(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクを照明光学系により照明し、前記マスク上に形成されたパターンを、投影光学系を介してウェハステージに載置されたウェハ上に投影する露光装置における前記投影光学系の結像特性変動を予測する結像特性変動予測方法であって、
第１露光条件で露光光を前記投影光学系に照射して前記投影光学系の第１結像特性変動を計測し、当該照射を停止してから結像特性値が当該照射開始時における初期値に戻る前に、第２露光条件で露光光を前記投影光学系に照射して前記投影光学系の第２結像特性変動を計測する計測工程と、
結像特性モデルに基づいて、前記計測工程で計測された前記第１及び第２結像特性変動の近似式をそれぞれ算出する算出工程と、
を有し、
前記結像特性モデルは、前記投影光学系への露光光の照射中における結像特性変動を表す露光モデルと、当該照射を停止した状態における結像特性変動を表す非露光モデルとを含み、
前記算出工程は、
前記露光モデルに基づいて、前記第１結像特性変動の近似式を算出する工程と、
前記第１結像特性変動の近似式による最終結像特性値と、前記第１露光条件での前記投影光学系への露光光の照射を停止してから前記第２露光条件での前記投影光学系への露光光の照射を開始するまでの時間とを前記非露光モデルに適用することにより、前記第２結像特性変動の初期値を算出する工程と、
前記第２結像特性変動の初期値を適用した前記露光モデルに基づいて、前記計測工程で計測された前記第２結像特性変動の近似式を算出する工程と、
を含むことを特徴とする結像特性変動予測方法。
【請求項２】
前記結像特性変動は、フォーカスの変動、倍率の変動、歪曲収差の変動、非点収差の変動、球面収差の変動、コマ収差の変動、のうち少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１に記載の結像特性変動予測方法。
【請求項３】
前記第１露光条件と前記第２露光条件とでは、有効光源、マスク、露光領域の少なくともいずれか１つが異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の結像特性変動予測方法。
【請求項４】
マスクを照明光学系により照明し、前記マスク上に形成されたパターンを、投影光学系を介してウェハステージに載置されたウェハ上に投影する露光装置であって、
第１露光条件で露光光を前記投影光学系に照射して前記投影光学系の第１結像特性変動を計測し、当該照射を停止してから結像特性値が当該照射開始時における初期値に戻る前に、第２露光条件で露光光を前記投影光学系に照射して前記投影光学系の第２結像特性変動を計測する計測手段と、
結像特性モデルに基づいて、前記計測手段により計測された前記第１及び第２結像特性変動の近似式をそれぞれ算出する算出手段と、
を有し、
前記結像特性モデルは、前記投影光学系への露光光の照射中における結像特性変動を表す露光モデルと、当該照射を停止した状態における結像特性変動を表す非露光モデルとを含み、
前記算出手段は、
前記露光モデルに基づいて、前記第１結像特性変動の近似式を算出し、
前記第１結像特性変動の近似式による最終結像特性値と、前記第１露光条件での前記投影光学系への露光光の照射を停止してから前記第２露光条件での前記投影光学系への露光光の照射を開始するまでの時間とを前記非露光モデルに適用することにより、前記第２結像特性変動の初期値を算出し、
前記第２結像特性変動の初期値を適用した前記露光モデルに基づいて、前記計測手段により計測された前記第２結像特性変動の近似式を算出する
ことを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記ウェハへの投影時に、前記算出手段により算出された前記第１及び第２結像特性変動の近似式に基づいて、前記投影光学系及び前記ウェハステージのうちの少なくともいずれか１つの位置姿勢を制御する制御手段を更に有することを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の露光装置を用いてウェハを露光する工程と、
前記ウェハを現像する工程と、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスや、液晶デバイス等のデバイスを製造するための露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩ、超ＬＳＩなどの極微細パターンから形成される半導体デバイスの製造工程において、マスク（レチクル）に描かれた回路パターンを感光剤が塗布された基板（ウェハ）上に縮小露光して焼き付けパターンを形成する縮小投影露光装置が使用されている。
