(57)【要約】【課題】種々のパターン密度を有した基板に対してパターン間の段差に起因するデフォーカス量を抑制することができる露光方法、露光装置および半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】実施形態の露光方法は、露光装置に設定される収差補正値と前記露光装置が前記収差補正値で第１の基板にパターンを露光する際のベストフォーカスとの関係を示すフォーカス感度と、前記パターンと、が対応付けられたフォーカス感度情報を入力する入力ステップを含んでいる。また、前記露光方法は、前記フォーカス感度情報および第２の基板の表面段差に基づいて、前記第２の基板に露光されるパターン群のベストフォーカスが第１の条件を満たす収差補正値を算出する算出ステップを含んでいる。また、前記露光方法は、前記露光装置が、前記第１の条件を満たす収差補正値を用いて前記第２の基板を露光する露光ステップを含んでいる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置に設定される収差補正値と前記露光装置が前記収差補正値で第１の基板にパターンを露光する際のベストフォーカスとの関係を示すフォーカス感度と、前記パターンと、が対応付けられたフォーカス感度情報を入力する入力ステップと、
第２の基板の表面段差を計測する計測ステップと、
前記フォーカス感度情報および前記表面段差に基づいて、前記第２の基板に露光されるパターン群のベストフォーカスが第１の条件を満たす収差補正値を算出する算出ステップと、
前記露光装置が、前記第１の条件を満たす収差補正値を用いて前記第２の基板を露光する露光ステップと、
を含む露光方法。
【請求項２】
前記第１の条件を満たす収差補正値は、前記パターン群へのベストフォーカスのうちの最大値と最小値との差が最小となる収差補正値である、
請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記露光装置が、前記第２の基板を露光する際に用いるマスクと同じマスクパターンが形成されたマスクを用いるとともに、前記収差補正値およびフォーカス値を変動させて前記第１の基板を露光することによって、前記第１の基板に前記パターンを形成するパターン形成ステップと、
前記パターンのパターン寸法を測定する測定ステップと、
前記パターン寸法と、変動させた前記収差補正値と、変動させた前記フォーカス値と、に基づいて、前記フォーカス感度を算出する感度算出ステップと、
をさらに含む、
請求項１または２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記収差補正値は、球面収差、非点収差、またはコマ収差を補正する補正値である、
請求項１から３のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項５】
前記算出ステップでは、基板単位で前記第１の条件を満たす収差補正値を算出し、
前記露光ステップでは、前記基板単位で前記第１の条件を満たす収差補正値を用いて前記第２の基板を露光する、
請求項１から４のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項６】
前記算出ステップでは、前記第２の基板の露光ショット毎に前記第１の条件を満たす収差補正値を算出し、
前記露光ステップでは、前記第２の基板の露光ショット毎に前記第１の条件を満たす収差補正値を用いて前記第２の基板を露光する、
請求項１から４のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項７】
前記パターン群は、第１の高さおよび第１のパターン密度を有した第１のパターンと、第２の高さおよび第２のパターン密度を有した第２のパターンと、を含み、
前記算出ステップでは、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンのベストフォーカスが前記第１の条件を満たす収差補正値を算出する、
請求項１から６のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項８】
前記第１のパターンは、メモリセル領域に露光されるパターンであり、
前記第２のパターンは、前記メモリセル領域の周辺に配置される周辺領域に露光されるパターンである、
請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
露光光を出射する露光部と、
前記露光部に設定される収差補正値と前記露光部が前記収差補正値で第１の基板にパターンを露光する際のベストフォーカスとの関係を示すフォーカス感度と、前記パターンとが対応付けられたフォーカス感度情報を入力する入力部と、
第２の基板の表面段差を計測する段差計測部と、
