(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をショット領域ごとに走査露光する露光装置であって、
対象ショット領域における目標露光量と、前記対象ショット領域と隣接する隣接ショット領域における目標露光量と、を用いて関数近似をすることにより、前記対象ショット領域内の目標露光量分布を求め、
前記対象ショット領域内の露光量分布が前記目標露光量分布となるように露光量を制御しながら前記対象ショット領域を走査露光する制御部を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記基板上の位置と目標露光量との関係を示す情報に基づいて、前記対象ショット領域における目標露光量と、前記隣接ショット領域における目標露光量とを求めることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記対象ショット領域における目標露光量と、前記対象ショット領域の走査方向に沿って前記対象ショット領域と隣接する隣接ショット領域における目標露光量とを用いて関数近似することにより、前記対象ショット領域内の前記走査方向における前記目標露光量分布を求め、前記対象ショット領域内の走査方向における露光量分布が前記目標露光量分布となるように前記基板の走査に応じて露光量を制御しながら前記対象ショット領域を走査露光することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。 
【請求項４】
前記制御部は、前記対象ショット領域の複数の位置における目標露光量と、前記隣接ショット領域の複数の位置における目標露光量とを用いて前記目標露光量分布を求め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。
【請求項５】
前記露光装置は、前記基板を露光する露光光を発生するレーザ光源を有し、
前記制御部は、前記対象ショット領域の前記目標露光量分布に基づいて、前記レーザ光源の出力を制御しながら前記対象ショット領域を走査露光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１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記対象ショット領域の前記目標露光量分布と前記レーザ光源の出力の許容範囲とに基づいて前記対象ショット領域を走査するときの前記基板の走査速度を決定し、前記制御部は、前記決定された走査速度で前記基板を走査方向に移動させながら、前記対象ショット領域の露光量分布が前記目標露光量分布となるように前記レーザ光源の出力を制御しながら前記対象ショット領域を走査露光することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記基板上の位置と目標露光量との関係を示す前記情報は、前記基板上の複数の位置における露光量の計測結果を含むことを特徴とする請求項２に記載の露光装置
【請求項８】
前記基板上の位置と目標露光量との関係において、前記目標露光量は前記基板上の位置の２次関数で表されることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記走査方向における前記目標露光量分布を、前記対象ショット領域内の前記走査方向における位置を変数とする露光量の関数として求めることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１１】
基板をショット領域ごとに走査露光する露光方法であって、
対象ショット領域における目標露光量と、前記対象ショット領域と隣接する隣接ショット領域における目標露光量と、を用いて関数近似をすることにより前記対象ショット領域内の目標露光量分布を求めるステップと、
前記対象ショット領域内の露光量分布が前記目標露光量分布となるように露光量を制御しながら前記対象ショット領域を走査露光するステップと、
を有することを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、レチクル（マスク）に描かれた回路パターンをフォトレジストが塗布されたウエハ等の基板上に縮小投影して基板を露光する縮小投影露光装置が使用されている。半導体素子の実装密度の向上に伴い、回路パターンのより一層の微細化が要求されるとともに、パターンの仕上り寸法（パターンの線幅）を均一化し得る露光装置が求められている。