【０００３】
半導体デバイスの実装密度の向上に伴い、より一層のパターンの微細化が要求されており、レジストプロセスの発展と同時に露光装置に対しても微細化への要求が増大しつつある。
【０００４】
露光装置の解像力を向上させる手段として、露光波長をより短波長に変えていく方法と、投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくしていく方法とがある。このように解像力を向上させると、投影光学系の焦点深度が浅くなるため、投影光学系の結像面（焦点面）にウェハ面を合致させるフォーカス精度の向上が重要なテーマとなる。
【０００５】
また、投影露光装置の重要な光学特性の一つに、複数工程に亘る各パターンを正確に重ね合わせるアライメント精度があり、このアライメント精度に影響を与える重要な要素に、投影光学系の倍率誤差がある。超ＬＳＩに用いられるパターンの大きさは年々微細化の傾向を強め、それに伴ってアライメント精度の向上に対するニーズも強まっている。したがって、投影光学系の倍率を所定の値に保つことは極めて重要である。
【０００６】
ところで投影光学系は、露光エネルギの一部を吸収し、これによって発生する熱に起因して投影光学系の温度変化が生じ、投影光学系の屈折率等の光学特性が変化することが知られている。
【０００７】
投影光学系に露光光が長時間照射され続けると、投影光学系の結像特性（フォーカス、倍率、歪曲、非点収差、波面収差等）が変動し、その結果、上述したフォーカスやアライメントが無視しえない量だけ発生する可能性がある。
【０００８】
このため、投影光学系ヘの露光エネルギ照射状態による結像特性の変動を補償する方法が提案されている。例えば、本出願人による特許文献１では、投影光学系の露光エネルギ状態による結像特性の変動量を、露光量、露光時間、及び非露光時間等を変数とするモデル式で演算し、演算結果に基づいて投影光学系の投影光学系の結像特性変動を補正する。
【０００９】
上述したモデル式は投影光学系固有に結像特性毎の係数を持ち、その係数を適切に設定することにより、投影光学系の結像特性の変動を求めて、それを補正することができる。
【００１０】
また、照明形状を変化させることにより、特定のパターンの投影に対し、より優れた解像力を得ることができる露光装置が提案されている。このような装置は、露光条件（投影系ＮＡ、照明系の開口数、露光領域、露光中心位置、露光に使用するマスク等）によって投影光学系の瞳面に生成される光源分布が変化するため、露光条件毎に発生する結像特性の変動量が異なる。
【００１１】
そのため、投影光学系に対して入射するエネルギ分布が変化しても良好に結像特性変動を調整する露光方法が提案されている。例えば特許文献２は、照明光の光源分布状態に対応した結像特性の補正係数を記憶し、光源分布状態が変更されるときは、対応する補正情報を読み出し、その情報に基づいて補正する方法を開示している。
【００１２】
そこで、上述した照明光の光源分布状態に対応した結像特性の変動を正確に補正するためには、瞳面の照明光の光源分布状態、レチクル透過率、露光領域、走査速度、露光量、照射時間等の差異から、露光条件に最適な補正係数を算出する必要がある。
【００１３】
【特許文献１】特公昭６３−１６７２５号公報
【特許文献２】特許第２８２８２２６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述のとおり、露光条件に最適な、結像特性の変動を補償するための補正係数を算出する必要がある。また、微細化の進行に伴い露光装置に対する精度向上が望まれ、露光により発生する結像特性の変動に対してより正確な補正を行うことが求められている。
【００１５】
しかしながら、補正係数は露光条件毎に異なり、また、露光に伴う熱的な変動を完全に抑えることは困難である。熱的な変動現象を捕捉するには一定以上の時間を必要とし、複数の露光条件での補正係数を求めるには多くの時間を要する。
【００１６】
また、露光条件毎に個別に補正係数を算出する場合には、各露光条件での露光の影響をなくすために前の露光条件での露光による結像特性変動がほぼ無くなってから次の露光条件の評価を行う必要があり、熱的緩和現象の特性から多大な時間を要していた。
