(57)【要約】【課題】  露光装置の好適な露光条件を簡単に決定すること。【解決手段】  投影手段を介して感光性基板にパターンを露光する露光装置における露光条件を決定する露光条件決定方法であって、パターンを生成するパターン生成工程と、露光条件を変更しつつ、感光性基板に対してパターンを複数回露光する露光工程と、露光工程においてパターンが複数回露光された感光性基板の像を撮像して観察画像を生成する撮像工程と、撮像工程において生成された観察画像を画像解析する画像解析工程と、画像解析工程における画像解析の結果に基づいて、最適な露光条件を決定する決定工程とを備える。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影手段を介して感光性基板にパターンを露光する露光装置における露光条件を決定する露光条件決定方法であって、
前記パターンを生成するパターン生成工程と、
前記露光条件を変更しつつ、前記感光性基板に対して前記パターンを複数回露光する露光工程と、
前記露光工程において前記パターンが複数回露光された前記感光性基板の像を撮像して観察画像を生成する撮像工程と、
前記撮像工程において生成された前記観察画像を画像解析する画像解析工程と、
前記画像解析工程における前記画像解析の結果に基づいて、最適な前記露光条件を決定する決定工程と
を備えたことを特徴とする露光装置の露光条件決定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置の露光条件決定方法において、
前記投影手段は、前記パターンを投影するための照明手段と、前記パターンを縮小投影するための光学系とを備え、
前記露光工程では、前記照明手段による露光量と、前記光学系の焦点位置との少なくとも一方を変更しつつ、前記感光性基板に対して前記パターンを複数回露光する
ことを特徴とする露光装置の露光条件決定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の露光装置の露光条件決定方法において、
前記露光工程において前記焦点位置を変更する際には、前記光学系の焦点深度に基づいて前記焦点位置を変更する範囲を決定する
ことを特徴とする露光装置の露光条件決定方法。
【請求項４】
請求項１に記載の露光装置の露光条件決定方法において、
前記画像解析工程では、前記観察画像から前記パターンの断面に相当する信号プロファイルを取得し、前記信号プロファイルに基づいて画像解析を行う
ことを特徴とする露光装置の露光条件決定方法。
【請求項５】
請求項４に記載の露光装置の露光条件決定方法において、
前記画像解析工程では、前記信号プロファイルに基づいてＣＴＦ（Contrast Transfer Function）値を算出し、
前記決定工程では、前記ＣＴＦ値に基づいて、最適な前記露光条件を決定する
ことを特徴とする露光装置の露光条件決定方法。
【請求項６】
請求項１に記載の露光装置の露光条件決定方法において、
前記パターン生成工程では、ライン状のパターンを互いに直交する２方向にそれぞれ有する前記パターンを生成する
ことを特徴とする露光装置の露光条件決定方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の露光装置の露光条件決定方法を、コンピュータにより実行可能な露光装置の露光条件決定プログラム。
【請求項８】
複数の素子によって構成される光像形成部と、
前記光像形成部に投影すべきパターンを生成するパターン生成部と、
前記パターン生成部に対して照明光を照明する照明部と、
前記照明部によって照明された前記パターン生成部の前記パターンの像を前記感光性基板上に投影像として縮小投影する投影部と、
露光条件を変更しつつ、前記感光性基板に対して前記パターンを複数回露光する露光制御部と、
前記パターンの像が露光された前記感光性基板の像を撮像して拡大観察画像を生成する撮像部と、
前記撮像部によって生成された前記拡大観察画像を画像解析する画像解析部と、
前記画像解析部による前記画像解析の結果に基づいて、最適な前記露光条件を決定する決定部と
