JP2000286191A

JP2000286191A - 露光装置および露光方法ならびにデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2000286191A
Application number: JP9431799A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Ota; 和哉太田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13

Abstract

(57)【要約】【課題】像のディストーションや誤差を補正して、露
光精度を向上させることのできる露光装置および露光方
法ならびにデバイス製造方法を提供することを課題とす
る。【解決手段】露光装置のレチクルホルダＲＨにレチク
ル表面変形機構ＲＴを備え、投影光学系を介してウエハ
上に転写される像のディストーションを計測手段で計測
し、その計測結果に基づいて、レチクルホルダＲＨで保
持したレチクルＲのパターン面の、ディストーションが
生じている部分で吸着ピン３７を駆動させ、レチクルＲ
をＺ軸方向に変形させる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置および露
光方法ならびにデバイス製造方法に係り、更に詳しく
は、例えば半導体素子や液晶表示素子等の回路デバイス
をリソグラフィ工程で製造する際に用いられる露光装置
および露光方法ならびにデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体デバイスの製造現場では、
波長３６５ｎｍの水銀ランプのｉ線を照明光とした縮小
投影露光装置、所謂ステッパを使って最小線幅が０．３
〜０．３５μｍ程度の回路デバイス（６４Ｍ（メガ）ビ
ットのＤ−ＲＡＭ等）を量産製造している。同時に、２
５６Ｍビット、１Ｇ（ギガ）ビットＤ−ＲＡＭクラスの
集積度を有し、最小線幅が０．２５μｍ以下の次世代の
回路デバイスを量産製造するための露光装置の導入が始
まっている。

【０００３】その次世代の回路デバイス製造用の露光装
置として、ＫｒＦエキシマレーザ光源からの波長２４８
ｎｍの紫外パルスレーザ光、或いはＡｒＦエキシマレー
ザ光源からの波長１９３ｎｍの紫外パルスレーザ光を照
明光とし、回路パターンが描画されたマスク又はレチク
ル（以下、「レチクル」と総称する）と感応基板として
のウエハを縮小投影光学系の投影視野に対して相対的に
１次元走査することで、ウエハ上の１つのショット領域
内にレチクルの回路パターン全体を転写する走査露光動
作とショット間ステッピング動作とを繰り返す、ステッ
プアンドスキャン方式の走査型露光装置の開発が行われ
ている。

【０００４】ところで、半導体デバイスの集積度は、将
来的に更に高集積化し、１Ｇビットから４Ｇビットに移
行することは間違いがなく、その場合のデバイスルール
は０．１μｍすなわち１００ｎｍＬ／Ｓ程度となり、上
記の波長１９３ｎｍの紫外パルスレーザ光を照明光とし
て用いる露光装置により、これに対応するには技術的な
課題が山積している。

【０００５】最近になって、波長５〜１５ｎｍの軟Ｘ線
領域の光（本明細書では、この光を「ＥＵＶ（Extreme
Ultra Violet）光」とも呼ぶ）を露光光として用いるＥ
ＵＶ露光装置の開発が開始されるに至っており、かかる
ＥＵＶ露光装置が最小線幅１００ｎｍの次次世代の露光
装置の有力な候補として注目されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の露光装置および露光方法ならびにデバイ
ス製造方法には、以下のような問題が存在する。このよ
うに厳しい精度が要求される露光装置において、誤差の
生じる要因としては、レチクルとウエハの位置合わせ精
度（アライメント精度）や、いわゆるステッピング精度
を含むウエハステージの位置決め精度、投影光学系のデ
ィストーション等があり、いずれの要因についても一層
の改善が常に要求されている。

【０００７】このうち、投影光学系のディストーション
は、レンズやミラー等の光学素子の加工精度、投影光学
系の組立精度等に起因する。ディストーションを改善す
るには、従来通常の透過型投影光学系を備えた露光装置
においては、レチクルに近い場所に、平板状のガラスか
らなるディストーション補正板を配置し、このディスト
ーション補正板を研磨する等して、投影光学系を構成す
る全ての光学素子のトータルでのディストーション補正
を行っていた。

【０００８】ところが、ＥＵＶ露光装置においては、使
用される光の波長（５〜１５ｎｍ）では吸収なく効率的
に光を透過する物質が存在しないため、レチクルも反射
型であり、また投影光学系も反射型光学素子から構成さ
れている。このため、レチクルの近傍等にディストーシ
ョン補正板を配置すること自体が困難である。したがっ
て、一枚一枚の反射型光学素子（ミラー）の形状精度を
上げる以外にディストーションを所望のレベル以下にす
る方法がなかった。具体的には、レチクルおよび投影光
学系からなる結像光学系のディストーションを、例えば
±５ｎｍ以下に抑えるためには、結像光学系を構成する
例えば４〜６枚の光学素子の全て（中には直径４００ｍ
ｍにもなるものがある）を、平面度０．０５ｎｍ＠ｒｍ
ｓ以下に仕上げなければならない。

【０００９】このように、ＥＵＶ露光装置においては、
ディストーションを抑えるのが非常に困難であり、また
ディストーション以外にも、レチクルに形成されたパタ
ーンの描画誤差や、レチクルの表面形状による誤差、ウ
エハの歪みによる誤差等も、誤差の補正がいずれも困難
である。本発明は、以上のような点を考慮してなされた
もので、像のディストーションや誤差を補正して、露光
精度を向上させることのできる露光装置および露光方法
ならびにこれら露光装置や露光方法を適用することによ
り安定して高品質なデバイスを製造することのできるデ
バイス製造方法を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
反射型のマスク（Ｒ）に形成されたパターンを露光光
（ＥＬ）で照明し、前記マスク（Ｒ）側においては非テ
レセントリックである投影光学系（ＰＯ）を介して基板
（Ｗ）上に転写する露光装置（１０）であって、前記マ
スク（Ｒ）を保持する保持機構（１２）に、前記マスク
（Ｒ）のパターン面側を部分的に変形させる変形手段
（ＲＴ）が備えられていることを特徴としている。

【００１１】変形手段（ＲＴ）で、マスク（Ｒ）をパタ
ーン面に直交する方向に変形させると、基板（Ｗ）上で
結像する像が動く。これは、マスク（Ｒ）が反射型であ
るために、必然的にマスク（Ｒ）に対する露光光（Ｅ
Ｌ）は斜めから照射しなければならず、マスク（Ｒ）の
パターン面に直交する方向の変位が、基板（Ｗ）上では
倍率変化あるいは位置変化として表れるからである。こ
のように変形手段（ＲＴ）でマスク（Ｒ）を部分的に変
形させ、基板（Ｗ）上での像を部分的に移動させること
によって、ディストーション等を補正することができる
のである。

【００１２】請求項８に係る発明は、反射型のマスク
（Ｒ）に形成されたパターンを、前記マスク（Ｒ）側に
おいては非テレセントリックである投影光学系（ＰＯ）
を介して基板（Ｗ）上に転写する露光方法において、前
記マスク（Ｒ）を保持する保持機構（１２）に、前記マ
スク（Ｒ）のパターン面側を部分的に変形させる変形手
段（ＲＴ）を備えておき、該変形手段（ＲＴ）で前記パ
ターン面を部分的に変形させることによって、前記基板
（Ｗ）上に転写される像を補正することを特徴としてい
る。

【００１３】このように、マスク（Ｒ）のパターン面側
において、ディストーション等が生じている部分に対応
した部分を変形手段（ＲＴ）で部分的に変形させ、基板
（Ｗ）上での像を部分的に移動させることによって、デ
ィストーション等を補正することができる。

【００１４】請求項１３に係る発明は、請求項１から７
のいずれかに記載の露光装置（１０）を用いて、デバイ
スパターンを感光基板（Ｗ）上に転写する工程を含むこ
とを特徴としている。

【００１５】請求項１４に係る発明は、請求項８から１
２のいずれかに記載の露光方法を用いて、デバイスパタ
ーンを感光基板（Ｗ）上に転写する工程を含むことを特
徴としている。

【００１６】このようにしてデバイスを製造することに
より、変形手段（ＲＴ）でマスク（Ｒ）を部分的に変形
させてディストーション等が補正され、マスク（Ｒ）本
来の精度を維持した状態で、デバイスパターンが感光基
板（Ｗ）上に転写されることになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る露光装置およ
び露光方法ならびにデバイス製造方法の実施の形態の一
例を、図１ないし図１４を参照して説明する。

