JP4998803B2

JP4998803B2 - 露光装置、デバイス製造方法、および露光方法

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Publication number: JP4998803B2
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Inventors: 幸二重松
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Description

本発明は、露光装置、デバイス製造方法、および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に関するものである。

半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィー工程において、マスク（またはレチクル）のパターン像を、投影光学系を介して、感光性基板（フォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等）上に投影露光する露光装置が使用されている。通常の露光装置では、１種類のパターンを感光性基板上の１つのショット領域（単位露光領域）に形成している。

これに対し、スループットを向上させるために、２種類のパターンを感光性基板上の同一ショット領域に重ね焼きして１つの合成パターンを形成する二重露光方式の露光装置が提案されている（特許文献１を参照）。

特開２０００−２１７４８号公報

特許文献１に開示された二重露光方式の露光装置では、例えば互いに離間した２つのマスク上の領域を、所要の照明条件で個別に照明する２つの照明系が必要である。この場合、特に２つの照明系のレイアウトに配慮し、装置の大型化を回避してコンパクトな構成を実現することが重要である。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、比較的コンパクトな構成に基づいて、例えば２種類のパターンを感光性基板上の同一ショット領域に重ね焼きして１つの合成パターンを形成することのできる二重露光方式の露光装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、第１マスクに形成されたパターン領域のうち、第１方向に沿って細長く延びる第１領域を照明する第１照明系と、
前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記第１マスクから間隔を隔てた第２マスクに形成されたパターン領域のうち、前記第１方向に沿って細長く延びる第２領域を照明する第２照明系と、
前記第１領域のパターン像と前記第２領域のパターン像とを前記第２方向に沿って並列的に感光性基板上に形成する、または前記第１領域のパターン像と前記第２領域のパターン像とを合致させて前記感光性基板上に形成する投影光学系とを備え、
前記第１照明系の射出側の部分光学系の光軸および前記第２照明系の射出側の部分光学系の光軸は、前記第１方向に平行な平面に沿ってそれぞれ設定されていることを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第２形態では、第１マスクに形成されたパターン領域のうち、第１方向に沿って細長く延びる第１領域を照明する第１照明系と、
前記第１方向に沿って前記第１マスクから間隔を隔てた第２マスクに形成されたパターン領域のうち、前記第１方向に沿って細長く延びる第２領域を照明する第２照明系と、
前記第１領域のパターン像と前記第２領域のパターン像とを前記第１方向と直交する第２方向に沿って並列的に感光性基板上に形成する、または前記第１領域のパターン像と前記第２領域のパターン像とを合致させて前記感光性基板上に形成する投影光学系とを備え、
前記第１照明系の射出側の部分光学系の光軸および前記第２照明系の射出側の部分光学系の光軸は、前記第２方向に平行な平面に沿ってそれぞれ設定されていることを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第３形態では、第１マスクを照明する第１照明系と、
前記第１マスクに対して第１方向に沿って間隔を隔てて配置された第２マスクを照明する第２照明系と、
前記第１マスクのパターン像と前記第２マスクのパターン像とを並列的に感光性基板上に形成する、または前記第１領域のパターン像と前記第２領域のパターン像とを合致させて前記感光性基板上に形成する投影光学系とを備え、
前記第１照明系の射出側の部分光学系と第２照明系の射出側の部分光学系とは、互いに隣接して並列的に配置され、
前記第１照明系の射出側の部分光学系の光軸および前記第２照明系の射出側の部分光学系の光軸は、前記第１方向と直交する第２方向に平行な平面に沿ってそれぞれ設定されていることを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第４形態では、第１形態、第２形態または第３形態の露光装置を用いて、前記第１マスクのパターンおよび前記第２マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。

本発明の第５形態では、第１形態、第２形態または第３形態の露光装置を用いて、前記第１マスクのパターンおよび前記第２マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光方法であって、
前記第１マスク、前記第２マスクおよび前記感光性基板を前記第２方向に沿って移動させつつ、前記感光性基板上の１つの単位露光領域に前記第１マスクのパターンおよび前記第２マスクのパターンを走査露光することを特徴とする露光方法を提供する。

本発明の第６形態では、第１形態、第２形態または第３形態の露光装置を用いて、前記第１マスクのパターンおよび前記第２マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光方法であって、
前記第１マスク、前記第２マスクおよび前記感光性基板を前記第２方向に沿って移動させつつ、前記感光性基板上の１つの単位露光領域に前記第１マスクのパターンを走査露光し、前記第２方向に沿って前記１つの露光領域から間隔を隔てた別の単位露光領域に前記第２マスクのパターンを走査露光することを特徴とする露光方法を提供する。

