(57)【要約】【課題】露光装置外のプロセス要因、特にマスクのパターン線幅描画誤差に起因した、感光基板の焼き付けパターン線幅の縦横方向誤差（線幅HV差）を、マスクに応じて適正範囲内に制御する露光装置を適用すること。【解決手段】マスク毎に、感光基板の焼き付けパターンの水平方向と垂直方向の線幅誤差（線幅HV差）を、マスク内のパターン描画領域に応じて測定する。前記マスク内のパターン描画領域に応じ、線幅HV差を適正範囲内に補正する照明光の光強度分布値を測定し、前記光強度分布値を補正パラメータとして露光装置に設定する。露光装置で感光基板を露光する際、走査露光中に、前記マスク内のパターン描画領域に照明光が達した時点で、設定した補正パラメータに従い照明光の光強度分布値を制御することで、マスク毎にマスク内のパターン描画領域に応じた線幅HV差を適正範囲に制御する。【選択図】    図１
2015079807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの照明光でマスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンを所定の結像面に投影する投影光学系と、前記照明光の光強度分布を調整する光強度分布調整手段と、前記マスクのパターン描画領域に応じた前記照明光の光強度分布値を設定する光強度分布設定手段とを具備し、
前記投影光学系を介して前記マスクと共役位置にある感光基板上に露光する投影露光装置において、前記感光基板の走査露光中に、前記マスクのパターン描画領域に応じた前記照明光の光強度分布値に基づき、前記光強度分布調整手段によって光強度分布値を制御することを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
前記マスクのパターン描画領域に応じた前記照明光の光強度分布値は、前記感光基板上の水平方向のパターン線幅と垂直方向のパターン線幅の方向差による線幅誤差を補正することを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】
前記マスクのパターン描画領域に応じた前記照明光の光強度分布値は、前記マスクの２次元座標位置に応じて記録することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記マスクのパターン描画領域に応じた前記照明光の光強度分布値は、マスク識別子によりマスク毎に記録しておき、露光に使用するマスク識別子に応じた値を検索して用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記光強度分布調整手段は、前記照明光の基本形状を形成する面の近傍に配置された複数の独立に駆動可能な遮光板により構成され、複数の遮光板の中から光強度分布量に応じた遮光板を選択して位置制御することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項６】
複数の照明光の光強度分布測定値と、前記光強度分布で感光した感光基板の水平方向と垂直方向のパターン線幅の測定値から、前記感光基板上の水平方向と垂直方向のパターン線幅の方向差による線幅誤差を最小化する前記照明光の光強度分布値を計算することを特徴とする露光条件計算装置。
【請求項７】
前記光強度分布値は、パターン描画領域に応じた前記照明光の光強度分布値であることを特徴とする請求項６記載の露光条件計算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ICやLSIなどの半導体素子、液晶基板、CCD、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスを製造するための投影露光装置に関するものであり、特にこのような投影露光装置におけるデバイスの線幅制御または照明光の光強度分布調整（補正）に係わる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、LSIあるいは超LSIなどの極微細パターンから形成される半導体素子の製造工程において、マスクに描かれた回路パターンを感光剤が塗布された基板（以下『ウェハ』と称す）上に縮小露光して焼き付け成形する縮小投影露光装置が使用されている(特許文献１、２参照）。半導体素子の実装密度の向上に伴いパターンのより一層の微細化が要求され、解像力をより高めることが要求されている。解像力を高める技術の一つに、マスクを斜入射で照明する斜入射照明と呼ばれる超解像結像技術が提案されている。このような照明法では、輪帯形状や四重極形状のような特殊な形状の2次光源分布（以下『有効光源分布』と称す）を形成するものである。
【０００３】
