JP2003133215A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディストーションによる下地パターンとレジ
ストパターンとの位置ズレを低減する。 【解決手段】 少なくとも２箇所にレチクルアライメン
トマーク３２が形成されたレチクル１８を用い、レチク
ルステージ２０でレチクル１８を支持して結像光学系２
６の光軸（Ｚ軸）回りに９０度ずつ回転させた場合の各
レチクルアライメントマーク３２の位置各々に対応して
レチクル顕微鏡３４を配置しておき、レチクルステージ
２０で支持中のレチクル１８がＺ軸回りに回転されても
何れかのレチクル顕微鏡３４でレチクルアライメントマ
ーク３２を検出して、９０度単位でレチクルの回転角度
を把握可能とする。ステージコントローラ２８は、この
検出結果を用いてレチクルステージ２０のレチクル支持
面とウエハステージ１４のウエハ支持面とを同調させて
Ｚ軸回りに回転させ、レチクル１８及びウエハ１２と、
結像光学系２６とをＺ軸回りに相対的に９０度単位で回
転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置及び露光
方法に係わり、特に、半導体集積回路の製造過程におけ
るフォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び露
光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体集積回路（ＬＳＩ）の
製造過程では、半導体集積回路基板（以下、「ウエハ」
という）上に、集積回路パターンの転写像であるレジス
トパターンを形成するフォトリソグラフィ工程と、フォ
トリソグラフィ工程で形成したレジストパターンを阻止
部として機能させて、下地膜の不要部分を除去するエッ
チング工程とを繰返し行うことによって、ウエハ上にＬ
ＳＩの立体構造を形成する。

【０００３】フォトリソグラフィ工程では、より詳しく
は、ウエハ上に感光性高分子膜（以下、「レジスト膜」
という）を塗布した後、紫外線などの露光光を、ガラス
基板上に露光光に対して遮光性を有するクロム等により
集積回路パターンを形成したホトマスク（以下、「レチ
クル」という）に照射し、等倍又は縮小光学系によりそ
の反射光又は透過光をウエハ表面上に結像させて露光す
ることで集積回路パターンを転写する。これをＸ軸方向
及びＹ軸方向にウエハを移動させながら繰返し行うこと
でウエハ全面を露光したら、アルカリ現像して、ウエハ
上に集積回路パターンの転写像であるレジストパターン
を形成する。

【０００４】ここで、ＬＳＩが作り上げられるまでに幾
多のフォトリソグラフィ工程を経るが、各フォトリソグ
ラフィ工程では、それ以前に行ったフォトリソグラフィ
工程で形成されたレジストパターン（以下、「下地パタ
ーン」という）と、高精度で位置合わせを行ってレジス
トパターンを形成する必要がある。このため、フォトリ
ソグラフィ工程で使用する露光装置では、ウエハとレチ
クルの位置を正確に検出する機構が備えられている。

【０００５】詳しくは、一般にこの位置合わせのため
に、ウエハには外周部に切り欠き部、表面に複数のアラ
イメントマークが形成されており、露光装置では、まず
外周部の切り欠き部を検出して回転方向の位置合わせを
大まかに行ってからウエハステージ上にウエハを送りこ
む。次に、露光装置では、顕微鏡で少なくとも２箇所の
離間されたアライメントマークを検出して回転方向の位
置精度を上げ、続いて１０箇所程度のアライメントマー
クを検出することで、正確なウエハの位置を検出する。
一方、レチクルの場合はウエハと異なり、ＬＳＩの製造
プロセスに起因した過酷な熱ストレスや膜応力などの影
響を受けないために、少ないアライメントマークの測定
点数で精度良く位置検出を行うことができ、露光装置で
は、レチクルをレチクルステージで保持し、レチクル表
面の対向する１対の辺の各々に形成されたアライメント
マーク、すなわち露光装置の光軸に対称に形成された２
つのアライメントマークを検出することで、正確なレチ
クルの位置を検出する。このようなアライメントシーケ
ンスを経ることによって、露光装置では、ウエハとレチ
クルとを高精度に位置合わせする。

【０００６】ところで、露光装置には、高精度位置合わ
せを阻害する要因として、レンズの収差に起因したディ
ストーションが存在する。ディストーションとは、レチ
クルのパターンを結像光学系を通じてウエハ面上に結像
した際に、その形を歪曲させ、転写像の各像点の位置に
ズレを生じさせる影響のことである。

【０００７】具体的に、このディストーションの影響を
説明するために、図６にウエハ面上に結像して形成され
る実際のレチクルパターンの転写像１００と、理想的な
レチクルパターンの転写像１０２とを示す。図６に示す
ように、実際の転写像１００は、ディストーションの影
響によってその形を歪められているため、理想的な転写
像１０２とは一致しない。なお、図６は、ディストーシ
ョンの影響を説明するために歪みを強調して示してい
る。また、転写像の輪郭部のみを示しているが、実際に
は、その内側にも歪みが生じている。

