JPH09283434A - 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リングスリット状開口の照明光束で照明した
レチクル面上のパターンをウエハ面上にリング半径を時
間的に変化させて高精度に投影露光することのできる投
影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を得る
こと。 【解決手段】 円形状開口を含むリングスリット状開口
の照明光束で第１ステージに載置した第１物体面上のパ
ターンを照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学
系により第２ステージに載置した第２物体面上に投影露
光する投影露光装置において、該リングスリット状開口
のリング半径を投影露光時間に応じて変化させているこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投影露光装置及びそ
れを用いたデバイスの製造方法に関し、例えばＩＣやＬ
ＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液
晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイス等
を製造する工程のうちリソグラフィー工程に使用される
際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバ
イスの微細加工技術としてマスク（レチクル）の回路パ
ターン像を投影光学系により感光基板上に形成し、感光
基板をステップアンドリピート方式で露光する縮小露光
装置（ステッパー）が種々と提案されている。

【０００３】このステッパーにおいては、レチクル上の
回路パターンを所定の縮小倍率をもった投影光学系を介
してウエハ面上の所定の位置に縮小投影して転写を行
い、１回の投影転写終了後、ウエハが載ったステージを
所定の量、移動して再び転写を行うステップを繰り返し
てウエハ全面の露光を行っている。

【０００４】これらの投影露光装置のうち、最近では高
解像力が得られ、且つ画面サイズを拡大できる走査機構
を用いたステップアンドスキャン方式の露光装置が種々
と提案されている。このステップアンドスキャン方式の
露光装置ではスリット状の露光領域を有し、ショットの
露光はレチクルとウエハとを走査することにより行って
いる。そして１つのショットの走査露光が終了すると、
ウエハは次のショットにステップし、次のショットの露
光を開始している。これを繰り返してウエハ全体の露光
を行っている。

【０００５】従来より反射投影光学系を用いた等倍の走
査露光装置を改良し、投影光学系に反射素子と屈折素子
を組み合わせたカタディオプトリック光学系を用いた
り、或いは屈折素子のみで構成した縮小投影光学系を用
いて、マスクステージと感光基板のステージとの両方を
縮小倍率に応じた速度比で相対走査する投影式の走査露
光装置が種々と提案されている。

【０００６】例えば特開昭６３−１６３３１９号公報で
は、反射素子と屈折素子とを組み合わせた縮小投影光学
系が提案されている。そしてこの投影光学系を用いた走
査露光方式がＳＶＧＬ社からステップアンドスキャン方
式の投影式の走査露光装置として発表されている。この
ような走査露光装置は、ＩＣやＬＳＩの微細化に伴う大
画面化を考慮した場合、投影光学系に負荷を与えずに大
画面化を実施できる点で注目されており、マスクステー
ジと感光基板のステージの走査範囲を大きくとることが
可能であれば、理論的にはどこまでも大画面化が可能と
なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】縮小投影光学系により
マスク面上の原画パターンをウエハ上に縮小投影すると
きには、マスク上では感光基板に対して４倍〜１０倍の
倍率で拡大されたパターンが原画パターンとして描画さ
れている。この為、従来の走査露光装置のうち、特に縮
小投影光学系を有した走査露光装置では、走査露光時に
マスクステージを感光基板の走査速度に対して４倍〜１
０倍の速度で４倍〜１０倍の領域を走査せねばならな
い。例えば、感光基板の走査速度が３０ｍｍ／ｓｅｃで
５０ｍｍの範囲を走査する場合、縮小投影倍率が５倍と
すると、マスクの走査速度は１５０ｍｍ／ｓｅｃで２５
０ｍｍの範囲を走査することが必要となる。

【０００８】一般にマスクステージのような大きなステ
ージに対して、このような高速で大画面領域を一定速度
を維持しながら、且つ走査方向を高精度に制御すること
は大変困難である。また、このような高速走査から振動
が多く発生し、この振動が露光装置全体に伝わり、投影
露光状態を悪化させているという問題点が生じてくる。

【０００９】本発明は、マスク面上の原画パターンをリ
ングスリット状開口で照明し、該原画パターンを投影光
学系により感光基板（ウエハ）上に縮小投影露光する際
に該リングスリット状開口のリング半径を投影露光時間
に応じて適切に変化させることにより、該原画パターン
をウエハ面上に高い解像力で走査露光することのできる
投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法の提
供を目的とする。

【００１０】この他、マスク面上の原画パターンをリン
グスリット状開口で照明し、該原画パターンを投影光学
系により感光基板（ウエハ）上に縮小投影露光する際に
該リングスリット状開口のリング半径を投影露光時間に
応じて適切に変化させるとともに投影光学系の有する像
面湾曲や歪曲等をマスク面または／及び感光基板を光軸
方向に移動させたり、または投影光学系を構成する光学
エレメントを光軸方向に移動させたり、または照明光束
の波長を変える等をして該原画パターンをウエハ面上に
高い解像力で走査露光することのできる投影露光装置及
びそれを用いたデバイスの製造方法の提供を目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置
は、 (1-1) 円形状開口を含むリングスリット状開口の照明光
束で第１ステージに載置した第１物体面上のパターンを
照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学系により
第２ステージに載置した第２物体面上に投影露光する投
影露光装置において、該リングスリット状開口のリング
半径を投影露光時間に応じて変化させていることを特徴
としている。

【００１２】特に、 (1-1-1) 前記リングスリット状開口のリング半径を連続
的に変化させていること。

【００１３】(1-1-2) 前記リングスリット状開口のリン
グ半径を離散的に変化させていること。

【００１４】(1-1-3) 前記第１ステージまたは／及び第
２ステージを前記リングスリット状開口のリング半径の
変化に対応させて前記投影光学系の光軸方向に移動させ
て、該投影光学系で第１物体面上のパターンを第２物体
面上に投影するときの該投影光学系の像面湾曲を補正し
ていること。

【００１５】(1-1-4) 前記投影光学系を構成する少なく
とも一部の光学エレメントを前記リングスリット状開口
のリング半径の変化に対応させて該投影光学系の光軸方
向に移動させて、該投影光学系で第１物体面上のパター
ンを第２物体面上に投影するときの該投影光学系の歪曲
を補正していること。

【００１６】(1-1-5) 前記リングスリット状開口のリン
グ半径の変化に対応させて、前記第１ステージまたは／
及び第２ステージを前記投影光学系の光軸方向に移動さ
せるとともに、該投影光学系を構成する少なくとも一部
の光学エレメントを該光軸方向に移動させて、該投影光
学系で第１物体面上のパターンを第２物体面上に投影す
るときの該投影光学系の像面湾曲と歪曲を同時に補正し
ていること。

【００１７】(1-1-6) 前記リングスリット状開口は前記
第１物体の直前または該第１物体と光学的に共役な位置
に配置したシャッター手段より形成していること。

【００１８】(1-1-7) 前記リングスリット状開口のリン
グ半径の変化は所定の開口を有する回動可能な２つのア
パーチャーを相対的に回動させて行っていること。

【００１９】(1-1-8) 前記２つのアパーチャーのうち一
方は扇形開口を有し、他方は螺旋状開口を有しているこ
と。

【００２０】(1-1-9) 前記リングスリット状開口のリン
グ半径の変化は円錐形状の反射面を有する２つの反射部
材の相対的間隔を変位させて行っていること。

【００２１】(1-1-10) 前記リングスリット状開口のリ
ング半径の変化は２次元シャッターアレイを用いて行っ
ていること。等、を特徴としている。

【００２２】(1-2) 円形状開口を含むリングスリット状
開口の照明光束で第１ステージに載置した第１物体面上
のパターンを照明し、該第１物体面上のパターンを投影
光学系により第２ステージに載置した第２物体面上に投
影露光する投影露光装置において、投影露光時間に応じ
て該リングスリット状開口のリング半径と該照明光束の
波長を変化させていることを特徴としている。

【００２３】特に、 (1-2-1) 前記リングスリット状開口のリング半径を連続
的に変化させていること。

【００２４】(1-2-2) 前記リングスリット状開口のリン
グ半径を離散的に変化させていること。

【００２５】(1-2-3) 前記リングスリット状開口を同心
円状に複数個、設けていること。

【００２６】(1-2-4) 前記照明光束の波長を連続的に変
化させていること。

【００２７】(1-2-5) 前記照明光束の波長を離散的に変
化させていること。

【００２８】(1-2-6) 前記照明光束の波長を前記リング
スリット状開口のリング半径の変化に対応させて変化さ
せて前記投影光学系で第１物体面上のパターンを第２物
体面上に投影するときの該投影光学系の像面湾曲を補正
していること。

