５０［μｓ］とした場合を想定する。この場合、実施例１で説明したように第１露光ムラ（周期Ｔｅ：２５０［μｍ］）を低減するための時間シフト量Ｓｎは、Ｓｎ＝｛Ｔｐ×Ｔｅ／（１／Ｐｍ）｝×１／Ｎ＝｛２５０×２５０／（１／４×１０００）｝×１／２＝１２５［μｓ］となる。また、実施例２で説明したように第２露光ムラ（周期Ｔｅ：３５［μｍ］）を低減するための時間シフト量Ｓｎは、Ｓｎ＝｛Ｔｐ×Ｔｅ／（１／Ｐｍ）｝×１／Ｎ＝｛２５０×３５／（１／４×１０００）｝×１／２＝１７．５［μｓ］となる。

＜実施例３＞
本実施例３では、第１露光ムラおよび第２露光ムラの両方を同時に低減する例について説明する。本実施例３でも実施例１～２と同様に、タイミング決定部２５は、多重露光に関する情報を取得し、当該情報に基づいて、多重露光における複数回の走査露光の各々での射出開始タイミングを決定する。但し、本実施例３では、低減すべき露光ムラの周期を示す情報として、第１露光ムラの周期を示す情報と、第２露光ムラの周期を示す情報とが用いられる。そして、タイミング決定部２５は、複数回の走査露光によって第１露光ムラおよび第２露光ムラが少なくとも部分的に相殺されるように、第１露光ムラの周期と第２露光ムラの周期とに応じて、射出開始タイミングを複数回の走査露光で変更する。

具体的には、タイミング決定部２５は、多重露光における走査露光の回数がＮ回である場合、第２露光ムラの周期の１／Ｎの奇数倍のうち第１露光ムラの周期の１／Ｎに近い値（好ましくは最も近い値）に基づいて、時間シフト量Ｓｎを決定する。例えば、多重露光における走査露光の回数Ｎが２回で、第１露光ムラの周期が２５０［μｍ］で、第２露光ムラの周期が３５［μｍ］である場合を想定する。この場合、第２露光ムラの周期（３５［μｍ］）の半値の奇数倍のうち第１露光ムラの周期（２５０［μｍ］）の半値に最も近い値（１１９［μｍ］）を、低減すべき露光ムラの周期Ｔｅとし、上記の式（１）または式（２）により時間シフト量Ｓｎを決定する。これにより、各回の走査露光で生じる露光ムラ（第１露光ムラ、第２露光ムラ）が当該複数回の走査露光で少なくとも部分的に相殺し合うため、図９に示されるように、多重露光における複数回の走査露光の全体において当該露光ムラを低減することができる。

ここで、上記では、露光ムラの周期成分が２種類の場合について説明したが、露光ムラの周期成分がＭ種類（Ｍは３以上の整数）存在する場合がある。この場合、タイミング決定部２５は、Ｍ種類の周期成分のうち最も短い周期成分の１／Ｎの奇数倍から、二番目に短い周期成分～Ｍ番目に短い周波数成分のそれぞれの１／Ｎの奇数倍に最も近い値を選択する。そして、選択した値を、低減すべき露光ムラの周期Ｔｅとして用いて、上記の式（１）または式（２）により時間シフト量Ｓｎを決定する。このように決定された時間シフト量Ｓｎを用いることで、全ての周期成分の露光ムラを低減することができる。

上述したように、本実施形態では、同一のショット領域に対して複数回の走査露光を行う多重露光を利用して、当該ショット領域に生じる露光ムラを低減する。具体的には、複数回の走査露光の各々においてショット領域上に周期的に生じる露光ムラが当該複数回の走査露光によって少なくとも部分的に相殺されるように、露光ムラの周期に応じて、射出開始タイミングを当該複数回の走査露光で変更する。これにより、多重露光（複数回の走査露光）の全体においてショット領域に生じる露光ムラを低減することができる。なお、時間シフト量Ｓｎは、実施例１～３で説明したように、パルス強度分布形状・照射パルス数・光学部材（オプティカルインテグレータなど）の設計情報から算出された露光ムラの周期成分をもとに決定してもよいが、それに限られるものではない。例えば、時間シフト量Ｓｎは、１回目の走査露光を行った基板を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して得られた画像をフーリエ解析した結果に基づいて決定してもよい。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置（露光方法）を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像（加工）する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：光源部、１２：原版、１４：照明光学系、１６：基板、２０：制御システム、２１：ステージ制御部、２２：光量演算部、２３：光源制御部、２４：情報入力部、２５：タイミング決定部、２６：主制御部、１００：露光装置

