JP2012033923A - 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のカッティングパターンをウエハ上に形成する。
【解決手段】複数のカッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５が形成されたカッティングレチクルＣＲと開口パターンＭＰ_１，ＭＰ_２が形成されたマスキングレチクルＭＲとを用いて、カッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５と開口パターンＭＰ_１，ＭＰ_２とを組み合わせることによりカッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５を複数回に分けてウエハＷに形成する。これにより、カッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５がそれぞれ形成された複数のレチクルを用意することなく、それらが統合されたカッティングレチクルＣＲとマスキングレチクルＭＲのみを用いてマスクパターンの形成が可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、特に、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程で用いられる露光方法及び露光装置、並びに前記露光方法又は露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。

従来、半導体素子（集積回路等）、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（いわゆるステッパ）、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる））などが、主として用いられている。

半導体素子の高集積化に伴い、パターンは次第に微細化しており、このパターンの微細化に対応するため、従来においても、露光波長の短波長化、投影光学系の開口数の増大化（高ＮＡ化）等が、図られてきた。例えば露光波長は、ＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍにまで短波長化しており、開口数は、いわゆる液浸露光装置の場合、１を超えるようになっている。しかるに、半導体素子の高集積化に対する要求は留まることがなく、これに伴って露光装置にはより一層の解像度の向上が要求されるようになり、今や投影露光装置の解像限界を超えた微細なパターン像を基板（ウエハ）上に形成できることが求められるようになっている。このための有力な対処策として、いわゆるダブルパターニング法（例えば、特許文献１参照）、及びカッティング露光法などが、最近、行われている。

カッティング露光法では、例えばダブル（多重）パターニング法により例えば微細なラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンが形成されたウエハ上に、ラインカット用のパターン（カッティングパターン）を形成する。そして、このカッティングパターン（のレジスト像）を、マスクとしてエッチングを行うことで、Ｌ／Ｓパターンを構成するラインパターンが切断されて、ウエハ上に微細なデバイスパターンが形成される。ここで、カッティングパターンは互いに極近接するため、それぞれを個別にウエハ上に露光転写し、その都度ウエハにエッチング等のプロセス処理を施さなければならない。また、従来の露光装置を用いる場合、カッティングパターンのそれぞれが形成された複数枚のレチクルを用意する必要があった。

国際公開第２００８／０５９４４０号

本発明の第１の態様によれば、物体上に既に形成されたパターンに重ねて該パターンのカッティング用のマスクパターンを形成する露光方法であって、前記マスクパターンを構成する複数の第１パターンが所定の位置関係で形成された第１マスクと、前記複数の第１パターンの少なくとも１つを包含する少なくとも１つの第２パターンが形成された第２マスクとを用い、前記第１、第２マスクの位置関係を順次調整して、前記第１パターンと前記第２パターンとを重ね合わせた合成パターンを前記物体上に形成する露光を、前記第１パターンと前記第２パターンとの異なる組み合わせの回数だけ繰り返す露光方法が、提供される。

これによれば、複数の第１パターンがそれぞれ形成された複数枚のマスクを用意することなく、１枚の第１マスク（カッティングマスク）と第２マスクとを用いて、カッティングパターンのそれぞれが形成された複数枚のマスク（レチクル）を用いる場合と同様の微細なデバイスパターンの形成が可能となる。

本発明の第２の態様によれば、本発明の露光方法を用いて、物体上に既に形成されたパターンに重ねてマスクパターンを形成し、該マスクパターンをマスクとしてエッチングを行い前記物体上に既に形成されたパターンをカッティングすることを含むデバイス製造方法が、提供される。

本発明の第３の態様によれば、エネルギビームを照射して物体を露光し、前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、前記エネルギビームの光路上の所定面に、複数の第１パターンが所定の位置関係で形成された第１マスクと、前記複数の第１パターンの少なくとも１つを包含する少なくとも１つの第２パターンが形成された第２マスクとの一方を、保持する第１保持装置と、前記一方のマスクを介した前記エネルギビームを前記第１、第２マスクの他方に照射し、前記一方のマスクのパターンの像を前記他方のマスク上に結像する第１光学系と、前記他方のマスクを介した前記エネルギビームを前記物体に照射し、前記一方のマスクの前記パターンの像の前記他方のマスクを介した像を前記物体上に結像する第２光学系と、前記他方のマスクを前記第１光学系の結像面に保持する第２保持装置と、前記第１パターンと前記第２パターンとの組み合わせを順次変更するため、前記第１、第２保持装置を相対的に駆動して、前記第１マスクのパターンと前記第２マスクとの重なり部のパターンの像を前記物体上に形成する露光を、繰り返す制御装置と、を備える露光装置が、提供される。

