(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルを保持するレチクルステージと、ウエハを保持するウエハステージと、前記レチクルステージの駆動と前記ウエハステージの駆動とを制御する制御手段とを有し、前記レチクルと前記ウエハとを走査しながら前記レチクルを介して前記ウエハを露光する露光装置であって、
前記制御手段は、
前記露光によりウエハに転写された像の歪みがディストーションとして前記ウエハの走査位置ごとに入力され、
前記ウエハの走査位置ごとに入力された前記ディストーションのデータを補間し、
前記ウエハの走査位置ごとの前記ウエハと前記レチクルとの相対位置ずれの移動平均が前記ディストーションであるとしたときの前記相対位置ずれから前記ディストーションへの伝達特性の逆特性にしたがって、補間された前記ディストーションのデータから前記相対位置ずれを算出し、
算出された前記相対位置ずれに基づいて、少なくとも前記ウエハステージの駆動目標位置を算出する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ウエハステージを駆動するアクチュエータの動特性の逆特性にしたがって前記駆動目標位置を変換することにより、前記アクチュエータに対する駆動目標値を算出する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
請求項1又は２に記載の露光装置によってウエハを露光する工程と、
前記工程で露光されたウエ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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステップ&フォーカス方式を採用する従来の露光装置では、露光をする間は露光対象となる基板を静止させた状態として、所定の露光プロセスを実行する。そのため、露光前にマスク像をウエハー上に転写する際に発生する歪み成分を予め補正しておけば、かかるディストーションを補正をすることができる。例えば、特開平０１−０３９７２６では露光をする際に用いるレンズによりディストーション補正する方法を開示している。また、特開平０６−３４９７０３では露光による熱、または露光時の環境の温度変化をモニタし、その結果を露光装置にフォードバックする内容が開示されている。これらの方式はいずれも、ステップ＆フォーカス方式での露光において、露光直前にディストーション補正をすることで、効果を発揮している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように「ステップ＆フォーカス方式」を採用する露光装置では、同一基板上に対して露光をするため、露光前に予めディストーション補正をすることが可能であり、その補正の効果を同一基板に反映させることができる一方で、「ステップ＆スキャン方式」を採用する露光装置（走査型露光装置）では、基板上の露光領域が時間と共に移り変わるため、ステップ＆フォーカス方式のように予めディストーション補正をしても、その補正の効果をそれぞれの露光領域毎に反映させることはできない。尚、これ以降の説明で、走査型露光装置に関し、設計された原盤像と、基板上に転写される転写像の各ショットにおける位置ずれ（ショット内歪み）、重ね焼きをする際の下地パターンの歪みを「ディストーション」と記載することとする。
【０００４】
更に、走査型露光装置においてディストーション補正の実効性を妨げる要因として、投影レンズの製造誤差、原盤ステージ、基板ステージの駆動推力ムラ、振動の影響などが挙げられ、これらは走査露光装置で特有なディストーション発生要因となる。
【０００５】
露光光を走査する際における原盤ステージ、基板ステージの駆動のバラツキについて、例えば、ステージのたわみなどの影響は予めそのたわみ量を計測するなどして、データ化しておくことで補正することが可能であるが、ステージ駆動用モーターの推力ムラや、メカ系の振動などの影響は実際に走査露光をしてみないとその個別の発生パターンの分からないアクチュエータ等もある。
【０００６】
また、実際に走査露光をした各位置で補正をしても、上述の要因が種々に重畳して影響するために、ディストーションを除去することができない場合が多く、今までは操作者の経験的な勘などに頼って補正駆動量を算出していた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するべく、本発明にかかる露光装置は、主として以下の構成からなることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、露光装置は、
レチクルを保持するレチクルステージと、ウエハを保持するウエハステージと、前記レチクルステージの駆動と前記ウエハステージの駆動とを制御する制御手段とを有し、前記レチクルと前記ウエハとを走査しながら前記レチクルを介して前記ウエハを露光する露光装置であって、
前記制御手段は、
前記露光によりウエハに転写された像の歪みがディストーションとして前記ウエハの走査位置ごとに入力され、
前記ウエハの走査位置ごとに入力された前記ディストーションのデータを補間し、
前記ウエハの走査位置ごとの前記ウエハと前記レチクルとの相対位置ずれの移動平均が前記ディストーションであるとしたときの前記相対位置ずれから前記ディストーションへの伝達特性の逆特性にしたがって、補間された前記ディストーションのデータから前記相対位置ずれを算出し、
算出された前記相対位置ずれに基づいて、少なくとも前記ウエハステージの駆動目標位置を算出する、ことを特徴とする。
【０００９】
好ましくは上記の露光装置において、前記制御手段は、前記ウエハステージを駆動するアクチュエータの動特性の逆特性にしたがって前記駆動目標位置を変換することにより、前記アクチュエータに対する駆動目標値を算出する、ことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかるデバイス製造方法は、