特殊な形状の有効光源分布を形成する場合は特に、光学部材の製造誤差などに起因して発生する有効光源分布の光強度が不均一（非対称）となる影響で、ウェハに転写されるパターンの線幅が水平方向（H方向）と垂直方向（V方向）で設計線幅と異なる方向誤差（線幅HV差）が発生し、歩留まりが低下するという不都合を招く可能性がある。このような不都合を低減させるため、マスクの回路パターンに応じて良好な有効光源分布を形成することが求められており、有効光源分布の光強度が均一（対称）となるよう調整する必要がある。従来の有効光源分布の光強度不均一（非対称）を調整する方法は、ウェハステージに配置した有効光源測定器で有効光源分布の光強度を測定し、光軸に垂直な面に独立駆動可能な複数枚の遮光板を使用し、有効光源分布外形の一部の光強度を遮光することで対称性を調整する方法が提案されている。
【０００４】
また、有効光源分布の光強度が均一（対称）となるよう良好に調整しても、マスクに描画される回路パターン線幅の製造誤差等によって、ウェハに転写するパターンの縦横方向誤差（線幅HV差）が生じる課題がある。線幅HV差の変動を補償する従来技術に、特許文献３が提案されており、照明光学系にアパーチャデバイスを配置し、アパーチャデバイスにより照明光の角度分布を制御する方法が開示されている。この方法によると、ウェハに転写されたパターン線幅の検出された変動に基づいてアパーチャデバイスの形状を調整する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2004-247527号公報
【特許文献２】特開2006-19702号公報
【特許文献３】特開2003-338459号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、マスクのパターン描画誤差はランダムに発生する傾向にある為、マスク内のパターン描画領域（パターン描画位置）に応じて、より高精度に線幅HV差を適正範囲に制御する必要がある。また、マスク毎にパターン描画誤差が異なる為、使用するマスクに応じて短時間に、マスク毎の補正パラメータを算出する課題がある。
【０００７】
本発明は前記の従来技術における問題点に鑑み、露光装置外のプロセス要因、特にマスクのパターン線幅描画誤差に起因した、感光基板の焼き付けパターン線幅の縦横方向誤差（線幅HV差）を低減させるため、マスク毎に、マスク内のパターン描画領域（パターン描画位置）に応じて、短時間に且つ高精度に照明光の光強度分布値を調整・制御し、線幅HV差を適正範囲に制御する投影露光装置及びそれを用いたデバイス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】
【０００８】
上記の目的を達成するため本発明の投影露光装置は、マスクのパターン描画領域に応じた照明光の光強度分布値を設定する光強度分布設定手段と、照明光の光強度分布を調整する光強度分布調整手段とを具備し、感光基板の走査露光中に照明光がマスクを照射する位置を監視し、照明光が設定されたパターン描画領域に照射する直前に、前記光強度分布値に基づき光強度分布調整手段で光強度分布値を制御し、パターン線幅HV差を適正範囲内に制御することを特徴としている。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態において、予め強度分布調整手段で光強度分布値を変化させながらテスト露光した感光基板パターンの線幅HV差を測定することで、マスクのパターン描画領域に応じて最適な光強度分布値を求め後、マスク識別子と共にマスクのパターン描画領域に応じた光強度分布値を記憶手段に記録する。感光基板を露光に使用するマスクID（識別子）から光強度分布値を検索し、検索した光強度分布値に基づきマスクのパターン描画領域に応じて光強度分布値を制御することを特徴としている。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態において、照明光の光強度分布値を調整する光強度調整板（遮光板）は、照明光の基本形状を形成する面の近傍に配置された複数の独立に駆動可能な遮光板により構成され、複数の遮光板の中から光強度分布値に応じた遮光板を選択して位置制御することを特徴としている。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態において、マスクのパターン描画領域に応じた照明光の光強度分布値を計算する露光条件計算装置は、複数の露光装置と複数の線幅測定器にネットワークで接続されて構成さている。露光条件計算装置は、テスト露光した光強度分布値のデータと、線幅測定器で測定した感光基板パターンの線幅HVデータを受信し、マスクのパターン描画領域に応じて最適な線幅HV差となる光強度分布値の自動計算し、人手による煩雑作業を簡素化することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、露光装置外のプロセス要因で焼き付けパターン線幅の縦横差（線幅HV差）が発生した場合にでも、マスク毎に照明光の光強度分布値を良好に調整することで線幅HV差を低減することができ、特に極微細パターンの解像力を高める効果がある。
【００１３】
また、マスク内のパターン描画領域（パターン描画位置）に応じて照明光の光強度分布値を制御することで、線幅HV差を高精度で低減することができ、特に極微細パターンの解像力を高める効果がある。
