(57)【要約】【課題】重ね合わせ誤差量を低減するのに有利な露光方法を提供する。【解決手段】原版からの光を投影光学系を介して基板に投影して前記基板を露光する露光装置を用いた露光方法であって、前記投影光学系から前記基板に入射する光束の主光線の前記投影光学系の光軸に対する角度ずれを示すテレセン誤差を取得する工程と、前記投影光学系から前記基板に入射する光束の第１デフォーカス量、及び、前記第１デフォーカス量における露光によって前記基板に形成されるレイヤーの下地に対する第１重ね合わせ誤差量を取得する工程と、前記テレセン誤差、前記第１デフォーカス量及び前記第１重ね合わせ誤差量に基づいて、デフォーカス量を許容範囲に収めた第２デフォーカス量における第２重ね合わせ誤差量を求め、前記第２重ね合わせ誤差量を許容範囲に収めるための補正量を決定する工程と、前記補正量に基づいて、前記露光装置を制御して前記基板を露光する工程と、を有することを特徴とする露光方法を提供する。【選択図】図１
2017090778.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版からの光を投影光学系を介して基板に投影して前記基板を露光する露光装置を用いた露光方法であって、
前記投影光学系から前記基板に入射する光束の主光線の前記投影光学系の光軸に対する角度ずれを示すテレセン誤差を取得する工程と、
前記投影光学系から前記基板に入射する光束の第１デフォーカス量、及び、前記第１デフォーカス量における露光によって前記基板に形成されるレイヤーの下地に対する第１重ね合わせ誤差量を取得する工程と、
前記テレセン誤差、前記第１デフォーカス量及び前記第１重ね合わせ誤差量に基づいて、デフォーカス量を許容範囲に収めた第２デフォーカス量における第２重ね合わせ誤差量を求め、前記第２重ね合わせ誤差量を許容範囲に収めるための補正量を決定する工程と、
前記補正量に基づいて、前記露光装置を制御して前記基板を露光する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記第１重ね合わせ誤差量及び前記第２重ね合わせ誤差量は、倍率ずれ量を含み、
前記補正量を決定する工程では、前記テレセン誤差及び前記第１デフォーカス量に基づいて、前記第１デフォーカス量における倍率ずれ量を前記第２デフォーカス量における倍率ずれ量に換算することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記第１重ね合わせ誤差量及び前記第２重ね合わせ誤差量は、回転ずれ量を含み、
前記補正量を決定する工程では、前記テレセン誤差及び前記第１デフォーカス量に基づいて、前記第１デフォーカス量における回転ずれ量を前記第２デフォーカス量における回転ずれ量に換算することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記補正量を決定する工程では、前記テレセン誤差と前記第１デフォーカス量との積を前記第１デフォーカス量における倍率ずれ量に反映させて前記第２デフォーカス量における倍率ずれ量とすることを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
【請求項５】
前記補正量を決定する工程では、前記テレセン誤差と前記第１デフォーカス量との積を前記第１デフォーカス量における回転ずれ量に反映させて前記第２デフォーカス量における回転ずれ量とすることを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項６】
前記テレセン誤差を取得する工程では、前記投影光学系の像高のそれぞれについて前記テレセン誤差を取得することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項７】
前記テレセン誤差を取得する工程は、
前記投影光学系から前記基板に入射する光束によって第１マークを形成する工程と、
前記第１マークを形成したときの状態から前記基板を前記光軸に平行な方向にシフトさせた状態で前記第１マークとは異なる第２マークを形成する工程と、
前記第１マークと前記第２マークとの重ね合わせずれ量を前記基板の前記光軸に平行な方向へのシフト量で割った値を前記テレセン誤差として求める工程と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項８】