これによれば、制御装置が、前記第１パターンと前記第２パターンとの組み合わせを順次変更するため、第１、第２保持装置を相対的に駆動して、第１マスクのパターンと前記第２マスクのパターンとの重なり部のパターン（第１パターンと第２パターンとの重なり部は、第１パターンに他ならない）の像を物体上に形成する露光を、複数回繰り返す。このため、この露光装置で、物体上に既に形成されたパターンに対して、前述したカッティング露光を行うと、１枚の第１マスク（カッティングマスク）と第２マスクとを用いて、カッティングパターンのそれぞれが形成された複数枚のマスク（レチクル）を用いる場合と同様の微細なデバイスパターンの形成が可能となる。

本発明の第４の態様によれば、本発明の露光装置を用いて、物体上に既に形成されたパターンに重ねて前記複数の第１パターンの像を形成し、該複数の第１パターンをマスクとしてエッチングを行い前記物体上に既に形成されたパターンをカッティングすることを含むデバイス製造方法が、提供される。

一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 図３（Ａ）はラインカッティング露光法の開始時に、ウエハ上に既に形成されているパターンの一例を示す図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のパターンに対するラインカッティング露光用のカッティングパターンの形状及び配置の一例を示す図、図３（Ｃ）はラインカッティング露光法によりウエハ上に形成されるデバイスパターンを示す図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ、図３（Ｃ）のパターンを形成するためのラインカッティング露光法に適したカッティングパターン及びマスキングパターンの構成を示す図である。 図５（Ａ）〜図５（Ｅ）は、図４（Ａ）のカッティングレチクルと図４（Ｂ）のマスキングレチクルとを用いて、ウエハ上に図３（Ｃ）のパターンを形成するためのラインカッティング露光法の手順を示す図である。 変形例に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図５（Ｅ）に基づいて説明する。

図１には、一実施形態の露光装置１００の概略構成が示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。本実施形態では、後述するように投影光学系ＰＬが設けられているので、以下においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸｐに平行な方向をＺ軸方向、これに直交する面内で第１レチクルＲ１とウエハＷとが相対走査される走査方向をＹ軸方向、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として、説明を行う。

露光装置１００は、照明系ＩＵ、第１レチクルＲ１を保持してＸＹ平面に平行な面内で移動する第１レチクルステージＲＳＴ１、第２レチクルＲ２を保持して照明系ＩＵ内部の、第１レチクルＲ１のパターン面に対する共役面に実質的に沿って移動する第２レチクルステージＲＳＴ２、第１レチクルＲ１に形成されたパターンの像と第２レチクルＲ２に形成されたパターンの像との合成像を、その表面に感応剤（レジスト）が塗布されたウエハＷ上に投影する投影光学系を含む投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系等を備えている。

照明系ＩＵは、光源、送光光学系及び照明光学系の一部を含む第１照明系ＩＵ_１と、照明光学系の残りの一部を含む第２照明系ＩＵ_２と、を備えている。第１照明系ＩＵ_１と第２照明系ＩＵ_２との間で照明光学系の瞳面とフーリエ変換の関係にあり、かつ第１レチクルＲ１のパターン面に対し第２照明系ＩＵ_２を介して光学的に共役な面には、前述の第２レチクルＲ２が配置されている。本実施形態の露光装置１００では、第２レチクルＲ２が、レチクルブラインド（マスキングシステム）と呼ばれる照明視野絞りの役目を兼ねている。勿論、第２レチクルＲ２とは別に視野絞りを設けても良い。

照明系ＩＵでは、第１照明系ＩＵ_１から射出される照明光ＩＬにより、第２レチクルＲ２のパターン面上の照明領域ＩＡＲ１が照明され、第２レチクルＲ２を介した照明光ＩＬが、第２照明系ＩＵ_２を介して第１レチクルＲ１上のパターン面上の照明領域ＩＡＲ２に照射される。これにより、第２レチクルＲ２に形成されたパターンの像が、第２照明系ＩＵ_２によって、第１レチクルＲ１のパターン面上に結像される。このように、第２照明系ＩＵ_２は結像光学系としての機能を有するので、従来の照明光学系よりも諸収差が極力低減された光学系によって構成されている。第２照明系ＩＵ_２は、レンズ素子などの屈折光学素子のみを含む等倍の結像光学系であるが、倍率が１より僅かに大きな拡大系で構成しても良い。勿論、この第２照明系ＩＵ_２が、その内部に、外部から駆動可能な収差調整用の光学部材（可動レンズ等）を含んでいても良い。ここで、照明光ＩＬとして、一例として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。