【０００３】
従来の露光装置は、基板上に塗布されたフォトレジストに応じた露光量でフォトレジストを露光する。ステップ・アンド・リピート方式の露光装置は、基板面のショット領域を移動しながら一定の露光量で露光を繰り返すものである。しかし、基板面内で各ショットにおいて一定の露光量でフォトレジストを繰り返し露光した場合でも、得られたパターンの線幅と設計パターンの線幅との間に差異（パターンの線幅誤差）が生じる。パターンの線幅の均一性を保つため、ショットに応じて露光量を補正する様々な露光方法が開示されている。例えば、特許文献１には、基板面上の各ショットの位置のｎ次多項式関数として露光量を制御する方法が開示されている。また、特許文献２には、基板面上の中心位置からの距離に応じて露光量を制御する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９７３６２号公報
【特許文献２】特開平７−２９８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、基板面内の露光量の調整が行われていても、ショット領域内の線幅分布を均一にするための露光量の調整は行われてなく、各ショット領域内のパターンの線幅誤差を精密には調整できない。
【０００６】
本発明は、ショット領域内のパターンの線幅均一性を改善する露光装置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】
【０００７】
本発明は、基板をショット領域ごとに走査露光する露光装置であって、対象ショット領域における目標露光量と、前記対象ショット領域と隣接する隣接ショット領域における目標露光量と、を用いて関数近似をすることにより、前記対象ショット領域内の目標露光量分布を求め、前記対象ショット領域内の露光量分布が前記目標露光量分布となるように露光量を制御しながら前記対象ショット領域を走査露光する制御部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ショット領域内のパターンの線幅均一性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】露光装置の概略構成を示す図
【図２】図１の部分説明図
【図３】走査露光の様子を示す図
【図４】レーザ光源の出力特性と走査方向の露光量分布の説明図
【図５】ショット領域内の露光量の制御方法のフローチャート
【図６】基板上の位置と目標露光量との関係を説明する図
【図７】ショット領域内の露光量分布の計算を説明する図
【図８】ショット領域内の露光量分布の制御を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
〔露光装置の実施形態〕
図１は、本発明の実施形態に係るステップ・アンド・スキャン型の露光装置（走査露光装置）の概略構成を示す。露光装置は、原版上および基板上でスリット形状の光に対して原版および基板を走査し、原版を介して基板上の各ショット領域を露光する。例えば、ＡｒＦ等のガスが封入され、レーザ光を発光させるレーザ光源１は、遠紫外領域の波長１９３ｎｍの光を発生する。レーザ光源１には、共振器を構成するフロントミラー、狭帯化モジュール、モニタモジュール及びシャッタ等が設けられている。狭帯化モジュールは、回折格子やプリズム等からなり、露光波長を狭帯化する。モニタモジュールは、分光器やディテクタ等からなり、スペクトル幅をモニタする。
【００１２】
レーザ光源１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、レーザ制御部２により制御される。この実施形態では、レーザ制御部２のみによる単独制御は行わず、インタフェースケーブルで接続した露光装置全体の主制御部３からの命令で制御できるようにしてある。主制御部３は、後述するショット領域内の目標露光量分布を求め、ショット領域内の露光量分布が目標露光量分布となるように基板の走査に応じて走査露光を制御する機能を有したコンピュータである。
【００１３】