前記テレセン誤差を取得する工程では、前記第１マーク及び前記第２マークが形成される位置に対応する前記投影光学系の像高について前記テレセン誤差を取得することを特徴とする請求項７に記載の露光方法。
【請求項９】
前記テレセン誤差を取得する工程では、前記投影光学系の設計値を用いた光学シミュレーションによって前記テレセン誤差を取得することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の露光方法を用いて基板を露光する工程と、
露光した前記基板を現像する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原版（マスク又はレチクル）のパターンを基板（ウエハ）に転写する露光装置では、転写可能なパターンの微細化だけではなく、高い生産性が要求されている。露光装置では、プロセスごと、或いは、レイヤーごとに、フォーカス位置や露光量などの露光条件を最適化して（即ち、最適な露光条件を決定して）基板を露光する。基板には、プロセス処理などの熱の影響で伸縮が生じるため、基板の変形に応じてショット領域の倍率を変更して露光を行っている。また、基板に非線形な伸縮が生じると、ショット領域が回転してしまうため、それに対応してショット領域を回転させて露光を行っている。
【０００３】
例えば、線幅測定用走査電子顕微鏡（ＣＤ−ＳＥＭ）を用いて最適な露光条件を求める方法が提案されている（特許文献１、非特許文献１及び２参照）。かかる方法では、まず、基板に対して、露光量とフォーカスとを微少量ずつ変更しながら露光を行い、かかる基板を現像する。次いで、現像されたパターンの線幅をＣＤ−ＳＥＭで測定し、露光量とフォーカスとの関係を示すライブラリを作成する。そして、実際の露光において現像されたパターンの線幅を測定し、その結果とライブラリとを比較することで最適な露光条件からのずれであるオフセット量を求めている。
【０００４】
また、露光装置の光学系の倍率は、例えば、露光装置の１ショット内（１回の露光の露光領域）の外周部近傍の左右２箇所に重ね合わせ検査用のマークを形成し、かかるマークを用いて測定することで求めることができる。上述したように、基板自体も伸縮するため、グローバルアライメントで基板の倍率を算出し、それでも補正しきれないずれ量からショット領域の倍率を算出して、露光装置の光学系の倍率を補正する。
【０００５】
フォーカス位置の制御（補正）と、ショット領域の倍率ずれや回転ずれの制御（補正）は独立して行うのが通常である。これは、露光装置の投影光学系がテレセントリックであり、フォーカス位置が変化してもショット領域の倍率ずれや回転ずれは変化しないとしているからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８９８４１９号
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日立評論２０１２年２月号  ４０頁〜４５頁
【非特許文献２】日立評論２００６年３月号  ５１頁〜５６頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者らは、従来技術では半導体デバイスの微細化による高精度な重ね合わせの要求に対して問題が生じることを見出した。これは、露光装置の投影光学系が厳密にはテレセントリックではなく、フォーカス位置が変化すると、ショット領域の倍率ずれや回転ずれも変化してしまうからである。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、重ね合わせ誤差量を低減するのに有利な露光方法を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光方法は、原版からの光を投影光学系を介して基板に投影して前記基板を露光する露光装置を用いた露光方法であって、前記投影光学系から前記基板に入射する光束の主光線の前記投影光学系の光軸に対する角度ずれを示すテレセン誤差を取得する工程と、前記投影光学系から前記基板に入射する光束の第１デフォーカス量、及び、前記第１デフォーカス量における露光によって前記基板に形成されるレイヤーの下地に対する第１重ね合わせ誤差量を取得する工程