【００１７】
したがって、本発明は、露光条件毎の結像特性変動を効率的に予測できる方法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】
【００１８】
本発明の一側面によれば、マスクを照明光学系により照明し、前記マスク上に形成されたパターンを、投影光学系を介してウェハステージに載置されたウェハ上に投影する露光装置における前記投影光学系の結像特性変動を予測する結像特性変動予測方法であって、第１露光条件で露光光を前記投影光学系に照射して前記投影光学系の第１結像特性変動を計測し、当該照射を停止してから結像特性値が当該照射開始時における初期値に戻る前に、第２露光条件で露光光を前記投影光学系に照射して前記投影光学系の第２結像特性変動を計測する計測工程と、結像特性モデルに基づいて、前記計測工程で計測された前記第１及び第２結像特性変動の近似式をそれぞれ算出する算出工程とを有し、前記結像特性モデルは、前記投影光学系への露光光の照射中における結像特性変動を表す露光モデルと、当該照射を停止した状態における結像特性変動を表す非露光モデルとを含み、前記算出工程は、前記露光モデルに基づいて、前記第１結像特性変動の近似式を算出する工程と、前記第１結像特性変動の近似式による最終結像特性値と、前記第１露光条件での前記投影光学系への露光光の照射を停止してから前記第２露光条件での前記投影光学系への露光光の照射を開始するまでの時間とを前記非露光モデルに適用することにより、前記第２結像特性変動の初期値を算出する工程と、前記第２結像特性変動の初期値を適用した前記露光モデルに基づいて、前記計測工程で計測された前記第２結像特性変動の近似式を算出する工程とを含むことを特徴とする結像特性変動予測方法が提供される。
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の結像特性変動予測方法によれば、露光条件毎の結像特性変動を効率的に予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものであるとは限らない。
【００２１】
本明細書において、結像特性は、フォーカス、倍率、歪曲、非点収差、球面収差、コマ収差、あるいは波面収差のうち少なくともいずれか一つを含むものとする。波面収差は、当該技術分野においてよく知られているように、波面形状をツェルニケ多項式で展開した各項として表現される。また、これらを総じて「収差」と呼称することもある。
【００２２】
（実施形態１）
図１は本実施形態に係る走査型露光装置の概略構成を示す図である。同図において、１０１は例えばＫｒＦやＡｒＦ等のガスが封入され、レーザを発光するパルスレーザ光源である。
【００２３】
このパルスレーザ光源１０１は、例えば１９３ｎｍ波長の遠紫外領域の光を発光する。パルスレーザ光源１０１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を含む。パルスレーザ光源１０１はまた、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も含む。更には、シャッタ等も設けられている。
【００２４】
パルスレーザ光源１０１のガス交換動作制御、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、レーザ制御装置１０２により行われる。本実施形態では、レーザ制御装置１０２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装置１０３からの命令で制御できるようにしてある。
【００２５】
パルスレーザ光源１０１より射出したビームは、照明光学系１０４のビーム整形光学系（不図示）を介して所定のビーム形状に整形される。整形されたビームは更に、オプティカルインテグレータ（不図示）に入射され、ここで、後述するレチクル１０９を均一な照度分布で照明するために多数の２次光源が形成される。
【００２６】
照明光学系１０４の開口絞り１０５の開口部の形状はほぼ円形であり、照明系制御装置１０８によってその開口部の直径、ひいては照明光学系１０４の開口数（ＮＡ）を所望の値に設定できるようになっている。この場合、後述する投影光学系１１０の開口数に対する照明光学系１０４の開口数の比の値がコヒーレンスファクタ（σ値）であるため、照明系制御装置１０８は照明系の開口絞り１０５を制御することで、σ値を設定できることになる。
【００２７】