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の露光装置において、
前記投影部は、前記パターンを縮小投影するための光学系を備え、
前記露光制御部は、前記照明部による露光量と、前記光学系の焦点位置との少なくとも一方を変更しつつ、前記感光性基板に対して前記パターンを複数回露光する
ことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置において、
前記露光制御部は、前記焦点位置を変更する際には、前記光学系の焦点深度に基づいて前記焦点位置を変更する範囲を決定する
ことを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の露光装置において、
前記画像解析部は、前記拡大観察画像から前記パターンの断面に相当する信号プロファイルを取得し、前記信号プロファイルに基づいて画像解析を行う
ことを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の露光装置において、
前記画像解析部は、前記信号プロファイルに基づいてＣＴＦ（Contrast Transfer Function）値を算出し、
前記決定部は、前記ＣＴＦ値に基づいて、最適な前記露光条件を決定する
ことを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の露光装置において、
前記パターン生成部は、ライン状のパターンを互いに直交する２方向にそれぞれ有する前記パターンを生成する
ことを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
請求項８に記載の露光装置において、
前記投影部は、前記パターンを縮小投影するための光学系を備え、
前記撮像部は、前記光学系により拡大された前記感光性基板の像を撮像して前記拡大観察画像を生成する
ことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスの製造工程において用いられる露光装置の露光条件決定方法、その露光装置の露光条件決定プログラム、およびその露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、感光性基板にパターンを投影する様々な露光装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の露光装置では、投影手段によって投影されるパターン像と感光性基板とを相対的に移動させつつ露光を行い、比較的小さい露光領域の露光を繰り返すことにより、複数の露光領域を繋ぎ合わせて大きい面積の露光を行っている。
【特許文献１】特開２００４−３０３９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
露光装置においては、露光対象である感光性基板や露光するパターンなどに応じて、露光量やフォーカス（合焦位置）などの露光条件を決定する必要がある。しかし、この条件出し作業には手間がかかる。
【０００４】
そこで、本発明は、露光装置の好適な露光条件を簡単に決定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の露光条件方法は、投影手段を介して感光性基板にパターンを露光する露光装置における露光条件を決定する露光条件決定方法であって、前記パターンを生成するパターン生成工程と、前記露光条件を変更しつつ、前記感光性基板に対して前記パターンを複数回露光する露光工程と、前記露光工程において前記パターンが複数回露光された前記感光性基板の像を撮像して観察画像を生成する撮像工程と、前記撮像工程において生成された前記観察画像を画像解析する画像解析工程と、前記画像解析工程における前記画像解析の結果に基づいて、最適な前記露光条件を決定する決定工程とを備える。
【０００６】