と、前記テレセン誤差、前記第１デフォーカス量及び前記第１重ね合わせ誤差量に基づいて、デフォーカス量を許容範囲に収めた第２デフォーカス量における第２重ね合わせ誤差量を求め、前記第２重ね合わせ誤差量を許容範囲に収めるための補正量を決定する工程と、前記補正量に基づいて、前記露光装置を制御して前記基板を露光する工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付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であろう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、例えば、重ね合わせ誤差量を低減するのに有利な露光方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一側面としての露光方法を説明するためのフローチャートである。
【図２】図１に示す露光方法で用いられる露光装置の構成の一例を示す図である。
【図３】テレセントリシティの定義を説明するための図である。
【図４】テレセントリシティの定義を説明するための図である。
【図５Ａ】テレセン誤差を取得する手法の一例を説明するための図である。
【図５Ｂ】テレセン誤差を取得する手法の一例を説明するための図である。
【図６】本発明の一側面としての露光方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
まず、図３及び図４を参照して、テレセントリシティの厳密な定義について説明する。投影光学系などの光学系において、絞りと結像関係にある瞳の位置が無限遠にあることを、光学的に、テレセントリシティと呼ぶ。従って、テレセントリシティとは、各画角での主光線が光軸に平行である（即ち、基板が配置される像面に垂直に入射する）ことを意味し、フォーカス位置を変えても倍率が変わらないものと理解されている。
【００１６】
図３に示すように、焦点距離ｆを有する光学系に対して、絞りを前側の焦点位置に配置することで、かかる光学系はテレセントリシティとなる。図３では、軸外ＯＡ１及びＯＡ２の各画角の主光線が像面に垂直に入射している。しかしながら、これは、厳密な意味では正しくない。テレセントリシティは近軸量としての定義であり、結像関係、ここでは、瞳の結像に収差が存在するため、実際には、各画角の主光線は、像面に対して、垂直からずれた角度で入射する。像面に入射する主光線の垂直からずれた角度のずれ、即ち、光学系から像面に入射する光束の主光線の光学系の光軸に対する角度ずれを、以下では、テレセン誤差と称する。上述したように、瞳の結像には収差が存在しているため、テレセン誤差は、各画角で異なる値となる。
【００１７】
図４は、右側の無限遠からの主光線ＰＲ１、ＰＲ２、ＰＲ３及びＰＲ４を示している。図４を参照するに、主光線ＰＲ１及びＰＲ４は、絞りの中心を通過しており、テレセン誤差がない状態である。一方、主光線ＰＲ２は、絞りの手前側（右側）で光軸と交わり、主光線ＰＲ３は、絞りの後ろ側（左側）で光軸と交わっており、テレセン誤差がある状態である。このような状態は、瞳の結像に球面収差が存在することに相当する。
【００１８】
テレセン誤差は、投影光学系の設計値で決定されるだけではなく、投影光学系の部品誤差、組み立て誤差、調整誤差などによっても発生する。更に、投影光学系だけではなく、原版（マスク又はレチクル）を照明する照明光学系の設計値、製造誤差、調整誤差などによってもテレセン誤差は発生する。
【００１９】
テレセン誤差は、数値的には、数ミリラジアンから数十ミリラジアン程度であると考えられる。従って、デフォーカス量を１００ナノメートルとし、テレセン誤差を１０ミリラジアンとすると、１ナノメートルのずれ量（重ね合わせ誤差量）となる。現在の半導体デバイスの微細化による高精度な重ね合わせの要求においては、１ナノメートルのずれ量が問題となる。
【００２０】
そこで、本実施形態では、重ね合わせ誤差量を低減するのに有利な露光方法を提供する。かかる露光方法では、原版からの光を投影光学系を介して基板に投影して基板を露光する露光装置を用いる。
【００２１】
図２は、本発明の一側面としての露光方法に用いられる露光装置１００の構成の一例を示す図である。露光装置１００は、照明光学系１と、原版としてのマスク２を保持して移動するマスクステージ３と、投影光学系４と、基板５を保持して移動する基板ステージ６と、制御部７とを有する。
