JPH10189442A

JPH10189442A - 露光装置及び露光方法

Info

Publication number: JPH10189442A
Application number: JP9320495A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Umagome; 伸貴馬込
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 1998-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】スループットの著しい低下を招くことなく、
従来より一層微細なパターンを高解像力で露光する。【解決手段】真空チャンバ１６に投影光学系ＰＬと電
子光学系２４とが並んで取り付けられ、投影光学系ＰＬ
及び電子光学系２４の各々で基板ステージ２０に搭載さ
れた感応基板Ｗに露光できるように、干渉計システム
（３０Ｘ等）により基板ステージ２０の位置が管理され
ている。このため、例えば、所定のパターンの大部分を
光により感応基板Ｗ上に露光し、特に微細なパターンを
電子線により露光する、あるいは光により感応基板Ｗ上
にパターンを露光し、その露光されたパターンを修正す
るため、電子線により露光する等の同一の装置による光
と電子線による組み合わせ露光が可能となる。

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
方法に係り、更に詳しくは半導体素子、液晶表示素子等
をリソグラフィ工程で製造する際に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、半導体素子等の製造のための
リソグラフィ工程で使用される露光装置としては、光を
用いてマスクパターンを感光材（レジスト）が塗布され
たウエハ等の基板上に露光する光露光装置（例えばいわ
ゆるステッパなど）と、電子線により基板上に塗布され
たレジストを露光することにより所定のパターンを描画
する電子線露光装置が代表的に挙げられる。

【０００３】光露光装置としては、従来は等倍一括投影
露光装置が用いられていたが、半導体素子の高集積化に
伴うパターンの微細化に応えるべく、近年では水銀ラン
プの輝線（ｉ線等）を露光光源とする露光装置、例えば
ｉ線ステッパや、ＫｒＦエキシマレーザを露光光源とす
る露光装置、例えばエキシマステッパなどが主流となっ
てきた。これは、この種の装置は、光源が比較的低コス
トであること及び大面積露光が可能な点から半導体の量
産露光装置として好適だからである。

【０００４】一方、電子線を用いるパターン形成技術の
特徴は、細かい線幅のパターン（微細パターン）を描画
できるだけでなく、紫外線やＸ線によるパターン形成技
術で使用するレチクル（フォトマスク）を必要とせず、
それ自体が高速のパターン発生機能を有する点にある。
従って、この電子線（電子ビーム）描画法のもつ高速描
画能力に着目した高速フォトマスク、レチクル製作装置
等の電子線露光装置が開発され多数使用されている。ま
た、これとは別に、主に先端をいく半導体素子の研究
用、試作開発用として発展してきた装置として、ウエハ
上のレジストに直接微細パターンを描画する「電子線直
接描画装置」がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在で
はパターンの微細化がますます進み、光による露光の限
界が見え隠れし始めている。すなわち、光露光装置で
は、ＡｒＦのエキシマレーザ光源が有効な最も短波長の
光源であると言われており、また、これ以上の短波長光
源としてレーザの逓倍波（高調波）も考えられるが、Ａ
ｒＦエキシマレーザ光源では電気−エネルギ変換効率の
面で、レーザの逓倍波では該当物質の変換効率の低さか
ら、いずれもエネルギー使用効率に問題がある。また、
最小線幅は、位相シフトレチクルを用いた位相シフト法
（光の位相を１８０度シフトして解像力を向上させよう
とする技術）、いわゆる変形照明法、多層レジスト法と
呼ばれる特殊レジスト技術（プロセス技術の改良）を用
いても、およそ波長の１／２程度にしかならない。従っ
て、これから到来するであろう１ギガバイト、４ギガバ
イトＤＲＡＭの時代には光露光装置では必要とされる解
像力を達成することは困難になることが予想される。

【０００６】一方、電子線露光装置（以下、適宜「ＥＢ
露光装置」という）では、細い線幅を描画することは可
能であるが、描画に時間が掛かりすぎるので、広い面積
のチップの製造に適さず、半導体素子の大量生産にはス
ループットの面で十分なものとはなり得ないという不都
合があった。

【０００７】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第１の目的は、スループットの著しい低下を招
くことなく、従来より一層微細なパターンを高解像力で
露光することが可能な露光装置を提供することにある。

【０００８】また、本発明の第２の目的は、スループッ
トの著しい低下を招くことなく、従来より一層微細なパ
ターンを高解像力で露光することが可能な露光方法を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、感応基板（Ｗ）上に所定のパターンを露光する露光
装置であって、前記感応基板（Ｗ）を搭載して２次元面
内を移動する基板ステージ（２０）と；前記基板ステー
ジ（２０）を収納する真空チャンバ（１６）と；前記真
空チャンバ（１６）に取り付けられ、前記基板ステージ
（２０）に搭載された感応基板（Ｗ）上に光によりパタ
ーンを露光する投影光学系（ＰＬ）と；前記投影光学系
（ＰＬ）と並んで前記真空チャンバ（１６）に取り付け
られ、前記基板ステージ（２０）に搭載された感応基板
（Ｗ）上に電子線によりパターンを露光する電子光学系
（２６）と；前記投影光学系（ＰＬ）及び前記電子光学
系（２６）の各々で前記基板ステージ（２０）に搭載さ
れた感応基板（Ｗ）に露光できるように前記基板ステー
ジ（２０）の位置を管理する干渉計システムとを有す
る。

【００１０】これによれば、真空チャンバに投影光学系
と電子光学系とが並んで取り付けられ、投影光学系及び
電子光学系の各々で基板ステージに搭載された感応基板
に露光できるように、干渉計システムにより真空チャン
バ内を移動する基板ステージの位置が管理されているこ
とから、同一の装置で感応基板上に光によるパターンの
露光と、電子線による露光とを適宜行なうことが可能と
なる。これにより、例えば、所定のパターンの大部分を
光により感応基板上に露光し、特に微細なパターンを電
子線により露光する、あるいは光により感応基板上にパ
ターンを露光し、その露光されたパターンを修正するた
め、電子線により露光する等の光と電子線による組み合
わせ露光が可能となる。従って、大面積のパターンを高
スループットで露光することができるという光露光の長
所と、微細パターンを高精度に露光することができると
いう電子線露光の長所とにより、スループットの著しい
低下を招くことなく、従来より一層微細なパターンを高
解像力で露光することが可能となる。

【００１１】この場合において、干渉計システムは、投
影光学系及び電子光学系の各々で基板ステージに搭載さ
れた感応基板に露光できるように基板ステージの位置を
管理するものであれば、どのような構成のものでも良
い。例えば、請求項２に記載の発明の如く、前記干渉計
システムは、前記投影光学系（ＰＬ）の光軸中心と前記
電子光学系（２６）の光軸中心を結ぶ第１軸方向の第１
測長軸（Ｘｏ）と、前記投影光学系（ＰＬ）の光軸中心
で前記第１測長軸（Ｘｏ）と垂直に交差する第２測長軸
（Ｙｏ）と、前記電子光学系（２６）の光軸中心で前記
第１測長軸（Ｘｏ）と垂直に交差する第３測長軸（Ｙ
ｅ）とを少なくとも有するものであっても良い。このよ
うにすると、投影光学系による光露光時と電子光学系に
よる電子線露光時のいずれの時にも、基板ステージの回
転によるアッベ誤差の影響を受けることなく、基板ステ
ージ上の感応基板を露光位置へ正確に位置決めすること
が可能になる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の露光装置において、前記投影光学系（ＰＬ）の光軸中
心と前記電子光学系（２６）の光軸中心を結ぶ第１軸上
に、前記感応基板（Ｗ）上に形成された位置検出用マー
クを検出するマーク検出系（２４）を更に有することを
特徴とする。これによれば、投影光学系の光軸中心と電
子光学系の光軸中心を結ぶ第１軸上に、感応基板上に形
成された位置検出用マークを検出するマーク検出系が配
置されていることから、基板ステージの第１軸に直交す
る方向の移動可能範囲を最小限に設定することが可能と
なることに加え、干渉計システムとして第１軸に沿った
測長軸を有するものを設ければ、投影光学系による光露
光時、電子光学系による電子線露光時、マーク検出系に
よる位置合わせマークの検出時のいずれのときにも第１
軸方向に関しては、アッベ誤差の影響を受けることなく
基板ステージの位置を正確に管理することが可能にな
る。また、この場合、投影光学系とは別にマーク検出系
が設けられているので、マーク検出系の光学設計を自由
に行なうことが可能になる他、非光学的なマーク検出系
を用いることも可能になる。

