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JP7022531B2 - 露光方法、露光装置、および物品の製造方法 - Google Patents

露光方法、露光装置、および物品の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、露光方法、露光装置、および物品の製造方法に関する。
半導体デバイスなどの製造工程（リソグラフィ工程）で用いられる装置の１つとして、投影光学系を介して基板を露光し、原版のパターンを当該基板に転写する露光装置が知られている。露光装置では、投影光学系において露光光の一部が吸収されるため、それにより発生した熱の影響で投影光学系の光学特性が変動し、原版のパターンを基板に精度よく転写することが困難になりうる。
特許文献１には、露光量や露光時間などを変数とした予測式（モデル式）を用いて投影光学系の光学特性を予測し、その予測値に基づいて投影光学系の光学特性を制御する方法が提案されている。特許文献１には、予測値に生じる誤差を低減するため、投影光学系の光学特性を実測し、実測値に基づいて予測式を補正する方法も提案されている。また、特許文献２には、投影光学系の光学特性の予測値と実測値との誤差に応じて、次に光学特性を実測する時間間隔を変更する方法が提案されている。
特開昭６３－５８３４９号公報 特開２００６－１５７０２０号公報
特許文献２に記載されているように、光学特性の予測値と実測値との誤差に基づいて予測式の適否を判断すると、光学特性の実測値に計測誤差が生じた場合などでは、当該予測式の適否の判断を適切に行うことが困難になりうる。その結果、本来必要のない光学特性の実測を行ってしまい、スループットの点で不利になりうる。
そこで、本発明は、スループットの点で有利な露光方法を提供することを目的とする。
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、投影光学系を介して基板を露光する露光処理を繰り返し行う露光方法であって、前記投影光学系の光学特性を計測し、その計測結果に基づいて前記光学特性を補正しながら基板を露光する第１露光処理と、予測式により前記光学特性を予測した結果に基づいて前記光学特性を補正しながら基板を露光する第２露光処理と、を含み、前記第１露光処理は、前記光学特性の計測に応じて、現在までの前記光学特性の計測結果から前記予測式の係数を決定する決定工程と、前記決定工程で決定された係数に応じて、前記予測式の係数が収束したか否かの判定を行う判定工程とを含み、前記露光方法では、はじめに前記露光処理として前記第１露光処理を繰り返し行い、前記判定工程において前記予測式の係数が収束したと判定された前記第１露光処理の後の前記露光処理として前記第２露光処理を行う、ことを特徴とする。
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。
本発明によれば、例えば、スループットの点で有利な露光方法を提供することができる。
露光装置の構成を示す概略図である。 露光による投影光学系の収差変動（光学特性変動）の一例を示す図である。 本実施形態の露光方法を示すフローチャートである。 投影光学系の光学特性の計測方法を示す図である。 各回の第１露光処理で決定された予測式の係数を示す図である。 投影光学系の光学特性についての予測値と実測値とを示す図である。
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、同一の部材ないし要素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。
＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態の露光装置１０について説明する。図１は、本発明の一側面としての露光装置１０の構成を示す概略図である。露光装置１０は、マスクＭのパターンを投影光学系１４を介して基板Ｗに投影して当該基板Ｗを露光する露光処理を繰り返し行う露光装置（例えば、スキャナまたはステッパ）である。露光装置１０は、光源１１と、照明光学系１２と、マスクステージ１３と、投影光学系１４と、基板ステージ１５と、主制御部１６とを有する。また、露光装置１０は、マスクステージ駆動部２１と、開口駆動部２２と、レンズ駆動部２３と、投光光学系２４と、検出光学系２５と、レーザ干渉計２６と、基板ステージ駆動部２７とを有する。図１において、投影光学系１４の光軸と平行な方向をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する方向をＸ軸およびＹ軸とする。また、Ｙ軸は紙面内の方向とし、Ｘ軸は紙面に対して垂直な方向とする。
主制御部１６は、例えばＣＰＵやメモリ（記憶部）などを有し、光源制御部３１、照明制御部３２、投影制御部３３およびステージ制御部３４を介して、露光装置１０の全体（露光装置１０の各部）を制御する。主制御部１６は、基板Ｗを露光する露光処理を制御するだけでなく、投影光学系１４の光学特性（結像特性、光学性能ともいう）を調整する調整処理も制御する。光学特性とは、例えば、像シフト、フォーカス、倍率、歪曲収差、非点収差、球面収差、コマ収差、および波面収差のうち少なくとも１つを含むものとする。波面収差は、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」と称することもある。
光源１１は、例えばＫｒＦやＡｒＦなどのガスが封入され、２４８ｎｍ波長の遠紫外領域の露光光（レーザ光）を射出する。光源制御部３１は、主制御部１６の制御下において、光源１１のガス交換動作制御、波長安定化のための制御、放電および印加で安圧の制御等を行う。光源１１から射出された光は、照明光学系１２における整形光学系（不図示）を介して、所定の形状に整形され、オプティカルインテグレータ（不図示）に入射する。オプティカルインテグレータは、マスクＭを均一な照明分布で照明するための多数の２次光源を形成する。
照明光学系１２における開口絞り１２ａは、略円形形状の開口を有する。照明制御部３２は、開口絞り１２ａの開口径、即ち、照明光学系１２の開口数（ＮＡ）を所定の値に設定（制御）する。投影光学系１４の開口数に対する照明光学系１２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、照明制御部３２は、開口絞り１２ａの開口径を制御することでσ値を設定（制御）する。また、照明光学系１２の光路上には、マスクＭを照明する光の一部を反射するハーフミラー１２ｂが配置されている。ハーフミラー１２ｂの反射光の光路上には、例えば、紫外光用のフォトセンサ１２ｃが配置されている。フォトセンサ１２ｃは、ハーフミラー１２ｂで反射された光の強度（露光エネルギ）に対応する出力を発生させる。
マスクステージ１３は、原版としてのマスクＭを吸着固定（保持）する。露光装置１０が、マスクＭおよび基板Ｗを相対的に走査させながら露光を行う走査露光装置である場合、マスクステージ１３は、Ｙ軸方向に移動可能に構成されうる。また、マスクＭには、基板Ｗに転写すべきパターン、例えば半導体デバイスの回路パターンが形成されている。
投影光学系１４は、マスクＭのパターンを縮小倍率（例えば、β＝１／４）で縮小し、フォトレジストが塗布された基板Ｗの１つのショット領域に投影する。投影光学系１４の瞳面（マスクに対するフーリエ変換面）には、略円形形状の開口を有する開口絞り１４ａが配置されている。開口絞り１４ａの開口径は、モータなどを含む開口駆動部２２によって所定の値に設定（制御）される。また、レンズ駆動部２３は、空気圧や圧電素子などを用いて、投影光学系１４のレンズ系の一部を構成する光学素子１４ｂを移動させたり傾けたりする。これにより、投影光学系１４の投影倍率を良好に維持しながら、投影光学系１４の光学特性を制御（補正）することができる。
投影制御部３３は、主制御部１６の制御下において、開口駆動部２２およびレンズ駆動部２３を制御する。例えば、投影制御部３３は、開口駆動部２２を介して、開口絞り１４ａの開口径を制御することで、開口絞り１４ａの開口径を所定の値に設定する。また、投影制御部３３は、レンズ駆動部２３を介して、投影光学系１４を構成する光学素子１４ｂの位置を制御する。