【００２２】
照明光学系１からの光束は、マスクステージ３に保持されたマスク２を通過して投影光学系４に入射する。マスク２には、基板５に転写すべきパターンが形成されている。マスク２と基板５とは、光学的に共役な位置関係になっているため、マスク２のパターンは、投影光学系４を介して、基板ステージ６に保持された基板５に転写される。制御部７は、ＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１００の全体を制御する。換言すれば、制御部７は、露光装置１００の各部を統括的に制御することで、露光装置１００の動作、即ち、基板５を露光する露光処理（例えば、本実施形態における露光方法を実現するのに必要となる演算など）を制御する。
【００２３】
以下、図１を参照して、本発明の一側面としての露光方法を説明する。Ｓ１０２では、投影光学系４から基板５に入射する光束の主光線の投影光学系４の光軸に対する角度ずれを示すテレセン誤差を取得する。テレセン誤差は、上述したように、各画角、即ち、投影光学系４の各像高で異なる値となるため、投影光学系４の像高のそれぞれについてテレセン誤差を取得するとよい。
【００２４】
テレセン誤差は、例えば、投影光学系４の設計値を用いた光学シミュレーションによって取得（演算）することが可能である。但し、倍率ずれや回転ずれを含む重ね合わせ誤差を高精度に低減（補正）するためには、重ね合わせ検査用のマークを実際に計測した値からテレセン誤差を取得することが効果的である。
【００２５】
図５Ａ及び図５Ｂを参照して、重ね合わせ検査用のマークを実際に計測した値からテレセン誤差を取得する具体的な手法の一例について説明する。ここでは、重ね合わせ検査用のマークが形成される位置に対応する投影光学系４の像高についてテレセン誤差を取得する。テレセン誤差は、重ね合わせ検査用の２種類のマーク、例えば、図５Ａに示す第１マークＭ１と第２マークＭ２とをフォーカスを変えて露光し、現像した第１マークＭ１及び第２マークＭ２を計測することで求めることができる。図５Ａに示す第１マークＭ１及び第２マークＭ２は、基板５に形成されるレイヤーの下地に対する重ね合わせ誤差量、例えば、倍率ずれ量や回転ずれ量を計測するための互いに異なるマークである。
【００２６】
図５Ｂを参照するに、Ｓ５０２では、図５Ａに示す第１マークＭ１及び第２マークＭ２を介して、レジスト（例えば、ポジレジスト）が塗布された基板を露光する。換言すれば、投影光学系４から基板に入射する光束によって第１マークＭ１及び第２マークＭ２を形成する。
【００２７】
Ｓ５０４では、Ｓ５０２に示す状態から基板を投影光学系４の光軸に平行な方向（フォーカス方向）及び光軸に直交する方向にシフトさせる。ここでは、基板を、投影光学系４の光軸に平行な方向にΔＦａだけシフトさせ、投影光学系４の光軸に直交する方向に第１マークＭ１（の中心位置）と第２マークＭ２（の中心位置）との間の距離だけシフトさせる。
【００２８】
Ｓ５０６では、Ｓ５０４で基板をシフトさせた状態において、Ｓ５０２と同様に、図５Ａに示す第１マークＭ１及び第２マークＭ２を介して基板を露光する。換言すれば、Ｓ５０２で第１マークＭ１及び第２マークＭ２を形成したときの状態から基板をシフトさせた状態において、例えば、Ｓ５０２で形成された第２マークＭ２に重ね合わせるよう、第１マークＭ１を新たに形成する。
【００２９】
Ｓ５０８では、Ｓ５０２及びＳ５０６のそれぞれで露光された基板（即ち、重ね合わせ検査用の２種類のマーク（第１マークＭ１及び第２マークＭ２）が形成された基板）を現像する。
【００３０】
Ｓ５１０では、重ね合わせ検査装置を用いて、Ｓ５０８で現像された重ね合わせ検査用のマーク、即ち、第１マークＭ１及び第２マークＭ２が重ね合わされたマークに対して重ね合わせ計測を行う。ここでは、重ね合わせ計測の結果として、第１マークＭ１と第２マークＭ２とのＸ軸方向の重ね合わせずれ量をΔＯＬｘ、第１マークＭ１と第２マークＭ２とのＹ軸方向の重ね合わせずれ量をΔＯＬｙとする。
【００３１】