本発明の第７形態では、第１マスクに形成されたパターン領域のうち、第１方向に沿って細長く延びる第１領域を照明する第１照明系と、
前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記第１マスクから間隔を隔てた第２マスクに形成されたパターン領域のうち、前記第１方向に沿って細長く延びる第２領域を照明する第２照明系とを備え、
前記第１照明系の射出側の部分光学系の光軸および前記第２照明系の射出側の部分光学系の光軸は、前記第１方向に平行な平面に沿ってそれぞれ設定され、
前記第１照明系の射出側の部分光学系と前記第２照明系の射出側の部分光学系とは、互いに隣接して並列配置されることを特徴とする照明装置を提供する。

本発明の第８形態では、第１マスクに形成されたパターン領域のうち、第１方向に沿って細長く延びる第１領域を照明する第１照明系と、
前記第１方向に沿って前記第１マスクから間隔を隔てた第２マスクに形成されたパターン領域のうち、前記第１方向に沿って細長く延びる第２領域を照明する第２照明系とを備え、
前記第１照明系の射出側の部分光学系の光軸および前記第２照明系の射出側の部分光学系の光軸は、前記第１方向と直交する第２方向に平行な平面に沿ってそれぞれ設定され、
前記第１照明系の射出側の部分光学系と前記第２照明系の射出側の部分光学系とは、互いに隣接して並列配置されることを特徴とする照明装置を提供する。

本発明の第９形態では、第７形態または第８形態の照明装置を用いて、前記第１マスクのパターンおよび前記第２マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。

本発明では、各マスク上に形成される照明領域の長手方向である第１方向に平行な平面に沿って、２つの照明系の射出側の光軸がそれぞれ設定されている。この場合、たとえば各照明系の射出端の近傍において光路を折り曲げる反射鏡の有効反射領域が大きくなり易いが、投影光学系および一対のマスクに対して２つの照明系をコンパクトな形態で並列配置することが可能になる。その結果、本発明の露光装置では、比較的コンパクトな構成に基づいて、例えば２種類のパターンを感光性基板上の同一ショット領域に重ね焼きして１つの合成パターンを形成することができ、ひいてはデバイスを高スループットで製造することができる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１の露光装置において一対の照明系が並列配置されている様子を示す図である。図１及び図２に示す実施形態にかかる露光装置の様子を示す斜視図である。双頭型の投影光学系と２つのマスクとの位置関係を概略的に示す図である。（ａ）は第１マスクおよび第２マスクにそれぞれ形成される矩形状の照明領域を、（ｂ）は投影光学系を介して形成される第１マスクのパターン像および第２マスクのパターン像を示す図である。（ａ）は本実施形態と異なるレイアウトの変形例における一対の矩形状の照明領域を、（ｂ）はこの変形例において投影光学系を介して形成される一対のパターン像を示す図である。本実施形態の変形例にかかる照明系の構成を概略的に示す図である。図７に示す変形例にかかる露光装置の様子を示す斜視図である。屈折系と偏向ミラーとからなる双頭型の投影光学系の構成を概略的に示す図である。反射屈折型で双頭型の投影光学系の構成を概略的に示す図である。ビームスプリッターを用いる双頭型の投影光学系の構成を概略的に示す図である。マイクロデバイスとして半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。マイクロデバイスとして液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。

符号の説明

１ａ，１ｂ光源
２ａ，２ｂ第１光学系
３ａ，３ｂフライアイレンズ
４ａ，４ｂ第２光学系
４ａａ，４ｂａ，７光路折曲げ反射鏡
５ａ，５ｂ開口絞り
６光分割部（偏光ビームスプリッター）
ＩＬａ，ＩＬｂ照明系
Ｍａ，Ｍｂマスク
ＰＬ投影光学系
Ｗウェハ

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図２は、図１の露光装置において一対の照明系が並列配置されている様子を示す図である。図３は、図１及び図２に示す実施形態にかかる露光装置の様子を示す斜視図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。