照明光学系１０４の光路上にはハーフミラー１０６が配置され、レチクル１０９を照明する露光光の一部がこのハーフミラー１０６により反射され取り出される。ハーフミラー１０６の反射光の光路上には紫外光用のフォトセンサ１０７が配置され、前記露光光の強度（露光エネルギ）に対応した出力を発生する。
【００２８】
フォトセンサ１０７の出力は、パルスレーザ光源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に変換され、照明系制御装置１０８を介して露光装置本体を制御する主制御装置１０３に入力される。
【００２９】
１０９は原版としてのレチクル（またはマスク）で、このレチクル上には焼き付けを行う半導体デバイスの回路パターンが形成されており、照明光学系１０４より照射される。投影光学系１１０は、レチクル１０９の回路パターン像を縮小倍率β（例えば、β＝１／４）で縮小し、フォトレジストが塗布された感光基板であるウェハ１１５上の１つのショット領域に結像投影するように配置されている。
【００３０】
投影光学系１１０の瞳面（レチクル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光学系１１０の開口絞り１１１が配置され、モータ等の駆動手段１１２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。
【００３１】
１１３はフィールドレンズ駆動装置である。これは、投影光学系１１０中のレンズ系の一部を構成しているフィールドを、空気圧や圧電素子などを利用して投影光学系１１０の光軸上に移動させるものである。これにより、投影光学系１１０の諸収差の悪化を防止しつつ、投影倍率を良好にさせ歪曲誤差を減らしている。
【００３２】
１１４は、主制御装置１０３の制御の下、駆動手段１１２及びフィールドレンズ駆動装置１１３を制御する投影レンズ制御装置である。
【００３３】
ウェハステージ１１６は３次元方向に移動可能であり、投影光学系１１０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。そして、ウェハステージ１１６に固定された移動鏡１１７との間の距離をレーザ干渉計１１８で計測することでウェハステージ１１６のＸ−Ｙ面位置が検出される。
【００３４】
露光装置の主制御装置１０３の制御下にあるステージ制御装置１２０は、レーザ干渉計１１８によりウェハステージ１１６の位置を検出し、モータ等の駆動手段１１９を制御することで、ウェハステージ１１６を所定のＸ−Ｙ面位置へ移動させる。
【００３５】
また、１２１は投光光学系、１２２は検出光学系であり、これらはフォーカス面検出手段を構成している。投光光学系１２１はウェハ１１５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、その光束はウェハ１１５上に各々集光されて反射される。ウェハ１１５で反射された光束は、検出光学系１２２に入射される。
【００３６】
図示は略したが、検出光学系１２２内に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が配置されており、各位置検出用受光素子の受光面とウェハ１１５上での各光束の反射点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１１０の光軸方向におけるウェハ１１５面の位置ずれは、検出光学系１２２内の位置検出用受光素子上の入射光束の位置ずれとして計測される。
【００３７】
次に、本実施形態に係る露光エネルギ照射による投影光学系１１０の収差変動（結像特性変動）のモデル式と、モデル式を定量化するために用いる露光条件毎の結像特性変動を補償するための補正係数について説明する。
【００３８】
図２は、露光による投影光学系１１０の収差の経時変化の一例を示している。横軸は時間ｔ、縦軸は投影光学系１１０のある像高における収差量Ｆを示している。ここでいう収差とは、例えばフォーカス、倍率、歪曲収差、非点収差、球面収差、コマ収差などである。また、ΔＦは収差変動量を表し、これは一般には像高ごとに異なる値をとる。投影光学系１１０の結像特性値としての収差量の初期値をＦ０として、時刻ｔ０からパルスレーザ光源１０１より投影光学系１１０に露光が開始されると、時間とともに収差が変動し、時刻ｔ１で一定の収差量Ｆ１に安定する。その後、引き続き露光光を投影光学系１１０に照射しても、投影光学系１１０に吸収されて熱となるエネルギと、投影光学系１１０より放出される熱エネルギが平衡状態に達し、収差量はＦ１から変化しない。そして、時刻ｔ２で露光を停止すると、収差量は時間と共に元の状態に戻り、時刻ｔ３では初期の収差量Ｆ０になる。
