JP2003203848A - 走査露光装置及びその製造方法並びにデバイス製造方法 - Google Patents

走査露光装置及びその製造方法並びにデバイス製造方法

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JP2003203848A JP2002001603A JP2002001603A JP2003203848A JP 2003203848 A JP2003203848 A JP 2003203848A JP 2002001603 A JP2002001603 A JP 2002001603A JP 2002001603 A JP2002001603 A JP 2002001603A JP 2003203848 A JP2003203848 A JP 2003203848A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】レチクルステージに保持されたレチクルの面形
状等に起因して生じるウエハ上に投影されるパターンの
ディストーションを高精度に補正する。 【解決手段】走査露光装置において、レチクルステージ
RSTによって光学素子G1を保持し、これをレチクル
Rと共に移動させる。光学素子G1は、レチクルステー
ジRSTに保持されるレチクルRの面形状に起因するデ
ィストーションを補正するように加工されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、走査露光装置及び
その製造方法並びにデバイス製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置、液晶表示装置または薄膜磁
気ヘッド等の各種のデバイスをフォトリソグラフィ−工
程で製造する際に、フォトマスク或いはレチクル等の原
版のパタ−ンを感光性のウエハ又はガラスプレ−ト等の
基板上に転写する投影露光装置が使用される。近年、半
導体装置等は益々パタ−ンが微細化している。これを実
現するためには、投影光学系の解像力を高める必要があ
る。解像力を高めるためには、露光光の波長を短波長化
する、または投影光学系の開口数を増大する等の手法が
ある。
【0003】一方、1個当たりの半導体装置のチップパ
タ−ンについて見ると、大型化する傾向にある。このた
め、より大面積のパタ−ンを転写することが出来る露光
装置が必要とされている。このためには、露光領域が大
きく、かつ解像力の高い投影光学系が必要となる。しか
しながら、露光領域を大きくすればするほど、解像力を
高めれば高めるほど、露光領域全域でのディスト−ショ
ン等の結像性能を所定の精度に維持することが困難とな
る。
【0004】そこで、現在注目されている露光装置が走
査露光装置である。走査露光装置においては、矩形又は
円弧等のスリット状の照明領域に対してレチクルおよび
ウエハを相対的に同期して走査しながら、レチクルのパ
タ−ンをウエハに転写する。
【0005】走査露光装置では、レチクルをスリット光
で照明することで、投影光学系の一部のみを使用する。
このため、ディスト−ション等の結像性能を所定の精度
に維持し易いという利点がある。また、走査露光装置で
は、レチクルをスリット光で照明することで、投影光学
系の有効露光領域の最大直径を使用出来るとともに、走
査方向については光学系の制限を受けることなく露光領
域を拡大出来るという利点がある。
【0006】しかしながら、現在では更なるパタ−ンの
微細化が要求され、走査露光装置においてもパターン像
の像歪み(ディストーション)等の諸収差の低減が必要
となっている。
【0007】なお、従来のステッパーに搭載される投影
光学系では、投影視野内の全体において諸収差およびデ
ィストーションが平均的に小さくなるような条件で光学
設計されている。そして、ディストーション等の諸収差
を設計時の許容範囲内に収めるべく、高精度にレンズ素
子や光学部材を加工し、諸収差を実際に測定し、例えば
各レンズ間の空気間隔、レンズの傾き及び平行偏心など
を調整するといった複雑で手間のかかる組み立て、調
整、検査を繰り返しながら投影光学系が組み上げられ
る。
【0008】諸収差のうち特にディストーションに関し
ては、前述の調整方法で光軸に対して対称な成分或いは
規則性のある非対称成分の調整が可能である。
【0009】しかしながら、いわゆるランダム成分に関
しては前述の調整方法では調整できないという問題があ
った。
【0010】そこで、このような高精度な投影光学系の
製造上の難しさを少しでも緩和するために、またランダ
ム成分に関しても設計上の許容範囲内に収められるよう
にするために、組み立てられた投影光学系の像歪み特性
を実測し、その実測された像歪み特性が投影視野内の各
点で最小になるように、投影視野内の各点を通る主光線
を部分的に偏向するように研磨された光学補正板を投影
光路内に挿入する手法が、例えば特開平8−20380
5号公報に開示されている。
【0011】ところが、特開平8−203805号公報
に開示された方法は、光学補正板を用いたスッテパーに
関する補正方法であり、走査露光装置にはそのまま適用
できない。
【0012】この点に着目し、光学補正板を用いた補正
方法を適用した走査露光装置について特開平11−04
5842号公報に開示されている。特開平11−045
842号公報では、走査型投影露光装置によってマスク
上のパターンを感光基板上に走査露光する際に、走査方
向については投影領域内の幅に渡ってスタティックな像
歪み特性が平均化されてダイナミックな像歪み特性にな
ることに着目し、そのダイナミックな像歪み特性のうち
の少なくともランダムな成分についは、透明な平行平板
(光学補正板)の表面を局所的に研磨加工した像歪み補
正板を投影光路内に配置することで収差を補正する。
【0013】光学補正板の製作および測定に着目したも
のとして、特開平11−031652号がある。特開平
11−031652号では、干渉計を用いて光学補正板
の面形状を測定する際に、光学補正板の裏面光の干渉を
防ぐために光学補正板を楔角をもたせた基板とする。