【０００８】当然ながら、レンズ自体は、このような位
置ズレを生じさせないように設計されてはいるが、レン
ズ製造時のプロセス誤差や露光装置本体への組み付け時
の誤差などにより、ディストーションが生じる。したが
って、露光装置毎にディストーションの傾向や程度（以
下、「ディストーションの形状」と称す）は異なり、同
一の露光装置でフォトリソグラフィ処理を行うのであれ
ば、毎回ほぼ同一のディストーション形状となるため、
下地パターンとその上に形成されるレジストパターンと
の位置合わせの点では大きな問題とはならない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＬＳＩ
製造過程で行われる幾多のフォトリソグラフィ工程で
は、生産性の観点から毎回同一の露光装置が使用される
とは限らず、ディストーションの形状に差がある露光装
置を組合せて使用した場合には、下地パターンとその上
に形成したレジストパターンとに大きな位置ズレが生
じ、ＬＳＩのデバイス特性が劣化したり、歩留まりが低
下するなどの問題があった。例えば、図７（Ａ）に示す
ような転写像５０をウエハ上に形成する露光装置と、
（Ｂ）に示すような転写像５２をウエハ上に形成する露
光装置とを組合せて使用すると、（Ｃ）に矢印で示すよ
うに、それぞれの露光装置によりウエハ上に形成された
転写像間に位置ズレが生じてしまう。なお、図７（Ａ）
（Ｂ）では、点線で理想的な転写像を示している。

【００１０】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、ディストーションによる下地パターンとレ
ジストパターンとの位置ズレを低減することができる露
光装置及び露光方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、レチクルを所定位置に支
持するためのレチクル支持手段と、ウエハを所定位置に
支持するするためのウエハ支持手段と、前記レチクルに
露光光を照射するための光源と、前記光源から照射され
た露光光の前記レチクルによる反射又は透過光を前記ウ
エハ支持手段によって支持された前記ウエハ表面に結像
させる結像光学系と、を備えた露光装置において、前記
レチクル支持手段により支持されたレチクル及び前記ウ
エハ支持手段により支持されたウエハと、前記結像光学
系とを該結像光学系の光軸回りに相対的に回転可能に設
けた、ことを特徴としている。

【００１２】請求項１に記載の発明によれば、レチクル
支持手段により支持されたレチクル及びウエハ支持手段
により支持されたウエハと、結像光学系とを、光軸回り
に相対的に回転させることができる。これにより、露光
装置での露光によりウエハ面上に転写像を形成するとき
に、該転写像におけるディストーションの形状を光軸回
りに回転させる、すなわち、ディストーション形状の向
きを調整することができ、例えば、下地パターンを形成
した露光装置とのディストーション形状の差異に基づい
て、該露光装置のディストーション形状の向きを調整す
れば、露光装置間のディストーションの差異に起因した
転写像間の位置ズレを低減することができる。

【００１３】なお、レチクル及びウエハと結像光学系と
の光軸回りの相対的な回転は、レチクル及びウエハと、
結像光学系との少なくとも一方を光軸回りに回転させて
行えばよい。

【００１４】また、レチクル及びウエハと結像光学系と
の光軸回りの相対的な回転は、手動でおこなってもよい
が、請求項２に記載に記載されているように、前記回転
の回転角度を検出するための検出手段と、前記レチクル
及び前記ウエハと、前記結像光学系とを前記光軸回りに
相対的に回転させる回転手段と、をさらに備え、前記回
転手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、所
定の角度回転させるようにしてもよい。請求項２に記載
の発明によれば、回転手段により、レチクル及びウエハ
と、結像光学系とを相対的に回転させると、検出手段に
よりその回転の回転角度（すなわちディストーション形
状の回転角度）が検出される。この検出結果を用いるこ
とで回転手段では、正確に所定の角度だけ回転させるこ
とができる。このとき、検出手段にロータリエンコーダ
を用いるなどして任意角度の回転を検出可能とすれば、
回転手段ではディストーション形状の差異に起因した位
置ズレを最小とする角度だけ回転させることができる。

【００１５】なお、回転手段で所定角度だけ回転させる
ための制御の簡単化及び低コストで実現するためには、
例えば、請求項３に記載されているように、前記レチク
ルは、少なくとも２箇所に所定のマークが形成され、前
記検出手段は、前記レチクルに形成された前記マークの
位置、及び該マークの位置から前記光軸回りに所定角度
回転した位置の各々を検出し、前記回転手段は、前記検
出手段による前記マークの検出結果に基づいて、前記レ
チクルと前記ウエハとを前記光軸回りに前記所定角度だ
け回転させる、ようにすればよい。

【００１６】このとき、請求項４に記載されているよう
に、前記検出手段は、前記マークの位置、及び該マーク
の位置から前記光軸回りに所定角度で回転した位置の各
々に対応して設けられ、前記マークを検出するための検
出素子を含むようにするとよい。例えば、従来から使用
されている一般的なレチクルのように、光軸に対して対
称な２箇所にマークが形成されたレチクルを用いる場合
は、光軸回りに例えば９０度単位で４つの検出素子を設
ければ、検出手段ではレチクルの回転を９０度単位で検
出することができ、この検出結果を用いることにより、
回転手段では、レチクル及びウエハを例えば略９０度単
位で回転させることができる。なお、一例として９０度
を選択したのは、マークを回転させたとき略直交する軸
線が好ましい形態であるからである。