上記の露光装置によってウエハを露光する工程と、
前記工程で露光されたウエハを現像する工程と、
を有することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下、添付図面を参照し、本発明にかかる実施形態の内容を説明する。
【００１５】
＜露光装置の構成＞
図１は本発明の走査型露光装置の概略構成を示した図である。同図において、101は光源で、例えばエキシマレーザやｉ線ランプなどが考えられる。122は光源の光を減衰させる複数の減光率を持った光学部材で、透過率の違うＮＤフィルタに代表される光学部材である。102はレーザ光などのコヒーレントな光の角度を振動させることで、照度むらを無くすための光学ユニット、103は光源101からの光のビーム形状を整形し、かつ、インコヒーレント化するビーム整形光学系、105はオプティカルインテグレータ、106は２次光源であるオプティカルインテグレータ105からの光束でマスキングブレード109の面を照明するためのコンデンサレンズである。
【００１６】
107はハーフミラーで、オプティカルインテグレータ105からの光束の一部を分割し、分割された光束は集光レンズ111によって光量センサ112に入射し、ウエハ118を露光している際の露光量を検出するために使用される。遮光板（マスキングブレード）109は上下左右４枚の独立に稼動する遮光板から構成され、結像レンズ110に関して、レチクル116と光学的共役面にある。露光スリット108は、形状は紙面内で光軸と垂直な方向について光束を遮光する２組の遮光板からなっている。また、マスキングブレード109の面から、光軸方向にシフトした位置にあるので、スリット108による光束の光強度分布は光軸を中心として台形状の分布となる。
【００１７】
結像レンズ110はマスキングにより遮光された光をレチクル116上に結像して、像を形成する。投影レンズ113は、レチクルにより形成された像をウエハ118に上に投影する。レチクル116はレチクルステージ115の上に位置合せをされて乗せられ、ウエハ118はウエハステージ117の上に乗っており、これらの各ステージはエアパット等により、浮上した状態で駆動され、２次元に自由に駆動することができる構成となっている。
【００１８】
ウエハ面上に与えられる露光量は、光量センサ（フォトディテクタ）112により検出され、制御される。また、ウエハ面上には照度計114が取り付けられており、露光をする前に予め、光量センサ（フォトディテクタ）112との関係を調べておくことで、ウエハ面上に所望の露光量を与えることが可能となる。
【００１９】
露光装置I/F121は、その入力デバイス（キーボード、マウスなど）により、露光装置の動作条件を規定する種々の条件を入力するためのインタフェース部分である。また同時に、ウエハ焼き付け条件、焼き付けレイアウト等を管理し、オペレータはその管理されている条件から、使用したい条件を選択して、露光装置を使用するが、その際、オペレータは露光装置I/F121部から露光装置を使用した条件を選択入力することができる。また、この露光装置I/F121は露光装置が設置されている環境にある基幹ネットワーク、もしくはローカルネットワーク122などに接続されており、そこから露光装置の動作条件等がダウロードされる場合もある。
【００２０】
主制御部119は、露光装置I/F121からのオペレータの指示もしくは、基幹ネットワークからダウンロードされた指示に従い、露光装置の各種補正機能の実行と、各ユニットの駆動、制御を行う。
【００２１】
走査露光において、各ショットにおいて発生したディストーションを補正するための処理を以下、具体的に説明する。走査露光におけるディストーション補正は、図６のフローチャートに示すように、ステップS604でアクチュエータ等を駆動するためのデータを生成するために、その前段階として（図６のS601〜S603)ディストーションの発生量、発生条件（例えば走査速度）を考慮して補正量を定量化して、通常の設計データのみに基づく制御データを修正するものである。
【００２２】
上述の定量化においては、ディストーションの成分を対称、非対称の成分に分離して、それぞれの場合に位置ずれを最小化するパラメータを演算するディストーション元データの作成（図７）と、そのデータに基づいて補正値を作成する（図５）２つの段階がある。これらの内容を以下、詳細に説明する。
【００２３】
＜成分の分離（対称、非対称）とパラメータの演算＞
ディストーション元データを生成するために、規範となる原盤のマークを所定の条件の下に露光し、基板に転写してその条件におけるディストーションを求める。露光では、予めショット内のディストーションを計測するためのパターン（ディストーションマーク）が形成されている原盤を使用して、基板上にステップ＆スキャン方式で原盤のディストーションマークを露光する。このとき、原盤のパターン描写誤差、原盤の置き誤差などの影響を予め計測し、不図示のメモリにその計測結果を格納する（この処理は図７のステップS701に相当する。）。これらの誤差要因はディストーション結果を不正確にするデータであるからである。
【００２４】
原盤を保持するステージの駆動精度が良い場合には、それらのエラー成分がなくなるよう、ステージや、レンズ、露光光波長、原盤基板間距離を補正駆動して、誤差を吸収することも可能である。
【００２５】
所定の露光条件の下に、原盤のディストーションマークを露光した基板を外部計測器、もしくは露光装置のスコープにて計測し、原盤のマーク設計位置と原盤のマーク描画位置との誤差を、上述の原盤の置き誤差を考慮して求め、そのとき計測された位置ずれをそのショットのディストーションとする。
【００２６】
このとき、計測器の基準座標と計測対象の座標系における誤差もディストーション成分(位置ずれ)と計測されるため、露光装置の座標系と相関関係を取る必要がある。あるいは、アライメント用の第1のマークと第2のマークとが重なるようにして露光し、それらのマークのずれ量の分布からそのショットにおけるディストーション分布を計測することもできる。例えば、第1レイヤを走査露光、静止露光で一括露光しておき、第2レイヤを露光装置の基板ステージの駆動により、パターンを焼き付け、このとき発生した差分がディストーションとなる。ただし、最終的なディストーション量を特定するために、ステージの駆動性能がショットにおいて保証されて、種々の露光条件において駆動された場合でもそのステージの駆動特性が特定されることが好ましい。