【００３９】
図２の時定数ＴＳ１とＴＳ２は、投影光学系１１０の熱伝達特性上の時定数と等価である。これらの時定数は投影光学系１１０に固有の値であり、かつ収差毎に異なる値なので、投影光学系の検査時に、装置毎に、かつ収差毎に取得する。
【００４０】
次に、図２に示される収差の最大変動量Ｆ１の算出方法を説明する。Ｆ１は、単位光量（単位露光エネルギ）当たりの収差変動量Ｋと、実露光エネルギを決定する露光条件（露光時間、露光量、走査速度、露光領域情報等）のパラメータＱを用いて、式（１）のように表すことができる。
【００４１】
Ｆ１＝Ｋ×Ｑ・・・（１）
【００４２】
ここで、ある時刻における収差量をΔＦkとすると、それから時間Δｔ露光した後の収差量ΔＦk+1は、最大変動量Ｆ１と収差毎に保存している時定数ＴＳ１、ＴＳ２より、
ΔＦk+1＝ΔＦk＋Ｆ１×（１−ｅｘｐ（−Δｔ／ＴＳ１））・・・（２）
で近似される。同様に、時間Δｔ露光しなかった場合は、
ΔＦk+1＝ΔＦk×ｅｘｐ（−Δｔ／ＴＳ２）・・・（３）
と近似することができる。
【００４３】
図２で示した投影光学系１１０の収差の変動特性を示す曲線を、上記した式（１）、式（２）、式（３）の関数でモデル化することにより、露光熱によって変動する投影光学系の収差の変動を予測する。ただし、式（１）、式（２）、式（３）の形は本実施形態における一例であり、他の式を使用してモデル化しても良い。
【００４４】
上記した投影光学系の収差の変動特性モデルは、投影光学系への露光光の照射中における結像特性変動を表す露光モデルと、当該照射を停止した状態における結像特性変動を表す非露光モデルとを含み、前者は式（２）で、後者は式（３）で表される。
【００４５】
前述した式（２）に用いられている最大変動量Ｆ１を算出する場合、後述する補正係数を用いる。補正係数は収差毎に算出される。
【００４６】
式（１）のパラメータＱについて説明する。本パラメータは、例えば露光時間、露光量、走査速度のいずれかを含むものであり、前述した補正係数と組み合わせることで最大変動量Ｆ１を算出できる。
【００４７】
上述した補正係数は、露光条件毎に算出しなくてはならない。なぜなら、露光条件を変化させると、投影光学系１１０に入射する光のエネルギ密度分布が変化し、その結果、投影光学系の収差変動量、及びその像高依存性が変化するためである。ここでいう露光条件とは、有効光源形状、マスクパターン、及びマスクを照射する領域を指す。
【００４８】
図３は、従来の計測工程における収差変化の一例を示している。異なる露光条件毎に補正係数を算出する際に、異なる露光条件での残存収差の影響をなくし高精度に補正係数を算出するためには、収差がほぼなくなるまで放置／冷却を行う。このため、求める露光条件が多い場合、多くの時間を必要としたことは前述した通りである。
【００４９】
一方、図４は、本実施形態による計測工程における収差変化の一例を示している。本実施形態では、露光条件が異なる場合でも前の条件による収差の残存の有無にかかわらず、事実上連続的に露光評価を行い、以下に説明する工程により各露光条件での補正係数を算出することが可能である。
【００５０】
まず、本実施形態における結像特性変動予測方法における、各露光条件での露光及び離散的な収差の計測を行う計測工程（第１の工程）について説明する。この計測工程では、第１露光条件で露光光を投影光学系に照射して投影光学系の第１結像特性変動を計測する。その後、当該照射を停止してから結像特性値が当該照射開始時における初期値Ｆ０に戻る前に、第２露光条件で露光光を投影光学系に照射して投影光学系の第２結像特性変動を計測する。
【００５１】
図５は、本実施形態における計測工程の内容を示すフローチャートである。まずステップＳ１で、係数を求める露光条件を第１露光条件に設定する。露光条件とは、例えば有効光源、マスク、露光領域などである。その後、ステップＳ２で初期計測を行う。
【００５２】
次にステップＳ３、Ｓ４で、設定された露光条件で計測と露光を繰り返すことで、時間的に離散的な複数の収差の計測を行い、得られた計測データを記憶手段に記録する。ここで言う計測データとは、結像特性値としてのフォーカス歪み、倍率、歪曲収差、非点収差、球面収差、コマ収差、あるいは波面収差の少なくとも一つのデータである。
