JP2004179172A - Aligner, exposure method, and method of manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイス、又はフォトマスク等をフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際に使用される露光装置及び露光方法並びにデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路、液晶ディスプレイ等の電子デバイスの微細パターンの形成に際しては、形成すべきパターンを４〜５倍程度に比例拡大して描画した、レチクル（マスクとも呼ぶ）のパターンを、投影露光装置を用いて、ウエハ等の被露光基板上に縮小露光転写する方法が用いられている。
【０００３】
転写に使用する投影露光装置は、半導体集積回路の微細化に対応するために、その露光波長を、より短波長側にシフトしてきた。現在、その波長はＫｒＦエキシマレーザーの２４８ｎｍが主流となっているが、より短波長のＡｒＦエキシマレーザーの１９３ｎｍも実用化段階に入りつつある。そして、さらに短波長の波長の波長１５７ｎｍのＦ２レーザーや、波長１２６ｎｍのＡｒ２レーザー等の、いわゆる真空紫外域と呼ばれる波長帯の光源を使用する投影露光装置の提案も行なわれている。
【０００４】
また、短波長化のみでなく、光学系の大開口数（ＮＡ）化によっても高解像度化は可能であるので、光学系のより一層の大ＮＡ化開発もなされている。なお、高解像度の実現には、投影光学系の収差の低減が必要である。従って、投影光学系の製造工程では、光の干渉を利用した波面収差計測を行ない、残存収差量を露光波長の１／１０００程度の精度で計測し、その計測値に基づいて投影光学系の調整を行なっている。
【０００５】
このような大ＮＡ化や低収差化は、視野が小さい光学系程実現が容易である。但し、露光装置としては、視野（露光フィールド）が大きいほど、処理能力（スループット）が向上する。そこで、小視野ではあるが大ＮＡの投影光学系を用いて、なおかつ実質的に大きな露光フィールドを得るために、露光中に、マスクとウエハを、その結像関係を維持したまま相対走査するスキャン型露光装置が最近の主流となっている。
【０００６】
スキャン型露光装置に使用される投影光学系は、一般的に一方向に長く、それと直交する方向に短かい長方形型の良像範囲（露光視野）を有する。このような光学系には、反射光学系が使用される場合もあるが、屈折光学系を使用することが一般的である。この場合、上記長方形の露光視野は、円形のレンズの組み合わせからなる屈折光学系の本来の良像範囲である円形から、その円の中心を通る直径を含み、かつその円に内接する長方形とするのが一般的である。その理由は、このような長方形視野が、視野の長辺の長さを最大にでき、最も効率が良いからである。
【０００７】
ただし、投影光学系として反射屈折光学系を採用する場合には、投影光学系の良像範囲が円形となるとは限らないので、露光視野も円の直径を含む長方形となるとは限らず、円の中心から偏心した位置を中心とする長方形となる場合もある。
【０００８】
相対走査（スキャン）を行なう方向は、この長辺方向と直交する方向である。従って、長方形短辺方向の投影光学系の視野は、この相対走査によって拡大されるので、短辺方向の視野の狭さが問題となることはない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、スキャン型露光装置で露光される露光エリアは、一方向については投影光学系の視野によって得られるものであり、その位置に応じて投影光学系の結像性能も変化するため、パターンの転写特性も変化する。
【００１０】
一方、それと直交する方向については、レチクルとウエハの相対走査（スキャン）によって拡大された方向であり、投影光学系の結像性能は、その方向について一様である。
【００１１】
ところで、一般的に光学系には、その結像特性を劣化させる収差が残存する。投影露光装置用の投影光学系では、他の用途の光学系に比べ残存収差が極めて小さいが、ある程度の収差が残存することは避けられない。
【００１２】
これらの残存収差には、転写像を投影光学系光軸から周辺への放射方向にボカす成分（放射方向成分）と、投影光学系光軸を中心とする同心円方向にボカす成分（同心円方向成分）とがあるが、一般的にはこのうち放射方向成分の方が大きい。
【００１３】
放射方向成分の収差は、コマ収差や倍率の色収差である。コマ収差は、設計上も製造誤差の点からもその補正が難しく、これを完全に無くすことは困難である。倍率色収差の補正には、レンズの２次スペクトル補正のための高価なレンズ材料が大量に必要であり、その完全な補正によりレンズ価格が極めて上昇してしまう。一方、光源であるレーザー（エキシマレーザー等）の波長幅を狭くすること（狭帯化）で、色収差の影響を低減することも可能ではあるが、レーザーの狭帯化によりその出力は低下し、従ってウエハ面上での露光光照度が低下してしまう。従って、照明時間を長くする必要がある等、露光装置の処理能力（スループット）が低下し、その生産性が低下してしまうことになる。また、レーザー狭帯化に必要な光学素子にも寿命があるため、その定期的な交換が必要になりレーザーのランニングコストが上昇してしまう。
【００１４】
本発明は、このような課題に対してなされたものであり、基板上に転写すべきパターンのうち重要なパターンについての高精度転写を可能とするとともに、倍率色収差や一部のコマ収差等の同心円方向成分の収差が残存する光学系を使用しても、従来と同等かそれ以上に微細なパターンの転写を可能とする露光装置及び露光方法並びにデバイス製造方法の実現を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す参照符号に対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら参照符号を付した図面に示すものに限定されない。
【００１６】
上述した課題を解決するため、本発明の第１の観点によると、マスク（１８）に形成されたパターンの像を基板（２５）上に転写する走査型の露光装置において、前記マスクと前記基板とを第１方向（Ｙ方向）に沿って相対的に移動するステージ装置（１９，２６）と、前記マスクを照明する照明光学系（ＩＬ）と、前記マスクのパターンを前記基板上に投影する投影光学系（２４）とを備え、かつ前記照明光学系は、前記投影光学系を介して前記基板上に照射される照明光の偏光状態を、前記第１方向に直交する第２方向に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とするように、前記マスクを照明する機能を有する露光装置が提供される。ここで、「直線偏光を主成分とする」とは、当該照明光が当該直線偏光のみを成分とする完全偏光、又は自然光若しくは他の偏光をも含む部分偏光をいう。当該照明光が部分偏光である場合の偏光度としては、８０％以上とすることが望ましい。「偏光度」とは、当該部分偏光の全エネルギーに占める当該直線偏光のエネルギーの割合をいう。また、「偏光方向」とは、光の電場ベクトルの方向をいう。
【００１７】
本発明によると、マスクのパターンが基板に転写される際に、基板に照射される照明光（露光光）の偏光状態が、移動方向としての第１方向に直交する第２方向に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とする偏光状態として、マスクのパターンを基板に露光転写するようにしたので、マスクに形成されたパターンのうち、当該第２方向に沿う方向に延びるラインパターンについての投影像のコントラストを高くすることができ、微細なパターンの高精度転写が可能となる。
【００１８】
本発明において、前記照明光学系（ＩＬ）は、前記基板上に照射される照明光の断面形状を前記第２方向に長手方向を有するスリット状（長方形状、短冊状）に整形する整形装置（１４）を有することができる。これにより、投影光学系の残存収差による悪影響を緩和することができ、さらに高精度転写が可能となる。なお、前記マスクと前記基板は結像関係にある（すなわちマスクのパターンが投影される）ので、前記基板上において照明光の断面形状をスリット状にすることは、前記マスク（１８）に照射する照明光（Ｉ４）の断面形状をスリット形状とすることで実現できる。
【００１９】
これらの場合において、前記ステージ装置（１９，２６）は、前記マスク（１８）に形成されたパターンのうち、ラインパターン（３２〜３４）の長手方向と前記第２方向（Ｘ方向）とが実質的に平行となるように、前記マスクを保持することができ、前記ラインパターンが互いに異なる方向（例えば、互いに直交する方向）に２種類以上ある場合には、当該ラインパターンのうち、特に高精度転写を行うべき主要なラインパターンの長手方向と前記第２方向とが実質的に平行となるように、前記マスクを保持することが望ましい。上述したように、第２方向に沿う方向に延びるラインパターンについての露光精度を高くすることができるので、主要なラインパターンを該第２方向に沿うように積極的に設定することにより、当該主要なラインパターンの露光精度を高くすることができる。
【００２０】
本発明において、前記照明光学系（ＩＬ）は光源（１）から供給された光（Ｉ０）を、前記投影光学系（２４）を介して、前記第２方向（Ｘ方向）に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とする照明光として前記基板（２５）上に照明するための調整装置（５）を有することができる。照明光学系（ＩＬ）に光を供給する光源（１）が、特定の方向に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とする光を射出する場合には、前記調整装置（５）としては、前記基板（２５）に照射される照明光の当該直線偏光の偏光方向が、前記第２方向に沿うようにその偏光面を回転する偏光回転装置（たとえば２分の１波長板）を用いる。但し、そのような調整装置（５）を用いずに、該光源（１）と該照明光学系（ＩＬ）との光学系位置関係を適宜設定して、前記第２方向に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とする照明光を、該投影光学系を介して該基板に照射するようにしても良い。また、照明光学系（ＩＬ）に光を供給する光源（１）が、自然光その他の偏光（円偏光、楕円偏光）を射出する場合には、前記調整装置（５）として、該光源からの光を前記第２方向に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とする照明光に調整する直線偏光装置（例えば、直線偏光子、４分の１波長板）を用いる。
【００２１】
本発明において、前記照明光学系（ＩＬ）は、前記投影光学系（２４）を介して前記基板（２５）に照射される照明光を、前記第２方向に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とする照明光とするか、自然光又は円偏光あるいは楕円偏光とするかを選択的に切り替える切り替え機構を有することができる。これにより、露光転写するパターンの内容に応じて、適宜な照明光を選択することができる。
【００２２】
上述した課題を解決するため、本発明の第２の観点によると、照明光（Ｉ４）のもとで、マスク（１８）に形成されたパターンの像を投影光学系（２４）を介して基板（２５）上に転写する露光装置において、前記投影光学系（２４）の露光視野を、長手方向を有する形状に整形する整形装置（１４）と、前記照明光（Ｉ４）の偏光方向と前記整形装置（１４）との少なくとも一方を調整し、前記基板上における前記投影光学系の露光視野の長手方向と、前記基板に照射される前記照明光の偏光方向を、互いに平行にする調整装置（５）とを備えた露光装置が提供される。
【００２３】
本発明の露光装置は、前記マスクを前記照明（Ｉ４）光で照明する照明光学系（ＩＬ）を備え、前記整形装置（１４）は、前記照明光学系（ＩＬ）に設けられるようにすることができる。
【００２４】
また、本発明において、前記調整装置（５）は、光源からの光を前記基板上において、前記投影光学系の前記露光視野の長手方向に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とする照明光に調整することができる。
【００２５】
また、本発明の露光装置は、前記マスク（１８）と前記基板（２５）とを第１方向（Ｙ方向）に沿って相対的に移動するステージ装置（１９，２６）を有し、前記露光視野の長手方向は、前記第１方向に直交する方向（Ｘ方向）であるようにすることができる。
【００２６】
本発明の第３の観点によると、本発明の第１又は第２の観点に係る露光装置において、前記照明光学系は、フッ化物結晶で形成される複数の光学素子を有し、前記複数の光学素子は、前記照明光学系の光軸方向に関して、一部の光学素子の結晶軸の種類と、他の光学素子の結晶軸の種類とが異なることを特徴とする露光装置が提供される。
【００２７】
この場合において、前記一部の光学素子における前記照明光学系の光軸方向に直交する結晶軸に対して、前記他の光学素子における前記照明光学系の光軸方向に直交する結晶軸が、前記照明光学系の光軸を中心軸として相互に回転して配置するようにできる。
【００２８】
なお、「一部の光学素子の結晶軸の種類と、他の光学素子の結晶軸の種類とが異なる」とは、当該一部の光学素子の照明光学系光軸方向の結晶軸が例えば［１１１］結晶軸である場合に、当該他の一部の光学素子の照明光学系光軸方向の結晶軸が［１１１］結晶軸以外の結晶軸（例えば［１００］結晶軸）であることをいう。
【００２９】
複数の光学素子を上記のように所定の関係で配置することにより、該光学素子が有する複屈折性を補正ないし相殺することができ、当該複屈折性による照明光の偏光方向や偏光状態に対する悪影響を小さくすることができる。
【００３０】
上述した課題を解決するため、本発明の第４の観点によると、パターンが形成されたマスク（１８）と基板（２５）とを第１方向（Ｙ方向）に沿って相対的に移動させつつ、該マスクのパターンを投影光学系を介して該基板上に転写する露光方法において、前記基板上に照射される照明光が、前記第１方向に直交する第２方向に長手方向を有するスリット状の照明光であるとともに、前記第２方向に平行な直線偏光を主成分とする照明光であるようにした露光方法が提供される。この場合において、前記マスクに形成された前記パターンのうち、ラインパターンの長手方向と前記第２方向とが実質的に平行となるように設定することが望ましい。
【００３１】
ここで、「直線偏光を主成分とする照明光」とは、当該照明光が当該直線偏光のみを成分とする完全偏光、又は自然光若しくは他の偏光をも含む部分偏光をいう。当該照明光が部分偏光である場合の偏光度としては、８０％以上とすることが望ましい。「偏光度」とは、当該部分偏光の全エネルギーに占める当該直線偏光のエネルギーの割合をいう。また、「偏光方向」とは、光の電場ベクトルの方向をいう。
【００３２】
本発明によると、移動方向としての第１方向に直交する第２方向に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とし、該第２方向に長手方向を有するスリット状の照明光を用いて露光するようにしたので、マスクに形成されたパターンのうち、当該第２方向に沿う方向に延びるラインパターンについての投影像のコントラストを高くすることができるとともに、マスクのパターンを基板上に投影する投影光学系の収差による悪影響を緩和することができ、微細なパターンの高精度転写が可能となる。
【００３３】
上述した課題を解決するため、本発明の第５の観点によると、照明光（Ｉ４）のもとで、マスク（１８）に形成されたパターンの像を投影光学系（２４）を介して基板（２５）上に転写する露光装置において、前記投影光学系（２４）の露光視野を、長手方向を有する形状に整形し、前記照明光（Ｉ４）の偏光方向を前記露光視野の長手方向と平行にして、前記マスクのパターンの像を前記基板上に転写することを特徴とする露光方法が提供される。
【００３４】
本発明において、前記マスクに形成された前記パターンのうち、ラインパターンの長手方向と前記露光視野の長手方向とが実質的に平行となるように設定した状態で露光するようにすることができる。
【００３５】
また、本発明において、前記マスク（１８）と前記基板（２５）とを第１方向（Ｙ方向）に沿って相対的に移動させた状態で露光する際に、前記露光視野の長手方向は、前記第１方向に直交するようにできる。
【００３６】
