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WO2005067012A1 - 露光方法及び装置並びにデバイス製造方法 - Google Patents

露光方法及び装置並びにデバイス製造方法 Download PDF

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WO2005067012A1
WO2005067012A1 PCT/JP2004/019204 JP2004019204W WO2005067012A1 WO 2005067012 A1 WO2005067012 A1 WO 2005067012A1 JP 2004019204 W JP2004019204 W JP 2004019204W WO 2005067012 A1 WO2005067012 A1 WO 2005067012A1
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WO
WIPO (PCT)
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optical system
projection optical
substrate
mask
rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2004/019204
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Takeyuki Mizutani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to US10/585,213 priority Critical patent/US20070206167A1/en
Priority to JP2005516838A priority patent/JPWO2005067012A1/ja
Priority to EP04807561A priority patent/EP1705694A4/en
Publication of WO2005067012A1 publication Critical patent/WO2005067012A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70225—Optical aspects of catadioptric systems, i.e. comprising reflective and refractive elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70258—Projection system adjustments, e.g. adjustments during exposure or alignment during assembly of projection system
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
    • G—PHYSICS
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    • G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70808—Construction details, e.g. housing, load-lock, seals or windows for passing light in or out of apparatus
    • G03F7/70833—Mounting of optical systems, e.g. mounting of illumination system, projection system or stage systems on base-plate or ground

Definitions

  • the present invention relates to an exposure method and apparatus for exposing and transferring a pattern formed on a mask onto a substrate via a catadioptric projection optical system, and device manufacturing for manufacturing various devices using the method and apparatus. About the method.
  • Various devices such as a semiconductor element, a liquid crystal display element, an image pickup element (CCD (charge coupled device), etc.), a thin film magnetic head, and the like, use a pattern formed on a reticle as a mask (a semiconductor coated with a resist). It is manufactured by a so-called photolithographic method of transferring onto a wafer or a glass plate.
  • a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus a so-called stepper
  • a step-and-scan type exposure apparatus is often used.
  • the above-mentioned stepper places a substrate on a two-dimensionally movable substrate stage, and steps (steps) the substrate using the substrate stage, and reduces a reduced image of a reticle pattern on each substrate.
  • This is an exposure apparatus that sequentially repeats an operation of batch exposure to a shot area.
  • the step-and-scan type exposure apparatus projects a reticle stage on which a reticle is mounted and a substrate stage on which a substrate is mounted by projecting a reticle stage while irradiating a reticle with pulse-shaped slit exposure light.
  • a part of the pattern formed on the reticle is sequentially transferred to the shot area of the substrate while synchronizing scanning with each other, and when the transfer of the pattern to one shot area is completed, the substrate is stepped to another shot area.
  • An exposure device that transfers patterns.
  • Patent Document 1 International Publication No. 99Z49504 pamphlet
  • Patent Document 2 JP 2002-198280
  • a refraction-type projection optical system that does not include a reflection system has one optical axis, but a catadioptric projection optical system has a plurality of optical axes. Even if the refraction projection optical system rotates around the optical axis (optical axis intersecting the substrate), the projected image on the substrate does not rotate in accordance with the rotation of the projection optical system.
  • the projection optical system of the catadioptric system with multiple optical axes rotates around the optical axis that intersects the substrate, the projected image on the substrate coincides with the rotation of the projection optical system. Also rotates.
  • the projection optical system provided in the exposure apparatus is held on a frame having high rigidity, the projection optical system does not rapidly and largely rotate in a short time. However, rotation may occur, albeit slightly, due to a decrease in frame rigidity due to a change over time, or a movement of a reticle stage provided on the frame.
  • a catadioptric projection optical system when a projection image on a substrate is rotated by rotation of the projection optical system, there is a problem in that exposure accuracy is deteriorated due to distortion of a transferred image formed on the substrate.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has been made in consideration of the above-mentioned circumstances.
  • an exposure method and apparatus capable of exposing and transferring a mask pattern onto a substrate with high exposure accuracy and exposure accuracy, It is another object of the present invention to provide a device manufacturing method for manufacturing a device using the method and the apparatus.
  • the exposure method of the present invention provides a catadioptric projection optical system (PL) having a plurality of partial lens barrels (4, 5) having optical axes (AX1 to AX3) extending in different directions.
  • the exposure method of the present invention uses a catadioptric projection optical system (PL) having a partial lens barrel (4, 5) having optical axes (AX1-AX3) extending in different directions from each other to form a mask (R).
  • At least one of the posture and the scanning direction of at least one of the mask and the substrate is adjusted according to the amount of rotation of the refraction projection optical system.
  • the exposure apparatus of the present invention comprises a catadioptric projection optical system (PL) having a plurality of partial barrels (4, 5) having optical axes (AX1-AX3) extending in different directions, a mask (R)
  • An exposure apparatus comprising: a mask stage (9) for holding a substrate; and a substrate stage (16) for holding a substrate (W), and transferring a pattern on the mask onto the substrate via the catadioptric projection optical system.
  • EX a measuring device for measuring a rotation amount of the catadioptric projection optical system around an optical axis (AX 3) intersecting at least one of the mask and the substrate (25-28, 40a-42a, 40b) — 42b, 43a— 43c, 44a—44c) and at least one of the attitude and the scanning direction of at least one of the mask stage and the substrate stage based on the result of the rotation amount S′J.
  • a control device (30).
  • reflection around the optical axis intersecting at least one of the mask and the substrate Exposure to the substrate is performed after at least one of the attitude and the scanning direction of at least one of the mask and the substrate is adjusted according to the amount of rotation of the refraction projection optical system.
  • the device manufacturing method of the present invention includes an exposure step (S26) of performing exposure processing on a substrate using the above-described exposure method or exposure apparatus, and a development step (S27) of developing the substrate after the exposure step.
  • the substrate is exposed while at least one of the attitude and the scanning direction of at least one of the mask and the substrate is adjusted based on the measurement result of the rotation amount of the catadioptric projection optical system around the optical axis.
  • each element is denoted by a reference numeral in parentheses and is associated with the configuration of the embodiment shown in FIGS. 1 to 9. These are merely examples of the elements, and do not limit the elements.
  • At least one of the attitude and the scanning direction of at least one of the mask and the substrate is adjusted so as to cancel the rotation of the projection image on the substrate caused by the rotation of the projection optical system.
  • Exposure of the image has an effect that good exposure accuracy (resolution, transfer fidelity, overlay accuracy, etc.) can be obtained.
  • a pattern of a mask can be faithfully transferred onto a substrate with high exposure accuracy, a device having a fine pattern formed thereon can be manufactured with a high yield. An effect is obtained if the device manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing attachment positions of fixed mirrors 25 and 26 in the first partial lens barrel 4.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a detailed configuration example of a projection optical system PL provided in an exposure apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a diagram illustrating a method of adjusting the scanning direction of wafer stage 16 in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a view for explaining a method of adjusting the scanning direction of the wafer stage 16 in the same manner.
  • FIG. 4C is a view for explaining a method of adjusting the scanning direction of the wafer stage 16 in the same manner.
  • FIG. 4D is a view for explaining a method of adjusting the scanning direction of the wafer stage 16 in the same manner.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method for adjusting the scanning direction of reticle stage 9 in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a diagram showing another measurement example for measuring the rotation of the projection optical system PL around the optical axis.
  • FIG. 6B is a view showing the same measurement example.
  • FIG. 6C is a view showing the same measurement example.
  • FIG. 7A is a diagram showing another measurement example for measuring the rotation of the projection optical system PL around the optical axis.
  • FIG. 7B is a view showing the same measurement example.
  • FIG. 7C is a view showing the same measurement example.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of a micro device manufacturing process.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S13 in FIG. 8 in the case of a semiconductor device.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a partial cross-sectional view is interwoven.
  • the exposure apparatus EX of the present embodiment shown in FIG. A step of manufacturing a semiconductor device by sequentially transferring the pattern formed on the reticle R to the wafer W while relatively moving the reticle R as a mask and the wafer W as a substrate with respect to the science and technology PL. 'This is a scanning type exposure apparatus.
  • an XYZ orthogonal coordinate system is set in the figure, and the positional relationship of each member will be described with reference to the XYZ orthogonal coordinate system.
  • the X axis and the Y axis are set so as to be parallel to the angle W, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the angle W.
  • the XYZ coordinate system in the figure the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set vertically upward.
  • the projection optical system PL is incorporated as designed, and a rotation amount around the Z axis is generated, so that the movement direction of the reticle R at the time of exposure in the V, N, state (scanning direction SD 1)
  • the moving direction (scanning direction SD2) of the wafer W is set in the Y direction (+ Y direction, Y direction).
  • reference numeral 1 denotes an exposure light source that emits exposure light IL that is a parallel light beam having a substantially rectangular cross section, such as an ArF excimer laser light source (wavelength 193 nm).
  • Exposure light IL composed of an ultraviolet pulse having a wavelength of 193 nm from the exposure light source 1 passes through the beam matching unit (BMU) 2 and illuminates the pattern surface (lower surface) of the reticule R as a mask via the illumination optical system 3.
  • the illumination optical system 3 includes an optical integrator, an illumination system aperture stop ( ⁇ stop), a relay lens system, a field stop (reticle blind), a condenser lens system, and the like.
  • Each of the beam matching unit 2 and the illumination optical system 3 is housed in a sub-chamber (not shown) having high airtightness.
  • the exposure light IL transmitted through the reticle R forms an image of the pattern of the reticle R on a wafer W as a substrate via a projection optical system PL including a catadioptric system.
  • the wafer W is a disk-shaped substrate such as a semiconductor (silicon or the like) or an SOI (Silicon On Insulator), for example, and a photoresist (photosensitive material) is applied to the surface of the wafer W.
  • the projection optical system PL includes a first lens group G1 having the first optical axis AX1 as an optical axis, and a reflecting mirror block Ml having two flat reflecting mirrors (reflecting surfaces) m1 and m2 formed on its surface.
  • Including lens group G3 and third lens group G4 The image-forming light beam from the reticle R passes through the first lens group G1, is reflected by the plane reflecting mirror ml formed on the reflecting mirror block Ml, passes through the second lens group G2, and passes through the concave mirror M2. ⁇ leads. Then, the light is reflected by the concave mirror M2, passes through the second lens group G2 again, and reaches the plane reflecting mirror m2 formed in the reflecting mirror block Ml.
  • the imaging light flux reflected by the plane reflecting mirror m2 subsequently passes through the third lens group G3 and the fourth lens group G4 in order, and forms a projected image of the pattern of the reticle R on the wafer W.
  • the imaging magnification of the projection optical system PL from the reticle R to the wafer W is, for example, a reduction magnification of about 1Z4 to 1Z5, and the inside of the projection optical system PL is also airtight.
  • the first lens group Gl, the reflecting mirror block Ml, the third lens group G3, and the fourth lens group G4 are commonly held by the first partial lens barrel 4.
  • the first optical axis AX1 of the first lens group G1 is set perpendicular to the pattern surface (reticle surface) of the reticle R
  • the first optical axis AX1 and the third optical axis AX3 are the same axis.
  • the wafer surface is substantially horizontal, and the first optical axis AX1 and the third optical axis AX3 extend in a vertical direction (a direction parallel to the Z axis). However, the first optical axis AX1 and the third optical axis AX3 do not necessarily have to be the same axis. Further, the first lens group G1 is held by the first partial lens barrel 4 by the holding mechanism hi, the third lens group G3 is held by the holding mechanism h3 and the position adjusting mechanism d3, and the fourth lens group G4 is held. They are held by the first partial lens barrel 4 via a mechanism h4 and a position adjusting mechanism d4, respectively.
  • the second lens group G2 and the concave mirror M2 having the second optical axis AX2 as the optical axis are held by the second partial barrel 5 via the holding mechanism h2. It is mechanically connected to the first partial lens barrel 4 by a connecting member (not shown). And it is installed through an opening provided in a main body frame 7 (described later) via a flange force mount 6 provided in the first partial lens barrel 4. That is, the projection optical system PL is supported by the main body frame 7 as a whole, and the first partial barrel 4 supports the second partial barrel 5 in the projection optical system PL.
  • the exposure main body for transferring the pattern of the reticle R onto the wafer W is supported by a box-shaped main body frame 7 as a whole. The Then, the reticle R is held on a reticle stage 9 mounted on the reticle base 8 so as to be able to scan in the Y direction.