【００１３】上記請求項３に記載の露光装置において
は、干渉計システムは基板ステージの移動範囲の全域に
渡ってその位置の計測が可能であれば足り、従って第１
軸に直交する方向の測長軸は少なくとも一本あれば良い
が、請求項４に記載の発明の如く、前記干渉計システム
は、前記第１軸方向の第１測長軸（Ｘｏ）と、前記投影
光学系（ＰＬ）の光軸中心で前記第１測長軸（Ｘｏ）と
垂直に交差する第２測長軸（Ｙｏ）と、前記電子光学系
（２６）の光軸中心で前記第１測長軸（Ｘｏ）と垂直に
交差する第３測長軸（Ｙｅ）と、前記マーク検出系（２
４）の検出中心で前記第１測長軸（Ｘｏ）と垂直に交差
する第４測長軸（Ｙａ）とを少なくとも有していること
が望ましい。このようにすると、投影光学系による光露
光時、電子光学系による電子線露光時及びマーク検出系
によるマーク検出時のいずれの時にも、基板ステージの
回転によるアッベ誤差の影響を受けることなく、基板ス
テージの２次元方向の位置を正確に管理することが可能
になる。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の露光装置を用いて前記感応基板を露光する露光方法で
あって、前記投影光学系（ＰＬ）により前記感応基板
（Ｗ）上にパターンを露光する第１工程と；前記第１工
程で前記感応基板（Ｗ）上に露光されたパターンを修正
するために前記電子光学系（２６）により露光する第２
工程とを含む。これによれば、投影光学系により感応基
板上にパターンが光露光され、しかる後感応基板上に露
光されたパターンを修正するために電子光学系により電
子線露光が行われる。従って、大面積のパターンを高ス
ループットで露光することができるという光露光の長所
と、微細パターンを高精度に露光することができるとい
う電子線露光の長所とにより、スループットの著しい低
下を招くことなく、従来より一層微細なパターンを高解
像力で露光することが可能となる。この場合、同一の露
光装置によって、光露光に続いて、感応基板の交換等を
行なうことなく、電子線による修正露光が行われるの
で、光露光に続いて別の装置で電子線による修正露光を
行なう場合に比べて、一層スループットの向上が可能で
ある。

【００１５】但し、スループットよりも露光精度が要求
される場合には、次の請求項６に記載の発明のようにし
ても良い。すなわち、請求項６に記載の発明は、感応基
板上にパターンを露光する露光方法であって、前記感応
基板上に光を用いてパターンを露光する第１工程と；前
記第１工程で露光されたパターンを修正するために電子
線を用いて前記感応基板を露光する第２工程とを含む。
この場合であっても、大面積のパターンを高スループッ
トで光により露光し、光露光で不十分な部分を電子線露
光により修正することができるので、電子線露光のみを
行なう従来に比べ、高スループットで微細パターンを高
精度に露光することが可能になる。

【００１６】請求項７に記載の発明は、マイクロデバイ
スを製造するリソグラフィ工程で使用される露光装置で
あって、感応基板（Ｗ）を保持するステージ（２０）
と；前記ステージを収納する真空チャンバ（１６）と；
前記感応基板を光ビームで露光する第１露光システム
（２１、２２、ＰＬ）と；前記感応基板を電子ビームで
露光する第２露光システム（２６）とを備え、前記第１
及び第２露光システムはそれぞれその少なくとも一部が
前記真空チャンバー外に配置されていることを特徴とす
る。

【００１７】これによれば、ステージに保持された感応
基板が第１露光システムにより光ビームで露光され、ま
た第２露光システムによって電子ビームで露光される。
従って、ある回路パターンを感応基板上に露光するに際
して、大部分のパターンを第１露光システムによって露
光し、特に微細なパターンあるいは光により露光するこ
とが困難なパターンのみを第２システムによって電子ビ
ームにより露光することが可能になる。従って、スルー
プットをあまり低下させることなく、微細パターンを高
精度に露光することが可能になる。また、この場合、第
１及び第２露光システムの少なくとも一部が真空チャン
バ外に配置されているので、これらが全て真空チャンバ
内に収納される場合に比べ、真空チャンバの容積を小さ
くすることができ、真空吸引に要する時間及び真空ポン
プの必要能力等を低減してコストの低減を図ることがで
き、第１露光システム、第２露光システムの使用の際の
発熱がチャンバ内に与える影響を軽減でき、特にチャン
バ外に露出している部分を冷却する場合には、この影響
を一層軽減できる。

【００１８】上記請求項７に記載の露光装置において、
請求項８に記載の発明の如く、前記第１露光システム
（２１、２２、ＰＬ）は、前記光ビームで照射されるデ
バイスパターンを前記感応基板（Ｗ）上に転写し、前記
第２露光システム（２６）は、前記デバイスパターンが
転写される前記感応基板上の区画領域の少なくとも一部
に前記電子ビームを照射しても良い。

【００１９】この場合において、請求項９に記載の発明
の如く、前記第２露光システムは、前記第１露光システ
ムによって前記感応基板上に転写されたデバイスパター
ンの一部に前記電子ビームを照射してその修正を行なっ
ても良い。

【００２０】上記請求項７に記載の露光装置において、
請求項１０に記載の発明の如く、前記第１露光システム
は、前記感応基板上にデバイスパターンの第１部分を転
写し、前記第２露光システムは、前記デバイスパターン
の前記第１部分と異なる第２部分を前記感応基板上に転
写しても良い。

【００２１】この場合において、請求項１１に記載の発
明の如く、前記第２部分のパターンは、前記第１部分の
パターンよりも微細であることが好ましい。かかる場合
には、第１露光システムにより光ビームでデバイスパタ
ーンの第１部分を感応基板上に転写し、第２露光システ
ムにより第１部分のパターンよりも微細なデバイスパタ
ーンの第２部分を電子ビームにより感応基板上に転写す
ることになるので、パターンを高スループットで露光す
ることができるという光露光の長所と、微細パターンを
高精度に露光することができるという電子線露光の長所
とにより、スループットの著しい低下を招くことなく、
従来より一層微細なパターンを高解像力で露光すること
が可能となる。

【００２２】上記請求項１０又は１１に記載の発明にお
いて、請求項１２に記載の発明の如く、前記第１部分の
面積は、前記第２部分の面積よりも大きいことがより望
ましい。かかる場合には、より大面積の第１部分が第１
露光システムによる光露光によって感応基板上に転写さ
れるので、よりスループットの向上が可能になる。