第１レチクルステージＲＳＴ１は、照明系ＩＵの下方（−Ｚ側）に配置されている。第１レチクルステージＲＳＴ１上には、第１レチクルＲ１が載置されている。第１レチクルステージＲＳＴ１は、例えばリニアモータ等を含む第１レチクルステージ駆動系５０（図１では不図示、図２参照）によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能であるとともに、走査方向（図１における紙面内左右方向であるＹ軸方向）に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。第１レチクルステージＲＳＴ１のＸＹ平面内の位置情報（θｚ方向の回転情報を含む）は、レチクルレーザ干渉計（以下、「第１レチクル干渉計」という）１４によって、移動鏡１２（又は第１レチクルステージＲＳＴ１の端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。第１レチクル干渉計１４の計測情報は、主制御装置１２０（図１では不図示、図２参照）に供給される。主制御装置１２０は、第１レチクル干渉計１４からの計測情報に基づいて、第１レチクルステージ駆動系５０を介して第１レチクルステージＲＳＴ１のＹ軸方向の位置（及びＸ軸方向の位置、並びにθｚ方向の回転）を制御する。

第２レチクルステージＲＳＴ２は、第１照明系ＩＵ_１の下方（−Ｚ側）で、第１レチクルＲ１のパターン面に対し第２照明系ＩＵ_２を介して光学的に共役な面の近傍に配置されている。第２レチクルステージＲＳＴ２は、第２レチクルＲ２を、保持して、例えばリニアモータ等を含む第２レチクルステージ駆動系１１（図１では不図示、図２参照）によって、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動され、Ｘ軸方向、Ｚ軸方向、及びθｚ方向に微小駆動される。すなわち、第２レチクルステージＲＳＴ２は、第２レチクルＲ２を、上述の第１レチクルＲ１のパターン面に対し第２照明系ＩＵ_２を介して光学的に共役な面に実質的に沿って駆動する。

第２レチクルステージＲＳＴ２の位置情報は、レチクルレーザ干渉計（以下、「第２レチクル干渉計」という）６５によって計測される（図２参照）。第２レチクル干渉計６５は、第２レチクルステージＲＳＴ２に設けられた移動鏡６２（又は端面に形成された反射面）を介して、第２レチクルステージＲＳＴ２のＸＹ平面内での位置（ヨーイング量θｚを含む）、Ｚ位置、ローリング量θｙ、及びピッチング量θｘを計測する。第２レチクル干渉計６５の計測情報は、主制御装置１２０に供給される（図２参照）。主制御装置１２０は、第２レチクル干渉計６５からの計測情報に従って、第２レチクルステージ駆動系１１を介して第２レチクルステージＲＳＴ２を駆動（位置制御）する。

投影ユニットＰＵは、第１レチクルステージＲＳＴ１の下方（−Ｚ側）に配置されている。投影ユニットＰＵは、筐体４０と筐体４０の内部に保持された複数の光学素子から成る投影光学系ＰＬとを含む。投影光学系ＰＬとしては、例えば、光軸ＡＸｐに沿って配列される複数の光学素子（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、両側テレセントリックで、投影倍率が、例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍などの縮小系である。

本実施形態では、前述の如く、第２レチクルＲ２を介した照明光ＩＬが、第２照明系ＩＵ_２を介して第１レチクルＲ１上のパターン面上の照明領域ＩＡＲ２に照射され、第２レチクルＲ２に形成されたパターンの像が、第２照明系ＩＵ_２によって、第１レチクルＲ１のパターン面上に結像される。

そして、第１レチクルＲ１を透過した照明光ＩＬが、投影光学系ＰＬを介してウエハＷに照射され、第２レチクルＲ２上の照明領域ＩＡＲ１内のパターンと第１レチクルＲ１上の照明領域ＩＡＲ２内のパターンとの合成パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、照明領域ＩＡＲ１，ＩＡＲ２に共役なウエハＷ上の領域（以下、露光領域とも呼ぶ）ＩＡに投影される（結像される）。

そして、第１レチクルステージＲＳＴ１とウエハステージＷＳＴとの同期駆動により、照明領域ＩＡＲ２（照明光ＩＬ）に対して第１レチクルＲ１が走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動されると同時に露光領域ＩＡ（照明光ＩＬ）に対してウエハＷが走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動される。さらに、第１レチクルステージＲＳＴ１に対して第２レチクルステージＲＳＴ２が、同期して駆動され、照明領域ＩＡＲ２（照明光ＩＬ）に対して第１レチクルＲ１が走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動されると同時に照明領域ＩＡＲ１（照明光ＩＬ）に対して第２レチクルＲ２が走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動される。この場合、第２レチクルステージＲＳＴ２と第１レチクルステージＲＳＴ１とは、第２照明系ＩＵ_２の倍率に応じた速度比で互いに反対方向に駆動され、これと同時に第１レチクルステージＲＳＴ１とウエハステージＷＳＴとは、投影光学系ＰＬの倍率に応じた速度比で互いに反対方向に駆動される。これにより、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）が走査露光され、そのショット領域内に第２レチクルＲ２のパターンと第１レチクルＲ１のパターンとの合成パターンが転写される。