【００１８】図１には、本実施の形態に係る露光装置１
０の全体構成が概略的に示されている。この露光装置１
０は、露光光として波長５〜１５ｎｍの軟Ｘ線領域、例
えば波長１３．４ｎｍまたは１１．５ｎｍの光であるＥ
ＵＶ光ＥＬを用い、ステップアンドスキャン方式により
露光動作を行う投影露光装置である。本実施形態では、
後述するように、マスクとしてのレチクルＲからの反射
光束をウエハ（基板、感光基板）Ｗ上に垂直に投射する
投影光学系ＰＯが使用されているので、以下において
は、この投影光学系ＰＯからウエハＷへのＥＵＶ光ＥＬ
の投射方向を投影光学系ＰＯの光軸方向と呼ぶととも
に、この光軸方向をＺ軸方向、これに直交する面内で図
１における紙面内の方向をＹ軸方向、紙面に直交する方
向をＸ軸方向として説明するものとする。

【００１９】この露光装置１０は、マスクとしての反射
型レチクルＲに描画された回路パターンの一部の像を投
影光学系ＰＯを介して基板としてのウエハＷ上に投影し
つつ、レチクルＲとウエハＷとを投影光学系ＰＯに対し
て１次元方向（ここではＹ軸方向）に相対走査すること
によって、レチクルＲの回路パターンの全体をウエハＷ
上の複数のショット領域の各々にステップアンドスキャ
ン方式で転写するものである。

【００２０】露光装置１０は、ＥＵＶ光ＥＬをＹ方向に
沿って水平に射出する光源装置１２、この光源装置１２
からのＥＵＶ光ＥＬを反射して所定の入射角θ（θはこ
こでは約５０ｍｒａｄとする）でレチクルＲのパターン
面（図１における下面）に入射するように折り曲げる折
り返しミラーＭ（照明光学系の一部）、レチクルＲを保
持するレチクルステージ（マスクステージ）ＲＳＴ、レ
チクルＲのパターン面で反射されたＥＵＶ光ＥＬをウエ
ハＷの被露光面に対して垂直に投射する反射光学系から
成る投影光学系ＰＯ、ウエハＷを保持するウエハステー
ジ（基板ステージ）ＷＳＴ、フォーカスセンサ（１４
ａ，１４ｂ）及びアライメント光学系ＡＬＧ等を備えて
いる。

【００２１】前記光源装置１２は、図２に示されるよう
にレーザプラズマ光源１６と照明光学系の一部（ＰＲ
Ｍ、ＩＭ、３０）とから構成される。レーザプラズマ光
源１６は、例えば半導体レーザ励起によるＹＡＧレーザ
やエキシマレーザ等の高出力レーザ２０と、この高出力
レーザ２０からのレーザ光Ｌを所定の集光点に集光する
集光レンズ２２と、この集光点に配置された銅テープ等
のＥＵＶ光発生物質２４とを備えている。

【００２２】このような光源装置１２では、高出力レー
ザ２０からのレーザ光Ｌが集光レンズ２２の集光点に配
置されたＥＵＶ光発生物質２４に照射されると、このＥ
ＵＶ光発生物質２４がレーザ光のエネルギで高温にな
り、プラズマ状態に励起され、低ポテンシャル状態に遷
移する際にＥＵＶ光ＥＬを放出する。なお、レーザプラ
ズマ光源１６は、テープターゲットに限られるものでは
なく、ガスジェットターゲット等、他の方式であっても
良い。また、レーザプラズマ光源１６の代わりにＳＯＲ
を用いても良い。

【００２３】このようにして発生したＥＵＶ光ＥＬは全
方位に発散するため、これを集光する目的で、光源装置
１２内には放物面鏡ＰＲＭが設けられており、この放物
面鏡ＰＲＭによってＥＵＶ光ＥＬは集光されて平行光束
に変換されるようになっている。この放物面鏡ＰＲＭの
内表面にはＥＵＶ光を反射するためのＥＵＶ光反射層が
形成されており、その裏面には冷却装置２６が取り付け
られている。冷却装置２６としては冷却液体を用いるも
のが冷却効率の点からは好ましいが、これに限定される
ものではない。放物面鏡ＰＲＭの素材は熱伝導の点から
金属が適している。放物面鏡ＰＲＭの表面に形成されて
いるＥＵＶ光反射層として、２種類の物質を交互に積層
した多層膜を用いることにより、特定の波長の光のみを
反射することが知られている。例えば、モリブデンＭｏ
と珪素Ｓｉを数十層コーティングすると波長約１３．４
ｎｍのＥＵＶ光を選択的に反射し、モリブデンとベリリ
ウムとを交互に数十層コーディングした多層膜は波長約
１１．５ｎｍのＥＵＶ光を選択的に反射することが知ら
れている。反射されない波長の光は多層膜等により吸収
されて熱に変わるため、放物面鏡ＰＲＭの温度が上昇す
る。この放物面鏡ＰＲＭを冷却するために、前記冷却装
置２６が必要となるのである。放物面鏡ＰＲＭによって
平行光に変換されたＥＵＶ光ＥＬは、その光軸に垂直な
断面形状が円形で、強度分布が一様な平行光である。

【００２４】光源装置１２内には、更に、上記の平行光
に変換されたＥＵＶ光ＥＬを反射して図１の折り返しミ
ラーＭの方向に向けて偏向する照明ミラーＩＭと、この
照明ミラーＩＭのＥＵＶ光ＥＬの進行方向後方側（図２
における紙面右側）に配置された波長選択窓３０とが設
けられている。照明ミラーＩＭは、ＥＵＶ光ＥＬが照射
される側の面が曲面とされ、その曲面の表面には、二種
類の物質を交互に積層（例えば、モリブデンＭｏと珪素
Ｓｉを数十層コーティング）した多層膜から成る反射層
が形成され、この反射層で反射されたＥＵＶ光がレチク
ルＲ上で丁度細長いスリット状になるよう設計されてい
る。

【００２５】図２の紙面内上下方向が後述するレチクル
Ｒのパターン面を照明する後述する所定面積を有する円
弧状の照明領域（リング状照明領域の一部を取り出した
ような形状の照明領域）の長手方向に直交する方向に対
応し、レチクルＲのパターン面が丁度焦点面となってい
る。この場合、ＥＵＶ光ＥＬの発光源が有限の大きさを
持つため、レチクルＲのパターン面が焦点面になってい
るといってもその焦点面上ではＥＵＶ光ＥＬは１ｍｍか
ら１０ｍｍ程度の幅を有する。従って、円弧状の照明領
域を照明するのに細すぎるということは無い。照明ミラ
ーＩＭの反射面の裏面側には、前述した冷却装置２６と
同様の冷却装置２８が設けられている。

【００２６】前記波長選択窓３０は、ここでは、可視光
をカットする目的で設けられている。これは、多層膜か
ら成るＥＵＶ反射膜は、ＥＵＶ光近辺の波長に対しては
かなり鋭い波長選択性を持ち、露光に用いる特定の波長
のみを選択的に反射するが、可視光や紫外光なども同様
に反射してしまう。これをレチクルＲや投影光学系ＰＯ
に導いたりすると、余計なエネルギーのためにレチクル
Ｒや投影光学系ＰＯを構成するミラー（これらについて
は後述する）が発熱したり、最悪の場合にはウエハＷ上
に不要な光が転写されて像の劣化を招くおそれもあるた
め、かかる事態の発生を防止しようとするものである。

【００２７】図３には、図２に示される光源装置１２を
Ｙ方向一側（図２における左側）から見た状態が示され
ている。この図３においては、紙面の奥側に図１に示し
た折り返しミラーＭがある。照明ミラーＩＭの反射面は
図３には表れていないが、図３の紙面奥側からみた場合
に長方形状をしている。すなわち、図２では凹曲面、こ
の左側面図である図３では長方形であるから、照明ミラ
ーＩＭの反射面は、円筒の内周面の一部と同様の形状を
していることになる。この場合、ＥＵＶ光ＥＬは、図２
の紙面内では収束されるが、図３の紙面内では平行光の
ままであるから、図３中の左右方向の長さが後述する円
弧状照明領域の長手方向の長さとなる。なお、平行と言
っても前述の通り光源の大きさが有限であるため、空間
的コヒーレンシーがゼロと言うわけではない。