【００２７】
ここで、ディストーションの計測方法を図２を用いて説明する。図２（ａ）において、201はディストーション計測用原盤であり、202、203はその計測用原盤に設けられたディストーション計測用のディストーションマークの例である。この原盤を用いて静止露光と、走査露光とを実施して(第1の露光)、ディストーションマーク202、203をウエハに転写する。この転写により対称となるディストーションと、非対称となるディストーションの両ディストーションがそれぞれ発生する場合には、基板上に転写されるディストーションマークは、原盤のマーク設計位置とは違った、歪んだ位置に焼き付けられることになる。
【００２８】
次に、原盤をシフトさせて、そのディストーションマーク202の設計位置をディストーションマーク203の位置に合せて焼き付ける(第2の露光)。この２つのマークを重ね合わせる第2の露光を実施するために、原盤201を用いて、例えば図２（ｂ）に示すようにｘ方向（Δｘ１，Δｘ２、・・・）、ｙ方向（Δｙ１、Δｙ２、・・・）と、原盤201をシフトして、マーク202と203とが重なる位置206に位置合わせをして重ね焼きを実施する。このようにして重ね焼きをすると、ディストーションが発生している場合には、図２（ｃ）に示すように、マーク211の中心に対しマーク210がずれた状態で焼かれることになる。この中心のマークからのずれ量をそのショットにおけるディストーションとする。ここで紹介したディストーション計測方法は一例であり、また、計測用のマーク形状は、図２に示したものに限定されないことは言うまでもない。
【００２９】
このように計測されたディストーションを補正するために、対称なディストーションと、非対称なディストーションに分離する。対称なディストーションとは、各走査露光位置において一つの点から同心円状に投影像が変化するディストーションをいい、非対称なディストーションとは同心円状に発生する成分以外の成分で、走査方向の各位置での走査、非走査方向のずれ(シフト)やローテーション（回転）により生じるディストーションをいう。
【００３０】
走査露光は短冊状に整形された露光光を使用して露光をするため、ディストーションの計算もその露光光の大きさの領域単位で計算する必要がある。ここで考慮するのは、露光光の中心ずれ量(a , b)と露光光の回転量θと、露光光が回転した状態でのディストーション量lx3+mxを仮定し、各計測位置とマークの設計位置の差分の二乗和を最小にするように各パラメータを決定する。このディストーションの成分分離とパラメータの計算は図７のステップS704に相当する処理である。
【００３１】
上述のように対称なディストーションと、非対称なディストーションに分離して、各パラメータを決定することができれば、このパラメータがそれぞれのディストーションを補正するための補正量となる。すなわち、走査露光時に露光光のそれぞれの位置にて、対称なディストーションは投影レンズや露光光の波長、原盤基盤間の光軸方向の距離変動などを補正し、非対称なディストーションは原盤及び基盤の駆動の推力ムラが原因となる場合が多いため、原盤または基盤ステージの駆動により補正することが可能になる。
【００３２】
走査速度等の条件を種々設定して、その条件ごとに発生するディストーションを求め、補正するべきパラメータを計算してデータベース化することで、露光装置の動作条件に応じた補正をすることができる。この部分の処理は図７のステップS702、S705に相当する処理である。
【００３３】
図8はディストーションを対称、非対称に分離するための基本的な考え方について説明する図である。図８（ａ）において、短冊状に整形された露光光802により露光位置803で像を転写して、所定のディストーション計測マーク804が露光対象801に焼き付けられる。露光位置803での露光が終了すると、走査方向805に進み、次の露光位置806、807で同様に走査露光をしていく。それぞれの露光位置803、806、807における、露光時のθ方向の回転量が微小であると想定して、それぞれの位置803、806、807におけるディストーションの対称成分を計算する。
【００３４】
＜対称成分の計算＞
回転量が微小であるため角度の影響を無視して、ｘ方向若しくはｙ方向の誤差のみを考慮すると図8(ｂ)のようになる。図８（ｂ）ではディストーションマーク設計値(点線丸)808に対し、ディストーション像(実線丸)809が焼かれている状態を示しており、両者がｘ軸方向にずれた状態を示している。非走査方向（この場合はｘ方向）におけるディストーションマークの設計値間隔811をβなるパラメータで示し、同設計値間隔812をγなるパラメータとし、ディストーションマークの設計値は非走査方向に対して対称に配置されているものとする。その時、中心となるディストーション像（実線丸）813から距離β1（814）、β2（815）、γ1（816）、γ2（817）に、それぞれディストーション像（実線丸）が形成されている。この位置関係に基づいて、以下の（１）式で示される二乗和Cを最小にするパラメータｌ、mを算出する。
0004261810.tif 000002
式(2)、(3)は、(1)式をパラメータｌ，ｍについて偏微分するもので、これらの式の関係を満たすパラメータl、mを算出する。このパラメータl，mが並進方向の補正量となる。
【００３５】
＜回転成分の計算＞
次に、回転の影響を考慮したディストーション補正の内容について説明する。図８（ａ）で示したそれぞれの露光位置803、806、807における、回転量θ（826）と、ｘ方向、ｙ方向のシフト量（x（820）、y（821））を算出する。図８（ｃ）で示す回転量とは、矢印826で示すとおり、中心点Ｏを通過する一点鎖線の傾きをいい、中心シフト量とは、目標位置（点線丸）を基準として、実際に転写される像の水平方向（ｙ）、鉛直方向（ｘ）に生じる位置誤差をいう。
