JPH11233434A

JPH11233434A - 露光条件決定方法、露光方法、露光装置、及びデバイスの製造方法

Info

Publication number: JPH11233434A
Application number: JP10051564A
Authority: JP
Inventors: Yuji Imai; 裕二今井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-02-17
Filing date: 1998-02-17
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】安定して、かつ精度良く最良露光条件を決定
し、この最良露光条件によって高精度な露光を確実に実
現する。【解決手段】様々な露光エネルギ量とフォーカス位置
との組み合わせの露光条件で、測定用マスクＲT に形成
されたパターンを測定用感応基板ＷT に転写する。そし
て、測定用感応基板ＷT に転写されたパターンと予め用
意されたテンプレートパターンとのパターンマッチング
を行い、このパターンマッチングの結果に基づいて最良
露光条件を決定する。こうして決定された最良露光条件
によって、マスクＲに形成されたパターンを感応基板Ｗ
に転写する。この結果、精度の良い露光を行うことがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光条件決定方
法、露光方法、露光装置、及びデバイスの製造方法に係
り、より詳細にはマスクに形成されたパターンを感応基
板へ転写する際の露光条件を決定するための露光条件決
定方法、その露光条件決定方法で決定された露光条件で
露光を行う露光方法、その露光方法が適用される露光装
置、及びその露光方法を利用した半導体素子等のデバイ
スの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等
を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレ
チクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成された
パターン（以下、「レチクルパターン」とも呼ぶ）を投
影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガ
ラスプレート等の基板（以下、適宜「感応基板又はウエ
ハ」という）上に転写する露光装置が用いられている。
この種の装置としては、感応基板としてのウエハが搭載
されたウエハステージを所定量だけ２次元方向に移動さ
せて所定の露光位置へ位置決めするステッピング動作
と、その位置決め状態でレチクルのパターンを投影光学
系を介して感応基板上のショット領域に転写する露光動
作とを繰り返す静止露光型（ステップ・アンド・リピー
ト方式ともいう）の縮小投影型露光装置（いわゆる「ス
テッパ」）や、このステッパを改良し、レチクル上の所
定のスリット状領域を照明光で照明しながら、レチクル
とウエハとを投影光学系に対して所定の走査方向に同期
移動させ、レチクルパターンを投影光学系を介してウエ
ハ上に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の
走査型露光装置が実用化されている。

【０００３】この種の露光装置による露光では、ウエハ
上の被露光領域に照射される露光光のエネルギ量（露光
ドーズ量）や、露光時において転写されるべきレチクル
パターンの像面とウエハ上の被露光領域との位置関係、
すなわちウエハ上の被露光領域のフォーカス誤差によっ
て、ウエハに転写されたパターンの形状が変化すること
が知られている。すなわち、露光ドーズ量が少ない場合
にはウエハ上の露光したい領域が十分に露光されず、露
光ドーズ量が多い場合にはウエハ上の露光したくない領
域まで露光されてしまう。また、ウエハ上の被露光領域
がレチクルパターンの像面に一致しない（投影光学系に
関するレチクルパターンの像面の焦点深度内に収ってい
ない）、すなわちフォーカス誤差がある場合には、ウエ
ハ上の被露光領域に形成されるレチクルパターン像はぼ
けたものとなってしまい、レチクルパターンの忠実な縮
小像をウエハ上へ転写することができない。したがっ
て、レチクルパターンの忠実な縮小像をウエハに転写す
るにあたっては、露光ドーズ量とウエハのフォーカス制
御位置（以下、「フォーカス位置」と呼ぶ）とを最適化
して露光を行うことが必要となる。

【０００４】従来、こうした最適露光条件の検出は、所
定のレチクルパターン（例えば、ライン・アンド・スペ
ースのパターン等）をテストパターンとして、このテス
トパターンを様々な露光ドーズ量で様々なウエハのフォ
ーカス位置でテスト用ウエハにテスト露光し、テスト用
ウエハに転写されたパターンの状態を目視で判断するこ
とにより行っていた。すなわち、目視によって最良の転
写状態と判断されたテスト露光を行った露光ドーズ量及
びウエハのフォーカス位置を最良露光条件としたり、目
視によって転写パターンの有無を判定し、転写パターン
有りと判断された露光ドーズ量範囲の中点及びウエハの
フォーカス位置範囲の中点を露光ドーズ量及びウエハの
フォーカス位置を最良露光条件としたりしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の露光条件
の決定方法では、テスト露光の結果を目視で判断してい
るので、以下のような不都合があった。

【０００６】すなわち、目視によって最良の転写状態と
判断されたテスト露光から最良露光条件を求める露光条
件の決定方法では、テスト露光条件を大まかに設定した
場合には、テスト露光の内から最良転写状態を見出すこ
とは容易であるが、求めた最良露光条件を精度良く求め
ることはできなかった。一方、テスト露光条件を細かく
設定した場合には、まずテスト露光にかかる時間が長く
なり生産性が悪くなる。さらに、最良露光条件の候補が
多数となることが予想され、目視による人の判断によっ
て安定して、かつ精度良く最良露光条件を判断すること
が困難であった。

【０００７】また、目視によって転写パターン有りと判
断された露光ドーズ量範囲の中点及びウエハのフォーカ
ス位置範囲の中点から最良露光条件を求める露光条件の
決定方法では、テスト露光条件を大まかに設定した場合
には、テスト露光の内から転写パターンの有無を判断す
ることは容易であるが、転写パターンの有無の真の境界
がそのテスト露光条件である保証は無いので最良露光条
件を精度良く求めることはできなかった。一方、テスト
露光条件を細かく設定した場合には、まずテスト露光に
かかる時間が長くなり生産性が悪くなる。さらに、転写
パターンの有無の境界の判断が困難であり、安定して、
かつ精度良く最良露光条件を判断することが困難であっ
た。

【０００８】本発明は、かかる事情の下になされたもの
であり、その第１の目的は、安定して、かつ精度良く最
良露光条件を求めることができる露光条件決定方法を提
供することにある。

【０００９】また、本発明の第２の目的は、最良露光条
件による高精度な露光を確実に実現できる露光方法を提
供することにある。

【００１０】また、本発明の第３の目的は、最良露光条
件による高精度な露光を確実に実現できる露光装置を提
供することにある。

【００１１】また、本発明の第４の目的は、高集積度の
デバイスを製造する方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、露光用照明光によりマスク（Ｒ）を照射し、前記マ
スク（Ｒ）に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）
を介して感応基板（Ｗ）に転写するための露光条件決定
方法であって、測定用感応基板（Ｗ_T）の被露光面上に
おける、互いに直交する行方向と列方向とを有するマト
リクス状の仮想的な区画領域に関し、同一行については
前記測定用感応基板（Ｗ_T）を前記投影光学系（ＰＬ）
の光軸方向の同一位置とし、前記行方向については露光
エネルギ量を単調に変化させるとともに、同一列につい
ては同一露光エネルギ量とし、前記列方向については前
記測定用感応基板（Ｗ_T）の前記光軸方向の位置を単調
に変化させて、前記区画領域それぞれに測定用マスクに
形成された測定用パターンを転写する第１工程と；前記
第１工程においてパターンが転写された前記感応基板
（Ｗ_T）を現像し、現像された該感応基板（Ｗ_T）上に
形成された転写パターンを検出する第２工程と；前記第
２工程において検出された前記区画領域それぞれの転写
パターンと予め用意されたテンプレートパターンとをパ
ターンマッチングする第３工程と；前記第３工程におけ
るパターンマッチングの結果に基づき、最良露光条件を
求める第４工程とを含む。

【００１３】請求項１の露光条件決定方法では、まず、
測定用感応基板上で互いに直交する行方向及び列方向を
それぞれ軸方向とする２次元座標において、行方向につ
いては露光エネルギ量を変化させるとともに、列方向に
ついては測定用感応基板の投影光学系の光軸方向の位
置、すなわち測定用感応基板のフォーカス位置を単調に
変化させて、測定用マスクに形成された測定用パターン
を測定用感応基板上でマトリクス状に配列された仮想的
な区画領域へ転写する（第１工程）。この結果、露光条
件としての露光エネルギ量の変化が行方向に反映され、
かつ露光条件としての測定用感応基板のフォーカス位置
の変化が列方向に反映された様々なテスト露光条件によ
るテスト露光が、１枚の測定用感応基板上の区画領域毎
になされる。

【００１４】次に、テスト露光された測定用感応基板を
現像し、該測定用感応基板上の各区画領域毎に転写され
たパターン（転写パターン）を検出し（第２工程）、こ
れらの検出された各転写パターンと予め用意されたテン
プレートパターンとをパターンマッチングし、マッチン
グ度（２つのパターンの相関度）を各区画領域毎に求め
る（第３工程）。すなわち、人による目視といった官能
的な手法ではなく、パターンマッチングという客観的か
つ定量的な手法によって、各区画領域毎の転写状態を求
める。そして、各区画領域毎に客観的かつ定量的に求め
られたパターンマッチングの結果に基づいて、最良露光
条件を求める（第４工程）。

【００１５】したがって、請求項１の露光条件決定方法
によれば、テスト露光条件をむやみに細かくすることな
く、安定して、かつ精度良く最良露光条件を求めること
ができる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１の露光
条件決定方法において、前記区画領域それぞれが同一形
状であり、前記行方向で隣接する前記区画領域間での露
光エネルギ量の差は同一であることを特徴とする。