【００１４】
更に、マスクに応じた光強度分布値（補正パラメータ）の算出を自動化することで、人手による煩雑な作業を簡略化でき、短時間にパターン描画領域に応じた線幅HV差を高精度で適正範囲に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】露光装置の概略構成図
【図２】図1の実施例の部分説明図
【図３】有効光源分布を形成する説明図
【図４】有効光源測定器の概略構成
【図５】光強度調整板による光強度分布量変化と線幅HV差変化を示す説明図
【図６】有効光源分布のX/Y光量比と線幅HV差の関係を示す説明図
【図７】マスク領域のX/Y光量比と線幅HV差の関係を示す説明図
【図８】マスク領域の補正パラメータ設定を示す説明図
【図９】マスク露光する際の露光方向を示す説明図
【図１０】マスク領域の補正パラメータに応じた露光動作を説明するフロー
【図１１】露光条件計算装置のシステム構成図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施例］
第一の実施例
図1は本発明の実施例に係わるステップ・アンド・スキャン型露光装置の概略構成を示す。同図においてパルスレーザー光源101は、例えばArF等のガスが封入され、レーザー光を発光する。この光源は遠紫外領域の波長193nmの光を発光する。また、レーザー光源には、共振器を構成するフロントミラー、露光波長を狭帯化するための回折格子、プリズム等からなる狭帯化モジュール、波長の安定性、スペクトル幅をモニタするための分光器やディテクタ等からなるモニタモジュール、及びシャッター等が設けられている。レーザー光源のガス交換動作、あるいは波長安定化のための制御、放電印加電圧の制御等は、インタフェースケーブルで接続した露光装置の主制御装置130からの命令で制御できるようにしてある。
【００１７】
λ／2位相板102は、水晶、フッ化マグネシウムなどの複屈折をもつ硝材で製作され、パルスレーザー光源101より射出したビームを所定の方向に電場ベクトルが向いた偏光に変換する。λ／2位相板102を光路に移動させることにより、被照明面をX偏光で照明したりY偏光で照明したり切り替えることができる。減光フィルター103は、露光量に応じて照明光の照度を変えるために切替え可能に構成されている。マイクロレンズアレイ104は、レーザー光源101からの光が床振動や露光装置の振動によって照明光学系の光軸に対してずれたり偏心したりしても、マイクロレンズアレイ104以降の光学系に入射する光の特性が変化しないように、特定の角度分布で光を射出する。
【００１８】
第1コンデンサーレンズ105は、マイクロレンズアレイ104からの光を回折光学素子106に導く。回折光学素子106は複数のスロットを有するターレット107に搭載されており、アクチュエータによって任意の素子を光軸上に移動することが可能である。回折光学素子106の射出光は、第2コンデンサーレンズ108によって集光され、回折パターン面Aに回折パターンを形成する。ターレット107に搭載してある回折光学素子106を光軸上に移動すれば回折光パターンの形状を変えることができる。
【００１９】
回折パターン面Aに形成された回折パターンは、プリズム109、第1ズームレンズ111によって輪帯率やσ値など照明光の有効光源分布のパラメータが調整される。有効光源分布とは、投影光学系121の瞳面における非光強度分布である。有効光源分布の形状を形成するプリズム109は、複数のスロットを有するターレット110に搭載されており、アクチュエータによって任意のプリズムを光軸上に移動することが可能である。σ値とは、投影レンズ121開口数に対する照明光学系開口数（有効光源分布の径）の比の値であり、第１ズームレンズ111を制御することで有効光源分布の径を拡大縮小し、σ値を所望の値に制御する。
【００２０】
図3にプリズムによって有効光源の形状を形成する模式図を示す。図3（a）は輪帯状の有効光源分布を形成させる場合であり、矢印で示す入射側に凹の円錐面（もしくは平面）301を設け、射出側に凸の円錐面302を設けたプリズムにより輪帯状の有効光源分布を形成する。また、図3（b）は四重極状の有効光源分布を形成させる場合であり、矢印で示す入射側に凹四角錐面（もしくは平面）303を設け、射出側に凸四角錐面304を設けたプリズムにより有効光源分布を形成する。更に、図3の（c）（d）に示すような一対のプリズムで構成し、ブリズムの間隔を光軸方向に相対移動可能とすれば、より多様な有効光源分布の形成が可能となる。図3（c）（d）は輪帯状の有効光源分布を形成する一対のプリズムであり、図3（c）のようにプリズムの間隔305が小さいときは発光部の幅306が太い輪帯形状の有効光源分布が形成でき、図3（d）のようにプリズムの間隔307が大きいときは発光部の幅308が細い輪帯形状の有効光源分布が形成できる。
【００２１】