【００１７】また、例えば、請求項５に記載されている
ように、前記レチクルは、少なくとも２箇所と、該２箇
所を前記光軸回りに所定角度回転した各々の位置に所定
のマークが形成され、前記検出手段は、前記レチクルの
前記少なくとも２箇所に形成された前記マークの位置を
検出し、前記回転手段は、前記検出手段による前記マー
クの検出結果に基づいて、前記レチクルと前記ウエハと
を前記光軸回りに所定角度だけ回転させる、ようにして
もよい。このとき、請求項６に記載されているように、
前記検出手段は、前記少なくとも２箇所に形成されたマ
ークの位置各々に対応して設けられ、前記マークを検出
するための検出素子を含むようにするとよい。例えば、
従来から用いられている一般的な露光装置のように、２
つの検出素子が互いに光軸に対して対称な位置に対応し
て設けられている場合は、この光軸に対して対称な２つ
の位置と、該２つの位置を光軸回りに例えば９０度単位
に回転した位置との計４箇所にマークを形成したレチク
ルを用いれば、検出手段ではレチクルの回転を９０度単
位で検出することができ、この検出結果を用いることに
より、回転手段では、レチクル及びウエハを例えば略９
０度単位で回転させることができる。なお、一例として
９０度を選択したのは、マークを回転させたとき略直交
する軸線が好ましい形態であるからである。

【００１８】上記のような露光装置を用いることによ
り、請求項７に記載されているように、複数の露光装置
の各々において、回路パターンが形成されたレチクルに
露光光を照射し、前記レチクルの透過光又は反射光を結
像光学系によりウエハ面上に結像させて回路パターンを
転写し、同一の前記ウエハ面に前記複数の露光装置によ
る複数の回路パターンを積層転写する場合に、少なくと
も１つの露光装置において、前記複数の露光装置間の前
記結像光学系によるディストーションの差異による前記
ウエハ面上における転写像の位置ズレに応じて、前記レ
チクル及び前記ウエハと、前記結像光学系とを該結像光
学系の光軸回りに相対的に回転して、前記転写を行うこ
とができる。すなわち、露光装置間のディストーション
の差異に基づいて、少なくとも１つの露光装置のディス
トーション形状の向きを調整して、露光装置間のディス
トーションの差異に起因した転写像間の位置ズレを低減
することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明に係
る実施形態の１例を詳細に説明する。

【００２０】＜第１の実施の形態＞図１に本発明が適用
された露光装置の概略構成図を示す。図１に示すよう
に、露光装置１０は、予めレジスト膜が塗布されたウエ
ハ１２を支持するためウエハ支持手段としてのウエハス
テージ１４と、ウエハステージ１４に支持されたウエハ
１２の位置を検出するためのウエハ位置検出器１６と、
集積回路パターンが形成されたレチクル１８を支持する
ためレチクル支持手段としてのレチクルステージ２０
と、レチクルステージ２０に支持されたレチクル１８の
位置を検出するためのレチクル位置検出器２２と、レチ
クルステージ２０に支持されたレチクルに向けて露光光
を照射する光源２４と、レチクルの透過光をウエハステ
ージ１４上のウエハ表面に結像させるための結像光学系
２６と、ウエハステージ１４及びレチクルステージ２０
によるウエハ及びレチクルの支持位置を制御するための
ステージコントローラ２８と、を備えて構成されてい
る。

【００２１】また、本実施の形態では、レチクルの透過
光を結像光学系でウエハ表面に結像させる所謂投影型の
露光装置を例に説明するが、反射型でもよい。

【００２２】以下、各部材について詳細に説明する。

【００２３】ウエハステージ１４は、ウエハ１２を支持
する支持面を結像光学系の光軸方向（以下、Ｚ軸）、及
びＺ軸に直交する平面を規定するＸ、Ｙ軸の各々に沿っ
て平行移動させたり、各軸回りに回転させたりする従来
公知の位置調整部１４Ａを備えている（各軸方向は図２
参照）。

【００２４】ウエハステージ１４では、この位置調整部
１４Ａにより、支持面をＺ軸に沿って平行移動させて、
支持中のウエハ１２表面を結像光学系２６へ向けて近付
けたり遠ざけたりしてフォーカス位置の調整することが
できる。また、支持面をＸ、Ｙ軸回りに回転させてウエ
ハ表面を水平（Ｚ軸に対して垂直）に保ったり、Ｘ、Ｙ
軸方向に平行移動させたり、Ｚ軸回りに回転させたりし
て、ウエハ１２の位置決めを行うことができる。更に、
各露光ショット毎にＸ、Ｙ軸方向に沿って支持面を平行
移動させることで、ウエハ１２表面上の露光位置を移動
させることもできる。なお、ウエハステージ１４の位置
調整部１４Ａの駆動は、ステージコントローラ２８によ
って制御される。