【００２８】図１に戻り、前記レチクルステージＲＳＴ
は、図１では図示が省略されているが、実際には図４に
示されるように、ＸＹ平面に沿って配置されたレチクル
ステージベース３２上に配置され、磁気浮上型２次元リ
ニアアクチュエータ（駆動装置）３４によって該レチク
ルステージベース３２上に浮上支持されている。このレ
チクルステージＲＳＴは、磁気浮上型２次元リニアアク
チュエータ３４によってＹ方向に所定ストロークで駆動
されるとともに、Ｘ方向及びθ方向（Ｚ軸回りの回転方
向）にも微小量駆動されるようになっている。また、こ
のレチクルステージＲＳＴは、磁気浮上型２次元リニア
アクチュエータ３４によってＺ方向、及びＸＹ面に対す
る傾斜方向（Ｘ軸、Ｙ軸回りの回転方向）にも微小量だ
け駆動可能に構成されている。

【００２９】レチクルステージＲＳＴの周辺部の底部に
は、永久磁石（図示省略）が設けられており、この永久
磁石とレチクルステージベース３２上にＸＹ２次元方向
に張り巡らされたコイル３４ａとによって前記磁気浮上
型２次元リニアアクチュエータ３４が構成されており、
制御装置（図示なし）によってコイル３４ａに流す電流
を制御することによってレチクルステージＲＳＴの６次
元方向の位置及び姿勢制御が行われるようになってい
る。

【００３０】レチクルステージＲＳＴは、図４に拡大し
て示されるように、レチクルＲをレチクルステージベー
ス３２に対向して保持するレチクルホルダ（保持機構）
ＲＨと、レチクルホルダＲＨの周辺部を保持するステー
ジ本体３５と、ステージ本体３５の内部でレチクルホル
ダＲＨの背面側（上面側）に設けられ該レチクルホルダ
ＲＨの温度をコントロールするための温度制御部３６と
を備えている。前記レチクルホルダＲＨとしては、静電
チャック式のレチクルホルダが用いられている。これ
は、ＥＵＶ光ＥＬを露光光として用いる関係から、本実
施形態の露光装置１０は、実際には、不図示の真空チャ
ンバ内に収容されており、このため真空チャック式のレ
チクルホルダは使用できないからである。レチクルホル
ダＲＨの素材は低膨張ガラスやセラミックなど従来のＤ
ＵＶまたはＶＵＶ露光装置で使用されている物で差し支
えない。

【００３１】レチクルホルダＲＨのレチクル吸着面に
は、複数の温度センサ３８が所定間隔で配置されてお
り、これらの温度センサ３８によってレチクルＲの温度
が正確に測定され、この測定温度に基づいて温度制御部
３６でレチクルＲの温度を所定の目標温度に保つような
温度制御を行う。この温度制御部３６を構成する冷却装
置としては、外部からフレキシブルなチューブを介して
冷却液体を引き込む形の液冷式や、ペルチェ素子のよう
な電子素子を用いる方式、さらにはヒートパイプ等の熱
交換器を用いる方式などが採用できる。

【００３２】レチクルＲの表面（パターン面）には、Ｅ
ＵＶ光を反射する反射膜が形成されている。この反射膜
は、例えば２種類の物質を交互に積層させた多層膜であ
る。ここでは、モリブデンＭｏと珪素Ｓｉの多層膜を用
いて波長１３．４ｎｍのＥＵＶ光に対して反射率約７０
％の反射膜を形成している。かかる反射膜の上にＥＵＶ
光を吸収する物質を一面に塗布し、パタニングする。多
層膜のような反射物体をパタニングすると失敗した時の
修復が不可能であるのに対し、吸収層を設けてパタニン
グする方法だとやり直しが可能になるのでパターン修復
が可能になる。実在する大部分の物質がＥＵＶ光を反射
しないため、吸収層に用いることができる。本実施形態
では、後述するように、レチクルＲのＺ方向位置を計測
するために、レーザ干渉計（ＲＩＦＺ１〜ＲＩＦＺ３）
が用いられるため、これらのレーザ干渉計からの測定ビ
ーム（可視領域の光）に対して前記反射層と同程度の反
射率が得られるような物質により吸収層が形成されてい
る。この他、この吸収層形成材料の選択の基準としてパ
タニングのし易さ、反射層への密着性、酸化などによる
経年変化が小さいなどが挙げられる。

【００３３】図５には、レチクルＲの一例が示されてい
る。図中の中央にある長方形の領域がパターン領域ＰＡ
である。斜線が施された円弧状の領域が露光光であるＥ
ＵＶ光ＥＬが照射される円弧状照明領域ＩＡである。こ
こで、円弧状の照明領域を用いて露光を行うのは、後述
する投影光学系ＰＯの諸収差が最も小さい領域のみを使
用できるようにするためである。また、レチクルＲのパ
ターン領域ＰＡのＸ方向両端部には、Ｙ方向に沿って所
定間隔で位置合わせマークとしてのレチクルアライメン
トマークＲＭ１〜ＲＭ６が形成されている。レチクルア
ライメントマークＲＭ１とＲＭ４、ＲＭ２とＲＭ５、Ｒ
Ｍ３とＲＭ６は、それぞれほぼＸ方向に沿って配置され
ている。

【００３４】図５から明らかなように円弧状の照明領域
ＩＡを用いる場合には、一括露光（静止露光）を行うの
は現実的でないため、本実施形態では後述するようにし
て走査露光が行われる。

【００３５】レチクルＲは、前述したようにその表面に
反射層が形成されるため、レチクルＲそのものの素材は
特に問わない。レチクルＲの素材としては、例えば低膨
張ガラス、石英ガラス（例えば、ショット社のゼロデュ
ア（商品名）、コーニング社のＵＬＥ（商品名）、フッ
素がドーピングされた合成石英なども含む）、セラミッ
クス、シリコンウエハなどが考えられる。この素材の選
択の基準として、例えばレチクルホルダＲＨの素材と同
一の素材をレチクルＲの素材として用いることが挙げら
れる。かかる場合には、露光用のＥＵＶ光ＥＬの照射等
による温度上昇に起因してレチクルＲやレチクルホルダ
ＲＨに熱膨張が生じるが、両素材が同一であれば同一量
だけ膨張するので、両者の間にずれようとする力（熱応
力）が働かないというメリットがある。これに限らず、
異なる物質であっても同じ線膨張率を持った物質をレチ
クルＲとレチクルホルダＲＨとの素材として用いれば、
同じ効果が得られる。例えば、レチクルＲにシリコンウ
エハ、レチクルホルダＲＨにＳｉＣ（炭化珪素）を用い
ることが考えられる。レチクルＲの素材としてシリコン
ウエハを用いると、パターン描画装置やレジスト塗布装
置、エッチング装置などのプロセス装置などがそのまま
使用できると言う利点もある。本実施形態では、かかる
理由により、レチクルＲの素材としてシリコンウエハを
用い、レチクルホルダＲＨをＳｉＣによって形成してい
る。

【００３６】そして、図６に示すように、前記レチクル
ホルダＲＨのレチクル吸着面には、レチクル表面変形機
構（変形手段）ＲＴが備えられている。レチクル表面変
形機構ＲＴは、レチクル表面に沿った面内に多数配列さ
れた吸着ピン３７から構成されている。各吸着ピン３７
は、レチクルＲの背面を静電吸着するものであり、これ
は、例えばピエゾ素子等のアクチュエータ（図示なし）
によって、Ｚ軸方向、つまりレチクルＲの表面に略直交
した方向に進退駆動されるようになっている。これによ
り、レチクル表面変形機構ＲＴは、多数の吸着ピン３７
でレチクルＲを背面側で保持するとともに、一部の吸着
ピン３７をアクチュエータ（図示なし）でＺ軸方向に駆
動させることによって、レチクルＲのパターン面をＺ軸
方向に部分的に変形させることができる構成となってい
る。