前記フォーカス感度情報および前記表面段差に基づいて、前記第２の基板に露光されるパターン群のベストフォーカスが第１の条件を満たす収差補正値を算出する補正値算出部と、
を備え、
前記露光部が、前記第１の条件を満たす収差補正値を用いて前記第２の基板を露光する、
露光システム。
【請求項１０】
露光装置に設定される収差補正値と前記露光装置が前記収差補正値で第１の基板にパターンを露光する際のベストフォーカスとの関係を示すフォーカス感度と、前記パターンとが対応付けられたフォーカス感度情報を入力する入力ステップと、
被加工膜が形成されている第２の基板の表面段差を計測する計測ステップと、
前記フォーカス感度情報および前記表面段差に基づいて、前記第２の基板に露光されるパターン群のベストフォーカスが第１の条件を満たす収差補正値を算出する算出ステップと、
前記露光装置が、前記第１の条件を満たす収差補正値を用いて前記第２の基板を露光する露光ステップと、
前記第２の基板を現像して前記パターン群を形成する形成ステップと、
前記パターン群をマスクとして前記第２の基板をエッチングすることにより前記被加工膜を加工する加工ステップと、
を含む半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、露光方法、露光システムおよび半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置が形成される基板は、基板上で高さが局所的に高い領域と低い領域とが混在する場合がある。このような段差を有した基板が露光されると、段差のある領域間でベストフォーカス差が発生してしまう。この場合、段差に応じた適切なフォーカスが設定されることにより、パターン間の高低差に起因するデフォーカスを低減することができる。
【０００３】
また、領域間の段差が一定で、且つ領域間で疎密差の異なるパターンが配置されている場合には、球面収差が調整されたうえで露光されることにより、領域間のベストフォーカス差を低減することができる。
【０００４】
しかしながら、種々のパターン密度を有した基板において基板毎にパターン間の高さが変動する場合には、パターン間のベストフォーカス差を低減するための球面収差の最適値が変動してしまう。この場合、パターン間の段差が原因で各パターンのデフォーカス量が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２７５４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、種々のパターン密度を有した基板に対してパターン間の段差に起因するデフォーカス量を抑制することができる露光方法、露光装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、露光方法が提供される。前記露光方法は、露光装置に設定される収差補正値と前記露光装置が前記収差補正値で第１の基板にパターンを露光する際のベストフォーカスとの関係を示すフォーカス感度と、前記パターンと、が対応付けられたフォーカス感度情報を入力する入力ステップを含んでいる。また、前記露光方法は、第２の基板の表面段差を計測する計測ステップと、前記フォーカス感度情報および前記表面段差に基づいて、前記第２の基板に露光されるパターン群のベストフォーカスが第１の条件を満たす収差補正値を算出する算出ステップと、を含んでいる。また、前記露光方法は、前記露光装置が、前記第１の条件を満たす収差補正値を用いて前記第２の基板を露光する露光ステップを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、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。
【図２】図２は、ショット内の構成を説明するための図である。
【図３】図３は、ショット内のパターン密度を説明するための図である。
【図４】図４は、ショット内の段差を説明するための図である。
【図５】図５は、球面収差を説明するための図である。
【図６】図６は、実施形態にかかる露光処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図７Ａ】図７Ａは、マイナスの収差補正値が設定された場合のフォーカス値とパターン寸法との関係を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、収差補正値が設定されなかった場合のフォーカス値とパターン寸法との関係を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、プラスの収差補正値が設定された場合のフォーカス値とパターン寸法との関係を示す図である。