【0014】また、特開平6−349702号公報に
は、走査露光によってパターンが転写された感光基板上
のレジスト像に生じる像歪み特性を改善するために、投
影光学系を構成する一部のレンズ素子を光軸を中心にし
て回転させて投影光学系の収差特性を調整する方法が開
示されている。またその他に、特開平4−127514
号公報、特開平4−134813号公報に開示されてい
るように、投影光学系を構成する一部のレンズ素子を微
動させて投影倍率、歪曲収差等を調整することも知られ
ている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従来のように、投影光
学系の一部のレンズ素子を回転させたり、或いは光軸に
対する偏心、傾斜を加えたりして収差特性を調整する場
合は、それによって必ず良好な収差特性(像歪み特性)
が得られるという保証がない。さらに、そのような調整
手法は、安定な精度を確保することも困難であり、調整
作業も試行錯誤的な要素が強く、手間がかかるといった
問題もある。そして、この手法の最大の問題は、投影光
学系の実効投影領域内の全体的な像歪み特性が所望の傾
向になるように一様に調整、修正することはできるとし
ても、実効投影領域内の局所的な像歪み特性のみを部分
的に調整、修正することが困難なことである。
【0016】なお、ステーパーについては、特開平8−
203805号公報に開示されているような光学補正板
を作製し、それを投影光路中に挿入することにより、実
効投影領域内の局所的な像歪み特性を容易に改善できる
ことが予測される。
【0017】また、走査露光装置については、特開平1
1−045842号公報に開示されているような方式で
光学補正板を作製し、それを投影光路中に挿入すること
により、実効投影領域内の局所的な像歪み特性を容易に
改善できることが予測される。
【0018】しかしながら、特開平11−045842
号公報に記載されている従来の方式は、露光装置上で像
歪み特性を計測し、光学補正板を露光装置から取り外
し、像歪み特性計測結果に基づき光学補正板を研磨加工
し、再度光学補正板を露光装置に取り付けて像歪み特性
の確認を行うため、非常に長い作業時間を必要とすると
いった問題があった。
【0019】また、ディストーションが発生する要因の
一つとしてレチクルの変形が一般的に知られている。前
述の光学補正板による補正は、組み立てられた投影光学
系の像歪み特性を実測し、その実測された像歪み特性が
投影視野内の各点で最小になるように、投影視野内の各
点を通る主光線を部分的に偏向するように光学補正板を
研磨するものである。レチクルが変形を起こすと、レチ
クルに構成されたパターンが位置ずれを起こすので、投
影光学系の像歪み特性の実測に基づいて光学補正板を研
磨する方法では、レチクルの変形に対処できない。この
ため結果的に投影光学系を介して像面に投影されるレチ
クルのパターンは像歪みを起こしてしまう。
【0020】特開平8−203805号公報や特開平1
1−045842号公報に開示されている方法は、レチ
クル変形を含めた形で像歪み特性を計測し、補正する方
式である。このため、レチクルステージを交換する場合
などは、再度像歪み特性の計測から実施する必要があ
る。
【0021】さらに、特開平11−045842号公報
に開示されている光学補正素子は、レチクルステージが
レチクルを保持し走査方向に移動することを可能にする
ために、レチクルステージの可動部を避けて配置されて
いる。すなわち、特開平11−045842号公報に
は、光学補正素子をレチクルの近くに配置するという思
想が開示されていない。一方、後述するように、本発明
者は、ディストーションを補正するためには、極力レチ
クル近くに光学補正素子を配置する方が有利であること
に着目している。
【0022】さらに、特開平11−045842号公報
に開示されている補正光学素子は、レチクルステージの
ベース部を一部彫り込むことによりスペースを設け、そ
の部分に配置している。レチクルステージのベースを彫
り込むことは、ベース部の剛性を下げることになり、レ
チクルステージの駆動精度を低下させるという問題があ
る。
【0023】本発明は、上記の背景に鑑みてなされたも
のであり、例えば、原版ステージに保持された原版の面
形状等に起因して生じる基板上に投影されるパターンの
不具合(例えば、ディストーション)を高精度に補正す
ること、及び/又は、そのような補正を簡易に行うこと
を可能にすることを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の側面は、
走査露光装置に係り、原版を保持して所定の走査方向に
移動する原版ステージと、前記原版のパターンを基板に
投影する投影光学系と、前記原版ステージによって保持
されて前記原版と共に移動される光学素子とを備えるこ
とを特徴とする。
【0025】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
光学素子は、前記原版ステージに保持された前記原版の
理想状態からのずれ、例えば、前記原版ステージに保持
された前記原版の面形状の理想平面からのずれを光学的
に補正するように構成されていることが好ましい。前記
原版ステージに保持された前記原版の面形状の理想平面
からのずれとしては、例えば、前記原版自体の面形状の
理想平面からのずれ、前記原版ステージに保持された前
記原版の自重変形による理想平面からのずれ、及び、前
記原版ステージが有する前記原版を保持するための保持
部の形状に起因する前記原版の面形状の理想平面からの
ずれ等がある。
【0026】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
走査露光装置に搭載される前記光学素子は、前記原版ス
テージに露光用又は計測用の原版を保持させ、その状態
における当該原版の面形状を測定し、その測定結果に基
づいて、基板上に所望の像が形成されるように加工され
ることが好ましい。
【0027】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