図１、図２および図３を参照すると、本実施形態の露光装置は、ＹＺ平面（Ｙ方向に平行で且つＸ方向に垂直な平面）に沿って設定された光軸ＡＸａおよびＡＸｂをそれぞれ有する２つの照明系ＩＬａおよびＩＬｂを備えている。以下、並列配置された第１照明系ＩＬａと第２照明系ＩＬｂとは互いに同じ構成を有するため、第１照明系ＩＬａに着目して各照明系の構成および作用を説明し、対応する第２照明系の参照符号およびその構成要素の参照符号を括弧内に示す。

第１照明系ＩＬａ（第２照明系ＩＬｂ）は、露光光（照明光）を供給するための光源１ａ（１ｂ）と、第１光学系２ａ（２ｂ）と、フライアイレンズ（またはマイクロフライアイレンズ）３ａ（３ｂ）と、第２光学系４ａ（４ｂ）とを備えている。光源１ａ（１ｂ）として、たとえば約１９３ｎｍの波長を有する光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や、約２４８ｎｍの波長を有する光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を用いることができる。

光源１ａ（１ｂ）から射出されたほぼ平行光束は、第１光学系２ａ（２ｂ）を介して、フライアイレンズ３ａ（３ｂ）に入射する。第１光学系２ａ（２ｂ）は、例えば周知の構成を有するビーム送光系（不図示）、偏光状態可変部（不図示）などを有する。ビーム送光系は、入射光束を適切な大きさおよび形状の断面を有する光束に変換しつつ偏光状態可変部へ導くとともに、偏光状態可変部へ入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。

偏光状態可変部は、フライアイレンズ３ａ（３ｂ）に入射する照明光の偏光状態を変化させる機能を有する。具体的に、偏光状態可変部は、光源側から順に、たとえば水晶により形成された１／２波長板と、水晶により形成された偏角プリズムすなわち水晶プリズムと、石英ガラスにより形成された偏角プリズムすなわち石英プリズムとにより構成されている。１／２波長板、水晶プリズムおよび石英プリズムは、光軸ＡＸａ（ＡＸｂ）を中心としてそれぞれ回転可能に構成されている。水晶プリズムは偏光解消作用を有し、石英プリズムは水晶プリズムの偏角作用による光線の曲がりを補正する機能を有する。

偏光状態可変部では、１／２波長板の結晶光学軸の方向および水晶プリズムの結晶光学軸の方向を適宜設定することにより、ビーム送光系から入射した直線偏光の光を振動方向の異なる直線偏光に変換したり、入射した直線偏光の光を非偏光の光に変換したり、入射した直線偏光の光を変換することなくそのまま射出したりする。偏光状態可変部により必要に応じて偏光状態が変換された光束は、フライアイレンズ３ａ（３ｂ）に入射する。

フライアイレンズ３ａ（３ｂ）に入射した光束は多数の微小レンズ要素により二次元的に分割され、光束が入射した各微小レンズ要素の後側焦点面には小光源がそれぞれ形成される。こうして、フライアイレンズ３ａ（３ｂ）の後側焦点面には、多数の小光源からなる実質的な面光源が形成される。フライアイレンズ３ａ（３ｂ）からの光束は、第２光学系４ａ（４ｂ）を介して、第１マスクＭａ（第２マスクＭｂ）へ導かれる。

第２光学系４ａ（４ｂ）は、例えば周知の構成を有するコンデンサー光学系（不図示）、マスクブラインド（不図示）、結像光学系（不図示）、偏向部材としての光路折曲げ反射鏡４ａａ（４ｂａ）などを有する。この場合、フライアイレンズ３ａ（３ｂ）からの光束は、コンデンサー光学系を介した後、マスクブラインドを重畳的に照明する。照明視野絞りとしてのマスクブラインドには、フライアイレンズ３ａ（３ｂ）を構成する各微小レンズ要素の形状に応じた矩形状の照野が形成される。

マスクブラインドの矩形状の開口部（光透過部）を通過した光束は、結像光学系および光路折曲げ反射鏡４ａａ（４ｂａ）を介して、第１マスクＭａ（第２マスクＭｂ）を重畳的に照明する。なお、フライアイレンズ３ａ（３ｂ）の射出面の近傍には、フライアイレンズ３ａ（３ｂ）からの光束を制限するための開口絞り５ａ（５ｂ）が配置されている。開口絞り５ａ（５ｂ）は、フライアイレンズ３ａ（３ｂ）の射出面の近傍、すなわち照明瞳における光強度分布（以下、「瞳強度分布」という）の大きさおよび形状を変化させる機能を有する。