【図８Ａ】図８Ａは、セル領域よりも周辺領域が低い場合のフォーカス感度を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、セル領域と周辺領域とが同じ高さである場合のフォーカス感度を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、セル領域よりも周辺領域が高い場合のフォーカス感度を示す図である。
【図９】図９は、実施形態にかかる制御部のハードウェア構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係る露光方法、露光システムおよび半導体装置の製造方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（実施形態）
図１は、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。露光装置（露光システム）１０は、半導体回路基板などの基板に露光光を照射する装置である。露光装置１０は、入力部１１と、記憶部１２と、段差計測部１３と、制御部１４と、露光部１５とを備えている。
【００１１】
入力部１１は、外部装置から後述のフォーカス感度情報１２１を受付けて記憶部１２に入力する。フォーカス感度情報１２１は、基板を露光する際のベストフォーカスと、収差補正値との対応関係を示すフォーカス感度の情報である。
【００１２】
基板は、領域毎に種々の高さを有しており、領域間で高さに差（高低差）が生じている。換言すると、基板は、領域間で段差（表面段差）を有している。このように、基板は、領域毎に種々の高さを有しているので、基板内のパターンには高低差が生じている。すなわち、基板内では、パターンの高さが、パターンの座標毎に異なっている。なお、実施形態におけるパターンの高さは、パターン自体の高さではなく、基板表面の高低差に起因する高さである。換言すると、実施形態におけるパターンの高さは、パターンが形成される位置（パターン底面）の高さである。パターン自体の高さは、基板内の全面で略同じである。
【００１３】
収差は、露光装置１０の光学系における理想の結像位置からのずれであり、収差補正値は、収差を補正する補正値である。収差は、球面収差、非点収差、またはコマ収差である。実施形態では、収差が球面収差である場合について説明する。したがって、以下で説明する収差補正値は、球面収差補正値である。
【００１４】
また、基板内の各領域は、種々のパターン密度を有している。このように、基板内の各領域は、種々のパターン密度および種々の高さを有している。したがって、基板上では、パターン毎にベストフォーカスが異なり、パターン毎にフォーカス感度が異なる。
【００１５】
このため、実施形態のフォーカス感度情報（対応関係情報）１２１では、基板内のパターン（座標など）と、フォーカス感度とが対応付けされている。換言すると、フォーカス感度情報１２１は、パターン毎のフォーカス感度を有している。フォーカス感度は、収差補正値の変動量に対するベストフォーカスの変動量である。具体的には、フォーカス感度は、露光装置１０に設定される収差補正値と露光装置１０がこの収差補正値で基板にパターンを露光する際のベストフォーカスとの関係を示している。換言すると、フォーカス感度は、横軸を収差補正値とし、縦軸をベストフォーカスとした場合の傾き（係数）である。フォーカス感度情報１２１では、例えば、第１のパターンに対しては、第１の高さ（第１のベストフォーカス）と、第１の収差補正値とが対応付けされている。また、各パターンは、パターンの配置される座標などによって識別されている。
【００１６】
なお、本実施形態では、フォーカス感度情報１２１が、基板内の情報である場合について説明するが、フォーカス感度情報１２１は、ショット内の情報であってもよい。すなわち、フォーカス感度情報１２１は、基板内の高さと収差補正値との対応関係であってもよいし、ショット内の高さと収差補正値との対応関係であってもよい。
【００１７】
段差計測部１３は、フォーカスセンサを備えており、フォーカスセンサで基板内の各領域の高さ（基板内の段差）を計測し、計測結果である段差情報１２２を記憶部１２に送る。段差情報１２２は、基板内の座標と高さとが対応付けされた情報である。記憶部１２は、外部装置から送られてくるフォーカス感度情報１２１と、段差計測部１３から送られてくる段差情報１２２とを記憶する。
【００１８】
制御部１４は、露光部１５を制御する。制御部１４は、基板毎に基板に適切な収差補正値を算出する補正値算出部１６を有している。補正値算出部１６は、記憶部１２からフォーカス感度情報１２１および段差情報１２２を読み出すとともに、読み出したフォーカス感度情報１２１および段差情報１２２に基づいて、適切な収差補正値を算出する。
【００１９】