なお、好ましくは、前記投影手段は、前記パターンを投影するための照明手段と、前記パターンを縮小投影するための光学系とを備え、前記露光工程では、前記照明手段による露光量と、前記光学系の焦点位置との少なくとも一方を変更しつつ、前記感光性基板に対して前記パターンを複数回露光しても良い。
【０００７】
また、好ましくは、前記露光工程において前記焦点位置を変更する際には、前記光学系の焦点深度に基づいて前記焦点位置を変更する範囲を決定しても良い。
【０００８】
また、好ましくは、前記画像解析工程では、前記観察画像から前記パターンの断面に相当する信号プロファイルを取得し、前記信号プロファイルに基づいて画像解析を行っても良い。
【０００９】
また、好ましくは、前記画像解析工程では、前記信号プロファイルに基づいてＣＴＦ（Contrast Transfer Function）値を算出し、前記決定工程では、前記ＣＴＦ値に基づいて、最適な前記露光条件を決定しても良い。
【００１０】
また、好ましくは、前記生成工程では、ライン状のパターンを互いに直交する２方向にそれぞれ有する前記パターンを生成しても良い。
【００１１】
また、上記発明に関する構成を、露光装置の露光条件決定プログラムおよび露光装置に変換して表現したものも本発明の具体的態様として有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、露光装置の好適な露光条件を簡単に決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
本実施形態の露光装置は、図１に示すように、露光光学系Ｓ１と、照明光学系Ｓ２と、観察光学系Ｓ３とを備える。
【００１５】
露光光学系Ｓ１は、露光用光源１１、レンズ１２、ミラー１３、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）素子１４、ハーフミラー１５およびハーフミラー１６、対物レンズ１７、焦点検出部１８、ダイクロイックミラー１９からなる。照明光学系Ｓ２は、観察用光源２１、レンズ２２、ハーフミラー１６、対物レンズ１７からなる。また、観察光学系Ｓ３は、撮像素子３１、接眼レンズ３２、分岐プリズム３３、ハーフミラー１５およびハーフミラー１６、対物レンズ１７、ダイクロイックミラー１９からなる。露光光学系Ｓ１および観察光学系Ｓ３は、ハーフミラー１５およびハーフミラー１６、対物レンズ１７、ダイクロイックミラー１９を共有しており、照明光学系Ｓ２は、ハーフミラー１６、対物レンズ１７を、露光光学系Ｓ１および観察光学系Ｓ３と共有している。また、本実施形態の露光装置は、露光対象である感光性基板（例えば、ウエハＴ）を載置するステージ４１を備える。
【００１６】
露光用光源１１は、例えばレーザー光源である。ウエハＴの露光時には、露光用光源１１から射出した露光光は、レンズ１２によりコリメートされ、ミラー１３によりＤＭＤ素子１４に導かれる。ＤＭＤ素子１４により反射された投影光は、ハーフミラー１５により反射され、ダイクロイックミラー１９およびハーフミラー１６を順に通過して対物レンズ１７に導かれる。そして、ＤＭＤ素子１４からの投影光は対物レンズ１７によって集光され、ステージ４１に載置されたウエハＴの表面に投影される。また、ＤＭＤ素子１４とウエハＴの表面とは像共役な位置に配置される。
【００１７】
また、焦点検出部１８は、例えば、不図示の光源部と受光部とを備え、スリット方式の焦点検出を行う。すなわち、焦点検出部１８は、光源部（例えば、ＬＥＤを用いて７７０ｎｍの光を発する）からウエハＴに対してスリット光を照射する。このスリット光は、ダイクロイックミラー１９により反射され、ハーフミラー１６を通過して対物レンズ１７に導かれる。そして、スリット光は対物レンズ１７によって集光され、ステージ４１に載置されたウエハＴの表面に投影される。さらに、ウエハＴの表面により反射されたスリット光は、対物レンズ１７、ハーフミラー１６を順に通過し、ダイクロイックミラー１９により受光部に導かれる。焦点検出部１８は、受光部によりスリット光の反射光を受光し、受光結果に応じて、対物レンズ１７のウエハＴとの相対駆動量（デフォーカス量）を算出する。なお、ダイクロイックミラー１９は焦点検出用の光を反射し他の波長の光は透過する機能を有している。