第１マスクＭａを透過した光束および第２マスクＭｂを透過した光束は、図４に示すように、例えば屈折系と偏向ミラーとからなる双頭型の投影光学系ＰＬを介して、ウェハ（感光性基板）Ｗ上に第１マスクＭａのパターン像および第２マスクＭｂのパターン像をそれぞれ形成する。双頭型の投影光学系ＰＬは、互いに離間した２つの有効視野と、１つの有効結像領域とを有する光学系である。

本実施形態では、第１照明系ＩＬａが、図５（ａ）の左側に示すように、第１マスクＭａ上においてＹ方向に細長く延びる矩形状の照明領域ＩＲａを形成する。また、第２照明系ＩＬｂは、図５（ａ）の右側に示すように、第２マスクＭｂ上においてＹ方向に細長く延びる矩形状の照明領域ＩＲｂを形成する。第１照明領域ＩＲａおよび第２照明領域ＩＲｂは、たとえば第１照明系ＩＬａの光軸ＡＸａおよび第２照明系ＩＬｂの光軸ＡＸｂを中心としてそれぞれ形成される。

すなわち、第１マスクＭａのパターン領域ＰＡａのうち、第１照明領域ＩＲａに対応するパターンが、第１照明系ＩＬａ中の偏光状態可変部により設定された偏光状態と開口絞り５ａにより設定された瞳強度分布の大きさおよび形状とにより規定される照明条件で照明される。また、Ｘ方向に沿って第１マスクＭａから間隔を隔てた第２マスクＭｂのパターン領域ＰＡｂのうち、第２照明領域ＩＲ２に対応するパターンが、第２照明系ＩＬｂ中の偏光状態可変部により設定された偏光状態と開口絞り５ｂにより設定された瞳強度分布の大きさおよび形状とにより規定される照明条件で照明される。このように、第１照明系ＩＬａ中の偏光状態可変部および開口絞り５ａは第１照明領域ＩＲａを第１照明条件に設定する第１設定部を、第２照明系ＩＬｂ中の偏光状態可変部および開口絞り５ｂは第２照明領域ＩＲｂを第２照明条件に設定する第２設定部を構成している。また、偏光状態可変部および開口絞り５ａ，５ｂは、第１照明領域ＩＲａおよび第２照明領域ＩＲ２を照明する照明条件を可変とする照明条件可変部を構成している。

こうして、図５（ｂ）に示すように、投影光学系ＰＬの有効結像領域ＥＲ内においてＹ方向に細長く延びる矩形状の第１領域ＥＲａには第１照明領域ＩＲａにより照明された第１マスクＭａのパターン像が形成され、有効結像領域ＥＲ内において同じくＹ方向に細長く延びる矩形状の外形形状を有し且つ第１領域ＥＲａとＸ方向に並んで位置する第２領域ＥＲｂには第２照明領域ＩＲｂにより照明された第２マスクＭｂのパターン像が形成される。さらに詳細には、投影光学系ＰＬを鉛直方向であるＺ方向に沿って真上から見た時に、第１照明系ＩＬａにより形成される第１照明領域ＩＲａと第２照明系ＩＬｂにより形成される第２照明領域ＩＲｂとの間の領域に、第１マスクＭａの第１照明領域ＩＲａのパターン像および第２マスクＭｂの第２照明領域ＩＲｂのパターン像が並列的に形成される。

本実施形態では、投影光学系ＰＬに対して第１マスクＭａ、第２マスクＭｂおよびウェハＷをＸ方向に沿って同期的に移動させつつ、ウェハＷ上の１つのショット領域に、第１マスクＭａのパターンと第２マスクＭｂのパターンとを重ねて走査露光して１つの合成パターンを形成する。そして、投影光学系ＰＬに対してウェハＷをＸＹ平面に沿って二次元的にステップ移動させつつ、上述の重ね走査露光を繰り返すことにより、ウェハＷ上の各ショット領域に、第１マスクＭａのパターンと第２マスクＭｂのパターンとの合成パターンが逐次形成される。