【００２３】上記請求項７〜１２に記載の各発明におい
て、請求項１３に記載の発明の如く、前記第１露光シス
テムは、前記光ビームをマスクに照射する照明系（２
２）と、前記マスクから出射する前記光ビームを前記感
応基板上に投射する投影光学系（ＰＬ）とを有し、前記
投影光学系は前記感応基板側の少なくとも一部が前記真
空チャンバ（１６）に取り付けられていても良い。

【００２４】また、上記請求項７〜１３に記載の各発明
において、請求項１４に記載の発明の如く、前記第２露
光システム（２６）は、前記電子ビームを前記感応基板
上に投射する電磁レンズ系（５２、５４）を有し、該電
磁レンズ系は前記感応基板側の少なくとも一部が前記真
空チャンバに取り付けられていても良い。

【００２５】上記請求項７〜１４に記載の各発明におい
て、請求項１５に記載の発明の如く、前記第２露光シス
テムは、ペンシルビーム方式、可変成形ビーム方式、セ
ルプロジェクション方式、ブランキング・アパーチャ・
アレイ方式、及びＥＢＰＳのいずれか１つ、あるいはそ
れらを組み合わせたもののいずれであっても良い。

【００２６】請求項１６に記載の発明は、マイクロデバ
イスを製造するリソグラフィ工程で使用される露光装置
であって、光ビームが照射される第１パターンの少なく
とも一部の像を感応基板上に投影する投影光学系（Ｐ
Ｌ）と；第２パターンを転写するために、電子ビームを
前記感応基板上に投射する電子光学系（２６）と；前記
投影光学系と前記電子光学系とがそれぞれ接続される真
空チャンバ（１６）と；前記真空チャンバ内に配置さ
れ、前記第１及び第２パターンが前記感応基板上の同一
領域内に転写されるように前記基板を移動する装置（２
０、４２）とを備える。

【００２７】これによれば、真空チャンバに投影光学系
と電子光学系とがそれぞれ接続され、光ビームが照射さ
れる第１パターンの少なくとも一部の像を投影光学系に
より感応基板上に投影し、第２パターンを転写するため
に電子光学系により感応基板上に電子ビームを投射する
ことにより、第１及び第２パターンが感応基板上の同一
領域内に転写されるように基板を移動する装置を備えて
いることから、同一の装置で感応基板上に光によるパタ
ーンの露光と、電子線による露光とを適宜行なうことが
可能となる。これにより、大面積のパターンを高スルー
プットで露光することができるという光露光の長所と、
微細パターンを高精度に露光することができるという電
子線露光の長所とにより、スループットの著しい低下を
招くことなく、従来より一層微細なパターンを高解像力
で露光することが可能となる。

【００２８】請求項１７に記載の発明は、デバイスパタ
ーンを感応基板上に転写する露光方法であって、光ビー
ムが照射される第１パターンを前記感応基板上に転写す
る工程と；前記第１パターンが転写される前記感応基板
上の区画領域内に、電子ビームを用いて第２パターンを
転写する工程とを含む。これによれば、光ビームが照射
される第１パターンが感応基板上に転写され、第１パタ
ーンが転写される前記感応基板上の区画領域内に、電子
ビームを用いて第２パターンが転写される。このため、
電子ビーム露光のみを行なう従来に比べ、高スループッ
トで微細パターンを高精度に露光することが可能にな
る。

【００２９】この場合において、請求項１８に記載の発
明の如く、前記第２パターンは前記第１パターンよりも
微細であることが、スループット向上の点からはより望
ましい。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図７に基づいて説明する。

【００３１】図１には、一実施形態に係る露光装置１０
の構成が概略的に示されている。この露光装置１０は、
設置床上に複数（ここでは４つ）の除振台１２（但し、
紙面奥側の２つは図示せず）を介して水平に保持された
ウエハステージ台１４と、このウエハステージ台１４上
に搭載された真空チャンバ１６及びウエハ交換用チャン
バ１８と、真空チャンバ１６内に収納されウエハステー
ジ台１４上で２次元移動する基板ステージとしてのウエ
ハステージ２０と、真空チャンバ１６の内部にその一端
（図１における下端）が臨む状態で真空チャンバ１６の
天板に取り付けられた投影光学系ＰＬと、この投影光学
系ＰＬの上方でレチクル（フォトマスク）Ｒを水平に保
持するレチクルステージ２１と、レチクルＲの上方に配
置された照明系２２と、その一端（図１における下端）
が真空チャンバ１６内部にそれぞれ臨む状態で真空チャ
ンバ１６の天板にそれぞれ取り付けられたマーク検出系
としてのオフアクシス方式のアライメントセンサ２４及
び電子光学系としての電子鏡筒２６とを備えている。

【００３２】前記４つの除振台１２としては、ダンピン
グ液中に圧縮コイルバネを入れた機械式ダンパや空気式
ダンパ等を除振パッドとして備え、除振パッド自体があ
る程度のセンタリング機能を備えたものが使用されてお
り、これら４つの除振台１２を介して設置床からウエハ
ステージ台１４に作用する微振動がマイクロＧレベルで
絶縁されるようになっている。

【００３３】上記ウエハステージ台１４の内部には、不
図示の電磁コイル（いわゆるムービングマグネット型の
リニアモータの固定側コイルのようなもの）が埋め込ま
れており、この電磁コイルの電磁力でその底面に不図示
の永久磁石（又は電磁石）が埋め込まれたウエハステー
ジ２０が駆動されるようになっている。すなわち、ウエ
ハステージ台１４の内部に埋め込まれた不図示の電磁コ
イルとウエハステージ２０底部の不図示の永久磁石（又
は電磁石）とによって、非接触でウエハステージ２０を
２次元方向に駆動するステージ駆動系４２（図３参照）
が構成されている。従って、本実施形態の場合は、真空
チャンバ１６内にメカ的な送りネジや、ガイドレール等
は設ける必要がない。

【００３４】また、ウエハステージ台１４の内部には、
ウエハステージ２０の移動の際や、後述する光露光、電
子ビーム露光で発生する熱を外部に放熱するための、廃
熱パイプ２８が張り巡らされている。この排熱（廃熱）
の仕組みについては後述する。

【００３５】真空チャンバ１６とウエハ交換用チャンバ
１８とは、不図示の開閉扉を介して隣接しており、真空
チャンバ１４の内部は真空度の高い高真空室とされてい
る。一方、ウエハ交換用チャンバ１８の内部は真空チャ
ンバ１６内部より真空度の幾分低い低真空室となってい
る。このウエハ交換用チャンバ１８が設けられているた
め、ウエハ交換時等に真空チャンバ１６内部を外部と直
接連通させる必要がなくなり、結果的に真空チャンバ１
６内の真空度が不用意に低下しない（高い真空度を維持
できる）ようになっている。ウエハ交換用チャンバ１８
の内部には、実際には、外部とのウエハ交換及び真空チ
ャンバ１６内のウエハステージ２０との間でウエハ交換
を行なう不図示のウエハ交換機構が収納されている。

【００３６】ウエハステージ２０は、真空チャンバ１６
内で、不図示の真空与圧型空気軸受けを介してウエハス
テージ台１４上面から所定のクリアランスを介して浮上
支持されており、このウエハステージ２０は、前述した
ステージ駆動系４２により非接触状態でＸＹ面内で駆動
される。このウエハステージ２０上に不図示のウエハホ
ルダを介して感応基板としてのウエハＷが保持されてい
る。このウエハＷの表面には、ここでは光による露光と
電子ビームによる露光がともに可能なレジスト（例えば
化学増幅型レジストの一部のもの）が塗布されている。