【００１８】
一方、観察用光源２１は、例えば白色ＬＥＤやハロゲンランプなどである。ウエハＴの観察時には、観察用光源２１から照射した観察光は、レンズ２２によりコリメートされた後に、ハーフミラー１６により反射され、対物レンズ１７に導かれる。そして、観察用光源２１からの観察光は対物レンズ１７によって集光され、ステージ４１に載置されたウエハＴの表面を照明する。さらに、ウエハＴの表面により反射された観察光は、対物レンズ１７、ハーフミラー１６、ダイクロイックミラー１９およびハーフミラー１５を順に通過し、分岐プリズム３３に導かれる。分岐プリズム３３は、ウエハＴの表面により反射された観察光を、撮像素子３１および接眼レンズ３２に導く。
【００１９】
図２は、本実施形態の露光装置の機能ブロック図である。露光装置は、図２に示すように、上述した構成に加えて、ユーザ操作等を受け付ける操作部５１、撮像素子３１により生成した画像に対する画像処理を行う画像処理部５２、画像や各種情報を表示する表示部５３、各部を統括的に制御する制御部５４の各部を備える。
【００２０】
制御部５４は、露光用光源１１、ＤＭＤ素子１４、対物レンズ１７、焦点検出部１８、観察用光源２１、撮像素子３１、ステージ４１、操作部５１、画像処理部５２、表示部５３と接続され、各部を制御する。また、制御部５４には、各処理を実行するための制御プログラムが予め記憶されている。
【００２１】
感光性基板への露光時には、制御部５４は、露光用光源１１を制御してＤＭＤ素子１４への露光光の射出を行うとともに、ＤＭＤ素子１４を制御して、その素子面に、感光性基板に露光すべきパターンを生成する。このパターンは、露光光学系Ｓ１の各部を経て感光性基板に到達する際に、ＤＭＤ素子１４の素子面上のサイズに比較して、例えば、１／２００程度に縮小される。また、感光性基板における１露光サイズは、例えば、５０μｍ×７０μｍ程度である。
【００２２】
制御部５４は、露光用光源１１およびＤＭＤ素子１４を制御してパターンを露光するとともに、ステージ４１を制御して、露光位置を適宜変更する。具体的には、対物レンズ１７の光軸に垂直な面内においてステージ４１を駆動することにより、感光性基板における露光位置を移動する。この結果、複数の露光領域を繋ぎ合わせて大きい面積の露光を実現する。
【００２３】
一方、ステージ４１上に載置された感光性基板の観察時には、制御部５４は、観察用光源２１を制御して感光性基板への観察光の照明を行う。そして、必要に応じて撮像素子３１を制御して、感光性基板の像を撮像して観察画像を生成する。また、接眼レンズ３２を介して、観察画像と同等の感光性基板の像を目視観察することも可能である。感光性基板の像は、観察光学系Ｓ３の各部を経て撮像素子３１および接眼レンズ３２に到達する際に、対物レンズ１７により拡大される。すなわち、対物レンズ１７は、露光時には縮小するための光学系として機能し、観察時には拡大するための光学系として機能する。なお、対物レンズ１７は焦点検出用の光と観察用の光と露光光とについて、同じ像位置となる（色消し）よう設計されている。
【００２４】
ここで、感光性基板への露光時および感光性基板の観察時において、対物レンズ１７の焦点調節を行う際には、制御部５４は、焦点検出部１８により算出したデフォーカス量に基づいて、対物レンズ１７を制御する。なお、焦点調節は、ステージ４１を光軸方向に駆動しても良い。
【００２５】
次に、図３に示すフローチャートに基づいて、露光条件決定時の制御部５４の動作を説明する。なお、以下では、表面にポジ型レジスト膜が形成された感光性基板（ウエハＴ）が露光対象である場合の露光条件決定を例に挙げて説明する。
【００２６】