【００１７】これによれば、露光エネルギが等間隔の幅
で定量的なパターンマッチング結果を得ることができる
ので、前記第４工程における最良露光条件の導出にあた
って、処理が容易となる。

【００１８】請求項３に記載の発明は、請求項１の露光
条件決定方法において、前記区画領域それぞれが同一形
状であり、前記列方向で隣接する前記区画領域間での前
記光軸方向の位置の差は同一であることを特徴とする。

【００１９】これによれば、測定用感応基板のフォーカ
ス位置が等間隔の幅で定量的なパターンマッチング結果
を得ることができるので、前記第４工程における最良露
光条件の導出にあたって、処理が容易となる。

【００２０】請求項１の露光条件決定方法において、測
定用マスクに形成された測定用パターンは様々考えら
れ、例えば請求項４に記載の発明のように、前記測定用
パターンを、前記測定用マスク（Ｒ_T）の前記露光用照
明光の照射領域の全域にわたって形成された周期的なパ
ターンとしても良いし、あるいは請求項５に記載の発明
のように、前記測定用パターンを、前記測定用マスク
（Ｒ_T）の前記露光用照明光の照射領域の一部に形成さ
れた周期的なパターンとしても良い。ここで、測定用マ
スクの露光用照明光の照射領域とは、露光用照明光が同
時に照射される領域である。すなわち、ステップ・アン
ド・リピート方式の場合には、感応基板に転写されるパ
ターンをマスク上での形成可能な領域であり、ステップ
・アンド・スキャン方式の場合には、前述のスリット状
の領域となる。

【００２１】請求項４の露光条件決定方法によれば、測
定用マスクの露光用照明光の照射領域に応じた感応基板
のショット領域の全面にわたってパターンマッチングを
行うことにより、ショット領域内の各位置について最良
露光条件求めることができる。

【００２２】請求項５の露光条件決定方法によれば、パ
ターンマッチングの演算量を低減できるので、高速にパ
ターンマッチング結果が得られ、高速に露光条件を決定
することができる。

【００２３】本請求項５の露光条件決定方法において
は、請求項６に記載の発明のように、前記測定用マスク
（Ｒ_T）の前記測定用パターンが形成された前記露光用
照明光の照射領域の一部を、該照射領域の中心点からの
距離が異なる２以上の微小領域とすることができる。こ
れによれば、ショット領域の中心点からの距離が異なる
２以上の微小領域に関してパターンマッチングを行うこ
とにより、これらの微小領域に応じた位置について最良
露光条件を求めることができる。したがって、求められ
た最良露光条件から各微小領域毎にマスクパターンの像
面を求め、これらからショット領域についてのフォーカ
ス制御位置を決定することができる。

【００２４】請求項１の露光条件決定方法において、前
記テンプレートパターンの構成は様々考えられ、例えば
請求項７に記載の発明のように、前記テンプレートパタ
ーンを、前記区画領域の中から選択された一つの区画領
域に転写されたパターンとすることもできるし、請求項
８に記載の発明のように、前記テンプレートパターン
を、前記測定用パターンと前記投影光学系（ＰＬ）の投
影倍率とに基づいて算出されたパターンとすることもで
きる。あるいは、請求項９に記載の発明のように、前記
テンプレートパターンを、最大明度及び最小明度のいず
れか一方からのみなるパターンとすることもできる。

【００２５】請求項７の露光条件決定方法によれば、予
め計算等によりテンプレートパターンを用意することを
必要としないので、簡易に転写パターンの状態をパター
ンマッチングすることができる。なお、テンプレートパ
ターンの選択にあたっては転写パターンの状態が最良と
思われる区画領域の転写パターンを人による目視によっ
て行うことになるが、このテンプレートパターンの選択
の後にパターンマッチングという統計的な操作を行い、
その結果に基づいて露光条件を決定するので、テンプレ
ートパターンの選択における選択者の主観的な要素が解
消し、安定して、かつ精度良く最良露光条件を求めるこ
とができる。

【００２６】また、請求項８の露光条件決定方法によれ
ば、テンプレートパターンを測定用パターンと投影光学
系の投影倍率とに基づいて算出されたパターンとするの
で、主観的な要素を一切排除して露光条件を決定するの
で、安定して、かつ精度良く最良露光条件を求めること
ができる。

【００２７】また、請求項９の露光条件決定方法によれ
ば、テンプレートパターンを最大明度及び最小明度のい
ずれか一方からのみなるパターンとするので、請求項８
の露光条件決定方法と同様に、主観的な要素を一切排除
して露光条件を決定することができ、かつ、テンプレー
トパターンの作成にあたって一切演算を必要としないで
済む。さらに、請求項８の露光条件決定方法の場合にお
けるパターンマッチング結果の露光条件による急激な変
化の発生を避けることができるので、最良露光条件を求
める際における閾値の設定等のオペレータの熟練度を必
要とする要素を低減することができる。

【００２８】請求項１の露光条件決定方法において、求
めるべき最良露光条件としては様々考えられるが、請求
項１０に記載の発明のように、前記最良露光条件を、前
記光軸方向に関する最良フォーカス位置に関する条件及
び最良露光エネルギ量に関する条件の少なくとも一方と
することができる。

【００２９】請求項１１に記載の発明は、露光用照明光
によりマスク（Ｒ）を照射し、前記マスク（Ｒ）に形成
されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して感応基板
（Ｗ）に転写する露光方法であって、前記請求項１〜１
０のいずれか一項に記載の露光条件決定方法によって決
定された最良露光条件を設定する工程と；その設定され
た露光条件にて前記マスク（Ｒ）に形成されたパターン
を投影光学系（ＰＬ）を介して感応基板（Ｗ）に転写す
る工程とを含む。

【００３０】これによれば、本発明の露光条件決定方法
によって決定された最良露光条件によって、マスクに形
成されたパターンを投影光学系を介して感応基板に転写
するので、精度良く感応基板を露光することができる。

【００３１】請求項１２に記載の発明は、露光用照明光
によりマスク（Ｒ）を照射し、前記マスク（Ｒ）に形成
されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して感応基板
（Ｗ）に転写する露光装置であって、前記感応基板
（Ｗ）を前記投影光学系（ＰＬ）の光軸方向及びこれに
直交する２次元平面内で駆動する駆動機構（２１）と；
前記感応基板の前記光軸方向の位置を検出する検出系
（４０，４２）を有し、該検出系（４０，４２）の検出
結果をモニタしつつ前記駆動機構（２１）を介して前記
感応基板（Ｗ）の前記光軸方向位置を所定の目標位置に
調整するフォーカス調整系（１９，４０，４２）と；前
記露光用照明光の強度密度を変化させる光強度可変機構
（１，３）と；前記駆動機構（２１）及び前記光強度可
変機構（１，３）を用いて行われた前記請求項１に記載
の露光条件決定方法によって決定された最良露光条件を
記憶する記憶装置（２９）と；前記記憶装置（２９）に
記憶された最良露光条件となるように、前記フォーカス
調整系（１９，４０，４２）の目標位置及び前記光強度
可変機構（１，３）の少なくとも一方を調整する調整装
置（２０）とを備える。

【００３２】本請求項１２の露光装置では、駆動機構、
フォーカス調整系、及び光強度可変機構を使用して、測
定用感応基板の被露光面上における、互いに直交する行
方向と列方向とを有するマトリクス状の仮想的な区画領
域に関し、同一行については測定用感応基板を投影光学
系の光軸方向の同一位置とし、行方向については露光エ
ネルギ量を単調に変化させるとともに、同一列について
は同一露光エネルギ量とし、列方向については測定用感
応基板の前記光軸方向の位置を単調に変化させて、区画
領域それぞれに測定用マスクに形成された測定用パター
ンを転写する。次に、これらの区画領域のそれぞれに関
する転写結果と予め用意されたテンプレートとテンプレ
ートパターンとのパターンマッチング結果に基づいて求
められた最良露光条件を記憶装置に記憶する。そして、
調整装置が、記憶装置に記憶された最良露光条件となる
ように、フォーカス調整系の目標位置及び光強度可変機
構の少なくとも一方を調整して、感応基板を露光する。

【００３３】したがって、請求項１２の露光装置によれ
ば、請求項１の露光条件決定方法を支援できるととも
に、この請求項１の露光条件決定方法で決定された最良
露光条件でマスクに形成されたパターンを投影光学系を
介して感応基板に転写するので、精度良く感応基板を露
光することができる。

【００３４】請求項１３に記載の発明は、請求項１１の
露光方法を用いる露光工程を含むことを特徴とするデバ
イスの製造方法である。

【００３５】これによれば、請求項１１の露光方法を用
いるので、請求項１〜１０のいずれかの露光条件決定方
法で精度良く求められた最良露光条件にて、高精度の露
光が行われ、高集積度のデバイスを製造することが可能
となる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る露光装置及び
露光方法の一実施形態を図１〜図１２に基づいて説明す
る。

【００３７】図１には、一実施形態に係る露光装置１０
０の概略的な構成が示されている。この露光装置１００
は、いわゆるステップ・アンド・スキャン露光方式の投
影露光装置である。

【００３８】この露光装置１００は、露光用照明光を射
出する照明系１０、マスクとしてのレチクルＲを保持す
るマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、投
影光学系ＰＬ、感応基板としてのウエハＷを保持してＸ
Ｙ平面内をＸＹ２次元方向に移動する基板テーブル１８
を備えたＸＹステージ装置１４、及びこれらの制御系等
を備えている。この制御系には、調整装置としての主制
御装置２０及び露光条件を記憶する記憶装置２９が含ま
れている。