【００３７】前記ウエハステージ２０は、ここでは排熱
性、熱伝導性の良いセラミック製のものが使用されてい
る。これは、ウエハステージ２０の移動の際や、後述す
る光露光、電子ビーム露光で発生する熱をウエハステー
ジ台１４及びウエハステージ台１４内に張り巡らされた
廃熱パイプ２８を介して外部に排熱しやすくするためで
ある。ここで、排熱の仕組みについて簡単に説明する
と、通常ウエハステージ２０は前述の如くウエハステー
ジ台１４上に浮上支持されているので、移動時及び露光
時に熱が溜るが、所定の排熱位置を定めておいて、その
位置にウエハステージ２０が来たときに、真空与圧型空
気軸受けを非作動状態にしてウエハステージ２０をウエ
ハステージ台１４上に自重により落下させ、溜まった熱
をウエハステージ台１４に伝達し、この内部に張り巡ら
された廃熱パイプ２８を介して外部に放熱させる。排熱
位置としては、ウエハ交換のための待機位置が最も好ま
しい。

【００３８】また、ウエハステージ２０の図１における
右側面及び紙面奥側面は、鏡面とされており、これらの
鏡面に対向してレーザ干渉計３０が真空チャンバ１６内
部に配置されている（但し、図１ではウエハステージ２
０の右側面にレーザビームを投射して、その反射光を受
光することにより、ウエハステージ２０のＸ軸方向の位
置を計測するＸ干渉計３０Ｘのみを図示し、紙面奥側の
干渉計については図示が省略されている）。

【００３９】ここで、これらの干渉計を含んで構成され
る干渉計システムの構成及び投影光学系ＰＬ、アライメ
ントセンサ２４及び電子鏡筒２６の配置について、図２
に基づいて説明する。

【００４０】図２には、真空チャンバ１６の天板を取り
除いた状態の露光装置１０の概略平面図が示されてい
る。この図２に示されるように、投影光学系ＰＬとアラ
イメントセンサ２４と、電子鏡筒２６はＸ軸方向に沿っ
て所定間隔で配置されている。

【００４１】そして、投影光学系ＰＬ、アライメントセ
ンサ２４、電子鏡筒２６の各光軸中心を通るＸ軸方向の
第１測長軸としての測長軸Ｘｏを有するＸレーザ干渉計
３０Ｘによって、ウエハステージ２０のＸ位置が計測さ
れるようになっている。

【００４２】また、Ｙ軸方向位置計測用の３つのＹ干渉
計、すなわち光露光用Ｙ軸干渉計３０Ｙｏ、アライメン
ト用Ｙ軸干渉計３０Ｙａ、電子ビーム露光用Ｙ軸干渉計
３０Ｙｅの測長軸、すなわち測長軸Ｙｏ（第２測長
軸）、測長軸Ｙａ（第４測長軸）、測長軸Ｙｅ（第３測
長軸）は、測長軸Ｘｏとそれぞれ投影光学系ＰＬ、アラ
イメントセンサ２４、電子鏡筒２６の各光軸中心で直交
しており、各干渉計による計測値にアッベ誤差が生じな
いようになっている。ここで、干渉計３０Ｘ、３０Ｙ
ｏ、３０Ｙａ、３０Ｙｅとしては、基準位置（不図示の
固定鏡位置）からの被計測物体（ここではウエハステー
ジ２０）の計測軸（測長軸）方向の相対変位を計測する
ことにより、被計測物体の計測軸方向の位置を計測する
干渉計、例えばヘテロダイン方式のトワイマングリーン
干渉計が使用され、本実施形態では、これら４つの干渉
計３０Ｘ、３０Ｙｏ、３０Ｙａ、３０Ｙｅによって、ウ
エハステージ２０の位置を管理する干渉計システムが構
成されている。

【００４３】さらに、図２からも明らかなように、本実
施形態ではウエハステージ２０として、その一辺の長さ
がウエハＷの直径より僅かに長い程度の小型のものが使
用されている。従って、ウエハステージ２０の移動位置
によっては、干渉計３０Ｙｏ、３０Ｙａ、３０Ｙｅの干
渉計ビームが切れ、ウエハステージ２０の位置制御が不
能になると一見思われるが、本実施形態では、測長軸Ｘ
ｏを有する干渉計３０Ｘの計測値に基づき、後述する主
制御装置４０（図３参照）が、これらの干渉計３０Ｙ
ｏ、３０Ｙａ、３０Ｙｅをリセットする方式（便宜上
「ステージリセット方式」という）を採用しているの
で、問題は起こらない。このステージリセット方式と
は、一言で言えば、測定や位置決めに必要な干渉計を使
う直前にリセットし、使える状態にする方式のことであ
る（このステージリセット方式の具体的な内容について
は、後に詳述する）。

【００４４】前記アライメントセンサ２４としては、こ
こでは、画像処理方式のいわゆるＦＩＡ（field Image
Alignment ）系のアライメントセンサが用いられてお
り、このアライメントセンサ２４は、結像光学系２４ａ
とセンサヘッド部（光源及びＣＣＤ等の２次元撮像素子
を含む）２４ｂとを有している。これによれば、センサ
ヘッド部２４ｂ内のハロゲンランプ等のブロードバンド
な照明光を発する不図示の光源から発せられた照明光が
結像光学系２４ａを構成する不図示の対物レンズを通過
した後ウエハＷ（又は後述する基準板)上に照射され、
そのウエハＷ表面の不図示のウエハマーク領域からの反
射光が結像光学系内部に戻り、対物レンズ、不図示の指
標板を順次透過してセンサヘッド部２４ｂ内のＣＣＤ等
の撮像面上にウエハマークの像、及び指標板上の指標の
像が結像される。これらの像の光電変換信号が不図示の
信号処理回路により処理され、不図示の演算回路によっ
てウエハマークと指標との相対位置が算出される。

【００４５】なお、アライメントセンサとしてはＦＩＡ
系に限らず、ＬＩＡ（Laser Interferometric Alignmen
t）系やＬＳＡ（Laser Step Alignment）系等の他の光
アライメント系は勿論、位相差顕微鏡や微分干渉顕微鏡
等の他の光学装置や、トンネル効果を利用して試料表面
の原子レベルの凹凸を検出するＳＴＭ（Scanning Tunne
l Microscope：走査型トンネル顕微鏡）や原子間力（引
力や斥力）を利用して試料表面の原子分子レベルの凹凸
を検出するＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間
力顕微鏡）等の非光学装置等を使用することも可能であ
る。

【００４６】前記センサヘッド部２４ｂは、使用時に発
熱するので、真空チャンバ１６の外部に配置されてお
り、使用に当たってはこのセンサヘッド部２４ｂの周囲
を空冷等により冷却することが望ましい。

【００４７】前記電子鏡筒２６は、電子ビームによりウ
エハＷ上のレジストの露光を行なうもので、電子銃を内
蔵し、この電子銃からの電子ビームをスポットビームに
収束してこれをラスタスキャン又はベクタスキャンする
タイプ、アパーチャ（ステンシルマスク）の組み合わせ
により、電子銃で発生した電子ビームの形状を自由自在
に成形してこれを偏光器等で必要な所に当て露光を行な
うタイプのいずれのタイプの電子光学系を用いてもよ
い。本実施形態では、この電子鏡筒２６によって第２露
光システムが構成されている。