【００３７】また、各吸着ピン３７は、レチクルＲの表
面と平行な方向にも微動可能となっている。

【００３８】レチクル表面変形機構ＲＴで吸着ピン３７
をＺ軸方向に駆動させてレチクルＲの一部分のみを変形
させると、投影光学系ＰＯがレチクルＲ側において非テ
レセントリックであるため、図７に示すように、変形に
よりＺ軸方向に変位した部分においては、円弧状照明領
域ＩＡに対応するウエハＷ上における円弧状の露光領域
ＳＡ（図１３参照）での転写位置が、円弧状の領域の中
心に対して放射方向にシフトする（ずれる、移動する）
ことになる。これは、ＥＵＶ光ＥＬが投影光学系ＰＯの
諸収差の最も小さい領域のみを使用できるように、投影
光学系ＰＯを構成する光学素子（ミラー）の中心から同
心円上位置（光学的特性が均一に設計される）を介して
照明されるよう、円弧状照明領域ＩＡが設定されている
からである。

【００３９】ここで、レチクル表面変形機構ＲＴによる
レチクルＲの変形と、転写位置のシフトとを検討してみ
ると、例えば、図８において、入射角θ（＝出射角θ）
を５０ｍｒａｄとすれば、レチクルＲのパターン面のＺ
方向の変位ΔＺに対するレチクルＲに描かれた回路パタ
ーンの横ずれεは次式（１）で表わされる。 ε＝ΔＺ・ｔａｎθ ……（１）この式（１）から、例えばレチクルＲが図８の上下方向
（Ｚ方向）に１μｍ変位した場合、レチクルパターン面
における像の横ずれは約５０ｎｍとなり、投影光学系Ｐ
Ｏの投影倍率を例えば４：１とすると、ウエハＷ上で
は、その４分の１の１２．５ｎｍの像シフトが生ずるこ
とがわかる。レチクル表面変形機構ＲＴではこの像シフ
トを用いて像補正を行うのである。

【００４０】図４に示したように、レチクルＲの下方
（ＥＵＶ光の入射側）には可動式ブラインド４２と、視
野絞りとしてのスリット板４４とが、レチクルステージ
ベース３２の内部に、レチクルＲに近接して配置されて
いる。

【００４１】スリット板４４は、円弧状の照明領域ＩＡ
を規定するもので、投影光学系ＰＯに対して固定されて
いても勿論良いが、本実施形態においては、このスリッ
ト板４４は、モータ等を含む切替機構としての駆動機構
４６によって駆動可能に構成されている。図９には、こ
のスリット板４４及びその駆動機構４６の平面図が示さ
れている。スリット板４４には、露光光としてのＥＵＶ
光ＥＬが照射されるレチクルＲ上の円弧状の照明領域
（第１照明領域）ＩＡを規定する第１開口としての第１
スリット４４ａと、図５に示したレチクルＲのパターン
領域ＰＡの両側に形成されたアライメントマークＲＭ１
とＲＭ４（あるいは、ＲＭ２とＲＭ５、ＲＭ３とＲＭ
６）部分に露光用のＥＵＶ光ＥＬが照射される第２照明
領域を規定する第２開口としての第２スリット４４ｂと
を有する。

【００４２】図４に戻り、前記可動式ブラインド４２
は、同一レチクルＲ内に描かれた冗長回路パターンをウ
エハＷに転写したくない場合、その冗長回路部分が照明
領域ＩＡ内に含まれるのを防止するためのもので、本実
施形態では、駆動機構４６によってレチクルステージＲ
ＳＴのＹ方向の移動と同期してそのＹ方向の移動が制御
されるようになっている。この場合において、可動式ブ
ラインド４２の始動は、レチクルＲが走査し始めてから
レチクルＲと同じように走査し始めても良いし、目標の
隠すべきパターンが差し掛かるのに合わせて動き始めて
も良い。

【００４３】図１に戻り、前記投影光学系ＰＯは、前記
の如く、複数枚、例えば３〜６枚程度の反射光学素子
（ミラー）のみから成り、像面側のみがテレセントリッ
クな反射光学系が使用されており、ここでは、投影倍率
１／４倍のものが使用されている。従って、レチクルＲ
によって反射され、レチクルＲに描かれたパターン情報
を含むＥＵＶ光ＥＬは、投影光学系ＰＯによって４分の
１に縮小されてウエハＷ上に照射される。

【００４４】ここで、投影光学系ＰＯについて図１０を
用いてより詳細に説明する。投影光学系ＰＯは、レチク
ルＲで反射されたＥＵＶ光ＥＬを順次反射する第１ミラ
ーＭ１、第２ミラーＭ２、第３ミラーＭ３、第４ミラー
Ｍ４の合計４枚のミラー（反射光学素子）と、これらの
ミラーＭ１〜Ｍ４を保持する鏡筒ＰＰとから構成されて
いる。前記第１ミラーＭ１及び第４ミラーＭ４の反射面
は非球面の形状を有し、第２ミラーＭ２の反射面は平面
であり、第３ミラーＭ３の反射面は球面形状となってい
る。各反射面は設計値に対して露光波長の約５０分の１
から６０分の１以下の加工精度が実現され、ＲＭＳ値
（標準偏差）で０．２ｎｍから０．３ｎｍ以下の誤差し
かない。各ミラーの素材は低膨張ガラスあるいは金属で
あって、表面にはレチクルＲと同様の２種類の物質を交
互に重ねた多層膜によりＥＵＶ光に対する反射層が形成
されている。

【００４５】この場合、第１ミラーＭ１で反射された光
が第２ミラーＭ２に到達できるように、第４ミラーＭ４
には穴が空けられている。同様に第４ミラーＭ４で反射
された光がウエハＷに到達できるよう第１ミラーＭ１に
は穴が設けられている。勿論、穴を空けるのでなく、ミ
ラーの外形を光束が通過可能な切り欠きを有する形状と
しても良い。

【００４６】図１に戻り、前記ウエハステージＷＳＴ
は、ＸＹ平面に沿って配置されたウエハステージベース
６０上に配置され、磁気浮上型２次元リニアアクチュエ
ータ（駆動装置）６２によって該ウエハステージベース
６０上に浮上支持されている。このウエハステージＷＳ
Ｔは、前記磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ６２
によってＸ方向及びＹ方向に所定ストロークで駆動され
るとともに、θ方向（Ｚ軸回りの回転方向）にも微小量
駆動されるようになっている。また、このウエハステー
ジＷＳＴは、磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ６
２によってＺ方向、及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ
軸、Ｙ軸回りの回転方向）にも微小量だけ駆動可能に構
成されている。

【００４７】ウエハステージＷＳＴの底面には、永久磁
石（図示省略）が設けられており、この永久磁石とウエ
ハステージベース６０上にＸＹ２次元方向に張り巡らさ
れたコイル（図示省略）とによって前記磁気浮上型２次
元リニアアクチュエータ６２が構成されており、後述す
る制御装置（図示なし）により前記コイルに流す電流を
制御することによってウエハステージＷＳＴの６次元方
向の位置及び姿勢制御が行われるようになっている。

【００４８】ウエハステージＷＳＴの上面には、静電チ
ャック方式の不図示のウエハホルダが載置され、該ウエ
ハホルダによってウエハＷが吸着保持されている。ま
た、このウエハステージＷＳＴの図１におけるＹ方向他
側の側面には鏡面加工が施され、可視領域の光に対する
反射面７４ａが形成されている。また、図１では図示が
省略されているが、図１１に示されるように、ウエハス
テージＷＳＴのＸ方向一側の側面にも鏡面加工が施さ
れ、可視領域の光に対する反射面７４ｂが形成されてい
る。

【００４９】ウエハステージＷＳＴ上面の一端部には、
レチクルＲに描画されたパターンがウエハＷ面上に投影
される位置と、アライメント光学系ＡＬＧの相対位置関
係の計測（いわゆるベースライン計測）等を行うための
空間像計測器ＦＭが設けられている。この空間像計測器
ＦＭは、従来のＤＵＶまたはＶＵＶ露光装置、すなわ
ち、ＫｒＦエキシマレーザ又はＡｒＦエキシマレーザを
用いる露光装置の基準マーク板に相当するものである。

【００５０】図１２（ａ）、（ｂ）には、この空間像計
測器ＦＭの平面図、縦断面図がそれぞれ示されている。
これらの図に示されるように、空間像計測器ＦＭの上面
には、開口としてのスリットＳＬＴが形成されている。
このスリットＳＬＴは、ウエハステージＷＳＴの上面に
固定された所定厚さの蛍光発生物質６３の表面に形成さ
れたＥＵＶ光の反射層６４にパターンニングされたもの
である。なお、反射層６４に代えてＥＵＶ光の吸収層を
設け、この吸収層に開口を形成してもよい。