図1に戻り、回折パターン面Aの回折パターンは、ほぼ相似形状を保ちながら第1ズームレンズ111の拡大縮小により有効光源分布のσ値が調整される。偏光光学素子112で偏光状態を所望の方向へ成形した後、ハエの目レンズ114の入射面に結像する。第２ズームレンズ115はハエの目レンズ114で波面分割された光束を重畳的に重ね合わせ、略均一な光分布をB面形成する。光路上のハーフミラー116は、マスク（または『レチクル』）120を照射する露光光の一部を取り出し、光量検出器117へ分岐している。リレー光学系119は、B面に形成された略均一な有効光源分布をマスク120に投影する。
【００２２】
マスク120には焼き付けを行う半導体素子の回路パターンが形成されている。可変ブラインド118は、光軸に直交方向の面に遮光板を配置し、マスク120の回路パターン面の照射領域を任意に設定可能にしている。図2にマスク120を照明している状態を示す。マスク201の回路パターン202の一部をスリット状光束203によってスリット照明しており、図1に示す投影レンズ121によってフォトレジストが塗布されたウェハ122上に回路パターン202の一部を縮小倍率β（βは例えば1/4）で縮小露光する。この時、図1に示す矢印のように、マスク120及びウェハ122を投影レンズ121とスリット状光束203に対し、投影レンズ121の縮小比率βと同じ速度比率で互いに逆方向にスキャンさせながら、パルスレーザー光源101からのパルス発光による多パルス露光を繰り返すことにより、マスク全面201の回路パターン202をウェハ122上の1チップ領域または複数チップ領域に転写する。
【００２３】
光量検出器117は、露光光の強度（露光エネルギー）に対応した出力を発生する。光量検出器117の出力は、パルスレーザー光源101のパルス発光毎に積分を行う積分回路（不図示）によって１パルスあたりの露光エネルギーに変換され、露光装置を制御する主制御装置130に入力されている。主制御装置130は、ウェハ122に塗布された感光材により定められた適正露光量に一致するよう光量検出器117で露光光を逐次計測しながら、パルスレーザー光源101の発光光量をフィードバッグ制御することにより露光量制御を行っている。
【００２４】
投影レンズ121の瞳面（マスクに対するフーリエ変換面）上には、開口部がほぼ円形である投影レンズの開口絞り（不図示）が配置され、モータ等の駆動手段によって開口部の直径を制御することで、所望の値に設定できる。また、のフィールドレンズ123は、投影レンズ121中のレンズ系の一部を構成しており、空気圧や圧電素子などを利用して投影レンズの光軸上に移動させるものであり、投影レンズの諸収差の低下を防止しつつ、投影倍率や歪曲誤差を良好にしている。
【００２５】
ウェハステージ125は3次元方向に移動可能であり、投影レンズ121の光軸方向（Ｚ方向）及び、この方向に直交する面内（Ｘ-Ｙ面）を移動できる。ウェハステージに固定された移動鏡との間の距離をレーザー干渉計126で計測することで、ウェハステージ125のＸ-Ｙ面位置が検出される。露光装置の主制御装置は、レーザー干渉計126によりウェハステージ125の位置を検出し、モータ等の駆動手段を制御することで、ウェハステージを所定のＸ-Ｙ面位置へ移動させる。
【００２６】
本実施例ではマスク120とウェハ122を所定の関係となるように位置決めした後、主制御装置130からの同期信号に基づいてパルスレーザー光源101、ウェハステージ125および、マスクステージ124を同期制御することで、203全面の回路パターン202をウェハ122のチップ領域へ転写するスキャン露光を行う。その後、ウェハ122をウェハステージ125により所定量Ｘ-Ｙ平面内に駆動させ、ウェハ122の他の領域を順次同じように投影露光するようにした、所謂ステップ・アンド・スキャン方式を採用している。
【００２７】
ウェハステージ125に配置した照度検出器128はウェハ面（像面）に達する露光光（照明光）の照度を検出する。投影レンズ121を通過した露光光（照明光）は照度検出器128内部に配置した直径数百μｍピンホール（不図示）を通過し、照度検出器128の受光部に落射する。受光部には例えばフォトダイオードを用い、露光光の強度（露光エネルギー）に応じた電流量が出力され、ウェハ面（像面）の露光エネルギーを測定することができる。ウェハ露光に先立ちウェハ面（像面）の照度を計測することで、ウェハの適正露光量を高精度に制御することができる。
【００２８】
ウェハステージ125に配置した有効光源測定器129は露光光（照明光）の有効光源分布を測定する。図4を用いて有効光源測定器129の構成と計測方法について説明する。図4（a）は有効光源測定器129で有効光源分布を測定する際の結像状態の説明図である。有効光源測定器129は、投影レンズ121の瞳有効光源分布401の結像面402に直径数十μｍの極小ピンホール403を配置し、投影レンズ121を通過した露光光（照明光）は極小ピンホール403を通過した後、有効光源分布401と等価な光強度分布で受光部405に落射される。受光部405には例えば2次元のCCDセンサーを用い、光源強度の明暗に応じた光電変換されて出力され、露光光（照明光）の有効光源分布404を測定することができる。本発明の実施例では、図4（b）の406に示すような格子状に配置された512×512の2次元CCDイメージセンサーを用いる。407は有効光源分布を2次元CCD画素（微小な点光源）の位置関数（マップ）で表現しており、任意座標（x，y）の光強度をA（x，y）で表している。A（x，y）の値が0の場合は露光光（照明光）が無いことを意味する。ウェハ露光に先立ちウェハ面（像面）の有効光源分布を計測・調整することで、ウェハに転写するデバイスパターンの線幅を高精度に制御することができる。