【００２９】(1-2-7) 前記第１ステージまたは／及び第
２ステージを前記リングスリット状開口のリング半径の
変化に対応させて前記投影光学系の光軸方向に移動させ
ていること。

【００３０】(1-2-8) 前記投影光学系を構成する少なく
とも一部の光学エレメントを前記リングスリット状開口
のリング半径の変化に対応させて該投影光学系の光軸方
向に移動させて、該投影光学系で第１物体面上のパター
ンを第２物体面上に投影するときの該投影光学系の歪曲
または歪曲と像面湾曲を補正していること。

【００３１】(1-2-9) 前記リングスリット状開口のリン
グ半径の変化に対応させて、前記第１ステージまたは／
及び第２ステージを前記投影光学系の光軸方向に移動さ
せるとともに、該投影光学系を構成する少なくとも一部
の光学エレメントを該光軸方向に移動させて、該投影光
学系で第１物体面上のパターンを第２物体面上に投影す
るときの該投影光学系の像面湾曲と歪曲を同時に補正し
ていること。

【００３２】(1-2-10) 前記リングスリット状開口は前
記第１物体の直前または該第１物体と光学的に共役な位
置に配置したシャッター手段より形成していること。

【００３３】(1-2-11) 前記リングスリット状開口のリ
ング半径の変化は所定の開口を有する回動可能な２つの
アパーチャーを相対的に回動させて行っていること。

【００３４】(1-2-12) 前記２つのアパーチャーのうち
一方は扇形開口を有し、他方は螺旋状開口を有している
こと。

【００３５】(1-2-13) 前記リングスリット状開口のリ
ング半径の変化は円錐形状の反射面を有する２つの反射
部材の相対的間隔を変位させて行っていること。

【００３６】(1-2-14) 前記リングスリット状開口のリ
ング半径の変化は２次元シャッターアレイを用いて行っ
ていること。等、を特徴としている。

【００３７】本発明のデバイスの製造方法は、構成要件
(1-1)または(1-2)の投影露光装置を利用して得られたウ
エハを現像処理工程を介して製造していることを特徴と
している。

【００３８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の投影露光装置の実
施形態１の要部概略図である。同図は被投影物体（第１
物体）としてのレチクル等のパターン原版３０７をリン
グスリット状開口の照明光束で照明し、該パターン原版
３０７に形成した回路パターンを投影光学系（投影レン
ズ）３０８によりウエハ（第２物体）３０９上に投影露
光する際、該リングスリット状開口のリング半径を投影
露光時間の経過に応じて変化させている。そしてこれに
より、パターン原版３０７上の全ての回路パターンをウ
エハ３０９上に走査投影露光している。

【００３９】次に各要素の詳細について説明する。３０
１は光源であり、紫外線または遠紫外線を放射してい
る。３０２はオプティカルインテグレーターであり、そ
の出射面に複数の２次光源像（点光源）を形成してい
る。３０５はレンズ系であり、レンズ群３０３ａ，３０
３ｂを有している。レンズ系３０５はオプティカルイン
テグレーター３０２の出射面に形成した多数の２次光源
像を位置ａに結像している。３０４は透過型のシャッタ
ーであり、レンズ系３０５の瞳位置に配置しており、後
述するように被照射面上をリングスリット状開口で照明
する際のリング半径を種々と変化させている。３０６は
レンズ系であり、位置ａに結像した複数の２次光源像か
らの光束でパターン原版３０７を照明している。

【００４０】本実施形態において透過型のシャッター３
０４は図２のＸ１に示すように液晶シャッターアレイ等
のように光を通過する領域と遮光する領域が２次元的に
制御できる構成より成っている。シャッター３０４はレ
ンズ群３０３ｂとレンズ系３０６によってパターン原版
３０７と光学的に共役な位置に配置されている。シャッ
ター３０４は図２のＸ１の黒い部分が光の遮光領域、白
い部分が光の透過領域を示している。

【００４１】本実施形態では光源３０１からの光をオプ
ティカルインテグレーター３０２を介して多数の点光源
を形成し、該点光源からの光束をレンズ群３０３ａに入
射させて、そしてレンズ群３０３ｂを介して位置ａに多
数の点光源を結像している。レンズ系３０６は位置ａに
結像された各点光源からの光束でパターン原版３０７を
均一に照射している。またレンズ群３０５とレンズ系３
０６で透過型のシャッター３０４をパターン原版３０７
に結像するようにし、シャッター３０４で遮光された光
がパターン原版３０７に到達しないようにしている。パ
ターン原版３０７は透過型のシャッター３０４のリング
スリット状開口の光束で照明されている。リングスリッ
ト状開口の照明光で照明されたパターン原版３０７の回
路パターンを投影光学系３０８でウエハ３０９に投影露
光している。

【００４２】図２のＸ１は図１のシャッター３０４の開
口形状、図２のＸ２は図１のパターン原版３０７上の照
明領域、図２のＸ３はウエハ３０９上の露光中のパター
ン、図２のＸ４は露光済みのパターンを示している。

【００４３】図２においてはシャッター３０４の開口状
態がＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄと連続的に変化したときの、それに
対応する各位置での状態を示している。

【００４４】図２においてＡは露光開始直後で、Ｂ，
Ｃ，Ｄと進むにつれてシャッター３０４の開口部となる
リングスリット状開口の直径が広がるようにシャッター
３０４を制御している。これによってパターン原版３０
７の上ではＸ２に示した斜線部の形状の部分のみが照明
される。ウエハ３０９上ではＸ３のような領域が随時露
光され、Ｘ４のように中心から徐々にパターンが形成さ
れて、これによって１つの露光が終了する。

【００４５】図２ではシャッター３０４の開口のリング
が中心から広がる時の様子を示したが、周辺から中心に
リングの半径が小さくなるような露光にしても良い。ま
たここでは透過型のシャッターを示したが同様の構成は
任意の２次元形状の光を反射する反射型のシャッターを
用いても良い。

【００４６】図３は本発明の投影露光装置の実施形態２
の要部概略図である。同図は投影光学系１０２の固有の
像面湾曲を補正しつつ、レチクル１０１面上のパターン
をウエハ１０３に投影する場合を示している。

【００４７】図中、１０１は第１物体としてのレチクル
（マスク）であり、第１ステージ（不図示）に載置され
ている。１０２は投影レンズ（投影光学系）、１０４は
可動ステージ（第２ステージ）であり、第２物体として
のウエハ１０３を載置している。ウエハ１０３面上には
露光光に反応（感応）するレジストが塗布されている。
１０６は照明系１０５からレチクル１０１に照射される
リングスリット状開口の照明光束である。本実施形態に
おいて、リングスリット状開口の照明光束１０６は、レ
チクル１０１の直前にリングスリット状のアパーチャー
（リングスリット状の開口）を設けるか、または照明系
１０５中でレチクル１０１と光学的に共役な位置に同様
のアパーチャー（リングスリット状の開口）を設けるこ
とにより得ている。

【００４８】１１５はｘ，ｙ，ｚ軸を示す座標系を示し
ている。本実施形態では投影レンズ１０２の光軸１０８
をｚ方向に一致するようにとっている。

【００４９】本実施形態ではレチクル１０１のうち、リ
ングスリット状開口の照明光束１０６の当たった部分の
パターンのみがウエハ１０３面上に投影転写される。そ
こでリングスリット状開口の照明光束１０６のリング半
径を矢印１１３のように同心円状に所定の速度でスキャ
ンする（変形させる）と同時に、投影光学系１０２の収
差特性（特に像面湾曲収差特性）に合わせて可動ステー
ジ１０４をＺ軸方向に駆動させることによって、像面湾
曲の影響をなくしてレチクル１０１上の回路パターン全
体をウエハ１０３上に投影転写している。

【００５０】リングスリット状開口の照明光束１０６の
リング半径の変化と、可動ステージ１０４のＺ軸方向の
駆動とを同期させる（リング走査させる）ことはコント
ローラ１１０によって制御している。またリングスリッ
ト状開口の照明光束１０６の形状、スキャン速度及び、
可動ステージ１０４のＺ軸方向の駆動量等に関するデー
タはメモリ１０９に保存している。