【００２５】ウエハ位置検出器１６には、例えばＣＣＤ
カメラなどの撮像装置を用いることができ、ウエハステ
ージ１４上を撮影可能な位置に設置されている。この撮
影結果は、Ａ／Ｄ変換器（図示省略）を介してステージ
コントローラ２８に入力され、ステージコントローラ２
８による位置調整部１４Ａの制御に用いられる。

【００２６】詳しくは、ステージコントローラ２８は、
ウエハステージ１４が該ステージ上に搬送されてきたウ
エハ１２を支持しているときに撮影した撮影結果データ
を用いて、この撮影結果データに画像処理を施すなどし
て、ウエハ１２に形成されているアライメントマークを
検出してウエハの位置を検出（把握）する。ステージコ
ントローラ２８は、このアライメントマークの検出結果
に基づいて、アライメントマークが予め定められた所定
の基準位置に合うようにウエハステージ１４の位置調整
部１４Ａの駆動を制御することで、ウエハの精密な位置
合わせを行う。

【００２７】なお、ウエハ１２は、図示しないプリアラ
イメント装置によって、ウエハ１２の外周面に設けられ
ている切り欠き部３０（図２参照）をＣＣＤカメラやレ
ーザビーム位置装置などを用いて検出して、大まかな位
置合わせが行われた後、ウエハステージ１４に搬送され
るようになっている。

【００２８】レチクルステージ２０は、レチクル１８を
支持する支持面をＸ、Ｙ軸に沿って移動させたり、Ｚ軸
回りに回転させる従来公知の位置調整部２０Ａを有して
いる。レチクルステージ２０では、この位置調整部２０
Ａにより、支持面をＸ、Ｙ軸に沿って平行移動させた
り、Ｚ軸回りに回転させたりして、レチクル１８の位置
決めを行うことができる。なお、レチクルステージ２０
の位置調整部２０Ａの駆動は、ステージコントローラ２
８によって制御される。

【００２９】ここで、図２に示すように、本実施の形態
で用いるレチクル１８は、矩形状に成形され、且つその
表面には少なくとも２箇所にレチクルアライメントマー
ク３２が形成されている。このレチクルアライメントマ
ーク３２が本発明の所定のマークに対応する。

【００３０】レチクル位置検出器２２は、レチクルステ
ージ２０にこのレチクル１８が支持されたときに、該レ
チクル１８表面上からレチクルアライメントマーク３２
を検出するための少なくとも４つのレチクル顕微鏡３４
で構成されている。このレチクル顕微鏡３４は、レチク
ルステージ２０によって所定位置に支持されたレチクル
１８の各レチクルアライメントマーク３２に対応する位
置と、各々のレチクルアライメントマーク３２をＺ軸回
りに所定角度、ここでは一例として９０度ずつ回転させ
た位置に対応する位置とに設けられている。すなわち、
レチクル位置検出器２２では、レチクル顕微鏡３４によ
るレチクルアライメントマーク３２の検出結果によっ
て、レチクル１８の９０度単位の回転を把握することが
できるようになっている。すなわち、レチクル位置検出
器２２が本発明の検出手段に対応し、各レチクル顕微鏡
３４が本発明の検出素子に対応する。

【００３１】なお、レチクル顕微鏡３４の個数及び配置
位置は、レチクル１８上のレチクルアライメントマーク
３２の配置によって決まる。本実施の形態では、具体的
に、従来より一般的に用いられている光軸を中心として
対称な２箇所にレチクルアライメントマーク３２が形成
されたレチクル１８を用いる。したがって、各レチクル
アライメントマーク３２をＺ軸回りに９０度ずつ回転さ
せると、１８０度の回転で同じ位置で重なるため、４つ
のレチクル顕微鏡３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄで各
レチクルアライメントマーク３２をＺ軸回りに９０度ず
つ回転させても対応可能であり、レチクル顕微鏡３４
Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ、３４Ｄは互いにＺ軸回りに９０度
ずつ回転した位置に対応して配置されている。

【００３２】なお、一例として９０度を選択したのは、
レチクルの形状（矩形）や、レチクル顕微鏡やレチクル
アライメントマークの個数や配置を考慮した場合に設計
の都合上、レチクルアライメントマークを回転させたと
きに直交する軸線が好ましい形態であるからである。

【００３３】このレチクル位置検出器２２の検出結果
は、Ａ／Ｄ変換器（図示省略）を介してステージコント
ローラ２８に入力され、ステージコントローラ２８によ
る位置調整部２０Ａ、１４Ａの制御に用いられる。

【００３４】ステージコントローラ２８は、レチクル位
置検出器２２の検出結果が入力され、この検出結果に基
づいて、レチクルステージ２０の位置調整部２０Ａを制
御する。

【００３５】詳しくは、ステージコントローラ２８は、
レチクルステージ２０が該ステージ上に搬送されてきた
レチクル１８を支持しているときに、レチクル位置検出
器２２の何れか２つのレチクル顕微鏡３４の検出結果を
モニタしながら、該レチクル顕微鏡３４でレチクル１８
表面の各々対応するレチクルアライメントマーク３２が
検出されるように、レチクルステージ２０の位置調整部
２０Ａを制御する。