ステップＳ１において、制御部５４は、ＤＭＤ素子１４を制御し、その素子面にテストパターンを生成する。制御部５４は、例えば、図４に示すようなラインアンドスペースを有するテストパターンをＤＭＤ素子１４の素子面に生成する。図４の例では、テストパターンは、上段左に孤立線、上段中央にＸ方向に沿って５本のラインを有するパターン、上段右にＹ方向に沿って５本のラインを有するパターン、下段左に２本線、下段中央および右に４５°方向に沿って５本のラインを有するパターンを含むテストパターンを示す。なお、露光条件の決定には、少なくとも、図４の例の上段中央のＸ方向に沿って５本のラインを有するパターンと、上段右のＹ方向に沿って５本のラインを有するパターンとを含んでいることが好ましい。また、このテストパターンは、解像度の評価に用いるテストパターンと共用可能なものであっても良い。
【００２７】
ステップＳ２において、制御部５４は、焦点検出部１８および対物レンズ１７を制御し、初期位置（ｆ１）への焦点調節を行う。制御部５４には、例えば、表１に示す複数の露光条件が予め定められる。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１の例では、（１）〜（１８）の１８種類の露光条件が予め定められている。露光条件には、露光用光源１１による露光量（露光時間）と、対物レンズ１７の焦点位置とが含まれる。表１の例では、３段階の露光量（ｄ１〜ｄ３）と６段階の焦点位置（ｆ１〜ｆ６）との組み合わせで、計１８種類の露光条件が予め定められている。
【００３０】
露光量は、例えば、振り幅Ｄ＝８３〜１３３ｍＳｅｃ、刻みΔＤ＝２５ｍＳｅｃとして、ｄ１＝８３ｍＳｅｃ，ｄ２＝１０８ｍＳｅｃ，ｄ３＝１３３ｍＳｅｃである。振り幅Ｄや刻みΔＤは、経験的に算出する構成としても良いし、ユーザにより指定可能な構成としても良い。ただし、Ｄ／ΔＤは整数である。
【００３１】
焦点位置は、例えば、振り幅Ｆ＝−６〜４ＬＳＢ（ただし、１ＬＳＢ＝０．０６４μｍ）、刻みΔＦ＝２ＬＳＢとして、ｆ１＝−６ＬＳＢ，ｆ２＝−４ＬＳＢ，ｆ３＝−２ＬＳＢ，ｆ４＝０ＬＳＢ，ｆ５＝２ＬＳＢ，ｆ６＝４ＬＳＢである。振り幅Ｆや刻みΔＦは、経験的に算出する構成としても良いし、ユーザにより指定可能な構成としても良い。ただし、Ｆ／ΔＦは整数である。また、振り幅Ｆは、対物レンズ１７の焦点深度に基づいて決定するのが好ましい。また、表１に示した露光条件では、露光量を固定して焦点位置を変更する例を示したが、焦点位置を固定して露光量を変更しても良い。
【００３２】
本実施形態では、表１の（１）〜（１８）の順に露光条件を変更して繰り返し露光を行うものとする。
【００３３】
ステップＳ３において、制御部５４は、露光用光源１１を制御し、ウエハＴへのテストパターンの露光を開始する。なお、初期の露光用光源１１による露光量は、後述する１つめの露光条件に相当する露光量（ｄ１）であり、制御部５４は、露光用光源１１による露光時間を制御することにより、この露光量を実現する。
【００３４】
ステップＳ４において、制御部５４は、ステージ４１を制御し、ステージ４１の駆動を開始する。なお、本実施形態では、露光条件を変更するたびにＸ方向およびＹ方向に所定量ずつステージ４１を駆動し、Ｘ方向に８回、Ｙ方向に３回の計１８回の露光を行う。
【００３５】
ステップＳ５において、制御部５４は、全ての露光条件で露光を行ったか否かを判定する。そして、全ての露光条件で露光を行ったと判定すると、制御部５４は、後述するステップＳ７に進む。一方、全ての露光条件で露光を行っていないと判定すると、制御部５４は、ステップＳ６に進む。
【００３６】
本実施形態では、制御部５４は、上述したように、表１に示す１８種類の露光条件で、計１８回の露光を行う。全ての露光条件で露光が終了すると、ウエハＴの表面には、図５に示すような８×３のテストパターンがマトリックス状に露光されることになる（ただし、ステップＳ５の時点では現像前であるため、実際にはラインアンドスペースが目視できる訳ではない。）。
【００３７】
ステップＳ６において、制御部５４は、露光用光源１１、対物レンズ１７、焦点検出部１８の各部を制御し、露出条件を変更する。
【００３８】
全ての露光条件で露光を行った（ステップＳ５Ｙｅｓ）と判定すると、ステップＳ７において、制御部５４は、露光が終了したウエハＴを現像する。例えば、制御部５４は、ウエハＴを露光装置から一旦搬出して現像し、再度露光装置のステージ４１に載置する。なお、露光装置内に現像を行う装置を内蔵する構成としても良い。