【００３９】図２は、前記照明系１０の具体的構成の一
例を説明するための図である。図２に示されるように、
この照明系１０は、エキシマレーザ光源１、ビーム整形
光学系２、エネルギ粗調器３、フライアイレンズ４、照
明系開口絞り板５、ビームスプリッタ６、第１リレーレ
ンズ７Ａ、第２リレーレンズ７Ｂ、固定レチクルブライ
ンド８Ａ、及び可動レチクルブラインド８Ｂ等を備えて
いる。

【００４０】ここで、この照明系１０の上記構成各部に
ついて説明する。エキシマレーザ光源１としては、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ光源（発振波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦ
エキシマレーザ光源（発振波長１９３ｎｍ）、又はＦ₂
エキシマレーザ光源（発振波長１５７ｎｍ）等が使用さ
れる。なお、このエキシマレーザ光源１に代えて、金属
蒸気レーザ光源やＹＡＧレーザの高調波発生装置等のパ
ルス光源を露光光源として使用しても良い。

【００４１】前記ビーム整形光学系２は、エキシマレー
ザ光源１からパルス発光されたレーザビームＬＢの断面
形状を、該レーザビームＬＢの光路後方に設けられたフ
ライアイレンズ４に効率よく入射するように整形するも
ので、例えばシリンダレンズやビームエキスパンダ（い
ずれも図示省略）等で構成される。

【００４２】前記エネルギ粗調器３は、ビーム整形光学
系２後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、ここ
では、回転板３１の周囲に透過率（＝１−減光率）の異
なる複数個（例えば６個）のＮＤフィルタ（図１ではそ
の内の２個のＮＤフィルタ３２Ａ、３２Ｄのみが示され
ている）を配置し、その回転板３１を駆動モータ３３で
回転することにより、入射するレーザビームＬＢに対す
る透過率を１００％から等比級数的に複数段階で切り換
えることができるようになっている。駆動モータ３３
は、主制御装置２０によって制御される。なお、エネル
ギ粗調器３の後方に、さらにダブルグレーティング方式
の微変調器や２枚の光学フィルタの交差角を調整するエ
ネルギ微変調器を配置することもできる。

【００４３】前記フライアイレンズ４は、エネルギ粗調
器３後方のレーザビームＬＢの光路上に配置され、レチ
クルＲを均一な照度分布で照明するために多数の２次光
源を形成する。この２次光源から射出されるレーザビー
ムを以下においては、「パルス照明光ＩＬ」と呼ぶもの
とする。

【００４４】前記フライアイレンズ４の射出面の近傍
に、円板状部材から成る照明系開口絞り板５が配置され
ている。この照明系開口絞り板５には、等角度間隔で、
例えば通常の円形開口より成る開口絞り、小さな円形開
口より成りコヒーレンスファクタであるσ値を小さくす
るための開口絞り、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、及
び変形光源法用に複数の開口を偏心させて配置して成る
変形開口絞り（図１ではこのうちの２種類の開口絞りの
みが図示されている）等が配置されている。この照明系
開口絞り板５は、後述する調整装置としての主制御装置
２０により制御されるモータ等の駆動装置５１により回
転されるようになっており、これによりいずれかの開口
絞りがパルス照明光ＩＬの光路上に選択的に設定され
る。

【００４５】照明系開口絞り板５後方のパルス照明光Ｉ
Ｌの光路上に、反射率が小さく透過率の大きなビームス
プリッタ６が配置され、更にこの後方の光路上に、固定
レチクルブラインド８Ａ及び可動レチクルブラインド８
Ｂを介在させて第１リレーレンズ７Ａ及び第２リレーレ
ンズ７Ｂから成るリレー光学系が配置されている。

【００４６】固定レチクルブラインド８Ａは、レチクル
Ｒのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカス
した面に配置され、レチクルＲ上の照明領域ＩＡＲ（図
４参照）を規定する矩形開口が形成されている。また、
この固定レチクルブラインド８Ａの近傍に走査方向の位
置及び幅が可変の開口部を有する可動レチクルブライン
ド８Ｂが配置され、走査露光の開始時及び終了時にその
可動レチクルブラインド８Ｂを介して照明領域ＩＡＲを
更に制限することによって、不要な部分の露光が防止さ
れるようになっている。

【００４７】リレー光学系を構成する第２リレーレンズ
７Ｂ後方のパルス照明光ＩＬの光路上には、当該第２リ
レーレンズ７Ｂを通過したパルス照明光ＩＬをレチクル
Ｒに向けて反射する折り曲げミラーＭが配置されてい
る。

【００４８】このようにして構成された照明系１０の作
用を簡単に説明すると、エキシマレーザ光源１からパル
ス発光されたレーザビームＬＢは、ビーム整形光学系２
に入射して、ここで後方のフライアイレンズ４に効率よ
く入射するようにその断面形状が整形された後、エネル
ギ粗調器３に入射する。そして、このエネルギ粗調器３
のいずれかのＮＤフィルタを透過したレーザビームＬＢ
は、フライアイレンズ４に入射する。これにより、フラ
イアイレンズ４の射出端に多数の２次光源が形成され
る。この多数の２次光源から射出されたパルス照明光Ｉ
Ｌは、照明系開口絞り板５上のいずれかの開口絞りを通
過した後、透過率が大きく反射率が小さなビームスプリ
ッタ６に至る。このビームスプリッタ６を透過した露光
光としてのパルス照明光ＩＬは、第１リレーレンズ７Ａ
を経て固定レチクルブラインド８Ａの矩形の開口部及び
可動レチクルブラインド８Ｂを通過した後、第２リレー
レンズ７Ｂを通過してミラーＭによって光路が垂直下方
に折り曲げられた後、レチクルステージＲＳＴ上に保持
されたレチクルＲ上の矩形の照明領域ＩＡＲを均一な照
度分布で照明する。

【００４９】一方、ビームスプリッタ６で反射されたパ
ルス照明光ＩＬは、集光レンズ５２を介して光電変換素
子よりなるインテグレータセンサ５３で受光され、イン
テグレータセンサ５３の光電変換信号が、不図示のピー
クホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して出力ＤＳとし
て主制御装置２０に供給される。インテグレータセンサ
５３としては、例えば遠紫外域で感度があり、且つエキ
シマレーザ光源１６のパルス発光を検出するために高い
応答周波数を有するＰＩＮ型のフォトダイオード等が使
用できる。このインテグレータセンサ５３の出力ＤＳ
と、ウエハＷの表面上でのパルス照明光ＩＬの照度（露
光量）との相関係数は予め求められて、主制御装置２０
に併設された記憶装置２９内に記憶されている。

【００５０】図３には、図２の照明系１０の露光量制御
に関連する構成部分が取り出して示されている。この図
３に示されるように、エキシマレーザ光源１の内部に
は、レーザ共振器１ａ、ビームスプリッタ１ｂ、エネル
ギモニタ１ｃ、エネルギコントローラ１ｄ及び高圧電源
１ｅ等が設けられている。なお、エネルギ粗調器３とエ
キシマレーザ光源１とで光強度可変機構が構成されてい
る。

【００５１】図３において、レーザ共振器１ａからパル
ス的に放出されたレーザビームは、透過率が高く僅かな
反射率を有するビームスプリッタ１ｂに入射し、このビ
ームスプリッタ１ｂを透過したレーザビームＬＢが外部
に射出される。また、ビームスプリッタ１ｂで反射され
たレーザビームＬＢが光電変換素子より成るエネルギモ
ニタ１ｃに入射し、このエネルギモニタ１ｃからの光電
変換信号が不図示のピークホールド回路を介して出力Ｅ
Ｓとしてエネルギコントローラ１ｄに供給されている。
エネルギモニタ１ｃの出力ＥＳに対応するエネルギの制
御量の単位は（ｍＪ／pulse)である。通常の発光時に
は、エネルギコントローラ１ｄは、エネルギモニタ１ｃ
の出力ＥＳが、主制御装置２０より供給された制御情報
ＴＳ中の１パルス当たりのエネルギの目標値に対応した
値となるように、高圧電源１ｅでの電源電圧をフィード
バック制御する。また、エネルギコントローラ１ｄは、
レーザ共振器１ａに供給されるエネルギを高圧電源１ｅ
を介して制御することにより発振周波数をも変更する。
すなわち、エネルギコントローラ１ｄは、主制御装置２
０からの制御情報ＴＳに応じてエキシマレーザ光源１の
発振周波数を主制御装置２０で指示された周波数に設定
するとともに、エキシマレーザ光源１での１パルス当た
りのエネルギが主制御装置２０で指示された値となるよ
うに高圧電源１ｅの電源電圧のフィードバック制御を行
なう。

【００５２】また、エキシマレーザ光源１内のビームス
プリッタ１ｂの外側には、主制御装置２０からの制御情
報に応じてレーザビームＬＢを遮光するためのシャッタ
１ｆも配置されている。

【００５３】図１に戻り、前記レチクルステージＲＳＴ
上にはレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されて
いる。レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの位置決
めのため、照明光学系の光軸ＩＸ（後述する投影光学系
ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直な平面内で２次元的に
（Ｘ軸方向及びこれに直交するＹ軸方向及びＸＹ平面に
直交するＺ軸回りの回転方向に）微少駆動可能に構成さ
れている。

【００５４】また、このレチクルステージＲＳＴは、不
図示のレチクルベース上をリニアモータ等で構成された
レチクル駆動部（図示省略）により、所定の走査方向
（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で移
動可能となっている。このレチクルステージＲＳＴは、
レチクルＲの全面が少なくとも照明光学系の光軸ＩＸを
横切ることができるだけの移動ストロークを有してい
る。