【００５１】前記スリットＳＬＴの下方のウエハステー
ジＷＳＴの上面板には、開口６６が形成されており、こ
の開口６６に対向するウエハステージＷＳＴの内部に
は、フォトマルチプライヤ等の光電変換素子ＰＭが配置
されている。従って、投影光学系ＰＯを介して上方から
空間像計測器ＦＭにＥＵＶ光ＥＬが照射されると、スリ
ットＳＬＴを透過したＥＵＶ光が蛍光発生物質６３に到
達し、該蛍光発生物質６３がＥＵＶ光に比べて波長の長
い光を発する。この光が光電変換素子ＰＭによって受光
されその光の強度に応じた電気信号に変換される。この
光電変換素子ＰＭの出力信号も制御装置（図示なし）に
供給されるようになっている。

【００５２】この露光装置１０では、図１１に示したよ
うな干渉計システム７０によって、投影光学系ＰＯに対
するその位置が正確に測定されるようになっている。こ
の干渉計システム７０は、レチクルステージＲＳＴのＸ
Ｙ面内の位置を計測する４つのレーザ干渉計ＲＩＦＸ
１、ＲＩＦＸ２、ＲＩＦＹ１、ＲＩＦＹ２と、ウエハス
テージＷＳＴのＸＹ面内の位置を計測する４つのレーザ
干渉計ＷＩＦＸ１、ＷＩＦＸ２、ＷＩＦＹ１、ＷＩＦＹ
２とを含んで構成されている。

【００５３】干渉計ＲＩＦＸ１、ＲＩＦＸ２、ＲＩＦＹ
１、ＲＩＦＹ２、ＷＩＦＸ１、ＷＩＦＸ２、ＷＩＦＹ
１、ＷＩＦＹ２は、レチクルステージＲＳＴの反射面４
０ａ、４０ｂあるいはウエハステージＷＳＴの反射面７
４ａ、７４ｂに、計測ビーム（図中、干渉計の符号の末
尾に「Ｍ」を付した符号を付してある。例えば干渉計Ｒ
ＩＦＸ１の計測ビームは符号「ＲＩＦＹ１Ｍ」）を投射
するとともに、投影光学系ＰＯの鏡筒ＰＰに取り付けら
れた固定鏡（参照鏡）７２ａ（図１参照）、７２ｂ、７
６ａ、７６ｂに、参照ビーム（計測ビームと同様、干渉
計の符号の末尾に「Ｒ」を付してある。例えば干渉計Ｒ
ＩＦＸ１の参照ビームは符号「ＲＩＦＹ１Ｒ」）を投射
し、それぞれの反射光を受光することにより、その計測
ビームの投射位置での固定鏡７２ａ、７２ｂ、７６ａ、
７６ｂに対するレチクルステージＲＳＴあるいはウエハ
ステージＷＳＴのＹ方向、Ｘ方向の相対位置を計測す
る。そして、これら干渉計ＲＩＦＸ１、ＲＩＦＸ２、Ｒ
ＩＦＹ１、ＲＩＦＹ２、ＷＩＦＸ１、ＷＩＦＸ２、ＷＩ
ＦＹ１、ＷＩＦＹ２の計測値に基づき、レチクルステー
ジＲＳＴあるいはウエハステージＷＳＴの位置および回
転角を計測する。そして、干渉計システム７０での計測
結果に基づき、レチクルステージＲＳＴおよびウエハス
テージＷＳＴの姿勢制御を自動的に行うのである。

【００５４】図１に戻り、上記８つの干渉計の全ての計
測の基準となる投影光学系ＰＯの鏡筒ＰＰには、レチク
ルＲのＺ方向（第１軸方向）の位置を計測する計測装置
としてのレチクル面測定用レーザ干渉計ＲＩＦＺが設け
られている。このレーザ干渉計ＲＩＦＺは、実際には、
図１１に示されるように、レーザ干渉計ＲＩＦＺ１、Ｒ
ＩＦＺ２、ＲＩＦＺ３の３つが所定間隔で配置され、鏡
筒ＰＰに固定されているが、図１（及び図４）では、こ
れらが代表的にレーザ干渉計ＲＩＦＺとして示されてい
る。

【００５５】図１に示したように、これらのレーザ干渉
計ＲＩＦＺ１〜ＲＩＦＺ３からの測定ビームは、折り返
しミラーＭを介して所定の入射角θでレチクルＲのパタ
ーン面に投射される露光用のＥＵＶ光ＥＬの照射領域、
すなわち円弧状の照明領域ＩＡ内の異なる３点に、露光
用のＥＵＶ光ＥＬの入射光路と出射光路（反射光路）の
中心となるＺ方向と平行な光路を通ってレチクルＲのパ
ターン面に投射されるようになっている（図１及び図４
参照）。このため、レーザ干渉計ＲＩＦＺ１、ＲＩＦＺ
２、ＲＩＦＺ３は、レチクルＲのパターン面に所定の入
射角θで斜めから入射し、入射角と同一の出射角で反射
される露光用のＥＵＶ光ＥＬに影響を及ぼすことなく、
かつ露光用のＥＵＶ光ＥＬによって干渉計測定ビームが
影響を及ぼされることなく、高精度（例えば、数ｎｍ〜
１ｎｍ以下の精度）でレチクルＲのＺ方向位置を計測す
ることが可能になっている。

【００５６】そして、レチクル面測定用レーザ干渉計Ｒ
ＩＦＺ１、ＲＩＦＺ２、ＲＩＦＺ３の少なくとも１つに
より計測された所定の調整用位置情報に基づいて、露光
中（レチクルパターンの転写中）の投影光学系ＰＯとレ
チクルＲのパターン面との間隔が常に一定に保たれるよ
うに、図４に示した磁気浮上型２次元リニアアクチュエ
ータ３４を制御してレチクルＲの投影光学系ＰＯの光軸
方向（第１軸方向、Ｚ方向）の位置を調整しつつ、レチ
クルステージＲＳＴと基板ステージＷＳＴとをＹ軸方向
（第２軸方向）に沿って同期移動させるようになってい
る。

【００５７】この一方、図１に示したように、鏡筒ＰＰ
を基準とするウエハＷのＺ方向位置は、投影光学系ＰＯ
に固定された斜入射光式のフォーカスセンサ１４によっ
て計測されるようになっている。このフォーカスセンサ
１４は、鏡筒ＰＰを保持する不図示のコラムに固定さ
れ、ウエハＷ面に対し斜め方向から検出ビームＦＢを照
射する送光系１４ａと、同じく不図示のコラムに固定さ
れ、ウエハＷ面で反射された検出ビームＦＢを受光する
受光系１４ｂとから構成される。このフォーカスセンサ
としては、例えば特開平６−２８３４０３号公報等に開
示される多点焦点位置検出系が用いられている。このフ
ォーカスセンサ１４（１４ａ、１４ｂ）は鏡筒ＰＰと一
体的に固定されることが重要である。このフォーカスセ
ンサ（１４ａ、１４ｂ）によって、ウエハＷ表面と投影
光学系ＰＯの間隔、ＸＹ平面に対する傾斜が計測され、
それに基づいて磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ
６２を介してウエハＷ表面と投影光学系ＰＯとの間隔、
平行度が常に一定になるようにウエハステージＷＳＴが
制御されるようになっている。

【００５８】さらに、本実施形態では、投影光学系ＰＯ
の側面に、前記アライメント光学系ＡＬＧが固定されて
いる。このアライメント光学系ＡＬＧとしては、ブロー
ドバンド光をウエハＷ上のアライメントマーク（または
空間像計測器ＦＭ）に照射し、その反射光を受光して画
像処理方式によりマーク検出を行う結像式アライメント
センサ、レーザ光を格子マークに照射して回折光を検出
するＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）方式
のアライメントセンサやＡＦＭ（原子間力顕微鏡）のよ
うな走査型プローブ顕微鏡等種々のものを用いることが
できる。