図１に戻り、ウエハステージＷＳＴは、リニアモータ等を含むステージ駆動系２４（図１では不図示、図２参照）によって、ステージベース２２上をＸ軸方向、Ｙ軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向に微小駆動される。ウエハステージＷＳＴ上に、ウエハＷが、ウエハホルダ（不図示）を介して例えば真空吸着等によって保持されている。なお、ウエハステージＷＳＴは、単一の６自由度駆動ステージに限らず、各ステージの駆動方向を組み合わせることで、ウエハＷを６自由度駆動可能となる複数のステージによって構成しても良い。

ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置情報（回転情報（ヨーイング量（θｚ方向の回転量θｚ）、ピッチング量（θｘ方向の回転量θｘ）、ローリング量（θｙ方向の回転量θｙ））を含む）は、レーザ干渉計システム（以下、「干渉計システム」と略述する）１８によって、移動鏡１６（又はウエハステージＷＳＴの端面に形成された反射面）を介して、例えば０．２５ｎｍ程度の分解能で常時検出される。干渉計システム１８の計測情報は、主制御装置１２０に供給される（図２参照）。主制御装置１２０は、干渉計システム１８からの計測情報に基づいて、ステージ駆動系２４を介してウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）を制御する。

また、ウエハＷの表面のＺ軸方向の位置及び傾斜は、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサＡＦ（図１では不図示、図２参照）によって計測される。このフォーカスセンサＡＦの計測情報も主制御装置１２０に供給される（図２参照）。

投影ユニットＰＵの筐体４０の側面には、ウエハＷに形成されたアライメントマーク等を検出するウエハアライメント系（以下、アライメント系）ＡＳが設けられている。アライメント系ＡＳとして、一例として画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるＦＩＡ（Field Image Alignment）系が用いられている。

露光装置１００では、さらに、第１レチクルステージＲＳＴ１の上方に、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント系１３（図１では不図示、図２参照）が設けられている。レチクルアライメント系１３の検出信号は、主制御装置１２０に供給される（図２参照）。

図２には、本実施形態の露光装置１００の制御系を中心的に構成する主制御装置１２０の入出力関係が、ブロック図にて示されている。主制御装置１２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含み、装置全体を統括して制御する。

次に、上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００の動作を、簡単に説明する。

露光に先立って、レチクル搬送系（不図示）によって、第２レチクルＲ２が第２レチクルステージＲＳＴ２上にロードされる。ここで、通常の露光時には、第２レチクルＲ２は、レチクルブラインドとして機能するので、そのレチクルブラインドとして最適なブラインドパターン、例えば第１レチクルＲ１のパターン領域とほぼ同じ大きさ形状の開口パターン（遮光領域に形成された開口パターン）を有するレチクルが用いられる。また、レチクル搬送系によって、所定のデバイスパターンが形成された第１レチクルＲ１が、第１レチクルステージＲＳＴ１上にロードされる。さらに、露光装置１００に併設されたコータ・デベロッパ（不図示）によりその表面に感応層（レジスト層）が形成されたウエハＷが、ウエハ搬送系（不図示）によって、ウエハステージＷＳＴのウエハホルダ（不図示）上にロードされる。

以降、通常のスキャナと同様に、主制御装置１２０によって、一対のレチクルアライメント系１３、ウエハステージＷＳＴ上の基準マーク板（不図示）、及びアライメント系ＡＳ等を用いて、レチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測等が行われる。これらの準備作業に続いて、主制御装置１２０により、例えばいわゆるショット内多点ＥＧＡなどのウエハアライメント（アライメント計測）が実行される。

レチクルアライメント及びアライメント系ＡＳのベースライン計測については、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに詳細に開示されており、これに続くショット内多点ＥＧＡについては、例えば米国特許第６，８７６，９４６号明細書などに開示されている。

上記ショット内多点ＥＧＡにより、ウエハ上のショット領域の配列座標、及び各ショット領域の倍率を含む変形量（倍率、回転、直交度）が、求められる。

そこで、主制御装置１２０は、結像特性調整装置（不図示）を介して投影光学系ＰＬの結像特性（諸収差など）を調整する。

主制御装置１２０は、アライメント計測（ショット内多点ＥＧＡ）で得られたウエハＷ上のショット領域の配列座標と、先に計測したアライメント系ＡＳのベースラインとに基づいて、ウエハステージＷＳＴをウエハＷ上の各ショット領域の走査開始位置に移動させるステッピング動作と、第１レチクルＲ１とウエハＷとを、投影光学系ＰＬの倍率に応じた速度比で互いに反対方向に同期移動するのと同時に、第２レチクルＲ２と第１レチクルＲ１とが、第２照明系ＩＵ_２の倍率に応じた速度比で互いに反対方向に同期移動する走査露光動作と、を繰り返して、ウエハＷ上の全ショット領域に、第１レチクルＲ１のパターンの像（第２レチクルＲ２のパターンと第１レチクルＲ１のパターンとの合成パターンの像と実質的に同じ）をそれぞれ転写する。

ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作中に、第１レチクルＲ１と同期して反対方向に移動する第２レチクルＲ２のブラインドパターンによって、ウエハＷ上の各ショット領域に対する走査露光の開始直前及び走査露光の終了直後にウエハＷ上の不要な部分の露光が防止される。

次に、本実施形態の露光装置１００を用いてのラインカッティング露光法について説明する。

ここでは、カッティング露光の一例として、図３（Ａ）に示される、ウエハ上の複数のショット領域のそれぞれに形成された微細なＬ／Ｓパターン（例えば、ハーフピッチ１１ｎｍ）ＢＰ上に、図３（Ｂ）に示されるラインカット用のパターン（カッティングパターン）の像ＣＰ_１’〜ＣＰ_５’を、露光によって重ねて形成し、そのウエハを現像後にカッティングパターンの像ＣＰ_１’〜ＣＰ_５’のレジストパターンをマスクとしてエッチングを行ない、Ｌ／ＳパターンＢＰ中の所定のラインパターンをカッティングして、図３（Ｃ）に示される微細なデバイスパターンＤＰを形成する場合を取り上げる。

ここでは、図４（Ａ）に示されるカッティングレチクルＣＲと、図４（Ｂ）に示されるマスキングレチクルＭＲとが、用いられる。カッティングレチクルＣＲは、図３（Ｂ）と対応する配置で開口パターン（透過パターン）であるカッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５の全てが形成された透過型のレチクルである。ここで、カッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５の投影光学系ＰＬの投影倍率倍の縮小像が、図３（Ｂ）に示されるカッティングパターンの像ＣＰ_１’〜ＣＰ_５’であるが、以下の説明では、投影光学系ＰＬの投影倍率についての説明は省略する。また、第２照明系ＩＵ_２は等倍であるものとする。

また、マスキングレチクルＭＲは、図３（Ｂ）に示される、カッティングパターン（より正確には像ＣＰ_１’〜ＣＰ_５’）の形状（形及び大きさ）、並びに配置に基づいて決定された配置及び形状の２つの開口パターン（透過パターン）ＭＰ_１，ＭＰ_２が形成された透過型のレチクルである。

露光装置１００により、ラインカッティング露光法を行う場合も、基本的には、上述した通常の露光時と同様の手順で一連の動作が行われるが、以下の点において相違する。

すなわち、このカッティング露光では、カッティングレチクルＣＲが第１レチクルとして、第１レチクルステージＲＳＴ１上にロードされる。また、マスキングレチクルＭＲが第２レチクルとして、第２レチクルステージＲＳＴ２上にロードされる。

また、ウエハ上の同一層に対して、連続して複数回（ここでは５回）の露光が行われ、転写対象の第１レチクル（カッティングレチクルＣＲ）上のカッティングパターンＣＰ_１、ＣＰ_２、ＣＰ_３、ＣＰ_４、ＣＰ_５のそれぞれについて、照明条件を最適化して限界解像させるため、各回の露光の前に照明条件を切り替える。

さらに、各回の露光の際に、第１レチクル（カッティングレチクルＣＲ）と第２レチクル（マスキングレチクルＭＲ）との相対位置調整が、主制御装置１２０によって行われる。これにより、カッティングレチクルＣＲに形成されたカッティングパターンＣＰ_１、ＣＰ_２、ＣＰ_３、ＣＰ_４、ＣＰ_５のそれぞれが、他のカッティングパターンをマスキングレチクルＭＲによってマスキングされた状態で、個別に、ウエハ上に転写される。

１回目の露光では、主制御装置１２０は、ウエハＷ上の各ショット領域の露光に際し、例えば図５（Ａ）に示されるように、カッティングパターンＣＰ_１が開口パターンＭＰ_１の内部に位置し、残りのカッティングパターンＣＰ_２、ＣＰ_３、ＣＰ_４、ＣＰ_５が、マスキングレチクルＭＲによってマスクされるように、第２レチクルステージＲＳＴ２を、第１レチクルステージＲＳＴ１に対し相対駆動する。これにより、カッティングパターンＣＰ_１のみがウエハＷ上の各ショット領域に転写される。