【００４８】図４には、この電子鏡筒２６の具体的な内
部構成の一例が示されている。この図４に示される電子
鏡筒２６は、電子銃５０、第１電磁レンズ５２及び第２
電磁レンズ５４等を備えたペンシルビーム方式（ガウス
ビーム方式）の電子光学系である。この図４の電子鏡筒
２６では、電子銃５０で発した電子ビームをそれぞれ所
定電圧が印加された第１電磁レンズ５２、第２電磁レン
ズ５４から成る電磁レンズ系によって加速し絞ってスポ
ット上の電子ビームを作り、そのスポットビームでウエ
ハＷ上のレジストを露光するものである。なお、図４で
は、簡略化して電子鏡筒２６の内部構成が示されている
が、実際には、対物アパーチャ、偏向電極、反射電子検
出素子及び非点補正コイル等が設けられている。

【００４９】電子鏡筒２６のその他の構成としては、
マスク（アパーチャ）に予め作られた１辺が５μｍ程度
の正方形、平行四辺形等の単純なパターンを投影するセ
ルプロジェクション方式の電子光学系や、セルプロジ
ェクション方式に比べて多少複雑なパターンが予め作成
されたマスク（アパーチャ）にある大きさ（１辺が５μ
ｍの正方形）のビームを当て、そのマスクを透過した電
子ビームの断面形状に対応するパターンを投影する可変
成形ビーム方式の電子光学系や、マスクに複数のシャ
ッタ（通常、誘電体マスクにマトリクス上配置で電極を
形成し、各電極位置にそれぞれ電圧を印加したり印加し
なかったりすることにより、各電極部を一種のコンデン
サとして機能させることによりシャッタを構成する）が
あるブランキング・アパーチャ・アレイ方式等のＥＢＤ
Ｗ（ＥＢ直描方式）は勿論、光露光システムと同様の
マスク（ステンシルマスク）を用いて２５０μｍ角程度
の面積を一度に露光するＥＢＰＳ（ＥＢプロジェクショ
ンシステム）のいずれの構成を採用しても勿論構わな
い。あるいは、第２露光システムとしての電子鏡筒は、
上記ペンシルビーム方式、上記〜の各方式の任意の
組み合わせにより構成してもよい。重要なことは、光露
光より十分に微細な露光ができることである。

【００５０】前記照明系２２は、光源（例えばエキシマ
レーザ）、シャッタ、ブラインド、インプットレンズ、
フライアイレンズ、リレーレンズ、メインコンデンサレ
ンズ（いずれも図示せず）等を含んで構成されている。

【００５１】この照明系２２は、光源からの露光用の照
明光によってレチクルＲの下面（パターン形成面）のパ
ターンを均一な照度分布で照明する。ここで、露光用照
明光は、単色光（又は準単色光）であり、その波長（露
光波長）は例えば、ＫｒＦエキシマーレーザの２４８ｎ
ｍ、ＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍ等である。

【００５２】レチクルＲが搭載されたレチクルステージ
２１は、不図示の駆動系によってＸ方向（図１における
紙面左右方向）、Ｙ方向（図１における紙面直交方向）
及びθ方向（ＸＹ面内の回転方向）に微小駆動可能とさ
れている。

【００５３】前記投影光学系ＰＬは、その光軸ＡＸがＸ
Ｙ平面に直交するＺ軸方向とされ、ここでは両側テレセ
ントリックで、所定の縮小倍率β（βは例えば１／５）
を有するものが使用されている。このため、レチクルＲ
のパターンとウエハＷ上のショット領域との位置合わせ
（アライメント）が行われた状態で、照明光によりレチ
クルＲが均一な照度で照明されると、パターン形成面の
パターンが投影光学系ＰＬにより縮小倍率βで縮小され
て、レジストが塗布されたウエハＷ上に投影され、ウエ
ハＷ上の各ショット領域（例えば各ＬＳＩチップの領
域）にパターンの縮小像が形成される。

【００５４】すなわち、本実施形態では、照明系２２、
レチクルＲが搭載されたレチクルステージ２１及び投影
光学系ＰＬによって第１露光システムが構成され、ま
た、この第１露光システムとウエハＷを保持してＸＹ移
動するウエハステージ２０及びこの駆動系４２（これ
は、前述の如く、ウエハステージ台１４内部の電磁コイ
ルとウエハステージ２０側の永久磁石とによって構成さ
れる）、及び干渉計３０Ｘ，３０Ｙｏ，３０Ｙａとこれ
らの制御系とによって、ウエハＷ上の各ショット領域を
露光位置（投影光学系ＰＬの真下）に位置決めしつつ、
レチクルパターンを投影露光するステップ・アンド・リ
ピート方式の光露光装置が構成されている。

【００５５】図３には、本実施形態に係る露光装置１０
の制御系の概略構成が示されている。この制御系は、Ｃ
ＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含んで構成
されるミニコンピュータ（又はマイクロコンピュータ）
から成る主制御装置４０を中心として構成され、この主
制御装置４０には、前述した４つの干渉計３０Ｘ、３０
Ｙｏ、３０Ｙａ、３０Ｙｅが接続されている。また、こ
の主制御装置４０には、前述したアライメントセンサ２
４と、光露光コントローラ４４及びＥＢ露光コントロー
ラ４６等の各種コントローラが接続されている。

【００５６】本実施形態では、図３からも容易に想像さ
れるように、主制御装置４０が、干渉計３０Ｘ、３０Ｙ
ｏ、３０Ｙａ、３０Ｙｅの計測値をモニタしつつウエハ
ステージ台１４内に埋め込まれた不図示の電磁コイルを
含むステージ駆動系４２を制御することにより、ウエハ
ステージ２０の移動を制御するステージコントローラの
役目をも兼ねている。

【００５７】光露光コントローラ４４は、照明系２２内
の不図示の光源のオン・オフ及び不図示のシャッタの開
閉等を制御することにより光露光を制御するコントロー
ラである。ＥＢ露光コントローラは、電子鏡筒２６内の
電子銃、偏光器等（いずれも図示省略）を制御すること
により電子ビーム露光を制御するコントローラである。
これら光露光コントローラ４４、ＥＢ露光コントローラ
４６は主制御装置４０の管理下に置かれている。

【００５８】次に、図２、図３を参照しつつ、本実施形
態における主制御装置４０の機能を、ステージリセット
機能を中心として説明する。

【００５９】この主制御装置４０のステージリセット機
能は、ウエハステージ２０の移動時に、前記測長軸Ｙ
ｏ、Ｙａ、Ｙｅの干渉計ビームのいずれかが切れ、その
測長軸を有する干渉計が計測不能となったとき、測長軸
Ｘｏの干渉計３０Ｘ（この干渉計の干渉計ビームは切れ
ることはない）の計測値に基づいて、ウエハステージ２
０の所定の基準点がそれぞれのリセット位置にきたとき
に対応する測長軸の干渉計をリセットする機能である。

【００６０】これを更に詳述すると、ウエハステージ２
０の上面には、図２に示されるように基準板ＦＭが設け
られており、この基準板ＦＭは、その表面がウエハＷ表
面とほぼ同一高さになるように設定され、その表面には
種々の基準マーク（いずれも図示省略）が形成されてい
る。