本発明の第６の観点によると、前記本発明の第１、第３若しくは第３の観点に係る露光装置、又は前記本発明の第４若しくは第５の観点に係る露光方法を用いたデバイス製造方法であって、前記基板として、その表面に垂直な方向が［１１１］結晶軸にほぼ一致するシリコン結晶基板を用い、前記［１１１］結晶軸と直交する［１１−２］結晶軸またはこれと等価な結晶軸を、前記第２方向又は前記露光視野の長手方向に一致させた状態で前記照明光で前記基板を露光することを特徴とするデバイスの製造方法が提供される。この場合において、前記マスクに形成されたゲートパターンを、前記［１１−２］結晶軸、またはこれと等価な結晶軸と実質的に平行となるように、前記基板上に露光転写するようにできる。より高速動作が可能な半導体デバイス、その他の電子デバイス等を製造することができるようになる。
【００３７】
本発明の第７の観点によると、前記本発明の第１、第２若しくは第３の観点に係る露光装置、又は前記本発明の第４若しくは第５の観点に係る露光方法を用いたデバイス製造方法であって、前記基板として、その表面に垂直な方向が［１１０］結晶軸にほぼ一致するシリコン結晶基板を用い、前記［１１０］結晶軸と直交する［００−１］結晶軸又はこれと等価な結晶軸を、前記第２方向又は前記露光視野の長手方向に一致させた状態で前記照明光で前記基板を露光することを特徴とするデバイス製造方法が提供される。この場合において、前記マスクに形成されたゲートパターンを、前記［００−１］結晶軸又はこれと等価な結晶軸と実質的に平行となるように、前記基板上に露光転写するようにできる。より高速動作が可能な半導体デバイス、その他の電子デバイス等を製造することができるようになる。
【００３８】
本発明の第８の観点によると、前記本発明の第１、第２若しくは第３の観点に係る露光装置、又は前記本発明の第４若しくは第５の観点に係る露光方法を用いたデバイス製造方法であって、前記基板として、その表面層の半導体結晶構造が少なくとも所定の１方向に歪んだ半導体ウエハを用い、前記表面層中の電子又はホールの少なくとも一方の移動度が最大となる方向を前記第１方向又は前記露光視野の長手方向に直交する方向に一致させた状態で前記基板を露光することを特徴とするデバイス製造方法が提供される。この場合において、前記表面層としてシリコン結晶層が有する半導体ウエハを用いることができる。より高速動作が可能な半導体デバイス、その他の電子デバイス等を製造することができるようになる。
【００３９】
なお、本願明細書中において、「結晶軸と等価な結晶軸」とは、ある結晶軸に対して、当該結晶軸の指数の順序を入れ替えた結晶軸と、さらにそれらの各指数の少なくとも一部についての符号を反転した結晶軸であり、例えばある結晶軸が［ａｂｃ］結晶軸である場合は、［ａｃｂ］、［ｂａｃ］、［ｂｃａ］、［ｃａｂ］、［ｃｂａ］、［−ａｂｃ］、［−ａｃｂ］、［−ｂａｃ］、［−ｂｃａ］、［−ｃａｂ］、［−ｃｂａ］、［ａ−ｂｃ］、［ａ−ｃｂ］、［ｂ−ａｃ］、［ｂ−ｃａ］、［ｃ−ａｂ］、［ｃ−ｂａ］、［ａｂ−ｃ］、［ａｃ−ｂ］、［ｂａ−ｃ］、［ｂｃ−ａ］、［ｃａ−ｂ］、［ｃｂ−ａ］、［−ａ−ｂｃ］、［−ａ−ｃｂ］、［−ｂ−ａｃ］、［−ｂ−ｃａ］、［−ｃ−ａｂ］、［−ｃ−ｂａ］、［ａ−ｂ−ｃ］、［ａ−ｃ−ｂ］、［ｂ−ａ−ｃ］、［ｂ−ｃ−ａ］、［ｃ−ａ−ｂ］、［ｃ−ｂ−ａ］、［−ａ−ｂ−ｃ］、［−ａ−ｃ−ｂ］、［−ｂ−ａ−ｃ］、［−ｂ−ｃ−ａ］、［−ｃ−ａ−ｂ］、［−ｃ−ｂ−ａ］が等価な結晶軸である。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００４１】
図１は、本発明の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図であり、この露光装置は、ステップ・アンド・スキャン型（走査型）の投影露光装置である。尚、以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｙ軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Ｘ軸が紙面に対して垂直とな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。Ｙ軸に沿う方向がスキャン（走査）方向である。
【００４２】
この実施の形態に係るスキャン型投影露光装置は、光源１、照明光学系ＩＬ、投影光学系２４、並びにレチクルステージ１９及びウエハステージ２６を有するステージ装置等を備えて構成されている。
【００４３】
転写すべきパターンが形成されたレチクル（マスク）１８は、レチクル定盤２２上に載置されたレチクルステージ１９上に吸着保持され、レチクルステージ１９によってレチクル定盤２２上を図中Ｙ方向に走査可能になっている。レチクルステージ１９上には、レチクル側移動鏡２０が設けられており、レチクル側移動鏡２０に対向してレチクル側レーザー干渉計２１が配置されている。レチクル側レーザ干渉系２１による計測値は、不図示のステージ制御装置に供給され、該ステージ制御装置により、レチクルステージ１９の動作が制御される。
【００４４】
レチクルステージ１９に吸着保持されたレチクル１８には、照明光学系ＩＬにより照明光Ｉ４が照射される。レチクル定盤２２には、照明光Ｉ４が通過するための開口部２３が形成されており、レチクル１８を透過した照明光（回折光）は、開口部２３を通過し投影光学系２４に入射する。そして投影光学系２４の結像作用により、被露光基板としての半導体ウエハ（感応基板）２５上にレチクル１８上のパターンの投影像が形成される。この投影像は、ウエハ２５の表面に塗布されたフォトレジストを感光し、レチクルパターンはウエハ２５表面に転写される。
【００４５】
ウエハ２５は、ウエハ定盤２９に載置されるウエハステージ２６に吸着保持され、ウエハステージ２６によってウエハ定盤２９上を、図中Ｙ方向に走査可能になっている。ウエハステージ２６上には、ウエハ側移動鏡２７が設けられており、ウエハ側移動鏡２７に対向してウエハ側レーザー干渉計２８が配置されている。ウエハ側レーザ干渉系２８による計測値は、前記ステージ制御装置に供給され、該ステージ制御装置により、レチクルステージ１９の移動に対してウエハステージ２６が同期的に移動するようにその動作が制御される。なお、ウエハステージ２６はＹ方向に沿う走査に加えて、Ｘ方向及びＹ方向についてステップ移動することができるようになっており、ウエハ２５上の全面に設定された複数のショット領域にレチクルパターンの投影像をそれぞれ転写するために、ウエハ２５をＸＹ方向に順次ステップ移動させつつ、Ｙ方向への走査（スキャン）露光を繰り返し行うようになっている。
【００４６】
ＫｒＦ（クリプトンフッ素）エキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（アルゴンフッ素）エキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２（フッ素分子）レーザー（波長１５７ｎｍ）等の光源１から射出された照明光Ｉ０は、照明光学系ＩＬに供給される。
【００４７】
照明光学系ＩＬの構成は以下の通りである。光源１から供給された照明光Ｉ０は、偏光ミラー２及び整形光学系３，４により導かれ、偏光制御素子（調整装置）５に入射する。偏光制御素子５の詳細については後述する。
【００４８】
偏光制御素子５を通過した照明光Ｉ１は、フライアイレンズや回折格子等の第１の照度均一化部材６に入射する。第１の照度均一化部材６を射出した光束は、リレーレンズ７，８を経て、フライアイレンズ等の第２の照度均一化部材９に入射する。照度均一化部材９の射出側面には、照明開口絞り（σ絞り）１０が設けられている。照明開口絞り１０としては、半径が可変な円形絞り（虹彩絞り）、輪帯形状の絞り、複数の開口部を有する変形照明絞り等を使用することができ、これらは回転可能なレボルバ上に配置され、該レボルバが適宜に回転・位置決めされることにより、選択的に配置することができるようになっている。
【００４９】
照明開口絞り１０を射出した光束は、リレーレンズ１１、折り曲げミラー１２、リレーレンズ１３を経て視野絞り１４に至る。視野絞り１４（整形装置）は、レチクル１８上の照明視野を制限する装置ないし部材である。
【００５０】
本露光装置はスキャン型露光装置であり、露光に際してレチクル１８及びウエハ２５がＹ方向にスキャンするので、レチクル１８上での照明視野は、図中Ｘ方向に長くＹ方向に短いスリット形状（ここでは、長方形）とする。このため、視野絞り１４の形状は、折り曲げミラー１７の反射特性を考慮して、図中Ｘ方向に長くＺ方向に短い長方形となっている。なお、スリットの幅を調整するため、視野絞り１４のＺ方向の両端を規定する絞りは、それぞれＺ方向に移動可能な構成とすると一層好ましい。Ｘ方向についても同様である。視野絞り１４を透過した光束は、リレーレンズ１５，１６と折り曲げ折り曲げミラー１７を経て、レチクル１８に照射される。
【００５１】
偏光制御素子５は、照明光Ｉ０の偏光状態を制御するための光学素子であり、その偏光状態を所定の状態に設定する。所定の状態とは、レチクル１８上に照射される照明光が概ね直線偏光であり、その偏光方向（光の電場ベクトルの方向）が図中Ｘ方向になる状態である。図１に示した装置では、偏光制御素子５の射出位置での偏光方向もＸ方向になるように設定することになる。
【００５２】
通常の投影光学系は、その内部に照明光（露光光）の偏光方向を変化させるような部材（波長板や偏光ビームスプリッター）を含まないので、上記の様にレチクル１８上照射される照明光の偏光状態を、図中Ｘ方向（すなわち投影光学系視野の長手方向）と平行にすれば（一致させれば）、マスクおよび投影光学系を介してウエハに照射される照明光（露光光）の偏光状態も、投影光学系視野の長手方向と概ね平行になる。従って、以下の説明は、レチクルに照射される照明光の偏光状態と、ウエハに照射される照明光（結像光）の偏光状態とは、等価であることを前提として行なう。
【００５３】
上述のエキシマレーザー光源やフッ素レーザー光源では、その射出光（照明光Ｉ０）が概ね直線偏光になる。そこで、この直線偏光の偏光方向を上記所定の方向に一致させるために、例えば、水晶（二酸化珪素結晶）やフッ化マグネシウム結晶等の複屈折性を有する光学材料よりなる１／２波長板を、所定の方向で挿入する。なお、光源１と照明光学系ＩＬとの光学的な相対位置関係において、光源１から照明光学系ＩＬに供給される照明光Ｉ０の偏光方向がはじめから上記所定の方向（Ｘ方向）と一致している場合には、あえてこのような偏光制御素子５を設けなくても良い。
【００５４】
なお、光源１が、ランプやランダム偏光レーザの様に直線偏光以外の光束を発する場合には、偏光制御素子５として、上記所定の方向の直線偏光のみを透過する偏光フィルターや偏光ビームスプリッタを使用する。
【００５５】
ここで、レチクル１８に照射する照明光は、完全な直線偏光である必要は必ずしもなく、照明光強度の大部分（例えば、８０％程度以上）を所定の直線偏光とすれば、本発明の効果は発揮できる。従って、上記偏光フィルターや偏光ビームスプリッタを用いる場合には、その偏光選択比は、８０％程度以上であれば十分である。また、狭帯化を行なわないフッ素レーザを光源とする場合には、照明光Ｉ０は、ある程度の直線偏光になり、それと直交する直線偏光も含まれるが、同様の理由により、その照明光に対してそれ以上の直線偏光化を行なわなくても良い。
【００５６】
図２はレチクルステージ１９上に載置された状態におけるレチクルの一例を示す平面図である。図２に示すように、レチクル１８のパターンエリア３０内には主要なラインパターンとして、パターン３２，３３，３４が描画されている。これらのパターン３２，３３，３４は、例えば、トランジスタゲート等の線幅自体が細く、要求される線幅均一性が厳格なパターン、即ち高精度転写が必要なパターンであり、特定の方向に沿って形成されている。パターンエリア３０内には他のパターン（図示省略）も描画されており、当該他のパターンは、例えば、該トランジスタゲートの端部に設けられる配線パターン、トランジスタゲートであっても動作速度が遅くてもよいパターン等の比較的に線幅が太く、線幅均一性が緩いパターンであり、パターン３２，３３，３４とは異なる方向に沿って形成されている。
【００５７】
本実施の形態では、図２に示されているように、レチクル１８を、その主要なパターン３２，３３，３４の延びている方向がＸ方向に略平行となるようにレチクルステージ１９上に吸着保持せしめている。すなわち、転写すべきパターンのうち、その線幅が微細でかつその線幅均一性が非常に重要になるパターン３２，３３，３４について、その方向をＸ方向に設定している。
【００５８】
図２において、パターンエリア３０中の破線で示した領域３１は、投影光学系２４の露光視野に相当する領域であり、投影光学系２４の良像範囲４０に内接するとともに、その中心は投影光学系２４の光軸ＡＸに一致している。但し、投影光学系２４の露光視野は投影光学系２４の良像範囲４０に対して偏心して設定される場合があり、この場合には、露光視野の中心と、投影光学系２４の光軸ＡＸとは一致しない。照明光学系ＩＬによりレチクル１８に照射される照明光Ｉ４は、この領域に照射される。この照明光Ｉ４の偏光状態は、図中に記号Ｅで示した通りＸ方向に偏光方向を有する直線偏光を主成分とする。
【００５９】
露光に際して、レチクル１８及びウエハ２５はその結像関係を保ったままＹ方向に相対走査（スキャン）されるので、図２の状態で露光視野３１内にないパターン（パターン３４等）もこの走査により順次露光視野３１内に入り、ウエハ２５に転写される。
【００６０】
次に、本発明の特徴の一つであるパターン方向と露光視野長辺方向の関係及び照明光偏光方向の関係について説明する。
【００６１】
図３（Ａ）〜（Ｃ）及び図４（Ａ）〜（Ｄ）は、パターン方向と偏光方向の関係を示すための図であり、図３（Ａ）及び図４（Ａ）は、図中Ｘ方向に伸びるパターン３６に、それぞれ偏光方向Ｅ１がＸ方向に一致する直線偏光Ｉ４１と、偏光方向Ｅ２がＹ方向に一致する直線偏光Ｉ４２とが照射される場合を表わしている。
【００６２】
Ｘ方向に伸びるパターン３６に回折された照明光Ｉ４１，Ｉ４２は、それぞれ＋Ｙ及び−Ｙ方向に回折光を発生させる。これらの回折光は、図３（Ａ）では、０次回折光Ｄ０１、−１次回折光ＤＭ１、＋１次回折光ＤＰ１で示され、図４（Ａ）では、０次回折光Ｄ０２、−１次回折光ＤＭ２、＋１次回折光ＤＰ２で示されている。各回折光の偏光状態は、各照明光Ｉ４１，Ｉ４２の偏光状態が保存されるので、投影光学系２４の瞳面ＥＰ上において、図３（Ａ）中の回折光Ｄ０１，ＤＭ１，ＤＰ１はＸ方向の直線偏光になり、図４（Ａ）中の回折光Ｄ０２，ＤＭ２，ＤＰ２はＹ方向の直線偏光になる。
【００６３】
このような回折光（上述のようにＸ方向に延びるパターン（Ｘ方向のパターン）からのＹ方向に広がった回折光）は、投影光学系２４の結像作用により、瞳面ＥＰを通過後に、その進行方向が再びＹ方向に屈折され、ウエハ２５上で再び集光して、ここにパターン３６の像である干渉縞が形成される。そして、この干渉縞がウエハ２５に照射（照明）され、ウエハ表面に塗布されたフォトレジスト上に像が記録される。
【００６４】
上記光束の屈折に併せて、その偏光方向が光束の進行方向と直交する方向に回転する。これは電場方向が常に光の進行方向と直交するという光の物理法則に従うものである。
【００６５】
図４（Ａ）中の回折光ＤＭ２，ＤＰ２は瞳面ＥＰ上ではＹ方向の直線偏光であるが、その偏光方向は回折光ＤＭ２，ＤＰ２の屈折に応じて変化する。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のウエハ２５付近の拡大図であり、回折光ＤＭ２，ＤＰ２の偏光方向は、各光束の進行方向に直交する方向となり、Ｙ方向からは、ずれている。但し、回折光Ｄ０２の進行方向は−Ｚ方向であるため偏光方向はＹ方向のまま維持されている。
【００６６】
このような光束による干渉縞（像）の強度分布は、各偏光（電場）のＹ方向成分の和の自乗（エネルギー）（図４（Ｃ）中の実線で示す強度分布ＩＭ２）と、各偏光（電場）のＺ方向成分の和の自乗（エネルギー）（図４（Ｃ）中の破線で示す強度分布ＩＭ３）との和であり（Ｘ成分の和は０である）、図４（Ｄ）の強度分布ＩＭ４となる。しかしこのとき、回折光ＤＭ２，ＤＰ２の電場のＺ方向成分は両偏光の角度の関係から両者の符号が反転するため、その強度分布ＩＭ３は、電場のＹ方向成分が形成した像の強度分布ＩＭ２とは位相がずれ、そのコントラストを低下させてしまう。
【００６７】
従って、図４（Ａ）に示したように、Ｘ方向のパターンを偏光方向がＹ方向である直線偏光で照明すると、ウエハ上に照射される照明光（各回折光）の偏光方向が互いに平行でないために、その投影像のコントラストが低下してしまい、微細なパターンの転写には適さない。
【００６８】
これに対し、図３（Ａ）中の回折光Ｄ０１，ＤＭ１，ＤＰ１のように、瞳面ＥＰ上でＸ方向に偏光方向を持つ光束の偏光方向は、光束の進行方向がＹ方向に屈折してもＸ方向に維持される。そして、図３（Ｂ）に示されているように、ウエハ２５上には、偏光方向が全てＸ方向に揃った回折光Ｄ０１，ＤＭ１，ＤＰ１が照射され、干渉縞が形成される。この干渉縞強度分布は、電場のＸ方向成分の和の自乗により求まり（Ｙ，Ｚ成分の和は０である）、図３（Ｃ）中の強度分布ＩＭ１の通りとなる。これは、図４（Ａ）の場合と異なり符号の反転した成分がないため、そのコントラストが高いことを意味する。