【００５５】レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルレ
ーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６か
らのレーザビームを反射する移動鏡１５が固定されてお
り、レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置
はレチクル干渉計１６によって、例えば０．５〜１ｎｍ
程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レ
チクルステージＲＳＴ上には走査方向（Ｙ軸方向）に直
交する反射面を有する移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方向）
に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レチク
ル干渉計１６は走査方向に１軸、非走査方向には２軸設
けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１
５、レチクル干渉計１６として示されている。

【００５６】レチクル干渉計１６からのレチクルステー
ジＲＳＴの位置情報はステージ制御系１９及びこれを介
して主制御装置２０に送られ、ステージ制御系１９では
主制御装置２０からの指示に応じてレチクルステージＲ
ＳＴの位置情報に基づいてレチクル駆動部（図示省略）
を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。

【００５７】なお、不図示のレチクルアライメント系に
より所定の基準位置にレチクルＲが精度良く位置決めさ
れるように、レチクルステージＲＳＴの初期位置が決定
されるため、移動鏡１５の位置をレチクル干渉計１６で
測定するだけでレチクルＲの位置を十分高精度に測定し
たことになる。

【００５８】前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージ
ＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸ
（照明光学系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向とさ
れ、ここでは両側テレセントリックな光学配置となるよ
うに光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚
のレンズエレメント６０ａ、６０ｂ、……から成る屈折
光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬは所定の
投影倍率、例えば１／５（あるいは１／４）を有する縮
小光学系である。このため、照明光学系からの照明光Ｉ
ＬによってレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明される
と、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影
光学系ＰＬを介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲ
の回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にフォト
レジストが塗布されたウエハＷ上に形成される。

【００５９】前記レンズエレメントのうち、レチクルス
テージＲＳＴに最も近い一番上のレンズエレメント６０
ａは、リング状の支持部材６２により保持され、この支
持部材６２は、伸縮可能な駆動素子、例えばピエゾ素子
６４ａ，６４ｂ，６４ｃ（紙面奥側の駆動素子６４ｃは
図示せず）によって、３点支持されるとともに鏡筒部６
６と連結されている。上記の駆動素子６４ａ，６４ｂ，
６４ｃによって、レンズエレメント６０ａの周辺３点を
独立に、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向に移動させるこ
とができるようになっている。すなわち、レンズエレメ
ント６０ａを駆動素子６４ａ，６４ｂ，６４ｃの変位量
に応じて光軸ＡＸに沿って平行移動させることができる
とともに、光軸ＡＸと垂直な平面に対して任意に傾斜さ
せることもできる。そして、これらの駆動素子６４ａ，
６４ｂ，６４ｃに与えられる電圧が、主制御装置２０か
らの指令に基づいて結像特性補正コントローラ６８によ
って制御され、これによって駆動素子６４ａ，６４ｂ，
６４ｃの変位量が制御されるようになっている。なお、
図１中、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸは鏡筒部６６に固定
されているレンズエレメント６０ｂその他のレンズエレ
メント（図示省略）の光軸に一致している。

【００６０】また、本実施形態においては、投影光学系
ＰＬの光軸方向中央部近傍の特定のレンズエレメント相
互間には密封室６９が形成されており、この密封室６９
の内圧が不図示の圧力調整機構（例えばべローズポンプ
等）によって調整されるようになっている。この圧力調
整機構も主制御装置２０からの指令に基づいて結像特性
補正コントローラ６８によって制御され、これによって
密封室６９の内圧が調整されるようになっている。

【００６１】ここで、レンズエレメント６０ａの光軸Ａ
Ｘ方向の移動や傾斜により投影光学系ＰＬの倍率を変更
させたり、ディストーションや投影光学系ＰＬの結像面
を変更したりできる。また、投影光学系ＰＬ内部の密封
室６９の内圧を変化させることにより倍率や投影光学系
ＰＬの結像面を変更できる。

【００６２】前記ＸＹステージ装置１４は、不図示のベ
ース上を走査方向であるＹ軸方向（図１における左右方
向）に往復移動可能なＹステージ１６と、このＹステー
ジ１６上をＹ軸方向と直交するＸ軸方向（図１における
紙面直交方向）に往復移動可能なＸステージ１２と、こ
のＸステージ１２上に設けられた基板テーブル１８とを
有している。また、基板テーブル１８上に、ウエハホル
ダ２５が載置され、このウエハホルダ２５によって感応
基板としてのウエハＷが真空吸着によって保持されてい
る。

【００６３】基板テーブル１８は、Ｘステージ１２上に
ＸＹ方向に位置決めされかつＺ軸方向の移動及び傾斜が
許容された状態で取り付けられている。そして、この基
板テーブル１８は、異なる３点の支持点で不図示の３本
の軸によって支持されており、これら３本の軸が駆動機
構としてのウエハ駆動装置２１によって独立してＺ軸方
向に駆動され、これによって基板テーブル１８上に保持
されたウエハＷの面位置（Ｚ軸方向位置及びＸＹ平面に
対する傾斜）が所望の状態に設定されるようになってい
る。

【００６４】基板テーブル１８上にはウエハレーザ干渉
計（以下、「ウエハ干渉計」という）２８からのレーザ
ビームを反射する移動鏡２７が固定され、外部に配置さ
れたウエ干渉計２８により、基板テーブル１８のＸＹ面
内での位置が例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時
検出されている。

【００６５】ここで、実際には、基板テーブル１８上に
は走査方向であるＹ軸方向に直交する反射面を有する移
動鏡と非走査方向であるＸ軸方向に直交する反射面を有
する移動鏡とが設けられ、ウエハ干渉計２８は走査方向
に１軸、非走査方向には２軸設けられているが、図１で
はこれらが代表的に移動鏡２７、ウエハ干渉計２８とし
て示されている。基板テーブル１８の位置情報（又は速
度情報）はステージ制御系１９及びこれを介して主制御
装置２０に送られ、ステージ制御系１９では主制御装置
２０からの指示に応じて前記位置情報（又は速度情報）
に基づいてウエハ駆動装置２１（これは、Ｘステージ１
２、Ｙステージ１６の駆動系及び基板テーブル１８の駆
動系の全てを含む）を介してＹステージ１６、Ｘステー
ジ１２を制御する。

【００６６】また、基板テーブル１８上には、不図示の
オフアクシス方式のアライメント検出系の検出中心から
投影光学系ＰＬの光軸までの距離を計測するベースライ
ン計測等のための各種基準マークが形成された基準マー
ク板ＦＭが固定されている。

【００６７】更に、図１の装置には、ウエハＷ表面の露
光領域ＩＡ（前述した照明領域ＩＡＲに共役なウエハＷ
上の領域：図４参照）内部分及びその近傍の領域のＺ方
向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出するための斜入射光式
のフォーカス検出系（焦点検出系）の一つである、多点
フォーカス位置検出系が設けられている。この多点フォ
ーカス位置検出系は、図１に示されるように、光ファイ
バ束８０、ミラー８１、集光レンズ８２、パターン形成
板８３、レンズ８４、ミラー８５及び照射対物レンズ８
６から成る照射光学系４０と、集光対物レンズ８７、回
転方向振動板８８、結像レンズ８９、受光用スリット板
９８及び多数のフォトセンサを有する受光器９０から成
る受光光学系４２とから構成されている。この多点フォ
ーカス位置検出系の詳細な構成等については、例えば特
開平６−２８３４０３号公報に開示されている。

【００６８】ここで、この多点フォーカス位置検出系
（４０、４２）の構成各部について、その作用とともに
説明する。露光光とは異なるウエハＷ上のフォトレジス
トを感光させない波長の照明光が、図示しない照明光源
から光ファイバ束８０を介して導かれている。光ファイ
バ束８０から射出された照明光は、ミラー８１及び集光
レンズ８２を経てパターン形成板８３を照明する。

【００６９】このパターン形成板８３上には不図示の複
数のスリット状の開口パターンがマトリクス状配置で形
成されている。このパターン形成板８３の各スリット状
の開口パターンを透過した照明光（開口パターンの像光
束）は、レンズ８４、ミラー８５及び照射対物レンズ８
６を経てウエハＷの被露光面に投影され、ウエハＷの被
露光面にはパターン形成板８３上のスリット状の開口パ
ターンの像が投影結像される。これら開口パターンの一
部はウエハＷの露光領域ＩＡ（図４参照）内に結像さ
れ、また開口パターンの他の一部はウエハＷの露光領域
ＩＡの外に結像される。

【００７０】そして、ウエハＷの被露光面からの反射光
束が、光軸ＡＸに対して前記照射光学系４０からの像光
束と対称に所定角度だけ傾斜した方向に進んで、集光対
物レンズ８７、回転方向振動板８８及び結像レンズ８９
を経て受光器９０の手前側に配置された受光用スリット
板９８上に再結像される。この再結像された像が受光器
９０で検出され、センサ選択回路９３を介して信号処理
装置９１により、回転振動周波数の信号で同期検波され
る。この信号処理装置９１により同期検波して得られた
多数のフォーカス信号が主制御装置２０に供給される。

