JP2009164296A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原版または基板を投影光学系の像面に対して傾けて基板を露光した場合に生じる不具合を低減することを可能にする技術を提供する。
【解決手段】走査露光装置５０は、原版１７を照明する照明光学系ＩＬおよび原版１７のパターンを基板２０に投影する投影光学系ＰＯを有し、原版１７または基板２０が投影光学系ＰＯの像面に対して傾いた状態で原版１７および基板２０を走査しながら基板１７を露光する。走査露光装置５０は、原版１７または２０基板の傾きに応じた収差を発生させるように投影光学系ＰＯを制御する制御部３０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、露光装置およびデバイス製造方法に係り、例えば、原版または基板が投影光学系の像面に対して傾いた状態で前記基板を露光する走査露光装置およびそれを用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。

半導体デバイスの製造技術の進展は近年ますます速度を増しており、それに伴って微細加工技術の進展も著しいものがある。特に露光装置を用いてなされるフォトリソグラフィーは、形成するパターンの最小寸法が１００ｎｍ以下の領域に踏み込んだ。

解像力を向上させるアプローチとして、投影光学系のＮＡを大きくしていくアプローチと、露光光の波長をｇ線からｉ線、更にはエキシマレーザーの発振波長というようにより短波長化していくアプローチとがある。最近では、位相シフトマスクや変形照明等により、フォトリソグラフィーの限界を広げる試みが行なわれている。

ここで、解像力を向上させるために投影光学系のＮＡを大きくすると、焦点深度がＮＡの２乗に反比例して減少する。したがって、半導体デバイスの製造において、フォーカスマージンを確保するためのプロセス技術が要求される。一方、露光装置では、フォーカスの誤差を小さくする技術が要求される。

特許文献１には、フォーカス深度を大きくするために、マスクのパターンを光軸方向の異なる位置に結像させる技術、いわゆるＦＬＥＸ技術が提案されている。

現在の露光装置は、レンズ設計上の難易度軽減、ステージの制御技術の向上というトレンドを受け、走査型の露光装置が主流となっている。最先端の走査露光装置は、液浸タイプのレンズを搭載し、レンズのＮＡが１を超えている。このような大きなＮＡを有する投影レンズを備えた露光装置には、焦点深度を確保する観点から、ＦＬＥＸ技術の搭載が望まれている。

特許文献２には、マスクとウエハを同期して走査しながら、ウエハを光軸方向に移動させることが開示されている。

マスクのパターンは、投影レンズを通して基板上に結像する。ここで、マスク面における光の入射領域およびウエハ面における光の入射領域をスリット領域と呼ぶことにする。スリット領域の形状は、矩形、或いは円弧状の領域となっている。通常の露光装置では、図９に示すように、スリット領域の全面において、マスクとウエハとが共役な関係にある。露光動作時は、マスクとウエハが投影レンズの倍率に応じた速度比で走査駆動される。

ＦＬＥＸ露光を走査露光装置で実施する際、図１０に示すように、マスクまたはウエハが投影レンズの物体面または像面を横切るように走査駆動される。図１０では、ウエハが像面に対して傾いた状態で該ウエハが走査駆動されることが示されているが、実際には、ウエハではなく、マスクを傾けた状態で該マスクを走査駆動してもよい。ＦＬＥＸ露光において、投影レンズの像面全体で均一の効果を得るためには、スリット領域が略矩形であることが必要である。円弧のスリット領域の場合、走査方向と直交する方向の各位置では、ステージの傾斜のためにデフォーカス量が変わってしまい、ショット領域内で均一な深度拡大の効果が得られない。

現在、走査露光装置の光源として、主としてエキシマレーザーが使用されている。パルス光を発振するエキシマレーザーを光源とするミラープロジェクション方式やステップアンドスキャン方式の走査露光装置においては、走査速度、または、パルス発光のタイミングがずれた場合に、マスク面上やウエハ面上で露光ムラが生じうる。この露光ムラを回避するための技術として、特許文献３には、スリット領域を規定する視野絞りをマスクに共役な面に対してデフォーカスした位置に配置し、マスクの走査方向に対して略台形の光強度分布を持たせる技術が開示されている。光強度分布が台形の斜辺に相当する位置では、視野絞りによって照明光の一部が遮断されているために、有効光源（照明光学系の瞳においてゼロより大きい光強度を有する部分）の一部がかけている状態である。
特開昭６３−４２１２２号公報 特許第３２５５３１２号公報 特開平７−２３０９４９号公報