基板ステージ１５は、３次元方向に移動可能に構成され、本実施形態では、投影光学系１４の光軸に平行な方向であるＺ軸方向、およびＺ軸方向に直交する面内（Ｘ－Ｙ面）を移動することができる。本実施形態の露光装置１０が走査露光装置である場合、主制御部１６の制御下において、モータなどをそれぞれ含むマスクステージ駆動部２１および基板ステージ駆動部２７をステージ制御部３４が同期制御する。これにより、マスクステージ１３と基板ステージ１５とを同期移動させて走査露光を行うことができる。
基板ステージ１５のＸ－Ｙ面における位置は、レーザ干渉計２６での検出結果に基づいて制御されうる。レーザ干渉計２６は、レーザ干渉計２６と基板ステージ１５に固定された移動鏡１５ａとの間の距離を計測することで、基板ステージ１５のＸ－Ｙ面における位置を検出することができる。
基板ステージ１５のＺ軸方向における位置は、フォーカス検出系での検出結果に基づいて制御されうる。フォーカス検出系は、投光光学系２４と、検出光学系２５とを含む。投光光学系２４は、基板Ｗに塗布されたフォトレジストを感光させない非露光光からなる複数の光束を基板Ｗに投光し、基板上で集光させる。検出光学系２５は、基板Ｗで反射される複数の光束に対応させて配置された複数の位置検出用の受光素子を含み、各受光素子の受光面と基板での各光束の反射点とが結像光学系を介して光学的に共役となるように構成されている。これにより、検出光学系２５は、各受光素子に入射する光束の位置（位置ずれ）を、投影光学系１４の光軸に平行な方向（Ｚ軸方向）における基板の高さ（位置ずれ）として検出することができる。
［予測式について］
このように構成された露光装置１０では、露光光により基板Ｗを露光する際、投影光学系１４において露光光（露光エネルギ）の一部が吸収され、それにより発生した熱の影響で投影光学系１４の光学特性が変動しうる。そして、投影光学系１４の光学特性が変動すると、マスクＭのパターンを基板Ｗに精度よく転写することが困難になりうる。したがって、露光装置１０では、投影光学系１４の光学特性（または、光学特性の変動量）を、予測式（モデル式）を用いて予測し、予測結果に基づいて投影光学系１４の光学特性が制御されうる。以下に、露光エネルギ照射による投影光学系の光学特性を予測するための予測式について説明する。
図２は、露光による投影光学系１４の収差変動（光学特性変動）の一例を示す図である。横軸は、露光開始からの時間（時刻）ｔを示し、横軸は、投影光学系１４のある像高（像面内の位置）における収差量Ｆを示している。図２に示すＴＳは時定数であり、投影光学系１４の熱伝達特性上の熱時定数と等価である。この時定数ＴＳは、投影光学系１４に固有の値であり、かつ収差ごとに異なる値であるため、投影光学系１４の検査時などに、装置ごとに、かつ収差ごとに取得されうる。また、ΔＦは、収差変動量を表し、一般的には増高ごとに異なる値をとる。ここで、収差とは、例えば、像シフト、フォーカス、倍率、歪曲収差、非点収差、球面収差、コマ収差、および波面収差のうち少なくとも１つを含みうる。
投影光学系１４の光学特性としての初期の収差量を初期収差量Ｆ０として、時刻ｔ０から投影光学系に対して光の照射が開始されると、時間の経過とともに収差が変動し、時刻ｔ１で一定の最大収差量Ｆｍに安定する。その後、引き続き光を投影光学系１４に照射しても、投影光学系１４に吸収されて熱となるエネルギと、投影光学系１４から放出される熱エネルギとが平行状態に達し、収差量は、最大収差量Ｆｍからほとんど変化しない。そして、時刻ｔ２で露光が停止されると、収差量は、時間の経過とともに元の状態に戻り、時刻ｔ３で初期収差量Ｆ０になる。
最大収差量Ｆｍは、単位光量（単位露光エネルギ）当たりの収差変動量Ｋと、露光条件（露光時間、露光量、走査速度、露光領域情報など）に応じて決定される実露光エネルギＱを用いて、式（１）で表される。そして、ある時刻ｔにおける収差変動量をΔＦｋとすると、それから時間Δｔだけ露光した後の収差変動量ΔＦｋ＋１は、最大収差量Ｆｍと、収差ごとに保存された時定数ＴＳとにより、式（２）のように近似される。同様に、時間Δｔだけ露光しなかった場合には、式（３）のように近似される。
Ｆｍ＝Ｋ×Ｑ ・・・（１）
ΔＦｋ＋１＝ΔＦｋ＋Ｆｍ×（１－ｅｘｐ（－Δｔ／ＴＳ） ・・・（２）
ΔＦｋ＋１＝ΔＦｋ×ｅｘｐ（－Δｔ／ＴＳ） ・・・（３）