【００６９】
従って、図３（Ａ）に示したように、Ｘ方向のパターンを、ウエハ上に照射される照明光（各回折光）の偏光方向がすべてＸ方向に平行になるように、偏光方向がＸ方向である直線偏光で照明すると、その投影像のコントラストは高く、微細なパターンの転写に適する。
【００７０】
次に、パターン方向と露光視野長辺方向の関係について、図５を用いて説明する。図５には、投影光学系２４の露光視野３１が示されている。露光視野３１の形状は、その長辺がＸ方向に沿い、短辺がＹ方向に沿った長方形となっている。そして、その中心Ｃは、前述の通り投影光学系２４の光軸ＡＸと一致する場合が多い。
【００７１】
このような露光視野３１上のＸ方向の端に近い点３９上の結像特性である点像強度分布は、原理的な回折限界及び投影光学系２４の残存収差の影響で、投影光学系２４の放射方向及び同心円方向（図５中の点３９に対しては、それぞれＸ方向、Ｙ方向に一致）に、広がり（ボケ）を持ってしまう。図中の点像強度分布６０，６１は、それぞれ点３９の位置での点像強度分布のＸ方向断面（放射方向断面）及びＹ方向断面（同心円方向断面）を表わしている。このように点像分布の広がりの幅は、残存収差の影響で、放射方向の方が同心円方向より大きくなるのが一般的である。残存収差には、各種収差があるが、このうちコマ収差と倍率色収差が、放射方向の点像分布の広がりを、同心円方向への広がりより大きくする主因である。
【００７２】
このうちコマ収差は、設計上も製造誤差の点でも完全に除去することは難しい。また、倍率色収差は、投影光学系２４を構成するレンズの材料に、色収差除去に好適な材料（例えば、蛍石）を多用するなり、投影光学系２４を、凹面鏡を組み込んだ反射屈折光学系にする等の対策を施すことで除去は可能であるが、そのいずれの手法でも投影光学系の製造コストが上昇してしまう問題がある。
【００７３】
投影光学系には、このような収差が残存するため、露光視野３１の周辺では、露光視野３１の長辺方向に平行なパターン３７の方が、露光視野３１の長辺方向に垂直なパターン３８に比べて残存収差の影響を受けにくく、より微細なパターンの転写が可能になる。
【００７４】
本実施の形態では、転写すべきパターンのうち、その線幅が微細でかつその線幅均一性が非常に重要になるパターンについて、その方向をＸ方向（パターン３７の方向）に設定しているので、その転写像は、上記放射方向の収差の影響を受けなくなる。従って、従来と同じ投影光学系を使用しても、より微細なパターンを解像することが可能になる。また、照明光学系ＩＬから照射される照明光も、上記のようなＸ方向（露光視野３１の長辺方向に平行な方向）のパターンに最適な照明であるＸ方向の直線偏光であるため、従来に比べ、より一層微細なパターンを解像することができる。
【００７５】
あるいは、露光するパターンの微細度が従来と同程度で良いなら、使用する投影光学系２４の放射方向の残存収差の許容値を、従来の投影光学系に比べて緩めることができる。特に倍率収差許容値の緩和により、投影光学系のコストダウンを図ることができるので、安価な投影露光装置を提供することが可能になる。
【００７６】
また、投影光学系２４の色収差補正はそのままで、光源１のスペクトル幅を緩和することもできる。狭帯化レーザーの場合、スペクトル幅の緩和はレーザー狭帯化素子の簡素化を意味し、レーザー出力の増大と狭帯化素子寿命の延長をもたらし、露光装置の処理能力の向上と、狭帯化素子のランニングコストひいては露光装置のランニングコストの削減を可能とする。
【００７７】
ところで、上述した実施の形態においては、レチクル１８にＸ方向に平行な偏光方向を主成分とする照明光Ｉ４を照射するようにしたが、露光するパターンによっては、レチクル１８上に照射される照明光の偏光状態を非偏光（自然光）又は円偏光ないし楕円偏光とすることが好ましい場合もある。そこで、本実施の形態において、偏光制御素子５を、着脱可能な構成とし、あるいは照明光の進行方向を回転軸として回転可能な構成とすることが望ましい。
【００７８】
例えば、光源１が概ね直線偏光の光束を発するレーザー光源であり、偏光制御素子５として１／２波長板を使用する場合には、図６に示すように、偏光制御素子５を２枚の１／４波長板５１，５２から構成し、照明光Ｉ０の進行方向を回転軸としたそれぞれの回転によって、射出される光束Ｉ１を直線偏光としたり円偏光としたりすることができる。
【００７９】
即ち、射出光Ｉ１を直線偏光とする場合には、１／４波長板５１，５２の互いの長軸方向を揃えると共に、その方向を入射光Ｉ０の偏光方向と射出光Ｉ１の所望の偏光方向の中間の方向に設定すれば良く、射出光Ｉ１を円偏光とするには、光源側の１／４波長板５１の長軸方向を入射光Ｉ０の偏光方向と一致させ、他方の１／４波長板５２の長軸方向を、上記偏光方向に対して４５度回転した方向に設定すれば良い。
【００８０】
また、光源１が非偏光を射出するものである場合には、偏光制御素子５としての偏光フィルターや偏光ビームスプリッタを装脱することで、レチクル１８上に照射される照明光Ｉ４の偏光状態を可変とすることができる。
【００８１】
なお、本実施の形態では、マスクと基板とが相対移動した状態でマスクのパターンを基板へ転写し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置について説明したが、長辺方向と短辺方向とを備える形状の露光視野を用いて、マスクと基板とが静止した状態でマスクのパターンを基板へ転写し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式で露光してもよい。この、ステップ・アンド・リピート方式が適用される露光装置は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に対し、マスクと基板とを互いに静止させた状態で露光を行う点で異なり、その他の構成は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置と同じ構成にすることができる。このステップ・アンド・リピート方式の露光装置において、本発明を適用する場合には、マスクのパターンを照明光の偏光方向を偏光制御素子５で調整すると共に、視野絞り１４を照明光学系の光軸周りに回転させて、投影光学系の露光視野の長辺方向と照明光の偏光方向とを互いに平行することも可能である。また、光源から供給される照明光の偏光方向がはじめから所定の方向と一致している場合には、偏光制御素子を設けずに、視野絞り１４を回転させるだけでもよい。
【００８２】
なお、露光装置の光源を、Ｆ２レーザー等の真空紫外光とする場合には、使用するレンズ等の透過光学部材の材料は真空紫外光に対する透過性の高い、蛍石等のフッ化物結晶か、フッ素添加の石英のような、いわゆるモディファイド石英を使用する。また、光路については、真空紫外光に対する透過率の高い希ガスや窒素ガスでガス置換して使用する必要がある。
【００８３】
ところで、Ｆ２ レーザーを光源とする露光装置では、透過率の関係上、照明光学系や投影光学系に採用されるレンズとして使用可能な材料は、実質的に蛍石に限定される。蛍石は立方晶系に属する結晶であり、従来は結晶固有の複屈折は発生しないと考えられていたが、２００１年の５月のＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＳＥＭＴＥＣＨ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）が主催した１５７ｎｍシンポジウム（米国カリフォルニア州ダナポイントで開催）において、真空紫外域では、蛍石も結晶固有の複屈折を有することが、ＮＩＳＴ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：米国国立標準技術研究所）より発表された。
【００８４】
従来のランダム偏光照明を使用する露光装置においては、照明光学系を構成するレンズ材料の複屈折は、最終的な結像性能には殆ど影響しない。従ってこれまで、照明光学系に配置される蛍石レンズの固有複屈折が問題にされることもなかった。
【００８５】
しかしながら、本発明のように、マスクパターンを直線偏光で照明するようにした場合、照明光学系内の蛍石レンズの固有複屈折に伴う偏光方向の回転が、問題となる恐れがある。すなわち、蛍石レンズの固有複屈折が、１／２波長板や１／４波長板のように作用してマスクパターン面を照明する照明光の偏光方向が、所望の方向からズレてしまう恐れがある。また、マスクパターン面内の場所に応じて、照明光の偏光状態が異なってくる恐れもある。従って、Ｆ２ レーザーを照明光源とし、照明光学系に蛍石のような結晶材料を採用した露光装置においては、以下のような対策を講じることが望ましい。
【００８６】
すなわち、照明光学系の中に配置される蛍石レンズ（Ｓ枚）のうち、所定の何枚か（Ａ枚とする）は、その光軸を結晶軸の［１１１］軸と一致させ、かつそのうちの所定枚（ａ枚とする）のレンズと残りのレンズ（Ａ−ａ枚）とは、光軸を回転中心として、その結晶方向が互いに６０度回転するように配置し、残るＢ枚（＝Ｓ−Ａ枚）のレンズは、その光軸を結晶軸の［１００］軸と一致させ、かつそのうちの所定枚（ｂ枚）のレンズと残りのレンズ（Ｂ−ｂ枚）とは、光軸を回転中心として、その結晶方向が互いに４５度回転するように配置するなどの対策を施すことが望ましい。
【００８７】
図７は、一例として４枚の照明光学系内のレンズに対して上記対策を施した場合を示しており、照明光学系の光軸ＬＡＸに沿って並ぶ４枚のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、いずれも蛍石からなるレンズである。このうちレンズＬ１，Ｌ２は、その光軸（照明光学系の光軸ＬＡＸと一致）が蛍石結晶の［１００］軸と一致するレンズであり、かつ両者のレンズ面内方向（光軸ＬＡＸと直交する面内）での蛍石結晶の結晶軸（［０１０］軸及び［００１］軸）は、図示した通り４５度回転した関係になっている。
【００８８】
また、レンズＬ３，Ｌ４は、その光軸（照明光学系の光軸ＬＡＸと一致）が蛍石結晶の［１１１］軸と一致するレンズであり、かつ両者のレンズ面内方向（光軸ＬＡＸと直交する面内）での蛍石結晶の結晶軸（［０−１１］軸、［−１１０］軸、及び［−１０１］軸）は、図示した通り６０度回転した関係になっている。
【００８９】
照明光学系にこのような、対策を施すことで、マスクパターン面での照明光の偏光状態を、所望の直線偏光にすることができ、本発明の効果を十分に発揮することが可能となる。
【００９０】
なお、蛍石が投影光学系内のレンズに採用された場合において、固有複屈折が投影光学系の結像性能に与える影響については、使用する各蛍石レンズの光軸をどの結晶軸と一致させるか、あるいは、各レンズを光軸を回転中心として何度回転させて配置するかを最適化することにより解決可能なことが、２００２年３月のＳＰＩＥ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｙ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍにおける本願発明者等の論文等で報告されている。
【００９１】
なお、上述した実施形態では、投影光学系の内部には、照明光（露光光）の偏光方向を変化させるような部材（波長板や偏光ビームスプリッター）を含まないことを前提として説明してきたが、ある種の反射屈折光学系では、その中に波長板や偏光ビームスプリッターなどの偏光状態変更部材を含むものも存在する。この場合にも、投影光学系の露光視野はスリット状となることが多い。ただし、レチクルに照明される照明光の偏光状態と、ウエハ側に照射される照明光（露光光）の偏光状態は、上記偏光状態変更部材により変更され、両者での露光視野スリット長手方向と偏光方向との関係が、一致しなくなる場合もある。
【００９２】
本発明を、そのような投影光学系を有する露光装置に適用する場合には、レチクルに照射する照明光の偏光状態を、上記投影光学系を経て最終的にウエハ面に照射される照明光（露光光）の偏光状態が、ウエハ面での露光視野スリットの長手方向と平行になるように設定することが望ましい。逆に、レチクル側での照明光を、レチクル側の露光視野スリットの長手方向と平行になるように設定しても、投影光学系による偏光状態が上記偏光状態変更部材により変更されると、ウエハに入射する照明光（露光光）の偏光状態が、好ましくない状態になるため、本発明の効果を得ることはできない。
【００９３】
ところで、上述した実施形態においては、投影光学系とウエハの間の空間には、気体（空気又は紫外線に対する吸収の少ないガス）が存在するとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、投影光学系とウエハの間の空間に、液体が満たされたものであっても良い。これは、すなわち液浸光学系であり、ウエハに照射される照明光（露光光）の波長を上記液体の屈折率分の１だけ縮小することにより、露光装置の解像度の一層向上を実現するものである。
【００９４】
液浸光学系では、同一波長において同一ピッチのパターンを露光する際の照明光（露光光）の上記液体中の０次光と１次光のなす角の正弦値は、液浸でない光学系の場合に比べて、上記液体の屈折率分の１だけ縮小される。これは、逆に言えば、同様な構成の投影光学系においても、その開口数を上記液体の屈折率分だけ拡大することができることを意味し、これが上記解像度向上の主因である。
【００９５】
ただし、実際にパターンの潜像が形成されるフォトレジスト中においては、液浸光学系であっても液浸でない通常の光学系であっても、フォトレジストの屈折率が同じであるため、同一波長において同一ピッチのパターンを露光する際の照明光（露光光）の０次光と１次光のなす角の正弦値は、両者で同一となる。従って、通常の光学系に比べ、一層微細な（ピッチの細かい）パターンを露光すべき液浸光学系においては、レジストに照射される照明光（露光光）の偏光状態が好ましくないと、レジスト中の各次数の回折光（露光光）間の偏光方向のずれが大きいために、一層の像コントラストの低下が生じることになる。従って、液浸投影光学系に本発明を適用すると、従来の液浸でない投影光学系に本発明を適用した場合に比べて、一層の効果が得られることになる。
【００９６】
次に、現在の半導体集積回路の主流であるＣ−ＭＯＳ−ＬＳＩでは、ウエハ表面が結晶の＜１００＞面に一致するシリコン結晶の表面に電子デバイスを形成したものが一般的である。Ｃ−ＭＯＳ−ＬＳＩでは、シリコンウエハの表面に、ｎ−ＭＯＳのトランジスタとｐ−ＭＯＳのトランジスタの対を形成するが、上記のように表面が結晶の＜１００＞面であるウエハを使用すると、ｐ−ＭＯＳトランジスタのホール（正孔）の移動度が低いという問題がある。
【００９７】
一方、ウエハ表面を結晶の＜１１１＞面に一致させたシリコンウエハ（すなわち表面に垂直な結晶軸が［１１１］結晶軸であるウエハ）では、その＜１１１＞面内の［１−１０］軸方位、及びこれと等価な＜１１１＞面内の方位への、電子及びホールの移動度が大きいため、Ｃ−ＭＯＳ−ＬＳＩの一層の高速動作が可能となる。ここで等価な方位とは、各指数の順序が入れ替わった方位およびそれから少なくとも１つの指数の符号を反転させた方位であり、その中で上記の通り＜１１１＞面内に存在する方位は、［−１１０］軸方位、［１０−１］軸方位、［−１０１］軸方位、［０１−１］軸方位、［０−１１］軸方位となる。
【００９８】
なお、［１−１０］軸又はこれに等価な軸は、結晶の＜１１１＞面内で、それぞれ１２０度の角度で交わる３方位である。従って、この方位に直交する＜１１１＞面内の方向、すなわち［１１−２］結晶軸やこれと等価な＜１１１＞面内に存在する軸（例えば、［１−２１］結晶軸、［２−１−１］結晶軸等）に平行に、ゲートパターンの長手方向を形成すると、そのゲートを含むＭＯＳトランジスタ内の電子及びホールの移動方向を、移動度の大きな［１−１０］軸方位や［−１１０］軸方位と一致させることができ、Ｃ−ＭＯＳ−ＬＳＩの一層の高速動作が可能となる。
【００９９】
ここで、実際には、正方形の外形のレチクルに対して、その辺と平行でない微細パターンの描画精度（パターン幅均一性）は、平行な微細パターンに対して劣るため、レチクル上のパターン方位は、レチクル外形の正方形の辺の向きに揃えることが好ましい。しかし、上記の結晶の＜１１１＞面内で、それぞれ１２０度の角度で交わる３方位の［１−１０］軸又はこれに等価な軸のうちの１つを、レチクル外形の１つに一致させると、他の２方位は、レチクルパターンの形成精度上、好ましくない方位になってしまう。従って、表面に垂直な結晶軸が［１１１］軸であるウエハを使用してより高速なＣ−ＭＯＳ−ＬＳＩを実現する場合、実質的に使用可能なゲートパターンの長手方向は、１方向（［−１１２］軸及びこれと等価な軸方向の中のいずれか１方向）に揃える必要が生じる。以下、この点について考察する。