以上のように、本実施形態では、Ｘ方向に沿って間隔を隔てた第１マスクＭａおよび第２マスクＭｂにＹ方向に細長く延びる矩形状の照明領域ＩＲａおよびＩＲｂが形成され、第１マスクＭａの第１照明領域ＩＲａのパターン像と第２マスクＭｂの第２照明領域ＩＲｂのパターン像とがＸ方向に沿って並列的にウェハＷ上に形成される。そして、マスクＭａ，Ｍｂ上に形成される照明領域ＩＲａ，ＩＲｂの長手方向であるＹ方向（第１方向）に平行で且つＸ方向（第２方向）に垂直なＹＺ平面に沿って互いに平行な光軸ＡＸａ，ＡＸｂを有し且つ互いに同じ構成を有する２つの照明系ＩＬａ，ＩＬｂが並列的に配置されている。

この場合、照明系ＩＬａ，ＩＬｂの射出端の近傍において光路を折り曲げる反射鏡４ａａ，４ｂａの有効反射領域が大きくなり易く、ひいては光路折曲げ反射鏡４ａａ，４ｂａが大型化し易いが、投影光学系ＰＬおよびマスクＭａ，Ｍｂに対して２つの照明系ＩＬａ，ＩＬｂをコンパクトな形態で並列配置することが可能になる。その結果、本実施形態の露光装置では、比較的コンパクトな構成に基づいて、２種類のマスクパターンをウェハ（感光性基板）Ｗ上の同一ショット領域に重ね焼きして１つの合成パターンを形成することができる。

なお、上述の実施形態では、第１マスクＭａおよび第２マスクＭｂに形成される矩形状の照明領域ＩＲａ，ＩＲｂの長手方向（Ｙ方向）に平行な平面（ＹＺ平面）に沿って２つの照明系ＩＬａ，ＩＬｂの光軸ＡＸａ，ＡＸｂがそれぞれ設定され、第１マスクＭａと第２マスクＭｂとが照明領域ＩＲａ，ＩＲｂの短手方向（Ｘ方向）に沿って間隔を隔てている。しかしながら、これに限定されることなく、図６（ａ）に示すように、２つの照明系ＩＬａ，ＩＬｂの光軸ＡＸａ，ＡＸｂが設定されているＹＺ平面に沿って短辺を有する矩形状の照明領域ＩＲａ，ＩＲｂがマスクＭａ，Ｍｂにそれぞれ形成され、マスクＭａとＭｂとが照明領域ＩＲａ，ＩＲｂの長手方向（Ｘ方向）に沿って間隔を隔てているようなレイアウトの変形例も可能である。

図６に示すレイアウトの変形例では、図６（ｂ）に示すように、図示を省略した投影光学系ＰＬの有効結像領域ＥＲ内においてＸ方向に細長く延びる矩形状の第１領域ＥＲａには第１照明領域ＩＲａにより照明された第１マスクＭａのパターン像が形成され、有効結像領域ＥＲ内において同じくＸ方向に細長く延びる矩形状の外形形状を有し且つ第１領域ＥＲａとＹ方向に並んで位置する第２領域ＥＲｂには第２照明領域ＩＲｂにより照明された第２マスクＭｂのパターン像が形成される。さらに詳細には、投影光学系ＰＬを鉛直方向であるＺ方向に沿って真上から見た時に、第１照明系ＩＬａにより形成される第１照明領域ＩＲａと第２照明系ＩＬｂにより形成される第２照明領域ＩＲｂとの間の領域に、第１マスクＭａの第１照明領域ＩＲａのパターン像および第２マスクＭｂの第２照明領域ＩＲｂのパターン像が並列的に形成される。

図６の変形例では、投影光学系ＰＬに対して第１マスクＭａ、第２マスクＭｂおよびウェハＷをＹ方向に沿って同期的に移動させつつ、ウェハＷ上の１つのショット領域に、第１マスクＭａのパターンと第２マスクＭｂのパターンとを重ねて走査露光して１つの合成パターンを形成する。図６の変形例では、上述の実施形態の場合と同様に、投影光学系ＰＬおよびマスクＭａ，Ｍｂに対して２つの照明系ＩＬａ，ＩＬｂをコンパクトな形態で並列配置することができる。また、図６の変形例では、上述の実施形態の場合とは異なり、マスクＭａ，Ｍｂ上に形成される照明領域ＩＲａ，ＩＲｂの長手方向に平行なＹＺ平面に沿って照明系ＩＬａ，ＩＬｂの光軸ＡＸａ，ＡＸｂが設定されているので、光路折曲げ反射鏡４ａａ，４ｂａを比較的小型化することができる。