【００３６】すなわち、本実施の形態では、ステージコ
ントローラ２８は、検出結果をモニタするレチクル顕微
鏡３４を切換えることによって、レチクルのＺ軸回りの
回転を９０度単位で把握可能となっている。また、ステ
ージコントローラ２８は、レチクルステージ２０の位置
調整部２０Ａを制御してレチクル１８をＺ軸回りに９０
度単位で回転させるときに、レチクル１８の回転と同調
して、ウエハ１２もＺ軸回りに回転するように、ウエハ
ステージ１４の位置調整部１４Ａの制御も行う。すなわ
ち、ステージコントローラ２８が本発明の回転手段とし
ての機能を担っている。

【００３７】光源２４には、ＫｒＦエキシマレーザなど
の従来より露光装置に用いられている一般的な光源を用
いることができる。また、結像光学系２６も、レチクル
１８に形成されている回路パターンを縮小して結像させ
る縮小レンズなどの従来より露光装置に用いられている
一般的な結像光学系を用いることができる。

【００３８】次に、本実施の形態の作用としてステージ
コントローラ２８によるステージ制御の一例を説明す
る。なお、以下では、ウエハ１２については、ウエハス
テージ１４に搬送された時点で、ステージコントローラ
２８によりウエハ位置検出器１６による検出結果に基づ
いてウエハステージ１４の位置調整部１４Ａが制御され
て、所定位置に精密に位置合わせされているものとす
る。

【００３９】ステージコントローラ２８は、レチクル１
８がレチクルステージ２０に送られたら、まず、レチク
ル検出結果２２の予め定められた所定の２つのレチクル
顕微鏡３４、例えばレチクル顕微鏡３４Ａ、３４Ｃを用
いて位置合わせを所定位置にセットする。

【００４０】詳しくは、レチクル顕微鏡３４Ａ、３４Ｃ
各々の検出結果をモニタしながら、レチクルステージ２
０の位置調整部２０Ａを制御して、各レチクル顕微鏡３
４Ａ、３４Ｃで各々対応するレチクルアライメントマー
ク３２を検出するまで、レチクル支持面をＸ、Ｙ軸に沿
って所定速度で移動又はＺ軸回りに所定角速度で回転さ
せる。そして、レチクル顕微鏡３４Ａ、３４Ｃで各々対
応するレチクルアライメントマーク３２を検出したらそ
の状態を保持する。これにより、レチクル１８を所定位
置にセットすることができ、露光装置１０全体でみる
と、ウエハ１２とレチクル１８とが位置合わせされた状
態となる。

【００４１】続いて、ステージコントローラ２８は、ユ
ーザインタフェース（図示省略）による回転設定に基づ
いて、位置合わせ後のウエハ１２及びレチクル１８をＺ
軸回りに回転させるための回転制御を行う。なお、回転
設定がＯＦＦの場合は、位置合わせ後の状態で、光源２
４を点灯させて、レチクル１８に形成された集積回路パ
ターンをウエハ１２表面に露光（転写）すればよい。

【００４２】回転制御では、ステージコントローラ２８
は、レチクル顕微鏡３４の選択を切換え、具体的には、
レチクル顕微鏡３４Ｂ、３４Ｄを選択する。そして、レ
チクル顕微鏡３４Ｂ、３４Ｄ各々の検出結果をモニタし
ながら、レチクルステージ２０の位置調整部２０Ａを制
御して、レチクル顕微鏡３４Ｂ、３４Ｄで各々対応する
レチクルアライメントマーク３２を検出するまで、レチ
クル支持面をＺ軸回りに所定方向に回転させる。

【００４３】これと同時に、ウエハステージ１４の位置
調整部１４Ａを制御して、レチクル支持面のＺ軸回りの
回転と同調させて、ウエハ支持面をＺ軸回りに所定方向
に回転させる。すなわち、レチクル支持面とウエハ支持
面とがＺ軸回りに同一回転角度で回転されるので、レチ
クルステージ２０上のレチクル１８と、ウエハステージ
１４上のウエハ１２とは、位置合わせされた状態を保持
しながら、Ｚ軸方向に同調して回転されることになる。

【００４４】レチクル顕微鏡３４Ｂ、３４Ｄで各々対応
するレチクルアライメントマーク３２が検出されたら、
ステージコントローラ２８はレチクル支持面及びウエハ
支持面の回転を停止させて、その状態を保持する。これ
により、レチクル１８とウエハ１２とが位置合わせされ
た状態で、Ｚ軸回りに所定方向に９０度回転した状態で
支持される。

【００４５】ステージコントローラ２８は、レチクル顕
微鏡３４Ａ、３４Ｃと、レチクル顕微鏡３４Ｂ、３４Ｄ
との選択を切換えて上記と同様の回転制御を繰返し行う
ことで、レチクル１８及びウエハ１２の位置合わせした
状態を保持しながら、Ｚ軸回りに所定方向に９０度単位
で同調回転させることができる。そして、指定された回
数だけ９０度単位の回転制御を行ったら、光源２４を点
灯させて、レチクル１８に形成された集積回路パターン
をウエハ１２表面に露光（転写）すればよい。