【０１００】
図８（Ａ）は、表面に垂直な結晶軸が［１１１］軸であるシリコンウエハのウエハ表面内におけるシリコン結晶の方位を表わす図である。すなわち、ウエハ表面は、シリコン結晶の＜１１１＞面に一致している。図示した通り、［１１１］軸は、紙面に垂直（すなわちウエハ表面に垂直）な方向であり、ウエハ面内には、電子及びホールの移動度が大きな方位である［１１０］軸と等価な結晶軸（［０−１１］軸、［−１１０］軸、及び［−１０１］軸）が１２０度の角度間隔で並んでいる。なお、同図ではウエハの回転方向を所定の方向に設定して、［−１１０］軸と図面のＹ軸が一致するものとしている。
【０１０１】
ＭＯＳトランジスタの動作速度を速めるには、トランジスタ内の電子及びホールの移動方向を、上記［１１０］軸又はこれと等価な軸方向に一致させることが望ましいので、ゲートパターンの長手方向としては、図８（Ａ）にゲートパターンＧ１，Ｇ２，Ｇ３として示すように、［１１０］軸又はこれと等価な軸方向に直交する方向に配向させることが望ましい。従って、ゲートパターンの長手方向は、図８（Ａ）の場合には、＜１１１＞面内で［−１１０］軸方向と直交する［１１−２］軸方向（これは図面のＸ軸と一致）が長手となるゲートＧ１、＜１１１＞面内で［−１０１］軸方向と直交する［１−２１］軸方向が長手となるゲートＧ２、又は＜１１１＞面内で［０−１１］軸方向と直交する［２−１−１］軸方向が長手となるゲートＧ３の、互いに１２０度の回転関係を持った３方向に配置されることが好ましい。
【０１０２】
なお、図８（Ａ）中の、破線で囲まれた長方形の領域ＥＸＦは、本実施形態の露光装置の投影光学系の露光視野領域であり、その長辺方向は図中のＸ方向と一致、すなわち上記のゲートＧ１の長手方向及びシリコン結晶の［１１−２］軸方向と一致している。
【０１０３】
図８（Ｂ）は、本実施形態の露光装置で使用するレチクルの上面図である。そのパターンエリアＰＡ内には、転写すべきパターンの原版が描画されているが、その描画精度（線幅精度及び描画位置精度）は、パターンを描画するＥＢ（電子線）描画機等の精度により、そのパターンが、レチクル（正方形）自体の外形辺に平行な方向（図中ではＸ方向及びＹ方向）である場合に高く、それに対して傾いている方向の場合には低くなる。
【０１０４】
従って、ウエハ上に高精度のパターンを形成するためには、レチクル上のパターンの長手方向を、パターンＰ１，Ｐ２のようにレチクル外形辺に平行なＸ方向及びＹ方向に設定することが好ましく、現状では一般的にそのような方向のパターンが使用されている。
【０１０５】
図８（Ａ）のように、表面が＜１１１＞面であるウエハを使用する場合には、好ましいゲートパターンの方向が、１２０度毎の３方向に限定されるので、上記レチクルパターンの描画精度の制約と、トランジスタ動作速度からの制約とを同時に満たすゲートパターンの長手方向は、図８（Ａ）中のＸ方向に平行なゲートパターンＧ１の方向のみに限定されることになる。
【０１０６】
上述した本実施形態に係る投影露光装置を用いて半導体デバイス、その他の電子デバイスを製造するに際しては、本実施形態の投影露光装置が高解像度を提供するパターン方向性と、上記のトランジスタ動作速度及びレチクル描画精度の観点から定まるパターンの方向性を、揃えることにより、より一層の高速動作が可能な電子デバイスを製造することができる。
【０１０７】
すなわち、その表面が結晶の＜１１１＞面に一致するシリコンウエハ（すなわち表面の垂線は［１１１］軸に一致する）を使用し、該シリコンウエハをその［−１１０］軸が投影光学系露光視野の短辺方向に一致するように（すなわちその［１１−２］軸が投影光学系露光視野の長辺方向に一致するように）投影露光装置のウエハステージ（２６）上に載置し、レチクル上の微細なゲートパターンの長手方向を、投影光学系露光視野の長辺方向に一致するように配置して、上述したようにウエハ上に至る結像光束の偏光方向が投影光学系露光視野の長辺方向にほぼ一致する偏光方向（電場方向）の略直線偏光で照明する。
【０１０８】
これにより、シリコン結晶上で高速動作に適した方向のゲートを、より微細な線幅で、より高精度に露光転写することが可能となり、電子デバイスの性能を大幅に向上することが可能になる。
【０１０９】
なお、上記の説明中の結晶軸の指数は、ウエハ表面に対して垂直上方の方位を［１１１］軸方向とし、これをもとに他の軸の指数を決定したが、この軸を、［１１−１］軸や［１−１１］軸等の、［１１１］軸と等価な軸（指数の順序を並び替えた軸及び一部の指数の符号を反転した軸）として、他の軸の方位を表記しても、本質は全く変わらない。従って、図８（Ａ）に示したシリコンウエハ表面の［０−１１］軸、［−１１０］軸、及び［−１０１］軸についても［１１０］軸と等価な軸であれば、他の軸であっても良い。また、投影光学系の露光視野長辺方向に合致させるべき軸も、＜１１１＞面と等価な面内に存在する［１１０］軸と等価な軸に直交する軸であれば、すなわち［１１２］軸と等価な軸であれば、どの結晶軸でも構わないことは言うまでもない。
【０１１０】
本実施形態の走査型露光装置は、その投影光学系の露光視野長辺方向と照明光の偏光方向が概ね一致しているため、露光視野長辺方向と平行な方向に長手方向を持つパターンについて、解像度やコントラストが優れている。従って、その表面に垂直な結晶軸が［１１１］軸であるシリコンウエハに、１方向に揃ったゲートパターンを形成するのに特に好適であり、加えて、その表面に垂直な結晶軸が［１１１］軸であるシリコンウエハの結晶方位を、露光視野長辺方向と［１１−２］軸及びこれと等価な＜１１１＞面内の軸方位の中のいずれか一方位が平行になるように設定することにより、上記の好ましい条件を満たす結果、高速動作が可能な電子デバイスを製造することができる。
【０１１１】
なお、露光視野長辺方向とウエハの所定の結晶軸とを一致させることは、ウエハ周縁の所定の方向にノッチやオリエンテーションフラット若しくは識別マーク等を形成しておくことで、通常の露光装置が行なうプリアライメントと同様の手法で容易に行うことができる。
【０１１２】
また、上記のウエハの結晶軸は、表面に垂直な方向と［１１１］軸が完全に一致している必要は無く、角度で５度程度以内であれば、本発明の効果を十分に発揮することができる。
【０１１３】
ところで、表面に垂直な結晶軸が［１１０］軸であるウエハ（以後［１１０］ウエハともいう）を使用すると、従来Ｃ−ＭＯＳ−ＬＳＩで使用されていた、表面に垂直な結晶軸が［１００］軸であるウエハ（以後［１００］ウエハともいう）や、上記の表面に垂直な結晶軸が［１１１］軸であるウエハ（以後［１１１］ウエハともいう）を使用した場合よりも、ウエハ上のトランジスタの動作速度を、一層向上させることが可能になる。
【０１１４】
ただし、この場合にも、トランジスタ内の電子又はホールの移動方向を、図９（Ａ）に示した通り、表面に垂直な結晶軸が［１１０］軸であるウエハ（すなわち表面が結晶の＜１１０＞面であるウエハ）の表面のうち、［−１１０］軸と等価な軸方向に概ね一致させた場合についてのみ動作速度の向上が可能となる。
【０１１５】
従って、ウエハ上に形成すべきトランジスタゲートパターンの長手方向は、図９（Ａ）に示したパターンＧ４の通り、図中のＸ方向に限定すべきである。なお、図９（Ａ）に示したウエハ中の結晶軸方向は、［−１１０］軸又はこれに等価な軸方向が、図中のＹ方向に一致し、［００−１］軸又はこれに等価な軸方向が、図中のＸ方向に一致したものである。またＸ方向は、本実施形態の露光装置の投影光学系の視野ＥＸＦの長辺方向と一致し、本実施形態の露光装置の照明光の偏光（直線偏光）の主成分の偏光方向と一致した方向である。
【０１１６】
このように、本実施形態の露光装置に対して、［１１０］ウエハを上記回転方向（即ち照明光の偏光（直線偏光）の主成分の偏光方向とシリコン結晶の［００１］軸又はこれと等価な軸が平行になるような回転方向）で配置することにより、電子及びホールの移動方向を、［１１０］ウエハ上で電子及びホールの移動度の大きな方向である［−１１０］又はこれと等価な方向とするトランジスタ（すなわち電子及びホールの移動方向と直交するゲートパターンの長手方向がシリコン結晶の［００１］軸又はこれと等価な軸と平行であるトランジスタ）のゲートパターンを、より微細にかつ高精度で転写することが可能になる。
【０１１７】
これによって、従来より一層高速な電子デバイス（Ｃ−ＭＯＳ−ＬＳＩ）を製造することが可能になる。
【０１１８】
図９（Ｂ）は、この場合に使用するレチクル上面図である。そのパターンエリアＰＡ内には、転写すべきパターンの原版が描画されている。ただし、図９（Ａ）のように表面が＜１１０＞面であるウエハを使用する場合には、好ましいゲートの方向が１方向に限定されるので、パターン原版の長手方向も、図９（Ａ）中のＸ方向に平行なゲートパターンＧ４の方向のみに限定されることになる。
【０１１９】
なお、半導体ウエハ（シリコンウエハ）は、最近提案されている歪みシリコンであっても構わない。歪みシリコンとは、Ｃ−ＭＯＳ−ＬＳＩが形成されるウエハ表面部分で、半導体の結晶構造が意図的な歪み（伸縮）を持ったものである。
【０１２０】
例えば、シリコンウエハの表面に、シリコン結晶よりも格子定数の大きなシリコン・ゲルマニウム結晶を薄膜として形成し、その上に再度シリコン結晶を薄膜として形成した場合、最上層の（表面の）シリコン層は、下層のシリコン・ゲルマニウム結晶の格子定数の影響を受けて引っ張られ、その結晶格子が伸縮され歪む。その結果、この最上層の（表面の）シリコン層での電子及びホールの移動度が上昇し、すなわちトランジスタの動作速度を向上することができる。
【０１２１】
一般には、この歪みは、ウエハ面内で概ね等方的に生じるが、所定のプロセスにより、この歪みを所定の１方向に限定することも可能である。例えば、上記のシリコン・ゲルマニウム膜の成膜及びその上層へのシリコン膜の成膜を、シリコンウエハの［１１０］面の上で行なうと、その歪み方向も、ほぼ１方向に限定される。
【０１２２】
このように、表面の歪み方向が、所定の１方向に限定されたウエハでは、その表面内の電子又はホールの移動度も、上記所定の１方向又はこれと直交する方向で最大となるため、トランジスタの形成方向を、そのトランジスタ内での上記電子あるいはホールの移動度が最大となる方向に合わせることで、トランジスタの動作速度を大幅に向上することが可能となる。
【０１２３】
この場合、トランジスタのゲートパターンの長手方向は、上記電子あるいはホールの移動度が最大となる方向に対して、直交する方向に合致させることが望ましく、シリコンウエハ上の全てのトランジスタのゲートパターンの長手方向が、１方向に揃うことが望ましい。
【０１２４】
本実施形態の露光装置では、投影光学系の長方形の露光視野の長辺方向に平行な直線偏光を多く含む照明光でウエハを露光するので、上記の非等方的な歪みシリコンウエハの露光に際して、トランジスタのゲートパターンを、投影光学系の露光視野の長辺方向（第２の方向）に平行に設定することで、従来の露光装置及び露光方法に比べて、より線幅制御性が良好で、高精度で微細なゲートパターンの転写が可能になる。すなわち、上記非等方的な歪みシリコンウエハの、その表面での電子またはホールの少なくとも一方の移動度が最大となる方向と、本露光装置が供給する概ね直線偏光の照明光の偏光方向（電場の方向）とを、直交させて配置して露光を行うことで、製造する電子デバイス中のゲートパターンの線幅及び線幅の均一性を、従来よりも一層向上させることができ、歪みシリコンウエハの採用と相俟って、従来の電子デバイスより一層高速な電子デバイスを製造することが可能となる。
【０１２５】
なお、以上の実施形態では、電子デバイスとしてＣ−ＭＯＳ−ＬＳＩを想定して説明したが、そのようなＣ−ＭＯＳ−ＬＳＩに限定されるものではなく、本発明は、ｎ−ＭＯＳやｐ−ＭＯＳや他のデバイスの製造にも同様に適応されるべきものであることは言うまでもない。
【０１２６】
また、露光装置の用途としては半導体装置製造用の露光装置に限定されることはなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。さらに、マイクロマシン、ＤＮＡチップ、マスク等を製造するための露光装置にも適用することができる。
【０１２７】
本実施形態の露光装置は、複数のレンズ等から構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。尚、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
【０１２８】
半導体デバイスは、一般にデバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを制作するステップ、シリコン材料からウエハを制作するステップ、露光装置によりレチクルのパターンをレジスト塗布済みのウエハに露光転写して現像するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。
【０１２９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができることは言うまでもない。
【０１３０】
【発明の効果】
以上本発明によれば、基板に入射する照明光（露光光）を、マスク及び基板の移動方向に直交する方向に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とする照明光で照明しつつ、該基板を露光するようにしたので、当該移動方向に直交する方向に沿う方向に延びるラインパターンについての投影像のコントラストを高くすることができ、微細なパターンを高精度転写することができる。
【０１３１】
また、露光転写するパターンの微細度が従来と同程度で良いなら、投影光学系の放射方向の残存収差の許容値を、従来の投影光学系に比べて緩めることができる。特に倍率収差許容値の緩和により、投影光学系のコストダウンを図ることができるので、本発明により、安価な投影露光装置を提供することが可能になる。
【０１３２】
さらに、投影光学系の色収差補正はそのままで、光源のスペクトル幅を緩和することもできる。狭帯化レーザーの場合、スペクトル幅の緩和はレーザー狭帯化素子の簡素化を意味し、レーザー出力の増大と狭帯化素子寿命の延長をもたらし、露光装置の処理能力の向上と、狭帯化素子のランニングコストひいては露光装置のランニングコストの削減が可能になる。
【０１３３】
また、マスク及び基板の移動方向に直交する方向に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とする照明光を用いて露光することに加えて、基板上に露光転写するゲートパターン等のパターンの方向を基板の結晶軸との関係で最適化したので、高速動作が可能なデバイスを製造することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態のレチクルの平面図である。
【図３】本発明の実施の形態のパターン方向と偏光方向の関係を示す図であり、パターン方向と偏光方向が平行である場合を示している。
【図４】本発明の実施の形態のパターン方向と偏光方向の関係を示す図であり、パターン方向と偏光方向が直交する場合を示している。
【図５】本発明の実施の形態の露光視野を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態の偏光制御素子の構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態の照明光学系に蛍石レンズを使用した場合の好適なレンズ配置を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態のウエハ結晶軸とパターンの形成方向の関係を示す図であり、（Ａ）はウエハの平面図、（Ｂ）はレチクルの平面図である。
【図９】本発明の実施の形態のウエハ結晶軸とパターンの形成方向の関係を示す図であり、（Ａ）はウエハの平面図、（Ｂ）はレチクルの平面図である。
【符号の説明】
１…光源
５…偏光制御素子（調整装置）
１４…視野絞り（整形装置）
１８…レチクル（マスク）
１９…レチクルステージ（ステージ装置置）
２４…投影光学系
２５…ウエハ（感応基板）
２６…ウエハステージ（ステージ装置）
３１…露光視野
３２〜３４…主要パターン
Ｉ０〜Ｉ４…照明光[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method used when manufacturing a semiconductor integrated circuit, a liquid crystal display element, a thin-film magnetic head, other micro devices, a photomask, or the like by using a photolithography technique.