  • the two-dimensional position information and rotation information of the reticle stage 9 correspond to the moving mirror 10 on the reticle stage 9 (actually, there are two axes for the X-axis and Y-axis. The same applies hereafter).
  • the measurement is performed by a laser interferometer 12 arranged on a pedestal 11 on the main body frame 7, and the measured value is supplied to a main control system 30 that controls the operation of the entire apparatus.
  • the reticle stage control system 13 controls the position of the reticle stage 9 in the X and Y directions, rotation and speed around the Z axis, Further, the scanning direction of the reticle stage 9 is adjusted according to the control signal of the main control system 30.
  • the reticle base 8, the reticle stage 9, and a drive mechanism constitute a reticle stage system.
  • the reticle base 8 is composed of the active vibration isolation mechanisms 14 a and 14 b (actually, for example, at three locations). Are supported on the main body frame 7).
  • the active anti-vibration mechanisms 14a and 14b are configured by combining an air damper and an electromagnetic actuator (such as a voice coil motor). The high frequency vibration is cut off by the air damper, and the low frequency vibration is reduced. This is a mechanism that generates vibrations to cancel each other and prevents transmission of vibrations in a wide frequency range.
  • the active vibration isolation mechanisms 14a and 14b prevent the vibration generated by the scanning of the reticle stage 9 from being transmitted to the main body frame 7.
  • the wafer W is held on a wafer stage (Z-leveling stage) 16 via a wafer holder 15.
  • the wafer stage 16 is mounted on the wafer base 17 so as to be able to scan in the Y direction and to be able to move stepwise in the X and Y directions.
  • the two-dimensional position information and rotation information of the wafer stage 16 are measured by the ueno, the moving mirror 18 on the stage 16, and the laser interferometer 19 correspondingly disposed in the main body frame 7. This measured value is supplied to the main control system 30.
  • the wafer stage control system 20 controls the position of the wafer stage 16 in the X and Y directions, the rotation and the speed around the Z axis. , And further adjusts the scanning direction of the wafer stage 16 according to a control signal of the main control system 30.
  • the wafer stage 16 is provided with an auto focus sensor (not shown) Based on the information of the focus position (position in the Z direction) at a plurality of measurement points on the surface of the wafer W, the surface of the wafer W is projected onto the projection optical system PL during exposure.
  • the focus position of the wafer W and the tilt angles around the X and Y axes are controlled by the servo method so that the image plane is focused.
  • fixed mirrors 21, 22 are attached to the upper and lower side surfaces of the projection optical system PL, respectively.
  • the positions of the fixed mirrors 21 and 22 are measured by laser interferometers 23 and 24 installed in the main body frame 7, respectively, and the measured values are supplied to the main control system 30.
  • the main control system 30 obtains the position and inclination of the projection optical system PL in the X and Y directions (tilt angles around the X and Y axes) based on the measured values.
  • the positions of the reticle stage 9 and the wafer stage 16 are corrected according to the positions of the fixed mirrors 21 and 22, ie, the position of the projection optical system PL.
  • FIG. 2 is a plan view showing the mounting positions of the fixed mirrors 25 and 26 in the first partial lens barrel 4.
  • the fixed mirrors 25 and 26 are attached to the first partial barrel 4 in pairs so as to sandwich the first optical axis AX1.
  • the fixed mirror 25 is mounted near the base of the first and second partial barrels 4 and 5, and the fixed mirror 26 is positioned with respect to the first optical axis A XI.
  • the fixed mirror 25 is mounted at a position symmetrical to the mounting position.
  • Laser light is radiated in the X direction to the fixed mirrors 25 and 26 from the laser interferometers 27 and 28 attached to the main frame 7, and reflected in the + X direction by the fixed mirrors 25 and 26.
  • the laser beams thus received are received by the laser interferometers 27 and 28, respectively, and the positions of the fixed mirrors 25 and 26 in the X direction are measured, and the measured values are supplied to the main control system 30.
  • the main control system 30 determines the amount of rotation of the projection optical system PL around the first optical axis AX1 (third optical axis AX3) from the difference between the measured values of the laser interferometers 27 and 28, and calculates the wafer stage according to this amount of rotation. Adjust the 16 scan directions.
  • the reticle R when exposing the wafer W, the reticle R is irradiated with exposure light IL, and a part of the image of the pattern formed on the reticle R passes through the projection optical system PL. Projected onto one shot area on wafer W! (C) An operation of synchronously moving W and Y in the Y direction is performed using the imaging magnification of the projection optical system PL as a speed ratio. In addition, when moving to the shot area to be exposed next, the exposure light IL is applied to the reticle R, and the operation of moving the ueno and W step by step is performed. Done. These operations, that is, the step-and-scan operation, are repeated, and the pattern image of the reticle R is transferred to each shot area on the wafer W.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a detailed configuration example of the projection optical system PL provided in the exposure apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • the first lens group G1 in the first partial lens barrel 4 is composed of one lens L1
  • the third lens group G3 is composed of lenses L4 and L6, and the fourth lens group G4 is composed of lenses L7-L9.
  • the second lens group G2 in the second partial lens barrel 5 is composed of lenses L2 and L3.
  • the lenses L4 and L6 are held in a common holding mechanism h3, and the holding mechanism h3 is held in the first partial barrel 4 via a plurality of position adjustment mechanisms d3, and the lenses L7-L9 are shared. It is held in a holding mechanism h4, and the holding mechanism h4 is held in the first partial barrel 4 via a plurality of position adjustment mechanisms d4.
  • the first and fourth lens groups Gl, G2, G3, G4 may each be constituted by one optical element, or may be formed by a plurality of optical elements.
  • the position of the projection optical system PL in the XY plane is measured in accordance with the measurement results of the laser interferometers 23 and 24, and After correcting the positions of the reticle stage 9 and wafer stage 16 with respect to the projection optical system PL in the XY plane based on the projection optical system PL, these stages are scanned in the scanning directions SD1 and SD2, and the pattern of the reticle R is placed on the wafer W. Transcribe. The same correction is performed at the time of exposure even in an exposure apparatus equipped with a conventional refraction-based projection optical system.In the case of a power refraction projection optical system, even if the projection optical system rotates around the optical axis, the projection is performed. The image projected by the optical system does not rotate with the rotation of the projection optical system. Therefore, the reticle pattern can be transferred to a desired position on the wafer without adjusting the scanning direction according to the rotation of the projection optical system PL.
  • the projection optical system PL of the catadioptric system is exposed like the exposure apparatus EX of the present embodiment. If provided, the projection image by the projection optical system rotates in accordance with the rotation of the projection optical system PL (rotation around the first optical axis AX1 and the third optical axis AX3). In a state where the projection optical system PL is rotated, even if the positions of the reticle stage 9 and the wafer stage 16 with respect to the projection optical system PL in the XY plane are corrected, the projected image is positioned at the center of the shot area to be exposed. Although the center can be adjusted, an error due to rotation occurs near the outer periphery of the shot area, and the exposure accuracy is reduced.
  • the rotation of the projection optical system PL is caused by a temporal change of the main body frame 7 due to a change in an environment (for example, temperature or humidity) in which the exposure apparatus EX is installed.
  • movable members such as reticle stage 9 and wafer stage 16 are prevented from being transmitted to main body frame 7, which holds projection optical system PL, by active vibration isolation mechanisms 14a and 14b. Nevertheless, it is inevitable that a slight vibration is transmitted to the main frame 7 to vibrate the projection optical system PL.
  • the projection optical system PL is a catadioptric system as in the present embodiment, the structure of the lens barrel is complicated, and there is a possibility that the projection optical system PL will easily vibrate due to slight vibration due to external force. .
  • the period of this vibration is longer than a predetermined exposure time (transfer time of an image) of one point on the wafer W, for example, about 100 msec, a problem arises that the image position shifts due to the vibration. If the exposure time is shorter than the exposure time, the problem that the image sharpness is reduced due to the vibration will occur.
  • a predetermined exposure time transfer time of an image
  • the problem caused by the rotation of the projection optical system PL is solved by the following method. That is, as shown in FIG. 2, the two fixed mirrors 25 and 26 are attached to the first partial lens barrel 4 so as to sandwich the first optical axis AX1, and the distance between the laser interferometer 27 and the fixed mirror 25 and the laser The distance between the interferometer 28 and the fixed mirror 26 is measured, and the measured value is supplied to the main control system 30 to determine the amount of rotation of the projection optical system PL about the first optical axis AX1.
  • the rotation amount of the projection image with respect to the rotation amount of the projection optical system PL around the first optical axis AX is calculated based on the design data in the calculation unit of the main control system 30 or a table (or an approximate expression) stopped in a preliminary experiment. Etc.).
  • the main control system 30 calculates the amount of rotation of the projected image on the uno and W according to the amount of rotation of the projection optical system PL obtained from the measurement results of the laser interferometers 27 and 28, and The compensation amount in the scanning direction SD2 of the stage 16 to cancel the rotation of the image is calculated. Then, the calculated correction amount is sent to the Ueno / stage control system 20, and the scanning direction SD2 of the wafer stage 16 is adjusted based on the correction amount. Therefore, when the projection optical system PL is rotating, the scanning direction SD1 of the reticle stage 9 is in the Y direction. The scanning direction SD2 of the wafer stage 16 is changed to Y in accordance with the amount of rotation of the projection image due to the rotation of the projection optical system PL.
  • the scanning direction SD2 of the wafer stage 16 is shifted by a predetermined angle with respect to the Y direction according to the rotation amount of the projection image.
  • the wafer stage 16 is scanned in the scanning direction SD2 adjusted in the direction in which the rotation of the projection image generated by the rotation of the projection optical system PL is canceled, and exposure is performed.
  • FIGS. 4A to 4D are diagrams illustrating a method of adjusting the scanning direction of the wafer stage 16 in one embodiment of the present invention.
  • the projection image projected on the wafer W becomes a slit-like projection image Im extending in the X direction, as shown in FIG. 4A.
  • the projection image Im projected on the wafer W is the projection image Im shown in FIG. 4A in the XY plane.
  • the projection optical system is rotated according to the rotation amount of the projection optical system PL.
  • the case where the rotation direction of the rotation amount of the projection image Im is the direction from the X axis to the Y axis is shown as an example, and the rotation amount is exaggerated. Is shown.
  • the reticle stage 9 and the wafer stage 16 are moved in the Y direction without adjusting the scanning direction SD2 of the wafer stage 16 (scanning direction).
  • SD1 and SD2 are both set in the Y direction), and the wafer W is exposed as shown in FIG. 4C. That is, the wafer W is exposed while the projected image Im in a rotated state is moved on the wafer W in the Y direction.
  • the projected images in a rotated state are shown adjacent to each other. However, since the wafer W is actually exposed continuously, a single scan is performed.
  • the area to be exposed by is formed into a parallelogram, and a pattern similar to the pattern of the reticle R is not transferred onto the wafer W. That is, the transfer image of the reticle R to be formed in a rectangular shape is distorted into a parallelogram and formed on the wafer W.
  • the wafer is set in a direction in which the rotation of the projection image Im is offset (the rotation direction of the projection image Im).
  • the wafer W is exposed on the wafer W as shown in FIG. 4D.
  • the area to be exposed has a rectangular shape, and a pattern similar to the pattern of the reticle R is transferred. As a result, it is possible to prevent the imaging characteristics and exposure accuracy (such as transfer fidelity and overlay accuracy) of the transferred image from deteriorating due to the rotation of the projection optical system PL.
  • a force capable of transferring a pattern similar to the pattern of the reticle R onto the wafer W only by adjusting the scanning direction SD2 of the wafer stage 16 is superimposed on the pattern already formed on the wafer W.
  • the wafer may be distorted by taking into account the distortion of the pattern already formed on the wafer W, not only by the rotation amount of the projection image Im. It is desirable to adjust the scanning direction SD2 of the stage 16.
  • the wafer stage 16 is moved in the adjusted scanning direction SD. Next, control is performed to move the wafer stage 16 while changing its position in the Z direction according to the inclination of the projection optical system PL.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of adjusting the scanning direction of the reticle stage 9 in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 illustrates the upper surface of the reticle R.
  • the reticle R is provided with a light passing area rl through which the exposure light IL passes and a light shielding area r2 that shields unnecessary exposure light IL.
  • a metal such as chromium (Cr) is vapor-deposited on the outer peripheral portion of the lower surface of the reticle R (the surface facing the projection optical system PL). The passing area is rl.
  • a pattern to be transferred to the wafer W is formed in the light passage area rl on the lower surface of the reticle R.