【００３６】
シフト量、回転量ともに無い状態の目標位置を図８（ｃ）の点線丸で示し、回転量とシフト量が発生したとして、実際に転写される像(実線丸)に対し、最小二乗近似法を適用する。
【００３７】
ディストーションマーク設計値818に対するディストーション像822を考えた場合、ｘ軸方向のシフト量はX1、ｙ軸方向のシフト量はY1である。以下、同様にしてディストーション像823、824、825、826のｘ軸方向、ｙ軸方向のシフト量をそれぞれ（X2、Y2)、（X3、Y3）、（X4、Y4)、（X5、Y5)と表記すると、最小２乗和で示される評価関数は(4)式のようになる。
【００３８】
0004261810.tif 000003
(6)、(7)式からそれぞれ、パラメータb、θが算出され、これらの値を(5)式に代入してパラメータaを算出する。このパラメータａ，ｂ，θが回転を考慮した場合の補正量となる。
【００３９】
なお、各走査位置でのスリットずれ量（a, b）を中心マークだけの位置ずれとする方法なども考えられる。これら一連の処理をそれぞれの露光位置803、806、807にて実施して、対称なディストーションと、非対称なディストーションに分離して各パラメータを決定すれば、このパラメータに基づいて、光学系要因、ステージ要因、若しくは露光に影響する環境要因に寄与するデバイスの動作を補正することができる。
【００４０】
すなわち、走査露光時に露光光のそれぞれの位置にて、対称なディストーションは投影レンズや露光光の波長、原盤と基盤間の光軸方向の距離変動などを補正し、非対称なディストーションは原盤及び基盤の駆動の推力ムラが原因となる場合が多いため、原盤または基盤ステージの駆動により補正することが可能になる。
【００４１】
＜ディストーション補正＞
走査露光は短冊状に整形された露光光を原盤、及び基板に対してそれぞれの露光位置で順次露光して、原盤パターンを基板上に焼き付ける露光方式である。この方式において、基板上のある一点を露光するためには、原盤と基板を所定の位置に位置合わせするために、その露光光を照射しない非走査距離分だけステージを移動させる必要がある。この移動は、所定の露光位置に原盤、および基板とを位置合せするため移動であり、走査露光により発生したショット内のディストーションは、結局、原盤と基板が露光光の非走査距離分移動したときの移動量のずれである、と言い換えることができる。したがって、走査露光により発生したディストーションを補正するためには、計測された各ディストーション値に基づいて、非走査距離分の移動において生じる誤差を補正した各々の駆動目標値を算出する必要がある。
【００４２】
図３は、走査露光において、移動量のずれが累積的に生じていく状態を概念的に示す図である。露光光301は走査露光により露光対象物に照射され、図３（ａ）の302のように基板上へシフトした状態で照射されていく。その時、露光位置304（一点鎖線で示す位置）にあるマークはハンチングされた複数回の走査露光303の結果、露光光がシフトした状態で転写される。そのとき、原盤もしくは基板を保持して駆動するステージの推力ムラの発生により、それぞれの露光時の相対位置がずれると、位置304にあるマークは状態305のように微小にずれた形で露光されることになる（図３（ｂ））。305の状態は、複数回の走査露光において、原盤及び基板の相対位置ずれにより、位置合わせの再現がずれるために生じるものであり、位置ずれが生じなければ、305のようにずれた状態で多重にならない。そのため、最終的に焼かれた結果として、マーク306のように中心のずれた露光がされることになる（図３（ｃ））。
【００４３】
以下、非走査距離分の移動において生じる誤差を補正する方法、逆移動平均処理方法、を説明する。逆移動平均処理方法としてシステムの伝達特性の逆変換によりシステムの制御入力を逆算する手法も考えられるし、最小二乗近似などから算出する手法も適用が可能である。
【００４４】
＜伝達特性から計算する方法＞
走査露光により発生するディストーションは、各ステージのそれぞれの位置での相対位置ずれが積算される。
【００４５】
例えば、位置nにおけるディストーションy(n)は、それぞれの位置でのウエハ、レチクル両ステージの相対位置ずれ量dを用いると、下式のようになる。
【００４６】
y(n) = d(n+k) + d(n+k-1) …+ d(n) + … + d(n-k+1) + d(n-k) …(10)
ここで、(10)式をZ変換すると以下のようになる。
【００４７】
0004261810.tif 000004
(11)式が発生したディストーションから各走査位置で発生させるべき駆動量を算出する式となり、発生したディストーションをこの式に入れて駆動量を算出することが、伝達特性を用いた逆移動平均処理となる。ただし、(11)式を用いるとzkに相当する周期で出力が不安定になるため、その部分の結果をカットするなどの処理も適用時にはする必要がある。
【００４８】
＜平均二乗法から計算する方法＞
各位置でのウエハ、レチクル両ステージの相対位置ずれ量をd(x)、走査露光での光の幅をwとすると、そのとき走査位置xでの位置ずれ量yは以下のように表わすことができる。
【００４９】
y = ∫d(x) dx  （積分範囲（ｘ）はx-w/2から x+w/2まで）… (12)
= f(x)     …(13)
この(13)式を最小二乗法などにより求め、その結果を微分することで、(12)式の関数d(x)を算出することができる。実際にf(x)を算出する際には、式が複雑化すること、誤差が大きくなること、などの事情を考慮して、全走査領域に対していくつか区間に分けてf(x)を求め、その結果をつなぎあわせるなどの処理をすることが現実的である。
【００５０】
例えば、走査露光領域が33mmである場合には、その領域を[0, 12], [7, 19], [14, 26], [21, 33]のように4つの区間に分け、それぞれの区間において、(13)式の演算結果を求め、それらをつなぎあわせて、その結果を微分して関数ｄ（ｘ）を算出するなどの方法がある。