２回目の露光では、主制御装置１２０は、ウエハＷ上の各ショット領域の露光に際し、例えば図５（Ｂ）に示されるように、２つのカッティングパターンＣＰ_２が開口パターンＭＰ_１，ＭＰ_２のそれぞれの内部に位置し、残りのカッティングパターンＣＰ_１、ＣＰ_３、ＣＰ_４、ＣＰ_５が、マスキングレチクルＭＲによってマスクされるように、第２レチクルステージＲＳＴ２を、第１レチクルステージＲＳＴ１に対し相対駆動する。これにより、２つのカッティングパターンＣＰ_２のみがウエハＷ上の各ショット領域に転写される。

３回目の露光では、主制御装置１２０は、ウエハＷ上の各ショット領域の露光に際し、例えば図５（Ｃ）に示されるように、カッティングパターンＣＰ_３が開口パターンＭＰ_１の内部に位置し、残りのカッティングパターンＣＰ_１、ＣＰ_２、ＣＰ_４、ＣＰ_５が、マスキングレチクルＭＲによってマスクされるように、第２レチクルステージＲＳＴ２を、第１レチクルステージＲＳＴ１に対し相対駆動する。これにより、カッティングパターンＣＰ_３のみがウエハＷ上の各ショット領域に転写される。

４回目の露光では、主制御装置１２０は、ウエハＷ上の各ショット領域の露光に際し、例えば図５（Ｄ）に示されるように、カッティングパターンＣＰ_４が開口パターンＭＰ_１の内部に位置し、残りのカッティングパターンＣＰ_１、ＣＰ_２、ＣＰ_３、ＣＰ_５が、マスキングレチクルＭＲによってマスクされるように、第２レチクルステージＲＳＴ２を、第１レチクルステージＲＳＴ１に対し相対駆動する。これにより、カッティングパターンＣＰ_４のみがウエハＷ上の各ショット領域に転写される。

５回目の露光では、主制御装置１２０は、ウエハＷ上の各ショット領域の露光に際し、例えば図５（Ｅ）に示されるように、カッティングパターンＣＰ_５が開口パターンＭＰ_１の内部に位置し、残りのカッティングパターンＣＰ_１、ＣＰ_２、ＣＰ_３、ＣＰ_４が、マスキングレチクルＭＲによってマスクされるように、第２レチクルステージＲＳＴ２を、第１レチクルステージＲＳＴ１に対し相対駆動する。これにより、カッティングパターンＣＰ_５のみがウエハＷ上の各ショット領域に転写される。

上述したラインカッティング露光法では、１つのカッティングレチクルＣＲのみを用意すれば足りる。また、カッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５のそれぞれをウエハ上に転写する際に、カッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５のそれぞれについて、照明条件を最適化して限界解像させる。これによって、カッティングレチクルを１枚にするだけでなく、従来のラインカッティング露光法ではそれぞれのカッティングパターンの転写後に行われていたエッチング等のウエハに対するプロセス処理のうちのいくつか、カッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５の設定によっては、全てを、統合することが可能になる。特に、後者では、エッチング等のウエハに対するプロセス処理を１回だけ行えば足りるようになる。

また、カッティングレチクルＣＲは、全面遮光パターンにカッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５に対応する開口が一部形成されたレチクルであるため、全体として光透過率（光透過部の面積率）が低く、熱膨張し易く、転写精度が低下し易い。しかし、上述の露光法では、マスキングレチクルＭＲの開口パターンＭＰ_１及び／又はＭＰ_２を介した最小限の照明光ＩＬのみがカッティングレチクルＣＲに照射される。これにより、マスキングレチクルＭＲに比べてより高精度が要求されるカッティングレチクルＣＲの熱膨張変形を効果的に抑制することができるので、レチクルの熱膨張に伴う問題を、大幅に改善させることが可能になる。また、より多くの照明光ＩＬが照射されるマスキングレチクルＭＲの開口パターンＭＰ_１，ＭＰ_２に対しては、高い形成精度は要求されない。

以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置（及び露光方法）によると、主制御装置１２０が、第１、第２レチクルステージＲＳＴ１，ＲＳＴ２を相対的に駆動して第１、第２レチクルＲ１，Ｒ２の位置関係を順次調整して、複数のカッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５と開口パターンＭＰ_１，ＭＰ_２との組み合わせを順次変更し、変更の都度一方のマスクのパターンと他方のマスクのパターンとの重なり部（カッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５と開口パターンＭＰ_１，ＭＰ_２との重なり部は、カッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５に他ならない）の像をウエハ上に形成する露光が、複数回繰り返される。従って、カッティングパターンＣＰ_１〜ＣＰ_５のそれぞれが、個別に、順次ウエハ上に形成する５回の露光を繰り返すことで、ウエハ上に既に形成されたＬ／Ｓパターンに対して、前述したカッティング露光を行うことが可能になる。従って、１枚の第１マスク（カッティングマスク）と第２マスクとを用いて、カッティングパターンのそれぞれが形成された複数枚のマスク（レチクル）を用いる場合と同様の微細なデバイスパターンの形成が可能となる。