  • the illumination area IR of the illumination light IL with respect to the reticle R is changed in the rotation direction of the projection image (here, the X axis (Toward the Y-axis).
  • the rotation of the illumination area IR is performed, for example, by rotating a field stop (retinal blind) (not shown) included in the illumination optical system 3.
  • a field stop reference blind
  • the reticle R is rotated by an amount equal to the rotation amount of the illumination region IR in a direction opposite to the rotation direction of the projection image, and the reticle stage 9 is rotated. Adjust the scanning direction SD1.
  • the reticle stage 9 is moved in the scanning direction SD1 shown in FIG. 5, and the wafer stage 16 is moved in the scanning direction SD2 (Y direction) without rotating in the XY plane.
  • the exposure is performed, a pattern similar to the pattern formed on the reticle R is transferred onto the wafer W.
  • the imaging characteristics and exposure accuracy such as transfer fidelity and overlay accuracy
  • the measurement of the amount of rotation of the projection image due to the rotation of the projection optical system PL is performed at predetermined intervals.
  • the rotation caused by the aging of the body frame 7 is measured every half day, every day, and every month.
  • the rotation caused by the movement of the reticle stage 9 is constantly measured.
  • exposure is performed while adjusting the scanning direction of wafer stage 16 for each shot area formed on wafer W.
  • the rotation amount may be measured by an acceleration sensor instead of measuring the rotation amount of the projection optical system PL using the laser interferometers 27 and 28.
  • the detection result of the acceleration sensor attached to the projection optical system PL is input to an arithmetic unit provided in the main control system 30, and the speed is obtained by time integration. Is integrated over time to calculate the movement amount of the projection optical system PL.
  • the rotation amount of the projection optical system PL can be obtained by summing up the detection results of the acceleration sensors attached to a plurality of locations of the projection optical system PL and the amount of movement at each mounting position.
  • the acceleration sensor is attached to, for example, the positions of the fixed mirrors 25 and 26 in FIG.
  • the movement due to the rotation of the projection optical system PL increases as the distance from the first optical axis AX1 and the third optical axis AX3 increases. Therefore, at least one of the acceleration sensors is connected to the second partial barrel 5 (for example, a concave surface). Near mirror M2).
  • the rotation amount of the projection optical system PL was obtained using the acceleration sensor, the scanning direction SD2 and the like of the wafer stage 16 or the scanning direction SD1 and the like of the reticle stage 9 were adjusted in the same manner as described above. Exposure processing is performed above.
  • the case where only the scanning direction SD2 etc. of the wafer stage 16 is adjusted and the case where only the scanning direction SD1 etc. of the reticle stage 9 are adjusted have been described.
  • the adjustment of SD2 and the like and the adjustment of the scanning direction SD1 of the reticle stage 9 may be performed together.
  • the scanning direction SD2 of the ueno and the stage 16 is adjusted so as to cancel out half of the rotation amount of the projected image due to the rotation of the projection optical system PL
  • the scanning direction SD1 of the reticle stage 9 is adjusted so as to cancel out the remaining rotation amount. It is a good idea to adjust.
  • Such adjustment is effective in the case where any one of the adjustments cannot cancel out the entire amount of rotation of the projection image.
  • the projection optical system PL is formed by using the fixed mirrors 25 and 26 attached to the first partial lens barrel 4 symmetrically with respect to the first optical axis AX1 and the laser interferometers 27 and 28.
  • the rotation around the first optical axis AX1 was measured, but the rotation of the projection optical system PL was measured using a fixed mirror attached to the second partial barrel 5 and a laser interferometer. You can do it.
  • 6A to 6C are diagrams showing another measurement example for measuring the rotation of the projection optical system PL around the optical axis.
  • one fixed mirror 40a is attached to the first partial barrel 4, and another fixed mirror 40b is attached to the second partial barrel 5.
  • the fixed mirror 40b is attached to the portion of the second partial barrel 5 farthest from the first optical axis AX1, and is arranged symmetrically with respect to the first optical axis AX1 with respect to the fixed mirror 40a.
  • the fixed mirror 40a is provided with an irradiation unit 41a that irradiates the detection beam with a diagonal force to the fixed mirror 40a, and a light receiving unit 42a that receives the detection beam reflected by the fixed mirror 40a.
  • the other fixed mirror 40b is provided with an irradiation unit 41b for irradiating the detection beam also in a diagonal direction to the fixed mirror 40b, and a light receiving unit 42b for receiving the detection beam reflected by the fixed mirror 40b.
  • the light receiving units 42a and 42b each include a two-dimensional image sensor such as a two-dimensional CCD, and detect the incident position of the detection beam.
  • the detection beam reflected by the fixed mirrors 40a and 40b with a large reflection angle of the detection beam passes through the optical path when the projection optical system PL is not rotated (the optical path indicated by the broken line in FIG. 6C).
  • the light proceeds in a direction different from that of the light and enters each of the light receiving portions 42a and 42b.
  • the detection result of the incident position of the detection beam on the light receiving units 42a and 42b is output to the main control system 30.
  • the change in the incident position of the detection beam to the light receiving unit 42b is the same when the projection optical system PL is translated in the Y direction and when the projection optical system PL is rotated. Make a change. While the force is being applied, the change in the incident position of the detection beam on the light receiving section 42a changes differently. Therefore, the amount of movement of the projection optical system PL in the Y direction and the amount of rotation of the projection optical system PL can be obtained using the detection result of the light receiving section 42a and the detection result of the light receiving section 42b.
  • the laser interferometer 23 , 24, the rotation amount of the projection optical system PL can be obtained by using the position of the projection optical system PL in the Y direction.
  • the fixed mirror 40a, the irradiation unit 41a, and the light receiving unit 42a are omitted, and only the fixed mirror 40b, the irradiation unit 41b, and the light receiving unit 42b are used. Detection result of light receiving part 42b and laser interferometer 23, 24 The rotation amount of the projection optical system PL can be obtained from the detection result.
  • the rotation amount of the projection optical system PL can also be obtained by observing a position detection mark attached to the projection optical system PL.
  • 7A to 7C are diagrams showing another measurement example for measuring the rotation of the shadow optical system PL around the optical axis. As shown in FIG. 7B, at the upper end of the first partial lens barrel 4 (end on the reticle R side) where the exposure light IL is not shielded, three position detection marks 45a—45c are provided with the first light. They are mounted at a 120 ° interval from each other about axis AX1.
  • the observation unit 43a includes a light source such as a halogen lamp, a two-dimensional image sensor such as a CCD, and a position information calculation unit that performs image processing on an image signal obtained by the image sensor to obtain position information of the mark 45a. Have been.
  • the light source power of the observation section 43a is also irradiated with light toward the reflecting mirror 44a, and this light is reflected by the reflecting mirror 44a to illuminate the mark 45a, and is reflected by the mark 45a.
  • the light passing through the reflecting mirror 44a is picked up by the image pickup device.
  • the position information of the mark 45a is calculated by subjecting the obtained image signal to image processing by the position information calculation unit.
  • the observation units 43b and 43c have the same configuration as the observation unit 43a, and a description thereof will be omitted.
  • the mark 45a is, for example, as shown in FIG. 7C, a first mark el in which mark elements extending in the Y direction are arranged in the X direction, and a second mark el in which mark elements extending in the X direction are arranged in the Y direction. e2 and force are also composed.
  • the marks 45b and 45c have the same structure as the mark 45a.
  • the force mark 45b is attached with the mark 45a rotated by 120 ° from the X axis to the Y axis in the direction of the force. It is mounted with a rotation of 240 ° in the direction of the force from the axis to the Y axis.
  • Each of the position information calculation units of the observation units 43a to 43c performs, for example, a folding autocorrelation process, a template matching process using a predetermined template, or the like on an image signal output from an image sensor provided in each of the observation units 43a to 43c.
  • edge position measurement processing (mark outline Processing, processing for detecting the edge position of each mark element forming a mark from the obtained contour, and processing for obtaining the center of the first mark el and the center of the second mark e2 from the detected edge position).
  • the position measurement processing is performed to obtain the position information of the marks 45a-45c. In the case of the mark 45a, the position information in the X direction is obtained from the first mark el, and the position information in the Y direction is obtained from the second mark e2.
  • the position information of the marks 45a-45c obtained in each of the observation units 43a-43c is output to the main control system 30, and the calculation unit of the main control system 30 calculates the rotation amount of the projection optical system PL.
  • FIGS. 7A-7C the case where all of the marks 45a-45c are attached to the first partial lens barrel 4 has been described as an example, but the marks are attached to the second partial lens barrel 5. Is also good.
  • two or more force marks as exemplified in the case where three marks are attached, should be attached to the projection optical system.
  • the relationship between the amount of rotation of the projection optical system PL and the amount of rotation of the projection image is determined in advance. Must be known. Since this relationship can be theoretically calculated from optical design data and mechanical design data, the scanning direction SD1 etc. of the reticle stage 9 and the scanning direction SD2 etc. of the wafer stage 16 are adjusted according to this theoretical value. be able to. It is also possible to measure the relationship between the amount of rotation of the projection optical system PL and the amount of rotation of the projection image in advance through experiments, and store this measurement result in the form of a table or an approximate expression. It is.
  • a sensor capable of position measurement such as an image sensor or a knife edge sensor is arranged at a position (image plane) where the wafer W is arranged, and a projected image of the reticle pattern is projected on this sensor.
  • the projection optical system PL By rotating the projection optical system PL around the first optical axis AX1 (third optical axis AX3) by a predetermined amount and measuring the displacement of the projected image by the sensor, the projection optical system PL can be rotated.
  • the relationship between the amount of rotation and the amount of rotation of the projected image can be determined experimentally.
  • the first lens group Gl, the third lens group G3, and the fourth lens group G4 are held by the same first partial barrel 4,
  • the case where the rotation amount around the partial lens barrel 4 is measured has been described as an example.
  • each lens group G1 , G3, and G4 can be applied to a projection optical system PL having a configuration in which each of the projection optical systems is held in a separate partial lens barrel.
  • the rotation amount can be measured with higher accuracy by simultaneously measuring the rotation amounts of two or three partial lens barrels.
  • the projection optical system PL measures the rotation amount of the projection optical system PL and adjusts the scanning direction of the reticle R and the wafer W based on the measurement result. If the change over time in the amount of rotation of the projection optical system PL can be predicted by experiments or simulations, the measurement of the amount of rotation of the projection optical system PL is not performed, and the reticle is calculated based on the predicted value of the amount of rotation of the projection optical system PL. You may adjust the scanning direction of R and wafer W!
  • the plane reflecting mirrors ml and m2 are formed integrally on one member (reflecting mirror block Ml). May be formed on separate members.
  • the two reflecting mirrors ml and m2 are formed in a body, so that it is easy to adjust the force and is advantageous in terms of stability.
  • the second partial lens barrel 5 of the projection optical system PL shown in the above embodiment includes the second lens group G2 and the concave mirror M2, the partial lens barrel including only the concave mirror is included.
  • the present invention can be applied to a partial lens barrel including only a lens.
  • the projection optical system PL of the above embodiment has two partial lens barrels having optical axes extending in different directions.
  • the present invention can be applied to a projection optical system having a partial lens barrel.
  • the present invention has, as the projection optical system, an optical system having an optical axis directed from the reticle R to the wafer W, and a catadioptric optical system having an optical axis substantially orthogonal to the optical axis. Also, the present invention can be applied to a case where a reflective refraction projection optical system that forms an intermediate image twice inside is used.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and can be freely modified within the scope of the present invention.
  • the power described in the step-and-scan type exposure apparatus is applicable to the step-and-repeat type exposure apparatus.
  • the rotation of the projection optical system PL only rotates the entire projection image of the projection optical system PL in the XY plane, so that the rotation of the projection image is canceled.
  • the exposure may be performed with the attitude of the wafer stage adjusted by rotating the wafer stage in the XY plane as described above. Further, the attitude of the reticle stage may be adjusted in place of the attitude of the ueno and the stage, and the attitude of both the wafer stage and the reticle stage may be adjusted.