図２に示される曲線を、上記の式（１）～（３）の関数でモデル化することにより、露光熱による発生しうる投影光学系１４の収差変動を予測することができる。つまり、投影光学系１４の収差の変動特性モデルは、投影光学系１４への露光光の照射中における収差変動を表す露光モデルと、その照射を停止した状態における収差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。なお、上記の式（１）～（３）は、一例であり、他の式を用いてモデル化してもよい。
ここで、投影光学系１４における全体としての光学特性の変動量は、時定数が互いに異なる複数の指標（収差）ごとに予測された収差変動量ΔＦの総和を求めることで予測されうる。つまり、収差ごとに異なる時定数ＴＳを用いて上記の式（２）または式（３）により収差ごとに予測された収差量ΔＦを合計することにより、投影光学系１４における全体としての光学特性の変動量を求めることができる。例えば、時定数ＴＳ１を有する収差１と、時定数ＴＳ１とは異なる時定数ＴＳ２を有する収差２とに着目した場合、収差１および収差２の各々について、式（２）（または式（３））により収差変動量ΔＦ１ｋ、ΔＦ２ｋをそれぞれ予測する。そして、収差変動量ΔＦ１ｋとΔＦ２ｋとを合計することにより（ΔＦ１ｋ＋ΔＦ２ｋ）、投影光学系１４における全体としての光学特性の変動量を求めることができる。本実施形態では、互いに異なる時定数ＴＳを有する２種類の収差について説明するが、それに限られるものではなく、互いに異なる時定数を有する３種類以上の収差であっても同様である。
［露光方法について］
次に、本実施形態の露光方法について説明する。本実施形態の露光方法では、ショット領域ごと、基板ごと、またはロットごとに、投影光学系１４を介してマスクＭのパターンを基板上に転写する露光処理が繰り返し行われる。はじめの方の露光処理としては、投影光学系１４の光学特性を計測し、その計測結果に基づいて投影光学系１４の光学特性を補正しながら基板を露光する第１露光処理が繰り返し行われる。各第１露光処理では、現在までに累積された光学特性の計測結果から予測式の係数（上記の式（２）における最大収差量Ｆｍ）が決定され、決定された係数が収束したか否かが判定される。そして、予測式の係数が収束したと判定された第１露光処理の後からは、予測式による光学特性の予測結果に基づいて投影光学系１４の光学特性を補正しながら基板Ｗを露光する第２露光処理が行われる。
このような露光方法では、投影光学系１４の光学特性の計測を伴う第１露光処理から、予測式による光学特性を予測する第２露光処理へ移行するタイミングが早いほどスループットの点で有利になる。そのため、各第１露光処理において、予測式の係数が収束したか否かの判定を適切に行うことが好ましい。しかしながら、例えば、光学特性の予測値と実測値との誤差に基づいて予測式の係数の収束を判定する従来例では、光学特性の実測値に計測誤差が生じていると、係数が収束したと判定されずに第２露光処理への移行タイミングが遅れることがある。そのため、本実施形態では、現在までの光学特性の計測結果から決定された予測式の係数に応じて、係数が収束したか否かの判定を行う。
図３は、本実施形態の露光方法を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの各工程を実行するためのプログラムは記憶部に記憶されており、主制御部１６は、記憶部に記憶された当該プログラムを読み出して、図３に示すフローチャートの各工程を実行する。
まず、主制御部１６は、投影光学系１４の光学特性を計測する計測処理を制御し、その計測結果に基づいて投影光学系１４の光学特性を補正しながら基板Ｗ（ショット領域）を露光する第１露光処理を制御する。そして、主制御部１６は、露光装置に計測処理と第１露光処理とを繰り返し行わせる。第１露光処理は、Ｓ１～Ｓ５の工程を含みうる。
Ｓ１では、露光装置１０は、時定数ＴＳが互いに異なる複数の指標（投影光学系１４の収差）の各々について、投影光学系１４の光学特性を計測する（計測工程）。前回（Ｎ－１回目）の第１露光処理において投影光学系１４の光学特性の補正が行われた場合、今回（Ｎ回目）の第１露光処理における計測工程では、前回の第１露光処理からの光学特性の変動量が計測されることとなる。