具体的には、補正値算出部１６は、基板上の各パターンが有している、収差補正値とベストフォーカスとの対応関係（フォーカス感度）を、フォーカス感度情報１２１から抽出する。また、補正値算出部１６は、基板上の各パターンが有している高さを段差情報１２２から抽出する。そして、補正値算出部１６は、各パターンの、フォーカス感度と高さとの関係に基づいて、パターン間のベストフォーカス差が最小となる収差補正値を算出する。なお、補正値算出部１６は、ベストフォーカスの標準偏差が最小となる収差補正値を算出してもよい。
【００２０】
制御部１４は、補正値算出部１６が算出した収差補正値を用いて、露光光を出射する露光部１５を制御する。露光部１５は、制御部１４からの指示に従って収差を補正したうえで基板を露光する。具体的には、露光部１５は、制御部１４から送られてくる収差補正値で収差を補正したうえで基板を露光する。
【００２１】
本実施形態では、製品となる基板（以下、製品基板という）を露光する前にサンプル基板を用いてフォーカス感度情報１２１が作成される。サンプル基板は、製品基板と同様のパターンが形成された基板である。換言すると、サンプル基板には、製品基板と同様の膜が積層されている。なお、サンプル基板は、複数枚が用いられてもよい。
【００２２】
フォーカス感度情報１２１が作成される際には、サンプル基板にレジストが塗布され、露光装置１０が、種々の収差補正値および種々のフォーカス値でサンプル基板を露光する。なお、サンプル基板を露光する露光装置は、露光装置１０以外の露光装置であってもよい。また、サンプル基板を露光する際に用いられるフォトマスクは、製品基板にパターンが形成される際に用いられるフォトマスクと同じマスクパターンが形成されたフォトマスクである。したがって、サンプル基板を露光する際に用いられるフォトマスクは、製品基板を露光する際に用いられるフォトマスクと同一のものでなくてもよく、同一のマスクパターンが形成された異なるフォトマスクであってもよい。
【００２３】
サンプル基板は、露光された後、現像され、サンプル基板上にレジストパターンが形成される。これにより、製品加工時と同じレジストパターンが、種々の条件でサンプル基板上に形成される。このサンプル基板上に形成されたレジストパターンが、サンプルパターンである。
【００２４】
この後、サンプルパターンの寸法（パターン幅など）が、ＣＤ−ＳＥＭ（Critical  Dimension-Scanning  Electron  Microscope）といった測定装置で測定される。そして、収差補正値と、フォーカス値と、サンプルパターンの寸法と、の対応関係に基づいて、フォーカス感度情報１２１が作成される。
【００２５】
サンプルパターンの寸法は、フォーカス値毎に異なる寸法となる。フォーカス値のうち、サンプルパターンの寸法が最大寸法または最小寸法となったフォーカス値がベストフォーカス値である。例えば、サンプルパターンが、スペースパターンである場合、サンプルパターンの寸法が最大寸法となったフォーカス値がベストフォーカス値である。また、サンプルパターンが、ラインパターンである場合、サンプルパターンの寸法が最小寸法となったフォーカス値がベストフォーカス値である。なお、以下では、サンプルパターンが、スペースパターンである場合について説明する。
【００２６】
ベストフォーカス値は、収差補正値毎に異なる値となる。そして、収差補正値とベストフォーカス値との対応関係が、フォーカス感度である。フォーカス感度情報１２１が作成される際には、このフォーカス感度が、パターンと対応付けされる。
【００２７】
ここで、ショット内の構成、ショット内のパターン密度、およびショット内の段差について説明する。図２は、ショット内の構成を説明するための図である。図２は、ショット２０の上面図である。図２では、サンプル基板および製品基板に配置される露光ショットの構成例を示している。ウエハなどのサンプル基板および製品基板には、露光の単位であるショット２０が複数配置される。
【００２８】
ショット２０は、セル領域および周辺領域などの複数の領域を含んでいる。図２では、ショット２０が、セル領域２１Ｐ，２１Ｑと、周辺領域２２Ｐ，２２Ｑとを含んで構成されている場合を示している。セル領域２１Ｐ，２１Ｑは、メモリセルが配置される領域であり、周辺領域２２Ｐ，２２Ｑは、セル領域２１Ｐ，２１Ｑを分離するための素子分離領域（アイソレーション領域）である。周辺領域２２Ｐ，２２Ｑは、セル領域２１Ｐ，２１Ｑの周辺に配置される。セル領域２１Ｐ，２１Ｑには、寸法の小さなセルパターン（第１のパターン）が配置され、周辺領域２２Ｐ，２２Ｑには、セルパターンよりも寸法の大きなアイソレーションパターン（第２のパターン）が配置される。
【００２９】
したがって、ショット２０では、領域毎に種々のパターン密度を有している。パターン密度は、領域内に配置されているパターンの密度である。例えば、セル領域２１Ｑの中央部であるセル部２５Ａは、第１のパターン密度を有している。また、セル領域２１Ｑと周辺部２５Ｃとの境界である境界部２５Ｂは、第２のパターン密度を有しており、周辺領域２２Ｑの中央部である周辺部２５Ｃは、第３のパターン密度を有している。