【００２９】
以上説明した露光装置の概略構成に基づき、ウェハに転写する焼き付けパターン線幅が水平方向と垂直方向で方向誤差（線幅HV差）が生じた場合に、照明光の有効光源分布の光強度分布値を調整し、線幅HV差を低減する実施例について説明する。有効光源分布の光強度分布値を制御するには、図1の回折パターン面Aの付近に配置した光強度調整板131を用いる。図5（a）-（1）は、光軸505に垂直な面（X-Y平面）で光強度調整板131の概略構成を示したものである。XR501，XL502，YU503，YD504の4枚の遮光板が不図示のアクチュエータに連結されており、主制御装置130の指令によって矢印で示す方向に独立に駆動できる機構である。
【００３０】
図5（a）-（1）の4枚の遮光板501〜504は、有効光源分布506の外形を遮光していない初期状態を示したものであり、この状態のとき図5（a）-（2）で示す有効光源の光強度分布となる。図5（a）-（2）の上図が有効光源X断面を、下図が有効光源Y断面の光強度分布を模式化したものである。横軸は光軸505を中心に有効光源分布の半径方向の大きさ（σ値）を、縦軸は有効光源の光強度を示している。遮光板を開口した初期状態においては、X断面の光強度面積507とY断面の光強度面積508が等しく、XY断面の光強度が均一に調整されている。
【００３１】
図5（b）-（1）は、X方向の遮光板（XR，XL）を光軸方向に移動させ、有効光源分布のX方向の外形一部509を左右等しく遮光した場合である。この時の光強度分布を図5（b）-（2）に示す。X断面の光強度分布510は開口状態の光強度分布507に対し、X遮光量に応じて光強度が低下する。一方、遮光していないY断面の光強度分布511は開口状態508と同じ光強度が得られる。
【００３２】
図5（c）-（1）は、Y方向の遮光板（YU，YD）を光軸方向に移動させ、有効光源分布のY方向の外形一部512を左右等しく遮光した場合である。この時の光強度分布を図5（c）-（2）に示す。Y断面の光強度分布514は開口状態の光強度分布508に対し、Y遮光量に応じて光強度が低下する。一方、遮光していないX断面の光強度分布513は開口状態507と同じ光強度が得られる。図5（1）では説明の関係上、輪帯形状の有効光源分布506の外形一部が欠損するよう図示しているが、図1のA面では、有効光源分布は輪帯形状を維持した状態で光強度（エネルギー）が制御されて形成される。
【００３３】
図5（3）を用いて有効光源分布の光強度変化と、ウェハに転写する焼き付けパターン線幅の水平方向（H方向）と垂直方向（V方向）の変化について説明する。図5（a）-（3）は有効光源分布の光強度507，508がXY方向で均一に調整されており、H方向パターン515とV方向パターン516の線幅は等しく転写されている。図5（b）-（3）はX方向の遮光板（XR，XL）でX光強度510を低下させたことにより、ウェハへ照射される露光エネルギーがX方向で一様に低下するため、V方向パターン518が光強度均一な状態516に対して太く転写される。図5（c）-（3）に示すY方向の遮光板（YU，YD）でY光強度514を低下させた場合も同様に、H方向パターン線幅519が、光強度均一な状態515に対して太く転写される。以上のように光強度調整板131でX方向又はY方向の有効光源分布の外形一部を遮光することにより、有効光源分布に光強度分布値（偏り量）を発生させ、ウェハへの露光エネルギーのHV方向差を制御してパターン線幅を調整することができる。
【００３４】
次に実際のウェハ焼き付けパターン線幅の線幅HV差と、有効光源分布の光強度分布値（偏り量）の関係を定量化する方法について図6を用いて説明する。図6（1）の縦軸は実パターン線幅の水平方向（H方向）と垂直方向（V方向）の線幅差（H−V）を示し、横軸は有効光源分布の光強度分布値（X/Y光量比）を示している。図6（1）の原点は、有効光源分布のX/Y光強度の偏りが無く且つ、ウェハ焼き付けパターン線幅を測定した際に線幅HV差が無いことを示している。横軸の光強度分布値（X/Y光量比）は、前述したウェハステージ125に配置した有効光源測定器129で測定する。図6（2）は輪帯形状照明の光源強度分布を、有効光源測定器129の2次元CCD601で計測した模式図である。光軸（AX）を中心に対角線で分割したAXL（602），AXR（603），AYU（604），AYD（605）の4領域毎にCCD画素（微小な点光源）の光強度を積算し、（式1）でXY方向の光強度分布値（X/Y光量比）を求める。
【００３５】
X/Y光量比［%］＝（AXL光量＋AXR光量）／（AYU光量＋AYD光量） ‥（式1）
