JPH10321498A

JPH10321498A - 投影露光装置及び該装置を使用した露光方法

Info

Publication number: JPH10321498A
Application number: JP9125204A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西; Masahiro Nei; 正洋根井; Kyoichi Suwa; 恭一諏訪; Shigeru Hirukawa; 茂蛭川; Shigeo Murakami; 成郎村上
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】１台で複数種類のレイヤへの露光が可能であ
ると共に、必要に応じてレチクル上のパターンの描画誤
差の影響を軽減できる投影露光装置を提供する。【解決手段】レチクルＲのパターンを投影光学系ＰＬ
１を介して縮小してウエハＷ上に投影する。投影光学系
ＰＬ１の投影倍率を可変として、高い解像度が必要なレ
イヤでは投影倍率を小さくしてレチクルパターンの描画
誤差の影響を軽減する。それ程高い解像度が要求されな
いレイヤでは、投影倍率を大きくして、走査露光方式で
露光する場合のレチクル上での走査長を短くするか、又
はウエハＷ上での露光領域を拡大することによって高い
スループットで露光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するた
めのリソグラフィ工程でマスクパターンを投影光学系を
介して縮小して感光性の基板上に転写するために使用さ
れる投影露光装置、及びこの投影露光装置を用いた露光
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、マスクと
してのレチクルのパターンを投影光学系を介して縮小し
て、フォトレジストが塗布されたウエハ上に投影する一
括露光型（ステッパー等）、又はステップ・アンド・ス
キャン方式等の走査露光型の縮小投影型の投影露光装置
が使用されている。従来は、一般にこの種の投影露光装
置のレチクルからウエハへの投影倍率（縮小倍率）は一
定であった。この場合、投影倍率が小さい程、レチクル
上のパターンの描画誤差の影響は少なくなる。しかしな
がら、レチクル上のパターンはウエハ上のパターンに比
べてその投影倍率の逆数倍で拡大する必要があると共
に、ウエハ上に形成される１つのチップパターンの大き
さは所定の規格等によって規定されているため、投影倍
率をあまりに小さくすると、レチクルを大型化する必要
がある。

【０００３】ところが、従来使用できるレチクルの大き
さは５インチ角、又は６インチ角であったため、従来の
投影倍率は１／４〜１／５倍に設定されていた。例えば
ウエハ上に形成されるチップパターンを２０ｍｍ角とす
ると、一括露光型で投影倍率が１／５倍の場合のレチク
ル上での転写対象領域（照明領域）の大きさは１００ｍ
ｍ角であり、一括露光型で投影倍率が１／４倍の場合の
レチクル上での転写対象領域の大きさは８０ｍｍ角とな
り、何れの場合でも６インチ角のレチクルが使用でき
る。

【０００４】また、一般に半導体素子はウエハ上に多層
の回路パターンを積み重ねて形成されると共に、ウエハ
上のレイヤには高い解像度と高い重ね合わせ精度とが要
求されるクリティカルレイヤ、中程度の解像度が必要と
される準クリティカルレイヤ、及び解像度と重ね合わせ
精度に対する要求が共にそれ程高くないラフレイヤ等が
ある。そのため、従来より互いに解像度の異なる複数の
投影露光装置をミックス・アンド・マッチ方式で使用す
ることも行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来の投影
露光装置では、投影倍率は１／４〜１／５倍に設定され
ていた。しかしながら、最近は半導体素子の集積度が益
々向上し、必要な解像度がより微細化しているため、投
影倍率が１／４〜１／５倍程度では、レチクル上のパタ
ーンの描画誤差によって必要な解像度及び重ね合わせ精
度が得られなくなりつつある。一方、単に投影倍率を１
／５倍より小さくしたのでは、現在広く使用されている
６インチ角のレチクルでは対応できなくなりつつある。
これに関して、従来例としては、投影倍率を１／１０倍
以下とした例もあるが、投影倍率が１／１０倍以下にな
ると、ウエハ上のチップパターンに比べてレチクルのパ
ターン領域を１０倍以上にする必要があるため、使用で
きるマスクブランクの確保が困難となる。