【００３０】
図３は、ショット内のパターン密度を説明するための図である。図３では、セル部２５Ａ、境界部２５Ｂ、および周辺部２５Ｃの上面図を示している。セル部２５Ａには、寸法幅Ｄａのスペースパターン２５０Ａが配置され、境界部２５Ｂには、寸法幅Ｄｂのスペースパターン２５０Ｂが配置され、周辺部２５Ｃには、寸法幅Ｄｃのスペースパターン２５０Ｃが配置される。スペースパターン２５０Ａ〜２５０Ｃは、ラインパターン２５１とラインパターン２５１との間の隙間のパターン、ラインパターン２５１とラインパターン２５２との間の隙間のパターン、またはラインパターン２５２とラインパターン２５２との間の隙間のパターンである。本実施形態では、説明の便宜上、寸法幅Ｄａ〜Ｄｃが同じである場合について説明する。
【００３１】
セル部２５Ａには、小さな寸法のラインパターン２５１が配置されている。また、境界部２５Ｂには、小さな寸法のラインパターン２５１および大きな寸法のラインパターン２５２が配置されている。また、周辺部２５Ｃには、大きな寸法のラインパターン２５２が配置されている。したがって、セル部２５Ａは、境界部２５Ｂよりもラインパターンのパターン密度が低く、境界部２５Ｂは、周辺部２５Ｃよりもラインパターンのパターン密度が低い。換言すると、セル部２５Ａは、境界部２５Ｂよりも単位面積当たりのスペースパターンの密度が高く、境界部２５Ｂは、周辺部２５Ｃよりも単位面積当たりのスペースパターンの密度が低い。
【００３２】
図４は、ショット内の段差を説明するための図である。図４では、セル領域２１Ｑおよび周辺領域２２Ｑの断面図を示している。セル領域２１Ｑの下層側と周辺領域２２Ｑの下層側とは、異なるパターンが積層されているので、セル領域２１Ｑと周辺領域２２Ｑとの間には段差がある。図４では、セル領域２１Ｑが、周辺領域２２Ｑよりも低い場合を示しているが、セル領域２１Ｑが、周辺領域２２Ｑよりも高くてもよい。
【００３３】
このように、スペースパターン２５０Ａ〜２５０Ｃは、パターン密度および高さが異なるので、フォーカス値および収差補正値を変動させることにより、スペースパターン２５０Ａ〜２５０Ｃの寸法幅Ｄａ〜Ｄｃはそれぞれ異なる変動量を示すこととなる。
【００３４】
図５は、球面収差を説明するための図である。露光装置１０で製品基板を露光する場合、ゼルニケ多項式のＺ9成分を用いて示される球面収差（収差分布３０）が発生する。このため、露光装置１０は、球面収差を補正するための球面収差補正値を用いて製品基板を露光する。この場合において、実施形態の露光装置１０は、パターン間のベストフォーカス差が最小となる球面収差補正値を算出し、算出した球面収差補正値を用いて製品基板を露光する。
【００３５】
つぎに、露光装置１０を用いた露光処理の処理手順について説明する。図６は、実施形態にかかる露光処理の処理手順を示すフローチャートである。製品基板を露光する前にサンプル基板を用いてフォーカス感度情報１２１が作成される。
【００３６】
フォーカス感度情報１２１が作成される際には、サンプル基板にレジストが塗布される。そして、露光装置１０が、製品加工時と同じマスクを用い、収差補正値およびフォーカス値を変動させた種々の露光条件でサンプル基板にパターンを露光する。この後、サンプル基板が現像される。これにより、製品加工時と同じパターン（サンプルパターン）が、種々の条件でサンプル基板上に形成される（ステップＳ１０）。
【００３７】
この後、各サンプルパターンのパターン寸法が計測される。そして、変動させた収差補正値と、変動させたフォーカス値と、サンプルパターンのパターン寸法と、の対応関係に基づいて、フォーカス感度（収差補正値に対するベストフォーカス）がサンプルパターン毎に算出される（ステップＳ２０）。そして、サンプルパターンの座標と、フォーカス感度とが対応付けされたフォーカス感度情報１２１が作成される。
【００３８】
ここで、フォーカス感度の算出方法について説明する。なお、以下では、セル部２５Ａへのフォーカスを０（基準）とした場合の、フォーカス感度の算出方法について説明する。
【００３９】
図７Ａは、マイナスの収差補正値が設定された場合のフォーカス値とパターン寸法との関係を示す図である。図７Ｂは、収差補正値が設定されなかった場合のフォーカス値とパターン寸法との関係を示す図である。図７Ｃは、プラスの収差補正値が設定された場合のフォーカス値とパターン寸法との関係を示す図である。
【００４０】
ここでは、境界部２５Ｂのスペースパターン２５０Ｂが有するフォーカス感度および周辺部２５Ｃのスペースパターン２５０Ｃが有するフォーカス感度について説明する。図７Ａ〜図７Ｃの横軸はフォーカス値であり、縦軸はスペースパターン２５０Ｂ，２５０Ｃのパターン寸法（ＣＤ）である。また、寸法特性３１Ｂ，３２Ｂ，３３Ｂは、スペースパターン２５０Ｂの寸法特性であり、寸法特性３１Ｃ，３２Ｃ，３３Ｃは、スペースパターン２５０Ｃの寸法特性である。