【００５３】
より具体的には、ステップＳ５、Ｓ６で、予め定められた所要時間が経過したか、及び予め定められた必要な計測点数を取得したか、を判定する。その所要時間が経過していない、又は、その必要な計測点数がまだ取得されていない場合には、ステップＳ３に戻って露光・計測を繰り返す。その所要時間が経過し、かつ、その必要な計測点数を取得したならば、ステップＳ１で設定した第１露光条件での第１結像特性変動を計測する計測工程は終了となる。複数の収差を同時に評価する場合には、各々の収差について同様な判定を行う。なお、計測の間隔や、上記所要時間、及び上記必要な計測点数は、補正を目的とする収差、装置により異なる。
【００５４】
次にステップＳ７で、補正係数の算出を行う他の露光条件がまだあるかどうかを判断する。他の露光条件がある場合には、上記したステップＳ１−Ｓ６を繰り返す。例えば、第２露光条件がある場合には、その第２露光条件を設定して第２結像特性変動を計測する。その際、新たな露光条件（第２露光条件）と前の露光条件（第１露光条件）の露光間隔の間に、装置固有の時定数相当の非露光時間を設けるとよい。これにより、変化の速い収差成分の影響を次の露光時に除去することができ、補正係数算出の精度面で有利となる。
【００５５】
次に、結像特性モデルに基づいて、計測工程で計測された結像特性変動の近似式を算出する算出工程（第２の工程）について説明する。
【００５６】
図６は算出工程の内容を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１１で、露光モデルに基づいて、第１結像特性変動の近似式（最適な補正モデル）を算出する。具体的には、上述の計測工程で得られた第１露光条件についての計測データと計測データが取得された時間とデータ取得時の露光情報とに基づき、初期（照射開始時）の残存収差量ΔＦ及び補正係数を算出する。ここでは、予め定められた補正モデルと離散的な計測データとの残差が最小となるように、初期の残存収差量ΔＦ及び補正係数を算出する。
【００５７】
ステップＳ１２では、他の露光条件（第２露光条件）があるかどうかを判定する。他の露光条件がある場合にはステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、ステップＳ１１で得られた近似式による最終残存収差量（最終結像特性値）と次の露光までの時間とを式（３）の非露光モデルに適用して、次の露光条件での初期の残存収差量ΔＦ（図７の（１））を求める。そしてステップＳ１４で、初期の残存収差量ΔＦを適用した露光モデルに基づいて、計測工程で計測された第２結像特性変動の近似式を算出する。ここでは例えば、計測工程で得られた次の露光条件での時間的に離散的な収差変化データとデータ間に与えられた露光情報に基づき、所定の補正モデルと計測データとの残差が最も小さくなるように、補正係数を算出する。
【００５８】
その後、処理はステップＳ１２に戻り、更に他の露光条件（第３露光条件）がある場合は、ステップＳ１、Ｓ１４を、実際に露光を行った順番で補正係数を算出する。また、この投影光学系の結像特性の補正係数は、予測する収差ごとに算出する。
【００５９】
本実施形態ではモデルの数を１つとしているが、モデル数を複数としてもよく、また、モデルには別のタイプのものを使用しても良い。また、上述の例では、ステップＳ１３において、初期の残存収差量ΔＦを、最適な補正モデルと補正係数から得られた最終残存収差量と次の露光までの経過時間から、式（３）の非露光モデルを使用して求めた。ただし、計測精度が十分に高い場合には、次の露光条件の初期計測値を用いることも可能である。
【００６０】
図８のフローチャートを参照して、ウェハへの投影時における露光フローについてまとめる。まずステップ２１で、露光条件にあった補正係数を読み出し、その後、ステップＳ２２で露光処理を行う。
【００６１】
次に、ステップＳ２３で、補正係数を算出した際の露光条件（露光量、露光領域等）と実際の露光した際の露光条件が同じかどうかを判断する。ここで条件が異なる場合は、収差の式において予測誤差が発生するので、ステップＳ２４で、その誤差を補償するべく、補正係数を修正・更新する。ステップＳ２５では、補正係数を用いて収差（結像特性）を計算する。
【００６２】
露光条件毎に算出した補正係数と実際に露光した際の条件Ｑから、像高毎の収差の最大変動量Ｆ１を計算する。Ｆ１を算出した後、上記した式（２）、（３）で示したHeating計算およびCooling計算を実施することにより、収差変動量ΔＦの時間特性を予測することができる。