レーザ光源１より射出されたレーザ光は、照明光学系４の整形光学系（不図示）を介して所定の形状に整形された後、インテグレータレンズ５に入射され２次光源を形成する。コンデンサーレンズ７は原版（マスク、レチクルともいう）１３の照度分布を変える機能を備えたレンズである。コンデンサーレンズ７は、開口幅を変え得る可変スリット１０に２次光源からの光束を指向させ、可変スリット１０をケーラー照明する。可変スリット１０は、開口幅を変え得る機構を有しており、開口幅を制御することで、スリット形状の光（露光光）３３の非走査方向の光強度分布（照度分布）を均一化している。
【００１４】
開口絞り６の開口部はほぼ円形であり、照明系制御部８によってその開口部の直径、ひいては照明光学系の開口数（ＮＡ）を所望の値に設定できるようになっている。後述する投影光学系は矩形レンズ１４の開口数に対する照明光学系４の開口数の比がコヒーレンスファクタ（σ値）であるため、照明系制御部８は照明光学系４の開口絞り６を制御することで、σ値を設定できることになる。
【００１５】
照明光学系４の光路上にはハーフミラー１１が配置され、レチクル１３を照明する露光光の一部がこのハーフミラーにより反射され取り出される。ハーフミラー１１の反射光の光路上にはフォトセンサ９が配置され、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。フォトセンサ９の出力は、レーザ光源１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、照明系制御部８を介して露光装置本体を制御する主制御部３に入力されている。
【００１６】
投影光学系１４の瞳面（レチクル１３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開口絞り（不図示）が配置され、開口部の直径をモータ等の駆動手段によって制御することで所望の値に設定できる。レチクル１３には半導体素子の回路パターンに対応したパターン３２が形成されており、照明光学系４より照明される。２次元方向の可変ブレード１２は、光軸に直交する面内に可動の遮光部材を配置し、レチクル１３の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にレチクル１３を照明している状態を示す。可変ブレード１２によって遮光されたスリット形状の光３３が、斜線で示すレチクルのパターン３２の一部を照明する。図１の投影光学系１４によって、フォトレジストが塗布された基板１５上にパターン３２の一部を縮小倍率β（βは例えば１／４）で縮小露光する。
【００１７】
レチクル１３及び基板１５をスリット形状の光３３に対し、投影光学系１４の縮小比率βと同じ速度比率で互いに逆方向に走査させる。そして、レーザ光源１からのパルス発光による多パルス露光を繰り返す。その結果、レチクル１３全面のパターン３２を基板１５上のショット領域（単にショットともいい、１チップ領域または複数チップ領域に対応）に転写される。なお、図２において、投影光学系１４の光軸に平行な軸をＺ軸としたとき、それに直交し且つ互いに直交する２軸のうち、基板１５または後述の基板ステージ１６の走査方向に平行な軸をＹ軸、残りの軸をＸ軸としている。
【００１８】
基板ステージ１６は、基板１５を保持して３次元方向に移動可能であり、投影光学系１４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。基板ステージ１６に固定された移動鏡１７との間の距離をレーザ干渉計１８で計測することで、基板ステージ１６のＸ−Ｙ面位置が検出される。主制御部３の制御下にある基板ステージ制御部２０は、レーザ干渉計１８により基板ステージ１６の位置を検出し、モータ等の駆動機構１９を制御することで、基板ステージ１６を所定のＸ−Ｙ面位置へ移動させる。
【００１９】
また、フォーカス検出器の投光光学系２１は、基板１５上のフォトレジストを感光させない非露光光から成る複数個の光束を投光し、光束のそれぞれは、基板１５上に集光されて反射される。基板１５から反射された光束は、フォーカス検出器の検出光学系２２に入射される。検出光学系２２は、各反射光束に対応させて複数個の位置検出用の受光素子を有し、各位置検出用の受光素子の受光面と基板１５上での各光束の反射点とが結像光学系によりほぼ共役となるように構成されている。投影光学系１４の光軸方向における基板１５面上の各検出箇所（反射点の箇所）の位置ずれは、検出光学系２２内の位置検出用の受光素子上における入射光束の位置ずれとして計測される。