照射領域を規定する視野絞りをマスク面に共役な面に対してデフォーカスさせた照明光学系を備える露光装置では、次のような現象が起こる。すなわち、台形のスロープ部分をマスクまたはウエハが通過する際に、マスクまたはウエハから観察される有効光源は、月の満ち欠けのように、徐々に完全に成ったり、徐々に欠けたりする。図１１に模式的に示されるように、スリット領域（マスクを照明する光がマスク面に入射する領域）にマスクのある点が入っていく際は、マスクの当該点からは、有効光源がその端から徐々に現れるように見える（図１１（Ａ））。マスクのある点が光強度分布を示す台形のフラットな部分に到達すると、当該点からは有効光源の全体が見える（図１１（（Ｂ））。マスクのある点がスリット領域から出て行く際は、マスクのある当該点からは、有効光源がその端から徐々に欠け出して最後にはなくなるように見える（図１１（Ｃ））。このように、マスクから観察される有効光源の形状が変化することで、照明光学系の実効的な主光線の投影レンズへの入射角が変化する。すなわち、図１２にあるように投影レンズの瞳面において、スリット領域にマスクのある点が入っていく際（図１２（Ａ））および当該点がスリット領域から出て行く際（図１２（Ｃ））、当該点に入射する光の実効的な主光線は、照明光学系の瞳の中心を通らない。

図１３は、有効光源形状の変化が無い場合におけるデフォーカスした波面と回折光との関係を例示する図である。横軸は瞳の座標、縦軸は波面の位相である。有効光源に歪が無い場合、０次回折光は波面の中心を通り、±１次光は０次回折光を中心に対称な方向に進む。したがって、その時の０次回折光、−１次回折光、＋１次回折光の位相をＰ０、Ｐ１、Ｐ２とすると、Ｐ１＝Ｐ２であるので、
（Ｐ１−Ｐ０）−（Ｐ２−Ｐ０）＝Ｐ１−Ｐ２＝０
となる。したがって、位相差が生じないので、有効光源に歪が無い場合は、デフォーカスによらず、投影レンズによって形成される光学像は、非対称にならない。

一方、図１４は、有効光源の形状が変化し、０次回折光が左側にシフトした場合におけるデフォーカスした波面と回折光との関係を例示する図である。この時の位相差は、Ｐ１≠Ｐ０であるので、
（Ｐ１−Ｐ０）−（Ｐ２−Ｐ０）＝Ｐ１−Ｐ２＝Ｄｐ≠０
となる。この場合、デフォーカスした波面において位相差が生じるので、投影レンズによって形成される光学像は、非対称になる。また、Ｄｐの値は、デフォーカス量に応じて変化し、デフォーカス量が大きくなるほどＤｐも大きくなる。

上記のような照明光学系を備える装置によって、ＦＬＥＸ法にしたがってウエハＷを露光する場合を考える。ウエハは、スリット領域の中心を横切るように、投影光学系ＰＯの物面（および像面）に対して傾斜した方向に走査駆動される。そのため、マスクＭのある点がスリット領域を通過する際に、図１６に例示するように、＋Ｚ方向にデフォーカスした状態から、スリット領域の中央でベストフォーカス位置となり、さらに該中央を過ぎると−Ｚ方向にデフォーカスした状態でスリットから出て行く。また、テレセン度は、スリットにおける台形強度分布に応じ、図１７に例示するように、スリット手前側（マスクが入ってくる側）で＋、中央で０、スリット奥（マスクが出る側）となる。