走査露光装置は、前記投影光学系の収差を補正するため
の第2の光学素子を更に備えることが好ましい。
【0028】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
光学素子は、前記原版ステージに保持された前記原版に
起因する前記基板上に投影される前記原版のパターンの
ディストーションを補正するように加工されており、前
記走査露光装置は、前記投影光学系の収差に起因する前
記基板上に投影される前記原版のパターンのずれ、例え
ばディストーションにより発生する位置ずれを補正する
ように加工された第2の光学素子を更に備えることが好
ましい。
【0029】本発明の第2の側面は、走査露光装置の製
造方法に関する。ここで、製造対象の走査露光装置は、
原版を保持して所定の走査方向に移動する原版ステージ
と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系
と、前記原版ステージによって保持されて前記原版と共
に移動される光学素子とを備えた走査露光装置である。
そして、このような走査露光装置を製造する前記製造方
法は、前記原版ステージに前記原版又は計測用の基準原
版を保持させる工程と、前記原版ステージに保持されて
いる前記原版又は前記基準原版の面形状を測定する工程
と、前記測定の結果に基づいて前記光学素子を加工する
工程と、加工された前記光学素子を前記原版ステージに
組み込む工程とを含むことを特徴とする。
【0030】本発明の好適な実施の形態によれば、加工
された前記光学素子を前記原版ステージに組み込んだ後
に、前記原版ステージを前記走査露光装置に組み込む工
程を更に含むことが好ましい。
【0031】本発明の第3の側面は、走査露光装置の製
造方法に関する。ここで、製造対象の走査露光装置は、
原版を保持して所定の走査方向に移動する原版ステージ
と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系
と、前記原版ステージによって保持されて前記原版と共
に移動される第1光学素子と、前記投影光学系の収差を
補正するための第2光学素子とを備える走査露光装置で
ある。このような走査露光装置を製造するための前記製
造方法は、前記原版ステージに保持されるべき原版の理
想状態からのずれを光学的に補正するよう前記第1光学
素子を加工し、その後、前記第1光学素子を前記原版ス
テージに組み込み、更に前記原版ステージを前記走査露
光装置に組み込む原版ステージ組み込み工程と、前記投
影光学系の収差を補正するように前記第2光学素子を加
工し、その後、前記第2光学素子とともに前記投影光学
系を前記走査露光装置に組み込む投影光学系組み込み工
程とを含むことを特徴とする。
【0032】本発明の好適な実施の形態によれば、前記
第1光学素子の加工と前記第2光学素子の加工とを並行
して実施することが好ましい。
【0033】本発明の第4の側面は、デバイス製造方法
に係り、基板に感光材を塗布する工程と、感光材が塗布
された基板に、上記の走査露光装置を用いて、パターン
を転写する工程と、パターンが転写された基板の感光材
を現像する工程とを含むことを特徴とする。ここで、前
記基板に転写されるパターンは、原版の面形状に起因す
るディストーションが前記第1光学素子によって抑制さ
れていることが好ましい。
【0034】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態を説明する。
【0035】[第1の実施の形態]図1は、本発明の好
適な実施の形態の走査露光装置の概略構成を示す図であ
る。この走査露光装置(スキャナ)では、光源1から出
た光は、照明光整形光学系2〜リレーレンズ8を含んで
構成される照明光学系を通して、レチクルRの全体のう
ち長方形のスリット状の照明領域21を均一な照度で照
明する。スリット状照明領域21内のレチクルRの回路
パターン像は、投影光学系13を介してウエハW上に転
写される。光源1としては、Fエキシマレーザー、A
rFエキシマレーザあるいはKrFエキシマレーザ等の
エキシマレーザ光源、金属蒸気レーザ光源、又はYAG
レーザの高調波発生装置等のパルス光源、又は水銀ラン
プと楕円反射鏡とを組み合わせた構成等の連続光源等、
種々の光源を使用することができる。
【0036】パルス光源を採用した場合は、露光のオン
又はオフは、典型的にはパルス光源用の電源装置からの
供給電力の制御により切り換えられる。一方、連続光源
を採用した場合は、露光のオン又はオフは、典型的には
照明光整形光学系2内のシャッタにより切り換えられ
る。但し、この実施の形態では、後述のように可動ブラ
インド(可変視野絞り)7が設けられているため、可動
ブラインド7の開閉によって露光のオン又はオフを切り
換えてもよい。
【0037】光源1から出た照明光は、照明光整形光学
系2により光束径が所定の大きさに設定されてフライア
イレンズ3に達する。フライアイレンズ3の射出面には
多数の2次光源が形成され、これら2次光源からの照明
光は、コンデンサーレンズ4によって集光され、固定の
視野絞り5を経て可動ブラインド(可変視野絞り)7
(7A、7B)に達する。図1では、視野絞り5は可動
ブラインド7よりもコンデンサーレンズ4側に配置され
ているが、その逆のリレーレンズ系8側へ配置しても構
わない。
【0038】視野絞り5には、長方形のスリット状の開
口部が形成され、この視野絞り5を通過した光束は、長
方形のスリット状の断面を有する光束となり、リレーレ
ンズ系8に入射する。スリットの長手方向は紙面に対し
て垂直な方向(Y方向)である。リレーレンズ系8は可
動ブラインド7とレチクルRのパターン形成面とを共役
にするレンズ系であり、可動ブラインド7は走査方向
(X方向)の幅を規定する2枚の羽根(遮光板)7A,
7B及び走査方向に垂直な非走査方向(Y方向)の幅を
規定する2枚の羽根(不図示)より構成されている。走
査方向の幅を規定する羽根7A及び7Bは、それぞれ駆