【００４６】このように、第１の実施の形態では、少な
くとも２箇所にレチクルアライメントマーク３２が形成
されたレチクル１８を用い、レチクルステージ２０でレ
チクル１８を支持した状態でＺ軸回りに９０度ずつ回転
させた場合の各レチクルアライメントマーク３２の位置
各々に対応してレチクル顕微鏡３４を配置して、レチク
ルステージ２０で支持中のレチクル１８がＺ軸回りに回
転されても何れかのレチクル顕微鏡３４でレチクルアラ
イメントマーク３２を検出して、９０度単位でレチクル
の回転角度を把握することができるようになっている。
ステージコントローラ２８は、この検出結果を用いるこ
とで、レチクルステージ２０上のレチクル１８とウエハ
ステージ１４上のウエハ１２とを同調させてＺ軸回りに
回転させたときに９０度単位で該回転を制御することが
できるようになっている。

【００４７】これにより、露光装置１０では、レチクル
１８とウエハ１２とを位置合わせした後に、位置合わせ
された状態を保持しながらレチクル１８及びウエハ１２
をＺ軸回りに９０度単位で同調回転させることができ
る。言いかえると、結像光学系２６の光軸回りに、レチ
クル１８及びウエハ１２と、結像光学系２６とを相対的
に９０度単位に回転して、ウエハ１２上の転写像に現れ
るディストーションの形状も９０度単位で回転させるこ
とができる。したがって、複数の露光装置を組合せて使
用する場合に、少なくとも１つの露光装置でこのように
ディストーションの形状を回転させることで、各々のデ
ィストーションの形状を相対的に９０度単位に回転させ
ることができ、露光装置間のディストーションの差に起
因した転写像間の位置ズレの低減を図ることができる。

【００４８】例えば、図３に示すように、（Ａ）に示す
ような形状の転写像５０を形成する露光装置で露光した
後に、（Ｂ）に示すような形状の転写像５２を形成する
露光装置で露光を行う場合に、レチクル１８及びウエハ
１２をＺ軸回りに９０度回転させることで、（Ｃ）のよ
うに（Ｂ）の転写像５２に含まれるディストーションの
形状を９０度回転させて転写像５２Ａを得ることができ
る。なお、図３において、点線は理想的な転写像を示し
ている。

【００４９】これにより、レチクル１８及びウエハ１２
を回転させずにそのまま露光すると、図７（Ｃ）で示し
たようなディストーションに起因した位置ズレが転写像
間に生じるが、図３（Ｃ）のように９０度回転させるこ
とで、図３（Ｄ）に示すようにディストーションに起因
した転写像間の位置ズレを図７（Ｃ）よりも小さくする
ことができる。

【００５０】なお、上記のステージコントローラ２８に
よるステージ制御は一例として挙げたものであり、本発
明はこれに限定されるものではない。例えは、上記で
は、レチクル顕微鏡３４の選択を切換えて、レチクル１
８及びウエハ１２を９０度ずつ同調回転させる回転制御
を繰返し行う場合を例に説明したが、本発明はこれに限
定されるものではない。予め指定された９０度単位の回
転角度（９０度、１８０度、２７０度）分レチクル１８
をＺ軸回りに回転させたときのレチクルアライメントマ
ーク３２の位置に対応するレチクル顕微鏡３４を選択
し、選択したレチクル顕微鏡３４の検出結果をモニタし
ながらレチクルステージ２０及びウエハステージ１４の
支持面を同調させてＺ軸回りに回転させることで、１回
の回転制御でレチクル１８及びウエハ１２を指定された
回転角度分だけ同調回転させることも可能である。

【００５１】また、上記では、レチクルの所定位置にセ
ットして、レチクルとウエハとを位置合わせした後に、
同調回転させる場合を例に説明したが、先にレチクルと
ウエハとを同調回転した後、レチクル顕微鏡３４でレチ
クルアライメントマークを検出してレチクル１８を所定
位置にセットするようにしてもよい。

【００５２】＜第２の実施の形態＞次に、第２の実施の
形態を説明する。なお、第２の実施の形態では、前記第
１の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付
与して詳細な説明は省略する。

【００５３】図４に示すように、第２の実施の形態で
は、レチクル位置検出器２２は少なくとも２つのレチク
ル顕微鏡３４で構成されており、レチクル１８には、各
レチクル顕微鏡３４に対応する位置をＺ軸回りに所定角
度、ここでは一例として９０度ずつ回転したそれぞれの
位置に、レチクルアライメントマーク３２が形成されて
いる。

【００５４】なお、図４では、Ｚ軸を中心として対称な
２つの位置各々に対応してレチクル顕微鏡３４を設けた
（レチクル顕微鏡３４が２つ）場合を示しており、この
場合、レチクル１８上での各レチクル顕微鏡３４が対応
する位置を各々Ｚ軸回りの９０度ずつ回転すると１８０
度の回転で互いの位置が重なるので、レチクル１８には
４つのレチクルアライメントマーク３２Ａ、３２Ｂ、３
２Ｃ、３２ＤがＺ軸回りに９０度ずつ回転した位置に形
成されていればよい。すなわち、レチクルアライメント
マーク３２は、光軸を中心とした対称な２箇所と、該２
箇所を各々９０度回転した位置の４箇所に設けられてい
る。