この時、スリット手前側の状態を、図１４とすると、スリット奥側の状態は、図１５のようになる。図１５の場合、０次回折光が図１４とくらべ、瞳中心に対し対称の位置にずれるとする。この時の位相差は、
（Ｐ１−Ｐ０）−（Ｐ２−Ｐ０）＝Ｐ１−Ｐ２＝Ｄｐ≠０
となる。この場合、図１４と図１５は、瞳中心に対して対称なので、Ｄｐの量も符号も同じとなる。したがって、スリット手前側の光学像の非対称性とスリット奥側の光学像の非対称性は、同じ方向となる。この場合、ウエハに塗布されたレジストのある微細領域における露光量のプロファイルは、当該微細領域がスリット領域を通過する時間内における光強度の積算となる。したがって、図４に例示されるように、非対称なレジストプロファイルとなる。コマ収差が投影レンズに存在しないにもかかわらず、あたかもコマ収差が存在する場合におけるようなレジストプロファイルであり、パターン不良の原因となってしまう。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、原版または基板を投影光学系の像面に対して傾けて基板を露光した場合に生じる不具合を低減することを可能にする技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、原版を照明する照明光学系および前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有し、前記原版または前記基板が前記投影光学系の像面に対して傾いた状態で前記原版および前記基板を走査しながら前記基板を露光する走査露光装置に係り、前記走査露光装置は、前記原版または前記基板の傾きに応じた収差を発生させるように前記投影光学系を制御する制御部を備える。

本発明によれば、例えば、原版または基板を投影光学系の像面に対して傾けて基板を露光した場合に生じる不具合を低減することを可能にする技術が提供される。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。本発明の第１実施形態の走査露光装置５０は、原版（マスクまたはレチクルとも呼ばれうる）１７および基板２０を走査しながら原版１７のパターンを投影光学系ＰＯによって基板２０に投影して基板２０を走査露光するように構成されている。

この明細書では、投影光学系ＰＯの光軸に平行な軸をＺ軸、原版１７および基板２０の走査方向に平行な軸をＸ軸としてＸＹＺ座標系を定義する。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行な方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向とする。なお、照明学系ＩＬは、ミラー９、１５によって光路が折り曲げられているので、照明光学系ＩＬにおいては、照明光学系ＩＬの光軸をＺ軸、原版１７および基板２０の走査方向に対応する軸をＸ軸としてＸＹＺ座標系を定義する。

照明光学系ＩＬは、この実施形態では、光源１からコリメータレンズ１６に至る光路に配置された要素によって構成される。光源１としては、例えば、発振波長が約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーや、発振波長が約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーであるが、本発明において、光源の種類や光源が発する光の波長に制限はない。

光源１から出射された光は、引き回し光学系２によって回折光学素子３に導かれる。典型的には、複数の回折光学素子３が複数のスロットを有するターレットのそれぞれのスロットに搭載されており、アクチュエーター４によって、任意の回折光学素子３を光路中に配置されうる。

回折光学素子３から出射された光は、コンデンサーレンズ５によって集光され、回折パターン面６に回折パターンを形成する。アクチュエーター４により光路中に位置する回折光学素子３を交換すれば、回折パターンの形状を変えることができる。

回折パターン面６に形成された回折パターンは、プリズム群７（７ａ、７ｂ）、ズームレンズ８によって輪帯率やσ値などのパラメータが調整された後、ミラー９に入射する。ミラー９によって反射された光束は、オプティカルインテグレータ１０に入射する。オプティカルインテグレータ１０は、例えば、レンズアレイ（フライアイ）として構成されうる。

プリズム７群は、例えば、プリズム７ａ、７ｂを含む。プリズム７ａ、７ｂ間の距離が十分に小さい場合は、プリズム７ａと７ｂは一体化した一枚のガラス平板とみなすことができる。回折パターン面６に形成された回折パターンは、ほぼ相似形状を保ちながらズームレンズ８によりσ値が調整され、オプティカルインテグレータ１０の入射面に結像される。プリズム７ａと７ｂの位置を離すことによって、回折パターン面６に形成された回折パターンは、輪帯率や開口角も調整される。