【００７１】こうして同期検波して得られた多数のフォ
ーカス信号が主制御装置２０に供給される。そして、主
制御装置２０は、ウエハＷの露光領域ＩＡの外に結像さ
れた開口パターンに関するフォーカス信号を、次のフォ
ーカス状態を予測、すなわちウエハＷ表面が＋Ｚ方向又
は−Ｚ方向のいずれの方向に変化するかやレベリングに
関する予測のために用いる。こうして行った予測ととも
に、ウエハＷの照明領域ＩＡ内に結像された開口パター
ンに関するフォーカス信号に基づいて、ステージ制御系
１９及びウエハ駆動装置２１によって、ウエハＷの露光
領域ＩＡのフォーカス合わせやレベリング調整が行われ
る。なお、多点フォーカス位置検出系（４０、４２）及
びステージ制御系１９からフォーカス調整系が構成され
ている。

【００７２】また、図１の装置には、投影光学系ＰＬの
側面に配置され、ウエハＷ上に形成された位置検出用マ
ーク（アライメントマーク）を観測する結像アライメン
トセンサから成る不図示のオフ・アクシス方式のアライ
ンメント顕微鏡と、このアラインメント顕微鏡の観測結
果及びウエハ干渉計２８からのウエハＷの位置情報を入
力し、ウエハＷ上における位置検出用マークの位置を求
める不図示の画像処理装置とを備えている。この画像処
理装置で求められた位置検出用マークの位置は、主制御
装置２０に供給される。

【００７３】本実施形態の露光装置１００においては、
図４に示されるように、レチクルＲの走査方向（Ｙ軸方
向）に対して垂直な方向に長手方向を有する長方形（ス
リット状）の照明領域ＩＡＲでレチクルＲが照明され、
レチクルＲは露光時に−Ｙ方向に速度Ｖ_Rで走査（スキ
ャン）される。照明領域ＩＡＲ（中心は光軸ＡＸとほぼ
一致）は投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影さ
れ、照明領域ＩＡＲに共役なスリット状の投影領域、す
なわち露光領域ＩＡが形成される。ウエハＷはレチクル
Ｒとは倒立結像関係にあるため、ウエハＷは速度Ｖ_Rの
方向とは反対方向（＋Ｙ方向）にレチクルＲに同期して
速度Ｖ_Wで走査され、ウエハＷ上のショット領域ＳＡの
全面が露光可能となっている。走査速度の比Ｖ_W／Ｖ_R
は正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じたものになっ
ており、レチクルＲのパターン領域ＰＡのパターンがウ
エハＷ上のショット領域ＳＡ上に正確に縮小転写され
る。照明領域ＩＡＲの長手方向の幅は、レチクルＲ上の
パターン領域ＰＡよりも広く、遮光領域ＳＴの最大幅よ
りも狭くなるように設定され、走査（スキャン）するこ
とによりパターン領域ＰＡ全面が照明されるようになっ
ている。

【００７４】この走査型露光装置１００では、上記の走
査露光の際に、不図示のアライメント検出系の検出信号
に基づいて主制御装置２０によりステージ制御系１９及
びウエハ駆動装置２１等を介してレチクルＲとウエハＷ
との位置合わせ（アライメント）が行なわれ、また、多
点フォーカス位置検出系（４０、４２）の検出信号に基
づいて、レチクルＲのパターン面とウエハＷ表面とが投
影光学系ＰＬに関して共役となるように、かつ投影光学
系ＰＬの結像面とウエハＷ表面とが一致する（ウエハ表
面が投影光学系ＰＬの最良結像面の焦点深度の範囲内に
入る）ように、主制御装置２０によりステージ制御系１
９及びウエハ駆動装置２１を介して基板テーブル１８が
Ｚ軸方向及び傾斜方向に駆動制御されて面位置の調整
（合わせ面の設定）が行なわれる。

【００７５】次に、上述の露光装置１００に関する露光
条件決定方法を説明する。この露光条件決定方法の説明
に先立って、本実施形態における最良露光条件の検出の
原理の概略を、図５に基づいて説明する。図５（Ａ）に
示されるように、レチクルＲには、強度（露光エネル
ギ）Ｉの露光用照明光ＩＬが照射されており、ウエハＷ
は投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（すなわち、Ｚ方向）
の位置Ｚに配置されている。また、図５（Ｂ）にはレチ
クルＲに形成されたパターン（ライン・アンド・スペー
ス・マーク：以下、「Ｌ／Ｓマーク」と呼ぶ）ＰＲの概
念図が示され、図５（Ｃ）にはウエハＷ上に転写された
パターン（Ｌ／Ｓマーク）ＰＷの概念図が示されてい
る。ここで、図５（Ｂ）に示されるように、レチクルＲ
に形成されたパターンＰＲは、ライン幅ＬＲ、配列周期
２ＬＲのＬ／Ｓマークであるとすると、ウエハＷに転写
されるパターンＰＷは、図５（Ｃ）に示されるように、
ライン幅ＬＷ、配列周期ＬＷＰを有するＬ／Ｓマークと
なる。

【００７６】理想的な露光では、投影光学系ＰＬの投影
倍率をβとすると、ＬＷ＝β・ＬＲ …（１）ＬＷＰ＝２β・ＬＲ …（２）であるが、露光エネルギＩやウエハＷのＺ方向の位置Ｚ
（フォーカス位置）が変化すると、（２）式の関係は維
持されるがパターンＰＷのライン幅ＰＷが変化するの
で、（１）式の関係を満たすとは限らない。すなわち、
ライン幅ＬＷは、露光用エネルギＩ及びフォーカス位置
Ｚの関数ＬＷ（Ｉ，Ｚ）である。このため、（１）式の
関係を満たすとともに、露光エネルギＩやフォーカス位
置Ｚの変化によって、（１）式の関係からのずれの度合
いが最も小さいことによって定義される最良露光条件
（Ｉ_B，Ｚ_B）を設定するためには、露光エネルギＩや
フォーカス位置Ｚを調整することが必要である。

【００７７】ところで、ウエハＷに転写されたライン幅
ＬＷと理想的なライン幅ＬＴ（＝β・ＬＲ）との差の値
｜ΔＬ｜を考えると、露光条件（Ｉ，Ｚ）が最良露光条
件（Ｉ_B，Ｚ_B）から離れると大きくなる。すなわち、
露光条件（Ｉ，Ｚ）が最良露光条件（Ｉ_B，Ｚ_B）から
離れると、実際の転写パターン形状は理想的な転写パタ
ーン形状から離れる。例えば、理想的な転写パターンを
テンプレートパターンとし、これと実際の転写パターン
とのパターンマッチングをした場合、露光条件（Ｉ，
Ｚ）が最良露光条件（Ｉ_B，Ｚ_B）から離れると、相関
係数が小さくなる。

【００７８】したがって、例えば、以下の手順を実行す
ることにより、最良露光条件を決定することができる。
簡単に説明すると、レチクルＲに形成された測定用パタ
ーンＰＲを、様々な露光エネルギＩ及びフォーカス位置
Ｚの組み合わせの露光条件で露光を行い、ウエハＷに転
写する。次に、各露光条件でウエハＷに転写された各パ
ターンＰＷを測定してテンプレートパターンとのパター
ンマッチングを行い、各露光条件毎に例えば相関係数を
求める。そして、求めた相関係数の２次元座標（Ｉ，
Ｚ）における分布を求めた後、相関係数Ｃの閾値を設定
して、その閾値となる２次元座標（Ｉ，Ｚ）の座標値が
形成する図形に基づいて、最良露光条件（Ｉ_B，Ｚ_B）
を求める。

【００７９】なお、この手順において、相関係数に代え
て上述の値｜ΔＬ｜を使用することも考えられるが、値
｜ΔＬ｜を用いた場合には、ライン幅ＬＷの計測にあた
って、個々のライン幅毎の微妙な変化を検出するには非
常に精密な計測が必要となるが、テンプレートパターン
とのパターンマッチングでは、ウエハＷに転写されたパ
ターンＰＷを一括して取り扱うことにより、ウエハＷに
転写されたパターンＰＷの変化を精度良く検出できる。
すなわち、測定精度の観点からは、値｜ΔＬ｜よりも相
関係数を使用する方が有利である。

【００８０】以下、図６〜図１１を参照して、本実施形
態における最良露光条件の検出についてより詳細に説明
する。図６及び図７には、本実施形態における最良露光
条件の検出のフローチャートが示されている。

【００８１】まず、図６のステップ２０１において、不
図示のレチクルローダによって、基準情報収集用のレチ
クルＲ_TがレチクルステージＲＳＴにロードされる。図
８には、本実施形態で使用される基準情報収集用のレチ
クルＲ_Tに形成されたパターン構成が示されている。レ
チクルＲ_Tには、図８（Ａ）に示されるように、レチク
ルＲ_Tのパターン領域ＰＡの中央部及び四隅部に計５個
のマークＲＭが形成されている。また、マークＲＭの形
成領域以外のパターン領域ＰＡは遮光パターンとなって
いる。各マークＲＭは、図８（Ｂ）に示されるように、
ライン幅ＬＲ_X、ライン長ＬＲ_Yのラインがライン幅方
向へ周期２ＬＲ_Xで配列されたＬ／Ｓマークである。