【００５１】
また、移動平均処理によりディストーションが決定されるため、特にショット端においてはショット外の位置でのステージの挙動も制御する必要がある。具体的には、走査位置には露光範囲外の領域も含まれる。
【００５２】
実際にディストーションを補正するために、ステージ等のデバイスを駆動させる際には、制御量を補正して動かすアクチュエータの動特性を考慮する必要がある。ここで述べているアクチュエータの動特性とは、周波数特性や反応速度のことで、アクチュエータに入力される制御信号の周波数毎にアクチュエータのゲイン、位相特性が変化する。つまり、走査位置毎に、補正位置目標値を逆移動平均処理により決定し、その目標値をアクチュエータに入力しても、実際にはアクチュエータの動特性による出力波形は歪むため、その歪みを考慮した駆動量をアクチュエータに入力する必要がある。
【００５３】
また、走査速度が変わると目標となる信号の周波数帯域が変わるため、走査速度に応じて駆動量を計算し直す必要がある。
【００５４】
なお、ここでのアクチュエータとは、露光位置のずれシフト量a,bやローテーションθによるディストーションを補正する原盤または基板、対称なディストーションl、mを補正する投影レンズ、露光光の波長、原盤基板間の距離(いずれかのステージの光軸方向の駆動特性)が相当する。
【００５５】
次に走査速度毎におけるステージを駆動するための補正量の算出が必要な理由を図4により説明する。図4はステージ駆動用を対象としたアクチュエータの補正の例を示す図である。
【００５６】
図４（ａ）は横軸402がショットの対象となる位置を示し、縦軸403がディストーション補正量、すなわち原盤または基板の補正駆動目標値を示している。図中の実線は位置に対する補正目標を示し、一点鎖線405はステージ速度が遅いときの補正量の分布を示し、破線406はステージ速度が405の場合よりも速い場合の補正量の分布を示す。
【００５７】
ディストーションを補正する補正駆動目標値（実線）404を、ステージの制御入力としてそのままステージに適用しても、ステージの動特性(周波数特性等)の影響により、その出力値は一点鎖線405、破線406のようになり、補正目標404に対して完全に追従することはできない。また、ステージ速度を上げると、ステージに入力される時間目標値の周波数帯域が上がるため、ステージの駆動位置は変化し、ステージ速度が低いときの応答405と、ステージ速度の高いときの応答406は異なるものとなる。
【００５８】
図４（ｂ）は横軸408が時間、縦軸409がディストーション補正量のグラフである。図中の一点鎖線410はステージ速度が遅いときの補正量の分布を示し、破線411はステージ速度が410の場合よりも速い場合の補正量の分布を示す。この時、ステージ速度の遅い場合410に対し、ステージ速度の速い場合411は、時間軸方向に周波数が高くなっていることが分かる。このように、ステージの周波数特性が変化することを考え、ステージの駆動速度毎に、ディストーションの発生を防止するステージの駆動目標値を作成する必要がある。
【００５９】
また、単にアクチュエータの動特性を考慮して、走査速度毎に補正駆動目標値を算出したとしても、原盤と基板の同期精度を悪化させる要因となる場合もあるため、補正する制御帯域を指定したディストーション補正の実施が必要となる。そこで、アクチュエータの制御帯域を任意に設定できるようにしておき、同期精度とのトレードオフでアクチュエータの動作を制御してディストーション補正をすることが考えられる。
【００６０】
さらに、アクチュエータの種類により、同期精度に及ぼす影響が変わるため、アクチュエータ毎に制御帯域を設定できるようにしておくことが望ましい。さらに、アクチュエータの性能により、走査露光中に駆動できないユニットがある場合には、走査露光をする前に走査露光領域内の平均値に予め駆動しておいたり、最悪値を補正するように予め駆動しておいても良い。
【００６１】
図５は、アクチュエータの制御帯域を任意に設定し、同期精度とのトレードオフで非対称なディストーション補正をするための手順を示す図である。
【００６２】
ステップS501において計測された走査位置毎のディストーションを入力する。計測されるディストーションは位置の離散データであるため、ステップS502にてその後の処理ができる程度に離散化されたデータの補間処理を実行する。この補間処理により補間されるデータは、非走査距離分の移動を補正において考慮するためのデータとなる。
【００６３】
図９はデータの補間を説明する図である。走査位置１、２、３におけるディストーション量は図中の○（白丸）で示され、離散的なデータである。例えば、走査位置１及び２の間を任意の補間点に分割して（図９の場合はＡ、Ｂの２点）、各補間点におけるディストーション量を、少なくとも2点（走査位置１及び２）を通る関数として、近似する。この関数は、線形近似でもよいし、更に、他の走査位置３などの条件を考慮した高次の関数により近似してもよい。図中の●（黒丸）は補間点（Ａ、Ｂ，Ｃ，Ｄ）におけるディストーション量であり、この補間点数を密にすることにより略連続的に位置とディストーションの分布の関係を把握することが可能になる。
【００６４】
ステップS503では逆移動平均処理を行い、入力された走査位置毎のディストーションと、補間処理されたデータとに基づいて、ショットにおける走査方向の位置に関するアクチュエータ目標値が算出される（S504）。
【００６５】
ステップS505において、ステップＳ504で算出された位置に関する駆動目標値と走査速度とを考慮して、そのショットにおける時間（周波数）に関するアクチュエータの駆動目標値を計算する（S506）。
【００６６】
アクチュエータの駆動目標値を時間の関数に逆変換することで、ショット内におけるディストーション補正量の分布の関係を周波数成分で管理することが可能となる。但し、この目標値をそのまま使用すると、同期精度を悪化させることが考えられるため、処理をステップS507に進め、カットオフ周波数を持つローパスフィルタによりフィルタリングする（S508）。