オプティカルインテグレータ１０から出射された光束は、コンデンサーレンズ１１で集光されて、原版１７と共役な面１３に目的とする光強度分布を形成する。

照明視野絞り（遮光部材）１２は、原版１７が配置される面と共役な面１３からずれた位置に配置され、露光光による原版１７の照明領域を規定するとともに該照明領域における光強度分布を制御する。より具体的には、遮光部材１２は、原版１７および基板２０の走査方向に沿った光強度分布が台形状となるように露光光の光強度分布を制御する。台形状の光強度分布は、光源１が発生する光がパルス光であること、即ち不連続性を有することに起因する走査方向の積算露光量のばらつきを低減するために効果的である。

照明視野絞り１２の開口（スリット）を通過した光束は、ミラー１５で反射された後に原版１７を照明する。原版１７のパターンは、投影光学系ＰＯによって、チルトステージ１９を含む基板ステージＷＳによって保持された基板２０に投影される。これにより、基板２０がその表面に有する感光剤に潜像パターンが形成される。

チルトステージ１９は、それによって保持される基板２０の面が投影光学系ＰＯの像面に対して傾いた状態で基板２０が走査されるように位置決めされる不図示のチルト機構によって傾きが制御される。基板２０の傾きは、不図示のセンサによって検知され、フィードバック制御されうる。ここで、基板２０を傾ける代わりに原版１７を傾けてもよい。図１に示す例では、走査方向は、Ｘ軸に沿った方向であり、フォーカス深度の拡大のために基板２０または原版１７の傾きを制御する軸は、Ｙ軸周りの回転（ωＹ）である。

投影光学系ＰＯは、それを構成する複数のレンズの少なくとも１つのレンズ２４を移動、回転および／または変形させることにより投影光学系ＰＯの収差を変化させる駆動機構２５を有する。駆動機構２５は、例えば、投影光学系ＰＯの光軸ＡＸに沿った方向に１または複数のレンズ２４を移動させる機構と、光軸ＡＸに垂直な２軸（Ｘ軸、Ｙ軸）に平行な軸の周りで１または複数のレンズ２４を回転させる機構とを含みうる。レンズ２４の駆動に対する収差変化の敏感度は、予め計算または実測を通して決定され、それを示す特性データ（例えば、テーブル）が制御部３０のメモリ３２に格納される。

投影光学系ＰＯの収差を目標収差に近づけるときは、制御部３０は、メモリ３２に格納された特性データを参照し、調整対象の収差が目標収差に近づき且つその他の収差の変化は許容範囲に収まるように計算を実行する。そして、制御部３０は、その計算結果に基づいて、１または複数のレンズ２４の駆動量を決定し、その駆動量にしたがって１または複数のレンズ２４の駆動量を駆動する。

ＦＬＥＸ法で基板を露光する際は、投影光学系ＰＯの像面側において、基板２０の各点がデフォーカス→ベストフォーカス→デフォーカスとなるように、基板２０を走査駆動する必要がある。例えば、基板２０の表面の光軸ＡＸが通る点が投影光学系ＰＯのベストフォーカス位置に一致するように制御部３０により基板ステージＷＳが制御される。また、基板２０の傾け量θが目標とする傾け量になるように制御部３０により基板ステージＷＳが制御される。ここで、傾け量θは、デフォーカス量と相関を有するので、傾け量θをデフォーカス量で特定することもできる。ここで、基板２０の傾け量θもそれと相関を有するデフォーカス量も、基板２０の傾きを表現するための一手段である。

傾け量θまたはデフォーカス量とレジストプロファイルの非対称性（歪み量）との関係を示すデータが予めシミュレーションまたは実験によって求められてメモリ３２に格納される。また、投影光学系ＰＯの収差（典型的には、コマ収差）とレジストプロファイルの非対称性（歪み量）との関係を示すデータが予めシミュレーションまたは実験によって求められてメモリ３２に格納される。ここで、コマ収差は、スリット領域内でほぼ一律に変化する成分である。