【００５５】なお、一例として９０度を選択したのは、
レチクルの形状（矩形）や、レチクル顕微鏡やレチクル
アライメントマークの個数や配置を考慮した場合に設計
の都合上、レチクルアライメントマークを回転させたと
きに直交する軸線が好ましい形態であるからである。

【００５６】このように構成することにより、第２の実
施の形態では、レチクルステージ２０によってレチクル
がＺ軸回りに９０度単位で回転されてもレチクル顕微鏡
３４で何れかのレチクルアライメントマーク３２を検出
してレチクルの位置を検出可能である。これにより、例
えば、レチクル１８とウエハ１２とを位置合わせした後
に、各レチクル顕微鏡３４で検出するレチクルアライメ
ントマークの選択を切換えることで、第１の実施の形態
と同様に位置合わせされた状態を保持しながらレチクル
１８及びウエハ１２をＺ軸回りに９０度単位で同調回転
させることができる。

【００５７】具体的には、ステージコントローラ２８に
よって、２つのレチクル顕微鏡３４によるレチクルアラ
イメントマーク３２Ａ、３２Ｃの検出結果をモニタしな
がらレチクルステージ２０の位置調整部２０Ａの駆動を
制御することで、レチクル１８を所定位置にセットして
レチクルとウエハ１２とを位置合わせする。

【００５８】次に、レチクル顕微鏡３４によるレチクル
アライメントマーク３２Ｂ、３２Ｄの検出結果をモニタ
しながら、レチクルアライメントマーク３２Ｂ、３２Ｄ
が検出されるまで、レチクル１８とウエハ１２とを同調
回転させれば、レチクル１８及びウエハ１２を位置合わ
せされた状態を保持しながら、Ｚ軸回りに９０度で回転
させることができる。同様にして、レチクル顕微鏡のモ
ニタ対象をレチクルアライメントマーク３２Ａ、３２Ｃ
と、レチクルアライメントマーク３２Ｂ、３２Ｄとで切
換えながらレチクル１８とウエハ１２を同調回転させれ
ば、レチクル１８及びウエハ１２を位置合わせされた状
態を保持しながら、Ｚ軸回りに９０度単位で回転させる
ことができる。

【００５９】このように、第２の実施の形態でも、第１
の実施の形態と同様に、複数の露光装置を組合せて使用
する場合に、露光装置間のディストーションの差が最も
小さくなるように、各々のディストーションの形状を相
対的に９０度単位に回転させることができる。また、第
１の実施の形態では少なくとも４つのレチクル顕微鏡３
４が必要とされたが、第２の実施の形態では、少なくと
も２つのレチクル顕微鏡３４でよく、第１の実施の形態
よりも少ないレチクル顕微鏡３４で本発明を実現可能で
ある。

【００６０】また、図４で示したようにレチクル顕微鏡
３４を２つとし、その配置をレチクル１８の互いに対向
する辺の各々にした場合には、一般的な露光装置をその
まま用いて、ステージコントローラ２８による制御を規
定するプログラムを変更するだけで本発明を実現するこ
とができる。すなわちハードウェア構成は従来の露光装
置のままで、ソフト的対応だけでよいので、低コストで
本発明を実現可能である。

【００６１】なお、上記第１及び第２の実施の形態で
は、レチクル１８の回転を９０度など所定単位で検出し
て所定角度だけ回転させる場合を例に説明したが、本発
明はこれに限定されるものではない。例えば、露光装置
の光学系に影響を及ぼさなければ、レチクルの回転角度
を検出するためにロータリエンコーダを用いるなどし
て、レチクルの回転を任意角度で検出可能としてもよ
い。この場合、同調回転を任意の角度で制御可能となる
ので、転写像間の位置ズレを最小とすることができる。

【００６２】また、上記第１及び第２の実施の形態で
は、レチクル１８及びウエハ１２を結像光学系２６の光
軸（Ｚ軸）回りに回転させる場合を例に説明したが、本
発明はこれに限定されるものではない。レチクル１８及
びウエハ１２と、結像光学系２６とを、光軸（Ｚ軸）回
りに相対的に回転移動させることで、ディストーション
の形状を回転させることが本質であり、レチクル１８及
びウエハ１２側は回転させずに、結像光学系２６側を光
軸（Ｚ軸）回りに回転させてもよいし、レチクル１８及
びウエハ１２と結像光学系２６との両者を回転させても
よい。

【００６３】結像光学系２６を回転させるためには、例
えば、図５に示すように、結像光学系２６を構成する各
種光学部材を支持している支持部材２６Ａに動作し、モ
ータ７０の駆動により支持部材ごと結像光学系２６を回
転させる部材７２と、支持部材２６ＡにＺ軸回りに所定
角度毎に形成されたアライメントマーク７４を検出する
ことで結像光学系２６の回転角度を検出するための検出
器７６を設け、検出器７６の検出結果に基づいてコント
ローラ７８によりモータ７０の駆動を制御すれば、結像
光学系２６をその光軸回りに回転制御可能とすることが
できる。なお、結像光学系２６の回転角度の検出にも前
述のレチクルの回転角度を検出する場合と同様にロータ
リエンコーダを用いてもよい。

