(57)【要約】      （修正有）【課題】レジスト寸法精度を向上させ、半導体デバイス生産の歩留まりを向上させることができる露光方法及び露光システムを提供する。【解決手段】マスクパターンの第１及び第２のパターン部分を露光装置により基板上に転写した場合の第１及び第２の転写パターン部分に対応する第１のＯＰＥ誤差を取得し、前記第１のＯＰＥ誤差を低減する第１補正量を算出し、前記第１補正量が与えられた前記露光装置による前記第１の転写パターン部分と前記第２の転写パターン部分とのベストフォーカス差を算出し、前記ベストフォーカス差を低減する、第２補正量を算出する。第１補正量及び第２補正量が与えられた前記露光装置による第１及び第２の転写パターン部分に対応する第２のＯＰＥ誤差を取得し、第２のＯＰＥ誤差が所定範囲に含まれている場合に、第１補正量及び第２補正量を与えた露光装置により露光処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクパターンの第１のパターン部分及び第２のパターン部分を露光装置により基板上に転写した場合の第１の転写パターン部分及び第２の転写パターン部分に対応する第１のＯＰＥ情報を取得し、
前記第１のＯＰＥ情報に基づいて第１のＯＰＥ誤差を算出し、
前記第１のＯＰＥ誤差を低減する、前記露光条件の第１補正量を算出し、
前記第１補正量が与えられた前記露光装置による前記第１の転写パターン部分と前記第２の転写パターン部分とのベストフォーカス差を算出し、
前記ベストフォーカス差を低減する、前記露光装置の投影光学系の第２補正量を算出し、
前記第１補正量及び前記第２補正量が与えられた前記露光装置による前記第１の転写パターン部分及び前記第２の転写パターン部分に対応する第２のＯＰＥ情報を取得し、
前記第２のＯＰＥ情報に基づいて第２のＯＰＥ誤差を算出し、
前記第２のＯＰＥ誤差が所定範囲に含まれている場合に、前記第１補正量及び前記第２補正量を与えた前記露光装置により前記マスクパターンを有するマスクを用いて露光処理を行う露光方法。
【請求項２】
前記第２のＯＰＥ誤差が前記所定範囲に含まれるまで、前記第１補正量の算出、前記ベストフォーカス差の算出、及び前記第２補正量の算出を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
マスクパターンの第１のパターン部分及び第２のパターン部分を第１の露光装置により基板上に転写した場合の第１の転写パターン部分及び第２の転写パターン部分に対応する第１のＯＰＥ情報を取得し、
前記第１のパターン部分及び前記第２のパターン部分を第２の露光装置により基板上に転写した場合の第３の転写パターン部分及び第４の転写パターン部分に対応する第２のＯＰＥ情報を取得し、
前記第１のＯＰＥ情報と前記第２のＯＰＥ情報との差分を低減する、前記第２の露光装置の露光条件の第１補正量を算出し、
前記第１補正量が与えられた前記第２の露光装置による前記第１の転写パターン部分と前記第２の転写パターン部分とのベストフォーカス差を算出し、
前記ベストフォーカス差を低減する、前記第２の露光装置の投影光学系の第２補正量を算出し、
前記第１補正量及び前記第２補正量が与えられた前記第２の露光装置による前記第３の転写パターン部分及び前記第４の転写パターン部分に対応する第３のＯＰＥ情報を取得し、
前記第１のＯＰＥ情報と前記第３のＯＰＥ情報との差分が所定範囲に含まれている場合に、前記第１の露光装置と、前記第１補正量及び前記第２補正量を与えた前記第２の露光装置とにより前記マスクパターンを有するマスクを用いて露光処理を行う露光方法。
【請求項４】
前記第２補正量は投影レンズの収差の変更を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光方法。
【請求項５】
投影光学系を有する露光装置と、