Claims (11)

1. 基板における同一のショット領域に対して複数回の走査露光を行う露光装置であって、
   パルス光を周期的に射出する光源部と、
   前記光源部から射出されるパルス光を用いて前記複数回の走査露光を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記複数回の走査露光の各々において前記ショット領域上に周期的に生じる露光ムラが前記複数回の走査露光により少なくとも部分的に相殺されるように、前記露光ムラの周期に応じて、走査露光中における前記光源部からのパルス光の射出開始タイミングを前記複数回の走査露光で変更する、ことを特徴とする露光装置。
2. 前記露光ムラは、前記光源部から射出されるパルス光の発光周期に応じて発生する第１露光ムラを含み、
   前記制御部は、前記複数回の走査露光によって前記第１露光ムラが少なくとも部分的に相殺されるように、前記第１露光ムラの周期に応じて前記射出開始タイミングを前記複数回の走査露光で変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記制御部は、前記光源部から射出されるパルス光の発光周期と、前記ショット領域に対する走査露光の回数とに基づいて、前記複数回の走査露光での前記射出開始タイミングの時間シフト量を決定する、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記露光ムラは、前記光源部から射出されるパルス光の発光周期に応じて発生する第１露光ムラの周期より短い周期で発生する第２露光ムラを含み、
   前記制御部は、前記複数回の走査露光によって前記第２露光ムラが少なくとも部分的に相殺されるように、前記第２露光ムラの周期に応じて前記射出開始タイミングを前記複数回の走査露光で変更する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記制御部は、前記光源部から射出されるパルス光の発光周期と、前記第２露光ムラの周期と、前記基板が単位量だけ走査する間に前記基板に照射されるパルス光の数と、前記ショット領域に対する走査露光の回数とに基づいて、前記複数回の走査露光での前記射出開始タイミングの時間シフト量を決定する、ことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記露光ムラは、前記光源部から射出されるパルス光の発光周期に応じて発生する第１露光ムラと、前記第１露光ムラの周期より短い周期で発生する第２露光ムラとを含み、
   前記制御部は、前記ショット領域に対する走査露光の回数をＮとしたとき、前記第２露光ムラの周期の１／Ｎの奇数倍のうち前記第１露光ムラの周期の１／Ｎに近い値に基づいて、前記複数回の走査露光での前記射出開始タイミングの時間シフト量を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
7. 前記制御部は、前記光源部から射出される前記パルス光の発光周期をＴｐ、低減すべき露光ムラの周期をＴｅ、前記基板が単位量だけ走査する間に前記基板に照射されるパルス光の数をＰｍ、および、前記ショット領域に対する走査露光の回数をＮとしたとき、前記複数回の走査露光での前記射出開始タイミングの時間シフト量Ｓｎを、
   Ｓｎ＝｛Ｔｐ×Ｔｅ／（１／Ｐｍ）｝×１／Ｎ
   により決定する、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記制御部は、前記光源部を制御することにより前記射出開始タイミングを変更する、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置。
9. 前記光源部は、前記基板が単位量だけ走査する間に前記基板に複数のパルス光が重畳して照射されるように周期的にパルス光を射出する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。
10. 光源部から周期的に射出されるパルス光を用いて、基板における同一のショット領域に対して複数回の走査露光を行う露光方法であって、
    前記複数回の走査露光の各々において前記ショット領域上に周期的に生じる露光ムラが前記複数回の走査露光によって少なくとも部分的に相殺されるように、前記露光ムラの周期に応じて、走査露光中における前記光源部からの前記パルス光の射出開始タイミングを前記複数回の走査露光で変更する、ことを特徴とする露光方法。
11. 請求項１０に記載の露光方法を用いて基板を露光する露光工程と、
    前記露光工程で露光された前記基板を加工する加工工程と、を含み、
    前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造する、ことを特徴とする物品の製造方法。

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