Ｓ５１２では、Ｓ５１０で行われた重ね合わせ計測の結果に基づいて、テレセン誤差を求める。具体的には、Ｓ５１０で得られた第１マークＭ１と第２マークＭ２との重ね合わせずれ量を、Ｓ５０４で基板を投影光学系４の光軸に平行な方向へシフトさせたシフト量で割った値をテレセン誤差として求める。従って、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれのテレセン誤差ＴＶｘ及びＴＶｙは、ＴＶｘ＝ΔＯＬｘ／ΔＦａ、ＴＶｙ＝ΔＯＬｙ／ΔＦａと表すことができる。
【００３２】
Ｓ５０２及びＳ５０６において、フォーカスを変えても第１マークＭ１及び第２マークＭ２を形成可能な焦点深度内で露光を行う必要がある。重ね合わせ検査用のマークとしては、解像限界の線幅を有するマークを用いる必要がないため、焦点深度は、数百ナノメートル程度はあることになる。従って、重ね合わせ計測の精度がサブナノメートルである場合には、ミリラジアン以下の精度でテレセン誤差を求めることができる。
【００３３】
図１に戻って、Ｓ１０４では、基板に形成されるパターン線幅とフォーカスとの関係式を取得する。当該パターンの線幅とフォーカスとの関係式を取得するための方法は、当業界で周知の如何なる技術をも適用可能であるため、ここでの詳細な説明は省略する。例えば、パターンの線幅とフォーカスとの関係式は、線幅管理用パターンをフォーカスを変えて露光し、現像したパターンの線幅を計測することで求めることができる。
【００３４】
Ｓ１０６では、重ね合わせ検査用の２種類のマーク、例えば、図５Ａに示す第１マークＭ１及び第２マークＭ２を介して、レジストが塗布された基板を露光し、かかる基板を現像する。
【００３５】
Ｓ１０８では、ＣＤ−ＳＥＭを用いて、Ｓ１０６で現像された線幅管理用パターンの線幅計測を行う。例えば、不図示のパターンの線幅や側壁角度を計測する。
【００３６】
Ｓ１１０では、重ね合わせ検査装置を用いて、Ｓ１０６で現像された重ね合わせ検査用の２種類のマーク、即ち、第１マークＭ１及び第２マークＭ２が重ね合わされたマークに対して重ね合わせ計測を行う。例えば、Ｓ１０６での露光によって基板に形成されるレイヤーの第１マークＭ１と下地に既に形成されている第２マークＭ２が重ね合わされたマークに対して重ね合わせ計測が行われる。
【００３７】
Ｓ１１２では、Ｓ１０４で取得した線幅管理用パターンの線幅とフォーカスとの関係式及びＳ１０８で行われた線幅管理用パターンの線幅計測の結果に基づいて、投影光学系４から基板に入射する光束のデフォーカス量（第１デフォーカス量）を算出（取得）する。
【００３８】
Ｓ１１４では、Ｓ１１０で行われた重ね合わせ計測の結果に基づいて、Ｓ１０６での露光による倍率ずれ量及び回転ずれ量を算出（取得）する。ここで、倍率ずれ量及び回転ずれ量は、Ｓ１０６での露光、即ち、第１デフォーカス量における露光によって基板に形成されるレイヤーの下地に対する重ね合わせ誤差量（第１重ね合わせ誤差量）の一例である。
【００３９】
Ｓ１１６では、露光装置１００で基板５を露光する際におけるフォーカス、倍率ずれ及び回転ずれのそれぞれに関する補正量を決定する。フォーカスに関する補正量については、Ｓ１１２で算出されたデフォーカス量を許容範囲に収める（例えば、デフォーカス量をゼロにする）ために必要となる露光装置１００の各部の制御に基づいて決定すればよい。
【００４０】
また、重ね合わせ誤差（倍率ずれ及び回転ずれ）に関する補正量については、まず、Ｓ１０２で取得したテレセン誤差、Ｓ１１２で算出されたデフォーカス量、及び、Ｓ１１４で算出した倍率ずれ量及び回転ずれ量に基づいて、第２重ね合わせ誤差量を求める。第２重ね合わせ誤差量とは、デフォーカス量を許容範囲に収めた第２フォーカス量における重ね合わせ誤差量である。そして、かかる第２重ね合わせ誤差量を許容範囲に収める（例えば、第２重ね合わせ誤差量をゼロにする）ために必要となる露光装置１００の各部の制御に基づいて、重ね合わせ誤差に関する補正量を決定する。
【００４１】
例えば、Ｓ１０２で取得したテレセン誤差及びＳ１１２で算出されたデフォーカス量に基づいて、Ｓ１１４で算出された倍率ずれ量を、デフォーカス量を許容範囲に収めた状態における倍率ずれ量に換算する。本実施形態では、Ｓ１０２で取得したテレセン誤差とＳ１１２で算出されたデフォーカス量との積を、Ｓ１１４で算出された倍率ずれ量に反映させることで、デフォーカス量を許容範囲に収めた状態における倍率ずれ量を求める。
【００４２】