【００２０】
本実施形態では、まず、レチクル１３と基板１５を所定の関係となるように位置決めする。そして、主制御部３からの同期信号に基づいて、レーザ制御部２、基板ステージ制御部２０及びレチクルステージ制御部２６は、レチクル全面のパターン３２を基板１５のショット領域へ転写する走査露光を行う。その後、基板ステージ１６により基板１５を所定量Ｘ−Ｙ平面内に駆動させ、基板１５上の他のショット領域を同じように走査露光する。このような動作を繰り返し、所謂ステップ・アンド・スキャン方式で順次ショット領域を露光する。
【００２１】
図３の（ａ）は、基板１５内の各ショット領域を、破線の矢印で示す順番でステップ・アンド・スキャンを繰り返しながら走査露光してゆく様子を示している。３４は一つのショット領域（１回のスキャンによりレチクル１３のパターン３２を露光する範囲）、３３はスリット形状の光であり、走査の方向をＹ、走査の方向と直交する方向を非走査方向Ｘで示している。図３の（ｂ）に一つのショット領域３４を拡大したものを示す。スリット状の光３３は、投影光学系１４を通過して結像する露光光である。本実施形態では、スリット状の光３３のＹ軸方向（走査方向）における光強度分布をショット領域３４内のそれぞれの位置について制御することで、ショット領域３４内のＹ軸方向（走査方向）の露光量分布を調整する。
【００２２】
次に、露光装置のショット領域内のそれぞれの位置における露光量の調整方法について説明する。レチクル１３に形成されたパターン３２を介して基板１５のショット領域３４を走査露光する際、ショット領域に転写されるパターンの仕上り寸法を決める重要な条件の１つが露光量である。ここでの露光量の調整は、ショット領域内の走査方向における露光量分布の調整である。スリット形状の光３３を走査方向に走査露光する際、走査中にレーザ光源１の出力エネルギーを適正に制御することにより、ショット領域３４内のそれぞれの位置において、照射（投影）される積算エネルギー量つまり走査方向の露光量分布を調整する。最初に走査方向（Ｙ軸方向）の露光量分布を調整するレーザ光源１の出力エネルギーの制御について説明する。
【００２３】
図４の（ａ）は、レーザ光源１が出力するパルスエネルギーの特性を示すものである。横軸Ｖはレーザ光源１の印加電圧［Ｖｏｌｔｅ］を、縦軸Ｅはレーザ光源１の出力パルスエネルギー値［Ｊｏｕｌｅ］を示している。出力パルスエネルギー値Ｅは印加電圧Ｖに比例して大きくなる制御特性５０である。印加電圧をＶ０からＶ１へ上げると、出力パルスエネルギーはＥ０からＥ１へ上昇し、このエネルギー特性Ｋは式１で表される。
Ｋ［Ｊ／Ｖ］=（Ｅ１−Ｅ０）／（Ｖ１−Ｖ０）・・・（１）
ここで図４の（ａ）に示すＥｍａｘは、レーザ光源１の出力パルスのエネルギーの上限値を示し、Ｅｍａｘを上回るような印加電圧を加えても式１のエネルギー特性に従う出力パルスエネルギーは得られない。同様にＥｍｉｎは、レーザ光源１の出力パルスエネルギーの下限値を示し、Ｅｍｉｎを下回るような印加電圧を加えても式１のエネルギー特性に従う出力パルスエネルギーは得られない。つまり、レーザ光源１の設計値で決まるＥｍｉｎからＥｍａｘまでのレーザ出力の許容範囲の内で印加電圧を式１に基づき制御することにより、所望の出力パルスエネルギー値Ｅが得られる。
【００２４】
エネルギー特性Ｋを測定するには、基板ステージ１６上に配置する光量検出器２７を用いる。光量検出器２７が光路上に位置するよう基板ステージ１６を所定量Ｘ−Ｙ平面内に駆動させた後、レーザ光源１に所定電圧Ｖを印加してパルス露光を繰り返す。投影光学系１４を通過した露光光は、光量検出器２７の上面に設けられた直径数百μｍのピンホール（不図示）を通過して受光部（不図示）に入射する。光量検出器２７の受光部にはフォトダイオードが配置されており、フォトダイオードは露光光の光強度に応じた電流量を出力する。基板１５（像面）に達する露光光の光強度から、出力パルスエネルギー値Ｅを測定することができる。
【００２５】