制御部３０は、基板２０の傾き（例えば、基板２０の傾け量θまたはデフォーカス量として表現される）に対応するレジストプロファイルの非対称性（歪み量）を補正するための収差変化量を決定する。制御部３０は、その収差変化量に応じて１または複数のレンズ２４を駆動し、投影光学系ＰＯの収差を変化させる。また、実際とシミュレーションとが合わないケースも想定されるので、収差補正量をマニュアルで設定することもできるようにしておくこともよい。

図２を参照しながら制御部３０による制御の例を説明する。Ｓｔｅｐ１において、制御部３０は、外部装置またはコンソール等から入力される情報（例えば、傾け量θを示すパラメータ、または、デフォーカス量ｄｆ自体を示すパラメータ）にしたがって走査露光時におけるデフォーカス量ｄｆを決定する。

Ｓｔｅｐ２において、制御部３０は、デフォーカス量ｄｆに応じたレジストプロファイル（基板２０の面に形成される光学像）の非対称性Δを（１）式にしたがって算出する。ここで、デフォーカス量ｄｆを非対称性Δに換算するための係数Ａは、予めシミュレーションまたは実験によって求めてメモリ３２に格納される。

Δ＝Ａ×ｄｆ ・・・（１）
Ｓｔｅｐ３において、制御部３０は、Ｓｔｅｐ２で求めた非対称性歪Δを補正するために必要なコマ収差量Ｃｍを（２）式にしたがって算出する。ここで、レジストプロファイルの非対称性Δをコマ収差量Ｃｍに換算するための係数Ｂは、予めシミュレーションまたは実験によって求めてメモリ３２に格納される。

Ｃｍ＝Ｂ×Δ ・・・（２）
Ｓｔｅｐ４において、制御部３０は、Ｓｔｅｐ３で求めたコマ収差量Ｃｍを発生させるために必要な１または複数のレンズ２４の駆動量を算出する。その際、他の収差は、変化しないよう連立方程式の計算、または最適化計算を実施し、１または複数のレンズ２４の駆動量が決定される。具体例を挙げると、１または複数のレンズ２４の諸収差についての敏感度を示す行列Ｃがシミュレーションで求められうる。例えば、３つのレンズ２４の駆動量Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を算出する場合において、コマ収差量Ｃｍ以外に、メリディオナル像面ＦＣ、倍率Ｍをパラメータとすると、
Ｃｍ＝Ｃ１１×Ｌ１＋Ｃ１２×Ｌ２＋Ｃ１３×Ｌ３ ・・・（４）
ＦＣ＝Ｃ２１×Ｌ１＋Ｃ２２×Ｌ２＋Ｃ２３×Ｌ３ ・・・（５）
Ｍ ＝Ｃ３１×Ｌ１＋Ｃ１２×Ｌ２＋Ｃ３３×Ｌ３ ・・・（６）
の連立方程式ができるので、ＦＣ＝Ｍ＝０となるようにＬ１、Ｌ２、Ｌ３を求めればよい。

或いは、評価する収差の項目を多くする場合には、例えば、評価関数φを（７）式のように定義する。

φ＝√（Ｇ１×（Ｓ１×Ｌ１）^２＋Ｇ２×（Ｓ２×Ｌ２）^２＋Ｇ３×（Ｓ３×Ｌ３）^２） ・・・（７）
Ｇ１〜Ｇ３：重み関数
Ｓ１〜Ｓ３：各レンズの収差敏感度行列
そして、評価関数φが最小になるようようにＬ１〜Ｌ３を決定してもよい。

Ｓｔｅｐ５において、制御部３０は、上記の算出された駆動量にしたがって各レンズ２４が駆動されるように駆動機構２５を制御する。

以上の制御により、デフォーカス量ｄｆでＦＬＥＸ法による露光を実施した際において、照明要因で歪むレジストプロファイルを投影光学系ＰＯに収差を発生させることによって補正することができる。

また、この補正において、シミュレーションによって換算係数Ａ、Ｂが決定される場合には、シミュレーションにおける非対称性と現実の非対称性とが合わない場合もありうる。そこで、これを調整するために換算係数Ａ、Ｂの値をマニュアルで変更したり、オフセットの項を各式に設けたりしてもよい。