【００６７】
その後、ステップS509において、アクチュエータの特性を逆変換する。すなわち、ステップS501〜S508までの処理において、求められたアクチュエータの目標値を実現できるような制御入力を逆動力学の問題として演算する。
【００６８】
すなわち、アクチュエータの動特性をＧ（ｔ）、制御入力をｘ（ｔ）、制御目標値をＹ（ｔ）とすると、
Ｙ（ｔ）＝Ｇ（ｔ）・ｘ（ｔ）          ・・・（14）
なる関係が成立する。このとき、上述の説明でアクチュエータの目標値（（14）式におけるＹ（ｔ））はステップＳ501〜Ｓ508までの処理で既知であり、アクチュエータの特性の逆変換（Ｇ-1（ｔ））を求めれば、アクチュエータの目標値を実現するアクチュエータの補正駆動目標値を算出することができる。
【００６９】
ｘ（ｔ）＝Ｇ-1（ｔ）・Ｙ（ｔ）・・・（15）
ステップS510にて走査速度を考慮して、走査露光にて発生したディストーションのアクチュエータ補正駆動目標値を作成する。
【００７０】
ただし、走査露光にて発生したディストーションにおいて、露光光幅よりも狭い領域で変化するディストーションは、レチクル描画誤差などの走査露光では発生していない成分で、走査露光をする際に完全に除去しきれない成分である。そこで、計測された走査方向のディストーションについては、露光光幅よりも短い周期を持つムラは予めステップS502などの段階でフィルタにより取り除くことで、より精度良く走査露光でのディストーションを補正できる。
【００７１】
原盤または基板ステージの制御帯域を考慮して、修正するディストーションパターンを選択することで、原盤と基板の同期精度の悪化を最小限しつつ、ショット内のディストーション補正を的確に行うことも可能である。具体的にはシミュレーションによる検証をしたところ、ディストーションを10%未満に減少させることのできる結果が得られている。
【００７２】
次に、上述の補正を適用した走査露光処理の流れを図6、図7のフローチャートにより説明する。
【００７３】
図6は走査露光の工程を説明するフローチャートである。
【００７４】
まず、ステップS601にて走査速度を指示する。この指示は、不図示のデータベースに格納されている露光条件として格納されているものを利用してもよいし、露光装置のインタフェース（I/F)121を介してオペレータが入力するデータでもよい。
【００７５】
そして、ステップS602では、ステップS601で指定された走査速度に対するディストーションに関するデータをロードする。この速度毎に対応するディストーションデータは、予め行なっている走査露光の結果に対して発生したディストーションを計測し、上述のように対称、非対称の成分に分離して算出した位置補正パラメータが含まれ、走査速度毎のディストーションは図７で説明する工程に従い、求められるものである。
【００７６】
走査速度が指定されると、その速度に対応してロードされた補正前のディストーション元データに対して、補正駆動値を設定する（S603）。ここで設定される補正駆動値は、具体的には図５の工程に従い算出される補正データであり、アクチュエータの動特性を反映して求められるデータである。
【００７７】
ステップS604は走査露光中に駆動するアクチュエータで補正が必要な場合には、走査露光をする前に補正駆動をしておく。そのようなアクチュエータの無い場合には、ステップS604は実行しない。
【００７８】
その後、走査露光のショット毎処理に入り、ステップS605にて走査露光を実施する。走査時には、ステップS603にて求めたディストーション補正駆動値に従い、各アクチュエータを駆動させて、各ショット領域のディストーションを補正している。
【００７９】
ステップS606にて最終ショットであるか確認して、最終ショットでなければ、再び新しい基板領域の走査露光を継続する。最終ショットであれば、走査露光処理を終了する。
【００８０】
図7はディストーション元データの作成を説明するフローチャートである。
【００８１】
ステップS701では原盤の描画誤差を計測し、その結果を格納する。この描画誤差の計測の詳細は既に説明したとおりなのでここでは省略する。
【００８２】
次に、処理をステップS702に進め、走査露光によるディストーション計測を実施する際の検査速度を設定する。
【００８３】
そして、ステップS703では、設定された条件の下に走査露光を行なう。第1レイヤを走査露光し、第2レイヤは原盤の第1レイヤパターンのレイアウト設計値位置へステージを駆動して焼き付けを行い、各露光エリアで焼き付けられたマークのずれ量が走査露光でのディストーションとなる。
【００８４】
ステップS704では走査露光ディストーションを対称成分、非対称成分に分離して、それぞれ分離したディストーションに対して、上述の（1）〜（9）式で与えられる計算式に基づき、パラメータを計算し、その計算結果を速度毎に不図示のメモリに格納する（ステップS705）。速度毎に格納する理由としては、走査露光において発生するディストーションは原盤、若しくは基板を保持して駆動するステージの推力ムラで発生するため、速度に応じてその特性が変わるため、速度毎にディストーション計測する必要があるためめである。
【００８５】
そして、ステップS706において、走査露光において適用するべき速度に対して、全てディストーションの測定が完了したか否かを判断し、終了していない場合（S706-NO)には、処理をステップS702に戻し、再び新しい走査速度に対する走査露光でのディストーションを計測する。全て終了した場合（S706-YES）は、ディストーション元データ作成を終了する。
【００８６】
このように分離したディストーションを、要因毎に保存しておくことも、有用である。ディストーションはさまざまな要因により発生するため、例えばステージの特性などにより、計測時期によらないディストーション成分や、逆に環境要因などでその計測でのみ有効なデータとがある。また、複数のマシーンでデータを共有することも考えられる。ステージの作成に癖が有るなどの原因で、要因毎にデータを共用することで、計算処理向上、ディストーションサンプル露光負荷の軽減を図ることもできる。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態を適用することにより走査露光における各ショットで発生するディストーションを効果的に補正して、露光することが可能となる。