動部6A及び6Bにより独立に走査方向に移動できるよ
うに支持され、非走査方向の幅を規定する不図示の2枚
の羽もそれぞれ独立に駆動できるように支持されてい
る。この実施の形態では、固定の視野絞り5により設定
されるレチクルR上のスリット状の照明領域21内にお
いて、更に可動ブラインド7により設定される所望の露
光領域内にのみ照明光が照射される。リレーレンズ系8
は両側テレセントリックな光学系であり、レチクルR上
のスリット状の照明領域21ではテレセントリック性が
維持されている。
【0039】レチクルRは、レチクルステージRSTに
保持されている。レチクルステージRSTは、干渉計2
2でその位置が検出され、レチクルステージ駆動部10
により駆動される。レチクルRの下部には補正光学素子
G1が保持され、レチクルステージRSTの走査駆動時
にはレチクルRと共に走査される。スリット状の照明領
域21内で且つ可動ブラインド7により規定されたレチ
クルR上の回路パターンの像が、投影光学系13を介し
てウエハW上に投影露光される。
【0040】投影光学系13の光軸に垂直な2次元平面
内で、スリット状の照明領域21に対するレチクルRの
走査方向を+X方向(又は−X方向)として、投影光学
系13の光軸に平行な方向をZ方向とする。
【0041】この場合、レチクルステージRSTは、レ
チクルステージ駆動部10に駆動されてレチクルRを走
査方向(+X方向又は−X方向)に走査し、可動ブライ
ンド7の駆動部6A,6B、及び非走査方向用の駆動部
の動作は、可動ブラインド制御部11により制御され
る。レチクルステージ駆動部10及び可動ブラインド制
御部11の動作は、装置全体の動作を制御する主制御系
12によって制御される。
【0042】一方、ウエハWは、不図示のウエハ搬送装
置によりウエハステージWSTに搬送されてその上に保
持される。ウエハステージWSTは、投影光学系13の
光軸に垂直な面内でウエハWの位置決めを行うと共にウ
エハWを±X方向に走査するXYステージ、及びZ方向
にウエハWの位置決めを行うZステージ等より構成され
ている。ウエハステージWSTの位置は、干渉計23に
より検出される。ウエハWの上方には、オフ・アクシス
方式のアライメントセンサ16が配置されている。アラ
イメントセンサ16により、ウエハ上のアライメントマ
ークが検出され、制御部17により処理され、主制御系
12に送られる。主制御系12は、ウエハステージ駆動
部15を介してウエハステージWSTの位置決め動作及
び走査動作を制御する。
【0043】レチクルR上のパターン像をスキャン露光
方式で投影光学系13を介してウエハW上の各ショット
領域に露光する際には、視野絞り5により設定されるス
リット状の照明領域21に対して−X方向(又は+X方
向)に、レチクルRを速度VRで走査する。また、投影
光学系13の投影倍率をβとして、レチクルRの走査と
同期して、+X方向(又は−X方向)に、ウエハWを速
度VW(=β・VR)で走査する。このようにしてウエハ
W上のショット領域にレチクルRの回路パターン像がス
リット光により連続的に転写される。
【0044】次に、レチクルRのパターン面の面形状と
投影像の各部の横ずれ量との関係について説明する。図
2は、図1の走査露光装置におけるレチクルR、投影光
学系13、及びウエハWについての概略図である。図2
において、レチクルステージRSTに保持されたレチク
ルR上のパターン9の像は、投影光学系13を介してウ
エハW上に投影される。仮にレチクルRに変形が無く投
影光学系13のディストーションも無いとすれば、パタ
ーン9の像はウエハW上の理論的な位置に投影される。
【0045】レチクルRは、レチクルステージRST上
にレチクルRの両端部が吸着保持される構成となってい
る。図3に示すように、レチクルRの自重変形により、
レチクルRは、中央部が理想平面から下方にたわんだ形
状となる。図3において、自重でたわんだレチクルRの
パターン9aは、理想的なパターン9の位置に対してa
1だけ投影光学系13の光軸から離れる方向に横ずれす
る。
【0046】投影光学系13の投影倍率(縮小倍率)を
βとすると、ウエハW上では投影像の横ずれ量A1=β
・a1が生ずる。すなわち、レチクルRの自重変形によ
りA1分のディストーションが発生する。
【0047】また、レチクルRの自重変形以外の要因で
もレチクルRの変形は発生する。図4は、レチクルステ
ージRSTの吸着部(保持部)が、内側に向かって低く
なるように傾斜している場合を示す。この状態でレチク
ルRが吸着されると、レチクルRのパターン面は自重変
形によるたわみ量よりもさらに大きくたわむ。この時の
たわみ量は、吸着部の傾斜角にレチクルRの中央部まで
の距離を乗じて得られる量に、レチクルRの自重変形に
より発生するたわみ量を加算することで大まかに算出さ
れる。このたわみ量により、レチクルRのパターンは上
記と同様に理想平面から位置ずれし、投影像にディスト
ーションが発生する。
【0048】図4では、レチクルステージRSTの吸着
部が投影光学系13の光軸側(内側)に向かって低くな
るように傾斜している場合を説明したが、反対側(外
側)に傾斜している場合にはレチクルRが凸方向に変形
することになる。さらに、レチクルステージRSTの吸
着部が複数配置される場合は、それらの面形状が1つで
も理想的な平面から傾斜していると、レチクルRが変形
しディストーションが発生する。
【0049】また、他の要因としてレチクルR自身の面
形状がある。レチクルRのパターン面は実際には凹凸形
状となっている。レチクルRのパターン面の面形状の影
響について図5を参照して説明する。レチクルRがレチ
クルステージRSTに吸着保持され、レチクルRの自重
変形のみが発生している場合にはパターン9はパターン
9cの位置となる。レチクルRのパターン面に一定量の
平面度誤差、凹凸がある場合パターン9cは、さらにパ
ターン9ccの位置になる。従って、理想的なパターン
9の位置に対してc1だけ投影光学系13の光軸から離
れる方向に横ずれする。
【0050】投影光学系13の投影倍率(縮小倍率)を