X方向の光強度を低下させた場合は100%より小さくなり、H方向の線幅が太くなる（又は細くなる）。逆にY方向の光強度を低下させた場合は100%より大きくなり、V方向の線幅が太くなる（又は細くなる）。
【００３６】
図6（1）に示した線幅HV差の変化とX/Y光量比（光強度分布値）の関係は、テスト露光によって定量化（係数化）して露光装置へ保存する。最初に、光強度調整板131の遮光板位置を特定位置に位置決めした状態でX/Y光量比（式1）を計測する。遮光板位置を所定ピッチで所定範囲を変化させながら繰り返しX/Y光量比（式1）を計測することで、遮光板位置に応じたX/Y光量比（式1）の関係を定量化（係数化）し、露光装置に保存する。
【００３７】
次に、X/Y光量比100%を中心に、前述した遮光板位置に応じたX/Y光量比（式1）の係数を基に、X/Y光量比を所定ピッチで所定範囲を変化さながらウェハをテスト露光する。X/Y光量比（光強度分布値）毎に焼き付けパターンの線幅HV差を線幅計測機器で測定してプロットした図が線608で示すグラフである。この場合、線幅HV差が0近傍となるX/Y光量比98%（607）で露光すれば、線幅HV差を均一に焼き付けすることが可能となる。以上、有効光源測定器（129）で測定した遮光板位置とX/Y光量比の関係（係数）と、テスト露光で測定したX/Y光量比と線幅HV差の関係（係数）を予め記憶することで、線幅HV差と有効光源分布の光強度分布値（X/Y光量比）の関係を定量化でき、線幅HV差を均一化する遮光板位置を求めることができる。
【００３８】
次に本発明の特徴の一つである、マスクに応じて線幅HV差を適正範囲内に制御する方法について説明する。図7はマスク内パターン描画領域のX/Y光量比とHV線幅差の関係を示す説明図である。図7（1）は露光光を照射する方向（上面）から見たマスクの模式図であり、1枚のマスクのパターン描画領域（回路パターン面）を4領域（701，702，703，704）に分割した例を示している。本実施例では、マスクの回路パターン面を走査方向Yの座標に応じて領域分割し、マスク領域701〜704に応じた線幅HV差を補正する方法を例示する。
【００３９】
図7（2）にマスク領域別に、実際のウェハ焼き付けパターン線幅の線幅HV差と、有効光源分布の光強度分布値（X/Y光量比）の関係を定量化（係数化）した模式図を示す。前述した図6と同じ手順で、マスク領域701〜704個々に、有効光源測定器129で測定した遮光板位置とX/Y光量比（光強度分布値）の関係を保存し、テスト露光後に線幅測定器で測定した線幅HV差とその時のX/Y光量比（光強度分布値）との関係を保存する。
【００４０】
図7（2）の線L701は、マスク領域701をテスト露光して得た相関関係を示すものであり、線幅HV差が0近傍となるX/Y光量比95％の点P701で露光すれば、パターン線幅HV差を均一に焼き付けすることが可能となる。同様に、マスク領域702は線L702、マスク領域703は線L703、マスク領域704は線L704で相関関係を図示している。マスク領域702及び703は線幅HV差が0近傍となるX/Y光量比100％の点P702及びP703で、マスク領域704は線幅HV差が0近傍となるX/Y光量比97％の点P704で露光すればパターン線幅HV差を均一に焼き付けすることが可能となる。以上、マスク毎にランダムに発生する焼き付け線幅HV差を、マスク内のパターン描画領域（701〜704）に応じてX/Y光量比（光強度分布値）を補正パラメータとして求めることで、高精度にパターン線幅HV差を抑えることが可能となる。
【００４１】
図7で得たマスク領域701〜704に応じたX/Y光量比（光強度分布値）を補正パラメータとし露光装置に入力する。図8にマスク領域701〜704に応じた補正パラメータを露光装置へ設定する例を示す。マスク領域701のX/Y光量比95%を補正パラメータ801へ、マスク領域702及び702のX/Y光量比100%を補正パラメータ802及び803へ、マスク領域704のX/Y光量比97%を補正パラメータ804へ各々設定し、記憶装置（不図示）へ記録する。露光装置は設定されたX/Y光量比（光強度分布値）の補正パラメータに従い、ウェハ露光時に光強度調整板131の遮光板位置を制御することで線幅HV差を適正範囲に制御することが可能となる。
【００４２】
次に、露光装置の露光動作を図10のフローを用いて詳細に説明する。露光装置のウェハ露光動作が開始されると、ステップS1001では、露光に用いるマスクのID（マスク識別子）に対応したX/Y光量比パラメータを（図8で前述）、記憶装置（不図示）から読み出す。ステップS1002でマスク回路パターンの照明光の照明条件を制御する。例えば、輪帯形状の有効光源分布でレチクルを照明する場合、所望のσ値を第1ズームレンズ111で、輪帯幅をプリズムレンズ109の間隔で制御して形成する。この時、光強度調整板131の遮光板4枚を開口状態に位置決め制御する。
【００４３】