【００５９】次に、上述のようにして構成された本実施
形態に係る露光装置１０による露光工程の動作について
説明する。

【００６０】まずは、投影光学系ＰＯのディストーショ
ンを計測手段で計測する。ここで用いる計測手段として
は、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた空間像計測器
ＦＭがある。この空間像計測器ＦＭでディストーション
を計測するには、駆動機構４６によりスリット板４４を
露光用のＥＵＶ光ＥＬが第２スリット４４ｂを照射可能
な位置（第２位置）へ切り替える。次いで、磁気浮上型
２次元リニアアクチュエータ６２、３４を介してウエハ
ステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴの位置を制
御して、レチクルＲ上に描画されたレチクルアライメン
トマークＲＭ１，ＲＭ４、ＲＭ２，ＲＭ５、ＲＭ３，Ｒ
Ｍ６を順次各２つ露光用のＥＵＶ光ＥＬで照射するとと
もに、レチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ４、Ｒ
Ｍ２，ＲＭ５、ＲＭ３，ＲＭ６のウエハＷ面上への投影
像を空間像計測器ＦＭで検出することにより、レチクル
パターン像のウエハＷ面上への投影位置を求める。そし
て、レチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ４，ＲＭ
２，ＲＭ５，ＲＭ３，ＲＭ６の投影像の位置と、それぞ
れの設計位置との比較（差）によって、ディストーショ
ンを計測する。

【００６１】これ以外にも、計測手段として、レチクル
Ｒ上のレチクルアライメントマークＲＭ１，ＲＭ４，Ｒ
Ｍ２，ＲＭ５，ＲＭ３，ＲＭ６をダミーウエハ上に試し
焼きし、そのウエハを現像して得られるレジストパター
ンの位置を計測し、レチクルＲと比較することでディス
トーションを定量的に求める方法も採用可能である。

【００６２】このようにして計測したディストーション
に基づき、レチクルＲにおける補正すべき部分とその補
正量を決定する。そして、その補正量に応じて、レチク
ル表面変形機構ＲＴの所定の位置の吸着ピン３７をＺ軸
方向に駆動させ、レチクルＲにおいて補正すべき一部分
のみを変形させる。

【００６３】このとき、各吸着ピン３７は、レチクルＲ
の表面と平行な方向にも微動可能となっているので、レ
チクルＲの変形により、その背面に吸着している吸着ピ
ン３７が横方向に微小寸法引っ張られることになるが、
これを許容することができ、レチクルＲのズレ等を防止
できるようになっている。なお、吸着ピン３７の駆動に
よりレチクルＲの一部分を変形させるときには、変形さ
せる部分よりもレチクルＲの外周側に位置する他の吸着
ピン３７における静電吸着を一旦解除し、駆動の完了後
に再吸着させるようにしても良い。これにより、変形時
にレチクルＲが横に引っ張られることもなく、精度良く
レチクルＲを変形させることができる。さらに言えば、
吸着ピン３７でレチクルＲを変形させるときには、レチ
クルＲの中心部から外周側に向けて順次吸着ピン３７を
駆動させるようにし、このとき、前記したように、駆動
すべき吸着ピン３７の外周側に位置する吸着ピン３７に
おいては一旦静電吸着を解除するようにしても良い。

【００６４】一方、レチクルＲのＺ方向位置を計測する
レーザ干渉計ＲＩＦＺ１，ＲＩＦＺ２，ＲＩＦＺ３にお
いて、レチクルＲが所定量だけ変位したかどうかの検証
を行い、フィードバック制御を行う。

【００６５】このようにしてレチクルＲを補正した状態
で、ＥＵＶ光ＥＬで露光を行う。すると、レチクルＲが
Ｚ軸方向に変位した部分においては、円弧状照明領域Ｉ
Ａに対応するウエハＷ上での円弧状の露光領域ＳＡ（図
１３参照）での転写位置が、円弧状の領域の中心から放
射方向に沿った方向にシフトするため、ウエハＷ上にお
ける投影像のディストーションが補正された状態で、露
光が行われることになる。この露光工程をより具体的に
説明すると、前記干渉計システム７０からの位置情報を
モニタしつつ、磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ
６２を介してウエハステージＷＳＴを第１ショットの走
査開始位置に位置決めするとともに、磁気浮上型２次元
リニアアクチュエータ３４を介してレチクルステージＲ
ＳＴを走査開始位置に位置決めして、その第１ショット
の走査露光を行う。この走査露光に際し、制御装置（図
示なし）では磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ３
４、６２を介してレチクルステージＲＳＴとウエハステ
ージＷＳＴとの速度比が投影光学系ＰＯの投影倍率に正
確に一致するように両ステージの速度を制御し、両ステ
ージのかかる速度比の等速同期状態にて露光（レチクル
パターンの転写）が行われる。こうして第１ショットの
走査露光が終了すると、ウエハステージＷＳＴを第２シ
ョットの走査開始位置へ移動させるショット間のステッ
ピング動作を行う。そして、その第２ショットの走査露
光を上述と同様にして行う。この場合、レチクルステー
ジＲＳＴを戻す動作を省略してスループットの向上を図
るべく、第１ショットと第２ショットとの走査露光の方
向は反対向きで、すなわち第１ショットの露光がＹ軸上
の一側から他側の向きで行われた場合には第２ショット
の露光は他側から一側の向きで行われる。すなわち交互
スキャンが行われる。このようにして、ショット間のス
テッピング動作とショットの走査露光動作とが繰り返さ
れ、ステップアンドスキャン方式でウエハＷ上の全ての
ショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。図
１３には、このようにして、レチクルパターンがウエハ
Ｗ上の複数ショット領域Ｓに転写される様子が示されて
いる。図１３の場合は、１枚のウエハから効率良く完全
な形のショットが得られるよう、一行内に収めるショッ
ト数を適宜偶数、奇数としている。なお、走査方向に関
するレチクルパターンの転写像とショット（既に形成さ
れているパターン）との倍率誤差を補正する場合は、走
査露光中のレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷ
ＳＴとの速度比を、投影光学系ＰＯの投影倍率と異なら
せることもある。

【００６６】上述した露光装置１０および露光方法で
は、レチクルホルダＲＨにレチクル表面変形機構ＲＴを
備え、投影光学系ＰＯを介してウエハＷ上に転写される
像のディストーションを、例えば空間像計測器ＦＭ等の
計測手段で計測し、その計測結果に基づいて、レチクル
ホルダＲＨで保持したレチクルＲのパターン面の、ディ
ストーションが生じている部分をＺ軸方向に変形させる
構成となっている。これにより、略円弧スリット状の円
弧状照明領域ＩＡの放射方向に像が変位し、ウエハＷ上
での像をディストーションを打ち消す方向に移動させる
ことができ、ディストーションが生じている部分のみを
補正することができる。したがって、結果的に重ね合わ
せ精度を向上させることが可能となる。

【００６７】また、上記露光装置１０および露光方法で
は、露光光を略円弧スリット状のＥＵＶ光ＥＬとし、反
射型のレチクルＲおよび反射型光学素子のみからなる投
影光学系ＰＯを介してウエハＷにレチクルＲのパターン
を転写する構成となっており、レチクルステージＲＳＴ
とウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＯの倍率に応
じた速度比で同期移動させることによって、スキャンア
ンドリピート方式で露光を行う構成となっている。この
ような露光装置１０において上記誤差補正機能を備える
ことにより、非常に微細なパターン、例えば１００ｎｍ
またはそれ以下のＬ／Ｓパターンの高精度な転写が十分
に可能となる。

【００６８】さらに、レチクル表面変形機構ＲＴが、レ
チクルＲを保持する複数の吸着ピン３７と、各吸着ピン
３７をＺ軸方向に進退駆動させる例えばピエゾ素子等の
アクチュエータとを備えた構成となっている。これによ
り、レチクルＲの一部のみをＺ軸方向に変形させること
が可能となり、ディストーション補正を確実に行うこと
が可能となる。また、このように複数の吸着ピン３７か
らなる、いわば剣山状のレチクル表面変形機構ＲＴを用
いることにより、高い空間周波数帯のディストーション
等も確実に補正することが可能となる。

【００６９】そして、上記露光方法では、予め、ウエハ
Ｗ上に転写される像のディストーションを空間像計測器
ＦＭ等の計測手段で計測し、その結果に基づいてレチク
ル表面変形機構ＲＴで像を補正した後、パターンをウエ
ハＷ上に転写する構成となっている。このように、露光
装置１０の設置時等に、投影光学系ＰＯのキャリブレー
ションを行うことにより、以降の露光を精度良く行うこ
とができる。