また、上述の実施形態および図６の変形例では、２つの照明系ＩＬａとＩＬｂとが互いに同じ構成を有し、第１照明系ＩＬａの全系の光軸ＡＸａおよび第２照明系ＩＬｂの全系の光軸ＡＸｂはＹＺ平面に沿ってそれぞれ設定されている。しかしながら、これに限定されることなく、図７に示すように、第１照明系および第２照明系が、共通の光源１と、この共通の光源１からの光を第１照明系の光路へ進む光と第２照明系の光路へ進む光とに分割する光分割部６とを有する変形例も可能である。図８は、図７に示す変形例にかかる露光装置の様子を示す斜視図である。

図７および図８の変形例では、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源やＫｒＦエキシマレーザ光源のような共通の光源１からＹ方向に沿って射出されたほぼ平行光束が、偏光ビームスプリッターのような光分割部６に入射する。偏光ビームスプリッター６を透過したＰ偏光の光束は、第１照明系の第１光学系２ａへ導かれる。一方、偏光ビームスプリッター６により−Ｘ方向に反射されたＳ偏光の光束は、光路折曲げ反射鏡７で＋Ｙ方向に反射された後、第２照明系の第１光学系２ｂへ導かれる。

こうして、図７および図８の変形例では、光分割部６と第１マスクＭａとの間に配置された第１照明系の部分光学系ＩＬａ’の光軸ＡＸａおよび光分割部６と第２マスクＭｂとの間に配置された第２照明系の部分光学系ＩＬｂ’の光軸ＡＸｂは、Ｙ方向に平行なＹＺ平面に沿ってそれぞれ設定されている。その結果、図７および図８の変形例では、上述の実施形態および図６の変形例と同様に、投影光学系ＰＬおよびマスクＭａ，Ｍｂに対して２つの照明系をコンパクトな形態で並列配置することができる。

また、上述の実施形態および図６の変形例では、矩形状の第１照明領域ＩＲａおよび第２照明領域ＩＲｂが、第１照明系ＩＬａの光軸ＡＸａおよび第２照明系ＩＬｂの光軸ＡＸｂを中心としてそれぞれ形成されている。しかしながら、これに限定されることなく、照明領域ＩＲａ，ＩＲｂの外形形状、光軸ＡＸａ，光軸ＡＸｂに対する照明領域ＩＲａ，ＩＲｂの位置関係などについては様々な形態が可能である。

また、上述の実施形態および図６の変形例では、２種類のパターンを感光性基板（ウェハ）上の同一ショット領域に重ね焼きして１つの合成パターンを形成する二重露光に関連して本発明を説明している。しかしながら、これに限定されることなく、３種類以上のパターンを感光性基板上の同一ショット領域に重ね焼きして１つの合成パターンを形成する多重露光に対しても同様に本発明を適用することができる。

また、上述の実施形態および図６の変形例では、感光性基板上の１つのショット領域に、第１パターンと第２パターンとを重ねて走査露光することにより１つの合成パターンを形成している。しかしながら、これに限定されることなく、第１パターンを感光性基板上の第１ショット領域に走査露光または一括露光し、第２パターンを感光性基板上の第２ショット領域に走査露光または一括露光することもできる。

また、上述の実施形態および図６の変形例では、第１マスクの第１照明領域のパターン像と第２マスクの第２照明領域のパターン像とが感光性基板上において並列的に形成されている。しかしながら、これに限定されることなく、第１マスクの第１照明領域のパターン像と第２マスクの第２照明領域のパターン像とを合致させて感光性基板上に形成する投影光学系を用いて、感光性基板上の１つのショット領域に、第１パターンと第２パターンとを重ねて走査露光または一括露光することにより１つの合成パターンを形成することもできる。

また、図１の実施形態および図６の実施形態では、屈折系と偏向ミラーとからなる双頭型の投影光学系を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図９に示すように屈折系と偏向ミラーとからなる別のタイプの双頭型の投影光学系ＰＬや、図１０に示すような反射屈折型で双頭型の投影光学系ＰＬを用いることができる。また、第１マスクの第１照明領域のパターン像と第２マスクの第２照明領域のパターン像とを合致させて感光性基板上に形成する投影光学系として、図１１に示すようなビームスプリッターを用いる双頭型の投影光学系ＰＬを用いることができる。