【００５１】レチクル１０１の回路パターン全体の転写
終了後、ステージ１０４を所定の量だけｘ，ｙ平面に関
して移動、即ちステップしてウエハ１０３上の異なる多
数の位置で上記と同様の方法で、パターンの投影転写を
繰り返している。そして、ウエハ１０３の全面の露光が
終了したら、ウエハ１０３を公知の現像処理工程を経て
レジストを現像処理している。

【００５２】次に本実施形態の動作原理について説明す
る。本実施形態においてリングスリット状開口の照明光
束１０６のリング半径は、ウエハ１０３上では図４に示
すように露光初期の状態（ｔ＝ｔ０）のＡ（ｔ０）か
ら、Ａ（ｔ１），‥‥，Ａ（ｔi ），‥‥の様に連続的
に変化している。同図では投影露光時間の進行に伴い、
リングスリット状開口のリングの直径が広がるようにし
てレチクル１０１上のパターンをウエハ１０３上に転写
している。尚、このリングの中心からの直線がリングの
内側と交わる点をＲin、リングの外側と交わる点をＲou
t とする。

【００５３】図５は図３のＺーＹ平面における断面図を
示している。同図において図４と共通するものは説明を
省略する。本実施形態ではウエハ１０３面上の露光領域
は、投影露光時間の経過とともにＡ（ｔ0 ）からＡ（ｔ
1 ），‥‥、Ａ（ｔi ），‥‥，Ａ（ｔe ）へと、同心
円状に等速にて広がっていくものとする（初期状態Ａ
（ｔ0 ）以降はそのリングの幅を変えずに走査（変形）
しているとする）。

【００５４】ここで、投影光学系１０２が曲線Ｗで示す
ような収差特性（特に像面湾曲収差特性）を有している
とすると、前述したリング走査に対応して、可動ステー
ジ１０４をその像面湾曲特性に合わせてＺ軸方向に駆動
させている。例えば、時刻ｔi における露光領域をＡ
（ｔi ）とすると、時刻ｔi における可動ステージの初
期位置（１０４）からの像面位置のずれＺ（ｔi ）まで
可動ステージ１０４を移動させている。

【００５５】次に本実施形態の動作を図６のフローチャ
ートにて説明する。まず、ステップ１２０にてスタート
し、ステップ１２１でｔ＝０においてリングスリット状
開口の照明光束１０６の形状を初期状態にし露光を開始
する。

【００５６】次に、ステップ１２２において、図３のメ
モリ１０９において保存されていた可動ステージ１０４
の移動のための刻み時間ΔｔをＺステージ移動時刻ｔi
にセットする。（即ちΔｔは図５における露光領域Ａ
（ｔ0 ）からＡ（ｔ1 ）へのスキャン時間に相当す
る）。

【００５７】そして、図５における座標Ｐi にリングの
外側（Ｒout ）が達する時刻ｔ＝ｔi になったら、ステ
ップ１２５により、可動ステージ１０４を図３のメモリ
１０９で保存されている可動ステージ１０４の移動量Ｚ
＝Ｚ（ｔ）になるように、図３のコントローラ１１０か
らステージ駆動手段１１２により、移動し停止する。

【００５８】そして、ステップ１２６により露光終了時
刻でなければステップ１２７へと進む。ステップ１２７
では、可動ステージ１０４のための刻み時間Δｔだけｔ
i に加算を行い、その設定時刻ｔi が来たらステップ１
２５からの同様の操作を繰り返す。ステップ１２６にて
ｔi = ｔe となったらステップ１２８にて終了する。

【００５９】以上のように、投影光学系１０２の像面湾
曲収差特性Ｗに合わせて、リングスリット状開口の照明
光束１０６の形状変化と可動ステージ１０４のＺ軸方向
の移動を同期させることにより、像面湾曲収差を良好に
補正して投影露光することを可能としている。

【００６０】尚、図７に示すように、リングスリット状
開口の照明光束１０６は可動ステージ１０４に対して等
間隔で操作する必要はなく、像面湾曲収差の特性に従っ
て焦点深度の範囲におさまるようにスリット間隔を変化
させても良い。

【００６１】更に、メモリ１０９に保存されるデータ
は、像面湾曲収差量と光軸１０８からの距離のデータテ
ーブルの形でも、関数の形でも、或いはそれに類するも
のでも構わない。

【００６２】更に、本実施形態のようにリングスリット
状開口の照明光束１０６は連続的にその同心円を変化さ
せても良いし、ある一定時間経過後に断続的（離散的）
に同心円の大きさを変化させても構わない。また、可動
ステージ１０４の移動は本実施形態のように断続的に移
動させても良いし、連続的に移動させても良い。

【００６３】また、リングスリット状開口の照明光束１
０６は、露光に際し、そのリングが狭まるように変化し
ても構わない。また、像面湾曲補正のためには本実施形
態のようにウエハ１０３を光軸方向に移動させても良い
し、また、レチクル１０１を光軸方向に移動させても良
い。

【００６４】次に本発明の実施形態３について説明す
る。実施形態３は実施形態２に比べて投影光学系の歪曲
収差を補正してレチクル面上のパターンをウエハ上に投
影露光する点が異なっており、その他の構成は同じであ
る。

【００６５】図８は本実施形態における歪曲収差を解説
する説明図である。歪曲収差は像高とともに横倍率が変
化する収差である。同図（Ａ）を物体側の正方形パター
ンとすると、歪曲収差のない投影レンズを用いると像側
にも同図（Ａ）のような正方形のパターンが結像され
る。しかし、投影レンズに正の歪曲収差が存在すると、
投影像として図８（Ｂ）に示すような糸巻き型の四角形
の像が結像される。また投影レンズに負の歪曲収差が存
在すると、投影像として図８（Ｃ）に示すような樽型の
四角形の像が結像される。

【００６６】図９は本実施形態の光学系の要部概略図で
ある。図中２０１は照明系からのリング照明光（リング
スリット状開口の照明光）、２０２は転写するパターン
が描画してあるパターン原版、２０５はパターンが転写
されるウエハ、２０６はウエハを保持，移動するステー
ジ、２０３と２０４は各々レンズ群であり、パターン原
版２０２のパターンをウエハ２０５に投影する縮小投影
レンズ（投影光学系）２０７を構成している。

【００６７】縮小投影レンズ２０７には歪曲収差があ
り、レンズ群２０３は縮小倍率を変動させるためのレン
ズ群（光学エレメント）である。レンズ群２０３が光軸
方向に上下すると縮小倍率が変化し、それに伴って投影
像の結像位置も上下するため、ステージ２０６も光軸方
向に上下することでウエハを常に最適像面位置に保持す
る。

【００６８】すでに示したリングスリット状開口が広が
るような照明により露光領域の中心より露光を開始し、
露光中のリング領域が広がるにしたがって、その画角に
おける歪曲収差に対応する倍率補正をレンズ群２０３と
ステージ２０６の移動によって行う。縮小投影レンズ２
０７が正の歪曲収差を持つ場合は外側を露光するにつれ
て縮小倍率を高く（横倍率の絶対値を小さく）すること
によってウエハ上のパターンは歪曲が補正され歪みのな
いパターンが形成される。

【００６９】また縮小投影レンズ２０７が負の歪曲収差
を持つ場合は露光するにつれてリングが外側に広がるに
つれて縮小倍率を低く（横倍率の絶対値を大きく）する
ことでウエハ上に歪みのないパターンが形成される。

【００７０】動作のコントロールは実施形態２と同様な
方法で実施できる。例えば、照明光束のリング半径に応
じた投影光学系の歪曲をゼロにするようなレンズ群２０
３の駆動量とそのときのピント位置の移動量とがあらか
じめメモリに蓄えられており、そのデータを読み出して
照明光束のリング半径の変化にしたがってレンズ群２０
３とステージ２０６とを駆動すれば良い。

【００７１】また、露光リングが内側に収束するような
露光を行う場合でも露光中の画角の歪曲収差に対応する
倍率に補正することで同様の効果が得られる。

【００７２】次に本発明の実施形態４について説明す
る。本実施形態は実施形態２の像面湾曲を補正する例と
実施形態３の歪曲を補正する例とを組合せることによ
り、投影光学系の像面湾曲と歪曲の両方を補正すること
を目的としたものである。

【００７３】次にこの両方の収差を補正する投影露光装
置について説明する。構成は図９と同じであり、ここで
レンズ群２０３とレンズ群２０４との合成系である投影
光学系２０７には、像面湾曲と歪曲の両方の収差が残存
している。