マスクパターンの第１のパターン部分及び第２のパターン部分を前記露光装置により基板上に転写した場合の第１の転写パターン部分及び第２の転写パターン部分に対応する第１のＯＰＥ情報を取得し、前記第１のＯＰＥ情報に基づいて第１のＯＰＥ誤差を算出し、前記第１のＯＰＥ誤差を低減させる前記露光装置の露光条件の第１補正量を算出し、前記第１補正量が与えられた前記露光装置による前記第１の転写パターンと前記第２の転写パターンとのベストフォーカス差を算出し、前記ベストフォーカス差を低減させる前記投影光学系の第２補正量を算出し、前記第１補正量及び前記第２補正量が与えられた前記露光装置による前記第１の転写パターン部分及び前記第２の転写パターン部分に対応する第２のＯＰＥ情報を取得し、前記第２のＯＰＥ情報に基づいて第２のＯＰＥ誤差を算出する計算部と、
前記第２のＯＰＥ誤差が所定範囲に含まれている場合に、前記第１補正量及び前記第２補正量を前記露光装置に与える管理部と、
を備える露光システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法及び露光システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩの回路パターンの微細化に伴い、露光用マスクのパターンとウェーハ上で得られるパターンとの間に、パターンの密集度及び周期性に応じた寸法変動や形状変化が生じるという、いわゆる光近接効果（ＯＰＥ：Optical Proximity Effect）が問題になっている。この光近接効果の対策として、ＯＰＥの影響を予め考慮してマスクパターンに補正を加える光近接効果補正（ＯＰＣ：Optical Proximity Correction）が行われている。
【０００３】
ＬＳＩの生産においては、大量の半導体ウェーハを並行して処理するために、同一機種の複数台の露光装置を使用して露光処理が行われる。複数の露光装置では、同一機種であっても、実際には個々の装置の個体差により、ＯＰＥの影響はそれぞれ異なる。そのため、第１の露光装置に対応してＯＰＣを施したマスクを用いて第２の露光装置で露光処理を行うと、所望のパターンが得られない場合があるという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するため、第１の露光装置と第２の露光装置とで同一のマスクを用いて被転写体にそれぞれパターンを転写する際に、光近接効果の差が最小となるように一方の露光装置のコヒーレンスファクタを調整する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
また、２つの露光装置の各々についてリソグラフィ伝達関数の空間周波数依存性に関する情報を求め、両者の差を最小にするように一方の露光装置における照明形状等の機械設定を変更する方法が知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００６】
これらの方法により、露光装置毎に異なるＯＰＣを施したマスクを準備する必要性が低減した。
【０００７】
しかし、近年、投影レンズの開口数（ＮＡ）が１．２を超える液浸露光装置を用いた、最小ハーフピッチが４５ｎｍ程度以下となるような露光条件下において球面収差の影響が無視できないことが分かってきた。球面収差には、露光光の偏光状態に依存しない収差と、依存する収差（偏光収差）の２種類があり、特に後者はレンズの複屈折に起因することから、レンズ作成後に調節することが容易ではない。球面収差の影響で、パターンピッチや形状に依存したベストフォーカスのずれが発生する。一方、パターン形成に使用できる焦点深度（ＤＯＦ）は、ＮＡの拡大とともに縮小することがレイリーの式として知られており、ＮＡが１．２を超えるような条件では高度なフォーカス管理が要求される（例えば特許文献３参照）。
【０００８】
すなわち、ＡｒＦ液浸露光であって回路パターンの最小ハーフピッチが４５ｎｍ程度以下になる条件下では、球面収差の影響によって、同一マスクに存在する２種類以上の焦点深度の狭いパターンにおいてパターン間ベストフォーカス差が発生し、それらのパターンの寸法精度を両立させることが困難になり、半導体デバイス生産の歩留まりが低下するという問題があった。特に収差は露光装置間で差があることから、前述の光近接効果の機差の抑制を行っても、装置間で寸法精度が異なり、半導体デバイスの歩留まりが安定しないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２２９０４２号公報