【００７０】また、上記したような構成の露光装置１０
および露光方法では、投影光学系ＰＯのディストーショ
ンだけでなく、レチクルＲの描画誤差を補正することも
可能である。一般にレチクルＲのパターン描画は電子ビ
ームによって行われるが、電子ビームは温度変化等によ
りビームの位置が時間とともに変動するため、その近傍
のパターンは位置ズレする可能性が高い。このようなレ
チクルＲの描画誤差についても、上記ディストーション
補正と同様に補正を行うことが可能である。この他、レ
チクルＲはレチクルホルダＲＨにおいて背面側でチャッ
クされるため、レチクルＲの厚さの分布がそのままレチ
クルＲ表面の平面度の誤差として表れるが、この誤差に
よる像のズレも、同様に補正することができる。さら
に、ウエハＷは、パターンを重ね焼きする場合、熱処理
時にウエハＷが変形し、これによってウエハＷ上の像が
変形することもあるが、この像に重ね合わせて露光を行
うに際し、変形した像に合わせてレチクルＲ側を変形さ
せて補正することも可能である。

【００７１】これ以外にも、ウエハＷは、一つのパター
ン中におけるパターン密度の疎密により、ウエハＷの膜
が受けるストレスの分布が異なり、その結果、高い空間
周波数帯の歪みが起きることがある。このウエハＷの歪
みをアライメント光学系（検出手段）ＡＬＧで検出し、
検出結果に基づいてレチクル表面変形機構ＲＴでレチク
ルＲを変形させ、補正を行うこともできる。

【００７２】この他、レチクル表面変形機構ＲＴでレチ
クルＲを変形させたときには、レーザ干渉計ＲＩＦＺ
１，ＲＩＦＺ２，ＲＩＦＺ３において、レチクルＲが所
定量だけ変位したかどうかの検証を行い、フィードバッ
ク制御を行うようにしたので、補正をより確実に行うこ
とができる。

【００７３】また、上記レチクル表面変形機構ＲＴにお
いて、全ての吸着ピン３７を一様にＺ軸方向に変位させ
ればレチクルＲの投影倍率を変動させることが可能であ
るため、これをレチクルステージＲＳＴにおける倍率補
正機構として用いることも可能である。

【００７４】加えて、上述したような露光装置１０及び
露光方法を用い、ウエハＷにレチクルＲのパターン（デ
バイスパターン）を転写してデバイスを製造することに
より、レチクルＲが補正されて本来の精度を維持した状
態で、デバイスパターンがウエハＷに転写されることに
なる。したがって、所定の品質のデバイスを安定して製
造することが可能となる。

【００７５】なお、上記実施の形態では、吸着ピン３７
を駆動するアクチュエータとしてピエゾ素子を一例に挙
げたが、応答性に優れ、かつレチクルＲを上記したよう
な例えば１μｍといった精度で駆動することができるの
であれば、適宜他のものを採用しても良い。また、多数
本の吸着ピン３７に代えて、長方形の吸着面を有する吸
着部材を複数本並べて配設する構成としても良い。この
場合、吸着部材は、円弧状照明領域ＩＡの短手方向に長
辺が延在するようにする。露光装置１０では、走査露光
を行うときに円弧状照明領域ＩＡの短手方向に沿ってレ
チクルＲが走査されるため、前記長方形の吸着部材によ
っても上記と同様にしてディストーション補正を行うこ
とが可能である。

【００７６】なお、上記実施の形態において、以下のよ
うな構成とすることも可能である。すなわち、図１４に
示すように、露光時に、レチクルステージＲＳＴでレチ
クルＲのパターン面をＥＵＶ光ＥＬに対して移動させつ
つ、ＥＵＶ光ＥＬが照射されている円弧状照明領域ＩＡ
において、レチクルＲをレチクル表面変形機構ＲＴで順
次変形させるのである。より具体的には、ＥＵＶ光ＥＬ
が照射されるまでは各吸着ピン３７を原位置あるいは所
定の位置に固定しておき、ＥＵＶ光ＥＬの照射の直前
に、所定の吸着ピン３７のみをＺ軸方向に変位させてレ
チクルＲを部分的に変形させ、ＥＵＶ光ＥＬが通り過ぎ
て円弧状照明領域ＩＡから外れた時点で、吸着ピン３７
を元の位置に戻す。このような露光方法においても、上
記と同様の効果を得ることが可能である。

【００７７】また、上記実施の形態においては、ＥＵＶ
光ＥＬを円弧状照明領域ＩＡにおいて照明する構成とし
たが、例えば投影光学系ＰＯを構成するミラーの枚数を
増やす等すれば、矩形状の照明領域を得ることが可能で
あり、このような場合にも上記と同様の構成が適用可能
である。しかしながら、実際には、ミラー枚数を増やす
と投影光学系ＰＯトータルでの反射率が低下するのでス
キャンを遅くしなければならず、スループットの低下に
つながり、したがって最小限のミラー枚数で投影光学系
ＰＯを構成するのが好ましい。

【００７８】例えば、露光装置１０として走査型のもの
を例に挙げたが、投影光学系がレチクルＲ側において非
テレセントリックであるならば、例えばステップアンド
リピート型の露光装置にも本発明の技術を同様に適用す
ることができる。さらに、投影光学系ＰＯも、レチクル
Ｒ側において非テレセントリックであるならば、全反射
系、全屈折系、反射屈折系のいずれでも良く、その倍率
は、縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれであっ
ても良い。加えて、投影光学系ＰＯは像面側のみがテレ
セントリックであるものとしたが、物体面及び像面の両
方がテレセントリックな光学系であっても良い。また、
投影光学系ＰＯの視野の形状も任意でよい。そして投影
光学系ＰＯの開口数は、露光波長が１３．４ｎｍである
ときには、Ｎ．Ａ．≧０．１、望ましくはＮ．Ａ．≧
０．１２、露光波長が１１．５ｎｍであるときには、
Ｎ．Ａ．≧０．８、望ましくはＮ．Ａ．≧０．１である
と良い。

【００７９】また、露光装置１０で露光光として用いる
光源についても、投影光学系ＰＯがレチクルＲ側におい
て非テレセントリックであるならば、ＥＵＶ光ＥＬに限
らず、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）、ＫｒＦ
エキシマレーザー（２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザー（１５
７ｎｍ）、Ａｒ₂レーザーあるいはＹＡＧレーザーや金
属蒸気レーザーの高調波、さらにはイオンビーム等の荷
電粒子線を用いることもできる。また、露光装置の種類
としては半導体製造用のものに限定されることなく、例
えば、角形のガラスプレートに液晶表示素子、又はプラ
ズマディスプレイ等のデバイスパターンを転写する液晶
用の投影露光装置や、薄膜磁気ヘッドや撮像素子（ＣＣ
Ｄ）、さらにはレチクル又はマスク等を製造するための
露光装置等にも本発明の技術を広く適用することが可能
である。

【００８０】これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない
範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また
上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものと
しても良いのは言うまでもない。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る露
光装置によれば、マスクを保持する保持機構に、前記マ
スクのパターン面側を部分的に変形させる変形手段が備
えられた構成となっている。これにより、変形手段でマ
スクを部分的に変形させてウエハ上での像を、ディスト
ーションを打ち消す方向に移動させることによって、デ
ィストーションを補正することができ、結果的に重ね合
わせ精度を向上させることが可能となる。

【００８２】請求項２に係る露光装置によれば、変形手
段が、マスクを保持する複数のピンと、各ピンをパター
ン面に略直交する方向に進退駆動させる駆動手段とを備
えた構成となっている。これにより、マスクを部分的に
変形させることが可能となる。また、このようないわば
剣山状の変形手段を用いることにより、高い空間周波数
帯のディストーションも確実に補正することが可能とな
る。

【００８３】請求項３に係る露光装置によれば、マスク
ステージと基板ステージとを、駆動装置で投影光学系の
倍率に応じた速度比で同期移動させる構成となっている
ので、露光装置では走査露光を行うことができる。ま
た、請求項４に係る露光装置によれば、投影光学系が反
射光学系で、かつ露光光が略円弧スリット状である構成
となっている。そして、請求項５に係る露光装置によれ
ば、露光光をExtreme Ultra Violet光とする構成となっ
ている。これにより、露光装置が、略円弧スリット状の
ＥＵＶ光に対してマスクを走査させることによって、マ
スクのパターンが反射光学素子のみからなる投影光学系
を介して基板上に転写される構成となり、したがって、
非常に微細なパターン、例えば１００ｎｍまたはそれ以
下のＬ／Ｓパターン、さらには７０ｎｍまたはそれ以下
の孤立パターンの高精度な転写が可能となる。