ここで、投影光学系１４の光学特性の計測は、例えば、図４に示すように、マスクステージ１３に設けられたマスク側マーク１３ａと基板ステージ１５に設けられた基板側マーク１５ｂとの相対位置を検出することによって行うことができる。具体的には、マスク側マーク１３ａおよび基板側マーク１５ｂはそれぞれ、照明光学系１２からの光を通過させるスリット（開口）として構成される。そして、基板ステージ１５には、照明光学系１２から射出され、マスク側マーク１３ａ、投影光学系１４、および基板側マーク１５ｂを通過した通過した光を検出するセンサ１５ｃ（計測部）が設けられる。主制御部１６は、センサ１５ｃで検出された光の強度が最大になるときのマスク側マーク１３ａと基板側マーク１５ｂとの相対位置を、マスクステージ１３および基板ステージ１５を駆動しながら（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向）、投影光学系１４の像高ごとに行う。これにより、投影光学系１４の光学特性を計測することができる。
Ｓ２では、露光装置１０は、計測工程（Ｓ１）で得られた計測結果に基づいて投影光学系１４の光学特性を補正しながら、対象基板Ｗ（対象ショット領域）を露光する。前回（Ｎ－１回目）の第１露光処理において投影光学系１４の光学特性の補正が行われた場合、今回（Ｎ回目）の第１露光処理では、Ｓ１で計測された光学特性の変動量に基づいて、投影光学系の光学特性が更に補正されることとなる。投影光学系１４の光学特性の補正は、例えば、レンズ駆動部２３によって投影光学系１４の光学素子１４ｂをＸ軸、Ｙ軸またはＺ軸方向に移動させたり、傾けたりすることで行われうる。また、投影光学系１４の光学特性の補正は、マスクステージ１３および基板ステージ１５によってマスクＭおよび基板Ｗをそれぞれ傾けたり、マスクＭと基板Ｗとの相対的な走査速度を変更したりすることで行われてもよい。
Ｓ３では、主制御部１６は、時定数ＴＳが互いに異なる複数の指標の各々について、現在（今回）までの第１露光処理の計測工程（Ｓ１）で得られた複数の計測結果から予測式の係数を決定する（決定工程）。予測式の係数は、例えば、前回（Ｎ－１回目）までの第１露光処理でそれぞれ計測された光学特性の変動量の合計をΔＦｋ、今回（Ｎ回目）の第１露光処理で計測された光学特性の変動量をΔＦｋ＋１として、前述の式（１）～（３）から決定することができる。このように決定された予測式の係数は、記憶部に記憶される。
図５は、時定数ＴＳが互いに異なる複数の指標（収差）の各々について、各回の第１露光処理における決定工程で決定された予測式の係数を示す例である。図５（ａ）は、時定数ＴＳ１を有する指標（収差１）についての予測式の係数を示しており、図５（ｂ）は、時定数ＴＳ１とは異なる時定数ＴＳ２を有する指標（収差２）についての予測式の係数を示している。また、図５の横軸は第１露光処理の回数を表し、縦軸は、これまでの第１露光処理の計測工程でそれぞれ得られた複数の計測結果から決定された予測式の係数を示している。例えば、図５において、第１露光処理の回数Ｎが「９」のとき（Ｎ＝９）では、１～９回目の第１露光処理の計測工程でそれぞれ得られた９個の計測結果から決定された予測式の係数が示されている。
Ｓ４では、主制御部１６は、次に露光処理を行うべき基板Ｗ（以下、次の基板Ｗ）があるか否かを判定する。次の基板Ｗがある場合にはＳ５に進み、次の基板Ｗがない場合には終了する。
Ｓ５では、主制御部１６は、決定工程（Ｓ３）で決定された予測式の係数に応じて、予測式の係数が収束したか否かの判定を行う（判定工程）。具体的には、主制御部１６は、今回（Ｎ回目）の第１露光処理で決定された係数と、過去（例えば、Ｎ－１回目）の第１露光処理で決定された係数との比較に基づいて、今回決定された係数が収束条件を満たしたか否かの判定（以下、収束判定）を行う。収束判定の詳細については後述する。予測式の係数が収束条件を満たしていないと判定した場合にはＳ１に戻り、次の基板Ｗに対して第１露光処理を行う。