【００６４】ただし、結像光学系２６は非常に繊細であ
り、結像光学系２６を回転させると該結像光学系２６を
構成している各種光学部材間の光軸がずれてしまうなど
の不具合が生じる恐れがあるため制御が難しく、上記の
ように、レチクル１８及びウエハ１２を回転させる方が
好ましい。

【００６５】また、上記では、回転手段としてステージ
コントローラを用いて、レチクル及びウエハと結像光学
系との光軸回りの相対的回転を行う場合を例に説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、レチクル
及びウエハと結像光学系とを光軸回りに相対的に回転で
きればよく、手動で回転させてもよい。

【００６６】

【発明の効果】上記に示したように、本発明は、ディス
トーションによる下地パターンとレジストパターンとの
位置ズレを低減することができるという優れた効果を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態に係わる露光装置
の概略構成図である。

【図２】 本発明の第１の実施の形態に係わるレチクル
位置検出器及びレチクルの詳細構成と、結像光学系、ウ
エハとの位置関係を示す斜視図である。

【図３】 （Ａ）は露光装置による転写像、（Ｂ）
（Ｃ）は（Ａ）とは異なる露光装置による回転前後の転
写像、（Ｄ）は２つの露光装置を組合せて使用した場合
の転写像を示す概念図である。

【図４】 本発明の第２の実施の形態に係わるレチクル
位置検出器及びレチクルの詳細構成と、結像光学系、ウ
エハとの位置関係を示す斜視図である。

【図５】 本発明の別の実施の形態に係わる結像光学系
を回転させるための構成を示す斜視図である。

【図６】 ディストーションを説明するための概念図で
ある。

【図７】 （Ａ）（Ｂ）は異なる露光装置による転写
像、（Ｃ）はこの２つの露光装置を組合せて使用した場
合の転写像を示す概念図である。

【符号の説明】

１０ 露光装置 １２ ウエハ １４ ウエハステージ １６ ウエハ位置検出器 １８ レチクル ２０ レチクルステージ ２２ レチクル位置検出器 ２４ 光源 ２６ 結像光学系 ２８ ステージコントローラ ３２ レチクルアライメントマーク ３４ レチクル顕微鏡

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レチクルを所定位置に支持するためのレ
   チクル支持手段と、 ウエハを所定位置に支持するするためのウエハ支持手段
   と、 前記レチクルに露光光を照射するための光源と、 前記光源から照射された露光光の前記レチクルによる反
   射又は透過光を前記ウエハ支持手段によって支持された
   前記ウエハ表面に結像させる結像光学系と、 を備えた露光装置において、 前記レチクル支持手段により支持されたレチクル及び前
   記ウエハ支持手段により支持されたウエハと、前記結像
   光学系とを該結像光学系の光軸回りに相対的に回転可能
   に設けた、ことを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記回転の回転角度を検出するための検
   出手段と、 前記レチクル及び前記ウエハと、前記結像光学系とを前
   記光軸回りに相対的に回転させる回転手段と、をさらに
   備え 前記回転手段は、前記検出手段による検出結果に基づい
   て、所定の角度回転させる、 ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記レチクルは、少なくとも２箇所に所
   定のマークが形成され、 前記検出手段は、前記レチクルに形成された前記マーク
   の位置、及び該マークの位置から所定角度回転した位置
   の各々を検出し、 前記回転手段は、前記検出手段による前記マークの検出
   結果に基づいて、前記レチクルと前記ウエハとを前記光
   軸回りに前記所定角度だけ回転させる、 ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記検出手段は、前記マークの位置、及
   び該マークの位置から前記光軸回りに所定角度で回転し
   た位置の各々に対応して設けられ、前記マークを検出す
   るための検出素子を含む、 ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記レチクルは、少なくとも２箇所と、
   該２箇所を前記光軸回りに所定角度回転した各々の位置
   に所定のマークが形成され、 前記検出手段は、前記レチクルの前記少なくとも２箇所
   に形成された前記マークの位置を検出し、 前記回転手段は、前記検出手段による前記マークの検出
   結果に基づいて、前記レチクルと前記ウエハとを前記光
   軸回りに所定角度だけ回転させる、 ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記検出手段は、前記少なくとも２箇所
   に形成されたマークの位置各々に対応して設けられ、前
   記マークを検出するための検出素子を含む、 ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 【請求項７】 複数の露光装置の各々において、回路パ
   ターンが形成されたレチクルに露光光を照射し、前記レ
   チクルの透過光又は反射光を結像光学系によりウエハ面
   上に結像させて回路パターンを転写し、同一の前記ウエ
   ハ面に前記複数の露光装置による複数の回路パターンを
   積層転写する場合に、 少なくとも１つの露光装置において、前記複数の露光装
   置間の前記結像光学系によるディストーションの差異に
   よる前記ウエハ面上における転写像の位置ズレに応じ
   て、前記レチクル及び前記ウエハと、前記結像光学系と
   を該結像光学系の光軸回りに相対的に回転して、前記転
   写を行う、 ことを特徴とする露光方法。