なお、カッティングレチクルＣＲの熱膨張を、何らかの手段で抑制できる場合、あるいはそのような装置構成の場合などには、カッティングレチクルＣＲとマスキングレチクルＭＲとの位置関係を上述の場合と入れ替えて、カッティング露光をすることが、考えられる。以下、このような構成の露光装置の変形例について説明する。

図６には、変形例に係る露光装置１００’の構成が、概略的に示されている。この露光装置１００’は、第２レチクルＲ２が、照明系ＩＵではなく、投影ユニットＰＵ、すなわち筐体４０に保持された複数の光学部材から成る投影光学系ＰＬ’の内部に配置されている点、及びこれに伴って、第２レチクルＲ２として反射型レチクルが用いられ、投影光学系ＰＬ’として反射屈折系が用いられている点が、前述の露光装置１００と相違する。その他の部分の構成等は、同様である。

投影光学系ＰＬ’の第１面（物体面）上に第１レチクルステージＲＳＴ１に保持された第１レチクルＲ１のパターン面が、投影光学系ＰＬ’の第２面（像面）上にウエハステージＷＳＴに保持されたウエハＷの表面が配置される。また、投影光学系ＰＬ’は、等倍又はほぼ等倍（倍率が１より少し大きい）の屈折光学系から成る第１結像光学系ＰＬ１と、所定の投影倍率（例えば１／４倍、１／５倍又は１／８倍など）を有する縮小系から成る第２結像光学系ＰＬ２とを有し、第１結像光学系ＰＬ１の結像面、すなわち投影光学系ＰＬ’の中間結像面第２レチクルステージＲＳＴ２に保持された反射型の第２レチクルＲ２の反射面が配置されている。また、投影光学系ＰＬ’の瞳面には、反射面のＺ位置及び面形状が可変の補償光学系４２が配置されている。

このため、照明光ＩＬによって第１レチクルＲ１上の照明領域ＩＡＲ１が照明されると、第１レチクルＲ１を透過した照明光ＩＬが第１結像光学系ＰＬ１を介して第２レチクルＲ２に照射され、照明領域ＩＡＲ１と共役な第２レチクルＲ２上の照明領域ＩＡＲ２内に第１レチクルＲ１に形成されたパターンの像が結像される。照明光ＩＬは第２レチクルＲ２の反射面で反射され、第２結像光学系ＰＬ２を介してウエハＷに照射され、ウエハＷ上に第２レチクルＲ２を介した第１レチクルＲ１のパターンの縮小像が結像される。なお、図６において、符号ＩＬＬは、投影光学系ＰＬ’内部の照明光ＩＬの主光線を模式的に示す。

露光装置１００’において、カッティングレチクルＣＲを第１レチクルＲ１として第１レチクルステージＲＳＴ１上に、マスキングレチクルＭＲを第２レチクルＲ２として第２レチクルステージＲＳＴ２上にロードすることで、前述と同様の手順で、カッティング露光が可能になる。ただし、この場合、第１レチクルＲ１としては、前述した透過型のカッティングレチクルＣＲが用いられるが、第２レチクルＲ２としては、前述の開口パターンＭＰ_１，ＭＰ_２に対応する反射パターンが形成された反射型のレチクルから成るマスキングレチクルＭＲが用いられる。

なお、第２レチクルは、透過型、反射型の如何を問わず、照明系及び投影系のいずれの内部に配置されていても良い。

なお、上記実施形態では、第１レチクル干渉計１４により第１レチクルステージＲＳＴ１の位置が計測され、干渉計システム１８によりウエハステージＷＳＴの位置が計測される場合について例示した。しかし、これに限らず、第１レチクル干渉計１４に代えて、あるいはこれとともに、エンコーダ（複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム）を用いても良い。同様に、干渉計システム１８に代えて、あるいはこれとともに、エンコーダ（複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム）を用いても良い。

また、上記実施形態では、露光装置が、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプである場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第９９／４９５０４号、欧州特許出願公開第１,４２０,２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、上記実施形態を適用することができる。

また、上記実施形態では、露光装置がステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置である場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に上記実施形態を適用しても良い。また、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記実施形態を適用できる。また、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも上記実施形態は適用が可能である。

また、光源は、ＡｒＦエキシマレーザに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（出力波長１５７ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ（出力波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（出力波長１４６ｎｍ）などのパルスレーザ光源、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書に開示されているように、真空紫外光としてＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書に開示されているように、２つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、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転写する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも上記実施形態を適用できる。