図４の（ｂ）は、縦軸Ｅは、レーザ光源１の出力パルスエネルギー値［Ｊｏｕｌｅ］を示し、横軸Ｄｏｓｅは、レーザ光源１から既定パルス発光して積算されて得られる基板１５の露光量［Ｊｏｕｌｅ］を示している。線５１は、走査速度Ｓｈ［ｍｍ／ｓｅｃ］で走査露光する際の出力パルスエネルギーＥと露光量Ｄの関係を示している。線５２は、走査速度Ｓｓ［ｍｍ／ｓｅｃ］で走査露光する際の出力パルスエネルギーＥと露光量Ｄの関係を示している。走査速度はＳｈ（５１）＞Ｓｓ（５２）の関係にある。
【００２６】
基板１５の目標露光量がＤｔであるとする。走査速度がＳｈと比較的速い場合、レーザ光源１の出力をＥｈと高照度で、走査速度がＳｓと比較的遅い場合、レーザ光源１の出力をＥｓと低照度で、それぞれ既定パルス照射することで、各々の走査速度において目標露光量Ｄｔを得ることができる。目標露光量Ｄｔに対し、レーザ光源１の出力パルスエネルギーが大きく高照度で照射する場合、走査速度を速くすることができ、出力パルスエネルギーが小さく低照度で照射する場合、走査速度が遅くなることを示している。
【００２７】
図４の（ｃ）は、ショット領域３４を矢印の方向に沿って、スリット形状の光３３を走査露光する際の模式図である。図中のＹ軸方向はスリット形状の光３３に対し基板１５を走査する走査方向であり、Ｘ軸方向はＹ軸方向と直交する非走査方向である。Ｘｃは非走査方向Ｘの中心（光軸）、Ｙｓは走査方向Ｙの露光開始位置、Ｙｃは走査方向Ｙの中心位置、Ｙｅは走査方向Ｙの露光終了位置を示している。
【００２８】
図４の（ｄ）は、横軸がショット領域３４の走査方向Ｙの位置座標、縦軸が光軸Ｘｃにおける露光量Ｄｏｓｅを示しており、線５３はショット領域３４のショット露光量分布を表している。Ｄｓは露光開始位置Ｙｓにおける露光量、Ｄｃは中心位置Ｙｃにおける露光量、Ｄｅは露光終了位置Ｙｅにおける露光量であり、露光量分布５３は曲線形状で設定されているものとする。図４の（ｅ）は、図４の（ｂ）と同様に、走査速度Ｓ［ｍｍ／ｓｅｃ］で走査露光する際のレーザ光源１の出力パルスエネルギーＥと、ショット領域３４の露光量Ｄの関係を線５４で示している。
【００２９】
ショット領域３４を走査速度Ｓで露光を開始すると、スリット形状の光３３がショット領域３４をＹｓ、Ｙｃ、Ｙｅの順に通過する。ショット領域３４を走査露光中に、スリット形状の光３３がＹｓ位置の時点で露光量Ｄｓを得る出力パルスエネルギーＥｓとなるようにレーザ光源１の印加電圧を制御する。同様に、Ｙｃ位置で露光量Ｄｃを得る出力パルスエネルギーＥｃとなるようにレーザ光源１の印加電圧を制御する。さらに、Ｙｅ位置で露光量Ｄｅを得る出力パルスエネルギーＥｅとなるようにレーザ光源１の印加電圧を制御する。このようにレーザ光源１の印加電圧を制御することで、ショット領域内の走査方向の位置における露光量分布５３を得ることができる。
【００３０】
次に、ショット領域内の線幅分布を均一にするように、ショット領域内の露光量分布を制御する手順を図５のフローチャートを用いて説明する。露光処理を開始すると、取得部２８は、Ｓ１０１で基板１５上の位置と目標露光量との関係を示す情報を取得し、格納する。図６の（ａ）は、ステップ・アンド・スキャン方式で基板１５を露光する際のショットの配列ｓ１からｓ４６を模式的に示した図である。図中のＹ軸方向はスリット形状の光３３に対し基板１５を走査する走査方向であり、Ｘ軸方向はＹ軸方向と直交する非走査方向である。Ｘ軸とＹ軸との交点が基板１５の中心を示している。本実施形態での基板１５上の位置と目標露光量との関係を示す情報は、式２に示す２次多項式関数で示される。式２は、基板の中心からの距離に応じて目標露光量を定めている。
Ｄｏｓｅ（Ｘ，Ｙ）［Ｊ］＝ａＸ２＋ｂＹ２＋ｃＸＹ＋ｄＸ＋ｅＹ＋ｆ・・・（２）
ここで、Ｘは基板の中心を原点とした非走査方向の座標、Ｙは基板の中心を原点とした走査方向の座標であり、Ｄｏｓｅ（Ｘ，Ｙ）は基板１５の位置（Ｘ，Ｙ）における目標露光量［Ｊｏｕｌｅ］である。走査露光により基板上に転写されるパターンの線幅と基板上のレジストの膜厚とは相関がある。基板上のレジストの膜厚は、式２で良く近似できる。このことからも類推できるように、基板上で線幅均一性を改善するための目標露光量を表すのに式２は有用である。しかしながら、基板１５上の位置と目標露光量との間の有利な関係式は、式２に限定されるものではなく、実際のリソグラフィー・プロセスの状況に応じて設定され得るものである。式２の係数ａからｆは、線幅が均一となるように予め求めた基板１５上の目標露光量に応じて、ここでは２次曲面で近似して、求めることができる。式２の係数ａ１からｆ１は、基板上の様々な位置における露光量の計測結果を用いて求めることもできる。