βとすると、ウエハW上では投影像の横ずれ量C1=β
・c1が生ずる。すなわち、レチクルRの自重変形によ
り発生するディストーションにレチクルRのパターン面
の平面度誤差が加わったディストーションC1が発生す
る。
【0051】上記のようなレチクルRのパターン面形状
により発生するディストーションの中で、レチクルRの
自重変形により発生するディストーションは、複数枚の
レチクルRが使用され、それぞれに厚さのばらつきがあ
る場合にはレチクルRごとに自重変形量が異なるため、
固定の光学素子G1だけでは完全にディストーションを
補正することができない。但し、自重変形が無いものと
して作製された光学素子G1を使用する場合のディスト
ーション量に比較して、複数枚のレチクルRにおける自
重変形のばらつきによるディストーション量のばらつき
は小さい。従って、自重変形を考慮して作製された光学
素子G1を使用したディストーションの補正は有効に機
能する。
【0052】また、レチクルステージRSTの吸着部の
平面度誤差により発生するディストーションは、レチク
ルステージRST間の平面度誤差のばらつきがそのまま
露光装置間のディストーション量のばらつきとなる。こ
のため、光学素子G1を使用してレチクルステージRS
Tの吸着部の平面度誤差を補正することは非常に有効で
ある。
【0053】レチクルR自身のパターン面の平面度誤差
により発生するディストーションは、複数枚のレチクル
Rが使用され、それぞれに平面度のばらつきがある場合
にはレチクルRごとに発生するディストーション量が異
なるため、光学素子G1だけでは完全に補正できない。
しかしながら、使用するレチクルを限定する場合には、
そのレチクルを対象として補正用の光学素子G1を作製
することができるので、光学素子G1によって上記3項
目の全てを補正することが可能となる。
【0054】次に、レチクルRのパターン面の面形状計
測について図6で説明する。レチクルステージRSTに
計測用の基準レチクルR0を吸着保持させ、レチクルス
テージRSTの下方に反射ミラー41を配置し、干渉計
42により基準レチクルR0のパターン面の面形状を計
測する。ここで、基準レチクルRは、予め基準となる厚
さ及び平面度を有するように加工され、厚さ寸法、パタ
ーン面及び吸着される部分の平面度が測定されているレ
チクルである。
【0055】レチクルが製作される場合には、厚さ寸法
及び平面度の誤差に対して、一定量の許容値がSEMI
規格等で規定されている。したがって、基準レチクルR
0としては、そのような許容値の範囲内でノミナル寸法
に近い物が望ましい。
【0056】基準レチクルR0の面形状の測定結果に基
づいて、当該レチクルステージRSTに保持されたレチ
クルRの変形によるパターンの位置ずれを補正するよう
に、光学素子G1の面形状を研磨加工する。図6の構成
による面形状の計測だけに限定すれば、基準レチクルR
0にパターンが形成されている必要はない。
【0057】なお、計測専用の基準レチクルR0の代わ
りに、通常の露光用(すなわち、デバイスの製造用)の
レチクルを使用することもできる。なお、その場合、当
該露光用のレチクルが許容範囲内の面精度を有する必要
がある。
【0058】図7は、光学素子G1、レチクルRのパタ
ーン部、および、投影光学系13を構成するレンズのう
ち最もレチクルRに近いレンズを拡大した該略図であ
る。レチクルRに変形が無い場合のパターン9は、レチ
クルRの変形によりパターン9dの位置に位置ずれす
る。そこで、レチクルR(又は基準レチクルR0)の面
形状を計測し、その計測結果に基づいて、パターン9の
位置からパターン9aの位置への位置ずれを補正するよ
うに、光学素子G1の面形状を微少量加工する。
【0059】光学素子G1の研磨加工量は、レチクルR
のパターン面の面形状からパターンの位置ずれ量を算出
し、その算出結果から求めてもよい。
【0060】或いは、光学素子G1の研磨加工量は次の
ような方法で求めてもよい。予めレチクルステージRS
TにレチクルRを吸着保持した状態でレチクルRのパタ
ーン面の面形状を測定し、その後、そのレチクルステー
ジRSTを露光装置に搭載し、ウエハWにパターンを露
光し、発生するディストーション量を計測する。また、
別途、パターン面の面形状とディストーション量の相関
関係を求めておく。そして、計測したディストーション
量と相関関係とに基づいて当該レチクルステージRST
を使用した場合におけるレチクルRのパターン面の面形
状を求め、その面形状に基づいて光学素子G1の研磨加
工量を算出することができる。
【0061】或いは、光学素子G1の研磨加工量は次の
ような方法で求めてもよい。ディストーションを含む諸
収差が一定量に調整された投影光学系、照明光学系、及
び、ウエハステージを有するテスト装置を用意し、レチ
クルR又は計測用レチクルR0を保持したレチクルステ
ージRSTをテスト装置に搭載する。そして、そのテス
ト装置においてウエハにレチクルR(R0)のパターン
を露光し、露光結果からディストーション量を計測し、
それに基づいて、ディストーションを補正するように光
学素子G1を研磨加工する。この方法においても、露光
装置本体の製造と並列作業でレチクルステージRST及
び/又はレチクルRに起因するディストーションを補正
することが可能になるため、製造作業の効率が向上する
という効果がある。レチクルRを照明する領域である照
明領域21は、走査方向(X方向)と直交する方向(Y
方向)が長手方向となるスリット形状である。したがっ
て、スリット長手方向に発生するディストーション量に
対して、短手方向に発生するディストーション量は長さ
の比に相当する量だけ小さくなる。また、走査露光され
ることにより走査方向に平均化される。このため、スリ
ット長手方向に発生するディストーションの補正を目的
として、テスト装置を用いた露光動作は静止露光で実施
してもかまわない。
【0062】次に、この実施の形態における光学素子G
1の配置の優位性について、図8及び図9を参照して説
明する。図8と図9との違いは、レチクルRに対する光
学素子G1の配置位置である。図8は、光学素子G1を