【００４１】
図７Ａ〜図７Ｃにおいて、寸法特性３１Ｂ，３１Ｃ，３２Ｂ，３２Ｃ，３３Ｂ，３３Ｃに示すように、最大の寸法となるフォーカス値がベストフォーカスである。換言すると、各寸法特性の頂点に対応するフォーカス値がベストフォーカスである。
【００４２】
図７Ａに示すように、マイナスの収差補正値が設定された場合、スペースパターン２５０Ｂへのベストフォーカス（寸法特性３１Ｂの頂点３５ｂ）は、フォーカス値＝０から少しマイナス側にシフトする。また、マイナスの収差補正値が設定された場合、スペースパターン２５０Ｃへのベストフォーカス（寸法特性３１Ｃの頂点３５ｃ）は、スペースパターン２５０Ｂへのベストフォーカスよりも大きくマイナス側にシフトする。なお、ここではスペースパターン２５０Ａへのフォーカスを基準としているので、スペースパターン２５０Ａへのベストフォーカスは、マイナスの収差補正値が設定された場合であってもシフトしない。
【００４３】
図７Ｂに示すように、０の収差補正値が設定された場合、スペースパターン２５０Ｂ，２５０Ｃへのベストフォーカス（寸法特性３２Ｂの頂点３６ｂ、寸法特性３２Ｃの頂点３６ｃ）は、フォーカス値＝０からシフトせず、フォーカス値が０のままである。なお、ここではスペースパターン２５０Ａへのフォーカスを基準としているので、０の収差補正値が設定された場合、スペースパターン２５０Ａへのベストフォーカスはシフトしない。
【００４４】
図７Ｃに示すように、プラスの収差補正値が設定された場合、スペースパターン２５０Ｂへのベストフォーカス（寸法特性３３Ｂの頂点３７ｂ）は、フォーカス値＝０から少しプラス側にシフトする。また、プラスの収差補正値が設定された場合、スペースパターン２５０Ｃへのベストフォーカス（寸法特性３３Ｃの頂点３７ｃ）は、スペースパターン２５０Ｂへのベストフォーカスよりも大きくプラス側にシフトする。なお、ここではスペースパターン２５０Ａへのフォーカスを基準としているので、スペースパターン２５０Ａへのベストフォーカスは、プラスの収差補正値が設定された場合であってもシフトしない。
【００４５】
このように、境界部２５Ｂのスペースパターン２５０Ｂは、マイナスの収差補正値、０の収差補正値、プラスの収差補正値に対して、寸法特性３１Ｂ、寸法特性３２Ｂ、寸法特性３３Ｂを示す。換言すると、境界部２５Ｂのスペースパターン２５０Ｂは、収差補正値に応じてベストフォーカスが変動する。
【００４６】
また、周辺部２５Ｃのスペースパターン２５０Ｃは、マイナスの収差補正値、０の収差補正値、プラスの収差補正値に対して、寸法特性３１Ｃ、寸法特性３２Ｃ、寸法特性３３Ｃを示す。換言すると、周辺部２５Ｃのスペースパターン２５０Ｃは、収差補正値に応じてベストフォーカスが、スペースパターン２５０Ｂよりも大きく変動する。また、セル部２５Ａのスペースパターン２５０Ａは、収差補正値を変動させても、ベストフォーカスが変動しない。
【００４７】
このように、パターンによって収差補正値とベストフォーカスとの対応関係の変動の仕方（フォーカス感度）が異なる。各パターンは、パターン密度およびパターンの高さが異なるので、パターン密度およびパターンの高さの相違によって収差補正値とベストフォーカスとの対応関係の変動の仕方が異なる。換言すると、パターン密度およびパターンの高さが異なると、フォーカス感度が異なる。
【００４８】
作成されたフォーカス感度情報１２１は、露光装置１０が格納している露光レシピに入力される。換言すると、露光レシピに、フォーカス感度情報１２１（各サンプルパターンの座標とフォーカス感度）が入力される（ステップＳ３０）。これにより、記憶部１２が、フォーカス感度情報１２１を記憶する。露光レシピは、露光装置１０が、製品基板を露光する際に用いる情報である。露光レシピには、フォーカス値、露光量およびフォーカス感度情報１２１が含まれている。
【００４９】
露光装置１０は、フォーカス感度情報１２１を格納した後、製品基板を搬入する。そして、段差計測部１３が、製品基板の段差（表面の高さ）を計測する（ステップＳ４０）。段差計測部１３は、計測した段差を段差情報１２２として記憶部１２に送信する。これにより、記憶部１２が、段差情報１２２を記憶する。
【００５０】
補正値算出部１６は、記憶部１２からフォーカス感度情報１２１および段差情報１２２を読み出す。そして、補正値算出部１６は、読み出したフォーカス感度情報１２１および段差情報１２２に基づいて、製品基板上に形成されるパターン群のベストフォーカスが第１の条件を満たす収差補正値を算出する。第１の条件を満たす収差補正値は、例えば、パターン群へのベストフォーカスのうちの最大値と最小値との差が最小となる収差補正値である。この場合、補正値算出部１６は、読み出したフォーカス感度情報１２１および段差情報１２２に基づいて、製品基板上のパターン群のベストフォーカス差が最小になる収差補正値を算出する（ステップＳ５０）。