半導体素子などの電子デバイスは、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製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法により第１マスク（レチクル）と第２マスク（レチクル）とのパターンの重なり部をウエハ上に既に形成されたパターンに重ねて転写する露光を、前述のように複数回繰り返すリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、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。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

本発明の露光装置及び露光方法は、ラインカッティング露光の実施に適している。また、本発明のデバイス製造方法は、半導体素子又は液晶表示素子などの電子デバイスを製造するのに適している。

１１…第２レチクルステージ駆動系、１４…第１レチクル干渉計、２４…ステージ駆動系、４２…補償光学系、５０…第１レチクルステージ駆動系、１００…露光装置、１２０…主制御装置、ＣＲ…カッティングレチクル、ＩＵ…照明系、ＩＵ_１…第１照明系、ＩＵ_２…第２照明系、ＭＲ…マスキングレチクル、ＰＬ…投影光学系、ＰＵ…投影ユニット、Ｒ１…第１レチクル、Ｒ２…第２レチクル、ＲＳＴ１…第１レチクルステージ、ＲＳＴ２…第２レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。

Claims (12)

1. 物体上に既に形成されたパターンに重ねて該パターンのカッティング用のマスクパターンを形成する露光方法であって、
   前記マスクパターンを構成する複数の第１パターンが所定の位置関係で形成された第１マスクと、前記複数の第１パターンの少なくとも１つを包含する少なくとも１つの第２パターンが形成された第２マスクとを用い、前記第１、第２マスクの位置関係を順次調整して、前記第１パターンと前記第２パターンとを重ね合わせた合成パターンを前記物体上に形成する露光を、前記第１パターンと前記第２パターンとの異なる組み合わせの回数だけ繰り返す露光方法。
2. 前記形成することでは、各回の露光に際し、
   エネルギビームの光路上の所定の位置に配置された前記第１マスクと前記第２マスクとの一方と、前記一方のマスクを介した前記エネルギビームを第１光学系を介してその結像面に配置された前記第１マスクと前記第２マスクとの他方に照射し、前記他方のマスクを介した前記エネルギビームを第２光学系を介して前記物体に照射し、前記第１パターンと前記第２パターンとを重ねあわせた合成パターンの像を前記物体上に結像する請求項１に記載の露光方法。
3. 前記一方のマスクは、前記第２マスクであり、
   前記他方のマスクは、前記第１マスクである請求項２に記載の露光方法。
4. 前記第２マスクは透過型マスクである請求項３に記載の露光方法。
5. 前記一方のマスクは、前記第１マスクであり、
   前記他方のマスクは、前記第２マスクである請求項２に記載の露光方法。
6. 前記第２マスクは反射型マスクである請求項５に記載の露光方法。
7. 前記形成することでは、各回の露光に際し、前記第１パターンのそれぞれについて、照明条件を最適化するように、前記照明条件を切り替える請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光方法。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、物体上に既に形成されたパターンに重ねてマスクパターンを形成し、該マスクパターンをマスクとしてエッチングを行い前記物体上に既に形成されたパターンをカッティングすることを含むデバイス製造方法。
9. エネルギビームを照射して物体を露光し、前記物体上にパターンを形成する露光装置であって、
   前記エネルギビームの光路上の所定面に、複数の第１パターンが所定の位置関係で形成された第１マスクと、前記複数の第１パターンの少なくとも１つを包含する少なくとも１つの第２パターンが形成された第２マスクとの一方を、保持する第１保持装置と、
   前記一方のマスクを介した前記エネルギビームを前記第１、第２マスクの他方に照射し、前記一方のマスクのパターンの像を前記他方のマスク上に結像する第１光学系と、
   前記他方のマスクを介した前記エネルギビームを前記物体に照射し、前記一方のマスクの前記パターンの像の前記他方のマスクを介した像を前記物体上に結像する第２光学系と、
   前記他方のマスクを前記第１光学系の結像面に保持する第２保持装置と、
   前記第１パターンと前記第２パターンとの組み合わせを順次変更するため、前記第１、第２保持装置を相対的に駆動して、前記第１マスクのパターンと前記第２マスクとの重なり部のパターンの像を前記物体上に形成する露光を、繰り返す制御装置と、を備える露光装置。
10. 前記一方のマスクは、前記第２マスクであり、
    前記他方のマスクは、前記第１マスクである請求項９に記載の露光装置。
11. 前記第２マスクは透過型マスクである請求項１０に記載の露光装置。
12. 請求項９〜１１のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、物体上に既に形成されたパターンに重ねて前記複数の第１パターンの像を形成し、該複数の第１パターンをマスクとしてエッチングを行い前記物体上に既に形成されたパターンをカッティングすることを含むデバイス製造方法。