  • the KrF excimer laser wavelength 248 nm
  • the F laser Fluorine laser: 157 nm wavelength
  • Kr laser Krypton dimere
  • a light source substantially in the vacuum ultraviolet region such as a harmonic generator of a YAG laser or a harmonic generator of a semiconductor laser can be used as the exposure light source i. Also, a light source substantially in the vacuum ultraviolet region such as a harmonic generator of a YAG laser or a harmonic generator of a semiconductor laser can be used as the exposure light source i. Also, a light source substantially in the vacuum ultraviolet region such as a harmonic generator of a YAG laser or a harmonic generator of a semiconductor laser can be used as the exposure light source i. Also, a light source substantially in the vacuum ultraviolet region such as a harmonic generator of a YAG laser or a harmonic generator of a semiconductor laser can be used as the exposure light source i. Also, a light source substantially in the vacuum ultraviolet region such as a harmonic generator of a YAG laser or a harmonic generator of a semiconductor laser can be used as the exposure light source i. Also, a light source substantially in the vacuum ultraviolet region such as a harmonic generator of a YAG laser or
  • the present invention is applicable to the case where the structure of the projection optical system is complicated like a catadioptric system, even when using exposure light having a wavelength of about 200 nm or more, such as a KrF excimer laser (wavelength 248 nm). can do.
  • the exposure apparatus EX in which the atmosphere is arranged between the projection optical system PL and the wafer W has been described as an example.
  • the present invention is also applicable to an immersion type exposure apparatus that performs an exposure process while being filled with a liquid such as pure water or a fluorine-based solution such as fluorine-based oil or perfluorinated polyether (PFPE).
  • PFPE perfluorinated polyether
  • the projection optical system since the depth of focus is expanded to about n times, that is, about 1.44 times as compared with that in the air, if it is sufficient to secure the same depth of focus as that used in the air, the projection optical system The number of apertures in the PL can be increased, and this also improves the resolution.
  • the present invention can also be applied to a twin-stage type exposure apparatus including two stages capable of independently placing substrates to be processed such as wafers and moving independently in the X and Y directions.
  • a twin-stage type exposure apparatus including two stages capable of independently placing substrates to be processed such as wafers and moving independently in the X and Y directions.
  • the structure and exposure operation of a twin-stage type exposure apparatus are described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-163099 and 10-214783 (corresponding US Pat. Nos. 6,341,007, 6,400,441, 6,549,269 and 6).
  • No. 2000-505958 corresponding US Pat. No. 5,969,441
  • these disclosures are incorporated herein by reference. .
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus in which an exposure stage for holding a substrate to be processed, such as a wafer, and a measurement stage on which a reference member measurement sensor and the like are mounted are separate.
  • An exposure apparatus provided with an exposure stage and a measurement stage is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-135400, and the contents of this document are permitted as long as the laws of the country specified or selected in this international application permit. And incorporated as part of the text.
  • the present invention is not limited to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, and is used for manufacturing a display including a liquid crystal display device (LCD), a plasma display and the like, and is used for transferring a device pattern onto a glass plate. It is also suitable for exposure equipment used in the manufacture of devices and thin-film magnetic heads to transfer device patterns onto ceramic wafers, and in exposure equipment used in the manufacture of imaging devices such as CCDs, micro machines, or DNA chips. Can be used.
  • LCD liquid crystal display device
  • plasma display and the like
  • the present invention is not limited to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, and is used for manufacturing a display including a liquid crystal display device (LCD), a plasma display and the like, and is used for transferring a device pattern onto a glass plate. It is also suitable for exposure equipment used in the manufacture of devices and thin-film magnetic heads to transfer device patterns onto ceramic wafers, and in exposure equipment used in the manufacture of imaging devices such as CCDs, micro machines, or DNA chips. Can be used.
  • a circuit pattern is transferred to a glass substrate or a silicon wafer.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs the above.
  • a transmissive reticle is generally used in an exposure apparatus using DUV (far ultraviolet) light or VUV (vacuum ultraviolet) light
  • the reticle substrate is made of quartz glass, fluorine-doped quartz glass, or fluorite.
  • Magnesium fluoride, quartz, or the like is used.
  • a transmission type mask (stencil mask, membrane mask) is used, and a silicon wafer is used as a mask substrate.
  • a transmission type mask stencil mask, membrane mask
  • a silicon wafer is used as a mask substrate.
  • Such an exposure apparatus is disclosed in W099 / 34255 ⁇ -, WO99 / 50712 ⁇ -, WO99 / 66370 ⁇ -, JP-A-11-194479, JP-A-2000-12453, JP-A-2000-29202, and the like. ing.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process of a micro device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micro machine, etc.).
  • a micro device a semiconductor chip such as an IC or an LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micro machine, etc.
  • step S10 design step
  • the function and performance design of the microdevice for example, semiconductor Circuit design of the body device, etc.
  • step S11 mask manufacturing step
  • a mask reticle
  • a wafer manufacturing step a wafer is manufactured using a material such as silicon.
  • step S13 wafer processing step
  • step S12 an actual A circuit or the like is formed.
  • step S14 device assembly step
  • step S14 device assembly step
  • This step S14 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip sealing) as necessary.
  • step S15 inspection step
  • inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the microdevice manufactured in step S14 are performed. After these steps, the microdevice is completed and shipped.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a detailed flow of step S13 in FIG. 8 in the case of a semiconductor device.
  • step S21 oxidation step
  • step S22 CVD step
  • step S23 electrode formation step
  • step S24 ion implantation step
  • ions are implanted into the ueno.
  • a post-processing step is executed as follows.
  • step S25 resist forming step
  • step S26 exposure step
  • step S27 development step
  • step S28 etching step
  • step S29 resist removing step