なお、以上にて説明した各実施の形態においては、第１照明系の射出側の部分光学系は、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ３ａまたは開口絞り５ａよりも下流の光学系（４ａ，４ａａ）であり、第２照明系の射出側の部分光学系は、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ３ｂまたは開口絞り５ｂよりも下流の光学系（４ｂ，４ａｂ）である。そして、第１および第２照明系の射出側の部分光学系は、第１マスクＭａと第２マスクＭｂとが間隔を隔てて配置されるＸ方向と直交するＹ方向に沿って並列的に隣接して配置され、第１および第２照明系の射出側の部分光学系の光軸（ＡＸａ，ＡＸｂ）は、第１マスクＭａと第２マスクＭｂとが間隔を隔てて配置されるＸ方向と直交するＹ方向に平行な平面（ＹＺ平面に平行な平面）に沿ってそれぞれ配置される。このように構成することにより、２重露光の装置構成としながらも、第１及び第２照明系をコンパクトに集約配置することができる。特に、第１照明系と第２照明系とを互いに隣接して並列配置することにより、２重露光装置の照明系の構成をより一層コンパクトにすることができる。

上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１２のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図１２のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。

その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

また、本実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１３のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１３において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。

次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。

なお、上述の実施形態では、光源としてＫｒＦエキシマレーザ光源またはＡｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、例えばＦ₂レーザ光源のように他の適当な光源を用いる露光装置に対して本発明を適用することもできる。