【特許文献２】特開２００２−３２９６４５号公報
【特許文献３】特開２００５−１９７６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、レジスト寸法精度を向上させ、半導体デバイス生産の歩留まりを向上させることができる露光方法及び露光システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様による露光方法は、マスクパターンの第１のパターン部分及び第２のパターン部分を露光装置により基板上に転写した場合の第１の転写パターン部分及び第２の転写パターン部分に対応する第１のＯＰＥ情報を取得し、前記第１のＯＰＥ情報に基づいて第１のＯＰＥ誤差を算出し、前記第１のＯＰＥ誤差を低減する、前記露光条件の第１補正量を算出し、前記第１補正量が与えられた前記露光装置による前記第１の転写パターン部分と前記第２の転写パターン部分とのベストフォーカス差を算出し、前記ベストフォーカス差を低減する、前記露光装置の投影光学系の第２補正量を算出し、前記第１補正量及び前記第２補正量が与えられた前記露光装置による前記第１の転写パターン部分及び前記第２の転写パターン部分に対応する第２のＯＰＥ情報を取得し、前記第２のＯＰＥ情報に基づいて第２のＯＰＥ誤差を算出し、前記第２のＯＰＥ誤差が所定範囲に含まれている場合に、前記第１補正量及び前記第２補正量を与えた前記露光装置により前記マスクパターンを有するマスクを用いて露光処理を行うものである。
【００１２】
本発明の一態様による露光方法は、マスクパターンの第１のパターン部分及び第２のパターン部分を第１の露光装置により基板上に転写した場合の第１の転写パターン部分及び第２の転写パターン部分に対応する第１のＯＰＥ情報を取得し、前記第１のパターン部分及び前記第２のパターン部分を第２の露光装置により基板上に転写した場合の第３の転写パターン部分及び第４の転写パターン部分に対応する第２のＯＰＥ情報を取得し、前記第１のＯＰＥ情報と前記第２のＯＰＥ情報との差分を低減する、前記第２の露光装置の露光条件の第１補正量を算出し、前記第１補正量が与えられた前記第２の露光装置による前記第１の転写パターン部分と前記第２の転写パターン部分とのベストフォーカス差を算出し、前記ベストフォーカス差を低減する、前記第２の露光装置の投影光学系の第２補正量を算出し、前記第１補正量及び前記第２補正量が与えられた前記第２の露光装置による前記第３の転写パターン部分及び前記第４の転写パターン部分に対応する第３のＯＰＥ情報を取得し、前記第１のＯＰＥ情報と前記第３のＯＰＥ情報との差分が所定範囲に含まれている場合に、前記第１の露光装置と、前記第１補正量及び前記第２補正量を与えた前記第２の露光装置とにより前記マスクパターンを有するマスクを用いて露光処理を行うものである。
【００１３】
本発明の一態様による露光システムは、投影光学系を有する露光装置と、マスクパターンの第１のパターン部分及び第２のパターン部分を前記露光装置により基板上に転写した場合の第１の転写パターン部分及び第２の転写パターン部分に対応する第１のＯＰＥ情報を取得し、前記第１のＯＰＥ情報に基づいて第１のＯＰＥ誤差を算出し、前記第１のＯＰＥ誤差を低減させる前記露光装置の露光条件の第１補正量を算出し、前記第１補正量が与えられた前記露光装置による前記第１の転写パターンと前記第２の転写パターンとのベストフォーカス差を算出し、前記ベストフォーカス差を低減させる前記投影光学系の第２補正量を算出し、前記第１補正量及び前記第２補正量が与えられた前記露光装置による前記第１の転写パターン部分及び前記第２の転写パターン部分に対応する第２のＯＰＥ情報を取得し、前記第２のＯＰＥ情報に基づいて第２のＯＰＥ誤差を算出する計算部と、前記第２のＯＰＥ誤差が所定範囲に含まれている場合に、前記第１補正量及び前記第２補正量を前記露光装置に与える管理部と、を備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レジスト寸法精度を向上させ、半導体デバイス生産の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る露光システムの概略構成図である。