【００６１】ウエハ交換が終了した状態で、ウエハ
ステージ２０が図２に示される位置にあるものとする
と、この状態では干渉計３０Ｙａの測長ビームは切れた
状態にあるが、測長軸Ｘｏの干渉計ビームは切れること
がなく、また測長軸Ｙｏの干渉計ビームは切れいていな
いので、干渉計３０Ｘ、３０Ｙｏの計測値が主制御装置
４０に入力されている。従って、主制御装置４０では干
渉計３０Ｘ、３０Ｙｏの計測値に基づいてこのときのウ
エハステージのＸＹ２次元座標位置を認識することがで
きるとともに、このＸ座標に基づいて測長軸Ｙａ（及び
Ｙｅ）の干渉計ビームが切れている状態であることを正
確に認識している。但し、このとき干渉計Ｙｏは後述す
るようにしてリセットされており、ウエハステージ２０
は基準板ＦＭの中心が投影光学系ＰＬの光軸のほぼ直下
に位置した点（前回の干渉計３０Ｙｏのリセット位置）
を原点とする（Ｘｏ，Ｙｏ）座標系で管理されている。

【００６２】次に、主制御装置４０では干渉計３０Ｙｏ
の計測値をモニタしつつそのＹｏ座標が０になるまでウ
エハステージ２０を図２における−Ｙ方向に駆動する。
これにより、基準板ＦＭの中心がほぼ測長軸Ｘｏ軸に一
致した状態となる。次いで、主制御装置４０では、干渉
計３０Ｘの計測値をモニタしつつウエハステージ２０を
＋Ｘ方向に移動して基準板ＦＭをアライメントセンサ２
４のほぼ直下に位置させる。この状態で、主制御装置４
０ではアライメントセンサ２４の出力に基づいて基準板
ＦＭの所定の基準マーク（例えば、基準板ＦＭの中心に
形成されているマーク）の位置をアライメントセンサ２
４内の指標中心を基準として計測すると同時に測長軸Ｙ
ａを有する干渉計３０Ｙａをリセットする。

【００６３】これにより、ウエハステージ２０の位置
は、干渉計３０Ｘ、３０Ｙａの計測値に基づく（Ｘｏ，
Ｙａ）座標系で管理されるようになる。

【００６４】ここで、図２の場合には、干渉計３０Ｙａ
のリセット位置では干渉計Ｙｏの干渉計ビームは切れな
いので、上記のウエハステージ２０の図２の位置から基
準板ＦＭがアライメントセンサ２４のほぼ直下に位置す
る位置までの移動は、干渉計３０Ｘ、３０Ｙｏの計測値
に基づいて図２に矢印ｍで示される直線経路に沿って行
なっても良い。

【００６５】しかし、例えば、測長軸ＹｏとＹａの間隔
がもっと離れている場合には、上記のウエハステージ２
０の移動の途中で干渉計Ｙｏの干渉計ビームは切れてし
まい、ウエハステージ２０の位置制御が不能となってし
まう。これに対し、前述したようにウエハステージ２０
を−Ｙ軸方向に一旦移動させた後、＋Ｘ方向に移動させ
る方法を採用すれば、位置制御不能状態が生じることな
く、干渉計３０Ｙａを予め定められたリセット位置（例
えば、基準板ＦＭがアライメントセンサ２４の直下に位
置する位置）でリセットすることができる。

【００６６】その後、アライメント計測が行なわれる。
すなわち、主制御装置４０ではウエハＷ上の複数のショ
ット領域の内、予め定められた特定のサンプルショット
の位置検出用マーク（ウエハマーク）の位置計測を、干
渉計３０Ｘ、３０Ｙａの計測値をモニタしつつウエハス
テージ２０を順次移動して、アライメントセンサ２４の
出力に基づいて（Ｘｏ，Ｙａ）座標系上で行なう。そし
て、この計測した各サンプルショットのウエハマーク位
置と設計上のショット領域の配列データとを用いて、例
えば特開昭６１−４４４２９号公報等に開示されるよう
な最小二乗法による統計演算を行なって、ウエハ上の上
記複数ショット領域の全配列データを求める。但し、計
算結果は、基準板ＦＭの中心位置を基準とするデータに
変換しておくことが望ましい。

【００６７】上記のアライメント計測の終了後（こ
の状態では、干渉計３０Ｙｏの干渉計ビームは切れてい
るものとする）、露光処理シーケンスに移行する。

【００６８】すなわち、主制御装置４０では、干渉計３
０Ｘ、３０Ｙａの計測値をモニタしつつ、基準板ＦＭが
アライメントセンサ２４のほぼ真下に位置する位置まで
ウエハステージ２０をステージ駆動系４２を介して移動
させた後、干渉計３０Ｘの計測値をモニタしつつ基準板
ＦＭが投影光学系ＰＬのほぼ真下に位置する位置までウ
エハステージ２０を−Ｘ方向に移動する。

【００６９】次いで主制御装置４０では、不図示のレチ
クル顕微鏡を用いて投影光学系を介した基準板ＦＭ上の
所定の基準マークとレチクルＲ上のレチクルマークとの
相対位置ずれを計測すると同時に、干渉計３０Ｙｏをリ
セットする。これにより、再びウエハステージ２０の位
置が座標系（Ｘｏ，Ｙｏ）上で管理されるようになる。

【００７０】そして、主制御装置４０では上記の相対位
置ずれの計測結果と先に算出したショット配列データと
に基づいて、干渉計３０Ｘ、３０Ｙｏの計測値をモニタ
しつつウエハＷ上の各ショット領域を露光位置に位置決
めしつつ、光露光コントローラ４４を介して照明光学系
内のシャッタを開閉制御しながら、ステップアンドリピ
ート方式でレチクルパターンをウエハ上に順次露光す
る。

【００７１】このようにしてレチクルパターンの露光が
終了すると、主制御装置４０では特に微細なパターン
や、上記の光露光で十分な露光ができなかったパターン
の修正露光を行なうべく、ウエハステージ２０を電子鏡
筒２６の下方まで移動させる。

【００７２】このときのウエハステージ２０の移動も、
上記で説明した場合と同様の手順で行なわれ、基準板
ＦＭが電子鏡筒２６のほぼ真下に位置した状態で測長軸
Ｙｅを有する干渉計３０Ｙｅのリセットが、主制御装置
４０によって行われる。これにより、ウエハステージ４
０の位置は（Ｘｏ，Ｙｅ）座標系上で管理されるように
なる。そして、主制御装置４０では、干渉計３０Ｘ、３
０Ｙｅの計測値をモニタしつつ、修正露光の対象となる
ショット領域を露光位置（電子鏡筒２６の直下）に位置
決めし、ウエハステージ２０の停止状態であるいはウエ
ハステージ２０を移動させつつＥＢ露光コントローラ４
６を介して電子ビームによる修正露光を行なう。

【００７３】ここで、上述した光ビームによる投影光学
系ＰＬを介したレチクルパターンの転写と、電子鏡筒２
６による電子ビームを用いたその転写像の修正露光の具
体例について、図５に基づいて簡単に説明する。

【００７４】図５（Ａ）に示されるような矩形（長方
形）のパターンＰ１を投影光学系ＰＬを介して露光用照
明光によりポジ型レジストが塗布されたウエハＷ上に転
写した場合に、例えば図５（Ｂ）に示されるように、矩
形の４角の部分が十分に解像できないことが比較的多く
生じる。かかる場合に、ウエハステージ２０を移動しつ
つ電子鏡筒２６からの電子ビームを用いて図５（Ｃ）中
に斜線部にて示される４角の部分を修正露光することに
より、最終的に露光現像後に図５（Ｄ）に示されるよう
な所望のパターンＰ１’を得ることができる。