［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。図３において、図１に示す第１実施形態の走査露光装置５０と同一の構成要素には、同一の符号が付されている。図３に示す第２実施形態の走査露光装置５０’は、図１に示す第１実施形態の走査露光装置５０に対して、非対称性検知センサ１０１および測定パターン１０２が追加されている。図６は、走査時における非対称性検知センサ１０１および測定パターン１０２を模式的に示す図である。

非対称性検知センサ１０１は、基板ステージＷＳのチルトステージ１９の上に配置されうる。測定パターン１０２は、原版１７、または原版１７を保持する原版ステージＲＳに配置されうる。測定パターン１０２は、基板２０と共役な面であれば、他の位置に配置されてもよい。

図５を参照しながら制御部３０による制御の例を説明する。Ｓｔｅｐ１１において、制御部３０は、外部装置またはコンソール等から入力される情報（例えば、傾け量θを示すパラメータ、または、デフォーカス量ｄｆ自体を示すパラメータ）にしたがって走査露光時におけるデフォーカス量ｄｆを決定する。

Ｓｔｅｐ１２において、制御部３０は、デフォーカス量ｄｆに応じて基板ステージＷＳ（基板２０）の傾きを制御する。また、制御部３０は、非対称性検知センサ１０１による測定パターン１０２の像の検知を開始するための位置に原版ステージＲＳおよび基板ステージＷＳの位置を制御する。そして、制御部３０は、原版ステージＲＳおよび基板ステージＷＳを走査駆動しながら非対称性検知センサ１０１に測定パターン１０２の光学像を検知させる。この光学像は、ＦＬＥＸ法において基板２０の表面に形成されうる光学像と等価である。制御部３０は、その光学像の非対称性を評価して非対称度Ｉｄを決定する。非対称性Ｉｄは、例えば、図４に例示するように決定されうる。

Ｓｔｅｐ１３において、制御部３０は、Ｓｔｅｐ１２で非対称性検知センサを使って求めた非対称性Ｉｄを補正するために必要なコマ収差量Ｃｍを（８）式にしたがって算出する。ここで、測定パターンの像の非対称性Ｉｄをコマ収差量Ｃｍに換算するための係数Ｂｉは、予めシミュレーションまたは実験によって求めてメモリ３２に格納される。

Ｃｍ＝Ｂｉ×Ｉｄ ・・・（８）
Ｓｔｅｐ１４において、制御部３０は、Ｓｔｅｐ１３で求めたコマ収差量Ｃｍを発生させるために必要な１または複数のレンズ２４の駆動量を算出する。その際、他の収差は、変化しないよう連立方程式の計算、または最適化計算を実施し、１または複数のレンズ２４の駆動量が決定される。具体例を挙げると、１または複数のレンズ２４の諸収差についての敏感度を示す行列Ｃがシミュレーションで求められうる。例えば、３つのレンズ２４の駆動量Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を算出する場合において、コマ収差量Ｃｍ以外に、メリディオナル像面ＦＣ、倍率Ｍをパラメータとすると、
Ｃｍ＝Ｃ１１×Ｌ１＋Ｃ１２×Ｌ２＋Ｃ１３×Ｌ３ ・・・（９）
ＦＣ＝Ｃ２１×Ｌ１＋Ｃ２２×Ｌ２＋Ｃ２３×Ｌ３ ・・・（１０）
Ｍ ＝Ｃ３１×Ｌ１＋Ｃ１２×Ｌ２＋Ｃ３３×Ｌ３ ・・・（１１）
の連立方程式ができるので、ＦＣ＝Ｍ＝０となるようにＬ１、Ｌ２、Ｌ３を求めればよい。

或いは、評価する収差の項目を多くする場合には、例えば、評価関数φを（１２）式のように定義する。

φ＝√（Ｇ１×（Ｓ１×Ｌ１）^２＋Ｇ２×（Ｓ２×Ｌ２）^２＋Ｇ３×（Ｓ３×Ｌ３）^２） ・・・（１２）
Ｇ１〜Ｇ３：重み関数
Ｓ１〜Ｓ３：各レンズの収差敏感度行列
そして、評価関数φが最小になるようようにＬ１〜Ｌ３を決定してもよい。