【００８２】図６に戻り、引き続き、ステップ２０３に
おいて、不図示のウエハローダによって、計測用ウエハ
Ｗ_Tが基板テーブル１８にロードされる。

【００８３】次に、ステップ２０５において、露光エネ
ルギが初期値（＝Ｉ₁）となるように設定される。な
お、本実施形態では、露光条件の決定にあたって、露光
エネルギをＩ₁からΔＩ刻みでＩ_N（Ｎ＝例えば６）ま
で変化させる。この露光エネルギの設定は、図２の露光
エネルギの粗調器３又は光源１によって行われる。すな
わち、粗調器３による露光エネルギの調整はレーザビー
ムＬＢの透過率を変化させることによって行われる。一
方、図３のエネルギコントローラ１ｃの出力ＥＳとイン
テグレータセンサ５３の出力ＤＳとの相関関係は予め求
められており、この相関関係に基づいて、光源１による
露光エネルギの調整はレーザビームＬＢの１パルス当た
りのエネルギを変化させることによって行われる。な
お、光源１による露光エネルギの調整は、シャッタ１ｆ
によってレーザビームＬＢが遮断された状態で行われ
る。

【００８４】次いで、ステップ２０７において、主制御
装置２０が、ステージ制御系１９に、走査露光における
ウエハＷ_TのＺ方向の位置合わせに関する目標位置（以
後、「Ｚ位置」又は「フォーカス位置」と呼ぶ）が初期
値（＝Ｚ₁）であることを通知する。なお、本実施形態
では、露光条件の決定にあたって、Ｚ位置をＺ₁からΔ
Ｚ刻みでＺ_M（Ｍ＝例えば６）まで変化させる。

【００８５】引き続き、ステップ２０９において、ウエ
ハＷ_Tの被露光面の区画領域ＤＡ_ij（ｉ＝１〜Ｍ，ｊ＝
１〜Ｎ）の内の区画領域ＤＡ₁₁にレチクルＲ上のマーク
ＲＭが転写される走査開始位置に基板テーブル１８が移
動される。この移動は、主制御装置２０によりステージ
制御系１９及びウエハ駆動装置２１等を介して行われ
る。図９及び図１０には、ウエハＷ上における区画領域
ＤＡ_ijの配列が示されている。ウエハＷの表面は、図９
（Ａ）に示されるように、レチクルＲのパターン領域Ｐ
Ａに応じた複数のショット領域ＳＡに分割されている。
このショット領域内には、図９（Ｂ）に示されるよう
に、以後の計測用露光で転写される５個のマークに応じ
て５個の領域ＤＡが存在する。これらの領域ＤＡのそれ
ぞれは、マトリクス状に仮想的に分割されており、これ
らの分割された領域が、１つマークＲＭが１回の走査露
光によって転写される区画領域ＤＡ_ijとなっている。ま
た、区画領域ＤＡ_ijは、図１０に示されるように、＋Ｘ
方向が行方向（ｊの増加方向）であり、＋Ｙ方向が列方
向（ｉの増加方向）であるマトリクス状にウエハＷ_T上
に配列されている。

【００８６】図６に戻り、次に、ステップ２１１におい
て、上記で図４を参照して説明したようにレチクルＲ_T
とウエハＷ_Tとを同期移動させて、前記照明領域ＩＡＲ
の共役領域ＩＡがショット領域ＳＡにかかり始める直前
に前記シャッタ１ｆを開き、ウエハＷ_Tの被露光面のシ
ョット領域についての走査露光を実行する。この走査露
光中では、多点フォーカス位置検出系（４０、４２）の
検出信号に基づいて、主制御装置２０によりステージ制
御系１９及びウエハ駆動装置２１を介して基板テーブル
１８がＺ軸方向の位置合わせ目標位置がＺ₁となるよう
にＺ軸方向に駆動制御されるとともに、傾斜方向に駆動
制御されて面位置の調整（合わせ面の設定）が行なわれ
る。そして、前記照明領域ＩＡＲの共役領域ＩＡが区画
領域ＤＡ_ijから離脱した直後に前記シャッタ１ｆを閉じ
る。

【００８７】ステップ２１１が終了すると、ステップ２
１３において、露光エネルギを一定とした状態で、所定
のＺ位置範囲に応じた区画領域に関する転写が完了した
か否かが判断される。以上では区画領域ＤＡ₁₁について
だけマークＲＭが転写されただけなので、所定のＺ位置
範囲について走査露光がなされていないと判断される。
そして、ステップ２１５において、主制御装置２０が、
ステージ制御系１９に走査露光におけるウエハＷ_TのＺ
位置がＺ₂であることを通知する。引き続き、ステップ
２０９において、前述のようにして、区画領域ＤＡ₂₁へ
マークＲＭが転写される走査開始位置に基板テーブル１
８が移動される。このとき、レチクルＲ_Tは走査開始位
置に戻される。そして、ステップ２１１において、区画
領域ＤＡ₁₁の場合と同様にして、区画領域ＤＡ₂₁に関す
るマークＲＭの転写のための走査露光が行われる。

【００８８】以後、ステップ２１３において、所定のＺ
位置範囲について走査露光がなされたと判断されるま
で、区画領域ＤＡ_i1（ｉ＝３〜Ｍ）に関するマークＲＭ
の転写のための走査露光が順次実行される。こうして、
走査露光における露光エネルギ量がＩ₁である場合につ
いて、ウエハＷ_Tの被露光面へレチクルＲ_Tに形成され
たパターンが転写される。ステップ２１３において、所
定のＺ位置範囲について走査露光がなされたと判断され
ると、次に、ステップ２１７において、所定の露光エネ
ルギ範囲についての区画領域に関する露光が完了したか
否かが判断される。以上では区画領域ＤＡ_i1（ｉ＝１〜
Ｍ）だけにマークＲＭの転写が行われただけなので、所
定の露光エネルギ範囲について走査露光がなされていな
いと判断され、ステップ２１９において、ステップ２０
５と同様にして、露光エネルギがＩ₂となるように設定
される。

【００８９】次いで、露光エネルギがＩ₁の場合と同様
にして、ステップ２０７において、主制御装置２０が、
ステージ制御系１９に、走査露光におけるウエハＷ_Tの
Ｚ位置がＺ₁であることを通知した後、ステップ２０９
〜ステップ２１５が繰り返して実行され、区画領域ＤＡ
_i2に関するマークＲＭの転写のための走査露光が行われ
る。

【００９０】以後、ステップ２１７において、所定の露
光エネルギ範囲について走査露光がなされたと判断され
るまで、区画領域ＤＡ_ij（ｉ＝１〜Ｍ，ｊ＝３〜Ｎ）に
関すマークＲＭの転写のための走査露光が順次実行され
る。こうして、所定の露光エネルギ範囲についてウエハ
Ｗ_Tの被露光面へレチクルＲ_Tに形成されたパターンが
転写される。この結果区画領域ＤＡ_ijの全てについてマ
ークＭＲが転写される。ステップ２１７において、所定
の露光エネルギ範囲について走査露光がなされたと判断
されると、次に、サブルーチン２２１において、各区画
領域ＤＡ_ijに転写されたパターンとテンプレートパター
ンとのパターンマッチングが行われる。

【００９１】図７には、サブルーチン２２１のフローチ
ャートが示されている。図７に示されるように、サブル
ーチン２２１では、まず、ステップ２２７において、基
板テーブル１８（図１参照）からアンロードされ、引き
続き、ステップ２２９において、ウエハＷ_Tが現像され
る。次に、ステップ２３１において、現像されたウエハ
Ｗ_T上の各区画領域ＤＡ_ijに形成された転写パターンが
顕微鏡を介してＣＣＤ等によって撮像され、撮像結果デ
ータが計算機に取り込まれる。このデータ取り込みに
は、先に説明した本実施形態の露光装置１００に更に顕
微鏡、ＣＣＤを装備された露光装置を使用してもよく、
あるいは顕微鏡等及び計算機を備える別の装置で行って
もよい。

【００９２】次いで、ステップ２３３において、テンプ
レートパターンを設定する。ここで、テンプレートパタ
ーンとしては、レチクルＲ_Tに形成されたパターンと投
影光学系ＰＬの投影倍率とに基づいて算出された理想的
な転写パターンとすることもできるし、また、区画領域
ＤＡ_ijに転写されたパターンの中から選択されたパター
ンとすることもできる。このパターンの選択にあたって
は、区画領域ＤＡ_ijに転写されたパターンの中で最も理
想的なパターンに近いと人によって判断されたパターン
とすることもできるし、また、設計上の観点からの最良
露光エネルギ及び最良フォーカス位置に最も近い露光条
件で露光した区画領域に転写されたパターンとすること
もできる。引き続き、ステップ２３５において、各区画
領域ＤＡ_ijに転写されたパターンとテンプレートパター
ンとのパターンマッチングを行い相関係数を各区画領域
ＤＡ_ij毎に求める。そして、ステップ２３７において、
こうして求められた各区画領域ＤＡ_ij毎の相関係数Ｃ_ij
を保存し、メインルーチンへリターンする。

【００９３】次に、図６に戻って、ステップ２２３にお
いて、以下のようにして、ショット領域ＳＡ内の５つの
領域ＤＡ毎に、最良露光条件である最良露光エネルギ及
び最良フォーカス位置を求める。まず、１つの領域ＤＡ
について、露光エネルギＩ及びフォーカス位置Ｚの２次
元座標（Ｉ，Ｚ）を考え、座標値（Ｉ_j，Ｚ_i）におけ
る相関係数Ｃ_ijをプロットすることにより、相関係数の
分布を得る。なお、前述の測定用ウエハＷ_Tの露光にあ
っては、区画領域ＤＡ_ijを同一の大きさとし、かつ、行
方向で隣接する区画領域間の露光エネルギの差を一定値
（＝ΔＩ）とし、列方向で隣接するフォーカス位置の差
を一定値（＝ΔＺ）としたので、ウエハＷ_T上の区画領
域ＤＡ_ijの配列がそのまま２次元座標（Ｉ，Ｚ）におけ
る座標値（Ｉ_j，Ｚ_i）の配列に一致している。