ステップS1003では、露光装置に搬入されたウェハを1チップ領域（露光ショット）の開始位置へウェハステージ125で移動する。ステップS1004では、露光に先立ち露光方向を判定する。露光方向とはステップ・アンド・スキャン方式でスキャン露光する際、スリット状の露光光がマスク面をスキャンする方向を指す。
【００４４】
図9にマスク面に露光光を照射する際の露光方向の模式図を示す。図9（1）に示すスリット状露光光203が上向きに走査する場合をUp方向、図9（2）に示すスリット状露光光203が下向きに走査する場合をDown方向とする。ステップ・アンド・スキャン方式の場合は通常、Up方向とDown方向のショット露光を交互に繰り返しながらウェハ全面を露光する。図9（1）の露光方向がUpの場合はマスク領域704，703，702，701の順番で露光し、図9（2）の露光方向がDownの場合はマスク領域701，702，703，704の順番で露光する。図1のフローへ戻り、本実施例の第1露光ショットの露光方向はDownとしステップS1005の露光開始へと進む。
【００４５】
次にステップS1006に進みマスク領域に応じた有効光源の光強度分布値（X/Y光量比）を制御しスキャン露光を開始する。露光方向がDownの場合、マスク領域701の露光光がX/Y光量比95%（801）となるよう光強度調整板131の遮光板位置決めする。この時の光軸AXに垂直な面（X-Y平面）で見た光強度調整板（131）の遮光板の模式図を図10（a）に示す。X遮光板（XL、XR）を光軸AXに向かう方向に駆動させ、X光量をY光量に対して5%減光している。X/Y光量比95%となるX遮光板（XL、XR）の位置は、図6及び図7のテスト露光で記憶した係数に基づき決定する。遮光板を位置決めすると直ぐにステップS1007へ進み、マスク領域701の露光が終了したかを監視する。スキャン露光しているマスクの位置は、マスクステージレーザー干渉計（127）で移動するマスクステージ124の位置を常時測定し、主制御装置130でマスク領域の位置に換算して判定する。
【００４６】
マスク領域701の露光が終了するとステップS1008へ進み、マスク領域702の露光光がX/Y光量比100%（802）となるよう光強度調整板131の遮光板を位置決めする。図10（b）は図10（a）と同様に、マスク領域702をX/Y光量比100%で露光する遮光板状態を示した模式図である。
【００４７】
図10（a）の状態からX遮光板（XL、XR）を光軸AXと反対方向に駆動し、X光量とY光量の比が等しくなるように位置決めしている。遮光板を位置決めすると直ぐにマスク領域702の露光が終了したかを監視し、露光終了したらマスク領域703を露光するステップS1009へ進む。マスク領域703はマスク領域702と同様にX/Y光量比100%（803）であり、露光光がX/Y光量比100%（803）となるよう光強度調整板131の遮光板を位置決めする。
【００４８】
この場合は図10（b）と図10（c）とで遮光板の位置は変らない。マスク領域703が終了するとステップS1010へ進み、マスク領域704の露光光がX/Y光量比97%（804）となるよう光強度調整板131の遮光板を位置決めする。図10（d）は図10（c）の開口状態からX遮光板（XL、XR）を光軸AXに向かう方向に駆動させ、X光量をY光量に対して3%減光している。X/Y光量比97%となるX遮光板（XL、XR）の位置は、図6及び図7のテスト露光で記憶した係数に基づき決定する。遮光板を位置決めすると直ぐにマスク領域704の露光が終了したかを監視し、露光終了したら露光ショット（1チップ領域の露光）が終了する。
【００４９】
ステップS1012でウェハの全ショットが終了したかを判定し、終了していなければステップS1003へと戻り、第2露光ショットの開始位置へウェハステージ125を移動する。第2露光ショットの露光方向はUp方向へと切替わり、ステップS1004ではUp方向へと進む。露光方向がUpの場合、図9（1）に示すようにマスク領域は704，703，702，701の順番で露光するため、前述したDown方向のマスク領域とは逆の順番で、マスク領域に応じたX/Y光量比を制御して露光ショットを制御する。以降、Up方向とDown方向のショット露光を交互に繰り返しながらウェハ全面を露光する。ウェハ全面の露光が終了するとステップS1013へと進み、所定のウェハ枚数が終了するまで、ステップS1014でウェハを搬入してウェハ露光を繰り返す。
【００５０】
以上説明したように、マスク毎にマスク内のパターン描画領域に応じて、線幅HV差を適正範囲に抑える光強度分布値（X/Y光量比）を補正パラメータとして定量化し、露光装置で感光基板を露光する際、走査露光中に、マスク内のパターン描画領域に照明光が達した時点で、設定した光強度分布値に従い照明光の光強度分布値を制御することで、マスク毎にマスク内のパターン描画領域に応じた線幅HV差を適正範囲に制御することができる。
【００５１】
第二の実施例
第一の実施例では、マスク内のパターン領域に応じ、線幅HV差を光強度分布値（X/Y光量比）で適正範囲に制御する露光装置の補正方法について例示した。第二の実施例では、マスク毎に異なる光強度分布値（補正パラメータ）の算出を自動化し、使用するマスクに応じて短時間に求める方法について説明する。図11にマスク毎に光強度分布値（補正パラメータ）の算出を自動化するシステム構成を示す。