制御部３０は、Ｓｔｅｐ１５において、上記の算出された駆動量にしたがって各レンズ２４が駆動されるように駆動機構２５を制御する。

以上の制御により、デフォーカス量ｄｆでＦＬＥＸ法による露光を実施した際において、照明要因で歪むレジストプロファイルを投影光学系ＰＯに収差を発生させることによって補正することができる。

また、この補正において、シミュレーションによって換算係数Ａ、Ｂが決定される場合には、シミュレーションにおける非対称性と現実の非対称性とが合わない場合もありうる。そこで、これを調整するために換算係数Ａ、Ｂの値をマニュアルで変更したり、オフセットの項を各式に設けたりしてもよい。

［第３実施形態］
図７は、本発明の第３実施形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。図７において、図１に示す第１実施形態の走査露光装置５０”と同一の構成要素には、同一の符号が付されている。図７に示す第３実施形態の走査露光装置５０”は、コマ収差量Ｃｍを発生する収差調整ユニットとして、投影光学系ＰＯは、露光光を透過する平板４２と、平板４２を駆動する駆動機構４４とを含む。平板４２は、その表面とその裏面とが互いに平行な板部材である。平板４２は、駆動機構４４によってＹ軸に平行な軸の周りで回転駆動される。つまり、平板４２は、その面（表面および裏面）が投影光学系ＰＯの像面に対して傾けることができるように構成されている。この構成により投影光学系ＰＯにおけるコマ収差のみを独立して制御することができる。

図８を参照しながら制御部３０による制御の例を説明する。Ｓｔｅｐ２１において、制御部３０は、外部装置またはコンソール等から入力される情報（例えば、傾け量θを示すパラメータ、または、デフォーカス量ｄｆ自体を示すパラメータ）にしたがって走査露光時におけるデフォーカス量ｄｆを決定する。

Ｓｔｅｐ２２において、制御部３０は、デフォーカス量ｄｆに応じたレジストプロファイルの非対称性Δを（１３）式にしたがって算出する。ここで、デフォーカス量ｄｆを非対称性Δに換算するための係数Ａは、予めシミュレーションまたは実験によって求めてメモリ３２に格納される。

Δ＝Ａ×ｄｆ ・・・（１３）
Ｓｔｅｐ１３において、制御部３０は、Ｓｔｅｐ１２で求めた非対称性歪Δを補正するために必要なコマ収差量Ｃｍを（１４）式にしたがって算出する。ここで、レジストプロファイルの非対称性Δをコマ収差量Ｃｍに換算するための係数Ｂは、予めシミュレーションまたは実験によって求めてメモリ３２に格納される。

Ｃｍ＝Ｂ×Δ ・・・（１４）
Ｓｔｅｐ１４において、制御部３０は、Ｓｔｅｐ１３で求めたコマ収差量Ｃｍのコマ収差を発生させるために必要な平板４２の傾け量（像面に平行な面に対する回転量）Ｔを（１５）式にしたがって算出する。ここで、コマ収差量Ｃｍを平板４２の傾け量Ｔに換算するための係数Ｂｓは、予めシミュレーションまたは実験によって求めてメモリ３２に格納される。

Ｔ＝Ｂｓ×Ｃｍ ・・・（１５）
Ｓｔｅｐ１５において、制御部３０は、上記の算出された傾け量Ｔにしたがって平板４２が傾けられるように駆動機構４４を制御する。

以上の制御により、デフォーカス量ｄｆでＦＬＥＸ法による露光を実施した際において、照明要因で歪むレジストプロファイルを投影光学系ＰＯに収差を発生させることによって補正することができる。

また、この補正において、シミュレーションによって換算係数Ａ、Ｂが決定される場合には、シミュレーションにおける非対称性と現実の非対称性とが合わない場合もありうる。そこで、これを調整するために換算係数Ａ、Ｂの値をマニュアルで変更したり、オフセットの項を各式に設けたりしてもよい。