[0002]
[Prior art]
When forming a fine pattern of an electronic device such as a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal display, a pattern of a reticle (also referred to as a mask), which is drawn by enlarging a pattern to be formed by about 4 to 5 times, using a projection exposure apparatus. In this method, a method of reducing exposure transfer onto a substrate to be exposed such as a wafer is used.
[0003]
A projection exposure apparatus used for transfer has shifted the exposure wavelength to a shorter wavelength side in order to cope with miniaturization of a semiconductor integrated circuit. At present, the wavelength is mainly 248 nm of KrF excimer laser, but 193 nm of shorter wavelength ArF excimer laser is also entering the stage of practical use. Then, F of a shorter wavelength of 157 nm is used. 2 Laser or Ar with a wavelength of 126 nm 2 There has been proposed a projection exposure apparatus using a light source such as a laser in a wavelength band called a vacuum ultraviolet region.
[0004]
In addition, since high resolution can be achieved not only by shortening the wavelength but also by increasing the numerical aperture (NA) of the optical system, development of a larger NA of the optical system is also being performed. In order to realize high resolution, it is necessary to reduce the aberration of the projection optical system. Therefore, in the process of manufacturing the projection optical system, the wavefront aberration is measured using light interference, the amount of residual aberration is measured with an accuracy of about 1/1000 of the exposure wavelength, and the projection optical system is adjusted based on the measured value. Are doing.
[0005]
Such a large NA and a low aberration can be easily realized in an optical system having a small visual field. However, as the exposure apparatus, the processing capability (throughput) improves as the field of view (exposure field) increases. Therefore, in order to obtain a substantially large exposure field using a projection optical system having a small field of view but a large NA, during exposure, a mask and a wafer are relatively scanned while maintaining their imaging relation. The pattern exposure apparatus has become the mainstream in recent years.
[0006]
A projection optical system used in a scanning exposure apparatus generally has a rectangular good image area (exposure field) that is long in one direction and short in a direction perpendicular to the one direction. In such an optical system, a reflection optical system may be used, but a refractive optical system is generally used. In this case, the rectangular exposure field is a rectangle that includes a diameter passing through the center of the circle and is inscribed in the circle from a circle that is an original good image range of the refraction optical system composed of a combination of circular lenses. It is common. The reason is that such a rectangular field of view can maximize the length of the long side of the field of view and is most efficient.
[0007]
However, when a catadioptric optical system is adopted as the projection optical system, the good image range of the projection optical system is not always circular, so that the exposure field is not necessarily rectangular including the diameter of the circle, but is circular. It may be a rectangle centered on a position eccentric from the center.
[0008]
The direction in which the relative scanning (scanning) is performed is a direction orthogonal to the long side direction. Therefore, the field of view of the projection optical system in the short side direction of the rectangle is enlarged by the relative scanning, so that the narrow field of view in the short side direction does not matter.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the exposure area exposed by the scanning exposure apparatus is obtained in one direction by the field of view of the projection optical system, and the imaging performance of the projection optical system changes according to the position. The transfer characteristics of the pattern also change.
[0010]
On the other hand, the direction orthogonal to the direction is the direction enlarged by the relative scanning (scan) of the reticle and the wafer, and the imaging performance of the projection optical system is uniform in the direction.
[0011]
By the way, in general, an aberration that degrades the imaging characteristic remains in the optical system. In a projection optical system for a projection exposure apparatus, residual aberrations are extremely small as compared with optical systems for other uses, but it is inevitable that some aberrations remain.
[0012]
These residual aberrations include a component that blurs the transferred image in the radial direction from the optical axis of the projection optical system to the periphery (radial direction component) and a component that blurs the condensed image in the concentric direction centered on the optical axis of the projection optical system (concentric direction). Component), of which the component in the radial direction is generally larger.
[0013]
The radial component aberration is coma or chromatic aberration of magnification. It is difficult to correct coma aberration both in terms of design and manufacturing error, and it is difficult to completely eliminate it. Correction of chromatic aberration of magnification requires a large amount of expensive lens material for correcting the secondary spectrum of the lens, and the complete correction significantly increases the lens price. On the other hand, it is possible to reduce the influence of chromatic aberration by narrowing the wavelength width of the laser (excimer laser, etc.) that is the light source (narrow band), but the output is reduced by the narrow band of the laser, Therefore, the illuminance of the exposure light on the wafer surface decreases. Therefore, the processing capacity (throughput) of the exposure apparatus decreases, such as the need to lengthen the illumination time, and the productivity decreases. Further, since the optical element required for narrowing the laser band also has a life, it needs to be periodically replaced, which increases the running cost of the laser.
[0014]
The present invention has been made to address such a problem, and enables high-precision transfer of important patterns among patterns to be transferred onto a substrate, and also reduces chromatic aberration of magnification and some coma. It is an object of the present invention to realize an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method capable of transferring a fine pattern equal to or more than the conventional one even when using an optical system in which aberrations in concentric components remain.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, in the description given in this section, the present invention will be described in association with reference numerals shown in the drawings representing the embodiments, but each constituent element of the present invention is limited to those shown in the drawings with these reference numerals. Not done.
[0016]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a scanning exposure apparatus for transferring an image of a pattern formed on a mask (18) onto a substrate (25). (19, 26) that relatively moves along the first direction (Y direction), an illumination optical system (IL) that illuminates the mask, and projects the pattern of the mask onto the substrate. A projection optical system (24), wherein the illumination optical system changes the polarization state of the illumination light irradiated onto the substrate via the projection optical system in a direction parallel to a second direction orthogonal to the first direction. There is provided an exposure apparatus having a function of illuminating the mask so that the main component is linearly polarized light having a different polarization direction. Here, “mainly composed of linearly polarized light” means that the illumination light is completely polarized light having only the linearly polarized light as a component, or is partially polarized light that also includes natural light or other polarized light. When the illumination light is partially polarized, the degree of polarization is desirably 80% or more. "Degree of polarization" refers to the ratio of the energy of the linearly polarized light to the total energy of the partially polarized light. The “polarization direction” refers to the direction of the electric field vector of light.
[0017]
According to the present invention, when the pattern of the mask is transferred to the substrate, the polarization state of the illumination light (exposure light) applied to the substrate is parallel to a second direction orthogonal to the first direction as the moving direction. Since the pattern of the mask is exposed and transferred to the substrate as a polarization state mainly composed of linearly polarized light in the direction, projection of a line pattern extending in the direction along the second direction among the patterns formed on the mask. It is possible to increase the contrast of an image and to transfer a fine pattern with high accuracy.
[0018]
In the present invention, the illumination optical system (IL) is a shaping device that shapes a cross-sectional shape of the illumination light irradiated onto the substrate into a slit shape (rectangular shape or strip shape) having a longitudinal direction in the second direction. 14). As a result, adverse effects due to residual aberration of the projection optical system can be mitigated, and high-precision transfer can be performed. Since the mask and the substrate have an image forming relationship (that is, the pattern of the mask is projected), making the cross-sectional shape of the illumination light on the substrate into a slit shape irradiates the mask (18). Illumination light (I 4 This can be realized by making the cross-sectional shape of ()) a slit shape.
[0019]
In these cases, the stage device (19, 26) is configured such that, of the patterns formed on the mask (18), the longitudinal direction of the line pattern (32 to 34) and the second direction (X direction) are substantially the same. The mask can be held so as to be parallel to each other, and when there are two or more types of line patterns in directions different from each other (for example, directions orthogonal to each other), particularly high precision It is desirable to hold the mask so that the longitudinal direction of the main line pattern to be transferred is substantially parallel to the second direction. As described above, since the exposure accuracy of the line pattern extending in the direction along the second direction can be increased, the main line pattern can be positively set along the second direction, thereby making the main line pattern active. The exposure accuracy of a simple line pattern can be increased.
[0020]
In the present invention, the illumination optical system (IL) emits light (I) supplied from a light source (1). 0 ) Through the projection optical system (24) to illuminate the substrate (25) as illumination light mainly composed of linearly polarized light having a polarization direction parallel to the second direction (X direction). An apparatus (5) can be provided. When the light source (1) for supplying light to the illumination optical system (IL) emits light mainly composed of linearly polarized light in a polarization direction parallel to a specific direction, the adjusting device (5) includes: A polarization rotating device (for example, a half-wave plate) that rotates the plane of polarization of the linearly polarized light of the illumination light applied to the substrate (25) so as to be along the second direction is used. However, without using such an adjusting device (5), an optical system positional relationship between the light source (1) and the illumination optical system (IL) is appropriately set, and a polarization direction parallel to the second direction is set. The substrate may be irradiated with illumination light mainly composed of linearly polarized light via the projection optical system. When the light source (1) that supplies light to the illumination optical system (IL) emits natural light or other polarized light (circularly polarized light or elliptically polarized light), the light from the light source is used as the adjusting device (5). Is used for adjusting the illumination light to illumination light mainly composed of linearly polarized light having a polarization direction parallel to the second direction (for example, a linear polarizer, a quarter-wave plate).
[0021]
In the present invention, the illumination optical system (IL) mainly converts linearly polarized light having a polarization direction parallel to the second direction into illumination light applied to the substrate (25) via the projection optical system (24). A switching mechanism for selectively switching illumination light as a component, natural light, circularly polarized light, or elliptically polarized light can be provided. This makes it possible to select an appropriate illumination light according to the content of the pattern to be exposed and transferred.
[0022]
In order to solve the above-mentioned problem, according to a second aspect of the present invention, the illumination light (I 4 In an exposure apparatus that transfers an image of a pattern formed on a mask (18) onto a substrate (25) via a projection optical system (24), the exposure field of the projection optical system (24) is changed. A shaping device (14) for shaping into a shape having a longitudinal direction; 4 ) And at least one of the shaping device (14) are adjusted so that the longitudinal direction of the exposure field of the projection optical system on the substrate and the polarization direction of the illumination light applied to the substrate are mutually different. An exposure apparatus having an adjusting device (5) for making the exposure device parallel is provided.
[0023]
In the exposure apparatus according to the present invention, the mask is provided with the illumination (I 4 A) an illumination optical system (IL) for illuminating with light; and the shaping device (14) may be provided in the illumination optical system (IL).
[0024]
Further, in the present invention, the adjusting device (5) is configured to irradiate the light from the light source on the substrate with illumination light mainly composed of linearly polarized light having a polarization direction parallel to a longitudinal direction of the exposure field of the projection optical system. Can be adjusted.
[0025]
Further, the exposure apparatus of the present invention includes a stage device (19, 26) for relatively moving the mask (18) and the substrate (25) along a first direction (Y direction). The longitudinal direction of the visual field may be a direction (X direction) orthogonal to the first direction.
[0026]
According to a third aspect of the present invention, in the exposure apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the illumination optical system has a plurality of optical elements formed of a fluoride crystal; An exposure apparatus is provided, wherein the type of crystal axis of some optical elements is different from the type of crystal axis of another optical element in the optical axis direction of the illumination optical system.
[0027]
In this case, a crystal axis orthogonal to an optical axis direction of the illumination optical system in the some optical elements is a crystal axis orthogonal to an optical axis direction of the illumination optical system in the other optical element. The illumination optical system can be arranged so as to be mutually rotated about the optical axis of the illumination optical system as a central axis.