一方、予測式の係数が収束条件を満たしたと判定した場合にはＳ６に進み、予測式により投影光学系１４の光学特性を予測した結果に基づいて、投影光学系１４の光学特性を補正しながら基板（ショット領域）を露光する第２露光処理を繰り返し行う。第２露光処理は、Ｓ６～Ｓ８の工程を含み、計測工程、決定工程および判定工程を含まない。なお、予測結果は、予測式の係数が収束条件を満たしたと判定したときの最新の係数を用いて予測されうる。
Ｓ６では、主制御部１６は、判定工程（Ｓ５）で収束条件を満たしたと判定された係数を含む予測式により投影光学系１４の光学特性を予測する（予測工程）。Ｓ７では、主制御部１６は、予測工程（Ｓ６）での予測結果に基づいて、投影光学系１４の光学特性を補正しながら対象基板Ｗ（対象ショット領域）を露光する。Ｓ８では、主制御部１６は、次の基板Ｗがあるか否かを判定する。次の基板Ｗがある場合にはＳ６に進み、次の基板がない場合には終了する。
［収束条件について］
次に、上述の判定工程（Ｓ５）において、時定数ＴＳが互いに異なる２つの指標（収差１、収差２）の各々について、予測式の係数が収束したか否かの判定を行う実施例について説明する。以下の実施例において、Ｆ１（Ｎ）、Ｆ２（Ｎ）は、Ｎ回目の第１露光処理で決定された収差１、収差２についての予測式の係数をそれぞれ表す。Ｆ１（Ｎ－１）、Ｆ２（Ｎ－１）は、Ｎ－１回目の第１露光処理で決定された収差１、収差２についての予測式の係数をそれぞれ表す。Ｆ１ａ（Ｎ）、Ｆ２ａ（Ｎ）は、１～Ｎ回目の第１露光処理で決定された収差１、収差２についての予測式の係数の移動平均値をそれぞれ表す。また、Ｆ１ａ（Ｎ－１）、Ｆ２ａ（Ｎ－１）は、１～Ｎ－１回目の第１露光処理で決定された収差１、収差２についての予測式の係数の移動平均値をそれぞれ表す。
実施例１
実施例１では、今回（Ｎ回目）の第１露光処理で決定された係数と、過去（例えば、Ｎ－１回目）の第１露光処理で決定された係数との差が許容値以下であるか否かに基づいて収束判定を行う。実施例１の収束条件は、以下のように表すことができる。許容値１および許容値２はそれぞれ、収差１および収差２について予め設定された値である。例えば、許容値１が０．３ｎｍ、許容値が０．６ｎｍに設定されているとすると、図５（ａ）、（ｂ）に示す例では、第１露光処理の回数Ｎが「２２」のとき（Ｎ＝２２）に、収差１および収差２の双方において収束条件を満たす。
|F1(N-1) - F1(N)|＜許容値１、且つ、|F2(N-1) - F2(N)|＜許容値２
実施例２
実施例２では、今回（Ｎ回目）の第１露光処理で指標（収差）ごとに決定された係数の合計値と、過去（Ｎ－１回目）の第１露光処理で指標（収差）ごとに決定された係数の合計値との差が許容値以下であるか否かに基づいて収束判定を行う。実施例２の収束条件は、以下のように表すことができる。許容値は、予め設定された値である。
|{F1(N-1) + F2(N-1)} - {F1(N) + F2(N)}|＜許容値
実施例３
実施例３では、今回の第１露光処理を含む複数回（１～Ｎ回目）の第１露光処理で決定された係数の移動平均値と、過去における複数回（１～Ｎ－１回目）の第１露光処理で決定された係数の移動平均値との差に基づいて収束判定を行う。実施例２の収束判定における収束条件は、以下のように表すことができる。許容値１ａおよび許容値２ａはそれぞれ、収差１および収差２について予め設定された値である。実施例３は、３回目の第１露光処理から実行することが可能となるため、１～２回目の第１露光処理では判定工程（Ｓ５）が省略されうる。
|F1a(N-1)- F1a(N)|＜許容値１ａ、且つ、|F2a(N-1) - F2a(N)|＜許容値２ａ
実施例４
実施例４では、今回の第１露光処理を含む複数回（１～Ｎ回目）の第１露光処理で指標ごとに得られた複数の係数の移動平均値についての合計値を求める。また、過去における複数回（１～Ｎ－１回目）の第１露光処理で指標ごとに得られた複数の係数の移動平均値についての合計値を求める。そして、それらの合計値の差に基づいて収束判定を行う。実施例４の収束条件は、以下のように表すことができる。許容値は、予め設定された値である。
|{F1a(N-1) + F2a(N-1)} - {F1a(N) + F2a(N)}|＜許容値
［効果］