【００７４】まずリングスリット状開口の照明光のリン
グ半径の変化に同期して、倍率変化用のレンズ群２０３
を光軸方向に移動させることにより歪曲を除去し、同時
にステージ２０６を光軸方向に移動させることにより像
面湾曲を除去するとともにレンズ群２０３の移動による
近軸像面の移動も補正している。

【００７５】こうして、レンズ群２０３とステージ２０
６の両方をリングスリット状開口の照明光のリング半径
の変化に応じて光軸方向に所定の移動を行うことによ
り、歪曲と像面湾曲の両方の収差を補正している。

【００７６】動作のコントロールは実施形態２と同様な
方法で実施でき、例えば、照明光のリング半径に応じた
投影光学系の像面湾曲と歪曲とをゼロにするようなステ
ージ２０６の駆動量とレンズ群２０３の駆動量とがあら
かじめメモリに蓄えられており、そのデータを読み出し
て照明光のリング半径の変化にしたがってステージ２０
６とレンズ群２０３とを駆動すれば良い。

【００７７】次に本発明の他の実施形態について説明す
る。本発明の投影露光装置で用いるリングスリット状の
照明のリング半径が投影露光時間の経過とともに変化す
るリング照明の実施形態は前述した例以外であっても良
い。次にこれらリング照明の他の実施形態を以下に示
す。

【００７８】本発明の投影露光装置の実施形態５を図１
０，図１１を用いて説明する。図１０は本実施形態を用
いた投影露光装置の概略図、図１１は本実施形態を用い
た投影露光装置において、照明光がレチクルに照射され
る様子を示したものである。

【００７９】図中４０１は照明光源、４０２は転写され
るパターン原版であるレチクル、４０３はレチクル４０
２を保持し、光軸方向に移動可能なステージ（第１ステ
ージ）である。４０４は投影光学系を構成するレンズ群
で、光学系の一部が光軸方向に変位することにより、投
影倍率を変化させることが可能となっている。４０５は
パターンが転写されるウエハ、４０６はウエハ４０５を
保持し、光軸方向に移動可能なステージ（第２ステー
ジ）である。４０７は第１のアパーチャで、少なくとも
投影光学系４０４の有効口径以上の径と、角度θ、半径
ｒの扇形開口部を有し、Ｏ１を中心に所望の速度で回転
させることが可能となっている。４０８は第２のアパー
チャで、角度θ、幅Δｒの円弧形の開口が円周方向に角
度θ、半径方向にΔｒだけシフトしながら螺旋状に複数
個配置され、Ｏ２を中心に所望の速度で回転させること
が可能となっている。４０９はアパーチャ４０７および
４０８を介して単位時間当たりにレチクルに照射される
照明光束である。

【００８０】次に本実施形態の投影露光装置の動作を説
明する。照明光源４０１より照射された円柱状の光束は
アパーチャ４０７、およびアパーチャ４０８により円弧
状の光束４０９に変換される。アパーチャ４０７、およ
びアパーチャ４０８が同一方向に同一速度で回転するこ
とによりレチクル４０２はリング状に照明される。この
際、投影光学系４０４の投影倍率誤差，像面湾曲，歪曲
収差を考慮し、最適な露光が行えるよう、投影光学系の
投影倍率，レチクル，ウエハの光軸方向駆動量のうち少
なくとも１つを制御する。

【００８１】こうしてウエハ４０５上の前記リングスリ
ット状の照明光と同一形状、あるいは投影光学系の投影
倍率に応じた相似形の露光領域に所望の露光量を得た
後、アパーチャ４０７をアパーチャ４０８に対してθだ
け回転することにより光束４０９を半径方向に移動す
る。

【００８２】以上の動作を繰返し、リングスリット状開
口の照明光を同心円状に拡大もしくは縮小することによ
り、ウエハ４０５上の半径ｒの円形あるいは投影光学系
４０４の投影倍率に応じた相似形の領域に所望の露光量
を与えることができ、リングスリット状の照明光の半径
変化に同期させて投影光学系の投影倍率，レチクル，ウ
エハの光軸方向駆動量のうち少なくとも１つを制御する
ことにより、投影光学系の投影倍率誤差、像面湾曲、歪
曲収差等を露光領域全域にわたって補正することを可能
としている。

【００８３】また、本実施形態において第２のアパーチ
ャ４０８は、円弧形の開口が螺旋状に段階的に複数個配
置されたものを用いたが、図１２（Ａ）のように開口部
の曲率半径が段階的もしくは連続的に変化する渦巻き状
の形状も適用可能である。この場合は、第２のアパーチ
ャ４０８の回転制御は連続的に行うことも可能で、これ
にともない投影光学系の投影倍率，レチクル，ウエハの
光軸方向駆動量の制御も連続的に行っている。

【００８４】また図１２（Ｂ）のような開口を有するよ
うに構成しても良く、これによれば後述する図２６に示
すような複数のリング照明領域を有する照明ができる。

【００８５】次に本発明の投影露光装置の実施形態６に
ついて図１３を用いて説明する。図１３はリングスリッ
ト状の照明光を得る光学系のうち、光軸を含む断面の様
子を示している。

【００８６】同図において、５０１は凸型の円錐ミラ
ー、５０２は中央部に穴の開いた凹型の円錐ミラー、５
０３は平行平面板である。凸型の円錐ミラー５０１は平
行平面板５０３に図のように接着されている。また、凹
型の円錐ミラー５０２は矢印で示したように光軸方向に
移動し、凸型の円錐ミラー５０１との間隔が変化するよ
うに構成されている。光束は図の左側から入射し、凹型
の円錐ミラー５０２の中央の穴を通過して、凸型の円錐
ミラー５０１によって反射される。そして更に、凹型の
円錐ミラー５０２によって反射され、平行平面板５０３
を通過したあと、出射する。

【００８７】同図に示したように、同図（Ａ）の状態か
ら同図（Ｂ）の状態へと、凹型の円錐ミラー５０２を左
方に移動させて、２つの円錐ミラー間の間隔を広げるこ
とにより、出射光束のリング半径を広げている。

【００８８】このようにして、円錐ミラー５０２を光軸
方向に移動させることにより、リング半径が時間的に変
化するリング照明が得ており、この照明系を投影露光装
置の照明系に用いている。

【００８９】尚、円錐ミラー間の間隔を変えるのに本実
施形態では凹面の円錐ミラー５０２を移動させたが、凸
面の円錐ミラー５０１を平行平面板５０３と一体で動か
しても良い。

【００９０】また、図１３に示した例では、半径の変化
するリング照明を得ることはできるが、円形照明は得ら
れない。即ち、図２で示したリング状の照明Ｂ，Ｃ，Ｄ
は本実施形態で実現できるが、図２の照明Ａのような円
形の照明はできない。そのため、図２の照明Ａの状態の
照明は通常の照明系で行い、図２の照明Ｂ，Ｃ，Ｄの各
照明状態は図１３の本実施形態で行うように、時間的に
光路を切り替えて使用している。

【００９１】また、円錐ミラー５０１，５０２の頂角
は、図１３に示した形状のみでなく、それ以外の値であ
っても良い。例えば図１４は頂角が９０度の円錐ミラー
５０１’，５０２’を用いた例である。同図は円錐ミラ
ー５０１’，５０２’の間の間隔を変えることにより、
リングスリット状の照明光の半径を図１４（Ａ）の状態
から図１４（Ｂ）の状態まで変化させている。

【００９２】次に本発明の投影露光装置の実施形態７に
ついて説明する。図１５は本発明のリングスリット状の
照明の説明図である。同図において６０１はリングスリ
ット状の照明光のリングパターンが描かれたフィルムで
ある。また、同図（Ａ），（Ｂ）において、６０１ａ１
〜６０１ａ４，６０１ｂ１〜６０１ｂ３は、使用する各
リング照明パターンが描かれたフィルムの部分である。

【００９３】図１５（Ａ）はリング状照明がそのリング
の半径を単調に増加させて露光を行う為のもの、図１５
（Ｂ）は後述する図２６で示すような複数のリング照明
を行う為のものである。

【００９４】このフィルムを用いて、リング半径の変化
するリング照明を得るためには、例えば図１５（Ｃ）の
ようにローラー部材６０２ａにあらかじめフィルム６０
１を巻いておき、それを巻き取り用ローラー部材６０２
ｂで巻き取っている。フィルム６０１は投影露光装置に
おいて、レチクル直前またはレチクルと光学的にほぼ共
役な位置に配置している。