【００５１】
例えば、補正値算出部１６は、製品基板上の第１〜第Ｎ（Ｎは自然数）のパターンに対応する第１〜第Ｎのフォーカス感度ｋ１〜ｋｎを、フォーカス感度情報１２１から抽出する。また、補正値算出部１６は、製品基板上の第１〜第Ｎのパターンに対応する第１〜第Ｎの高さを、段差情報１２２から抽出する。そして、以下の式を用いて、第１〜第Ｎのパターンのベストフォーカス差が最小になる収差補正値を算出する。なお、ＢＦ１〜ＢＦｎは、第１〜第Ｎのパターンのベストフォーカスであり、Ｓは、収差補正値であり、Ｚ１〜Ｚｎは、第１〜第Ｎのパターンの高さである。
ＢＦ１＝ｋ１×Ｓ×Ｚ１
ＢＦ２＝ｋ２×Ｓ×Ｚ２
・・・
ＢＦｎ＝ｋｎ×Ｓ×Ｚｎ
【００５２】
図８Ａは、セル領域よりも周辺領域が低い場合のフォーカス感度を示す図である。図８Ｂは、セル領域と周辺領域とが同じ高さである場合のフォーカス感度を示す図である。図８Ｃは、セル領域よりも周辺領域が高い場合のフォーカス感度を示す図である。
【００５３】
図８Ａ〜図８Ｃでは、収差補正値とベストフォーカス値との対応関係であるフォーカス感度を示している。図８Ａ〜図８Ｃの横軸は、収差補正値であり、縦軸はベストフォーカス値である。縦軸のプラス方向が露光光の焦点を調整するレンズの方向（レンズ側）である。フォーカス特性４１Ａ，４２Ａ，４３Ａの傾き（ベストフォーカス／収差補正値）は、スペースパターン２５０Ａのフォーカス感度であり、フォーカス特性４１Ｃ，４２Ｃ，４３Ｃの傾き（ベストフォーカス／収差補正値）は、スペースパターン２５０Ｃのフォーカス感度である。
【００５４】
スペースパターン２５０Ａのフォーカス感度は、セル領域２１Ｐ，２１Ｑと周辺領域２２Ｐ，２２Ｑとの高さに関わらず一定である。換言すると、スペースパターン２５０Ａのフォーカス感度は、フォーカス特性４１Ａ，４２Ａ，４３Ａで同じである。また、ここではスペースパターン２５０Ａへのフォーカスを基準としているので、セル領域２１Ｐ，２１Ｑと周辺領域２２Ｐ，２２Ｑとの高低差に関係なく、収差補正値が０の場合のセル領域２１Ｐ，２１Ｑへのベストフォーカス値は０である。
【００５５】
また、スペースパターン２５０Ｃのフォーカス感度は、セル領域２１Ｐ，２１Ｑと周辺領域２２Ｐ，２２Ｑとの高さに関わらず一定である。換言すると、スペースパターン２５０Ｃのフォーカス感度は、フォーカス特性４１Ｃ，４２Ｃ，４３Ｃで同じである。
【００５６】
図８Ａに示すように、セル領域２１Ｐ，２１Ｑよりも周辺領域２２Ｐ，２２Ｑが低い場合、周辺領域２２Ｐ，２２Ｑのフォーカス特性４１Ｃは、セル領域２１Ｐ，２１Ｑおよび周辺領域２２Ｐ，２２Ｑが同じ高さである場合よりも、ベストフォーカスがマイナス側にシフトする。そして、フォーカス特性４１Ａ，４１Ｃ間の差が最小となる収差補正値が、最適な収差補正値（最適値）となる。
【００５７】
また、図８Ｂに示すように、セル領域２１Ｐ，２１Ｑと周辺領域２２Ｐ，２２Ｑとが同じ高さである場合、フォーカス特性４２Ａ，４２Ｃは、ベストフォーカスがシフトしない。このため、フォーカス値＝０となる収差補正値が、最適な収差補正値となる。
【００５８】
また、図８Ｃに示すように、セル領域２１Ｐ，２１Ｑよりも周辺領域２２Ｐ，２２Ｑが高い場合、周辺領域２２Ｐ，２２Ｑのフォーカス特性４３Ｃは、セル領域２１Ｐ，２１Ｑおよび周辺領域２２Ｐ，２２Ｑが同じ高さである場合よりも、ベストフォーカスがプラス側にシフトする。そして、フォーカス特性４３Ａ，４３Ｃ間の差が最小となる収差補正値が、最適な収差補正値となる。なお、ここでは、２つのフォーカス特性に対して最適な収差補正値を算出する場合について説明したが、３つ以上のフォーカス特性に対して最適な収差補正値を算出する場合、補正値算出部１６は、パターン間のベストフォーカス差（最大値と最小値の差）が最小となる収差補正値を算出する。
【００５９】
このように、セル領域２１Ｐ，２１Ｑと周辺領域２２Ｐ，２２Ｑとの高さの差に応じて、収差補正値の最適値は変動する。露光装置１０の露光部１５は、補正値算出部１６が算出した収差補正値を用いて製品基板を露光する（ステップＳ６０）。露光装置１０は、製品基板毎にステップＳ４０〜Ｓ６０の処理を実行する。換言すると、露光装置１０は、製品基板単位で段差の計測と、収差補正値の算出と、収差補正値で収差を補正して製品基板を露光する。
【００６０】
このように、露光装置１０は、製品基板毎の段差から、パターン間のベストフォーカス差に対して適切な収差補正値を算出し、露光時に収差補正を実行して露光する。
【００６１】
なお、本実施形態では、露光装置１０が、段差計測部１３を備える場合について説明したが、段差計測部１３は、露光装置１０の外部に配置されてもよい。また、本実施形態では、基板毎に段差を測定し、基板毎に収差補正値を算出する場合について説明したが、露光ショット毎に段差を測定し、露光ショット毎に収差補正値を算出してもよい。