【図２】露光処理により形成されるレジストパターンのデフォーカス量とレジスト寸法の関係を示すグラフである。
【図３】同第１の実施形態に係る露光方法を説明するフローチャートである。
【図４】焦点管理範囲及び寸法ばらつき範囲の一例を示すグラフである。
【図５】レンズ収差調整に伴うベストフォーカス位置の変動の一例を示すグラフである。
【図６】レンズ収差調整後の焦点管理範囲及び寸法ばらつき範囲の一例を示すグラフである。
【図７】転写パターンの別の例を示す図である。
【図８】露光処理により形成されるレジストパターンのデフォーカス量と長径寸法及び短径寸法との関係を示すグラフである。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る露光方法を説明するフローチャートである。
【図１０】マスクにレイアウトされるパターンの例を示す図である。
【図１１】レジストパターンのフォーカスオフセットとレジスト寸法との関係の一例を示すグラフである。
【図１２】投影レンズの収差を補正した場合のレジストパターンのフォーカスオフセットとレジスト寸法との関係の一例を示すグラフである。
【図１３】照明σ値を補正した場合のレジストパターンのフォーカスオフセットとレジスト寸法との関係の一例を示すグラフである。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る露光システムの概略構成図である。
【図１５】同第３の実施形態に係る露光方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）図１に本発明の第１の実施形態に係る露光システムの概略構成を示す。露光システムは、露光装置１０、管理部１８、計算部１９、及びパターン記憶部ＤＢを備える。露光装置１０は照明光学系１１、マスクステージ１２、投影光学系（レンズ）１３、及びウェーハステージ１４を有する。
【００１８】
マスクステージ１２は、露光すべきパターンが形成されたパターン面を有するマスク１５を載置する。マスク１５には例えばラインアンドスペースパターン（Ｌ／Ｓパターン）が形成されている。このＬ／Ｓパターンには、ライン幅及びスペース幅が狭いパターンや、ライン幅が狭くスペース幅が広いパターンなど、互いに形状の異なる少なくとも２種類のパターンが含まれる。
【００１９】
ウェーハステージ１４は、感光性膜１７を含む１層又は複数層の膜が積層されたウェーハ（基板）１６を載置する。
【００２０】
照明光学系１１から発せられた光は、マスク１５、レンズ１３を通過して、基板１６の上面近傍に結像されて、マスクパターンの像が転写形成される。
【００２１】
計算部１９は、マスク１５に形成されたパターンと、現在の露光装置１０の状態とから予測された転写パターンの目標値からの寸法誤差を計算し、この寸法誤差を低減する露光装置１０の設定の補正量を算出する。なお、計算部１９は、露光実験により求められた転写パターンの目標値からの寸法誤差を測定することで、補正量を算出することもできる。
【００２２】
ここで寸法誤差とは、公知の方法で露光量を決定した場合の、各転写パターンの目標値からの誤差をいう。例えば、少なくとも２種類の転写パターンのうちの１つを基準パターンとして選択し、基準パターンが目標寸法になるように露光量を定めた時の、他のパターンの寸法の振る舞いを表し、前述の光近接効果（ＯＰＥ）による誤差が含まれる。以下では、パターン種類に依存した寸法の振る舞いをＯＰＥ情報、パターン種類に依存した目標寸法からの誤差をＯＰＥ誤差と表記する。露光装置１０の設定については後述する。
【００２３】
また、計算部１９は、マスク１５に形成された少なくとも２種類のパターンの各々に対応するベストフォーカス位置を算出し、ベストフォーカス差を低減する露光装置１０の設定の補正量を算出する。露光装置１０の設定については後述する。
【００２４】
ベストフォーカスとは、ある１つのパターンに着目し、露光量を固定して基板１６とレンズ１３との距離（デフォーカス量）を変化させて露光したとき、デフォーカスの微小変化に対するレジスト寸法の微小変化量が０になるようなデフォーカス量の状態を表す。一般に、デフォーカス量とレジスト寸法の関係は図２に示すような２次曲線状になり、ベストフォーカス条件は２次曲線の極値を与えるデフォーカス量として求められる。