[0028]
Note that “the crystal axis type of some optical elements is different from the crystal axis type of other optical elements” means that the crystal axis of the optical axis direction of the illumination optical system of some optical elements is, for example, [ In the case of the [111] crystal axis, it means that the crystal axis in the optical axis direction of the illumination optical system of some of the other optical elements is a crystal axis other than the [111] crystal axis (for example, the [100] crystal axis). .
[0029]
By arranging the plurality of optical elements in the predetermined relationship as described above, the birefringence of the optical elements can be corrected or canceled, and the birefringence adversely affects the polarization direction and the polarization state of the illumination light. Can be reduced.
[0030]
In order to solve the above-described problem, according to a fourth aspect of the present invention, a mask (18) on which a pattern is formed and a substrate (25) are relatively moved along a first direction (Y direction). An exposure method for transferring a pattern of the mask onto the substrate via a projection optical system, wherein the illumination light applied to the substrate has a slit shape having a longitudinal direction in a second direction orthogonal to the first direction. An exposure method is provided, wherein the illumination light is illumination light mainly composed of linearly polarized light parallel to the second direction. In this case, among the patterns formed on the mask, it is preferable to set the longitudinal direction of the line pattern and the second direction to be substantially parallel.
[0031]
Here, the “illumination light having linearly polarized light as a main component” refers to completely polarized light in which the illumination light includes only the linearly polarized light, or partial polarization including natural light or other polarized light. When the illumination light is partially polarized, the degree of polarization is desirably 80% or more. "Degree of polarization" refers to the ratio of the energy of the linearly polarized light to the total energy of the partially polarized light. The “polarization direction” refers to the direction of the electric field vector of light.
[0032]
According to the present invention, light is exposed using slit-shaped illumination light having, as a main component, linearly polarized light having a polarization direction parallel to a second direction orthogonal to the first direction as a moving direction, and having a longitudinal direction in the second direction. As a result, of the patterns formed on the mask, the contrast of the projected image of the line pattern extending in the direction along the second direction can be increased, and the projection optics for projecting the pattern of the mask onto the substrate The adverse effects due to system aberrations can be mitigated, and fine patterns can be transferred with high precision.
[0033]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an illumination light (I 4 In an exposure apparatus that transfers an image of a pattern formed on a mask (18) onto a substrate (25) via a projection optical system (24), the exposure field of the projection optical system (24) is changed. , Shaped into a shape having a longitudinal direction, and the illumination light (I 4 And b) transferring the image of the pattern of the mask onto the substrate by setting the polarization direction of the method to be parallel to the longitudinal direction of the exposure field.
[0034]
In the present invention, exposure can be performed in a state where a longitudinal direction of a line pattern and a longitudinal direction of the exposure field are set to be substantially parallel to each other among the patterns formed on the mask.
[0035]
In the present invention, when the mask (18) and the substrate (25) are exposed while being relatively moved along a first direction (Y direction), a longitudinal direction of the exposure visual field is: The direction can be orthogonal to the first direction.
[0036]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus according to the first, third or third aspect of the present invention, or device manufacturing using the exposure method according to the fourth or fifth aspect of the present invention. A method, wherein a silicon crystal substrate whose direction perpendicular to the surface substantially coincides with a [111] crystal axis is used as the substrate, and a [11-2] crystal axis orthogonal to the [111] crystal axis or A device manufacturing method is provided, wherein the substrate is exposed to the illumination light in a state where an equivalent crystal axis is aligned with the second direction or the longitudinal direction of the exposure field. In this case, the gate pattern formed on the mask can be exposed and transferred onto the substrate so as to be substantially parallel to the [11-2] crystal axis or a crystal axis equivalent thereto. . Semiconductor devices that can operate at higher speeds, other electronic devices, and the like can be manufactured.
[0037]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus according to the first, second or third aspect of the present invention, or device manufacturing using the exposure method according to the fourth or fifth aspect of the present invention. A silicon crystal substrate whose direction perpendicular to the surface substantially coincides with the [110] crystal axis, wherein the [00-1] crystal axis orthogonal to the [110] crystal axis or A device manufacturing method is provided, wherein the substrate is exposed to the illumination light in a state where an equivalent crystal axis is aligned with the second direction or the longitudinal direction of the exposure field. In this case, the gate pattern formed on the mask can be exposed and transferred onto the substrate so as to be substantially parallel to the [00-1] crystal axis or an equivalent crystal axis. Semiconductor devices that can operate at higher speeds, other electronic devices, and the like can be manufactured.
[0038]
According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus according to the first, second or third aspect of the present invention, or device manufacturing using the exposure method according to the fourth or fifth aspect of the present invention. The method, wherein, as the substrate, a semiconductor wafer having a semiconductor crystal structure of a surface layer thereof distorted in at least one predetermined direction, and a direction in which the mobility of at least one of electrons or holes in the surface layer is maximized. A device manufacturing method is provided, wherein the substrate is exposed in a state where the substrate is aligned with the first direction or a direction orthogonal to a longitudinal direction of the exposure field. In this case, a semiconductor wafer of a silicon crystal layer can be used as the surface layer. Semiconductor devices that can operate at higher speeds, other electronic devices, and the like can be manufactured.
[0039]
In the specification of the present application, “a crystal axis equivalent to a crystal axis” refers to a crystal axis in which the order of indices of the crystal axis is changed with respect to a certain crystal axis, and at least a part of each index. For example, when a certain crystal axis is the [abc] crystal axis, [acb], [bac], [bca], [cab], [cba], [−abc] , [-Acb], [-bac], [-bca], [-cab], [-cba], [a-bc], [a-cb], [b-ac], [b-ca], [C-ab], [c-ba], [ab-c], [ac-b], [ba-c], [bc-a], [ca-b], [cb-a], [- a-bc], [-a-cb], [-b-ac], [-b-ca], [-c-ab], [-c-ba], [abc] [A-c-b], [b-a-c], [b-c-a], [c-ab], [c-ba], [-a-bc], [ -A-c-b], [-b-a-c], [-b-c-a], [-c-a-b], and [-c-b-a] are equivalent crystal axes. .
[0040]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0041]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. The exposure apparatus is a step-and-scan type (scanning type) projection exposure apparatus. In the following description, the XYZ rectangular coordinate system shown in FIG. 1 is set, and description will be made with reference to the XYZ rectangular coordinate system. In the XYZ orthogonal coordinate system, the Y axis and the Z axis are set so as to be parallel to the paper surface, and the X axis is set so as to be perpendicular to the paper surface. In 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 direction along the Y axis is the scanning (scanning) direction.
[0042]
The scanning projection exposure apparatus according to this embodiment includes a
[0043]
A reticle (mask) 18 on which a pattern to be transferred is formed is held by suction on a
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
KrF (krypton fluorine) excimer laser (wavelength 248 nm), ArF (argon fluorine) excimer laser (wavelength 193 nm), F 2 Illumination light I emitted from a
[0047]
The configuration of the illumination optical system IL is as follows. Illumination light I supplied from
[0048]
Illumination light I that has passed through
[0049]
The luminous flux emitted from the
[0050]
This exposure apparatus is a scanning type exposure apparatus, and the
[0051]
The
[0052]
Since the ordinary projection optical system does not include a member (wave plate or polarization beam splitter) that changes the polarization direction of the illumination light (exposure light), the illumination light irradiated on the
[0053]
In the above-described excimer laser light source and fluorine laser light source, the emission light (illumination light I 0 ) Becomes substantially linearly polarized light. Therefore, in order to make the polarization direction of the linearly polarized light coincide with the predetermined direction, for example, a half-wave plate made of an optical material having birefringence such as quartz (silicon dioxide crystal) or magnesium fluoride crystal is used. Insert in the specified direction. Note that, in the optical relative positional relationship between the
[0054]
When the
[0055]
Here, the illumination light applied to the
[0056]
FIG. 2 is a plan view showing an example of the reticle mounted on the
[0057]
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
[0058]
In FIG. 2, an
[0059]
At the time of exposure, the
[0060]
Next, one of the features of the present invention, the relationship between the pattern direction and the long side of the exposure field and the relationship between the illumination light polarization direction will be described.
[0061]
3 (A) to 3 (C) and FIGS. 4 (A) to 4 (D) are diagrams for showing the relationship between the pattern direction and the polarization direction, and FIGS. 3 (A) and 4 (A) are diagrams. Each of the
[0062]
Illumination light I diffracted into a
[0063]
Such diffracted light (the diffracted light spread in the Y direction from the pattern extending in the X direction (the pattern in the X direction) as described above) passes through the pupil plane EP due to the image forming action of the projection
[0064]
Along with the refraction of the light beam, the polarization direction rotates in a direction orthogonal to the traveling direction of the light beam. This obeys the physical laws of light that the direction of the electric field is always orthogonal to the direction of travel of light.
[0065]
Although the diffracted lights DM2 and DP2 in FIG. 4A are linearly polarized light in the Y direction on the pupil plane EP, the polarization direction changes according to the refraction of the diffracted lights DM2 and DP2. FIG. 4B is an enlarged view of the vicinity of the
[0066]
The intensity distribution of the interference fringes (image) due to such a light beam is represented by the square (energy) of the sum of the components in the Y direction of each polarized light (electric field) (intensity distribution IM2 shown by a solid line in FIG. 4C) and each polarized light. 4 (D), which is the sum of the square (energy) of the sum of the components in the Z direction of the (electric field) (energy distribution IM3 shown by a broken line in FIG. 4 (C)) (the sum of the X components is 0), and FIG. Is obtained as the intensity distribution IM4. However, at this time, since the signs of the Z-direction components of the electric field of the diffracted lights DM2 and DP2 are inverted due to the relationship between the angles of the two polarized lights, the intensity distribution IM3 is the intensity distribution IM2 of the image formed by the Y-direction component of the electric field. Out of phase, and the contrast is reduced.
[0067]
Therefore, as shown in FIG. 4A, when a pattern in the X direction is illuminated with linearly polarized light whose polarization direction is the Y direction, the polarization directions of the illumination light (each diffracted light) irradiated on the wafer are parallel to each other. Therefore, the contrast of the projected image is reduced, which is not suitable for transferring a fine pattern.
[0068]
On the other hand, the polarization direction of a light beam having a polarization direction in the X direction on the pupil plane EP, such as the diffracted lights D01, DM1, and DP1 in FIG. 3A, is such that the traveling direction of the light beam is refracted in the Y direction. Even in the X direction. Then, as shown in FIG. 3B, the
[0069]
Accordingly, as shown in FIG. 3A, the pattern in the X direction is changed so that the polarization direction of the illumination light (each diffracted light) irradiated on the wafer is all parallel to the X direction. When illuminated with linearly polarized light, which is the direction, the contrast of the projected image is high, which is suitable for transferring a fine pattern.
[0070]
Next, the relationship between the pattern direction and the long side of the exposure field will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows an
[0071]
The point image intensity distribution, which is the image forming characteristic on the
[0072]
Of these, coma is difficult to completely remove in terms of design and manufacturing errors. In addition, the magnification chromatic aberration is such that a material (for example, fluorite) suitable for removing chromatic aberration is frequently used as a material of a lens constituting the projection
[0073]
Since such aberration remains in the projection optical system, the
[0074]
In the present embodiment, the direction of the pattern to be transferred is set to the X direction (the direction of the pattern 37) for the pattern whose line width is fine and whose line width uniformity is very important. Therefore, the transferred image is not affected by the aberration in the radial direction. Therefore, even if the same projection optical system as that of the related art is used, a finer pattern can be resolved. In addition, the illumination light emitted from the illumination optical system IL is also linearly polarized light in the X direction, which is the optimal illumination for the pattern in the X direction (the direction parallel to the long side direction of the exposure field 31) as described above. A finer pattern can be resolved as compared with the related art.
[0075]
Alternatively, if the fineness of the pattern to be exposed is the same as that of the conventional projection optical system, the allowable value of the residual aberration in the radiation direction of the projection
[0076]
Further, the spectral width of the
[0077]
By the way, in the above-described embodiment, the illumination light I having the polarization direction parallel to the X direction on the
[0078]
For example, when the
[0079]
That is, the emitted light I 1 Is a linearly polarized light, the quarter-
[0080]
In the case where the
[0081]
In this embodiment, a step-and-scan type exposure apparatus in which the pattern of the mask is transferred to the substrate while the mask and the substrate are relatively moved and the substrate is sequentially moved step by step is described. Using an exposure field of view having a shape having a short side direction and a mask, the pattern of the mask is transferred to the substrate in a state where the mask and the substrate are stationary, and the substrate is sequentially moved step by step and exposed even by a step-and-repeat method. Good. The exposure apparatus to which the step-and-repeat method is applied is different from the step-and-scan method exposure apparatus in that the exposure is performed while the mask and the substrate are stationary with respect to each other. , And the same configuration as the exposure apparatus of the step-and-scan method. When the present invention is applied to this step-and-repeat type exposure apparatus, the polarization direction of the illumination light is adjusted by the
[0082]
Note that the light source of the exposure apparatus is F 2 In the case of vacuum ultraviolet light such as a laser, the material of the transmission optical member such as a lens to be used has a high transmittance to vacuum ultraviolet light, a fluoride crystal such as fluorite, or a fluorine-doped quartz such as a so-called quartz. Use modified quartz. Further, it is necessary to replace the optical path with a rare gas or nitrogen gas having a high transmittance for vacuum ultraviolet light.
[0083]
By the way, F 2 In an exposure apparatus using a laser as a light source, the material that can be used as a lens used in an illumination optical system or a projection optical system is substantially limited to fluorite due to transmittance. Fluorite is a crystal belonging to the cubic system, and it was conventionally thought that birefringence inherent to the crystal did not occur. NIST (National Institute of Standards and Technology: National Institute of Standards and Technology) announced that fluorite also has crystal-specific birefringence in the vacuum ultraviolet region.
[0084]
In the conventional exposure apparatus using random polarized illumination, the birefringence of the lens material constituting the illumination optical system hardly affects the final image forming performance. Therefore, the intrinsic birefringence of the fluorite lens disposed in the illumination optical system has not been a problem so far.
[0085]
However, when the mask pattern is illuminated with linearly polarized light as in the present invention, the rotation of the polarization direction due to the intrinsic birefringence of the fluorite lens in the illumination optical system may be problematic. That is, the intrinsic birefringence of the fluorite lens acts like a half-wave plate or a quarter-wave plate, and the polarization direction of the illumination light for illuminating the mask pattern surface may be shifted from a desired direction. is there. Further, the polarization state of the illumination light may be different depending on the location in the mask pattern plane. Therefore, F 2 In an exposure apparatus using a laser as an illumination light source and employing a crystal material such as fluorite for an illumination optical system, it is desirable to take the following measures.
[0086]
That is, among the fluorite lenses (S pieces) arranged in the illumination optical system, a predetermined number of pieces (S pieces) have their optical axes coincident with the [111] crystal axis, and A predetermined number (a) of the lenses and the remaining lenses (A-a) are arranged such that their crystal directions rotate by 60 degrees about the optical axis as the center of rotation, and the remaining B (a) = SA lens), the optical axis of which coincides with the [100] crystal axis, and a predetermined number (b) of the lenses and the remaining lens (Bb) are It is desirable to take measures such as arranging such that the crystal directions are rotated by 45 degrees with respect to the axis as the rotation center.