【００５２】
光強度分布値を算出する露光条件計算装置1101は、N台の露光装置1103とM台の複数の線幅測定器1106と双方向に通信可能なネットワークで接続されており、所望データの送受信が可能になっている。また、露光条件計算装置1101にはマスク毎の補正パラメータ等を記録する記憶装置1102が接続されており、マスク固体を識別する数値化・記号化されたマスク識別子（マスクID）に応じて補正マラメータを格納することができる。
【００５３】
露光条件計算装置1101で光強度分布値（補正パラメータ）を自動的に算出する流れを、図11を用いて説明する。露光装置1103で新しいマスク1104を用いたデバイス生産が計画されると一般的に、露光量・フォーカス量等の露光条件出しを目的としたテスト露光を実施する。
【００５４】
その際、図6及び図7で説明した光強度分布値（X/Y光量比）を所定ピッチで所定範囲を変化させながら繰り返すテスト露光もあわせて実施する。露光装置1101のテスト露光が終了すると、露光条件計算装置1101はテスト露光条件であるデータ1105、有効光源測定器で測定した光強度分布値（X/Y光量比）とマスク識別子を受信する。マスク識別子は例えば、個々のマスクに異なるバーコードを取付け、露光装置1101がバーコード情報を読み取り、露光条件計算装置1101がバーコード情報を受信する方法がある。
【００５５】
テスト露光したウェハ1105は、露光装置1103から線幅測定機器1106へ搬送され、線幅測定機器1106でウェハに転写した焼き付け線幅HVを測定される。線幅測定機器1106で線幅測定が終了すると、露光条件計算装置1101は測定結果データ1107、水平方向（H方向）と垂直方向（V方向）の線幅測定結果を受信する。
【００５６】
露光条件計算装置1101は、図6及び図7で説明したマスク領域701〜704に応じて、線幅HV差の変化とX/Y光量比（光強度分布値）の関係を関数近似し、記録装置1102にマスク識別子と共に保存する。露光装置1103で新しいマスク1104を用いたデバイスの量産が開始されると、露光装置1103は露光条件計算装置1101の記憶装置1102からマスク識別子に応じた光強度分布値1108を受信し、図10で説明した露光動作により補正露光を実施する。
【００５７】
以上、マスク毎にランダムに発生するパターン描画誤差に対して光強度分布値（補正パラメータ）の算出を自動化することで、人手による煩雑な作業を簡略化でき、短時間にパターン描画領域（パターン描画位置）に応じた線幅HV差を高精度に適正範囲に制御することができる。
【符号の説明】
【００５８】
101…パルスレーザー光源              102…λ／２位相板
103…減光フィルター                  104…マイクロレンズアレイ
105…第1コンデンサーレンズ          106…回折光学素子
107…ターレット                      108…第２コンデンサーレンズ
109…プリズム                        110…ターレット
111…第1ズームレンズ                112…偏光光学素子
113…ターレット                      114…ハエの目レンズ
115…第２ズームレンズ                116…ハーフミラー
117…光量検出器                      118…可変ブラインド
119…リレー光学系                    120…マスク（レチクル）
121…投影レンズ                      122…基板（ウェハ）
123…フィールドレンズ                124…マスクステージ
125…ウェハステージ                  126…ウェハステージレーザー干渉計
127…マスクステージレーザー干渉計    128…照度検出器
129‥有効光源測定器                  130…主制御装置
131…光強度調整板                  
201…マスク（レチクル）              202…回路パターン
203…スリット状光束
【図６】
2015079807.tif 000003
【図７】
2015079807.tif 000004
【図８】
2015079807.tif 000005
【図１】
2015079807.tif 000006
【図２】
2015079807.tif 000007
【図３】
2015079807.tif 000008
【図４】
2015079807.tif 000009
【図５】
2015079807.tif 000010
【図９】
2015079807.tif 000011
【図１０】
2015079807.tif 000012
【図１１】
2015079807.tif 000013