【００２５】
管理部１８は、マスクステージ１２、ウェーハステージ１４の移動や、計算部１９により算出された設定補正量の露光装置１０への適用を行う。
【００２６】
パターン記憶部ＤＢは、マスク１５に形成されたパターン情報や、目標寸法等を記憶する。
【００２７】
このような露光システムを用いた露光方法について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２８】
（ステップＳ１０１）計算部１９が、所定の露光条件においてマスク１５に形成された転写パターンを基板１６上に一括して転写した場合のＯＰＥ情報を取得する。
【００２９】
（ステップＳ１０２）計算部１９が、ステップＳ１０１で取得したＯＰＥ情報に基づくＯＰＥ誤差（目標値からのずれ）を低減するような、露光装置１０の設定の補正量を算出する。ここで、補正量を求める露光装置１０の設定は、例えば照明光学系１１内の照明形状（照明σ値又は輝度分布）や投影光学系１３のＮＡ、ウェーハステージもしくはマスクステージのスキャン面の傾き量、露光光の波長のスペクトル形状、露光光の偏光度である。
【００３０】
補正量は、実際に露光装置１０の設定を変えた状態で基板１６にパターン転写を行い、レジスト寸法を計測することにより求めてもよい。
【００３１】
（ステップＳ１０３）計算部１９が、ステップＳ１０２で算出した補正量を与えた露光条件で露光シミュレーションを行い、２つのパターンの各々のベストフォーカス位置を算出し、ベストフォーカス差を求める。ベストフォーカス位置の算出においては、投影光学系によって結像された光の強度分布を得るシミュレーション計算が行われる。
【００３２】
（ステップＳ１０４）計算部１９が、ステップＳ１０３で求めたベストフォーカス差を低減するような、露光装置１０の設定の補正量を算出する。ここで、補正量を求める露光装置１０の設定は、例えば投影レンズ収差である。
【００３３】
（ステップＳ１０５）計算部１９が、ステップＳ１０２及びステップＳ１０４で算出した補正量を与えた露光条件で、マスク１５に形成された転写パターンを基板１６上に一括して転写した場合のＯＰＥ情報を取得する。
【００３４】
（ステップＳ１０６）ステップＳ１０５で取得したＯＰＥ情報に基づくＯＰＥ誤差が所定の閾値より小さいか（ＯＰＥ誤差が許容範囲に収まっているか）否かを判定する。ＯＰＥ誤差が閾値未満の場合はステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０５では、ステップＳ１０２で算出したＯＰＥ誤差を低減する照明形状等の補正量を与えた後に、ステップＳ１０４で算出したベストフォーカス差を低減する投影レンズ収差等の補正量を与えているため、ＯＰＥ誤差が閾値以上になり得る。ＯＰＥ誤差が閾値以上の場合はステップＳ１０２に戻る。
【００３５】
ステップＳ１０５で与えた補正量の分だけ投影レンズ収差等の条件が異なるため、ステップＳ１０１からステップＳ１０２へ進んだ場合にステップＳ１０２で算出される補正量と、ステップＳ１０６からステップＳ１０２へ戻った場合にステップＳ１０２で算出される補正量とは異なる値となる。
【００３６】
ＯＰＥ誤差が許容範囲に収まるまでステップＳ１０２〜Ｓ１０６を繰り返し実行する。
【００３７】
その後、このようにして得られた露光条件が管理部１８により適用された露光装置１０で露光を行うと（ステップＳ１０７）、所望の寸法精度のレジストパターンを形成することができ、所望寸法の回路パターンを備えた半導体装置を製造することができる。
【００３８】
このように、本実施形態では、ベストフォーカス差が小さく、かつ所望のレジスト寸法精度が得られるまで、露光装置の設定（照明形状やレンズ収差等）の補正量の算出を行う。このような方法で求められた補正量を与えた設定の露光装置で露光処理を行うことで、パターン間ベストフォーカス差が抑制され、レジスト寸法精度が向上し、半導体デバイス生産の歩留まりを向上させることができる。
【００３９】