[0087]
FIG. 7 shows, as an example, a case in which the above-described measure is applied to lenses in four illumination optical systems, and four lenses L1, L2, L3 arranged along the optical axis LAX of the illumination optical system. L4 is a lens made of fluorite. Among these lenses, the lenses L1 and L2 are lenses whose optical axes (coincident with the optical axis LAX of the illumination optical system) coincide with the [100] axis of the fluorite crystal, and both lens in-plane directions (coaxial with the optical axis LAX). The crystal axes ([010] axis and [001] axis) of the fluorite crystal in a plane orthogonal to each other are rotated by 45 degrees as illustrated.
[0088]
The lenses L3 and L4 are lenses whose optical axes (coincident with the optical axis LAX of the illumination optical system) coincide with the [111] axis of the fluorite crystal, and both lenses have in-plane directions (coaxial with the optical axis LAX). The crystal axes ([0-11] axis, [-110] axis, and [-101] axis) of the fluorite crystal in a plane orthogonal to each other are in a relationship of being rotated by 60 degrees as illustrated.
[0089]
By taking such measures on the illumination optical system, the polarization state of the illumination light on the mask pattern surface can be changed to a desired linearly polarized light, and the effect of the present invention can be sufficiently exerted. .
[0090]
When fluorite is used as a lens in the projection optical system, the effect of intrinsic birefringence on the imaging performance of the projection optical system is determined by matching the optical axis of each fluorite lens to any crystal axis. It is possible to solve the problem by optimizing the number of rotations or the number of rotations of each lens about the optical axis as a rotation center. This application in the March 2002 SPIE (International Society for Optical Engineering Microlithography Symposium). It has been reported in papers etc. by the inventors.
[0091]
In the above-described embodiment, the description has been made on the assumption that the projection optical system does not include a member (wave plate or polarization beam splitter) that changes the polarization direction of the illumination light (exposure light). Some catadioptric optical systems include a polarization state changing member such as a wave plate or a polarization beam splitter. Also in this case, the exposure visual field of the projection optical system often has a slit shape. However, the polarization state of the illumination light illuminated on the reticle and the polarization state of the illumination light (exposure light) illuminated on the wafer side are changed by the above-mentioned polarization state changing member. The relationship with the direction may not match.
[0092]
When the present invention is applied to an exposure apparatus having such a projection optical system, the polarization state of the illumination light applied to the reticle is changed by the illumination light ( It is desirable that the polarization state of the exposure light be set so as to be parallel to the longitudinal direction of the exposure field slit on the wafer surface. Conversely, even if the illumination light on the reticle side is set to be parallel to the longitudinal direction of the exposure field slit on the reticle side, when the polarization state by the projection optical system is changed by the polarization state changing member, the wafer Since the polarization state of the illumination light (exposure light) incident on the surface becomes unfavorable, the effects of the present invention cannot be obtained.
[0093]
By the way, in the above-described embodiment, it is assumed that a gas (air or a gas having low absorption for ultraviolet rays) exists in the space between the projection optical system and the wafer, but the present invention is not limited to this. Alternatively, the space between the projection optical system and the wafer may be filled with liquid. This is an immersion optical system, which further improves the resolution of the exposure apparatus by reducing the wavelength of the illumination light (exposure light) applied to the wafer by 1 / the refractive index of the liquid. It is.
[0094]
In the immersion optical system, the sine value of the angle formed by the 0th-order light and the 1st-order light in the liquid of the illumination light (exposure light) when exposing a pattern having the same pitch at the same wavelength is the same as that of the optical system not immersion. In comparison with the case, the size of the liquid is reduced by 1 / fraction. Conversely, this means that even in a projection optical system having a similar configuration, the numerical aperture can be increased by the refractive index of the liquid, and this is the main cause of the improvement in resolution.
[0095]
However, in a photoresist in which a latent image of a pattern is actually formed, the refractive index of the photoresist is the same regardless of whether the optical system is an immersion optical system or a normal optical system without immersion. The sine value of the angle formed by the 0th-order light and the 1st-order light of the illumination light (exposure light) when exposing patterns having the same pitch at the wavelength is the same for both. Therefore, in an immersion optical system in which a finer (fine pitch) pattern is to be exposed as compared with a normal optical system, if the polarization state of illumination light (exposure light) applied to the resist is unfavorable, the resist Is large in the polarization direction between the diffracted lights (exposure lights) of the respective orders, the image contrast is further reduced. Therefore, when the present invention is applied to an immersion projection optical system, a further effect can be obtained as compared with the case where the present invention is applied to a conventional projection optical system without immersion.
[0096]
Next, in a C-MOS-LSI which is a mainstream of a current semiconductor integrated circuit, an electronic device is generally formed on a silicon crystal surface whose wafer surface coincides with the <100> plane of the crystal. In the C-MOS-LSI, a pair of an n-MOS transistor and a p-MOS transistor is formed on the surface of a silicon wafer. When a wafer having a <100> crystal surface is used as described above, There is a problem that the mobility of holes (holes) of the p-MOS transistor is low.
[0097]
On the other hand, in the case of a silicon wafer whose wafer surface matches the <111> plane of the crystal (that is, a wafer whose crystal axis perpendicular to the surface is the [111] crystal axis), the [1-10] axis in the <111> plane Since the mobilities of electrons and holes in the azimuth and the azimuth in the <111> plane equivalent thereto are large, higher-speed operation of the C-MOS-LSI becomes possible. Here, the equivalent azimuth is the azimuth in which the order of each index is changed and the azimuth in which the sign of at least one index is inverted from the azimuth. Among them, the azimuth existing in the <111> plane is [ -110] axis direction, [10-1] axis direction, [-101] axis direction, [01-1] axis direction, and [0-11] axis direction.
[0098]
Note that the [1-10] axis or an axis equivalent thereto has three directions intersecting each other at an angle of 120 degrees in the <111> plane of the crystal. Therefore, a direction in the <111> plane orthogonal to this direction, that is, the [11-2] crystal axis or an equivalent axis in the <111> plane (for example, the [1-21] crystal axis, [2] If the longitudinal direction of the gate pattern is formed in parallel to the (-1-1] crystal axis or the like), the moving direction of electrons and holes in the MOS transistor including the gate is changed to the [1-10] axis direction having a large mobility. [-110] can be made to coincide with the axis direction, and the C-MOS-LSI can operate at higher speed.
[0099]
Here, in fact, for a reticle having a square outer shape, the drawing accuracy (pattern width uniformity) of a fine pattern that is not parallel to its side is inferior to that of a parallel fine pattern. , It is preferable to align them with the directions of the sides of the square of the reticle outer shape. However, in the <111> plane of the above crystal, one of the three directions of the [1-10] axis intersecting at an angle of 120 degrees or one of its equivalent axes coincides with one of the reticle outlines. The other two orientations are unfavorable in terms of the accuracy of forming the reticle pattern. Therefore, when a higher-speed C-MOS-LSI is realized using a wafer whose crystal axis perpendicular to the surface is the [111] axis, the longitudinal direction of the gate pattern that can be substantially used is one direction ([ −112] axis and one of the axial directions equivalent thereto). Hereinafter, this point will be considered.
[0100]
FIG. 8A is a diagram showing the orientation of a silicon crystal within the wafer surface of a silicon wafer whose crystal axis perpendicular to the surface is the [111] axis. That is, the wafer surface matches the <111> plane of the silicon crystal. As shown in the drawing, the [111] axis is a direction perpendicular to the plane of the paper (that is, perpendicular to the wafer surface), and a crystal equivalent to the [110] axis in which the mobilities of electrons and holes are large is present in the wafer plane. The axes ([0-11] axis, [-110] axis, and [-101] axis) are arranged at an angular interval of 120 degrees. In the figure, the rotation direction of the wafer is set to a predetermined direction, and the [-110] axis coincides with the Y axis in the drawing.
[0101]
In order to increase the operating speed of the MOS transistor, it is desirable that the moving directions of electrons and holes in the transistor coincide with the [110] axis or the equivalent axial direction. As shown in FIG. 8 (A) as gate patterns G1, G2, and G3, it is desirable to orient in the direction perpendicular to the [110] axis or an equivalent axial direction. Therefore, in the case of FIG. 8A, the longitudinal direction of the gate pattern is the [11-2] axis direction orthogonal to the [−110] axis direction in the <111> plane (this coincides with the X axis in the drawing). ) Is a gate G1 whose length is long, a gate G2 whose [1-21] axis direction orthogonal to the [-101] axis direction in the <111> plane is long, or a [0-11] axis in the <111> plane. It is preferable that the gates G3 having the [2-1-1] axis direction perpendicular to the direction be arranged in three directions having a rotation relationship of 120 degrees with each other.
[0102]
Note that a rectangular area EXF surrounded by a broken line in FIG. 8A is an exposure field of view of the projection optical system of the exposure apparatus of the present embodiment, and its long side direction coincides with the X direction in the figure. That is, they coincide with the longitudinal direction of the gate G1 and the [11-2] axis direction of the silicon crystal.
[0103]
FIG. 8B is a top view of a reticle used in the exposure apparatus of the present embodiment. In the pattern area PA, an original plate of a pattern to be transferred is drawn, and the drawing accuracy (line width accuracy and drawing position accuracy) depends on the accuracy of an EB (electron beam) drawing machine for drawing a pattern. When the pattern is in a direction parallel to the outer side of the reticle (square) itself (the X direction and the Y direction in the figure), the pattern becomes low.
[0104]
Therefore, in order to form a high-precision pattern on the wafer, it is preferable to set the longitudinal direction of the pattern on the reticle in the X direction and the Y direction parallel to the outer side of the reticle like the patterns P1 and P2. At present, a pattern in such a direction is generally used.
[0105]
As shown in FIG. 8A, when a wafer having a <111> surface is used, the preferred direction of the gate pattern is limited to three directions every 120 degrees. And the longitudinal direction of the gate pattern that simultaneously satisfies the constraint from the transistor operation speed is limited to only the direction of the gate pattern G1 parallel to the X direction in FIG. 8A.
[0106]
When manufacturing semiconductor devices and other electronic devices using the projection exposure apparatus according to the above-described embodiment, the pattern directionality in which the projection exposure apparatus according to the embodiment provides high resolution, the transistor operation speed, and the By aligning the directionality of the pattern determined from the viewpoint of the reticle drawing accuracy, an electronic device that can operate at higher speed can be manufactured.
[0107]
That is, a silicon wafer whose surface coincides with the <111> plane of the crystal (that is, the vertical line of the surface coincides with the [111] axis) is used, and the [-110] axis of the silicon wafer is aligned with the projection optical system exposure field. The reticle is placed on a wafer stage (26) of a projection exposure apparatus so that the reticle coincides with the short side of the reticle (that is, the [11-2] axis coincides with the long side of the projection optical system exposure field). The longitudinal direction of the fine gate pattern above is arranged so as to coincide with the long side direction of the projection optical system exposure field, and as described above, the polarization direction of the imaging light flux reaching the wafer is adjusted to the projection optical system exposure field. Illumination is performed with substantially linearly polarized light having a polarization direction (electric field direction) almost coincident with the long side direction.
[0108]
As a result, it is possible to transfer a gate in a direction suitable for high-speed operation on a silicon crystal with a finer line width and with higher precision, and to significantly improve the performance of an electronic device. .
[0109]
In the above description, the index of the crystal axis is defined as the [111] axis direction in the direction perpendicular to the wafer surface, and the indices of the other axes are determined based on this. As an axis equivalent to the [111] axis such as an 11-1] axis or an [1-11] axis (an axis in which the order of exponents is rearranged and an axis in which the signs of some exponents are inverted), The azimuth does not change at all. Therefore, if the [0-11] axis, [-110] axis, and [-101] axis of the silicon wafer surface shown in FIG. It may be. Also, the axis to be matched with the direction of the long side of the exposure field of the projection optical system is an axis orthogonal to an axis equivalent to the [110] axis existing in a plane equivalent to the <111> plane, ie, [112]. It goes without saying that any crystal axis may be used as long as the axis is equivalent to the axis.
[0110]
The scanning exposure apparatus of the present embodiment has a pattern whose longitudinal direction is in a direction parallel to the long side of the exposure field because the direction of the long side of the exposure field of the projection optical system and the polarization direction of the illumination light substantially match. Excellent in resolution and contrast. Therefore, it is particularly suitable for forming a gate pattern aligned in one direction on a silicon wafer whose crystal axis perpendicular to its surface is the [111] axis. In addition, the crystal axis perpendicular to its surface is [111]. ], The crystal orientation of the silicon wafer is set such that one of the [11-2] axis and the equivalent axial orientation in the <111> plane is parallel to the long side of the exposure field. By doing so, an electronic device that can operate at high speed can be manufactured as a result of satisfying the above preferable conditions.
[0111]
It is to be noted that the alignment of the long side of the exposure field with the predetermined crystal axis of the wafer is performed by a normal exposure apparatus by forming a notch, an orientation flat, an identification mark, or the like in a predetermined direction around the wafer. It can be easily performed by the same method as the pre-alignment.
[0112]
The crystal axis of the above-mentioned wafer does not need to be completely coincident with the direction perpendicular to the surface and the [111] axis, and the effect of the present invention is sufficiently exhibited if the angle is within about 5 degrees. be able to.
[0113]
By the way, when a wafer whose crystal axis perpendicular to the surface is the [110] axis (hereinafter also referred to as [110] wafer) is used, the crystal axis perpendicular to the surface, which has been used in the conventional C-MOS-LSI, is [100]. ] Wafer (hereinafter also referred to as [100] wafer) or a wafer whose crystal axis perpendicular to the surface is the [111] axis (hereinafter also referred to as [111] wafer). The operation speed of the transistor can be further improved.
[0114]
However, also in this case, as shown in FIG. 9A, the direction of movement of electrons or holes in the transistor is changed to a wafer whose crystal axis perpendicular to the surface is the [110] axis (that is, the surface has a crystal axis of <110). The operation speed can be improved only when the surface of the (> wafer) surface is substantially coincident with an axial direction equivalent to the [-110] axis.
[0115]
Therefore, the longitudinal direction of the transistor gate pattern to be formed on the wafer should be limited to the X direction in the figure as in the pattern G4 shown in FIG. The crystal axis direction in the wafer shown in FIG. 9A is the [-110] axis or its equivalent axis direction matches the Y direction in the figure, and the [00-1] axis or the The equivalent axial direction coincides with the X direction in the figure. Further, the X direction coincides with the long side direction of the field of view EXF of the projection optical system of the exposure apparatus of the present embodiment, and coincides with the polarization direction of the main component of the polarized light (linearly polarized light) of the illumination light of the exposure apparatus of the present embodiment. Direction.
[0116]
As described above, with respect to the exposure apparatus of this embodiment, the [110] wafer is rotated in the rotation direction (that is, the polarization direction of the main component of the polarized light (linearly polarized light) of the illumination light and the [001] axis of the silicon crystal or equivalent thereto. (Rotational direction such that the axes are parallel to each other), so that the electron and hole movement directions are [110], which is the direction in which the electron and hole mobilities are large on the wafer, or equivalent thereto. The gate pattern of a transistor having a different direction (that is, a transistor whose longitudinal direction of the gate pattern orthogonal to the moving direction of electrons and holes is parallel to the [001] axis of the silicon crystal or an equivalent axis thereof) is finer and It becomes possible to transfer with high accuracy.