  • step S26 in the exposure step (step S26), at least the mask and the wafer are rotated so as to cancel the rotation of the projection image due to the rotation of the projection optical system PL.
  • One of the scanning directions is adjusted, and the mask pattern is accurately transferred onto the wafer.

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Abstract

　互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ光学系を保持する複数の部分鏡筒を有する反射屈折投影光学系を用いて、マスク上のパターンを基板上に転写する露光方法であって、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方と交差する光軸周りの前記反射屈折投影光学系の回転量を計測し、前記回転量の計測結果に基づいて、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整する。投影光学系の回転に起因する基板上での投影像の回転を相殺するようにマスク及び基板の少なくとも一方の姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整して基板を露光することで、良好な露光精度が得られる。

Description

明 細 書
露光方法及び装置並びにデバイス製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、マスクに形成されたパターンを、反射屈折投影光学系を介して基板上 に露光転写する露光方法及び装置、並びに当該方法及び装置を用いて各種デバィ スを製造するデバイス製造方法に関する。
背景技術
[0002] 半導体素子、液晶表示素子、撮像素子 (CCD (charge Coupled Device)等）、薄膜 磁気ヘッド等の各種デバイスは、マスクとしてのレチクルに形成されたパターンを基 板 (レジストが塗布された半導体ウェハ又はガラスプレート等)上に転写する、所謂フ オトグラフィ一の手法により製造される。このフォトグラフィー工程で使用される露光装 置として、ステップ'アンド'リピート方式の縮小投影露光装置 (所謂、ステツバ)又はス テツプ ·アンド'スキャン方式の露光装置が多用されて 、る。
[0003] 上記のステツパは、基板を二次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この 基板ステージにより基板を歩進 (ステッピング）させて、レチクルのパターンの縮小像 を基板上の各ショット領域に一括露光する動作を順次繰り返す露光装置である。また 、ステップ ·アンド'スキャン方式の露光装置は、スリット状のパルス露光光をレチクル に照射して ヽる状態で、レチクルを載置したレチクルステージと基板を載置した基板 ステージとを投影光学系に対して互いに同期走査させつつレチクルに形成されたパ ターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、 1つのショット領域に対するパター ンの転写が終了すると基板をステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を 行う露光装置である。
[0004] 近年においては、デバイスに形成するパターンのより一層の高集積ィ匕に対応する ために、投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は 使用する露光光の波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高く なる。このため、露光装置で使用される露光光の波長は年々短波長化しており、投影 光学系の開口数も増大している。現在主流の露光装置は、光源として KrFエキシマ レーザ（波長 248nm)を備えて 、るが、より短波長の ArFエキシマレーザ（波長 193η m)を備える露光装置も実用化されつつある。更には、 Fレーザ (波長 157nm)又は
2
Arレーザ (波長 126nm)を備える露光装置も提案されて!、る。
2
[0005] また、近年では、投影光学系の底面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で 満たし、投影光学系の開口数を大きくして解像度を向上させるとともに焦点深度の拡 大を図る液浸式の露光装置が案出されている。この液浸式の露光装置においては、 投影光学系の実質的な開口数の向上を図ることができるが、開口数の向上に伴って 投影光学系が巨大化してしまう。投影光学系の大型化を抑えるには、反射屈折系を 適用した投影光学系を用いるのが効果的とされている。尚、上記の液浸式の露光装 置の詳細については、例えば以下の特許文献 1を、反射屈折系を適用した投影光学 系を備える露光装置については、例えば以下の特許文献 2を参照されたい。
特許文献 1：国際公開第 99Z49504号パンフレット
特許文献 2 :特開 2002-198280号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] ところで、反射系を含まない屈折系の投影光学系は光軸が 1本であるが、反射屈折 系の投影光学系は複数の光軸を有する。屈折系の投影光学系は上記の光軸 (基板 に交差する光軸）の周りに回転しても、投影光学系の回転に合わせて基板上への投 影像が回転することはない。し力しながら、複数の光軸を有する反射屈折系の投影 光学系は、基板に交差する光軸の周りに回転してしまうと、投影光学系の回転に合 わせて基板上への投影像も回転してしてしまう。
[0007] 露光装置に設けられる投影光学系は剛性の高いフレーム上に保持されているため 、投影光学系が短時間で急激に大きく回転することはない。しかしながら、経時変化 によるフレーム剛性の低下、又はフレーム上に設けられるレチクルステージの移動等 が原因で、僅かではあるが回転が生ずる虞がある。反射屈折系の投影光学系におい て、投影光学系の回転により基板上への投影像が回転すると、基板上に形成される 転写像の歪みにより露光精度の悪ィ匕を引き起こすという問題がある。
[0008] 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、反射屈折投影光学系を備える露 光装置において、反射屈折投影光学系が基板に交差する光軸周りに回転した場合 であっても、マスクのパターンを高!、露光精度で基板上に露光転写することができる 露光方法及び装置、並びに当該方法及び装置を用いてデバイスを製造するデバイ ス製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために、本発明の露光方法は、互いに異なる方向に伸びる光 軸 (AX1— AX3)を持つ複数の部分鏡筒 (4、 5)を有する反射屈折投影光学系 (PL )を用いて、マスク (R)上のパターンを基板 (W)上に転写する露光方法であって、前 記マスク及び前記基板の少なくとも一方と交差する光軸 (AX3)周りの前記反射屈折 投影光学系の回転量を計測し、前記回転量の計測結果に基づいて、前記マスク及 び前記基板の少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整することを 特徴としている。
また、本発明の露光方法は、互いに異なる方向に伸びる光軸 (AX1— AX3)を持 つ部分鏡筒 (4、 5)を有する反射屈折投影光学系 (PL)を用いて、マスク (R)と基板 ( W)とを走査しながら、前記マスク上のパターンを前記基板上に転写する露光方法で あって、前記マスクと前記基板の少なくとも一方と交差する光軸 (AX3)周りの前記反 射屈折投影光学系の回転量に応じて、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の 、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整することを特徴としている。
また、本発明の露光装置は、互いに異なる方向に伸びる光軸 (AX1— AX3)を持 つ複数の部分鏡筒 (4、 5)を有する反射屈折投影光学系 (PL)と、マスク (R)を保持 するマスクステージ（9)と、基板 (W)を保持する基板ステージ（16)とを備え、前記マ スク上のパターンを前記反射屈折投影光学系を介して前記基板上に転写する露光 装置 (EX)であって、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方と交差する光軸 (AX 3)周りの前記反射屈折投影光学系の回転量を計測する計測装置 (25— 28、 40a— 42a, 40b— 42b、 43a— 43c、 44a— 44c)と、前記回転量の計 S'J結果に基づ ヽて、 前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の、姿勢と走査方向の 少なくとも一方を調整する制御装置 (30)とを備えることを特徴としている。
これらの発明によると、マスク又は基板の少なくとも一方と交差する光軸周りの反射 屈折投影光学系の回転量に応じてマスク及び基板の少なくとも一方の、姿勢と走査 方向の少なくとも一方が調整された上で基板に対する露光が行われる。
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光方法又は露光装置を用いて基板に対 して露光処理を行う露光工程 (S26)と、前記露光工程を経た基板の現像を行う現像 工程 (S27)とを含むことを特徴として！/、る。
この発明によると、反射屈折投影光学系の光軸周りの回転量の計測結果に基づい て、マスクと基板の少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方が調整された 状態で基板が露光されて現像される。
なお、上述の本発明の説明において、各要素に括弧付き符号を付して、図 1一図 9 に示す実施の形態の構成と対応付けしているが、各要素に付した括弧付き符号はそ の要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。
発明の効果
[0010] 本発明によれば、投影光学系の回転に起因する基板上での投影像の回転を相殺 するようにマスク及び基板の少なくとも一方の姿勢と走査方向の少なくとも一方を調 整して基板を露光することで、良好な露光精度 (解像度、転写忠実度、重ね合わせ 精度等)が得られるという効果がある。
また、本発明によれば、マスクのパターンを高い露光精度をもって忠実に基板上に 転写することができるため、微細なパターンが形成されたデバイスを高い歩留まりで 製造することができ、ひ 、てはデバイスの製造コストを低減することができると 、う効 果がある。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。
[図 2]第 1部分鏡筒 4における固定鏡 25, 26の取り付け位置を示す平面図である。
[図 3]本発明の一実施形態による露光装置に設けられる投影光学系 PLの詳細な構 成例を示す断面図である。
[図 4A]本発明の一実施形態において、ウェハステージ 16の走査方向の調整方法を 説明する図である。
[図 4B]同様に、ウェハステージ 16の走査方向の調整方法を説明する図である。 [図 4C]同様に、ウェハステージ 16の走査方向の調整方法を説明する図である。
[図 4D]同様に、ウェハステージ 16の走査方向の調整方法を説明する図である。
[図 5]本発明の一実施形態において、レチクルステージ 9の走査方向の調整方法を 説明する図である。
[図 6A]投影光学系 PLの光軸周りの回転を計測する他の計測例を示す図である。
[図 6B]同様に、同計測例を示す図である。
[図 6C]同様に、同計測例を示す図である。
[図 7A]投影光学系 PLの光軸周りの回転を計測する他の計測例を示す図である。
[図 7B]同様に、同計測例を示す図である。
[図 7C]同様に、同計測例を示す図である。
[図 8]マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
[図 9]半導体デバイスの場合における、図 8のステップ S13の詳細なフローの一例を 示す図である。
符号の説明
[0012] 4 第 1部分鏡筒（部分鏡筒） 5 第 2部分鏡筒（部分鏡筒） 9 レチクルステ ージ (マスクステージ） 16 ウエノ、ステージ (基板ステージ） 25, 26 固定鏡 (計 測装置、反射鏡） 27, 28 レーザ干渉計 (計測装置） 30 主制御系 (制御装置）
40a, 40b固定鏡 (計測装置、反射鏡） 41a, 41b照射部 (計測装置） 42a, 42b 受光部 (計測装置） 43a— 43c観察部 (計測装置） 44a— 44c反射鏡 (計測装置）
45a— 45cマーク (位置計測用マーク） AX1 第 1光軸 (光軸） AX2 第 2光軸（ 光軸） AX3 第 3光軸 (光軸） EX 露光装置 G2 第 2レンズ群 L2, L3 レン ズ M2 凹面鏡 PL 投影光学系 (反射屈折投影光学系） R マスク (レチタ ル） W ウェハ（基板）
発明を実施するための最良の形態
[0013] 以下、図面を参照して本発明の一実施形態による露光方法及び装置並びにデバ イス製造方法について詳細に説明する。図 1は、本発明の一実施形態による露光装 置の概略構成を示す図である。尚、図 1においては、一部断面図を織り交ぜて図示 している。図 1に示す本実施形態の露光装置 EXは、反射屈折系を適用した投影光 学系 PLに対してマスクとしてのレチクル Rと基板としてのウェハ Wとを相対的に移動さ せつつ、レチクル Rに形成されたパターンをウェハ Wに逐次転写して半導体素子を 製造するステップ 'アンド'スキャン方式の露光装置である。
[0014] 尚、以下の説明においては、必要であれば図中に XYZ直交座標系を設定し、この XYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係にっ 、て説明する。 XYZ直交座 標系は、 X軸及び Y軸がゥヱハ Wに対して平行となるよう設定され、 Z軸がゥヱハ Wに 対して直交する方向に設定されている。図中の XYZ座標系は、実際には XY平面が 水平面に平行な面に設定され、 Z軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態 では、投影光学系 PLが設計通りに組み込まれており、 Z軸の周りの回転量が生じて V、な 、状態における露光時のレチクル Rの移動方向（走査方向 SD 1 )及びウェハ W の移動方向（走査方向 SD2)を Y方向（+Y方向， Y方向）に設定している。
[0015] 図 1において、 1は断面が略長方形状の平行光束である露光光 ILを射出する露光 光源であり、例えば ArFエキシマレーザ光源（波長 193nm)である。露光光源 1から の波長 193nmの紫外パルスよりなる露光光 ILは、ビームマッチングユニット（BMU) 2を通り、照明光学系 3を介してマスクとしてのレチクノレ Rのパターン面（下面）を照明 する。照明光学系 3は、オプティカル 'インテグレータ、照明系の開口絞り（ σ絞り）、リ レーレンズ系、視野絞り（レチクルブラインド）、及びコンデンサレンズ系等を備えてい る。ビームマッチングユニット 2及び照明光学系 3はそれぞれ気密性の高 、サブチヤ ンバ（不図示）内に収納されている。
[0016] レチクル Rを透過した露光光 ILは、反射屈折系よりなる投影光学系 PLを介して、基 板としてのウェハ W上にそのレチクル Rのパターンの像を形成する。ウェハ Wは例え ば半導体（シリコン等）又は SOI(Silicon On Insulator)等の円板状の基板であり、ゥェ ハ Wの表面にはフォトレジスト (感光材料）が塗布されている。投影光学系 PLは、第 1 光軸 AX1を光軸とする第 1レンズ群 G1と、その表面に 2面の平面反射鏡 (反射面) m 1, m2が形成された反射鏡ブロック Mlと、第 1光軸 AX1に対して交差する第 2光軸 AX2を光軸とするレンズ群 G2及び凹面鏡 M2と、第 2光軸 AX2に対して交差する第 3光軸 AX3を光軸とする第 2レンズ群 G3及び第 3レンズ群 G4とを含んで構成される [0017] レチクル Rからの結像光束は、第 1レンズ群 G1を透過した後、反射鏡ブロック Mlに 形成された平面反射鏡 mlで反射されて、第 2レンズ群 G2を透過して凹面鏡 M2〖こ 至る。そして、凹面鏡 M2で反射されて再び第 2レンズ群 G2を透過して反射鏡ブロッ ク Mlに形成された平面反射鏡 m2に至る。平面反射鏡 m2で反射された結像光束は 、続いて第 3レンズ群 G3及び第 4レンズ群 G4を順に透過して、ウェハ W上にレチク ル Rのパターンの投影像を形成する。投景光学系 PLのレチクル Rからウェハ Wへの 結像倍率は例えば 1Z4— 1Z5倍程度の縮小倍率であり、投影光学系 PLの内部も 気密化されている。