[その他]
上記の実施形態では、ＦＬＥＸ法による露光において発生するパターンの非対称性に関して、レジストプロファイルの非対称性に着目して議論してきたが、これ以外の特性が重要な場合には、それらに着目してコマ収差を調整する。例えば、２本のラインパターンの線幅差や、２つ以上の異なる形状のパターンのシフト量などのように、実質的に回折光の位相差の非対称性を原因とする特性に着目して、それらを修正するようにコマ収差を調整してもよい。

また、２つ以上の特性に着目して、それらが共通的に改善するようにコマ収差を設定してもよい。

[応用例]
次に上記の露光装置を利用したデバイス製造方法を説明する。図１８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図である。ステップ１（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２（レチクル作製）では設計した回路パターンに基づいてレチクル（原版）を作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のレチクルとウエハを用いて、リソグラフィー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５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４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）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５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７）する。

図１９は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（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１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（ＣＭＰ）ではＣＭＰ工程によって絶縁膜を平坦化する。ステップ１６（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１７（露光）では上記の露光装置を用いて、回路パターンが形成されたマスクを介し感光剤が塗布されたウエハを露光してレジストに潜像パターンを形成する。ステップ１８（現像）ではウエハ上のレジストに形成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１９（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２０（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、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の第１実施形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。 本発明の第１実施形態における制御部による制御の例を示す図である。 本発明の第２実施形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。 光学像における非対称性Ｉｄを例示する図である。 本発明の第２実施形態における制御部による制御の例を示す図である。 走査時における非対称性検知センサおよび測定パターンを模式的に示す図である。 本発明の第３実施形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。 本発明の第３実施形態における制御部による制御の例を示す図である。 通常の走査露光を模式的に示す図である。 ＦＬＥＸ法による走査露光を模式的に示す図である。 マスク（原版）、スリット領域および有効光源の関係を示す図である。 投影レンズの瞳面における有効光源の形状を例示する図である。 有効光源の形状が変化しない場合のデフォーカス時の波面と回折光を示す図である。 有効光源の形状が変化した場合のデフォーカス時の波面と回折光を示す図である。 有効光源の形状が変化した場合のデフォーカス時の波面と回折光を示す図である。 スリット領域（照明領域）内におけるフォーカス状態の変化を例示する図である。 走査時におけるテレセン度の変化を示す図である。 デバイス製造方法を例示する図である。 デバイス製造方法を例示する図である。

符号の説明

ＩＬ 照明光学系
ＰＯ 投影光学系
１７ 原版（レチクル）
ＲＳ 原版ステージ
１９ チルトステージ
２４ レンズ
２５ 駆動機構
２０ 基板
ＷＳ 基板ステージ
３０ 制御部
３２ メモリ
４２ 平板
４４ 駆動機構
１０１ 非対称性検知センサ
１０２ 測定パターン

Claims (8)

1. 原版を照明する照明光学系および前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有し、前記原版または前記基板が前記投影光学系の像面に対して傾いた状態で前記原版および前記基板を走査しながら前記基板を露光する露光装置であって、
   前記原版または前記基板の傾きに応じた収差を発生させるように前記投影光学系を制御する制御部を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記照明光学系は、前記原版の走査方向に沿った光強度分布が台形である光で前記原版を照明する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記投影光学系に発生させる収差はコマ収差を含む、ことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 前記制御部は、前記投影光学系に含まれる１または複数のレンズを駆動することによって前記投影光学系に収差を発生させる、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記制御部は、前記投影光学系に含まれる平板の傾きを調整することによって前記投影光学系に収差を発生させる、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記基板が配置される面に形成される光学像の非対称性を検知するためのセンサを更に備え、前記制御部は、前記センサを使って検知した非対称性に基づいて、前記投影光学系に発生させる収差を制御する、ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記制御部は、前記原版または前記基板の傾きに起因して前記基板が配置される面に形成される光学像の非対称性が低減されるように、前記投影光学系に収差を発生させる、ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. デバイス製造方法であって、
   請求項１ないし７のいずれか１項に記載された露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   該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。

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