【００３１】
図６の（ｂ）は、横軸はウエハ中心からのＹ方向の距離、縦軸は露光量を示している。線ｄ２〜ｄ４４は、Ｘ軸方向の位置が同じでＹ軸方向の位置が異なる７つのショット領域ｓ２〜ｓ４４の各ショット中心（光軸）における走査方向Ｙの目標露光量を示している。式２は、基板の中心からの距離に応じて目標露光量を定めており、各ショット領域のショット中心の座標（Ｘ，Ｙ）を各々式２に代入すると、各ショット領域のショット中心における目標露光量を求めることができる。以上のようにＳ１０１では、各ショット領域の位置の座標（Ｘ，Ｙ）、各ショット領域の画角（サイズ）の情報と、式２の係数ａからｆが、基板１５上の位置と目標露光量との関係を示す情報として取得部２８に設定する。
【００３２】
次にＳ１０２に進み、主制御部３は、取得部２８に格納された基板上の位置と目標露光量との関係を示す情報から、目標露光量分布を求める対象となる対象ショット領域ごとにショット領域内の走査方向における目標露光量分布を計算する。図７の（ａ）は、図６の（ａ）に示したショットｓ２４及び走査方向に隣接するショットｓ１４及びショットｓ３２を示した模式図である。図中のＹ軸方向はスリット形状の光３３に対し基板１５を走査する走査方向であり、Ｘ軸方向はＹ軸方向と直交する非走査方向である。Ｘｃは非走査方向Ｘの中心（光軸）、ｓ２４−Ｙｓはショットｓ２４の露光開始位置、ｓ２４―Ｙｃはショットｓ２４の中心位置、ｓ２４−Ｙｅはショットｓ２４の露光終了位置を示している。ｓ１４−Ｙｃはショットｓ２４に隣接するショットｓ１４の中心位置、ｓ３２−Ｙｃはショットｓ２４に隣接する隣接ショットｓ３２の中心位置を示している。
【００３３】
図７の（ｂ）は、横軸がショット領域ｓ１４〜ｓ３２の走査方向Ｙの位置座標、縦軸が光軸Ｘｃにおける露光量ｄｏｓｅ（ｙ）である。前述した基板１５上の位置と目標露光量との関係を示す式２に、複数（５つ）の位置の座標（０，ｓ１４−Ｙｃ）、（０，ｓ２４−Ｙｓ）、（０，ｓ２４−Ｙｃ）、（０，ｓ２４−Ｙｅ）、（０，ｓ３２−Ｙｃ）を各々代入する。そして得られた５つの位置における目標露光量ｄ１４ｃ、ｄ２４ｓ、ｄ２４ｃ、ｄ２４ｅ、ｄ３２ｃを得る。ショットｓ２４内の走査方向における目標露光量分布を計算する際、隣接するショットｓ１４及びｓ３２における少なくとも１つの位置における目標露光量を含む５つの位置の目標露光量から、式３に示す４次多項式関数で近似する。ａｎ〜ｅｎは、ｎ番目のショット領域における係数であり、ショットｓ２４の場合は、ａ２４〜ｅ２４となる。式３は、各ショット領域内の走査方向における位置を変数とする露光量の関数として表現された各ショット領域内の目標露光量分布を示している。
ｄｏｓｅ（ｙ）［Ｊ］＝ａｎｙ４＋ｂｎｙ３＋ｃｎｙ２＋ｄｎｙ＋ｅｎ・・・（３）
ここで、ｙは、各ショット領域内の走査方向Ｙの位置の座標であり、ｄｏｓｅ（ｙ）は各ショット領域内の走査方向の座標ｙの位置における目標露光量［Ｊｏｕｌｅ］を表している。図７の（ｂ）の線７１は、ショットｓ１４、ｓ２４、ｓ３２の５つの位置の露光量を式３で近似した線であり、この近似曲線でショットｓ２４内の走査方向の位置における目標露光量分布を正確に表すことができる。以上のように、Ｓ１０２で、主制御部３は、ショットｓ１〜ｓ４６の各々について、ショット領域内における目標露光量分布を式３の４次多項式関数で近似し、ショット領域毎に式３の係数ａｎ〜ｅｎ（ただしｎは１〜４６）を求めて記憶する。なお、図７のショットｓ２４の例では、係数ａ２４〜ｅ２４を求めるのに隣接する２つのショットの位置における目標露光量を用いた。しかし、例えば、ショットｓ２のように隣接するショットが１つしか存在しない場合には、ｓ２の２つの位置と１つの隣接ショットにおける２つの位置の計５つの位置における目標露光量を用いればよい。なお、本実施形態では、ショット領域内の走査方向における目標露光量分布を４次多項式関数で近似したが、４次以外の高次多項式関数で近似してもよい。
【００３４】