【００３９】
ステップＳ８において、制御部５４は、観察用光源２１および撮像素子３１を制御し、現像されたウエハＴを撮像して観察画像を生成する。観察画像は、図５に示したウエハＴの全体像を１回で撮像して生成しても良いし、数回に分けて撮像して生成しても良い。撮像方法は、ウエハＴのサイズや撮像素子３１のサイズおよび解像度などに応じて決定すれば良い。以下では、ウエハＴの全体像を１回で撮像した場合を例に挙げて説明する。
【００４０】
ステップＳ９において、制御部５４は、画像処理部５２を制御し、ステップＳ８で生成した観察画像から、プロファイル取得位置（図６Ｐｘ，Ｐｙ）の画像を切り出す。プロファイル取得位置は、ステップＳ１で説明したテストパターンに応じて予め定められた位置である。このプロファイル取得位置は、観察画像において撮像素子３１の画素座標に正確に対応した位置である。プロファイル取得位置Ｐｘは、図６に示すように、Ｙ方向に沿って５本のラインを有するパターン上の位置である。また、プロファイル取得位置Ｐｙは、図６に示すように、Ｘ方向に沿って５本のラインを有するパターン上の位置である。
【００４１】
制御部５４は、表１に示した１８種類の露光条件で行われた計１８回の露光による観察画像のそれぞれについて、プロファイル取得位置Ｐｘおよびプロファイル取得位置Ｐｙの画像を切り出す。この結果、１８箇所のプロファイル取得位置Ｐｘの画像と、１８箇所のプロファイル取得位置Ｐｙの画像とが切り出されることになる。
【００４２】
ステップＳ１０において、制御部５４は、画像処理部５２を制御し、ステップＳ９で切り出したプロファイル取得位置の画像からテストパターンのプロファイルを取得する。図７は、ある露光条件で行われた露光による観察画像のプロファイル取得位置Ｐｘに関して取得したプロファイルを示す。図７において、横軸は画素位置を示し、縦軸は画素の８ｂｉｔ階調を示す。図７に示すように、テストパターン内の各線に対応するウエハＴ表面の立ち上がりおよび立ち下がりに対応して、階調が変化する。
【００４３】
制御部５４は、表１に示した１８種類の露光条件で行われた計１８回の露光による観察画像のそれぞれについて、プロファイル取得位置Ｐｘおよびプロファイル取得位置Ｐｙの画像からテストパターンのプロファイルを取得する。この結果、１８箇所のプロファイル取得位置Ｐｘの画像に基づくテストパターンのプロファイルと、１８箇所のプロファイル取得位置Ｐｙの画像に基づくテストパターンのプロファイルとが取得されることになる。
【００４４】
なお、プロファイルの取得に先立って、ステップＳ８で生成した観察画像をグレースケール化し、その後、例えば、ラプラシアンフィルタのような重み付け微分画像フィルタを用いて、観察画像にエッジ強調処理を施しても良い。この処理により、テストパターンの線の部分のエッジが強調されるので、Ｓ／Ｎの向上が期待でき、プロファイルの取得に好適である。また、エッジ強調処理を行うタイミングは、プロファイル取得位置の画像の切り出しの前でも後でも良い。なお、観察画像をグレースケール化せずにエッジ強調処理を施しても良い。
【００４５】
ステップＳ１１において、制御部５４は、ステップＳ１０で取得したプロファイルに基づいて、ＣＴＦ（Contrast Transfer Function）値を算出する。
【００４６】
制御部５４は、ステップＳ１０で取得したプロファイルのうち、プロファイルの下方向のピーク位置に対応する位置（図７Ｉ１，Ｉ３，Ｉ５）と、プロファイルの上方向のピーク位置に対応する位置（図７Ｉ２，Ｉ４）との階調の値を求める。そして、以下の式１〜式３にしたがって、ＣＴＦ値を算出する。
【００４７】
Ｉｍａｘ＝（Ｉ２＋Ｉ４）／２  …（式１）
Ｉｍｉｎ＝（Ｉ１＋Ｉ３＋Ｉ５）／３  …（式２）
ＣＴＦ値＝（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）  …（式３）