図３に示すフローチャートのステップＳ１０４において、焦点管理範囲を規定し、その範囲内で、転写パターンの寸法ばらつき範囲が許容値を超えている場合に、寸法ばらつき範囲が許容値以下となるようにベストフォーカス差を低減する投影レンズ収差の補正量を計算するようにしてもよい。図４〜図６を用いて説明する。
【００４０】
図４は、互いに形状が異なるパターンであるパターンＰ１及びパターンＰ２のフォーカスオフセット（意図的に与えたフォーカス誤差）とレジスト寸法との関係の一例を示すグラフである。パターンＰ１のベストフォーカスＢＦ１とパターンＰ２のベストフォーカスＢＦ２は一致していない。フォーカスオフセットに対して寸法変化感度が大きいパターンＰ１のベストフォーカスＢＦ１を中心に１５０ｎｍの焦点管理範囲１４１を規定する。
【００４１】
そして、パターンＰ１、Ｐ２それぞれの焦点管理範囲１４１における寸法ばらつき範囲ＶＲ１、ＶＲ２を求める。ここでは、パターンＰ２の寸法ばらつき範囲ＶＲ２が１０ｎｍであり、許容値５ｎｍを超えているとする。
【００４２】
図５に示すように、パターンＰ１とパターンＰ２のベストフォーカス差を低減するように投影レンズの球面収差を調整する。ここで、パターンＰ１のベストフォーカスにおける寸法が所望値になるように、露光量をあわせて調節する。
【００４３】
図６に球面収差の調整後のパターンＰ１及びパターンＰ２のフォーカスオフセットとレジスト寸法との関係を示す。図４と同様に焦点管理範囲１６１を規定し、焦点管理範囲１６１におけるパターンＰ１、Ｐ２それぞれの寸法ばらつき範囲ＶＲ１’、ＶＲ２’を求める。
【００４４】
パターンＰ１のベストフォーカスＢＦ１’とパターンＰ２のベストフォーカスＢＦ２’とは完全には一致していないが、パターンＰ２の寸法ばらつき範囲ＶＲ２’は４ｎｍとなり、許容値５ｎｍより小さくなり、所望の投影レンズ収差の調整が行われたと判断される。
【００４５】
図４に示すように、球面収差の調整前のパターンＰ２の寸法は、基準パターンであるパターンＰ１のベストフォーカスＢＦ１における寸法ＣＤ２である。一方、図６に示すように、球面収差の調整後のパターンＰ２の寸法は、基準パターンであるパターンＰ１のベストフォーカスＢＦ１’における寸法ＣＤ２’であり、ＣＤ２’＞ＣＤ２となる。
【００４６】
図３に示すフローチャートのステップＳ１０２では、ＯＰＥ誤差を低減し所望の値となるように照明形状等の補正量を計算しているが、図４〜図６に示すようなベストフォーカス差の低減（レンズ収差の調整）により、ステップＳ１０２で考慮したＯＰＥ誤差より大きくなり得る。従って、ＯＰＥ誤差が（許容値より）大きくなった場合はステップＳ１０２に戻り、照明形状等の補正量を再計算する。
【００４７】
このように、ＯＰＥ誤差を低減する照明形状等の補正量算出と、ベストフォーカス差を低減するレンズ収差等の補正量算出を繰り返し行って、レジスト寸法精度を向上させる露光条件を求める。
【００４８】
上記第１の実施形態では、互いに形状の異なる少なくとも２種類のパターンのＯＰＥ誤差について説明したが、「２種類」を同一のパターンにおける異なる寸法定義箇所としてもよい。例えば図７に示すような転写パターンの短径寸法ｄ１と長径寸法ｄ２を管理する場合、短径寸法ｄ１と長径寸法ｄ２とで寸法精度が異なる場合があり、また図８に示すように短径寸法ｄ１と長径寸法ｄ２とでベストフォーカスが異なる場合がある。このような場合、図３に示したように、露光装置設定を調整して所望の寸法精度を得るとともに、投影レンズの非点収差を調整することで、ベストフォーカス差を補正することができる。
【００４９】
上記実施形態では、１つの基準パターンの寸法が目標値となるように露光量を定め、その後、他の転写パターンの寸法誤差が小さくなるようにＯＰＥを調整したが、以下のようにしてもよい。
【００５０】
まず、複数の基準パターンを定義し、それらの寸法の目標値からのずれ量（二乗和又はずれの最大値）が最小になるように露光量を定める。その後、前記複数の基準パターンを含む形でＯＰＥ管理パターン（群）を定義し、そのＯＰＥ誤差が最小になるように露光装置を調整する。
【００５１】
また、他の露光装置での適正値をそのまま使用してＯＰＥを求め、その後、ＯＰＥ誤差が最小になるように露光装置を調整してもよい。
【００５２】