【００７５】同様に、図６（Ａ）に示されるようなレチ
クルＲ上に隣接して配置された矩形パターンＰ２、Ｐ
３、Ｐ４に露光用照明光を照射してポジ型レジストが塗
布されたウエハＷ上に該パターンＰ２、Ｐ３、Ｐ４を転
写した場合に、図６（Ｂ）に示されるように各角部が十
分に解像できないようなＬ字状の転写パターンになるこ
とが比較的多く生じる。このような場合に、ウエハステ
ージ２０を移動しつつ電子鏡筒２６からの電子ビームを
用いて図６（Ｃ）中に斜線部にて示される角の部分を修
正露光することにより、最終的に露光現像後に図６
（Ｄ）に示されるような所望のＬ字パターンＰを得るこ
とができる。

【００７６】この他、本実施形態では、図７に示される
ような大面積の四角形の第１パターンＰ１１（例えばメ
モリセルの一部）と、この第１パターンＰ１１に接続さ
れるラインパターンＰ１２（例えば周辺回路の一部、あ
るいは配線の一部）とから成るパターンＰをウエハＷ上
に転写したい場合、第１パターンＰ１１に対応するパタ
ーンをレチクルＲ上に予め形成し、これを投影光学系Ｐ
Ｌを介してウエハＷ上に転写し、ウエハステージ２０を
移動して、第２パターンＰ１２を電子鏡筒２６により光
ビームでウエハＷ上に転写するようなことも可能であ
る。この場合には、大面積のパターンを高スループット
で露光することができるという光露光の長所と、微細パ
ターンを高精度に露光することができるという電子ビー
ム露光の長所とにより、スループットの著しい低下を招
くことなく、極く微細なパターンを一部に含むパターン
を高解像力で露光することが可能となる。

【００７７】ここで、先に説明した修正露光の場合に
は、ガウスビーム方式やセルプロジェクション方式、可
変成形ビーム方式、ブランキング・アパーチャ・アレイ
方式等のＥＢ直描方式の方がより繊細な修正露光が可能
な点で好適であるが、１つのデバイスパターンを部分毎
に分割してウエハＷ上に転写する場合には、より面積の
大きい領域を一度に露光できる点からＥＢＰＳがより好
適であると言える。勿論、転写すべきパターン線幅が極
めて細い場合には、０．２ｎｍ程度の線幅を精度良く露
光できるのでガウスビーム方式が最も好適である。

【００７８】以上説明したように、本実施形態の露光装
置１０によると、真空チャンバ１６に光露光用の投影光
学系ＰＬと電子ビーム露光用の電子鏡筒２４とを同時に
設けたことから、光露光の特徴である、大面積で、殆ど
のパターンを露光し、最も微細なところは電子ビームで
露光したり、光では分解能的に足りなくて、長さが短く
なったり、角が丸くなってしまうところをＥＢで修正露
光することが可能になる。すなわち、電子ビームによる
露光時には、０．２ｎｍ程度の高解像力が期待されるの
で、非常に細かな修正露光が可能となる。従って、殆ど
のパターンを光により露光し、その修正露光を電子ビー
ムにより行なうことにより、スループットを高く維持し
た状態で、微細パターンを高解像力で露光することが可
能になる。

【００７９】また、光露光に続いて電子ビーム露光を連
続的に行なう場合に、ウエハの載せ替え等が不要である
ことから、光露光からＥＢ露光に移るまでの間の時間ロ
スを低減することができ、その分スループットを向上さ
せることができる。但し、上述した光露光により感応基
板上に形成されたパターンの修正を電子線による露光で
行なう方法は、同一の装置に限らず、別々の光露光装置
と電子線露光装置とを用いて行なっても良い。かかる場
合にも、大面積のパターンを高スループットで光により
露光し、光露光で不十分な部分を電子線露光により修正
することができるので、電子線露光のみを行なう場合に
比べ、高スループットで微細パターンを高精度に露光す
ることが可能になる。

【００８０】また、本実施形態の露光装置１０では、ス
テージリセット方式が採用されていることから、ウエハ
ステージ２０の１辺の長さをウエハ直径より僅かに大き
い程度にすることが可能となる。従って、真空チャンバ
を含む装置全体の小型化を図ることが可能となり、ステ
ージの大型化、重量化による運動・制御性能の悪化等の
不都合も回避することができる。

【００８１】しかしながら、干渉計ビームを受光するウ
エハステージ鏡面（あるいは移動鏡を用いる場合には、
その移動鏡）の長さを長く設定して、測長軸Ｙｏ、Ｙ
ａ、Ｙｅの３本の干渉計ビームが切れないようにしてお
く場合には、上記ステージリセット方式は必ずしも採用
しなくても良い。

【００８２】また、本実施形態では、投影光学系ＰＬ及
び電子鏡筒２６の大部分が真空チャンバ１６外に配置さ
れているので、これらが全て真空チャンバ１６内に収納
される場合に比べ、真空チャンバ１６の容積を大幅に小
さくすることができ、真空吸引に要する時間及び真空ポ
ンプの必要能力等を低減してコストの低減を図ることが
でき、投影光学系ＰＬ、電子鏡筒２６による露光の際の
発熱がチャンバ１６内に与える影響を軽減でき、特にチ
ャンバ１６外に露出している部分を冷却する場合には、
この影響を一層軽減できる。

【００８３】なお、上記実施形態では、基準板ＦＭ上の
基準マークを基準として、この基準マークが所定のリセ
ット位置に位置決めされたとき干渉計のリセットを行な
う場合について例示したが、基準板ＦＭ上の基準マーク
の代わりに例えばウエハＷ上の特定のアライメントマー
クを位置基準として用いることも可能である。

【００８４】更に、上記実施形態の露光装置１０では、
ウエハステージ２０は真空室内を移動するので、この位
置を管理する干渉計の空気揺らぎや音波によるゆらぎが
殆ど無く、これによりステージの位置制御精度の向上を
図ることができるという利点もある。この他、光アライ
メントと、ＥＢアライメントが共用できるので対プロセ
ス性が向上するといったメリットもある。

【００８５】なお、上記実施形態では、露光装置１０を
構成する光露光装置部分が、ステップアンドリピート方
式の露光装置である場合について説明したが、これに限
らず、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式等の走
査型露光装置やスティッチング露光方式の露光装置と電
子鏡筒とを同一の装置として構成してもよい。

【００８６】また、上記実施形態では、アライメント系
として、オフアクシス方式のアライメントセンサを設け
た場合について説明したが、これに代えてあるいはこれ
とともにＴＴＲ、ＴＴＬ方式のアライメントセンサを設
けても良い。

【００８７】なお、上記実施形態では、投影光学系ＰＬ
とアライメントセンサ２４と電子鏡筒２６とが一直線状
に並んで配置された場合について説明したが、本発明が
これに限定されることはない。但し、これらが一直線上
に並ばない場合は、アッベ誤差の発生を防止するため、
Ｘ軸方向の干渉計の本数をその分増やす必要がある。

【００８８】また、ウエハ交換用チャンバ１８内に、ウ
エハ交換機が内蔵されていることから、真空チャンバ１
６内でアライメント・露光を行なうのと並行してウエハ
交換用チャンバ１８と外部との間でウエハのやり取りを
行なうことが可能であり、処理がオーバーラップする分
だけ全体のスループットを向上させることが可能であ
る。この観点から考えれば、ウエハ交換用チャンバを２
つ設けるとともに、ウエハステージを２つ設けて、一方
のウエハステージ側でアライメント・露光を行なう間
に、他方のウエハステージ側でウエハ交換、排熱処理を
実行するようにしても良い。