なお、例えば、このようにして求めたＣＴＦ値≧０．１であれば、解像可能と判断することができる。
【００４８】
また、ＣＴＦ値の算出に、ステップＳ１０で取得したプロファイルのうち、中央部分のピーク値（Ｉ１〜Ｉ５）のみを用いるのは、誤差を低減するためである。制御部５４は、プロファイル取得位置Ｐｘおよびプロファイル取得位置Ｐｙのそれぞれに関して、上述した１８回の露光による観察画像に基づくテストパターンのプロファイルからＣＴＦ値をそれぞれ算出する。
【００４９】
表２に、プロファイル取得位置Ｐｘに関して、一部の露光条件（表１（８）〜（１１）,（１４）〜（１７）の露光条件）で行われた露光による観察画像に基づくテストパターンのプロファイルから求めたＣＴＦ値の例を示す。
【００５０】
【表２】
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【００５１】
ステップＳ１２において、制御部５４は、ステップＳ１１で算出したＣＴＦ値に基づいて、最適な露光条件を決定する。制御部５４は、ステップＳ１１で算出したＣＴＦ値が最も大きい露光条件を最適な露光条件とする。表２の例では、ＣＴＦ値の最大値＝０．２１７であり、（１５）の露光条件（露光量ｄ３＝１３３ｍＳｅｃ，焦点位置ｆ３＝−２ＬＳＢ）を最適な露光条件とする。
【００５２】
なお、本実施形態では、５本あるパターンの中央３本のパターンに対応する信号を用いてＣＴＦ値を求めたが、５本のパターンの全てに対応する信号を用いてＣＴＦ値を求めても良い。また、パターンを７本とした場合には、中央の５本のパターンに対応する信号を用いてＣＴＦ値を求めても良い。
【００５３】
また、ステップＳ１０で取得したプロファイルやステップＳ１１で算出したＣＴＦ値などを表示部５３に適宜表示しても良い。例えば、図５に示したウエハＴ上の露光位置に対応させて、各プロファイルやＣＴＦ値等をマトリックス状に表示しても良い。また、ステップＳ１１で決定した最適な露光条件に関しては、色分けするなど、容易に判別できるように表示しても良い。
【００５４】
また、プロファイル取得位置Ｐｘに基づくＣＴＦ値とプロファイル取得位置Ｐｙに基づくＣＴＦ値とは、並列に扱っても良いし、独立に扱っても良い。
【００５５】
なお、上述した露光条件決定は、どのようなタイミングで実行しても良い。例えば、露光装置の露光開始時に実行しても良いし、ユーザ指示に応じて実行しても良い。また、所定の回数の露光を行うたびに実行しても良いし、所定の時間間隔で実行しても良い。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態によれば、露光条件を変更しつつ、感光性基板に対してパターンを複数回露光し、パターンが複数回露光された感光性基板の像を撮像して観察画像を生成する。そして、生成された観察画像を画像解析し、画像解析の結果に基づいて、最適な露光条件を決定する。したがって、例えば、露光量の振り幅Ｄおよび刻みΔＤと、焦点位置の振り幅Ｆおよび刻みΔＦとを指定するだけで、自動で好適な露光条件を決定することができる。そのため、特に、種々のデバイスを製作するために、露光条件の決定を頻繁に行う可能性の高い研究開発用の露光装置などに好適である。
【００５７】
なお、本実施形態で説明した露光装置の構成は一例であり、本発明はこの例に限定されない。例えば、本実施形態では、対物レンズ１７を、露光時と観察時とで兼用する例を挙げて説明したが、露光用のレンズと観察用のレンズとを別々に備えても良い。また、本実施形態では、観察時に使用する照明光学系Ｓ２を備える例を挙げて説明したが、露光光学系Ｓ１のＤＭＤ素子１４を観察用光源として利用する構成としても良い。ただし、この場合には、レーザー光源である露光用光源１１による光を接眼レンズ３２により目視観察することはできないので、接眼レンズ３２を備えない構成とするのが好ましい。また、本実施形態では、ＤＭＤ素子１４を用いたいわゆるマスクレス露光装置を例に挙げて説明したが、マスクを用いて露光を行う露光装置にも本発明を同様に適用することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、表面にポジ型レジスト膜が形成された感光性基板（ウエハＴ）を用いる例を挙げて説明したが、表面にネガ型レジスト膜が形成された感光性基板（ウエハＴ）を用いる場合にも本発明を同様に適用することができる。