Claims

第１面上の第１方向に沿って細長く延びる第１領域を照明する第１照明系と、前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記第１領域から間隔を隔てた前記第１面上の領域であって、前記第１方向に沿って細長く延びる第２領域を照明する第２照明系と、前記第１領域の像と前記第２領域の像を第２面上に形成する投影光学系とを備える光学系であって、且つ前記投影光学系に対して前記第１面上の第１物体および前記第１面上の第２物体と前記第２面上の第３物体とを前記第２方向に沿って移動させつつ前記第３物体を露光する露光装置と共に用いられる光学系であって、
前記第１照明系の射出側の部分光学系の光軸および前記第２照明系の射出側の部分光学系の光軸は、前記投影光学系の前記第１領域側の光軸、前記第２領域側の光軸および前記第２面側の光軸と前記第２方向とを含む面に対して交差するようにそれぞれ設定されていることを特徴とする光学系。
前記投影光学系は、前記第１領域の像と前記第２領域の像とを前記第２方向に沿って並列的に第２面上に形成する、または前記第１領域の像と前記第２領域の像とを合致させて前記第２面上に形成することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
前記第１照明系の射出側の部分光学系と前記第２照明系の射出側の部分光学系とは、互いに隣接して並列配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の光学系。
前記第１照明系の射出側の部分光学系および前記第２照明系の射出側の部分光学系は、光路を偏向する偏向部材をそれぞれ有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学系。
前記第１照明系と前記第２照明系とは互いに同じ構成を有し、
前記第１照明系の全系の光軸および前記第２照明系の全系の光軸は、前記第１方向に平行な平面に沿ってそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学系。
前記第１照明系および前記第２照明系は、共通の光源からの光を前記第１照明系の光路へ進む光と前記第２照明系の光路へ進む光とに分割する光分割部を有し、
前記光分割部と前記第１領域との間に配置された前記第１照明系の部分光学系の光軸および前記光分割部と前記第２領域との間に配置された前記第２照明系の部分光学系の光軸は、前記第１方向に平行な平面に沿ってそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学系。
第１面上の第１方向に沿って細長く延びる第１領域を照明する第１照明系と、前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記第１領域から間隔を隔てた前記第１面上の領域であって、前記第１方向に沿って細長く延びる第２領域を照明する第２照明系と、前記第１領域の像と前記第２領域の像を第２面上に形成する投影光学系とを備える光学系であって、且つ前記投影光学系に対して前記第１面上の第１物体および前記第１面上の第２物体と前記第２面上の第３物体とを前記第２方向に沿って移動させつつ前記第３物体を露光する露光装置と共に用いられる光学系であって、
前記第１照明系および前記第２照明系は、光路を偏向する偏向部材を有する部分光学系をそれぞれ有し、
前記第１および第２照明系のそれぞれの前記偏向部材は、前記偏向部材の入射側の光軸と射出側の光軸とを含む面が前記第１方向を含むように設定されることを特徴とする光学系。
前記投影光学系は、前記第１領域の像と前記第２領域の像とを前記第２方向に沿って並列的に第２面上に形成する、または前記第１領域の像と前記第２領域の像とを合致させて前記第２面上に形成することを特徴とする請求項７に記載の光学系。
前記第１照明系の射出側の部分光学系と前記第２照明系の射出側の部分光学系とは、互いに隣接して並列配置されることを特徴とする請求項７または８に記載の光学系。
前記第１照明系と前記第２照明系とは互いに同じ構成を有し、
前記第１照明系の全系の光軸および前記第２照明系の全系の光軸は、前記偏向部材の入射側の光軸と射出側の光軸とを含む前記面に沿ってそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
前記第１照明系および前記第２照明系は、共通の光源からの光を前記第１照明系の光路へ進む光と前記第２照明系の光路へ進む光とに分割する光分割部を有し、
前記光分割部と前記第１領域との間に配置された前記第１照明系の部分光学系の光軸および前記光分割部と前記第２領域との間に配置された前記第２照明系の部分光学系の光軸は、前記偏向部材の入射側の光軸と射出側の光軸とを含む前記面に沿ってそれぞれ設定されていることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
前記第１照明系および前記第２照明系は、前記第１領域および前記第２領域を照明する照明条件を可変とする照明条件可変部をそれぞれ有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学系。
前記第１照明系の照明条件可変部は、前記第１照明系の射出側の部分光学系よりも光入射側に配置され、
前記第２照明系の照明条件可変部は、前記第２照明系の射出側の部分光学系よりも光入射側に配置されることを特徴とする請求項１２に記載の光学系。
前記第１照明系は、前記第１照明系の射出側の部分光学系の光入射側に配置されて前記第１領域を第１照明条件に設定する第１設定部を有し、
前記第２照明系は、前記第２照明系の射出側の部分光学系の光入射側に配置されて前記第２領域を第２照明条件に設定する第２設定部を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学系。
前記第１設定部は、前記第１領域での照明条件を可変とする第１照明条件可変部を有し、
前記第２設定部は、前記第２領域での照明条件を可変とする第２照明条件可変部を有することを特徴とする請求項１４に記載の光学系。
前記第１照明条件可変部は、前記第１領域での偏光状態および前記第１照明系の照明瞳での光強度分布を設定し、
前記第２照明条件可変部は、前記第２領域での偏光状態および前記第２照明系の照明瞳での光強度分布を設定することを特徴とする請求項１５に記載の光学系。
前記第１領域の像および前記第２領域の像は、前記第１方向に沿って細長く延びる形状を有することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光学系。
前記投影光学系を鉛直方向に沿って真上から見た時に、前記第１照明系により形成される前記第１領域と前記第２照明系により形成される前記第２領域との間の領域に、前記第１領域の像および前記第２領域の像が形成されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の光学系。
請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の光学系を備え、
前記第１面に配置される第１パターンを前記第１領域で照明し、且つ前記第１面に配置される第２パターンを前記第２領域で照明し、
前記第１領域のパターン像と前記第２領域のパターン像とを前記第２方向に沿って並列的に前記第２面に配置される感光性基板上に形成する、または前記第１領域のパターン像と前記第２領域のパターン像とを合致させて前記感光性基板上に形成することを特徴とする露光装置。
前記第１パターンは第１マスク上のパターン領域に形成され、前記第２パターンは第２マスク上のパターン領域に形成されることを特徴とする請求項１９に記載の露光装置。
前記第１照明系は、第１照明条件のもとで前記第１マスクを照明し、前記第２照明系は、前記第１照明条件とは異なる第２照明条件のもとで前記第２マスクを照明することを特徴とする請求項１９または２０に記載の露光装置。
請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記第１マスクのパターンおよび前記第２マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記第１マスクのパターンおよび前記第２マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光方法であって、
前記第１マスク、前記第２マスクおよび前記感光性基板を前記第２方向に沿って移動させつつ、前記感光性基板上の１つの単位露光領域に前記第１マスクのパターンおよび前記第２マスクのパターンを走査露光することを特徴とする露光方法。
請求項１９乃至２１のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記第１マスクのパターンおよび前記第２マスクのパターンを前記感光性基板に露光する露光方法であって、
前記第１マスク、前記第２マスクおよび前記感光性基板を前記第２方向に沿って移動させつつ、前記感光性基板上の１つの単位露光領域に前記第１マスクのパターンを走査露光し、前記第２方向に沿って前記１つの露光領域から間隔を隔てた別の単位露光領域に前記第２マスクのパターンを走査露光することを特徴とする露光方法。