【００９５】図１５（Ａ）の場合を例にとると、まず照
明パターン６０１ａ１が中央に来たときにローラーを止
め、所定時間露光する。次に巻き取り用ローラー部材６
０２ｂを矢印方向に回転させパターン６０１ａ２が中央
に来たときにローラーを止め、所定時間露光する。この
動作を、照明パターン６０１ａ４が終了するまで続けれ
ば良い。図１５（Ａ）では照明パターンが４個の場合を
示したが、さらに多くの照明パターンが描かれたフィル
ムを用いても良い。

【００９６】また、本実施形態では照明パターンの描か
れたフィルム６０１を一方向に順に送る例を示したが、
それ以外にも例えば照明パターンの描かれたフィルムが
回転円板上に複数個取付けられたものを用い、円板を回
転することによって照明パターンを切り替えても良い。

【００９７】次に本発明の投影露光装置の実施形態８に
ついて図１６を用いて説明する。図１６は本実施形態に
おいてリングスリット状開口の照明光を得る光学系のう
ち光軸を含む断面を示した概略図である。

【００９８】同図において、７０１，７０２は各々凸型
の円錐ミラー、７０３，７０４は中央部に穴の開いた凹
型の円錐ミラー、７０５は平行平板である。凸型の円錐
ミラー７０１，７０２は平行平板７０５の両面に図のよ
うに接着されている。また、凹型の円錐ミラー７０４は
矢印７０４ａで示したように光軸方向に移動し、凸型の
円錐ミラー７０２との間隔が変化するように構成されて
いる。

【００９９】光束は図の左側から入射し、凸型の円錐ミ
ラー７０１と凹型の反射ミラー７０３によって反射さ
れ、円環型の光束となって平行平板７０５を通過し、凹
型の可動円錐ミラー７０４と凸型の円錐ミラー７０２で
反射されて凹型の円錐ミラー７０４の中央の穴を通過し
て出射する。

【０１００】同図に示したように同図（Ａ）の状態から
同図（Ｂ）の状態へと、凹型の円錐ミラー７０４を矢印
７０４ａ方向に移動させて、２つの円錐ミラー７０２と
７０４の間隔を狭めることにより、出射光束の形状を円
形からリングスリット状に変化させるとともに、リング
半径を広げている。

【０１０１】このようにして、円錐ミラー７０４を光軸
方向に移動させることにより、リング半径が時間的に変
化するリング照明が得ている。この照明系を図３に示す
投影露光装置に用いている。

【０１０２】尚、円錐ミラー間の間隔を変えるのに本実
施形態では凹面の円錐ミラー７０４を移動させたが、凸
型の円錐ミラー７０２を平行平板７０５、凸型円錐ミラ
ー７０１、凹型円錐ミラー７０３と一体で動かしても良
い。

【０１０３】また、円錐ミラー７０２，７０４の頂角は
図１６に示した形状のみでなく、それ以外の形状であっ
ても良い。例えば図１７に示すように頂角が９０度の円
錐ミラー７０２’，７０４’を用いても良い。円錐ミラ
ーの角度に関しては同様のことが円錐ミラー７０１’，
７０３’にも言える。円錐ミラー７０２’，７０４’の
間の間隔を変えることにより、リングスリット状の照明
光の半径を図１７（Ａ）の状態から図１７（Ｂ）の状態
まで変化させている。

【０１０４】尚、図１７では凸型の円錐ミラー７０１’
と７０２’は別々の平行平板７０５’と７０６’に接着
してあるため、円錐ミラー７０２’を移動して円錐ミラ
ー７０４’と７０２’の間隔を変化させるときに、円錐
ミラー７０１’，７０３’は固定となる。

【０１０５】図１８には本実施形態において円錐ミラー
７０１”と平行平板７０５”を移動させる例である。同
図の実施形態では円錐ミラー７０１”が移動するにつ
れ、平行平板７０５”，７０６”を通過する光束の半径
が変化し、凹型円錐ミラー７０４”、凸型円錐ミラー７
０２”を通過した、出射光束のリング半径が時間ととも
に変化する場合を示している。

【０１０６】平行平板を通過する光束のリング半径も変
化するためＡｒＦレーザー等の遠紫外線を光源として使
用する場合に平行平板の硝材劣化を低減することができ
る。また、円錐ミラー７０３”と円錐ミラー７０１”の
間隔を変化させるべく、円錐ミラー７０１，平行平板７
０５”を固定とし、円錐ミラー７０３”を移動させても
同様の効果が得られる。

【０１０７】図１９は本発明の実施形態９の要部概略図
である。本実施形態ではリングスリット状開口（リング
状）の照明光束でレチクル１１０１を照明し、このとき
の照明光束のリング半径を投影露光時間とともに変化さ
せて、レチクル１１０１面上のパターンをウエハ１１０
３上に投影露光する際に照明光束（露光光）の波長を投
影露光時間とともに変化させている。これによって投影
光学系の像面湾曲収差または／及び歪曲を補正している
ことを特徴としている。

【０１０８】図中、１１０１はレチクル（マスク）、１
１０２は投影光学系、１１０４は可動ステージであり、
ウエハ１１０３を載置している。ウエハ１１０３面上に
は露光光に反応するレジストが塗布されている。１１０
６は照明系１１０５からのリング状（リングスリット
状）の照明光束であり、ウエハ１１０３上のリング状の
領域１１０７を露光する。１１０８は投影光学系１１０
２の光軸を示す。また、１１１０は光源としてのエキシ
マレーザーを示している。

【０１０９】本実施形態において、リングスリット状の
照明光束１１０６は、レチクル１１０１の直前にリング
スリット状のシャッター（リングスリット状の開口）を
設けるか、または照明系１１０５中でレチクル１１０１
と光学的に共役な位置に同様のシャッター（リングスリ
ット状の開口）を設けることにより得ている。エキシマ
レーザー１１１０は、例えば図２１に示したような構成
を持っている。

【０１１０】同図において１３０１，１３０５〜１３０
７は反射鏡、１３０２は波長選択素子、１３０３は絞
り、１３０４はレーザー共振器１、１３０８は凹面鏡、
１３０９はレーザー共振器２、１３１０は凸面鏡を示し
ている。

【０１１１】このエキシマレーザー１１１０の動作原理
を簡単に説明する。レーザー共振器１から狭帯域化した
レーザー光を発振する。このときスペクトルの狭帯域化
は波長選択素子１３０２により達成できる。波長変換素
子１３０２は例えばプリズム，グレーティング，エタロ
ンなどが用いられる。このレーザー共振器１から狭帯域
化したレーザー光は一般に出力が小さいため、レーザー
共振器２に導き出力を増幅する。このレーザー共振器２
は利得を稼ぐために不安定共振器にすることが多い。

【０１１２】次に実施形態９の動作原理を簡単に説明す
る。エキシマレーザー１１１０から出射したレーザー光
はミラー１１１１を介し照明系１１０５を経由してレチ
クル１１０１上にリング状の照明光１１０６を照射す
る。レチクル１１０１上のパターンは、リング状の照明
光束１１０６の当たった部分がウエハ１１０３上に投影
転写される。従って、リング状の照明光束１１０６はそ
の露光範囲（リング径等）を変えながらスキャンするこ
とで、レチクル上１１０１の回路パターン全体をウエハ
１１０３上に投影転写している。

【０１１３】ここでリングスリット状の照明光束１１０
６と、露光波長を同期させてスキャンすることはコント
ローラ１１１３によって制御している。またリングスリ
ット状の照明光束１１０６の形状，スキャン速度及び，
露光波長，及び投影光学系１１０２が有する収差（像面
湾曲収差）等に関するデータは、メモリ１１１２に保存
されている。

【０１１４】そして、回路パターン全体の転写後、ステ
ージ１１０４を所定量だけ移動、即ちステップしてウエ
ハ１１０３上の異なる多数の位置で上記と同様の方法に
てパターンの転写を繰り返す。