[0018] 投影光学系 PLにおいて、第 1レンズ群 Gl、反射鏡ブロック Ml、第 3レンズ群 G3、 及び第 4レンズ群 G4は、共通に第 1部分鏡筒 4によって保持されている。本実施形 態では、第 1レンズ群 G1の第 1光軸 AX1はレチクル Rのパターン面（レチクル面）に 垂直に設定され、第 3レンズ群 G3及び第 4レンズ群 G4の第 3光軸 AX3はウェハ Wの 露光面 (ウェハ面）に垂直に設定され、第 1光軸 AX1と第 3光軸 AX3とは同一軸とな つている。そして、ウェハ面はほぼ水平面であり、第 1光軸 AX1及び第 3光軸 AX3は 鉛直方向（Z軸と平行な方向）に延びている。但し、第 1光軸 AX1及び第 3光軸 AX3 は、必ずしも同一の軸である必要はない。また、第 1レンズ群 G1は保持機構 hiにより 第 1部分鏡筒 4に保持されており、第 3レンズ群 G3は保持機構 h3及び位置調整機 構 d3を介して、第 4レンズ群 G4は保持機構 h4及び位置調整機構 d4を介してそれぞ れ第 1部分鏡筒 4に保持されている。
[0019] 一方、第 2光軸 AX2を光軸とする第 2レンズ群 G2及び凹面鏡 M2は、保持機構 h2 を介して第 2部分鏡筒 5に保持されており、第 2部分鏡筒 5は、第 1部分鏡筒 4に対し て不図示の連結部材によって機械的に結合されている。そして、第 1部分鏡筒 4に設 けられたフランジ部力 マウント部 6を介して本体フレーム 7 (後述）に設けられた開口 を通して設置されている。即ち、投影光学系 PLは全体として本体フレーム 7によって 支持されており、投影光学系 PL中では第 1部分鏡筒 4によって第 2部分鏡筒 5が支 持されている。
[0020] 本実施形態の露光装置 EXを構成する部分のうち、レチクル Rのパターンをウェハ W上に転写する露光本体部は、全体として箱型の本体フレーム 7内に支持されて 、 る。そして、レチクル Rは、レチクルベース 8上で Y方向に走査可能に載置されたレチ クルステージ 9上に保持されて ヽる。レチクルステージ 9の 2次元的な位置情報及び 回転情報は、レチクルステージ 9上の移動鏡 10 (実際には X軸用、 Y軸用の 2軸分が ある。以下同様。）、及びこれに対応して本体フレーム 7上の台座 11上に配置された レーザ干渉計 12によって計測され、この計測値が装置全体の動作を制御する主制 御系 30に供給される。レーザ干渉計 12の計測値及び主制御系 30からの制御情報 に基づいて、レチクルステージ制御系 13がレチクルステージ 9の X方向、 Y方向の位 置、 Z軸回りの回転及び速度を制御し、更に主制御系 30の制御信号に応じてレチク ルステージ 9の走査方向を調整する。
[0021] レチクルベース 8、レチクルステージ 9、及びこの駆動機構（不図示）等からレチクル ステージ系が構成されており、レチクルベース 8は、能動型除振機構 14a, 14b (実際 には例えば 3箇所に配置されている）を介して本体フレーム 7上に支持されている。能 動型除振機構 14a, 14bは、エアーダンバと電磁式のァクチユエータ（ボイスコイルモ ータ等）とを組み合わせて構成されており、エアーダンバによって高周波数の振動を 遮断し、ァクチユエ一タカ 低周波数の振動を相殺するための振動を発生させて、広 い周波数域の振動の伝達を阻止する機構である。能動型除振機構 14a, 14bによつ て、レチクルステージ 9の走査により生じる振動が本体フレーム 7に伝達することが防 止される。
[0022] ウェハ Wは、ウェハホルダ 15を介してウェハステージ（Zレべリングステージ） 16上に 保持される。ウェハステージ 16はウェハベース 17上に Y方向に走査可能に、且つ X 方向、 Y方向にステップ移動可能に載置されている。ウェハステージ 16の 2次元的な 位置情報と回転情報は、ウエノ、ステージ 16上の移動鏡 18、及びこれに対応して本 体フレーム 7内に配置されたレーザ干渉計 19によって計測されており、この計測値が 主制御系 30に供給される。
[0023] レーザ干渉計 19の計測値及び主制御系 30からの制御情報に基づ 、て、ウェハス テージ制御系 20がウェハステージ 16の X方向、 Y方向の位置、 Z軸回りの回転及び 速度を制御し、更に主制御系 30の制御信号に応じてウェハステージ 16の走査方向 を調整する。また、ウェハステージ 16は、不図示のオートフォーカスセンサ（斜入射方 式で光学式のセンサ）力 のウェハ Wの表面の複数の計測点でのフォーカス位置（Z 方向の位置）の情報に基づ!/、て、露光中にウェハ Wの表面が投影光学系 PLの像面 に合焦されるように、サーボ方式でウェハ Wのフォーカス位置及び X軸、 Y軸の回りの 傾斜角を制御する。
[0024] また、投影光学系 PLの上端側面及び下端側面には、それぞれ固定鏡 21, 22 (実 際にはそれぞれ X軸用、 Y軸用の 2軸分がある）が取り付けられており、固定鏡 21, 2 2の位置がそれぞれ本体フレーム 7内に設置されたレーザ干渉計 23, 24によって計 測され、この計測値が主制御系 30に供給されている。主制御系 30はこの計測値に 基づいて、投影光学系 PLの X方向及び Y方向の位置並びに傾き (X軸、 Y軸周りの 倒れ角）を求める。固定鏡 21, 22の位置、即ち投影光学系 PLの位置に応じてレチク ルステージ 9及びウェハステージ 16の位置が補正される。
[0025] 更に、投影光学系 PLの第 1部分鏡筒 4には、投影光学系 PLの第 1光軸 AX1及び 第 3光軸 AX3周りの回転量を計測するための固定鏡 25, 26が取り付けられている。 図 2は、第 1部分鏡筒 4における固定鏡 25, 26の取り付け位置を示す平面図である。 図 2に示す通り、固定鏡 25, 26は第 1光軸 AX1を挟むように対になって第 1部分鏡 筒 4に取り付けられている。図 1及び図 2に示す例では、固定鏡 25は第 1部分鏡筒 4 と第 2部分鏡筒 5との付け根部の近傍に取り付けられており、固定鏡 26は第 1光軸 A XIに関して固定鏡 25の取り付け位置と対称な位置に取り付けられている。
[0026] これら固定鏡 25, 26に対して本体フレーム 7に取り付けられたレーザ干渉計 27, 2 8からレーザ光が X方向に向けてそれぞれ照射され、固定鏡 25, 26で +X方向に 反射されたレーザ光がレーザ干渉計 27, 28でそれぞれ受光されて固定鏡 25, 26各 々の X方向の位置が計測され、この計測値が主制御系 30に供給される。主制御系 3 0はレーザ干渉計 27, 28の計測値の差から投影光学系 PLの第 1光軸 AX1 (第 3光 軸 AX3)周りの回転量を求め、この回転量に応じてウェハステージ 16の走査方向を 調整する。
[0027] 上記構成の露光装置 EXにおいて、ウェハ Wを露光するときには、レチクル Rに対し て露光光 ILを照射し、レチクル Rに形成されたパターンの像の一部が投影光学系 PL を介してウェハ W上の一つのショット領域に投影されて!、る状態で、レチクル Rとゥェ ハ Wとを投影光学系 PLの結像倍率を速度比として Y方向に同期移動する動作が行 われる。また、露光を終えたショット領域力 次に露光を行うショット領域に移動する 場合には、レチクル Rに対して露光光 ILが照射されて 、な 、状態でウエノ、 Wをステツ プ移動させる動作が行われる。これらの動作、即ちステップ'アンド'スキャン動作が 繰り返されて、ウェハ W上の各ショット領域にレチクル Rのパターンの像が転写される
[0028] ここで、本実施形態の露光装置 ΕΧに設けられる投影光学系 PLのレンズ構成例に ついて説明する。図 3は、本発明の一実施形態による露光装置に設けられる投影光 学系 PLの詳細な構成例を示す断面図である。図 3に示す例では、第 1部分鏡筒 4中 の第 1レンズ群 G1は、 1枚のレンズ L1より構成され、第 3レンズ群 G3はレンズ L4一 L 6より構成され、第 4レンズ群 G4はレンズ L7— L9より構成されている。また、第 2部分 鏡筒 5中の第 2レンズ群 G2はレンズ L2, L3より構成されている。レンズ L4一 L6は共 通の保持機構 h3内に保持され、保持機構 h3が複数箇所の位置調整機構 d3を介し て第 1部分鏡筒 4内に保持されており、レンズ L7— L9は共通の保持機構 h4内に保 持され、保持機構 h4が複数箇所の位置調整機構 d4を介して第 1部分鏡筒 4内に保 持されている。なお、第 1一第 4レンズ群 Gl, G2, G3, G4は、それぞれ一つの光学 素子で構成されて 、てもよ 、し、複数の光学素子で形成されて 、てもよ 、。
[0029] ここで、ウェハ W上のショット領域を露光する場合には、レーザ干渉計 23, 24の計 測結果に応じて投影光学系 PLの XY面内における位置を計測し、この計測結果に 基づいて投影光学系 PLに対するレチクルステージ 9とウェハステージ 16との XY平 面内における位置を補正した上で、これらのステージを走査方向 SD1, SD2に走査 してレチクル Rのパターンをウェハ W上に転写して 、る。従来の屈折系による投影光 学系を備える露光装置においても露光時には同様の補正が行われる力 屈折系の 投影光学系の場合には、投影光学系が光軸の周りで回転しても、投影光学系による 投影像は投影光学系の回転に合わせて回転することはない。このため投影光学系 P Lの回転に応じて走査方向を調整せずとも、ウェハ上の所望の位置にレチクルのパタ ーンを転写することが可能であった。
[0030] し力しながら、本実施形態の露光装置 EXのように反射屈折系の投影光学系 PLを 備える場合には、投影光学系 PLの回転 (第 1光軸 AX1、第 3光軸 AX3周りの回転） に合わせて投影光学系による投影像が回転する。投影光学系 PLが回転してしまつ ている状態では、投影光学系 PLに対するレチクルステージ 9及びウェハステージ 16 の XY平面内における位置を補正しても、露光対象のショット領域の中心に投影像の 中心を合わせることはできるものの、ショット領域の外周付近では回転による誤差が 生じてしまい露光精度が低下する。投影光学系 PLの回転は、露光装置 EXが設置さ れる環境 (例えば、気温又は湿度）の変化による本体フレーム 7の経時的な変化など によって生ずる。
[0031] また、レチクルステージ 9やウェハステージ 16といった可動部材 (振動源）は、能動 型除振機構 14a, 14b等によって、投影光学系 PLが保持される本体フレーム 7に振 動が伝わらないように隔離されている力 それでも僅かな振動が本体フレーム 7に伝 達して投影光学系 PLを振動させることは避けられな 、。特に本実施形態のように投 影光学系 PLが反射屈折系である場合には、その鏡筒の構造が複雑であるため、外 力による僅かな振動によって容易に振動してしまう可能性がある。この振動の周期が 、ウェハ W上の 1点の所定の露光時間（像の転写時間）、例えば 100msec程度より長 い場合には、その振動によって像位置がずれる問題が生じ、振動の周期が上記の露 光時間より短い場合には、振動によって像のシャープさが低下するという問題が生じ ることになる。
[0032] 本実施形態では、以上の投影光学系 PLの回転により生ずる問題を、以下の方法 で解決している。つまり、図 2に示した通り、第 1光軸 AX1を挟むように第 1部分鏡筒 4 に 2つの固定鏡 25, 26を取り付け、レーザ干渉計 27と固定鏡 25との間の距離及び レーザ干渉計 28と固定鏡 26との間の距離を計測し、この計測値を主制御系 30に供 給してその差力 第 1光軸 AX1周りの投影光学系 PLの回転量を求める。第 1光軸 A X周りの投影光学系 PLの回転量に対する投影像の回転量は、主制御系 30の演算 部における設計データに基づく計算、又は事前の実験で止められているテーブル（ 又は近似式等）により決定することができる。
[0033] そこで、主制御系 30は、レーザ干渉計 27, 28の計測結果から求めた投影光学系 P Lの回転量に応じたウエノ、 W上における投影像の回転量を算出するとともに、その投 影像の回転を相殺するウエノ、ステージ 16の走査方向 SD2の補正量を算出する。そ して、算出された補正量はウエノ、ステージ制御系 20に送られ、この補正量に基づい てウェハステージ 16の走査方向 SD2が調整される。従って、投影光学系 PLが回転 していると、レチクルステージ 9の走査方向 SD1は Y方向である力 投影光学系 PLの 回転による投影像の回転量に応じてウェハステージ 16の走査方向 SD2を Y方向から ずらすことになる。すなわち、投影像の回転量に応じてウェハステージ 16の走査方 向 SD2を Y方向に対して所定角度だけずらす。力かる調整によって、露光時には投 影光学系 PLの回転によって生じた投影像の回転が相殺される方向に調整された走 查方向 SD2にウェハステージ 16が走査されて露光が行われる。
[0034] 図 4A— 4Dは、本発明の一実施形態において、ウェハステージ 16の走査方向の調 整方法を説明する図である。まず、投影光学系 PLの回転が生じていない場合には、 ウェハ W上に投影される投影像は、図 4Aに示す通り、 X方向に延びたスリット状の投 影像 Imになる。これに対し、投影光学系 PLの回転が生じている場合には、例えば図 4Bに示すように、ウェハ W上に投影される投影像 Imは、図 4Aに示す投影像 Imを X Y平面内において投影光学系 PLの回転量に応じて回転した状態となる。尚、図 4B に示す例では、投影像 Imの回転量の回転方向が X軸から Y軸へ向力う方向である 場合を例に挙げて図示しており、その回転量を誇張して図示している。
[0035] 図 4Bに示す通り投影像 Imが回転している状態で、ウェハステージ 16の走査方向 S D2の調整を行なわずに、レチクルステージ 9及びウェハステージ 16を Y方向に移動 させる（走査方向 SD1, SD2が共に Y方向に設定されている）と、ウェハ Wは図 4Cに 示す通り露光される。つまり、ウェハ Wは、回転した状態にある投影像 Imをウェハ W 上において Y方向に移動させた状態に露光される。尚、図 4Cにおいては、理解を容 易にするために、回転した状態にある投影像を隣接させて図示しているが、実際に はウェハ Wは連続して露光されるため、一度の走査で露光される領域は平行四辺形 状になり、ウェハ W上にはレチクル Rのパターンと相似なパターンが転写されない。す なわち、矩形状に形成されるべきレチクル Rの転写像が、平行四辺形状に歪んでゥェ ハ W上に形成されてしまう。
[0036] これに対し、投影像 Imの回転が相殺される方向（投影像 Imの回転方向）にウェハ ステージ 16の走査方向 SD2を調整した上で、レチクルステージ 9を走査方向 SD1 ( Y方向）に、ウェハステージ 16を走査方向 SD2にそれぞれ移動させつつ露光を行う と、図 4Dに示す通りウェハ W上において露光される領域は矩形形状になり、レチクル Rのパターンと相似なパターンが転写される。これにより、投影光学系 PLの回転によ る転写像の結像特性や露光精度 (転写忠実度や重ね合わせ精度等)を劣化させるこ とを防止できる。
[0037] 尚、ウェハステージ 16の走査方向 SD2を調整するだけで、レチクル Rのパターンと 相似なパターンをウェハ W上に転写することができる力 ウェハ W上に既に形成され ているパターンとの重ね合わせ精度を高めるために、投影像 Imの回転量と同じ量だ けウェハステージ 16を XY平面内において回転させて露光処理を行うことが望ましい 。また、ウエノ、 W上に既に形成されているパターンとの重ね合わせを行なう場合には 、投影像 Imの回転量だけでなぐウェハ W上に既に形成されているパターンの歪み も考慮して、ウェハステージ 16の走査方向 SD2を調整するのが望ましい。なお、投影 光学系 PLの回転にカ卩えて、投影光学系 PLの傾き (X軸、 Y軸周りの倒れ角）がある 場合には、調整された走査方向 SDへウェハステージ 16を移動させるときに、投影光 学系 PLの傾きに応じてウェハステージ 16の Z方向の位置を変えつつ移動させる制 御が行われる。