レチクルRの近くに配置した例、図9は、図8よりも光
学素子G1をレチクルRの遠くに配置した例である。よ
り好ましい配置は図8に示す配置である。以下にその理
由を説明する。
【0063】レチクルRにはパターン71a,71bが
形成されており、パターン71a,71bは近接して配
置されたパターンを例示的に示している。不図示の照明
光学系(図1の2〜8)により照明されたパターン71
a,71bの結像光束は、光学素子G1及び投影光学系
13を通して不図示のウエハ(図1のW)上に結像され
る。図2〜図5では各パターンからの結像光束の主光線
のみを示したが、実際の結像光束は投影光学系13のN
Aに対応した光束である。図8においては、パターン7
1a,71bの結像光束が光学素子G1の表面部で分離
している。一方、図9においては、パターン71a,7
1bの結像光束が光学素子G1の表面部で重なり合って
いる。図9に示す例では、パターン71a,71bのそ
れぞれの位置ずれを光学素子G1で補正する場合には、
パターン71aの結像光束とパターン71bの結像光束
とを個別の位置ずれ補正量で補正すべきであるが、2つ
の結像光束の重なり部では2つの結像光束に対して同一
の位置ずれ補正をすることしかできない。すなわち、2
つの結像光束の重なり部では、2つの結像光束の双方に
対して最適な補正をすることはできない。
【0064】したがって、レチクルRの2つの位置から
出た結像光束が重ならないように、光学素子G1は、可
能な限りレチクルRに近い位置に配置することが望まし
い。この実施の形態では、光学素子G1がレチクルステ
ージRSTの可動部(すなわち、レチクルRとともに移
動する部分)に配置されるため、レチクルステージRS
Tの可動部を避けて(すなわち、レチクルRから遠ざけ
て)配置する場合よりも高精度に補正が可能となる。
【0065】[第2の実施の形態]図10は、本発明の
第2の実施の形態の走査露光装置の概略構成を示す図で
ある。図10に示す本発明の第2の実施の形態は、レチ
クルステージRSTと投影光学系13との間に、ウエハ
W上に投影されるパターン像の像歪みを補正するための
補正光学素子G2を設けた点において、図1に示す第1
の実施の形態と異なる。なお、光学素子G2は、レチク
ルステージRSTと投影光学系13との間に配置する代
わりに、例えば、投影光学系13中に配置してもよい
し、投影光学系13とウエハステージWSTとの間に配
置してもよい。或いは、光学素子G2は、レチクルステ
ージRSTと投影光学系13との間、投影光学系13
中、及び、投影光学系13とウエハステージWSTとの
間の2ヶ所以上に配置されてもよい。
【0066】この実施の形態によれば、レチクルRの変
形を光学的に補正する補正光学素子G1に加えて、投影
光学系13の収差(特にディストーション)を補正する
補正光学素子G2を設けることにより、レチクルRの変
形等に起因するウエハW上の像歪みと投影光学系13の
特性に起因するウエハW上の像歪みとを別個に補正する
ことができる。これにより、例えば、レチクルステージ
RST、投影光学系13にそれぞれ起因する像歪みを補
正するための作業を独立して実施することができるた
め、露光装置の製造作業時間を短縮することができる。
【0067】ここで、補正光学素子G2の面形状は、投
影光学系13単独の像歪み特性を計測し、その計測結果
に基づいてウエハW上の像歪みが最小限に補正されるよ
うに決定され、研磨加工される。
【0068】像歪み特性の計測方法としては、例えば、
第1の実施の形態で説明した方式と同様にテスト装置を
用意しそれを使用することが好ましい。すなわち、一定
のディストーション調整が実施されたレチクルステージ
RST、照明光学系、ウエハステージWSTより構成さ
れるテスト装置により、レチクルパターンをウエハに露
光し、露光結果を計測し像歪み量を求めることが好まし
い。
【0069】光学素子G2による投影光学系13の像歪
みの補正には、例えば、特開平11−31652号公報
に開示された補正方法を採用することができる。
【0070】また、予め個別に像歪み特性の補正を行っ
たレチクルステージ、投影光学系を用いる場合において
も、走査露光時に発生する動的なディストーションを光
学素子G1あるいは光学素子G2により調整することも
可能である。
【0071】なお、第1及び第2の実施の形態におい
て、投影光学系13の光学構成については説明しなかっ
たが、屈折型、反射型あるいは反射屈折型光学系いずれ
の構成であっても実施可能である。
【0072】[デバイスの製造方法]次に上記の露光装
置を利用したデバイスの製造プロセスを説明する。図1
1は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフロー
を示す図である。ステップ1(回路設計)では半導体デ
バイスの回路設計を行なう。ステップ2(マスク作製)
では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製す
る。一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の
材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプ
ロセス)は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用
いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路
を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼
ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半
導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイ
シング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ
封入)等の組立て工程を含む。ステップ6(検査)では
ステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テス
ト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経
て半導体デバイスが完成し、これを出荷(ステップ7)
する。
【0073】図12は、上記ウエハプロセスの詳細なフ
ローを示す図である。ステップ11(酸化)ではウエハの
表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表
面に絶縁膜を成膜する。ステップ13(電極形成)ではウ
エハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イ
オン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ
15(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ16(露光)では上記の露光装置によって回路パタ
ーンをウエハに転写する。ステップ17(現像)では露光
したウエハを現像する。ステップ18(エッチング)では
現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19
(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となった
レジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行な
うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成
する。
【0074】本発明の好適な実施の形態によれば、ディ
ストーションの発生要因の1つであるレチクルパターン
面の面形状の影響を補正することができる。特に、レチ
クルステージの製造誤差であるレチクル吸着面の平面度
誤差に起因するディストーションを投影光学系に起因す
るディストーションと分離して補正することが可能とな
り、走査露光装置における露光精度を大幅に改善するこ
とができる。
【0075】また、本発明の好適な実施の形態によれ
ば、従来装置本体上でしか実施が出来なかったディスト
ーション調整が、レチクルステージ単独および投影光学
系単独で予め個別に実施可能となるため、装置製造手番
を大幅に短縮することができる。
【0076】また、本発明の好適な実施の形態によれ
ば、ディストーション調整がレチクルステージ単独およ
び投影光学系単独で予め個別に実施可能となることは、
露光装置の稼動後にレチクルステージあるいは投影光学
系の交換が必要になった場合でも、ディストーション調
整が大幅に短縮することができるという効果も提供す
る。
【0077】さらに、従来の補正光学素子の配置に比較
して補正光学素子をよりレチクルに近づけて配置するこ
と、例えば、補正光学素子をレチクルとともに移動する
ようにレチクルステージ中に組み込むことにより、走査
露光装置における露光精度を大幅に改善することができ
る。
【0078】なお、レチクルステージに保持されレチク
ルと共に移動される光学素子は、上記の目的のみなら
ず、他の目的のために利用されてもよい。
【0079】
【発明の効果】本発明によれば、例えば、原版ステージ
に保持された原版の面形状等に起因して生じる基板上に
投影されるパターンの不具合(例えば、ディストーショ
ン)を高精度に補正すること、及び/又は、そのような
補正を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の走査露光装置の概
略構成を示す図である。
【図2】図1の走査露光装置におけるレチクルR、投影
光学系13、及びウエハWについての概略図である。
【図3】レチクルの自重変形に起因する投影像のディス
トーションを説明する図である。
【図4】レチクルステージの吸着部の傾斜に起因する投
影像のディストーションを説明する図である。
【図5】レチクルの面形状に起因する投影像のディスト
ーションを説明する図である。
【図6】レチクルのパターン面の面形状計測の原理を例
示的に示す図である。
【図7】光学素子G1、レチクルRのパターン部、およ
び、投影光学系13を構成するレンズのうち最もレチク
ルRに近いレンズを拡大した該略図である。
【図8】光学素子の好ましい配置位置を示す図である。
【図9】図8の光学素子の配置位置の比較例を示す図で
ある。
【図10】本発明の第2の実施の形態の走査露光装置の
概略構成を示す図である。
【図11】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフ
ローを示す図である。
【図12】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図であ
る。
【符号の説明】
1:光源、2:照明系整形光学系、3:フライアイレン
ズ、4:コンデンサーレンズ、5:視野絞り、6A、6
B:可動ブラインド駆動部、7A、7B:可動ブライン
ド、8:リレーレンズ、9a,9b、9c,9cc、7
1a,71b:パターン、10:レチクルステージ制御
部、11:可動ブラインド制御部、12:主制御部、1
3:投影光学系、15:ウエハステージ制御部、16:
アライメントセンサ、17:制御部、21:照明領域、
22,23:干渉計、41:ミラー、42:干渉計、R
ST:レチクルステージ、WST:ウエハステージ、G
1:補正光学素子、G2:補正光学素子、R0:基準レ
チクル、R:レチクル、W:ウエハ

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走査露光装置であって、 原版を保持して所定の走査方向に移動する原版ステージ
    と、 前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、 前記原版ステージによって保持されて前記原版と共に移
    動される光学素子と、 を備えることを特徴とする走査露光装置。