同様に、Ｓ１０２で取得したテレセン誤差及びＳ１１２で算出されたデフォーカス量に基づいて、Ｓ１１４で算出された回転ずれ量を、デフォーカス量を許容範囲に収めた状態における回転ずれ量に換算する。本実施形態では、Ｓ１０２で取得したテレセン誤差とＳ１１２で算出されたデフォーカス量との積を、Ｓ１１４で算出された回転ずれ量に反映させることで、デフォーカス量を許容範囲に収めた状態における回転ずれ量を求める。
【００４３】
Ｓ１１８では、Ｓ１１６で決定された補正量に基づいて、露光装置１００を制御して基板５を露光する。例えば、デフォーカスの補正に関しては、投影光学系４の光軸に平行な方向におけるマスク２と基板５との位置関係を調整すればよい。また、倍率ずれの補正に関しては、投影光学系４を構成するレンズなどの光学素子を移動させて光学倍率を変更すればよい。回転ずれの補正に関しては、マスク２又は基板５を回転させればよい。
【００４４】
本実施形態の露光方法によれば、テレセン誤差の影響を考慮して、フォーカス、倍率ずれ及び回転ずれ（重ね合わせ誤差）を補正することができるため、重ね合わせ誤差量を効果的に低減し、ナノメートルオーダーの高精度な重ね合わせを実現することができる。
【００４５】
本実施形態では、線幅計測においてＣＤ−ＳＥＭを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、線幅計測において、原子間力顕微鏡（ＣＤ−ＡＦＭ）や線幅（ＣＤ）計測装置などを用いてもよい。
【００４６】
また、非特許文献１及び２に開示されたＣＤ−ＳＥＭのＭＰＰＣ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）と呼ばれる機能を用いれば、パターンの線幅だけではなく、その他の特徴も計測することができる。ここで、その他の特徴とは、例えば、パターンの上部のラウンディング（丸まり）やパターンの下部のフーティング（裾引き）などの形状に対応する値を含む。このようなＭＭＰＣで計測可能なマークの多種の形状からデフォーカス量を求めることもできる。
【００４７】
一方、本発明者らの検討によれば、パターンの上部のラウンディングや下部のフーティングなどの形状に対応する値を用いるよりも、ＣＤ−ＡＦＭでパターンの形状を直接計測する方がデフォーカス量を高精度に求めることができる。但し、ＣＤ−ＡＦＭは、線幅などの計測に多点計測が必要となるため、長時間を要するという欠点がある。レジストの高さは、平坦部の２箇所を数点ずつ計測することで高速な計測が可能である。従って、ＣＤ−ＳＥＭで線幅のみを計測し、ＣＤ−ＡＦＭで高さのみを計測することで、高精度、且つ、高速な計測が可能となる。デフォーカス量を高精度、且つ、高速に求めることができれば、テレセン誤差が存在する場合に、重ね合わせ誤差（倍率ずれ及び回転ずれ）を高精度、且つ、高精度に求めることが可能となるため、重ね合わせ誤差を低減するのに有利である。
【００４８】
また、本実施形態では、重ね合わせ計測において重ね合わせ検査装置を用いているが、これに限定されるものではない。線幅計測と同様に、重ね合わせ計測において、ＣＤ−ＡＦＭやＣＤ計測装置を用いてもよい。
【００４９】
本実施形態の露光方法における具体的な数値例について説明する。ある工程の重ね合わせ検査用の２種類のマーク、即ち、第１マークＭ１及び第２マークＭ２のそれぞれが位置Ｐ１及びＰ２に構成され、位置Ｐ１及びＰ２のそれぞれについてテレセン誤差を取得する。第１マークＭ１と第２マークＭ２とは、所定の距離Δだけ離れている。但し、所定の距離Δが変化してもテレセン誤差は変化しないものとする。
【００５０】
第１マークＭ１及び第２マークＭ２を含む検査用マスクを用いてレジストが塗布された基板を露光し、かかる基板を所定の距離Δだけ移動させ、且つ、フォーカスをΔＦａだけ変えて再度露光する。２回目の露光において、１回目の露光によって形成された第１マークＭ１及び第２マークＭ２のそれぞれに対して、第２マークＭ２及び第１マークＭ１のそれぞれが正しく形成されるように、検査用マスクには、マーク以外の部分に遮光部を設けておく必要がある。
【００５１】
検査用マスクを用いて２回露光された基板を現像し、重ね合わせ検査装置を用いて、位置Ｐ１及びＰ２の近傍における第１マークＭ１と第２マークＭ２との重ね合わせ誤差を計測する。ΔＦを１μｍとして、位置Ｐ１及びＰ２の近傍の重ね合わせ誤差の計測結果を、それぞれ−１ｎｍ及び２０ｎｍとすると、位置Ｐ１及びＰ２のそれぞれでのテレセン誤差は、−１ｍｒａｄ及び２０ｍｒａｄとなる。