（第２の実施形態）本発明の第２の実施形態に係る露光方法について図９に示すフローチャートを用いて説明する。本実施形態で使用する露光システムは、図１に示す上記第１の実施形態に係る露光システムと同様のものとする。上記第１の実施形態ではＯＰＥ誤差を低減する露光装置１０の設定の補正量を算出した後に、ベストフォーカス差を低減する露光装置１０の設定の補正量を算出していたが、本実施形態はこの順序が逆になったものである。
【００５３】
（ステップＳ２０１）計算部１９が、所定の露光条件においてマスク１５に形成された転写パターンを基板１６上に一括して転写した場合の少なくとも２つのパターンのＯＰＥ情報を取得する。
【００５４】
例えば図１０に示すようなパターンＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３の３種類のパターンがマスク１５にレイアウトされており、スキャン露光により一括して基板にレジストパターンを形成する。露光装置１０はＮＡ＝１．３０の液浸露光装置であり、四重極照明を用いる。
【００５５】
パターンＰ２１は最も微細なパターンであり、使用する照明条件においては焦点深度が非常に広い一方で、露光量の誤差に対する寸法変化の影響が最も大きいパターンである。このパターンＰ２１が所望寸法になるように露光量を定める。
【００５６】
（ステップＳ２０２）ステップＳ２０１でＯＰＥ情報を取得したパターン間のベストフォーカス差を算出する。ベストフォーカス差の算出方法はステップＳ１０３と同様である。
【００５７】
図１１にパターンＰ２２とＰ２３のフォーカスオフセットとレジスト寸法の関係を示す。この図から分かるように、パターンＰ２２とＰ２３にはベストフォーカス差が約２０ｎｍ生じている。
【００５８】
（ステップＳ２０３）ステップＳ２０２で求めたベストフォーカス差を低減するような、露光装置１０の設定の第１補正量を算出する。ここで、第１補正量を求める露光装置１０の設定は、例えば投影レンズ収差である。
【００５９】
図１２に示すように、露光装置１０の投影レンズに球面収差（ゼルニケ収差の第９項）を−２０ｍλ与えることで、パターン間ベストフォーカス差を小さくできる。
【００６０】
（ステップＳ２０４）第１補正量を適用することで発生するＯＰＥ誤差を低減するような、露光装置１０の設定の第２補正量を算出する。ここで、第２補正量を求める露光装置１０の設定は、例えば照明光学系１１内の照明形状（照明σ値）や投影光学系１３のＮＡである。
【００６１】
図１１と図１２の比較から分かるように、ベストフォーカス差を低減することで、パターンＰ２２のベストフォーカス位置におけるレジスト寸法が変化した。そこで、照明σ値を０．０１だけ小さくする調整を行う。これにより、図１３に示すように、パターンＰ２２のフォーカスオフセット０におけるレジスト寸法が図１１における値と同じになった。なお、焦点深度が広く、所望寸法になるように露光量が定められているパターンＰ２１のレジスト寸法はほとんど変化しない。
【００６２】
（ステップＳ２０５）第２補正量を適用した後のベストフォーカス差を算出する。
【００６３】
（ステップＳ２０６）ステップＳ２０５で算出したベストフォーカス差が許容範囲内に収まっているか否かを判定する。ベストフォーカス差が許容範囲内に収まっている場合はステップＳ２０７へ進む。ベストフォーカス差が許容範囲内に収まっていない場合はステップＳ２０３に戻り、再度、投影レンズ収差等の調整を行う。
【００６４】
図１３に示す例では、照明σ値を調整してもパターン間ベストフォーカス差は維持されたままであるため、この場合は処理を終了する。
【００６５】
その後、このようにして得られた露光条件で露光を行うと（ステップＳ２０７）、所望の寸法精度のレジストパターンを形成することができ、所望寸法の回路パターンを備えた半導体装置を製造することができる。
【００６６】
このように、本実施形態では、ベストフォーカス差が小さく、かつ所望のレジスト寸法精度が得られるまで、露光装置の設定（レンズ収差や照明σ値等）の補正量の算出を繰り返し行う。このような方法で求められた補正量を与えた設定の露光装置で露光処理を行うことで、上記第１の実施形態と同様に、パターン間ベストフォーカス差が抑制され、レジスト寸法精度が向上し、半導体デバイス生産の歩留まりを向上させることができる。