【０１１５】図２２にリングスリット状開口の照明光に
おけるシャッター，露光領域，露光パターンの関係を図
２と同様に示す。左の列から、Ｘ１．シャッターの状態
ｑ、Ｘ２．露光領域、Ｘ３．露光中のパターン、Ｘ４．
露光済みのパターンを示す。同図は、ある時刻ｔ０，ｔ
１，ｔ２に対してシャッターの開口状態がＡ（ｔ０）→
Ａ（ｔ１）→Ａ（ｔ２）と離散的に変化する様子を示
す。Ｘ１のシャッターの状態は黒い部分が遮光部分で、
白いところが光を通す部分である。Ａ（ｔ０）は露光開
始直後で、Ａ（ｔ１），Ａ（ｔ２）と進むにつれてリン
グスリット状の照明光束の直径が広がるようにシャッタ
ーを制御するとパターン原版の上ではＸ２に示した斜線
部の形状の部分のみが露光される。ウエハ上ではＸ３の
ような領域が随時露光され、Ｘ４のように中心から徐々
にパターンが形成されて１つの露光が終了する。

【０１１６】次に、本実施形態における投影光学系１１
０２の像面湾曲の補正方法について説明する。図２３は
投影光学系１１０２の有する像面湾曲収差の例を示して
いる。このように単一波長λ１を用いた露光に対して像
面湾曲収差が生じている状況においては光軸１１０８か
ら離れる方向（軸外方向）では結像性能が悪化すること
がわかる。

【０１１７】ここで図２４に示すようにリングスリット
状開口の照明光束のスキャン（リング半径の変化）に同
期させて露光波長を変化させると像面湾曲収差の状況が
各々の波長ごとに異なる。この収差特性を用いて、本実
施形態では、露光領域に合わせて露光波長をλ１（１４
０１），λ２（１４０２），λ３（１４０３）と変化さ
せている。

【０１１８】即ち、図２２においてリングスリット状の
露光領域はＡ（ｔ０），Ａ（ｔ１），Ａ（ｔ２）のよう
に光軸に対してリング状に走査され、その露光領域Ａ
（ｔ０）では露光波長λ１（１４０１）を、Ａ（ｔ１）
ではλ２（１４０２）を、Ａ（ｔ２）ではλ３（１４０
３）を用いることにより単一波長λ１では補正できなか
った像面湾曲収差を補正している。

【０１１９】次に本実施形態を図２０のフローチャート
にて説明する。まず、１２０１にてスタートし、ｔ＝０
においてリングスリット状の照明光束１１０６の形状を
初期状態にし露光を開始する（ステップ１２０２）。こ
の時、ｉ＝１とする。

【０１２０】次に、ステップ１２０３において、露光波
長変更のための時間ｔ１になったら（即ちｔ１は図２２
における露光領域Ａ（ｔ0 ）での露光終了時刻に相当す
る）、ステップ１２０５により露光波長を図１９のメモ
リ１１１２で保存されているλ＝λ（ｔ）になるよう
に、図１９のコントローラ１１１３を介して波長変更手
段１１１５により所定の波長になるように波長変更す
る。

【０１２１】それと同時にステップ１２０４においてシ
ャッター駆動手段１１１４によりリングスリット状の照
明光の照明領域もＡ＝Ａ（ｔ）に変化させ、露光を開始
する。そして、ステップ１２０６により露光終了でなけ
ればステップ１２０７へと進む。ステップ１２０７で
は、ｉ＝ｉ＋１とする。そしてｔ＝ｔｉとなったら同様
の手続きにより、波長と露光領域を変化させる。尚、ス
テップ１２０６にて露光終了となったらステップ１２０
８にて終了する。

【０１２２】図２５には、像面湾曲を補正するための別
の例を示す。本例は、図２４における像面湾曲収差とは
異なる収差特性を持つ場合の例である。この様な像面湾
曲特性を持つ場合には、リングスリット状の照明光は図
２２に示した様に単調には変化させずに、図２６に示す
ような露光領域により露光することとなる。このような
方法をとることにより、回路パターン全体を露光するの
に要する時間を短縮することも可能になる。

【０１２３】以上のように本実施形態では、投影光学系
の像面湾曲収差特性に対して、リングスリット状の照明
光束１１０６の形状変化と露光波長の変化とを同期させ
ることにより、像面湾曲収差を補正し、良好なる投影パ
ターン像を得ている。

【０１２４】尚、図２２に示したリングスリット状の照
明光束１１０６のスリットの間隔（ウエハ１１０３面上
におけるリングスリット状の露光範囲の動径方向の間
隔）は、本実施形態のように投影光学系１１０２の像面
湾曲収差の特性に従って焦点深度の範囲におさまるよう
なスリット間隔にて変化させても（即ち不等間隔）、等
間隔にて変化しても構わない。尚、本実施形態はリング
スリット状の露光範囲を３分割としたが、いくつに露光
領域を分割しても構わない。

【０１２５】更に、メモリ１１１２に保存されるデータ
は、波長変更のデータについてはテーブルデータの形で
も、関数の形でも、或いはそれに類するものでも構わな
い。また、リングスリット状の照明光の形状に関するデ
ータ同様でり、また後述するようにアパーチャーの回転
速度等のデータとして保存されていても、或いは別の形
であっても構わない。

【０１２６】更に、本実施形態では、リングスリット状
の照明光束１１０６はある一定時間経過後に離散的に同
心円の大きさを変化させたが、連続的にその同心円を変
化させても構わない。また、露光波長についても本実施
形態のように離散的に変化させても良いし、連続的に変
化させても良い。

【０１２７】また、リングスリット状の照明光束１１０
６は、露光に際し、そのリングが狭まるように変化して
も構わない。

【０１２８】更に、本実施形態では、投影光学系１１０
２の波長に対する像面湾曲特性についての補正の方法に
ついて述べたが、投影光学系の経時変化（例えば投影光
学系の露光熱による変化）による像面湾曲特性の波長に
対する変化をデータとして保持しておくことにより、経
時変化に対する像面湾曲補正も可能である。

【０１２９】次に本発明の実施形態１０について説明す
る。本実施形態は実施形態９に比べて投影光学系の歪曲
収差を補正してレチクル面上のパターンをウエハ面上に
投影露光する点が異なっており、その他の構成は同じで
ある。

【０１３０】図２８は本実施形態における歪曲収差を解
説する説明図である。歪曲収差は像高とともに横倍率が
変化する収差である。同図（Ａ）を物体側の正方形パタ
ーンとすると、歪曲収差のない投影レンズを用いると像
側にも同図（Ａ）のような正方形の像が結像される。し
かし、投影レンズに正の歪曲収差が存在すると、投影像
として図２８（Ｂ）に示すような糸巻き型の四角形の像
が結像される。また投影レンズに負の歪曲収差が存在す
ると、投影像として図２８（Ｃ）に示すような樽型の四
角形の像が結像される。

【０１３１】図２７は本発明の実施形態１０の光学系の
要部概略図である。図中、図１９と重複する要素は説明
を省略する。本実施形態では、図１９の実施形態９の構
成に加えてレンズ駆動手段１１１６を新たに設けたとこ
ろに特徴がある。ここで投影光学系１１０２は図２９に
示したような構成をとる。

【０１３２】同図において、１５０１は照明系からのリ
ング照明光、１１０１は転写するパターンが描画してあ
るパターン原版、１１０３はパターンが転写されるウエ
ハ、１１０４はウエハを保持、移動するステージ、１５
０２と１５０３は各々レンズ群であり、パターン原版１
１０１のパターンをウエハ１１０３に投影する縮小投影
レンズ（投影光学系）１５０４を構成している。

【０１３３】縮小投影レンズ１５０４には歪曲収差があ
り、レンズ群１５０２は縮小倍率を変動させるためのレ
ンズ群である。レンズ群１５０２が光軸方向に上下する
と縮小倍率が変化し、それに伴って像の結像位置も上下
するため、露光波長を変化させることでウエハを常に最
適像面位置に保持することができる。

【０１３４】すでに示したリング照明が広がるような照
明により露光領域の中心より露光を開始し、露光中のリ
ング領域が広がるにしたがって、その画角における歪曲
収差に対応する倍率補正をレンズ群５０２と露光波長の
変化によって行う。縮小投影レンズ１５０４が正の歪曲
収差を持つ場合は外側を露光するにつれて縮小倍率を高
く（横倍率の絶対値を小さく）することによってウエハ
上のパターンは歪曲が補正され歪みのないパターンが形
成される。また投影レンズ１５０４が負の歪曲収差を持
つ場合は露光するにつれてリングが外側に広がるにつれ
て縮小倍率を低く（横倍率の絶対値を大きく）すること
でウエハ上に歪みのないパターンが形成される。