Ｓ１０３で、主制御部３は、ショット領域内の目標露光量分布の計算が全ショットについて終了したかを判定し、終了したらＳ１０４へ進む。Ｓ１０４で、主制御部３は、Ｓ１０２で求めたショット領域内の目標露光量分布から、ショット領域内の最大露光量を達成する最速の走査速度Ｓをショット領域毎に決定する。主制御部３は、高いスループットを得るために、決定された最速の走査速度Ｓで当該ショット領域を走査露光する。先に図４の（ｂ）を用いて説明したように、レーザ光源１の出力パルスエネルギーを大きくし、高照度で照射すると走査速度を速くすることができる。図７で例示したショットｓ２４の露光量分布７１の場合、走査方向の位置ｓ２４−Ｙｓで最大露光量ｄ２４ｓを得る。
【００３５】
レーザ光源１の出力パルスエネルギーの上限値Ｅｍａｘで既定パルス数（露光量制御精度を満たす最小露光パルス）を基板１５へ照射した積算エネルギー値が、ショット領域内の最大露光量ｄ２４ｓとなる走査速度Ｓを計算する。図８の（ａ）で、縦軸はレーザ光源１の出力パルスエネルギー値Ｅ［Ｊｏｕｌｅ］、横軸は基板１５の露光量Ｄｏｓｅ［Ｊｏｕｌｅ］を示している。線８１で示す走査速度Ｓで、出力パルスエネルギー上限値Ｅｍａｘで既定パルス数を照射した際、ショット領域内の走査位置ｓ２４−Ｙｓで、ショット領域内の最大露光量ｄ２４ｓを得ることを示している。
【００３６】
Ｓ１０５で、ショット領域毎の走査速度Ｓの決定が全ショット領域について終了したかを判定し、終了したらＳ１０６へ進む。図８の（ｂ）は、図７の（ｃ）で例示したショットｓ２４の目標露光量分布７１を達成するように走査速度Ｓ［ｍｍ／ｓｅｃ］で走査露光した際、出力パルスエネルギーＥと露光量Ｄｏｓｅの関係を線８１で示している。
【００３７】
ショット領域ｓ２４の走査速度Ｓでの走査露光を開始すると、スリット形状の光３３がショット領域ｓ２４をｓ２４−Ｙｓ、ｓ２４−Ｙｃ、ｓ２４−Ｙｅの順に通過する。スリット形状の光３３が走査方向のｓ２４−Ｙｓの位置で露光量ｄ２４ｓを得る出力パルスエネルギーをＥ（ｓ２４−Ｙｓ）とする。この場合、Ｅ（ｓ２４−Ｙｓ）は、レーザ光源１の出力パルスエネルギーの上限値Ｅｍａｘと等しい。ｓ２４−Ｙｃ位置での露光量ｄ２４ｃを得る出力パルスエネルギーＥ（ｓ２４−Ｙｃ）、ｓ２４−Ｙｅ位置で露光量ｄ２４ｅを得る出力パルスエネルギーをＥ（ｓ２４−Ｙｅ）は、図８の（ｂ）に示されるとおりである。ショットｓ２４を走査速度Ｓで走査露光中に、主制御部３は、基板ステージ１６の位置をレーザ干渉計１８に計測させることで、走査方向の位置を逐次取得する。そして、主制御部３は、取得した走査方向の位置に応じてレーザ光源１の出力パルスエネルギーＥを、図８の（ｂ）の関係に従って印加電圧を制御することで、ショット領域内の走査方向における露光量分布を目標露光量分布７１とすることができる。
【００３８】
Ｓ１０７で、全ショット領域について走査露光が終了したかを判定し、全ショット領域について走査露光が終了したら基板１５を搬出しＳ１０８へ進む。Ｓ１０８で、同一ロットに属する所定の枚数の基板すべてについて走査露光が終了したかを判定し、終了していなければ新たな基板１５を搬入し、Ｓ１０６からの露光量制御と走査露光を繰り返す。本実施形態では、ショット領域内の露光量分布を精密に調整し、パターンの線幅均一性を改善し得る。
【００３９】
〔デバイス製造の実施形態〕
つぎに、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。ここでは、半導体デバイスの製造方法を例に説明する。
【００４０】
半導体デバイスは、基板に集積回路を作る前工程と、前工程で作られた基板上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布された基板を走査露光する工程と、基板を現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。なお、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を走査露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、デバイスの生産性および品質の少なくとも一方において従来よりも有利である。
【００４１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【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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