【００９４】次に、こうして得られた相関係数Ｃ_ijの分
布に基づいて最良露光条件を求めるのであるが、これに
はいくつかの手法が考えられる。例えば、第１の手法で
は、相関係数の閾値を設定し、その閾値よりも大きな相
関係数の区画領域では転写パターン有りとし、一方その
閾値よりも小さな相関係数の区画領域では転写パターン
無しと判定する。図１１に、この判定結果の一例を示
す。なお、図１１においては、転写パターン無しと判定
された区画領域を白抜き領域として示し、転写パターン
有りと判定された区画領域をハッチ領域として示した。
そして、転写パターン有りと判定された区画領域の内、
転写パターン無しと判定された区画領域と隣接する区画
領域を抽出し、それら抽出された区画領域の座標値を求
める。こうして求められた座標値から、例えば最小二乗
法によって、２次元座標（Ｉ，Ｚ）における近似曲線を
求める。この近似曲線に基づいて、最良露光エネルギＩ
_B及び最良フォーカス位置Ｚ_Bを決定する。ここで、最
良露光エネルギＩ_Bを、前記近似曲線において、露光エ
ネルギＩを独立変数とみなし、特定のフォーカス位置の
値とフォーカス位置Ｚと差δＺを従属変数とみなしたと
き、δＺの値が最大値（又は、δＺの値が最小値）とな
る露光エネルギの値を最良エネルギＩ_Bとして求めても
よい。また、最良フォーカス位置Ｚ_Bを、前記近似曲線
において、フォーカス位置Ｚを独立変数とみなし、特定
の露光エネルギの値と露光エネルギＩと差δＩを従属変
数とみなしたとき、δＩの値が最大値（又は、δＩの値
が最小値）となるフォーカス位置の値を最良フォーカス
位置Ｚ_Bとして求めてもよい。

【００９５】第２の手法では、前記第１の手法の近似曲
線において、従属変数の複数の閾値を設定し、該従属変
数がその閾値となる独立変数の値の中点を各閾値毎に求
める。そして、これらの中点の平均値から独立変数に選
んだ露光条件のパラメータの最良値を求める。これによ
れば、確実に１つの値を最良値として決定することがで
きる。この他第３の手法として、２次元座標値（Ｉ_j，
Ｚ_i）に対する相関係数Ｃ_ijから、近似曲面（すなわ
ち、Ｃ（Ｉ，Ｚ））を求め、この近似曲面において相関
係数が最大となる露光エネルギの値及びフォーカス位置
の値を最良露光エネルギ及び最良フォーカス位置とし
て、最良露光条件を求めてもよい。

【００９６】以後、上記と同様にして、他の領域ＤＡの
それぞれについて最良露光条件を求める。こうして、各
領域ＤＡのショット領域ＳＡ内の位置毎の最良露光条件
が求まる。

【００９７】以上のようにしてステップ２２３において
求められた最良露光条件を、ステップ２２５において、
記憶装置２９に記憶する。こうして、主観的な要素を排
除し、安定して、かつ精度良く最良露光条件を求めるこ
とができる。

【００９８】次に、デバイス製造の場合における、本実
施形態の走査型露光装置１００による露光動作を説明す
る。

【００９９】まず、レチクルローダにより、転写したい
パターンが形成されたレチクルＲがレチクルステージＲ
ＳＴにロードされる。同様に、ウエハローダにより、露
光したいウエハＷが基板テーブル１８にロードされる。

【０１００】次に、主制御装置２０により、不図示のレ
チクル顕微鏡、基板テーブル１８上の基準マーク板Ｆ
Ｍ、不図示のアラインメント検出系を用いてレチクルア
ラインメント、ベースライン計測、アラインメント検出
系を用いてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライ
ンメント）等のアラインメント計測等の準備作業が所定
の手順に従って必要に応じて行われる。

【０１０１】この露光動作にあたって、まず、ウエハＷ
のＸＹ位置が、ウエハＷ上の最初のショット領域（ファ
ースト・ショット）の露光のための走査開始位置となる
ように、基板テーブル１８が移動される。この移動は、
主制御装置２０によりステージ制御系１９及びウエハ駆
動装置２１等を介して行われる。同時に、レチクルＲの
ＸＹ位置が、走査開始位置となるように、レチクルステ
ージ１８が移動される。この移動は、主制御装置２０に
よりステージ制御系１９及び不図示のレチクル駆動部等
を介して行われる。

【０１０２】こうして、ウエハＷ及びレチクルＲがそれ
ぞれの走査開始位置に移動し、同期移動する前に、主制
御装置２０は、記憶装置２９から最良露光条件である最
良露光エネルギＩ_B及び最良フォーカス位置Ｚ_Bを読み
出す。そして、主制御装置２０は、読み出した最良露光
エネルギＩ_Bに基づいて、光源１及び粗調器３を制御し
て露光用照明光のエネルギをＩ_Bに調整するとともに、
読み出した最良フォーカス位置Ｚ_Bを目標フォーカス位
置として、ステージ制御系１９へ通知する。

【０１０３】そして、ステージ制御系１９が、レチクル
干渉計１６によって計測されたレチクルＲのＸＹ位置情
報、ウエハ干渉計２８によって計測されたウエハＷのＸ
Ｙ位置情報、及び第１速度情報に基づき、不図示のレチ
クル駆動部及びウエハ駆動装置２１を介してレチクルＲ
とウエハＷとを相対移動させる。この相対移動とともに
走査露光が行われる。

【０１０４】また、ステージ制御系１９は、多点フォー
カス位置検出系（４０，４２）によって検出されたウエ
ハのＺ位置情報に基づき、ウエハ駆動装置２１を介して
基板テーブル１８をＺ軸方向及び傾斜方向に駆動制御し
て面位置の調整を行う。

【０１０５】以上のように制御されながら行われる走査
露光により、ファーストショット領域に対するレチクル
パターンの転写が終了すると、基板テーブル１８が１シ
ョット領域分だけステッピングされて、前ショット領域
と同様に走査露光が行われる。なお、前記シャッタ１ｆ
の開閉は、前述と同様のタイミングで行われる。

【０１０６】以後、このようにして、ステッピングと走
査露光とが順次繰り返され、ウエハＷ上に必要なショッ
ト数のパターンが転写される。したがって、本実施形態
によれば、精度良く求められた最良露光条件によって走
査露光を行うことができ、高精度な露光を行うことがで
きる。

【０１０７】次に、上記説明した走査型露光装置及び方
法を使用したデバイスの製造方法の実施形態を説明す
る。

【０１０８】図１２には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示され
ている。図１２に示されるように、まず、ステップ３０
１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設
計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、そ
の機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続
き、ステップ３０２（マスク製作ステップ）において、
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ３０３（ウエハ製造ステップ）において、
シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

【０１０９】次に、ステップ３０４（ウエハ処理ステッ
プ）において、ステップ３０１〜ステップ３０３で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成す
る。次いで、ステップ３０５（デバイス組立ステップ）
において、ステップ３０４で処理されたウエハを用いて
デバイス組立を行う。このステップ３０５には、ダイシ
ング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程
（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。

【０１１０】最後に、ステップ３０６（検査ステップ）
において、ステップ３０５で作製されたデバイスの動作
確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工
程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

【０１１１】図１３には、半導体デバイスの場合におけ
る、上記ステップ３０４の詳細なフロー例が示されてい
る。図１３において、ステップ３１１（酸化ステップ）
においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ３１２
（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形
成する。ステップ３１３（電極形成ステップ）において
はウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ３
１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオ
ンを打ち込む。以上のステップ３１１〜ステップ３１４
それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成し
ており、各段階において必要な処理に応じて選択されて
実行される。

【０１１２】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ３
１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ３１６（露光ステッ
プ）において、上記説明した露光装置及び露光方法によ
ってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、
ステップ３１７（現像ステップ）においては露光された
ウエハを現像し、ステップ３１８（エッチングステッ
プ）において、レジストが残存している部分以外の部分
の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステ
ップ３１９（レジスト除去ステップ）において、エッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。

【０１１３】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。

【０１１４】以上のような、本実施形態のデバイス製造
方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデ
バイスを製造することができる。

【０１１５】本実施形態では、測定用のレチクルＲ_Tに
形成されるパターンとしてＬ／Ｓパターンを使用した
が、Ｌ／Ｓパターンと同様に実際の回路パターンに近
く、画像処理が容易な周期的なドット・パターンを使用
することもできる。なお、いずれのパターンを使用する
としても、対象とする露光装置が転写可能な最小線幅近
傍あるいは最小面積近傍の周期的なパターンとすること
が望ましい。

【０１１６】また、本実施形態においては、測定用のレ
チクルＲ_Tに形成されるパターンを中央部及び四隅部の
５箇所に形成されたマークＭＲで構成したが、最良露光
条件を求める所望の位置分解能に応じて、マークＭＲを
測定用のレチクルＲ_Tに形成することが可能である。

【０１１７】さらに、測定用のレチクルＲ_Tに形成され
るパターンとして同一周期方向のＬ／Ｓパターンを使用
したが、互いに近接した位置に形成された縦線、横線、
斜め線等の複合Ｌ／Ｓパターンとすることもできる。こ
の場合には、アス収差等の収差測定も可能となる。