【０００６】また、種々のレイヤへの露光を行う場合、
従来は各投影露光装置の投影倍率が固定されていたた
め、複数の異なる投影露光装置をミックス・アンド・マ
ッチ方式で使用する必要があった。具体的に例えば、ク
リティカルレイヤ用の投影露光装置と準クリティカルレ
イヤ用の投影露光装置との組み合わせや、クリティカル
レイヤ用の投影露光装置とラフレイヤ用の投影露光装置
との組み合わせのように、少なくとも２種類の投影露光
装置の導入が必要となる。また、例えばクリティカルレ
イヤ用の投影露光装置を導入してある場合に、２台目の
投影露光装置として準クリティカルレイヤ又はラフレイ
ヤ用の何れの機種を選択するかによっては、回路設計に
制約を与えることにもなるという不都合があった。この
ため、最近はコストパフォーマンスを高めて、設備全体
の導入コストを抑制する観点より、できれば１台で複数
種類のレイヤへの露光が可能な投影露光装置も要求され
ている。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、１台で複数種類
のレイヤへの露光が可能な投影露光装置を提供すること
を第１の目的とする。更に本発明は、レチクル上のパタ
ーンの描画誤差の影響を軽減できる投影露光装置を提供
することを第２の目的とする。更に本発明は、そのよう
な投影露光装置を用いた効率的な露光方法を提供するこ
とを第３の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、マスク（Ｒ）に形成されたパターンの像を投影光
学系を介して基板（Ｗ）上に投影露光する投影露光装置
において、その投影光学系としてマスク（Ｒ）から基板
（Ｗ）に対する投影倍率が切り換え自在である倍率可変
の投影光学系（１７，１６Ａ，１６Ｂ）を用い、この投
影光学系の投影倍率に応じて所定の結像特性を調整する
ための結像特性調整部材（１３，１４；１５Ａ，１５
Ｂ；１８Ａ，１８Ｂ）を設け、転写条件（解像度、スル
ープット等）に応じてその投影光学系の投影倍率を切り
換えると共に、切り換え後の投影倍率に応じてその結像
特性調整部材を介してその所定の結像特性を調整するも
のである。

【０００９】斯かる本発明の投影露光装置によれば、例
えば高い解像度及び高い重ね合わせ精度が必要なレイヤ
では、マスクパターンの描画誤差の影響を軽減するため
に投影倍率を縮小倍率で、且つ最も小さく設定し、それ
程高い解像度が必要とされないレイヤでは、投影倍率を
より大きく設定する。基板上での露光領域が同程度で投
影倍率が大きい（縮小率が小さい）場合には、マスクパ
ターンは小さくできるため、走査露光方式で露光するも
のとして、走査速度がマスク側の移動速度で規定される
ものとすると、露光時間は短縮されて、露光工程のスル
ープットが向上する。一方、マスク上での転写対象領域
が同程度で投影倍率が小さい場合には、基板上で一度に
露光できる露光領域が大きくなるため、同様にスループ
ットが向上する。従って、解像度を重視する際には投影
倍率を小さくして、スループットを重視する際には投影
倍率を大きくすればよいことになり、これによって１台
で複数種類のレイヤへの露光が可能となり、異なるレイ
ヤ間のマッチング精度も向上する。

【００１０】具体的に、クリティカルレイヤに露光する
際には、投影倍率を縮小倍率で、且つ最も小さく設定
し、準クリティカルレイヤ又はラフレイヤに露光する際
には投影倍率をそれより大きく設定すればよい。また、
例えば準クリティカルレイヤ用とラフレイヤ用とに切り
換えることも可能であり、この場合には準クリティカル
レイヤへの露光時には投影倍率を縮小倍率で、且つ最も
小さく設定し、ラフレイヤへの露光時には投影倍率をそ
れより大きく設定すればよい。

【００１１】また、投影倍率の切り換えによってディス
トーション特性、コマ収差、若しくは非点収差が変化し
たり、又はマスクと基板との間の距離が変化したりする
ことがあるが、これらに対してはその結像特性調整部材
で対応すればよい。この場合、その倍率可変の投影光学
系によるそのマスクからその基板に対する投影倍率は、
１／５倍より小さく１／７倍以上の倍率αと、１／２倍
以下で１／５倍以上の倍率βとの間で切り換え自在であ
ることが望ましい。倍率αを選択した場合には、従来の
１／４〜１／５倍に比べて小さいと共に、マスクとして
は例えば９インチ角のマスクを使用することができるた
め、マスクパターンの描画誤差の影響が軽減されて、解
像度や重ね合わせ精度が向上する。一方、倍率βで露光
を行うものとすると、従来と同等の解像度等を得ること
ができると共に、高いスループットが得られる。

【００１２】この場合、更に倍率αを１／６倍として、
倍率βを１／２〜１／４倍とすることが望ましい。現状
のウエハ上での１つのチップパターンの大きさは、例え
ば２５×３３ｍｍ²であり、これに対して投影倍率１／
６で露光を行うものとすると、マスクパターンの大きさ
は６倍、即ち長手方向で１９８ｍｍとなる。従って、ア
ライメントマーク等の余裕を持たせても９インチ（≒２
２８ｍｍ）角のマスクであれば使用可能であり、且つマ
スクパターンの描画誤差の影響が軽減される。従って、
９インチ角のマスクを使用する場合には、特に投影倍率
を１／６倍とすることによって、高い解像度を得ること
ができると共に、そのマスクに現状及び将来的に必要と
されるパターンを描画することができる。