【００５９】
また、本実施形態で説明したプロファイルに基づく露光条件の決定方法は一例であり、プロファイルに基づく別の決定方法を実行しても良い。例えば、ピーク値（図７Ｉ１〜Ｉ５）以外の値を用いてＣＴＦ値を算出しても良いし、プロファイルに基づいて、ＣＴＦ値以外の指標を算出して露光条件を決定しても良い。
【００６０】
また、本実施形態では、露光時間を変更することにより露光量を変更する例を挙げて説明したが、露光用光源１１の露光強度（レーザーパワー）を変更可能である場合には、露光強度を変更することにより露光量を変更しても良い。また、露光時間と露光強度との両方を変更することにより露光量を変更しても良い。
【００６１】
また、本実施形態では、図４に示したテストパターンのうち、上段中央のＸ方向に沿って５本のラインを有するパターンと、上段右のＹ方向に沿って５本のラインを有するパターンとを用いて露光条件を決定する例を挙げて説明したが、それ以外のパターンについても同様に露光条件の決定に用いることができる。例えば、上述した２つのパターンに加えて、図４の下段中央および右の４５°方向に沿って５本のラインを有するパターンを用いて露光条件を決定することにより、露光ムラなどに配慮したさらに詳細な露光条件を決定することができる。
【００６２】
また、露光条件の決定を複数回に分けて行う構成としても良い。すなわち、まず、露光量の振り幅Ｄおよび刻みΔＤと、焦点位置の振り幅Ｆおよび刻みΔＦとを、比較的大きく設定して露光条件の決定を行い、露光量の振り幅Ｄおよび刻みΔＤと、焦点位置の振り幅Ｆおよび刻みΔＦとを、徐々に小さく追い込んで行くことにより、さらに正確な露光条件を効率良く決定することができる。
【００６３】
また、本実施形態で説明した処理の一部を、操作部５１を介したユーザ操作に基づいて行っても良い。例えば、図３のステップＳ８で説明したウエハＴの撮像やステップＳ９で説明したプロファイル取得位置の選択等を、操作部５１を介したユーザ操作に基づいて行っても良い。
【００６４】
また、本実施形態で説明した処理の一部をコンピュータにより実現しても良い。例えば、図３のフローチャートのステップＳ９からステップＳ１２で説明した処理の一部または全部をコンピュータで実現しても良い。この場合、コンピュータにこの処理を実現可能なプログラムを予め記憶しておき、ステップＳ８で説明した観察画像に相当する画像と、プロファイル取得位置を示す情報とをコンピュータの外部から取得すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態の露光装置の概略を示す図である。
【図２】本実施形態の露光装置の機能ブロック図である。
【図３】露光条件決定時の制御部５４の動作を示すフローチャートである。
【図４】テストパターンについて説明する図である。
【図５】複数回の露光について説明する図である。
【図６】プロファイル取得位置について説明する図である。
【図７】プロファイル取得位置Ｐｘに関して取得したプロファイルを示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１１…露光用光源、１４…ＤＭＤ素子、１７…対物レンズ、１８…焦点検出部、２１…観察用光源、３１…撮像素子、５２…画像処理部、５４…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５】
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【図６】
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【図７】
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