次に、本実施形態に係る収束判定の効果（利点）について、光学特性の予測値と実測値との誤差に基づいて予測式の係数の収束を判定する従来例と比較しながら説明する。図６は、投影光学系１４の光学特性についての予測式による予測値と実測値とを示す図である。図６において、実線は予測値を示し、プロット（△）は、実測値を示している。図６の横軸は露光開始からの時間（時刻）を表し、縦軸は投影光学系の光学特性（収差）を表している。
例えば、２０回目の露光処理（第１露光処理）で得られた実測値と予測値との差が１７ｎｍとなった場合、仮に閾値を１５ｎｍとすると、従来例では収束条件を満たさない。そのため、２１回目の露光処理として、光学特性の実測を伴う第１露光処理が行われる。また、２１回目の露光処理（第１露光処理）で得られた実測値に計測誤差が生じ、実測値と予測値との差が２４ｎｍとなった場合、２２回目の露光処理としても第１露光処理が行われる。
一方、本実施形態の方法では、各回の露光処理において、それまでに得られた複数の実測値から予測式の係数を決定し、決定した係数同士を比較して収束判定を行っている。そのため、実測値に計測誤差が生じたとしても、複数の実測値の平均化効果により、計測誤差の影響を低減することができる。具体的には、２０回目の第１露光処理では、１～２０回目の第１露光処理で得られた２０個の実測値から予測式の係数を求めている。また、２１回目の第１露光処理では、１～２１回目の第１露光処理で得られた２１個の実測値から予測式の係数を求めている。そして、これら複数個の実測値から求められた係数同士を比較しているため、計測誤差の影響を受けづらく、適切な収束判定を行うことができる。図６に示す例では、２０回目の第１露光処理で得られた予測式の係数と、２１回目の第１露光処理で決定された予測式の係数との差は０．３ｎｍとなり、収束条件を満たすこととなる。そのため、２２回目の露光処理として、光学特性の実測を伴わない第２露光処理を行うことができる。
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像（加工）する工程とを含む。更に、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、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
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および変更が可能である。
１０：露光装置、１１：光源、１２：照明光学系、１３：マスクステージ、１４：投影光学系、１４ｂ：光学素子、１５：基板ステージ、１６：主制御部

Claims (13)

  1. 投影光学系を介して基板を露光する露光処理を繰り返し行う露光方法であって、
    前記投影光学系の光学特性を計測し、その計測結果に基づいて前記光学特性を補正しながら基板を露光する第１露光処理と、
    予測式により前記光学特性を予測した結果に基づいて前記光学特性を補正しながら基板を露光する第２露光処理と、
    を含み、
    前記第１露光処理は、前記光学特性の計測に応じて、現在までの前記光学特性の計測結果から前記予測式の係数を決定する決定工程と、前記決定工程で決定された係数に応じて、前記予測式の係数が収束したか否かの判定を行う判定工程とを含み、
    前記露光方法では、はじめに前記露光処理として前記第１露光処理を繰り返し行い、前記判定工程において前記予測式の係数が収束したと判定された前記第１露光処理の後の前記露光処理として前記第２露光処理を行う、ことを特徴とする露光方法。
  2. 前記判定工程では、今回の第１露光処理で決定された係数と過去の第１露光処理で決定された係数との比較に基づいて前記判定を行う、ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
  3. 前記判定工程では、今回の第１露光処理で得られた係数と過去の第１露光処理で得られた係数との差に基づいて前記判定を行う、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