【００８８】
また、本実施形態を適用すると、発生したディストーションを補正できるだけではなく、下地のパターンの歪みを積極的に補正する際にも使用できる。
【００８９】
＜半導体生産システムの実施形態＞
次に、本発明に係る装置を用いた半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行うものである。
図１０は全体システムをある角度から切り出して表現したものである。図中、１１０１は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダ（装置供給メーカ）の事業所である。製造装置の実例としては、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所１１０１内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム１１０８、複数の操作端末コンピュータ１１１０、これらを結んでイントラネット等を構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１０９を備える。ホスト管理システム１１０８は、ＬＡＮ１１０９を事業所の外部ネットワークであるインターネット１１０５に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
一方、１１０２〜１１０４は、製造装置のユーザとしての半導体製造メーカの製造工場である。製造工場１１０２〜１１０４は、互いに異なるメーカに属する工場であっても良いし、同一のメーカに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場１１０２〜１１０４内には、夫々、複数の製造装置１１０６と、それらを結んでイントラネット等を構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１１と、各製造装置１１０６の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム１１０７とが設けられている。
【００９０】
各工場１１０２〜１１０４に設けられたホスト管理システム１１０７は、各工場内のＬＡＮ１１１１を工場の外部ネットワークであるインターネット１１０５に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１１からインターネット１１０５を介してベンダ１１０１側のホスト管理システム１１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム１１０８のセキュリティ機能によって限られたユーザだけにアクセスが許可となっている。
【００９１】
具体的には、インターネット１１０５を介して、各製造装置１１０６の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダ側に通知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダ側から受け取ることができる。各工場１１０２〜１１０４とベンダ１１０１との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ１１１１でのデータ通信には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。
【００９２】
また、ホスト管理システムはベンダが提供するものに限らずユーザがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。ここでは、露光装置の稼動状況を示すステータス情報の一つとして、前述の評価項目値、あるいはそれを導くにあたって使用された判断モード、判断条件、露光方式の各データがベンダ側に送信され、ベンダ側ホスト管理システム１１０８あるいはこれに接続するいずれかの操作端末コンピュータ１１１０でこれを統計処理し、各露光装置の使用状況に見合ったソフトウェアやヘルプ情報を工場側ホスト管理システム１１０７に送信する。
【００９３】
また逆に露光装置側が、現在処理しているロット、ウエハのプロセスひずみ（倍率、ディストーション）などの値、ゴミやウエハ表面の凸凹状態をベンダ側あるいはユーザ側管理システムから受信し、これらの情報を露光方式の切り替えに使用しても良い。
さて、図１１は本実施形態の全体システムを図１０とは別の角度から切り出して表現した概念図である。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザ工場と、該製造装置のベンダの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置、それぞれのベンダの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、１２０１は製造装置ユーザ（半導体デバイス製造メーカ）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置１２０２、レジスト処理装置１２０３、成膜処理装置１２０４が導入されている。なお図１１では製造工場１２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ１２０６で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム１２０５で製造ラインの稼動管理がされている。