【００８９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４及び
請求項７〜１６に記載の各発明によれば、スループット
の著しい低下を招くことなく、従来より一層微細なパタ
ーンを高解像力で露光することができるという従来にな
い優れた効果がある。

【００９０】また、請求項５、６及び請求項１７、１８
に記載の各発明によれば、スループットの著しい低下を
招くことなく、従来より一層微細なパターンを高解像力
で露光することが可能な露光方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】真空チャンバの天板を取り除いた状態の図１の
露光装置の概略平面図である。

【図３】図１の露光装置の制御系の概略構成を示すブロ
ック図である。

【図４】図１の電子鏡筒の内部構成の一例を示す図であ
る。

【図５】電子ビームによる修正露光の一具体例を説明す
るための図である（（Ａ）〜（Ｄ））。

【図６】電子ビームによる修正露光の他の具体例を説明
するための図である（（Ａ）〜（Ｄ））。

【図７】同一のデバイスパターンの一部を光露光により
ウエハ上に転写し、残りの一部を電子ビームによりウエ
ハ上の同一ショットに転写する露光方法の一例を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１０露光装置１６真空チャンバ２０ウエハステージ（基板ステージ、ステージ）２１レチクルステージ（第１露光システムの一部）２２照明系（第１露光システムの一部）２４アライメントセンサ（マーク検出系）２６電子光学系（第２露光システム）３０Ｘ、３０Ｙｏ、３０Ｙｅ、３０Ｙａ干渉計システ
ム４０主制御装置（制御手段）Ｗウエハ（感応基板）ＰＬ投影光学系（第１露光システムの一部）Ｘｏ第１測長軸Ｙｏ第２測長軸Ｙｅ第３測長軸Ｙａ第４測長軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感応基板上に所定のパターンを露光する
露光装置であって、前記感応基板を搭載して２次元面内を移動する基板ステ
ージと；前記基板ステージを収納する真空チャンバと；
前記真空チャンバに取り付けられ、前記基板ステージに
搭載された感応基板上に光によりパターンを露光する投
影光学系と；前記投影光学系と並んで前記真空チャンバ
に取り付けられ、前記基板ステージに搭載された感応基
板上に電子線によりパターンを露光する電子光学系と；
前記投影光学系及び前記電子光学系の各々で前記基板ス
テージに搭載された感応基板に露光できるように前記基
板ステージの位置を管理する干渉計システムとを有する
露光装置。
【請求項２】前記干渉計システムは、前記投影光学系
の光軸中心と前記電子光学系の光軸中心を結ぶ第１軸方
向の第１測長軸と、前記投影光学系の光軸中心で前記第
１測長軸と垂直に交差する第２測長軸と、前記電子光学
系の光軸中心で前記第１測長軸と垂直に交差する第３測
長軸とも少なくとも有することを特徴とする請求項１に
記載の露光装置。
【請求項３】前記投影光学系の光軸中心と前記電子光
学系の光軸中心を結ぶ第１軸上に、前記感応基板上に形
成された位置検出用マークを検出するマーク検出系を更
に有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】前記干渉計システムは、前記第１軸方向
の第１測長軸と、前記投影光学系の光軸中心で前記第１
測長軸と垂直に交差する第２測長軸と、前記電子光学系
の光軸中心で前記第１測長軸と垂直に交差する第３測長
軸と、前記マーク検出系の検出中心で前記第１測長軸と
垂直に交差する第４測長軸とを少なくとも有することを
特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】請求項１に記載の露光装置を用いて前記
感応基板を露光する露光方法であって、前記投影光学系により前記感応基板上にパターンを露光
する第１工程と；前記第１工程で前記感応基板上に露光
されたパターンを修正するために前記電子光学系により
露光する第２工程とを含む露光方法。
【請求項６】感応基板上にパターンを露光する露光方
法であって、前記感応基板上に光を用いてパターンを露光する第１工
程と；前記第１工程で露光されたパターンを修正するた
めに電子線を用いて前記感応基板を露光する第２工程と
を含む露光方法。
【請求項７】マイクロデバイスを製造するリソグラフ
ィ工程で使用される露光装置であって、感応基板を保持するステージと；前記ステージを収納す
る真空チャンバと；前記感応基板を光ビームで露光する
第１露光システムと；前記感応基板を電子ビームで露光
する第２露光システムとを備え、前記第１及び第２露光システムはそれぞれその少なくと
も一部が前記真空チャンバー外に配置されていることを
特徴とする露光装置。
【請求項８】前記第１露光システムは、前記光ビーム
で照射されるデバイスパターンを前記感応基板上に転写
し、前記第２露光システムは、前記デバイスパターンが
転写される前記感応基板上の区画領域の少なくとも一部
に前記電子ビームを照射することを特徴とする請求項７
に記載の露光装置。
【請求項９】前記第２露光システムは、前記第１露光
システムによって前記感応基板上に転写されたデバイス
パターンの一部に前記電子ビームを照射してその修正を
行なうことを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】前記第１露光システムは、前記感応基
板上にデバイスパターンの第１部分を転写し、前記第２
露光システムは、前記デバイスパターンの前記第１部分
と異なる第２部分を前記感応基板上に転写することを特
徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項１１】前記第２部分のパターンは、前記第１
部分のパターンよりも微細であることを特徴とする請求
項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】前記第１部分の面積は、前記第２部分
の面積よりも大きいことを特徴とする請求項１０又は１
１に記載の露光装置。
【請求項１３】前記第１露光システムは、前記光ビー
ムをマスクに照射する照明系と、前記マスクから出射す
る前記光ビームを前記感応基板上に投射する投影光学系
とを有し、前記投影光学系は前記感応基板側の少なくと
も一部が前記真空チャンバに取り付けられていることを
特徴とする請求項７〜１２のいずれか一項に記載の露光
装置。
【請求項１４】前記第２露光システムは、前記電子ビ
ームを前記感応基板上に投射する電磁レンズ系を有し、
該電磁レンズ系は前記感応基板側の少なくとも一部が前
記真空チャンバに取り付けられていることを特徴とする
請求項７〜１３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１５】前記第２露光システムは、ペンシルビ
ーム方式、可変成形ビーム方式、セルプロジェクション
方式、ブランキング・アパーチャ・アレイ方式、及びＥ
ＢＰＳのいずれか１つ、あるいはそれらを組み合わせた
ものであることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか
一項に記載の露光装置。
【請求項１６】マイクロデバイスを製造するリソグラ
フィ工程で使用される露光装置であって、光ビームが照射される第１パターンの少なくとも一部の
像を感応基板上に投影する投影光学系と；第２パターン
を転写するために電子ビームを前記感応基板上に投射す
る電子光学系と；前記投影光学系と前記電子光学系とが
それぞれ接続される真空チャンバと；前記真空チャンバ
内に配置され、前記第１及び第２パターンが前記感応基
板上の同一領域内に転写されるように前記基板を移動す
る装置とを備える露光装置。
【請求項１７】デバイスパターンを感応基板上に転写
する露光方法であって、光ビームが照射される第１パターンを前記感応基板上に
転写する工程と；前記第１パターンが転写される前記感
応基板上の区画領域内に、電子ビームを用いて第２パタ
ーンを転写する工程とを含む露光方法。
【請求項１８】前記第２パターンは前記第１パターン
よりも微細であることを特徴とする請求項１７に記載の
露光方法。