【０１３５】動作のコントロールは実施形態９と同様な
方法で実施でき、例えば、照明のリング半径に応じた投
影光学系の歪曲をゼロにするようなレンズ群５０２の駆
動量とそのときの露光波長データとがあらかじめメモリ
に蓄えられており、そのデータを読み出して照明光のリ
ング半径の変化にしたがってレンズ群５０２を駆動する
とともに露光波長変更手段１１５により露光波長を変更
すれば良い。

【０１３６】また、露光リングが内側に収束するような
露光を行う場合でも露光中の画角の歪曲収差に対応する
倍率に補正することで同様の効果が得られる。更に、図
２６に示したように、歪曲収差の特性によっては露光リ
ングが単調に外側に広がる（或いは内側に収束する）よ
うな露光でなく、異なる領域を同時に露光するような場
合においても同様な効果が得られる。

【０１３７】次に本発明の実施形態１１について説明す
る。本実施形態は実施形態９の像面湾曲を補正する例と
実施形態１０の歪曲を補正する例とを組合せることによ
り、投影光学系の像面湾曲と歪曲の両方を補正すること
を目的としている。次にこの両方の収差を補正する投影
露光装置について説明する。

【０１３８】構成は図２７，図２９と同じであり、ここ
でレンズ群１５０２とレンズ群１５０３との合成系であ
る投影光学系１５０４には、像面湾曲と歪曲の両方の収
差が残存している。

【０１３９】まずリングスリット状の照明光のリング半
径の変化に同期して、倍率変化用のレンズ群１５０２を
光軸方向に移動させることにより歪曲を除去し、同時に
露光波長を変化させることにより像面湾曲を除去すると
ともにレンズ群１５０２の移動による近軸像面の移動も
補正している。こうして、レンズ群１５０２と露光波長
の両方をリングスリット状の照明光のリング半径の変化
に応じて制御することにより、歪曲と像面湾曲の両方の
収差を補正している。

【０１４０】動作のコントロールは実施形態９と同様な
方法で実施でき、例えば、照明光のリング半径に応じた
投影光学系の像面湾曲と歪曲とをゼロにするようなレン
ズ群５０２の駆動量と露光波長データとがあらかじめメ
モリに蓄えられており、そのデータを読み出して照明光
のリング半径の変化にしたがってレンズ駆動手段１１１
６によりレンズ群１５０２を駆動し、露光波長変形手段
１１１５により露光波長を変化させれば良い。

【０１４１】次に本発明の実施形態１１について説明す
る。本実施形態は図１９の実施形態９に比べて露光波長
の変化に加えて可動ステージ１１０４を光軸方向に移動
させることにより、像面湾曲を補正することに特徴があ
る。

【０１４２】図３０は本実施形態の要部概略図である。
実施形態９との相違点は可動ステージ１１０４を駆動す
るためのステージ駆動手段１１１７とシャッター駆動手
段１１１４及び波長変更手段１１１５がコントローラ１
１１３により同期されている点にある。

【０１４３】図３１は本実施形態において像面湾曲を補
正する方法を説明する図である。図中、１１０３はウエ
ハであり、１４０１〜１４０３は各々露光波長λ１，λ
２，λ３の時の像面湾曲の様子を示している。ここで、
実施形態９と同様にリング状の露光範囲がＡ（ｔ０）の
時は露光波長をλ１に、Ａ（ｔ１）の時は露光波長をλ
２に、Ａ（ｔ２）の時は露光波長をλ３にすることで像
面湾曲を補正している。さらに、Ａ（ｔ３）の時には露
光波長をλ３のままで、マスク面１１０３を光軸１１０
８方向に沿って上方にΔｚほど移動する（可動ステージ
１１０４を光軸方向に移動する）ことで像面湾曲を補正
している。このように、可動ステージ１１０４の光軸方
向の移動と露光波長の変更を同期させることにより、よ
り補正自由度をあげている。

【０１４４】尚、可動ステージ１１０４の移動は、本実
施形態のように露光エリアの最も外側である必要はな
く、また、１つの露光範囲（本例ではＡ（ｔ３））のみ
で可動させることを制限しているわけではない。

【０１４５】更に、図３２に示す構成にすれば、実施形
態１０における、露光波長の変化、投影レンズ１１０２
における倍率変化用のレンズ群１５０２の移動に加え
て、本実施形態で説明した可動ステージ１１０４を光軸
方向に移動させることにより、像面湾曲及び歪曲の補正
のための自由度をより高めることができる。

【０１４６】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。

【０１４７】図３２は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローチャートである。

【０１４８】本実施例においてステップ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
（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマ
スクを製作する。

【０１４９】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、前記用意したマ
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。

【０１５０】次のステップ５（組立）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、これが出荷（ステップ７）される。

【０１５１】図３３は上記ステップ４のウエハプロセス
の詳細なフローチャートである。まずステップ１１（酸
化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（Ｃ
ＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。

【０１５２】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）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。

【０１５３】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）ではエッチングがす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が形成される。

【０１５４】尚本実施形態の製造方法を用いれば高集積
度の半導体デバイスを容易に製造することができる。

【０１５５】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、マスク面
上の原画パターンをリングスリット状開口で照明し、該
原画パターンを投影光学系により感光基板（ウエハ）上
に縮小投影露光する際に該リングスリット状開口のリン
グ半径を投影露光時間に応じて適切に変化させることに
より、該原画パターンをウエハ面上に高い解像力で走査
露光することのできる投影露光装置及びそれを用いたデ
バイスの製造方法を達成することができる。

【０１５６】また本発明によれば、マスク面上の原画パ
ターンをリングスリット状開口で照明し、該原画パター
ンを投影光学系により感光基板（ウエハ）上に縮小投影
露光する際に該リングスリット状開口のリング半径を投
影露光時間に応じて適切に変化させるとともに投影光学
系の有する像面湾曲や歪曲等をマスク面または／及び感
光基板を光軸方向に移動させたり、または投影光学系を
構成する光学エレメントを光軸方向に移動させたり、ま
たは照明光束の波長を変える等をして該原画パターンを
ウエハ面上に高い解像力で走査露光することのできる投
影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成
することができる。

【０１５７】この他本発明の投影露光装置によれば、リ
ングスリット状の照明領域でリング半径が時間的に変化
するような照明を用いることにより、投影光学系の像面
湾曲や歪曲を補正し像面サイズを拡大することができ、
またマスクを走査する必要がないので、高速走査に関す
る問題もなく、振動も生じない等という効果が容易に得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部概略図

【図２】図１のリングスリット状開口と照明領域の説明
図

【図３】本発明の実施形態２の要部概略図

【図４】図３のリングスリット状の照明光束の変化の様
子を示す説明図

【図５】図３の光軸を含む断面図でリング照明と像面湾
曲との関係を示す説明図

【図６】本発明の実施形態２の動作を説明するフローチ
ャート

【図７】本発明の実施形態２のリングスリット間隔が不
等間隔の場合のリング照明と像面湾曲との関係を示す説
明図

【図８】歪曲収差を説明する為の説明図

【図９】本発明の実施形態３，４の要部概略図

【図１０】本発明の実施形態５の要部概略図

【図１１】本発明の実施形態５の要部概略図

【図１２】本発明に用いられるリング照明の説明図

【図１３】本発明の実施形態６の一部分の説明図

【図１４】本発明の実施形態６の一部分の説明図

【図１５】本発明の実施形態７のリング照明の説明図

【図１６】本発明の実施形態８のリング照明の説明図

【図１７】本発明の実施形態８のリング照明の説明図

【図１８】本発明の実施形態８のリング照明の説明図

【図１９】本発明の実施形態９の要部概略図

【図２０】本発明の実施形態９の動作のフローチャート

【図２１】エキシマレーザの構成図

【図２２】本発明の実施形態９に用いられるリング照明
の説明図

【図２３】投影光学系の像面湾曲の説明図

【図２４】本発明の実施形態９における像面湾曲の補正
の説明図

【図２５】本発明の実施形態９における像面湾曲の補正
の説明図

【図２６】本発明の実施形態９におけるリング照明の説
明図

【図２７】本発明の実施形態１０の要部概略図

【図２８】歪曲収差の説明図

【図２９】本発明の実施形態１０の概略図

【図３０】本発明の実施形態１１の要部概略図

【図３１】本発明の実施形態１１の像面湾曲補正の説明
図

【図３２】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図３３】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【符号の説明】