【０１１８】また、本実施形態では、テンプレートパタ
ーンとのパターンマッチングとして相関係数を算出する
パターンマッチングを使用したが、例えばパターン間の
差分を算出するパターンマッチングを使用してもよい。
この場合には、最良露光条件でパターンマッチング結果
が最小となり、最良露光条件から離れる程パターンマッ
チング結果が大きくなるが、この点を考慮すれば本実施
形態と同様にして最良露光条件を決定することができ
る。

【０１１９】さらに、テンプレートパターンを最大明度
及び最小明度のいずれか一方からのみなるパターンとす
ることができる。この場合にも、パターンマッチング結
果の露光エネルギ及びフォーカス位置に対する依存性を
調べることにより最良露光条件を決定することができ
る。例えば、本実施形態における最良露光条件を求める
第１の手法をそのまま使用することにより、最良フォー
カス位置を決定することができるし、また、同一露光エ
ネルギのときのフォーカス位置変化によってパターンマ
ッチング結果が極値となるフォーカス位置を各露光エネ
ルギについて求め、前記極値の種類が極大値から極小値
に変化する露光エネルギ値を最良露光エネルギとして求
めることができる。

【０１２０】また、本実施形態では、ウエハのＺ位置を
変化させて露光することにより、最良フォーカス位置を
求めたが、図１の投影光学系ＰＬの結像面位置を主制御
装置２０が結像特性補正コントローラ６８を介して変化
されることによって、最良結像条件を求めることも可能
である。この場合には、最良露光条件の設定のために
は、主制御装置２０が結像特性補正コントローラ６８を
介して投影光学系ＰＬの結像特性を調整することにな
る。

【０１２１】また、本実施形態では、光源としてエキシ
マレーザ光源を使用したが、超高圧水銀ランプからの紫
外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）等を用いるても良い。この
場合には、ランプ出力制御、ＮＤフィルタ等の減光フィ
ルタ、光量絞り等によって露光エネルギの調整を行えば
良い。

【０１２２】また、本発明は、紫外線を光源にする縮小
投影露光装置、波長１０ｎｍ前後の軟Ｘ線を光源にする
縮小投影露光装置、波長１ｎｍ前後を光源にするＸ線露
光装置、ＥＢ（電子ビーム）やイオンビームによる露光
装置などあらゆるウエハ露光装置、液晶露光装置等に適
応できる。また、ステップ・アンド・リピート機、ステ
ップ・アンド・スキャン機、ステップ・アンド・スティ
ッチング機を問わない。

【０１２３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項１
〜１０に係る露光条件決定方法によれば、様々な露光エ
ネルギ量とフォーカス位置との組み合わせの露光条件
で、マスクに形成されたパターンを感応基板に転写す
る。そして、感応基板に転写されたパターンと予め用意
されたテンプレートパターンとのパターンマッチングを
行い、このパターンマッチングの結果に基づいて最良露
光条件を決定するので、主観的な要素を排除でき、安定
して、かつ精度良く最良露光条件を決定することができ
る。

【０１２４】また、請求項１１に係る露光方法によれ
ば、請求項１〜１０のいずれかに係る露光条件決定方法
で決定された最良露光条件によって、マスクに形成され
たパターンを感応基板に転写するので、精度の良い露光
ができる。

【０１２５】また、請求項１２に係る露光装置によれ
ば、記憶装置に記憶された、請求項１に係る露光条件決
定方法で決定された最良露光条件に基づいて、マスクに
形成されたパターンを感応基板に転写するので、精度の
良い露光ができる。

【０１２６】請求項１３に記載のデバイスの製造方法に
よれば、露光工程において、請求項１１に係る露光方法
を用いるので、従来は製造が難しかった高集積度のデバ
イスを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の露光装置の概略構成を示
す図である。

【図２】図１の照明系１０の具体的構成の一例を説明す
るための図である。

【図３】図２の照明系１０の露光量制御に関連する部分
を説明するための図である。

【図４】図１の装置の走査露光の原理を説明するための
図である。

【図５】一実施形態における露光条件決定の原理を説明
するための図（その１）である（（Ａ）〜（Ｃ））。

【図６】一実施形態の露光条件決定のフローチャートで
ある。

【図７】図６のサブルーチン２２１のフローチャートで
ある。

【図８】レチクルＲ_Tに形成されたパターンを説明する
ための図である（（Ａ）、（Ｂ））。

【図９】ウエハＷ_T上の区画領域の配置を説明するた
めの図である（（Ａ）、（Ｂ））。

【図１０】区画領域の配列を説明するための図である。

【図１１】露光エネルギＩ及びフォーカス位置Ｚの変化
による転写パターンの状態を説明するための図である。

【図１２】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を
説明するためのフローチャートである。

【図１３】図１２のステップ３０４における処理のフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１光源（光強度可変機構の一部）３粗調器（光強度可変機構の一部）１９ステージ制御系（フォーカス調整系の一部）２０主制御装置（調整装置）２１ウエハ駆動装置（駆動機構）２９記憶装置４０照射光学系（検出系の一部、フォーカス調整
系の一部）４２受光光学系（検出系の一部、フォーカス調整
系の一部）ＰＬ投影光学系Ｒレチクル（マスク）Ｒ_T レチクル（測定用マスク）Ｗウエハ（感応基板）Ｗ_T ウエハ（測定用感応基板）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光用照明光によりマスクを照射し、前
記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感
応基板に転写するための露光条件決定方法であって、測定用感応基板の被露光面上における、互いに直交する
行方向と列方向とを有するマトリクス状の仮想的な区画
領域に関し、同一行については前記測定用感応基板を前
記投影光学系の光軸方向の同一位置とし、前記行方向に
ついては露光エネルギ量を単調に変化させるとともに、
同一列については同一露光エネルギ量とし、前記列方向
については前記測定用感応基板の前記光軸方向の位置を
単調に変化させて、前記区画領域それぞれに測定用マス
クに形成された測定用パターンを転写する第１工程と；
前記第１工程においてパターンが転写された前記感応基
板を現像し、現像された該感応基板上に形成された転写
パターンを検出する第２工程と；前記第２工程において
検出された前記区画領域それぞれの転写パターンと予め
用意されたテンプレートパターンとをパターンマッチン
グする第３工程と；前記第３工程におけるパターンマッ
チングの結果に基づき、最良露光条件を求める第４工程
とを含む露光条件決定方法。
【請求項２】前記区画領域それぞれは同一形状であ
り、前記行方向で隣接する前記区画領域間での露光エネ
ルギ量の差は同一であることを特徴とする請求項１に記
載の露光条件決定方法。
【請求項３】前記区画領域それぞれは同一形状であ
り、前記列方向で隣接する前記区画領域間での前記光軸
方向の位置の差は同一であることを特徴とする請求項１
に記載の露光条件決定方法。
【請求項４】前記測定用パターンは、前記測定用マス
クの前記露光用照明光の照射領域の全域にわたって形成
された周期的なパターンであることを特徴とする請求項
１に記載の露光条件決定方法。
【請求項５】前記測定用パターンは、前記測定用マス
クの前記露光用照明光の照射領域の一部に形成された周
期的なパターンであることを特徴とする請求項１に記載
の露光条件決定方法。
【請求項６】前記測定用マスクの前記測定用パターン
が形成された前記露光用照明光の照射領域の一部は、該
照射領域の中心点からの距離が異なる２以上の微小領域
であることを特徴とする請求項５に記載の露光条件決定
方法。
【請求項７】前記テンプレートパターンは、前記区画
領域の中から選択された一つの区画領域に転写されたパ
ターンであることを特徴とする請求項１に記載の露光条
件決定方法。
【請求項８】前記テンプレートパターンは、前記測定
用パターンと前記投影光学系の投影倍率とに基づいて算
出されたパターンであることを特徴とする請求項１に記
載の露光条件決定方法。
【請求項９】前記テンプレートパターンは、最大明度
及び最小明度のいずれか一方からのみなるパターンであ
ることを特徴とする請求項１に記載の露光条件決定方
法。
【請求項１０】前記最良露光条件は、前記光軸方向に
関する最良フォーカス位置に関する条件及び最良露光エ
ネルギ量に関する条件の少なくとも一方であることを特
徴とする請求項１に記載の露光条件決定方法。
【請求項１１】露光用照明光によりマスクを照射し、
前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して
感応基板に転写する露光方法であって、前記請求項１〜
１０のいずれか一項に記載の露光条件決定方法によって
決定された最良露光条件を設定する工程と；その設定さ
れた露光条件にて前記マスクに形成されたパターンを投
影光学系を介して感応基板に転写する工程とを含む露光
方法。
【請求項１２】露光用照明光によりマスクを照射し、
前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して
感応基板に転写する露光装置であって、前記感応基板を
前記投影光学系の光軸方向及びこれに直交する２次元平
面内で駆動する駆動機構と；前記感応基板の前記光軸方
向の位置を検出する検出系を有し、該検出系の検出結果
をモニタしつつ前記駆動機構を介して前記感応基板の前
記光軸方向位置を所定の目標位置に調整するフォーカス
調整系と；前記露光用照明光の強度密度を変化させる光
強度可変機構と；前記駆動機構及び前記光強度可変機構
を用いて行われた前記請求項１に記載の露光条件決定方
法によって決定された最良露光条件を記憶する記憶装置
と；前記記憶装置に記憶された最良露光条件となるよう
に、前記フォーカス調整系の目標位置及び前記光強度可
変機構の少なくとも一方を調整する調整装置とを備える
露光装置。
【請求項１３】請求項１１の露光方法を用いる露光工
程を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。