  4. 前記判定工程では、今回の第１露光処理を含む複数回の第１露光処理で得られた係数の移動平均値と過去における複数回の第１露光処理で得られた係数の移動平均値との差に基づいて前記判定を行う、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
  5. 前記光学特性は、時定数が互いに異なる複数の指標を含み、
    前記決定工程では、前記予測式の係数を指標ごとに決定する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光方法。
  6. 前記光学特性は、時定数が互いに異なる複数の指標を含み、
    前記決定工程では、前記予測式の係数を指標ごとに決定し、
    前記判定工程では、今回の第１露光処理で指標ごとに得られた係数の合計値と過去の第１露光処理で指標ごとに得られた係数の合計値との差に基づいて前記判定を行う、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
  7. 前記光学特性は、時定数が互いに異なる複数の指標を含み、
    前記決定工程では、前記予測式の係数を指標ごとに決定し、
    前記判定工程では、今回の第１露光処理を含む複数回の第１露光処理で指標ごとに得られた複数の係数の移動平均値についての合計値と、過去における複数回の第１露光処理で指標ごとに得られた複数の係数の移動平均値についての合計値との差に基づいて前記判定を行う、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
  8. 前記複数の指標は、像シフト、フォーカス、倍率、歪曲収差、非点収差、球面収差、コマ収差のうち少なくとも１つを含む、ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の露光方法。
  9. 前記第２露光処理は、前記光学特性を計測する工程、前記決定工程および前記判定工程を含まない、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光方法。
  10. 前記第２露光処理において、前記判定工程で前記予測式の係数が収束したと判定されたときの最新の前記係数を用いて前記光学特性を予測した結果に基づいて前記光学特性を補正しながら基板を露光する、ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光方法。
  11. 前記第１露光処理の前記決定工程では、現在までに繰り返し行われた前記第１露光処理における前記光学特性の計測によって現在までに累積された前記光学特性の計測結果から前記予測式の係数を決定する、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の露光方法。
  12. 投影光学系を介して基板を露光する露光処理を繰り返し行う露光装置であって、
    前記投影光学系の光学特性を計測する計測部と、
    前記計測部に前記光学特性を計測させ、その計測結果に基づいて前記光学特性を補正しながら基板を露光する第１露光処理と、予測式により前記光学特性を予測した結果に基づいて前記光学特性を補正しながら基板を露光する第２露光処理とを制御する制御部と、
    を含み、
    前記第１露光処理は、前記光学特性の計測に応じて、現在までの前記光学特性の計測結果から前記予測式の係数を決定する決定工程と、前記決定工程で決定された係数に応じて、前記予測式の係数が収束したか否かの判定を行う判定工程とを含み、
    前記制御部は、はじめに前記露光処理として前記第１露光処理を繰り返し行い、前記判定工程において前記予測式の係数が収束したと判定された前記第１露光処理の後の前記露光処理として前記第２露光処理を行う、ことを特徴とする露光装置。
  13. 請求項１乃至１１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露光工程と、
    前記露光工程で露光された前記基板を加工する加工工程と、を有し
    前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
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