【００５２】
実際のリソグラフィー工程における位置Ｐ１及びＰ２の近傍の重ね合わせ誤差の計測結果として、それぞれ−５ｎｍ及び８０ｎｍが得られたとする。また、デフォーカス量として、３μｍが得られたとする。また、３μｍのデフォーカス量に対して、上述した通り、位置Ｐ１及びＰ２のそれぞれでのテレセン誤差は−１ｍｒａｄ及び２０ｍｒａｄである。この場合、デフォーカス量を３μｍ補正することで、位置Ｐ１及びＰ２それぞれでの重ね合わせ誤差に対して、−３ｎｍ及び６０ｎｍについては補正される。従って、残った重ね合わせ誤差、即ち、−２ｎｍ及び２０ｎｍのそれぞれについて補正量を求めればよい。
【００５３】
露光の倍率は、投影光学系４の中心で変化する。従って、位置Ｐ１と位置Ｐ２との中間位置を投影光学系４の中心とする場合には、シフト成分として、−９ｎｍ（＝−（−２＋２０）／２）とすることで、位置Ｐ１及びＰ２のそれぞれでの重ね合わせ誤差を−１１ｎｍ及び１１ｎｍとすることができる。これをゼロとする倍率を、投影光学系４の投影倍率とすれば、重ね合わせ誤差を補正することができる。
【００５４】
また、図６に示すように、重ね合わせ検査用の２種類のマークが設けられている位置を、位置ＰＲ及び位置ＰＬとする。２種類のマークは、例えば、ショット領域の左右に設けられており、図６では、位置ＰＲ及び位置ＰＬを点で示している。位置ＰＲでのテレセン誤差のＸ成分及びＹ成分をそれぞれＴＲＸ及びＴＲＹとし、位置ＰＬでのテレセン誤差のＸ成分及びＹ成分をＴＬＸ及びＴＬＹとする。また、位置ＰＲにおけるデフォーカス量をΔＤＲ、位置ＰＬにおけるデフォーカス量をΔＤＬとする。ここで、位置ＰＲでのＸ成分及びＹ成分のずれ量ΔＸＲ及びΔＹＲは、テレセン誤差とデフォーカス量との積、即ち、ΔＸＲ＝ΔＤＲ×ＴＲＸ及びΔＹＲ＝ΔＤＲ×ＴＲＹで求まることになる。同様に、位置ＰＬでのＸ成分及びＹ成分のずれ量ΔＸＬ及びΔＹＬは、テレセン誤差とデフォーカス量との積、即ち、ΔＸＬ＝ΔＤＬ×ＴＲＬ及びΔＹＬ＝ΔＤＬ×ＴＲＬで求まることになる。
【００５５】
倍率ずれ量（倍率成分の誤差）ΔＭａｇは、位置ＰＲと位置ＰＬにおけるＸ成分のずれの差分であり、位置ＰＲと位置ＰＬとの間の距離Ｓｐａｎで割ることでＰＰＭ換算することができる（ΔＭａｇ＝（ΔＸＲ−ΔＸＬ）／Ｓｐａｎ）。上述したように、倍率ずれの補正は、投影光学系４を構成するレンズなどの光学素子を移動させて光学倍率を変更すればよい。
【００５６】
回転ずれ量（回転成分の誤差）Δθは、位置ＰＲと位置ＰＬにおけるＹ成分のずれの差分であり、位置ＰＲと位置ＰＬとの間の距離Ｓｐａｎで割ることでＰＰＭ換算することができる（Δθ＝（ΔＹＲ−ΔＹＬ）／Ｓｐａｎ）。上述したように、回転ずれの補正は、マスク２又は基板５を回転させればよい。
【００５７】
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）などの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、上述した露光方法を用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された基板を現像する工程を含む。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００５８】
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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、上述した露光装置と、線幅計測を行う計測装置と、重ね合わせ計測を行う計測装置とを有する露光システムも本発明の一側面を構成する。
【符号の説明】
【００５９】
１００：露光装置    １：照明光学系    ２：マスク    ３：マスクステージ    ４：投影光学系    ５：基板    ６：基板ステージ    ７：制御部
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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