【００６３】
次に、収差変動量ΔＦを補正する方法を説明する。
【００６４】
上述の算出工程（第２の工程）で算出した補正係数と実露光エネルギ条件に基づいて、各収差変動量を予測し、それを補正するように補正系（投影光学系、レチクルステージ、ウェハステージのうちの少なくともいずれか１つ）の位置を算出する。
【００６５】
また図には示していないが、像高毎の予測モデルを使用することにより、任意の像高における収差変動量を予測し、補正系位置を算出することも可能である。
【００６６】
露光直前の補正系位置を算出する場合は、気圧センサ出力から投影光学系を取巻く環境気体の気圧が結像投影系に及ぼす影響、及び、露光パラメータ若しくは装置パラメータに設定されているオフセット量が加味されて算出される。
【００６７】
次に、算出された位置に補正系を駆動させる方法を説明する。本実施形態の投影光学系は、マスクパターンをより正確に結像するために、レンズ、ミラー等の光学素子を所望の方向に精密に駆動する光学駆動素子が実装されている。
【００６８】
本実施形態の投影光学系の駆動機構を図９に示す。この駆動機構は、特願２００６−０２８７８９に開示した駆動方式を採用している。これにより、光学素子を所望の方向に駆動することができる。
【００６９】
図９において、（ａ）はレンズ及びレンズ枠を取り除いた平面図、（ｂ）はレンズ及びレンズ枠を搭載した平面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。固定鏡筒２０１は、光学素子駆動装置２１０及びレンズ位置検出手段を固定する底面平坦部２０１ａと、上下に隣接する他のレンズユニットと結合するための側壁円筒部２０１ｂを有している。
【００７０】
光学素子駆動装置２１０は、同一の駆動機構３組から成り、固定鏡筒２０１の底面平坦部２０１ａに設置される。レンズ位置検出手段２０２は、レンズ枠の光軸方向変位及び光軸と直交する半径方向変位を検出する手段で、半導体レーザを用いた干渉型測長器、静電容量変位計、リニアエンコーダ、差動トランス変位計など要求精度に応じて適宜用いられる。
【００７１】
図９（ｂ）は、レンズとレンズ枠を搭載した状態を示しており、レンズ２０３を収納するレンズ枠２０４には上面６箇所にフランジ状の突起であるフランジ部が設けられる。その内の３箇所のフランジ部は、光学素子駆動装置２１０の変位出力部にレンズ枠取り付けネジ２０５を用いて締結される。
【００７２】
図９（ｃ）を参照して説明するが、レンズ位置検出手段２０２にレーザ干渉型の変位センサを用いる。例えば、レンズ２０３の光軸方向と半径方向に検出用レーザビームを投射し、その反射光の干渉情報から、レンズ枠２０４の３箇所（フランジ部近傍）の光軸方向（Ｚ方向）及び半径方向の変位を検出する。以上の構成において、３組の光学素子駆動装置２１０を等量だけ駆動するとレンズ２０３を光軸方向、すなわち図９（ｃ）に示したＺ軸方向に並進駆動することができる。
【００７３】
また、３組の光学素子駆動装置２１０の駆動量に所定の差を設けることで、図９（ｂ）に示したθａ及びθｂ方向のチルト駆動が可能である。この際、位置検出手段２０２の光軸方向の出力をフィードバックすることで、レンズ２０３の並進及びチルト駆動量を正確に制御できる。また、位置検出手段２０２の半径方向の出力をモニタすることで、レンズ２０３の光軸に直交した平面内での平行偏心に伴う像のシフト量を計算する。
【００７４】
この計算結果を例えばウェハステージの駆動量に加味することで、レンズ偏心に伴うレチクル像のアライメント誤差を解消することができる。
【００７５】
上述した投影光学系の駆動機構により、光学素子を傾けること、また、Ｚ方向に駆動させることによって発生している収差を補正することが可能である。これによって、例えば光軸に非対称に発生している収差の変動を補正することができる。
【００７６】
また、例えばフォーカスを補正する場合は、投影光学系だけでなく、レチクルが載置されているレチクルステージ、もしくはウェハが載置されているウェハステージをＺ方向、もしくは傾斜駆動して、これらの位置姿勢を補正する方法がある。
【００７７】
（実施形態２）
次に上記の露光装置を利用したデバイス製造プロセスを説明する。図１０は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスを示すフローチャートである。
【００７８】