  2. 【請求項2】 前記光学素子は、前記原版ステージに保
    持された前記原版の理想状態からのずれを光学的に補正
    することを特徴とする請求項1に記載の走査露光装置。
  3. 【請求項3】 前記光学素子は、前記原版ステージに保
    持された前記原版の面形状の理想平面からのずれを光学
    的に補正することを特徴とする請求項1に記載の走査露
    光装置。
  4. 【請求項4】 前記光学素子は、前記原版自体の面形状
    の理想平面からのずれを光学的に補正することを特徴と
    する請求項3に記載の走査露光装置。
  5. 【請求項5】 前記光学素子は、前記原版ステージに保
    持された前記原版の自重変形による理想平面からのずれ
    を光学的に補正することを特徴とする請求項3に記載の
    走査露光装置。
  6. 【請求項6】 前記光学素子は、前記原版ステージが有
    する前記原版を保持するための保持部の形状に起因する
    前記原版の面形状の理想平面からのずれを光学的に補正
    することを特徴とする請求項3に記載の走査露光装置。
  7. 【請求項7】 前記光学素子は、前記原版自体の面形状
    の理想平面からのずれ、前記原版ステージに保持された
    前記原版の自重変形による理想平面からのずれ、及び、
    前記原版ステージが有する前記原版を保持するための保
    持部の形状に起因する前記原版の面形状の理想平面から
    のずれのうち少なくとも1つを補正することを特徴とす
    る請求項3に記載の走査露光装置。
  8. 【請求項8】 前記光学素子は、前記原版ステージに露
    光用又は計測用の原版を保持させ、その状態における当
    該原版の面形状を測定し、その測定結果に基づいて加工
    された光学素子であることを特徴とする請求項1乃至請
    求項7のいずれか1項に記載の走査露光装置。
  9. 【請求項9】 前記投影光学系の収差を補正するための
    第2の光学素子を更に備えることを特徴とする請求項1
    乃至請求項8のいずれか1項に記載の走査露光装置。
  10. 【請求項10】 前記光学素子は、前記原版ステージに
    保持された前記原版に起因する前記基板上に投影される
    前記原版のパターンのディストーションを補正するよう
    に加工されており、 前記走査露光装置は、前記投影光学系の収差に起因する
    前記基板上に投影される前記原版のパターンのずれを補
    正するように加工された第2の光学素子を更に備えるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の走査露光装置。
  11. 【請求項11】 走査露光装置の製造方法であって、 製造対象の前記走査露光装置は、 原版を保持して所定の走査方向に移動する原版ステージ
    と、 前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、 前記原版ステージによって保持されて前記原版と共に移
    動される光学素子とを備え、 前記製造方法は、 前記原版ステージに前記原版又は計測用の基準原版を保
    持させる工程と、 前記原版ステージに保持されている前記原版又は前記基
    準原版の面形状を測定する工程と、 前記測定の結果に基づいて前記光学素子を加工する工程
    と、 加工された前記光学素子を前記原版ステージに組み込む
    工程と、 を含むことを特徴とする走査露光装置の製造方法。
  12. 【請求項12】 加工された前記光学素子を前記原版ス
    テージに組み込んだ後に、前記原版ステージを前記走査
    露光装置に組み込む工程を更に含むことを特徴とする請
    求項11に記載の走査露光装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 走査露光装置の製造方法であって、 製造対象の前記走査露光装置は、 原版を保持して所定の走査方向に移動する原版ステージ
    と、 前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、 前記原版ステージによって保持されて前記原版と共に移
    動される第1光学素子と、 前記投影光学系の収差を補正するための第2光学素子と
    を備え、 前記製造方法は、 前記原版ステージに保持されるべき原版の理想状態から
    のずれを光学的に補正するよう前記第1光学素子を加工
    し、その後、前記第1光学素子を前記原版ステージに組
    み込み、更に前記原版ステージを前記走査露光装置に組
    み込む原版ステージ組み込み工程と、 前記投影光学系の収差を補正するように前記第2光学素
    子を加工し、その後、前記第2光学素子とともに前記投
    影光学系を前記走査露光装置に組み込む投影光学系組み
    込み工程と、 を含むことを特徴とする走査露光装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 前記第1光学素子の加工と前記第2光
    学素子の加工とを並行して実施することを特徴とする請
    求項13に記載の走査露光装置の製造方法。
  15. 【請求項15】 デバイス製造方法であって、 基板に感光材を塗布する工程と、 感光材が塗布された基板に、請求項1乃至請求項10の
    いずれか1項に記載の走査露光装置を用いて、パターン
    を転写する工程と、 パターンが転写された基板の感光材を現像する工程と、 を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
  16. 【請求項16】 前記基板に転写されるパターンは、原
    版の面形状に起因するディストーションが前記第1光学
    素子によって抑制されていることを特徴とする請求項1
    5に記載のデバイス製造方法。
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