【００８４】請求項６に係る露光装置によれば、基板上
に転写される像の誤差を計測手段で計測し、その結果に
基づいて変形手段でパターン面を変形させることによ
り、ディストーションを精度良く補正することができ
る。

【００８５】請求項７に係る露光装置によれば、投影光
学系の光軸方向に関するパターン面の位置情報を検出す
る検出手段を備え、変形手段では検出された位置情報に
基づいてパターン面を変形させる構成となっており、こ
れによってもディストーション補正を精度良く行うこと
ができる。

【００８６】請求項８に係る露光方法によれば、マスク
のパターン面を部分的に変形させて基板上に転写される
像を補正する構成となっている。また、請求項９に係る
露光方法によれば、基板上に転写される像のディストー
ションを計測手段で計測し、その結果に基づいて変形手
段で像を補正する構成となっている。これにより、ディ
ストーション等が生じている部分に対応した部分を変形
手段で部分的に変形させ、ウエハ上での像をディストー
ション等を打ち消す方向に移動させることによって、デ
ィストーション等が生じている部分のみを補正すること
ができる。したがって、結果的に重ね合わせ精度を向上
させることが可能となる。

【００８７】請求項１０に係る露光方法によれば、基板
上に転写される像の誤差を予め計測しておき、その結果
に基づいて変形手段で像を補正した後にパターンを基板
上に転写する構成となっている。このように、露光装置
の設置時等に、投影光学系のキャリブレーションを行う
ことにより、以降の露光を精度良く行うことができる。

【００８８】請求項１１に係る露光方法によれば、露光
光に対してパターン面を移動させつつ、変形手段で、露
光光がパターン面に照射されている部分を順次変形させ
る構成となっている。これにより、走査露光を行う場合
に、走査しながらのレチクルの変形補正を行うことがで
きる。

【００８９】請求項１２に係る露光方法によれば、投影
光学系を反射光学系とし、かつ露光光を略円弧スリット
状とし、変形手段でパターン面を変形させることによ
り、パターン面に対する略円弧スリット状の露光光の照
射位置を、円弧スリットの中心部に対し放射方向に変化
させる構成となっている。これにより、特にＥＵＶ等、
レチクル側で非テレセントリックで、反射型光学素子を
用いる露光時に、ディストーションの補正を行うことが
できる。

【００９０】請求項１３に係るデバイス製造方法によれ
ば、請求項１から７のいずれかに記載の露光装置を用い
て、デバイスパターンを感光基板上に転写する工程を含
む構成となっている。このような露光装置でデバイスを
製造することにより、補正によりマスク本来の精度を維
持した状態で、デバイスパターンが感光基板上に転写さ
れることになる。したがって、所定の品質のデバイスを
安定して製造することが可能となる。

【００９１】請求項１４に係るデバイス製造方法によれ
ば、請求項８から１２のいずれかに記載の露光方法を用
いて、デバイスパターンを感光基板上に転写する工程を
含む構成となっている。このような露光方法を用いてデ
バイスを製造することにより、補正されてマスク本来の
精度を維持した状態で、デバイスパターンが感光基板上
に転写されることになる。したがって、所定の品質のデ
バイスを安定して製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る露光装置および露光方法ならび
にデバイス製造方法の実施形態における露光装置の構成
を概略的に示す図である。

【図２】図１の光源装置の内部を構成を示す図であ
る。

【図３】図２の光源装置の左側面図である。

【図４】図１のレチクルステージ近傍の構成各部を詳
細に示す図である。

【図５】レチクルの概略平面図である。

【図６】レチクルステージに備えたレチクル表面変形
機構を示す図であって、前記機構を下方から見た状態で
の斜視図および断面図である。

【図７】前記変形機構による像の変位を示す図であ
る。

【図８】前記像の変位が生じる理由を説明するための
図である。

【図９】図１のスリット板及びその駆動機構の一例を
示す平面図である。

【図１０】図１の投影光学系の内部構成を概略的に示
す図である。

【図１１】レチクルステージとウエハステージのＸＹ
平面内の位置を計測する干渉計システムの構成を説明す
るための図である。

【図１２】（ａ）は空間像計測器を示す平面図、
（ｂ）は（ａ）の空間像計測器を示す側面図である。

【図１３】レチクルパターンがウエハ上の複数ショッ
ト領域に転写される様子を示す図である。

【図１４】前記レチクル表面変形機構における他の露
光方法を示す図である。

【符号の説明】

１０露光装置３４，６２磁気浮上型２次元リニアアクチュエータ
（駆動装置）ＡＬＧアライメント光学系（検出手段）ＥＬＥＵＶ光（露光光）ＦＭ空間像計測器（計測手段）ＰＯ投影光学系Ｒレチクル（マスク）ＲＨレチクルホルダ（保持機構）ＲＳＴレチクルステージ（マスクステージ）ＲＴレチクル表面変形機構（変形手段）Ｗウエハ（基板、感光基板）ＷＳＴウエハステージ（基板ステージ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反射型のマスクに形成されたパターンを
露光光で照明し、前記マスク側においては非テレセント
リックである投影光学系を介して基板上に転写する露光
装置であって、前記マスクを保持する保持機構に、前記
マスクのパターン面側を部分的に変形させる変形手段が
備えられていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記変形手段が、前記マスクの背面側を
保持する複数のピンと、前記各ピンを前記パターン面に
略直交する方向に進退駆動させる駆動手段とを備えて構
成されていることを特徴とする請求項１記載の露光装
置。
【請求項３】前記マスクを保持するマスクステージ
と、前記基板を保持する基板ステージとを、前記投影光
学系の光軸と略直交する定められた方向に沿って、前記
投影光学系の倍率に応じた速度比で同期移動させる駆動
装置が備えられていることを特徴とする請求項１または
２記載の露光装置。
【請求項４】前記投影光学系が反射光学系とされ、か
つ前記露光光が略円弧スリット状であることを特徴とす
る請求項３記載の露光装置。
【請求項５】前記露光光がExtreme Ultra Violet光で
あることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】前記基板上に転写される像の誤差を計測
する計測手段が備えられ、前記変形手段では前記計測手
段での計測結果に基づいて前記パターン面を変形させる
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の露
光装置。
【請求項７】前記投影光学系の光軸方向に関する前記
パターン面の位置情報を検出する検出手段を更に備え、
前記変形手段は前記検出された位置情報に基づいて前記
パターン面を変形させることを特徴とする請求項１から
６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】反射型のマスクに形成されたパターン
を、前記マスク側においては非テレセントリックである
投影光学系を介して基板上に転写する露光方法におい
て、前記マスクを保持する保持機構に、前記マスクのパ
ターン面側を部分的に変形させる変形手段を備えてお
き、該変形手段で前記パターン面を部分的に変形させる
ことによって、前記基板上に転写される像を補正するこ
とを特徴とする露光方法。
【請求項９】前記基板上に転写される像のディストー
ションを計測手段で計測し、その結果に基づいて前記変
形手段で前記像を補正することを特徴とする請求項８記
載の露光方法。
【請求項１０】前記基板上に転写される像の誤差を予
め計測しておき、その結果に基づいて前記変形手段で前
記像を補正した後に、前記パターンを前記基板上に転写
することを特徴とする請求項８または９記載の露光方
法。
【請求項１１】前記マスクを前記パターン面に沿った
方向に駆動させることによって前記露光光に対して前記
パターン面を移動させつつ、前記変形手段で、前記露光
光が前記パターン面に照射されている部分を順次変形さ
せることを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記
載の露光方法。
【請求項１２】前記投影光学系を反射光学系とし、か
つ前記露光光を略円弧スリット状としておき、前記変形手段で前記パターン面をこれに略直交した方向
に変形させることにより、前記パターン面に対する略円
弧スリット状の露光光の照射位置を、前記円弧スリット
の中心部に対し放射方向に変化させることを特徴とする
請求項８から１１のいずれかに記載の露光方法。
【請求項１３】請求項１から７のいずれかに記載の露
光装置を用いて、デバイスパターンを感光基板上に転写
する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１４】請求項８から１２のいずれかに記載の
露光方法を用いて、デバイスパターンを感光基板上に転
写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。