ステップＳ３１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ３２（レチクル製作）では設計した回路パターンに基づいてレチクルを作製する。一方、ステップＳ３３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステップＳ３４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のレチクルとウェハを用いて、リソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ３５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ３４によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップＳ３６（検査）ではステップＳ３５で作製された半導体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。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップＳ３７）する。
【００７９】
図１１は、上記ウェハプロセス（ステップＳ３４）の詳細なフローを示す図である。ステップＳ４１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップＳ４２（ＣＶＤ）ではウェハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップＳ４３（電極形成）ではウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ４４（イオン打込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップＳ４５（ＣＭＰ）ではウェハ表面の凹凸を削って平坦化する。ステップＳ４４（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップＳ４７（露光）では上記の露光装置によって回路パターンを感光剤が塗布されたウェハに転写して潜像パターンを形成する。ステップＳ４８（現像）ではウェハに転写された潜像パターンを現像してレジストパターンを形成する。ステップＳ４９（エッチング）ではレジストパターンが開口した部分を通してレジストパターンの下にある層又は基板をエッチングする。ステップＳ５０（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施形態に係る走査型露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】投影光学系の収差の変動特性の例を示す図である。
【図３】従来例に係る計測工程における収差変化を示す図である。
【図４】実施形態における計測工程における収差変化を示す図である。
【図５】実施形態における計測工程の内容を示すフローチャートである。
【図６】実施形態における算出工程の内容を示すフローチャートである。
【図７】実施形態における初期の残存収差量を求める処理を説明する図である。
【図８】実施形態における露光処理を示すフローチャートである。
【図９】実施形態における投影光学系の駆動機構を示す図である。
【図１０】半導体デバイスの全体的な製造プロセスを示すフローチャートである。
【図１１】ウェハプロセスの詳細なプロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１０１：パルスレーザ光源
１０２：レーザ制御装置
１０３：主制御装置
１０４：照明光学系
１０５：照明系の開口絞り
１０６：ハーフミラー
１０７：フォトセンサ
１０８：照明系制御装置
１０９：レチクル
１１０：投影光学系
１１１：投影光学系の開口絞り
１１２：投影光学系の開口絞りの駆動手段
１１３：フィールドレンズ駆動装置
１１４：投影レンズ制御装置
１１５：ウェハ
１１６：ウェハステージ
１１７：移動鏡
１１８：レーザ干渉計
１１９：駆動手段
１２０：ステージ制御装置
１２１、１２２：フォーカス面検出手段
【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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