[0038] 以上の説明においては、投影光学系 PLの回転による投影像の回転を相殺するた めに、ウェハステージ 16の走査方向 SD2を調整していた力 レチクルステージ 9の走 查方向 SD1の調整によっても投影像の回転を相殺することができる。図 5は、本発明 の一実施形態において、レチクルステージ 9の走査方向の調整方法を説明する図で ある。図 5は、レチクル Rの上面を図示しており、このレチクル Rには、露光光 ILが通 過する光通過領域 rlと不要な露光光 ILを遮光する遮光領域 r2とが設けられている。 レチクル Rの下面 (投影光学系 PLに向く面）の外周部にはクロム (Cr)等の金属が蒸 着されており、このクロムが蒸着された領域が遮光領域 r2となり、他の領域が光通過 領域 rlとなる。
レチクル Rの下面における光通過領域 rlには、ウェハ Wに転写すべきパターンが 形成されている。 [0039] 投影光学系 PLの回転による投影像の回転を補正するためには、図 5に示す通り、 レチクル Rに対する照明光 ILの照明領域 IRを、投影像の回転方向（ここでは、 X軸か ら Y軸へ向力 方向）とは逆の方向に、投影像の回転量と等しい量だけ回転させる。 照明領域 IRの回転は、例えば、照明光学系 3に含まれる不図示の視野絞り（レチタ ルブラインド)を回転させることで行う。また、図 5に示す通り、照明領域 IRの回転に合 わせて、投影像の回転方向とは逆の方向に照明領域 IRの回転量と等しい量だけレ チクル Rを回転させるとともにレチクルステージ 9の走査方向 SD1を調整する。
[0040] 以上の調整を行った上で、レチクルステージ 9を図 5に示す走査方向 SD1に、ゥェ ハステージ 16を XY平面内で回転させることなく走査方向 SD2 (Y方向）にそれぞれ 移動させつつ露光を行うと、ウェハ W上にはレチクル Rに形成されたパターンと相似 なパターンが転写される。これにより、投影光学系 PLの回転による転写像の結像特 性や露光精度 (転写忠実度や重ね合わせ精度等)を劣化させることを防止することが できる。
[0041] 尚、投影光学系 PLの回転による投影像の回転量の計測は所定の間隔で行われる 。例えば、本体フレーム 7の経時変化によって生ずる回転は、半日毎、毎日、一月毎 に計測される。また、例えばレチクルステージ 9の移動によって生ずる回転は常時計 測される。後者の場合には、例えばウェハ W上に形成されたショット領域毎にウェハス テージ 16の走査方向を調整しつつ露光が行われる。尚、後者の場合には、レーザ干 渉計 27, 28を用いた投影光学系 PLの回転量計測に換えて、加速度センサによる回 転量計測を行っても良い。
[0042] 加速度センサによる回転量計測を行う場合には、投影光学系 PLに取り付けられた 加速度センサの検出結果を主制御系 30が備える演算部に入力して時間積分により 速度を求め、更に速度を時間積分して投影光学系 PLの移動量を算出する。投影光 学系 PLの複数箇所に取り付けられた加速度センサの検出結果力 得られる各取り 付け位置での移動量を総合すれば、投影光学系 PLの回転量を求めることができる。
[0043] 加速度センサは、例えば図 2中の固定鏡 25, 26の位置に取り付けられる。投影光 学系 PLの回転による移動は、第 1光軸 AX1及び第 3光軸 AX3から離れた箇所ほど 大きくなる。このため、加速度センサの少なくとも一つを第 2部分鏡筒 5 (例えば、凹面 鏡 M2の付近）に取り付けることが望ましい。加速度センサを用いて投影光学系 PLの 回転量が求められると、前述した方法と同様の方法で、ウェハステージ 16の走査方 向 SD2等、又はレチクルステージ 9の走査方向 SD1等の調整を行った上で露光処 理を行う。
[0044] 尚、以上の説明においては、ウェハステージ 16の走査方向 SD2等のみを調整する 場合、及びレチクルステージ 9の走査方向 SD1等のみを調整する場合について説明 したが、ウェハステージ 16の走査方向 SD2等の調整と、レチクルステージ 9の走査方 向 SD1等の調整とを共に行っても良い。例えば、投影光学系 PLの回転による投影 像の回転量の半分を相殺するようにウエノ、ステージ 16の走査方向 SD2を調整し、残 りの回転量を相殺するようにレチクルステージ 9の走査方向 SD1を調整するといつた 具合である。かかる調整は、何れか一方の調整では投影像の回転量の全てを相殺 することができな 、場合に有効である。
[0045] また、上記実施形態では、第 1光軸 AX1に関して対称に第 1部分鏡筒 4に取り付け られた固定鏡 25, 26と、レーザ干渉計 27, 28とを用いて投影光学系 PLの第 1光軸 AX1 (第 3光軸 AX3)周りの回転を計測していたが、第 2部分鏡筒 5に取り付けた固 定鏡とレーザ干渉計とを用いて投影光学系 PLの回転を計測するようにしても良 、。 図 6A— 6Cは、投影光学系 PLの光軸周りの回転を計測する他の計測例を示す図で ある。図 6Aに示す通り、第 1部分鏡筒 4に一つの固定鏡 40aが、第 2部分鏡筒 5に他 の固定鏡 40bがそれぞれ取り付けられている。固定鏡 40bは第 2部分鏡筒 5の第 1光 軸 AX1から最も離れた部位に取り付けられており、第 1光軸 AX1に関して固定鏡 40 aとは対称に配置されては 、な 、。
[0046] 一方の固定鏡 40aには、固定鏡 40aに対して斜め方向力も検出ビームを照射する 照射部 41aと、固定鏡 40aで反射された検出ビームを受光する受光部 42aとが設け られている。同様に、他方の固定鏡 40bには、固定鏡 40bに対して斜め方向カも検 出ビームを照射する照射部 41bと、固定鏡 40bで反射された検出ビームを受光する 受光部 42bとが設けられている。受光部 42a, 42bは、例えば二次元 CCD等の二次 元撮像素子を備えており、検出ビームの入射位置を検出する。
[0047] 以上の構成において、投影光学系 PLが X方向に平行移動した場合には、受光部 4 2a, 42bの各々における検出ビームの検出位置は変化しない。これに対し、図 6Bに 示す通り、投影光学系 PLがー Y方向に平行移動した場合を考えると、投影光学系 PL の移動に合わせて固定鏡 40a, 40bが- Y方向に移動する。このため、照射部 41a, 41bの各々力 の検出ビームの入射位置が変化し、その結果として固定鏡 40a, 40 bで反射された検出ビームは、投影光学系 PLの Y方向への位置ずれがない場合に 通る光路（図 6B中において破線で示した光路）とは異なる光路を通って受光部 42a , 42bの各々に入射する。
[0048] また、図 6Cに示す通り、投影光学系 PLが第 1光軸 AX1の周りで X軸から Y軸に向 力う方向に回転した場合を考えると、投影光学系 PLの回転に合わせて固定鏡 40a, 40bも第 1光軸 AX1の周りで回転する。力かる回転が生ずると、固定鏡 40aに対する 照射部 41aからの検出ビームの入射角と固定鏡 40bに対する照射部 41bからの検出 ビームの入射角とが共に大きくなる。その結果として、検出ビームの反射角も大きくな つて固定鏡 40a, 40bで反射された検出ビームは、投影光学系 PLの回転がない場 合に通る光路（図 6C中において破線で示した光路）とは異なる方向へ向力つて進み 受光部 42a, 42bの各々に入射する。
[0049] 受光部 42a, 42bにおける検出ビームの入射位置の検出結果は主制御系 30に出 力される。ここで、図 6Bと図 6Cとを比較すると、投影光学系 PLが Y方向へ平行移動 した場合と投影光学系 PLが回転した場合とでは、受光部 42bに対する検出ビームの 入射位置の変化は同じ変化をする。し力しながら、受光部 42aに対する検出ビーム の入射位置の変化は異なる変化をする。よって、受光部 42aの検出結果と受光部 42 bの検出結果とを用いて、投影光学系 PLの Y方向への移動量と投影光学系 PLの回 転量とを求めることができる。
[0050] 尚、受光部 42a, 42bの検出結果のみでは投影光学系 PLの Y方向への移動量と 投影光学系 PLの回転量とを明確に切り分けることができない場合には、レーザ干渉 計 23, 24で検出される投影光学系 PLの Y方向の位置を用いることにより、投影光学 系 PLの回転量を求めることができる。また、レーザ干渉計 23, 24の検出結果を用い る場合には、固定鏡 40a、照射部 41a、及び受光部 42aを省略して固定鏡 40b、照 射部 41b、及び受光部 42bのみとし、受光部 42bの検出結果とレーザ干渉計 23, 24 の検出結果とから投影光学系 PLの回転量を求めることができる。
[0051] また、投影光学系 PLの回転量は、投影光学系 PLに取り付けた位置検出用のマー クを観察すること〖こよっても求められる。図 7A— 7Cは、影光学系 PLの光軸周りの回 転を計測する他の計測例を示す図である。図 7Bに示す通り、第 1部分鏡筒 4の上端 (レチクル R側の端部）であって、露光光 ILを遮光しない位置には、 3つの位置検出 用のマーク 45a— 45cが第 1光軸 AX1を中心として互いに 120° の間隔をもって取り 付けられている。
[0052] また、図 7A, 7Bに示す通り、マーク 45a— 45cの上方（+Z方向）には反射鏡 44a 一 44cがそれぞれ設けられており、更にこれらの反射鏡 44a— 44cを介してマーク 45 a— 45cのそれぞれを観察する観察部 43a— 43cが設けられて 、る。観察部 43aは、 ハロゲンランプ等の光源、 CCD等の二次元撮像素子、及び撮像素子で得られた画 像信号を画像処理してマーク 45aの位置情報を求める位置情報算出部とを含んで 構成されている。
[0053] マーク 45aの位置情報を求める時には、観察部 43aの光源力も反射鏡 44aへ向け て光が照射され、この光が反射鏡 44aで反射されてマーク 45aを照明し、マーク 45a で反射されて反射鏡 44aを介した光を撮像素子で撮像する。そして、得られる画像信 号を位置情報算出部で画像処理することでマーク 45aの位置情報が算出される。尚 、観察部 43b, 43cは、観察部 43aと同様の構成であるため、ここでは説明を省略す る。
[0054] マーク 45aは、例えば図 7Cに示す通り、 Y方向に延びたマーク要素を X方向に配 列した第 1マーク elと、 X方向に延びたマーク要素を Y方向に配列した第 2マーク e2 と力も構成される。尚、マーク 45b, 45cは、マーク 45aと同様の構成である力 マーク 45bはマーク 45aを X軸から Y軸に向力 方向に 120° だけ回転した状態で取り付け られ、マーク 45cはマーク 45aを X軸から Y軸に向力 方向に 240° だけ回転した状 態で取り付けられる。
[0055] 観察部 43a— 43cの各々の位置情報算出部は、各々に設けられた撮像素子から 出力される画像信号に対し、例えば折り返し自己相関処理や、所定のテンプレートを 用いたテンプレートマッチング処理や、或いはエッジ位置計測処理 (マークの輪郭を 求める処理、得られた輪郭からマークをなすマーク要素各々のエッジ位置を検出す る処理、検出したエッジ位置から第 1マーク elの中心及び第 2マーク e2の中心を求 める処理）等のマーク位置計測処理を行って、マーク 45a— 45cの位置情報を求める 。マーク 45aの場合には、第 1マーク elから X方向の位置情報が求められ、第 2マー ク e2から Y方向の位置情報が求められる。
[0056] 観察部 43a— 43cの各々で得られたマーク 45a— 45cの位置情報は主制御系 30 へ出力され、主制御系 30の演算部で投影光学系 PLの回転量が算出される。尚、図 7A— 7Cにおいては、マーク 45a— 45cの全てが第 1部分鏡筒 4に取り付けられてい る場合を例に挙げて説明したが、マークが第 2部分鏡筒 5に取り付けられていても良 い。第 2部分鏡筒 5にマークを取り付ける場合には、加速度センサを取り付ける場合と 同様に、第 2部分鏡筒 5の先端部 (例えば、凹面鏡 M2の付近）に取り付けることが望 ましい。またた、図 7A— 7Cでは、マークを 3つ取り付ける場合を例に挙げた力 マー クは投影光学系に 2つ以上取り付けられて 、れば良 、。
[0057] 尚、以上のように投影光学系 PLの回転量を計測して投影像の回転量を求める場 合には、投影光学系 PLの回転量と投影像の回転量との関係が予め判明している必 要がある。この関係は、光学設計データ及び機械設計データから、理論的に算出す ることができるため、この理論値に従ってレチクルステージ 9の走査方向 SD1等、及 びウェハステージ 16の走査方向 SD2等を調整することができる。また、予め実験によ り、投影光学系 PLの回転量と投影像の回転量との関係を計測しておき、この計測結 果をテーブル、又は近似式の形で記憶しておくことも可能である。
[0058] 例えば、ウェハ Wの配置される位置 (像面）に、撮像素子やナイフエッジセンサ等の 位置計測可能なセンサを配置し、このセンサ上にレチクルパターンの投影像を投影 した状態で、投影光学系 PLを第 1光軸 AX1 (第 3光軸 AX3)の周りに所定量ずつ回 転させて、そのセンサによってその投影像の位置ずれを計測することで、その投影光 学系 PLの回転量と投影像の回転量との関係を実験的に求めることができる。
[0059] 尚、以上の実施の形態においては、第 1レンズ群 Gl、第 3レンズ群 G3、及び第 4レ ンズ群 G4は、同一の第 1部分鏡筒 4により保持されており、第 1部分鏡筒 4の周りの 回転量を計測する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、例えば各レンズ群 G1 , G3, G4がそれぞれ別の部分鏡筒に保持された構成の投影光学系 PLにも本発明 を適用することができる。力かる構成の投影光学系 PLに対しては、同時に 2つ又は 3 つの部分鏡筒の回転量を計測することで更に高い精度で回転量を計測することがで きる。
[0060] 尚、上述の実施形態においては、投影光学系 PLの回転量を計測し、その計測結 果に基づいてレチクル Rやウェハ Wの走査方向等の調整を行っている力 投影光学 系 PLの回転量の経時変化等が実験やシミュレーションで予測できる場合には、投影 光学系 PLの回転量の計測を行わずに、投影光学系 PLの回転量の予測値等に基づ Vヽてレチクル Rやウェハ Wの走査方向等の調整を行うようにしてもよ!、。
[0061] また、上記の実施の形態では、平面反射鏡 ml, m2は、 1つの部材 (反射鏡ブロッ ク Ml)上に一体的に形成されるものとした力 2枚の反射鏡 ml, m2が別々の部材 上に形成されていても構わない。但し、 2面の反射鏡 ml, m2がー体的に形成されて いた方力 調整が容易であるとともに安定性の点でも有利であることは勿論である。
[0062] また、上記の実施の形態で示した投影光学系 PLの第 2部分鏡筒 5には、第 2レンズ 群 G2と凹面鏡 M2とを含むものとしたが、凹面鏡のみを含む部分鏡筒や、レンズの みを含む部分鏡筒であっても、本発明を適用することができる。また、上記の実施の 形態の投影光学系 PLは、互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ 2つの部分鏡筒を 備えている力 それ以外に、互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ 3つ以上の部分 鏡筒を有する投影光学系にも本発明を適用することがきる。また、本発明は、投影光 学系として、レチクル Rからウェハ Wに向力う光軸を持つ光学系と、その光軸に対して ほぼ直交する光軸を持つ反射屈折光学系とを有し、内部で中間像を 2回形成する反 射屈折投影光学系を用いる場合にも適用することができる。