【００６２】
製品基板上に半導体デバイス（半導体集積回路）が製造される際には、収差補正値を算出する処理と算出した収差補正値で露光する処理とが、例えばウエハプロセスのレイヤ毎に行われる。具体的には、製品基板上に被加工膜が形成された後、被加工膜上にレジストが塗布される。この後、露光装置１０が、製品基板の段差を測定して、製品基板への収差補正値を算出する。さらに、露光装置１０が、算出した収差補正値で製品基板を露光する。その後、製品基板が現像されることにより、製品基板上にレジストパターンが形成される。上述した段差の測定処理、収差補正値の算出処理、露光処理は、各製品基板に対して行われる。そして、各製品基板は、レジストパターンをマスクとして被加工膜がエッチングされる。これにより、レジストパターンに対応する実パターンが各製品基板上に形成される。半導体デバイスが製造される際には、被加工膜の形成処理、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。なお、収差補正値は、製品基板のレイヤ毎に算出される。
【００６３】
つぎに、制御部１４のハードウェア構成について説明する。図９は、実施形態にかかる制御部のハードウェア構成を示す図である。制御部１４は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）９１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）９２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）９３を有している。制御部１４では、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３がバスラインを介して接続されている。
【００６４】
ＣＰＵ９１は、コンピュータプログラムである補正値算出プログラム９７を用いて収差補正値を算出する。補正値算出プログラム９７は、コンピュータで実行可能な、収差補正値を算出するための複数の命令を含むコンピュータ読取り可能かつ非遷移的な記録媒体（nontransitory  computer  readable  recording  medium）を有するコンピュータプログラムプロダクトである。補正値算出プログラム９７では、複数の命令が、収差補正値の算出処理をコンピュータに実行させる。
【００６５】
補正値算出プログラム９７は、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ９３へロードされる。図９では、補正値算出プログラム９７がＲＡＭ９３へロードされた状態を示している。
【００６６】
ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされた補正値算出プログラム９７を実行する。具体的には、制御部１４では、使用者による指示入力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内から補正値算出プログラム９７を読み出してＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。
【００６７】
制御部１４で実行される補正値算出プログラム９７は、補正値算出部１６を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
【００６８】
このように、本実施形態では、露光装置１０が、収差補正値とベストフォーカスとの関係を示すフォーカス感度情報１２１と、製品基板の段差を示す段差情報１２２とに基づいて、製品基板に露光されるパターン群のベストフォーカス差が最小となる収差補正値を算出している。そして、露光装置１０が、ベストフォーカス差が最小となる収差補正値を用いて製品基板を露光している。これにより、パターン間のフォーカス差を最小にすることができるので、種々のパターン密度を有した製品基板に対してパターン間の段差に起因するデフォーカス量を抑制することが可能となる。
【００６９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７０】
１０…露光装置、１１…入力部、１２…記憶部、１３…段差計測部、１４…制御部、１５…露光部、１６…補正値算出部、２０…ショット、２１Ｐ，２１Ｑ…セル領域、２２Ｐ，２２Ｑ…周辺領域、２５Ａ…セル部、２５Ｂ…境界部、２５Ｃ…周辺部、３０…収差分布、１２１…フォーカス感度情報、１２２…段差情報、２５０Ａ〜２５０Ｃ…スペースパターン、２５１，２５２  ラインパターン。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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