１０１，１１０１ レチクル １０２，１１０２ 投影光学系 １０３，１１０３ ウエハ １０４，１１０４ 可動ステージ １０５，１１０５ 照明系 １０６，１１０６ リング状照明光束 １１０，１１１３ コントローラ Ｗ 像面湾曲収差特性 ２０１ リング照明光 ２０２ パターン原版 ２０５ ウエハ ２０６ ウエハステージ ２０３，２０４ 投影レンズ ３０１ 光源 ３０２ オプティカルインテグレーター ３０３，３０５ リレーレンズ ３０４ 透過型シャッター ３０７ パターン原版 ３０８ 投影レンズ ３０９ ウエハ ４０１ 照明光源 ４０２ レチクル ４０３ レチクルステージ ４０４ 投影光学系 ４０５ ウエハ ４０６ ウエハステージ ４０７ 第１のアパーチャ ４０８ 第２のアパーチャ ４０９ 円弧状の光束 ５０１，５０１’ 凸型の円錐ミラー ５０２，５０２’ 凹型の円錐ミラー ５０３ 平行平面板 ６０１ リング照明パターンが描かれたフ
ィルム ６０１ａ１〜６０１ａ４，６０１ｂ１〜６０１ｂ３
リング照明パターン ６０２ａ，６０２ｂ ローラー部材 １１１０ エキシマレーザ １１１１ ミラー １１１５ 波長変更手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ａ (72)発明者 須藤 裕次 神奈川県川崎市中原区今井上町53番地 キ ヤノン株式会社小杉事業所内

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形状開口を含むリングスリット状開口
   の照明光束で第１ステージに載置した第１物体面上のパ
   ターンを照明し、該第１物体面上のパターンを投影光学
   系により第２ステージに載置した第２物体面上に投影露
   光する投影露光装置において、該リングスリット状開口
   のリング半径を投影露光時間に応じて変化させているこ
   とを特徴とする投影露光装置。
2. 【請求項２】 前記リングスリット状開口のリング半径
   を連続的に変化させていることを特徴とする請求項１の
   投影露光装置。
3. 【請求項３】 前記リングスリット状開口のリング半径
   を離散的に変化させていることを特徴とする請求項１の
   投影露光装置。
4. 【請求項４】 前記第１ステージまたは／及び第２ステ
   ージを前記リングスリット状開口のリング半径の変化に
   対応させて前記投影光学系の光軸方向に移動させて、該
   投影光学系で第１物体面上のパターンを第２物体面上に
   投影するときの該投影光学系の像面湾曲を補正している
   ことを特徴とする請求項１の投影露光装置。
5. 【請求項５】 前記投影光学系を構成する少なくとも一
   部の光学エレメントを前記リングスリット状開口のリン
   グ半径の変化に対応させて該投影光学系の光軸方向に移
   動させて、該投影光学系で第１物体面上のパターンを第
   ２物体面上に投影するときの該投影光学系の歪曲を補正
   していることを特徴とする請求項１の投影露光装置。
6. 【請求項６】 前記リングスリット状開口のリング半径
   の変化に対応させて、前記第１ステージまたは／及び第
   ２ステージを前記投影光学系の光軸方向に移動させると
   ともに、該投影光学系を構成する少なくとも一部の光学
   エレメントを該光軸方向に移動させて、該投影光学系で
   第１物体面上のパターンを第２物体面上に投影するとき
   の該投影光学系の像面湾曲と歪曲を同時に補正している
   ことを特徴とする請求項１の投影露光装置。
7. 【請求項７】 前記リングスリット状開口は前記第１物
   体の直前または該第１物体と光学的に共役な位置に配置
   したシャッター手段より形成していることを特徴とする
   請求項１〜６のいずれか１項記載の投影露光装置。
8. 【請求項８】 前記リングスリット状開口のリング半径
   の変化は所定の開口を有する回動可能な２つのアパーチ
   ャーを相対的に回動させて行っていることを特徴とする
   請求項１〜６のいずれか１項記載の投影露光装置。
9. 【請求項９】 前記２つのアパーチャーのうち一方は扇
   形開口を有し、他方は螺旋状開口を有していることを特
   徴とする請求項８の投影露光装置。
10. 【請求項１０】 前記リングスリット状開口のリング半
    径の変化は円錐形状の反射面を有する２つの反射部材の
    相対的間隔を変位させて行っていることを特徴とする請
    求項１〜６のいずれか１項記載の投影露光装置。
11. 【請求項１１】 前記リングスリット状開口のリング半
    径の変化は２次元シャッターアレイを用いて行っている
    ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の投
    影露光装置。
12. 【請求項１２】 請求項１〜１１のいずれか１項記載の
    投影露光装置を用いてデバイスを製造していることを特
    徴とするデバイスの製造方法。
13. 【請求項１３】 円形状開口を含むリングスリット状開
    口の照明光束で第１ステージに載置した第１物体面上の
    パターンを照明し、該第１物体面上のパターンを投影光
    学系により第２ステージに載置した第２物体面上に投影
    露光する投影露光装置において、投影露光時間に応じて
    該リングスリット状開口のリング半径と該照明光束の波
    長を変化させていることを特徴とする投影露光装置。
14. 【請求項１４】 前記リングスリット状開口のリング半
    径を連続的に変化させていることを特徴とする請求項１
    ３の投影露光装置。
15. 【請求項１５】 前記リングスリット状開口のリング半
    径を離散的に変化させていることを特徴とする請求項１
    ３の投影露光装置。
16. 【請求項１６】 前記リングスリット状開口を同心円状
    に複数個、設けていることを特徴とする請求項１４また
    は１５の投影露光装置。
17. 【請求項１７】 前記照明光束の波長を連続的に変化さ
    せていることを特徴とする請求項１３の投影露光装置。
18. 【請求項１８】 前記照明光束の波長を離散的に変化さ
    せていることを特徴とする請求項１３の投影露光装置。
19. 【請求項１９】 前記照明光束の波長を前記リングスリ
    ット状開口のリング半径の変化に対応させて変化させて
    前記投影光学系で第１物体面上のパターンを第２物体面
    上に投影するときの該投影光学系の像面湾曲を補正して
    いることを特徴とする請求項１３の投影露光装置。
20. 【請求項２０】 前記第１ステージまたは／及び第２ス
    テージを前記リングスリット状開口のリング半径の変化
    に対応させて前記投影光学系の光軸方向に移動させてい
    ることを特徴とする請求項１９の投影露光装置。
21. 【請求項２１】 前記投影光学系を構成する少なくとも
    一部の光学エレメントを前記リングスリット状開口のリ
    ング半径の変化に対応させて該投影光学系の光軸方向に
    移動させて、該投影光学系で第１物体面上のパターンを
    第２物体面上に投影するときの該投影光学系の歪曲また
    は歪曲と像面湾曲を補正していることを特徴とする請求
    項１３の投影露光装置。
22. 【請求項２２】 前記リングスリット状開口のリング半
    径の変化に対応させて、前記第１ステージまたは／及び
    第２ステージを前記投影光学系の光軸方向に移動させる
    とともに、該投影光学系を構成する少なくとも一部の光
    学エレメントを該光軸方向に移動させて、該投影光学系
    で第１物体面上のパターンを第２物体面上に投影すると
    きの該投影光学系の像面湾曲と歪曲を同時に補正してい
    ることを特徴とする請求項１３の投影露光装置。
23. 【請求項２３】 前記リングスリット状開口は前記第１
    物体の直前または該第１物体と光学的に共役な位置に配
    置したシャッター手段より形成していることを特徴とす
    る請求項１３〜１６のいずれか１項記載の投影露光装
    置。
24. 【請求項２４】 前記リングスリット状開口のリング半
    径の変化は所定の開口を有する回動可能な２つのアパー
    チャーを相対的に回動させて行っていることを特徴とす
    る請求項１３〜１６のいずれか１項記載の投影露光装
    置。
25. 【請求項２５】 前記２つのアパーチャーのうち一方は
    扇形開口を有し、他方は螺旋状開口を有していることを
    特徴とする請求項２４の投影露光装置。
26. 【請求項２６】 前記リングスリット状開口のリング半
    径の変化は円錐形状の反射面を有する２つの反射部材の
    相対的間隔を変位させて行っていることを特徴とする請
    求項１３〜１６のいずれか１項記載の投影露光装置。
27. 【請求項２７】 前記リングスリット状開口のリング半
    径の変化は２次元シャッターアレイを用いて行っている
    ことを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１項記載
    の投影露光装置。
28. 【請求項２８】 請求項１３〜２７のいずれか１項記載
    の投影露光装置を用いてデバイスを製造していることを
    特徴とするデバイスの製造方法。