【００６７】
（第３の実施形態）本発明の第３の実施形態に係る露光システムを図１４に示す。露光システムは、露光装置３０、露光装置３１、管理部３２、計算部３３、及びパターン記憶部ＤＢを備える。露光装置３０、３１はそれぞれ上記第１の実施形態における露光装置１０と同様の構成とする。また、露光装置３０、３１は同一機種であり、同じパターンが形成されたマスクを使用するものとする。マスクは、例えば露光装置３０に対応したＯＰＣを施したものとする。
【００６８】
このような露光システムを用いた露光方法を図１５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６９】
（ステップＳ３０１）計算部３３が、露光装置３０を用いてマスクに形成された転写パターンを基板上に一括して転写した場合の第１のＯＰＥ情報を取得する。なお、露光装置３０は、マスクに形成された転写パターン間のベストフォーカス差が許容範囲内となるように、予め装置設定等が調整されていてもよい。
【００７０】
（ステップＳ３０２）計算部３３が、露光装置３１を用いてマスクに形成された転写パターンを基板上に一括して転写した場合の第２のＯＰＥ情報を取得する。
【００７１】
（ステップＳ３０３）計算部３３が、第１のＯＰＥ情報と第２のＯＰＥ情報の差分を算出する。
【００７２】
（ステップＳ３０４）計算部３３が、差分を最小限にするように、露光装置３１の設定の第１補正量を算出する。ここで、第１補正量を求める露光装置３１の設定は、例えば照明光学系内の照明形状（照明σ値）や投影光学系のＮＡである。
【００７３】
（ステップＳ３０５）計算部３３が、第１補正量を露光装置３１に適用することで発生するベストフォーカス差を算出する。
【００７４】
（ステップＳ３０６）計算部３３が、ステップＳ３０５で求めたベストフォーカス差が許容範囲内となるように、露光装置３１の設定の第２補正量を算出する。ここで、第２補正量を求める露光装置３１の設定は、例えば投影レンズ収差である。
【００７５】
（ステップＳ３０７）計算部３３が、第１補正量及び第２補正量を与えた露光条件で、露光装置３１がマスクに形成された転写パターンを基板上に一括して転写した場合の第３のＯＰＥ情報を取得する。
【００７６】
（ステップＳ３０８）計算部３３が、第１のＯＰＥ情報と第３のＯＰＥ情報の差分を算出し、この差分が所定の閾値以下か否かを判定する。差分が閾値以下であればステップＳ３０９へ進み、閾値より大きければステップＳ３０４に戻る。
【００７７】
ステップＳ３０７では、前記差分を最小限にする照明形状等の補正量を与えると同時に、ベストフォーカス差を低減する投影レンズ収差等の補正量を与えているため、差分（ＯＰＥ誤差）が閾値以上になり得る。そのため、差分が閾値以下になるまでステップＳ３０４〜Ｓ３０８を繰り返す。
【００７８】
（ステップＳ３０９）露光装置３０及び露光装置３１によって露光処理が行われる。露光装置３１には、管理部３２によって第１補正量及び第２補正量が適用される。
【００７９】
このような方法により、露光装置３０のＯＰＥ情報と露光装置３１のＯＰＥ情報との差分を小さくし、同じパターンが形成されたマスクを両方の露光装置に使用することができる。露光装置毎にＯＰＣを施したマスクを準備する必要がないため、半導体デバイス製造のコストを削減できる。
【００８０】
また、パターン間ベストフォーカス差を抑制し、レジスト寸法精度を向上させ、半導体デバイス生産の歩留まりを向上させることができる。
【００８１】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０  露光装置
１１  照明光学系
１２  マスクステージ
１３  投影光学系
１４  ウェーハステージ
１５  マスク
１６  ウェーハ
１７  感光性膜
１８  管理部
１９  計算部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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