[0117]
As a result, it becomes possible to manufacture an electronic device (C-MOS-LSI) at a higher speed than before.
[0118]
FIG. 9B is a top view of the reticle used in this case. In the pattern area PA, an original of a pattern to be transferred is drawn. However, when a wafer having a <110> surface as shown in FIG. 9A is used, a preferable gate direction is limited to one direction. ) Is limited to only the direction of the gate pattern G4 parallel to the X direction.
[0119]
The semiconductor wafer (silicon wafer) may be a recently proposed strained silicon. Strained silicon is a semiconductor surface structure on which a C-MOS-LSI is formed, in which the semiconductor crystal structure has intentional distortion (expansion and contraction).
[0120]
For example, when a silicon-germanium crystal having a larger lattice constant than a silicon crystal is formed as a thin film on the surface of a silicon wafer, and a silicon crystal is formed thereon as a thin film again, the uppermost (surface) silicon layer becomes It is pulled under the influence of the lattice constant of the underlying silicon-germanium crystal, and its crystal lattice is expanded and contracted and distorted. As a result, the mobility of electrons and holes in the uppermost (surface) silicon layer is increased, that is, the operation speed of the transistor can be improved.
[0121]
In general, this distortion occurs approximately isotropically in the plane of the wafer. However, it is also possible to limit the distortion to one predetermined direction by a predetermined process. For example, when the formation of the silicon-germanium film and the formation of the silicon film on the silicon-germanium film are performed on the [110] plane of the silicon wafer, the distortion direction is also limited to substantially one direction.
[0122]
As described above, in a wafer in which the distortion direction of the surface is limited to one predetermined direction, the mobility of electrons or holes in the surface also becomes maximum in the predetermined one direction or a direction orthogonal thereto. By adjusting the formation direction of the transistor to the direction in which the mobility of the electrons or holes in the transistor is maximized, the operation speed of the transistor can be significantly improved.
[0123]
In this case, it is desirable that the longitudinal direction of the gate pattern of the transistor coincides with a direction orthogonal to the direction in which the mobility of electrons or holes is maximum, and the longitudinal direction of the gate pattern of all the transistors on the silicon wafer. It is desirable that the directions are aligned in one direction.
[0124]
In the exposure apparatus of the present embodiment, the wafer is exposed with illumination light containing a large amount of linearly polarized light parallel to the long side direction of the rectangular exposure field of the projection optical system. By setting the gate pattern of the transistor in parallel with the long side direction (second direction) of the exposure field of the projection optical system, the line width controllability is better than that of the conventional exposure apparatus and exposure method. In addition, it is possible to transfer a fine gate pattern with high accuracy. That is, the direction in which the mobility of at least one of electrons and holes on the surface of the anisotropically strained silicon wafer is maximized, and the polarization direction of the substantially linearly polarized illumination light supplied by the exposure apparatus (electric field The exposure is performed by arranging the silicon wafer in a direction perpendicular to the direction, and the line width and the uniformity of the line width of the gate pattern in the electronic device to be manufactured can be further improved as compared with the conventional case. In combination with the adoption of the electronic device, it is possible to manufacture an electronic device at a higher speed than a conventional electronic device.
[0125]
In the above embodiment, the electronic device is described assuming a C-MOS-LSI. However, the present invention is not limited to such a C-MOS-LSI. It goes without saying that the same applies to the manufacture of MOS and other devices.
[0126]
The application of the exposure apparatus is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device.For example, an exposure apparatus for a liquid crystal that exposes and transfers a liquid crystal display element pattern onto a square glass plate, a thin film magnetic head, and the like. It can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing. Further, the present invention can be applied to an exposure apparatus for manufacturing a micromachine, a DNA chip, a mask, and the like.
[0127]
The exposure apparatus according to the present embodiment includes an illumination optical system and a projection optical system each including a plurality of lenses and the like, which are incorporated in the exposure apparatus main body to perform optical adjustment, and a reticle stage or a wafer stage including a large number of mechanical components is connected to the exposure apparatus main body. It can be manufactured by connecting wires and pipes, and performing overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
[0128]
For semiconductor devices, in general, the step of designing the function and performance of the device, the step of producing a reticle based on this design step, the step of producing a wafer from silicon material, and the exposure apparatus exposes the reticle pattern to the resist-coated wafer. It is manufactured through a step of transferring and developing, a step of assembling a device (including a dicing step, a bonding step, and a package step), an inspection step, and the like.
[0129]
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified within the scope of the present invention.
[0130]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above, the illumination light (exposure light) incident on the substrate is illuminated with illumination light mainly composed of linearly polarized light having a polarization direction parallel to a direction orthogonal to the moving direction of the mask and the substrate. Since the substrate is exposed, the contrast of a projected image of a line pattern extending in a direction orthogonal to the moving direction can be increased, and a fine pattern can be transferred with high precision.
[0131]
If the fineness of the pattern to be exposed and transferred is the same as that of the conventional projection optical system, the allowable value of the residual aberration in the radial direction of the projection optical system can be relaxed as compared with the conventional projection optical system. In particular, the cost of the projection optical system can be reduced by relaxing the allowable value of the magnification aberration. Therefore, according to the present invention, an inexpensive projection exposure apparatus can be provided.
[0132]
Further, the spectral width of the light source can be reduced while the chromatic aberration correction of the projection optical system remains unchanged. In the case of narrow-band lasers, relaxation of the spectrum width means simplification of the laser narrow-band element, resulting in increased laser output and extended life of the narrow-band element. It is possible to reduce the running cost of the light-emitting element and, consequently, the running cost of the exposure apparatus.
[0133]
Further, in addition to performing exposure using illumination light mainly composed of linearly polarized light having a polarization direction parallel to a direction orthogonal to the direction of movement of the mask and the substrate, the direction of a pattern such as a gate pattern to be exposed and transferred onto the substrate Is optimized in relation to the crystal axis of the substrate, so that a device that can operate at high speed can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the reticle according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a pattern direction and a polarization direction according to the embodiment of the present invention, showing a case where the pattern direction and the polarization direction are parallel.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between a pattern direction and a polarization direction according to the embodiment of the present invention, and illustrates a case where the pattern direction and the polarization direction are orthogonal to each other.
FIG. 5 is a diagram illustrating an exposure field of the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a configuration of a polarization control element according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a preferred lens arrangement when a fluorite lens is used in the illumination optical system according to the embodiment of the present invention.
8A and 8B are diagrams showing a relationship between a wafer crystal axis and a pattern forming direction according to the embodiment of the present invention, wherein FIG. 8A is a plan view of a wafer, and FIG. 8B is a plan view of a reticle.
9A and 9B are diagrams illustrating a relationship between a wafer crystal axis and a pattern forming direction according to the embodiment of the present invention, wherein FIG. 9A is a plan view of a wafer, and FIG. 9B is a plan view of a reticle.
[Explanation of symbols]
1. Light source
5. Polarization control element (adjustment device)
14. Field stop (shaping device)
18. Reticle (mask)
19: Reticle stage (stage device)
24 Projection optical system
25 ... Wafer (sensitive substrate)
26 ... wafer stage (stage device)
31 ... Exposure field
32-34: Main pattern
I 0 ~ I 4 … Lighting light
Claims (30)
前記マスクと前記基板とを第１方向に沿って相対的に移動するステージ装置と、
前記マスクを照明する照明光学系と、
前記マスクのパターンを前記基板上に投影する投影光学系とを備えるとともに、
前記照明光学系は、前記投影光学系を介して前記基板上に照射される照明光の偏光状態を、前記第１方向に直交する第２方向に平行な偏光方向の直線偏光を主成分とするように、前記マスクを照明することを特徴とする露光装置。In a scanning exposure apparatus that transfers an image of a pattern formed on a mask onto a substrate,
A stage device that relatively moves the mask and the substrate along a first direction;
An illumination optical system for illuminating the mask,
And a projection optical system that projects the pattern of the mask onto the substrate.
The illumination optical system is configured such that a polarization state of illumination light irradiated onto the substrate via the projection optical system is mainly composed of linearly polarized light having a polarization direction parallel to a second direction orthogonal to the first direction. An exposure apparatus for illuminating the mask.
前記基板上の前記投影光学系の露光視野を、長手方向を有する形状に整形する整形装置と、
前記照明光の偏光方向と前記整形装置との少なくとも一方を調整し、前記基板上の露光視野の長手方向と前記照明光の偏光方向とを互いに平行にする調整装置とを有することを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus that transfers an image of a pattern formed on a mask onto a substrate through a projection optical system under illumination light,
A shaping device for shaping the exposure visual field of the projection optical system on the substrate into a shape having a longitudinal direction,
An adjustment device that adjusts at least one of the polarization direction of the illumination light and the shaping device to make the longitudinal direction of the exposure field on the substrate and the polarization direction of the illumination light parallel to each other. Exposure equipment.
前記整形装置は、前記照明光学系に設けられることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。An illumination optical system that illuminates the mask with the illumination light,
The exposure apparatus according to claim 7, wherein the shaping device is provided in the illumination optical system.
前記露光視野の長手方向は、前記第１方向に直交する方向であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の露光装置。A stage device that relatively moves the mask and the substrate along a first direction,
The exposure apparatus according to any one of claims 7 to 9, wherein a longitudinal direction of the exposure field is a direction orthogonal to the first direction.
前記複数の光学素子は、前記照明光学系の光軸方向に関して、一部の光学素子の結晶軸の種類と、他の光学素子の結晶軸の種類とが異なることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の露光装置。The illumination optical system has a plurality of optical elements formed of a fluoride crystal,
The plurality of optical elements, with respect to the optical axis direction of the illumination optical system, the type of crystal axis of some optical elements and the type of crystal axis of other optical elements are different. 11. The exposure apparatus according to claim 10.
前記基板上に照射される照明光は、前記第１方向に直交する第２方向に長手方向を有するスリット状の照明光であるとともに、前記第２の方向に平行な直線偏光を主成分とする照明光であることを特徴とする露光方法。An exposure method for transferring a pattern of the mask onto the substrate via a projection optical system while relatively moving the mask and the substrate on which the pattern is formed along the first direction,
The illumination light applied to the substrate is slit-shaped illumination light having a longitudinal direction in a second direction orthogonal to the first direction, and has, as a main component, linearly polarized light parallel to the second direction. An exposure method, which is illumination light.
前記基板上の前記投影光学系の露光視野を、長手方向を有する形状に整形し、
前記基板上に照射される照明光の偏光方向を前記基板上の露光視野の長手方向と平行にして、前記マスクのパターンの像を前記基板上に転写することを特徴とする露光方法。In an exposure method for transferring an image of a pattern formed on a mask onto a substrate through a projection optical system under illumination light,
The exposure field of the projection optical system on the substrate is shaped into a shape having a longitudinal direction,
An exposure method, wherein an image of a pattern of the mask is transferred onto the substrate by making a polarization direction of illumination light applied to the substrate parallel to a longitudinal direction of an exposure field on the substrate.
前記基板として、その表面に垂直な方向が［１１１］結晶軸にほぼ一致するシリコン結晶基板を用い、前記［１１１］結晶軸と直交する［１１−２］結晶軸またはこれと等価な結晶軸を、前記第２方向又は前記露光視野の長手方向に一致させた状態で前記照明光で前記基板を露光することを特徴とするデバイスの製造方法。A device manufacturing method using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 12,
As the substrate, a silicon crystal substrate whose direction perpendicular to the surface substantially coincides with the [111] crystal axis is used, and the [11-2] crystal axis orthogonal to the [111] crystal axis or a crystal axis equivalent thereto is Exposing the substrate with the illumination light in a state in which the substrate coincides with the second direction or the longitudinal direction of the exposure field.
前記基板として、その表面に垂直な方向が［１１０］結晶軸にほぼ一致するシリコン結晶基板を用い、
前記［１１０］結晶軸と直交する［００−１］結晶軸又はこれと等価な結晶軸を、前記第２方向又は前記露光視野の長手方向に一致させた状態で前記照明光で前記基板を露光することを特徴とするデバイス製造方法。A device manufacturing method using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 12,
As the substrate, a silicon crystal substrate whose direction perpendicular to the surface substantially coincides with the [110] crystal axis is used,
The substrate is exposed to the illumination light with the [00-1] crystal axis orthogonal to the [110] crystal axis or a crystal axis equivalent thereto being aligned with the second direction or the longitudinal direction of the exposure field. A device manufacturing method.
前記基板として、その表面層の半導体結晶構造が少なくとも所定の１方向に歪んだ半導体ウエハを用い、
前記表面層中の電子又はホールの少なくとも一方の移動度が最大となる方向を前記第１方向又は前記露光視野の長手方向に直交する方向に一致させた状態で前記基板を露光することを特徴とするデバイス製造方法。A device manufacturing method using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 12,
As the substrate, a semiconductor wafer having a semiconductor crystal structure of a surface layer thereof distorted in at least one predetermined direction,
The substrate is exposed in a state where the direction in which the mobility of at least one of the electrons or holes in the surface layer is maximized coincides with the first direction or a direction orthogonal to the longitudinal direction of the exposure field. Device manufacturing method.
前記基板として、その表面に垂直な方向が［１１１］結晶軸にほぼ一致するシリコン結晶基板を用い、
前記［１１１］結晶軸と直交する［１１−２］結晶軸またはこれと等価な結晶軸を、前記第２方向又は前記露光視野の長手方向に一致させた状態で前記照明光で前記基板を露光することを特徴とするデバイス製造方法。A device manufacturing method using the exposure method according to any one of claims 13 to 18,
As the substrate, a silicon crystal substrate whose direction perpendicular to the surface substantially coincides with the [111] crystal axis is used,
The substrate is exposed to the illumination light in a state where a [11-2] crystal axis orthogonal to the [111] crystal axis or a crystal axis equivalent thereto is aligned with the second direction or the longitudinal direction of the exposure field. A device manufacturing method.
前記基板として、その表面に垂直な方向が［１１０］結晶軸にほぼ一致するシリコン結晶基板を用い、
前記［１１０］結晶軸と直交する［００−１］結晶軸又はこれと等価な結晶軸を、前記第２方向又は前記露光視野の長手方向に一致させた状態で前記照明光で前記基板を露光することを特徴とするデバイス製造方法。A device manufacturing method using the exposure method according to any one of claims 13 to 18,
As the substrate, a silicon crystal substrate whose direction perpendicular to the surface substantially coincides with the [110] crystal axis is used,
The substrate is exposed to the illumination light with the [00-1] crystal axis orthogonal to the [110] crystal axis or a crystal axis equivalent thereto being aligned with the second direction or the longitudinal direction of the exposure field. A device manufacturing method.
前記基板として、その表面層の半導体結晶構造が少なくとも所定の１方向に歪んだ半導体ウエハを用い、
前記表面層中の電子又はホールの少なくとも一方の移動度が最大となる方向を前記第１方向又は前記露光視野の長手方向に直交する方向に一致させた状態で前記基板を露光することを特徴とするデバイス製造方法。A device manufacturing method using the exposure method according to any one of claims 13 to 18,
As the substrate, a semiconductor wafer having a semiconductor crystal structure of a surface layer thereof distorted in at least one predetermined direction,
The substrate is exposed in a state where the direction in which the mobility of at least one of the electrons or holes in the surface layer is maximized coincides with the first direction or a direction orthogonal to the longitudinal direction of the exposure field. Device manufacturing method.
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