一方、露光装置メーカ１２１０、レジスト処理装置メーカ１２２０、成膜装置メーカ１２３０などベンダ（装置供給メーカ）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム１２１１，１２２１，１２３１を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム１２０５と、各装置のベンダの管理システム１２１１，１２２１，１２３１とは、外部ネットワーク１２００であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの機器のうち、どれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダからインターネット１２００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインタフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１２に一例を示す様な画面のユーザインタフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種１４０１、シリアルナンバー１４０２、トラブルの件名１４０３、発生日１４０４、緊急度１４０５、症状１４０６、対処法１４０７、経過１４０８等の情報を画面上の入力項目に入力する。
【００９４】
入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザインタフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能１４１０〜１４１２を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。ここで、保守データベースが提供する保守情報には、上記説明した本発明に関する情報も含まれ、また前記ソフトウェアライブラリは本発明を実現するための最新のソフトウェアも提供する。即ち対応する露光装置の稼動状況を示すステータス情報の一つとして、前述の評価項目値、あるいはそれを導くにあたって使用された判断モード、判断条件、露光方式の各データがその露光装置の該当するベンダ側に送信され、ベンダ側ホスト管理システムあるいはこれに接続するいずれかの操作端末コンピュータでこれを統計処理し、各露光装置の使用状況に見合ったソフトウェアやヘルプ情報を工場側ホスト管理システム１２０５に送信する。ホスト管理システム１２０５は該情報を対応する露光装置のみに転送する。
次に上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１３は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップＳ１（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Ｓ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエ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）等の組立て工程を含む。ステップＳ６（検査）ではステップＳ５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Ｓ７）する。前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信される。
【００９５】
図１４は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップＳ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップＳ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（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り、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムにより保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【発明の効果】
本発明は、走査露光により発生するディストーションを効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態にかかる走査型露光装置の概略構成を示した図である。
【図２】  ディストーション計測方法を説明する図であり、一括露光にて焼き付けを行ったマーク202に対し、その後マーク203をステージ駆動により位置決め、露光することでディストーションを計測する方法を説明している図である。
【図３】  走査露光において、移動量のずれが累積的に生じていく状態を概念的に示す図である。
【図４】  ステージ駆動用を対象としたアクチュエータの補正の例を示す図である。
【図５】  非対称なディストーションを補正するためのステージ駆動目標値を作成するフローチャートである。
【図６】  走査露光の工程を説明するフローチャートである。
【図７】  ディストーション元データの作成を説明するフローチャートである。
【図８】  走査露光時のディストーション成分分離の概要を説明する図である。
【図９】  データの補間を説明する図である。
【図１０】  本発明に係る装置を用いた半導体デバイスの生産システムをある角度から見た概念図である。
【図１１】  本発明に係る装置を用いた半導体デバイスの生産システムを別の角度から見た概念図である。
【図１２】  ユーザインタフェースの具体例を示す図である。
【図１３】  デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図１４】  ウエハプロセスを説明する図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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