[0063] 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限さ れず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態におい ては、ステップ'アンド'スキャン方式の露光装置について説明した力 本発明はステ ップ'アンド'リピート方式の露光装置にも適用することができる。ステップ'アンド'リピ ート方式の露光装置の場合には、投影光学系 PLの回転により投影光学系 PLの投 影像の全体が XY面内において回転するだけであるため、投影像の回転を相殺する ようにウェハステージを XY面内において回転させてウェハステージの姿勢を調整し た状態で露光を行えばよい。また、ウエノ、ステージの姿勢に代えてレチクルステージ の姿勢を調整してもよぐ更にウェハステージ及びレチクルステージの姿勢を共に調 整しても良い。
[0064] 尚、上記実施形態においては、露光光源 1として、 ArFエキシマレーザ (波長 193η m)を備える場合を例に挙げて説明した力 これ以外に KrFエキシマレーザ (波長 24 8nm)、 Fレーザ（フッ素レーザ：波長 157nm)、 Krレーザ（クリプトンダイマーレ
2 2 一 ザ：波長 146nm)、 Arレーザ（アルゴンダイマーレーザ：波長 126nm)を用いること
2
ができる。また、 YAGレーザの高調波発生装置、又は半導体レーザの高調波発生 装置等の実質的に真空紫外域の光源を露光光源 iとして使用することもできる。また
、本発明は、 KrFエキシマレーザ（波長 248nm)のように、波長が 200nm程度以上 の露光光を使用する場合であっても、投影光学系の構造が反射屈折系のように複雑 であるときには適用することができる。
[0065] また、上記実施形態では、投影光学系 PLとウェハ Wとの間に大気が配置される露 光装置 EXを例に挙げて説明したが、投影光学系 PLとウェハ Wとの間に純水や例え ばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（PFPE)等のフッ素系の溶液等の液体で 満たした状態で露光処理を行う液浸式の露光装置にも、本発明を適用することがで きる。波長が 193nm程度の露光光に対する純水（水）の屈折率 nはほぼ 1. 44である ため、露光光の光源として ArFエキシマレーザ光（波長 193nm)を用いた場合、ゥェ ハ W上では lZn、即ち約 134nmに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、 焦点深度は空気中に比べて約 n倍、即ち約 1. 44倍に拡大されるため、空気中で使 用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系 PLの開 口数をより増カロさせることができ、この点でも解像度が向上する。
[0066] また、本発明は、ウェハ等の被処理基板を別々に載置して XY方向に独立に移動 可能な 2つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツイン ステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平 10 - 163099号及び 特開平 10— 214783号（対応米国特許 6, 341, 007、 6, 400, 441、 6, 549, 269 及び 6, 590,634)、特表 2000— 505958号（対応米国特許 5, 969, 441)あるいは 米国特許 6, 208, 407に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の 法令で許容される限りにお 、て、それらの開示を援用して本文の記載の一部とする。 また本発明は、ウェハ等の被処理基板を保持する露光用のステージと基準部材ゃ 計測センサなどを搭載した計測用のステージが別々である露光装置にも適用するこ とができる。露光ステージと計測ステージとを備えた露光装置は、例えば特開平 11— 135400号に記載されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容 される限りにおいて、この文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。
[0067] 更に、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなぐ液晶表示 素子 (LCD)、プラズマディスプレイ等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイ スパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いら れてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及び、 CCD等の撮 像素子、マイクロマシーン、又は DNAチップの製造に用いられる露光装置等にも適 用することができる。
[0068] 更には、光露光装置、 EUV露光装置、 X線露光装置、及び電子線露光装置など で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハな どに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、 DUV (遠紫 外)光や VUV (真空紫外)光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが 用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石 、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式の X線露 光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク (ステンシルマスク、メンブレン マスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。なお、このよ うな露光装置は、 W099/34255^-, WO99/50712^-, WO99/66370^-,特 開平 11 194479号、特開 2000— 12453号、特開 2000— 29202号等に開示されている。
[0069] 次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフイエ程で使用し たマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図 8は、マイクロデバ 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）の製造工程の一例を示すフローチャートである。図 8に示すように、まず、ステツ プ S10 (設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能 ·性能設計 (例えば、半導 体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。 引き続き、ステップ S 11 (マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形 成したマスク（レチクル)を製作する。一方、ステップ S 12 (ウェハ製造ステップ）におい て、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
[0070] 次に、ステップ S 13 (ウェハ処理ステップ）において、ステップ S 10—ステップ S 12で 用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってゥェ ハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ S 14 (デバイス組立ステップ）に おいて、ステップ S 13で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップ S14〖こは、ダイシング工程、ボンディイング工程、及びパッケージング工程 (チップ封 入)等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップ S 15 (検査ステップ）におい て、ステップ S 14で作製されたマイクロ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。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
[0071] 図 9は、半導体デバイスの場合における、図 8のステップ S13の詳細なフローの一 例を示す図である。図 9において、ステップ S21 (酸化ステップ）においてはウェハの 表面を酸化させる。ステップ S22 (CVDステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を 形成する。ステップ S 23 (電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によつ て形成する。ステップ S24 (イオン打込みステップ）においてはウエノ、にイオンを打ち 込む。以上のステップ S21—ステップ S24のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前 処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行され る。
[0072] ウェハプロセスの各段階にお 、て、上述の前処理工程が終了すると、以下のように して後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ S25 (レジスト形 成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ S26 (露光ス テツプ）において、上で説明したリソグラフィシステム (露光装置)及び露光方法によつ てマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップ S27 (現像ステップ）に おいては露光されたウェハを現像し、ステップ S28 (エッチングステップ）において、レ ジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして 、ステップ S29 (レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレ ジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ゥ ェハ上に多重に回路パターンが形成される。
[0073] 以上説明した本実施形態のマイクロデバイス製造方法を用いれば、露光工程 (ステ ップ S26)において、投影光学系 PLの回転による投影像の回転を相殺するようにマ スク及びウェハの少なくとも一方の走査方向等が調整されてマスクのパターンが精確 にウェハ上に転写される。このため、結果的に微細なパターンを有する高集積度の デバイスを歩留まり良く生産することができる。
産業上の利用可能性
[0074] 投影光学系の回転に起因する基板上での投影像の回転を相殺するようにマスク及 び基板の少なくとも一方の姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整して基板を露光す ることで、良好な露光精度 (解像度、転写忠実度、重ね合わせ精度等)が得られる。 また、マスクのパターンを高 、露光精度をもって忠実に基板上に転写することがで きるため、微細なパターンが形成されたデバイスを高い歩留まりで製造することができ 、ひ！、てはデバイスの製造コストを低減することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ光学系を保持する複数の部分鏡筒を有す る反射屈折投影光学系を用いて、マスク上のパターンを基板上に転写する露光方法 であって、
前記マスク及び前記基板の少なくとも一方と交差する光軸周りの前記反射屈折投 影光学系の回転量を計測し、
前記回転量の計測結果に基づ!、て、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の 、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整する
ことを特徴とする露光方法。
[2] 前記複数の部分鏡筒は、前記マスクから前記基板へ伸びる第 1光軸を持つ第 1部 分鏡筒と、前記第 1光軸に交差する第 2光軸を持つ第 2部分鏡筒とを含み、 前記反射屈折投影光学系の回転量は、前記第 1部分鏡筒の少なくとも 2箇所に取 り付けられた反射鏡に対して検出光を照射し、得られる反射光の検出結果から求め ることを特徴とする請求項 1記載の露光方法。
[3] 前記複数の部分鏡筒は、前記マスクから前記基板へ伸びる第 1光軸を持つ第 1部 分鏡筒と、前記第 1光軸に交差する第 2光軸を持つ第 2部分鏡筒とを含み、 前記反射屈折投影光学系の回転量は、前記第 1部分鏡筒の少なくとも 2箇所に取 り付けられた位置計測用マークの計測結果力 求めることを特徴とする請求項 1記載 の露光方法。
[4] 前記反射屈折投影光学系の回転量は、前記反射屈折投影光学系に取り付けられ た加速度センサの検出結果力 求めることを特徴とする請求項 1記載の露光方法。
[5] 互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ光学系を保持する部分鏡筒を有する反射 屈折投影光学系を用いて、マスクと基板とを走査しながら、前記マスク上のパターン を前記基板上に転写する露光方法であって、
前記マスクと前記基板の少なくとも一方と交差する光軸周りの前記反射屈折投影光 学系の回転量に応じて、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の、姿勢と走査 方向の少なくとも一方を調整する
ことを特徴とする露光方法。
[6] 互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ複数の部分鏡筒を有する反射屈折投影光 学系と、マスクを保持するマスクステージと、基板を保持する基板ステージとを備え、 前記マスク上のパターンを前記反射屈折投影光学系を介して前記基板上に転写す る露光装置であって、
前記マスク及び前記基板の少なくとも一方と交差する光軸周りの前記反射屈折投 影光学系の回転量を計測する計測装置と、
前記回転量の計測結果に基づ!、て、前記マスクステージ及び前記基板ステージの 少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整する制御装置と
を備えることを特徴とする露光装置。
[7] 前記複数の部分鏡筒は、前記マスクから前記基板へ伸びる第 1光軸を持つ第 1部 分鏡筒と、前記第 1光軸に交差する第 2光軸を持つ第 2部分鏡筒とを含むことを特徴 とする請求項 6記載の露光装置。
[8] 前記計測装置は、複数の部分鏡筒のうちの少なくとも 1つを計測対象として、前記 反射屈折投影光学系の回転量を計測することを特徴とする請求項 7記載の露光装 置。
[9] 前記計測装置は、前記第 1部分鏡筒の少なくとも 2箇所に取り付けられた反射鏡に 対して検出光を照射し、前記反射鏡の各々の位置情報から前記反射屈折投影光学 系の回転量を求めることを特徴とする請求項 8記載の露光装置。
[10] 前記計測装置は、前記第 1部分鏡筒の少なくとも 2箇所に取り付けられた位置計測 用マークを観察し、当該観察結果から前記反射屈折投影光学系の回転量を求める ことを特徴とする請求項 8記載の露光装置。
[11] 前記計測装置は、前記反射屈折投影光学系に取り付けられた加速度センサの検 出結果から前記反射屈折投影光学系の回転量を求めることを特徴とする請求項 8記 載の露光装置。
[12] 前記第 2部分鏡筒は、反射鏡とレンズとを含むことを特徴とする請求項 7に記載の 露光装置。
[13] 請求項 1から請求項 5の何れか一項に記載の露光方法又は請求項 6から請求項 12 の何れか一項に記載の露光装置を用いて基板に対して露光処理を行う露光工程と、 前記露光工程を経た基板の現像を行う現像工程と を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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