【００１３】また、倍率βを倍率αの整数倍としてもよ
い。これは、倍率αを１／６にする場合には、倍率βを
２／６（＝１／３）、又は３／６（＝１／２）等に設定
することを意味する。この場合、マスク上での転写対象
領域の大きさが一定であるとすると、倍率の切り換えに
よって基板上での露光領域の大きさが整数倍の２乗で変
化し、一方、基板上での露光領域の大きさが一定である
とすると、倍率の切り換えによってマスクパターンの大
きさが整数倍に変化する。従って、倍率を整数倍にする
ことによって、１回で露光できるチップパターンの個数
を整数倍の２乗、又は整数倍にできるため、スループッ
トを大きく向上できる。

【００１４】また、本発明において、その倍率可変の投
影光学系による基板上での投影領域の大きさを、この投
影光学系の投影倍率に依らずに一定としてもよい。この
場合には、一例として投影倍率を１／６倍と１／４倍と
に切り換えるとよい。投影倍率を１／６倍とすると、マ
スクパターンの描画誤差の影響が軽減され、投影倍率を
１／４倍とすると、マスクパターンが小さくて済むた
め、走査露光方式で露光する場合にはスループットが向
上する。

【００１５】また、その倍率可変の投影光学系によるそ
のマスク上での転写対象領域の大きさを、この投影光学
系の投影倍率に依らずに一定としてもよい。この場合に
は、一例として投影倍率を１／６倍と２／６倍、又は３
／６倍との間で切り換えればよい。投影倍率を１／６倍
とするとマスクパターンの描画誤差の影響が軽減され、
投影倍率を２／６倍、又は３／６倍とすると、基板上で
一度に露光できる面積が広くなるためスループットが向
上する。

【００１６】また、上記のようにその結像特性調整部材
の一例は、その投影光学系のディストーションを補正す
るディストーション補正部材（１５Ａ，１５Ｂ）、又は
そのマスクのその投影光学系の光軸方向の位置を調整す
るマスク移動装置（１３，１４）である。次に、本発明
による露光方法は、上記の本発明による投影露光装置を
用いた露光方法であって、その基板上で高い解像度が必
要とされる第１のレイヤに対してはその投影光学系の投
影倍率を小さく設定し、その基板上でその第１のレイヤ
に比べて解像度が低くともよい第２のレイヤに対しては
その投影光学系の投影倍率を大きく設定するものであ
る。即ち、解像度を重視するレイヤでは投影倍率を小さ
くしてマスクパターンの描画誤差の影響を軽減し、スル
ープットを重視するレイヤでは投影倍率を大きくするこ
とで、種々のレイヤへの露光に対応できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
につき図１〜図３を参照して説明する。本例は、ステッ
プ・アンド・スキャン方式で縮小投影型の投影露光装置
に本発明を適用したものである。図１は本例の投影露光
装置を示し、この図１において、上部に照明光学系の光
源系１が配置されている。光源系１内で、ＫｒＦエキシ
マレーザ光源よりなる露光光源２から射出された波長２
４８ｎｍのレーザビームよりなる露光光ＩＬは、レンズ
３Ａ及び３Ｂよりなるビーム整形光学系によって断面形
状が拡大された後、ミラー４で反射されて、可変ＮＤフ
ィルタ板等からなる光量制御部材５を経てフライアイレ
ンズ６に入射する。フライアイレンズ６の射出面には可
変の照明系開口絞り（σ絞り）７が配置されており、フ
ライアイレンズ６を通過して照明系開口絞り７を通過し
た露光光ＩＬは、光源系１の外部の第１照明系８Ａ、又
は第２照明系８Ｂに入射する。なお、露光光としては、
ＫｒＦエキシマレーザ光以外にＡｒＦエキシマレーザ
光、若しくはＹＡＧレーザの高調波、又は水銀ランプの
ｉ線やｇ線等の輝線等を使用することができる。

【００１８】本例では、後述のように投影光学系の投影
倍率が切り換えられるように構成されており、その投影
倍率の切り換えに応じて第１照明系８Ａ、又は第２照明
系８Ｂの何れかが露光光ＩＬの光路上に設定される。照
明系８Ａ及び８Ｂは照明系切り換えガイド９に沿って移
動自在に配置され、倍率切り換え制御系１１が照明系８
Ａ及び８Ｂを照明系切り換えガイド９に沿って駆動する
ことによって、指定された照明系８Ａ，８Ｂが露光光Ｉ
Ｌの光路上に配置される。倍率切り換え制御系１１に
は、装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりな
る主制御系１０から投影倍率の情報等が供給される。

【００１９】照明系８Ａ及び８Ｂは、それぞれリレーレ
ンズ系、可変視野絞り（レチクルブラインド）、露光量
制御用の光量計測系、及びコンデンサレンズ等より構成
されている。図１では露光光ＩＬの光路上に第１照明系
８Ａが設定された状態が示されている。照明系８Ａ又は
８Ｂを通過した露光光ＩＬは、レチクルＲのパターン面
（下面）の転写対象領域としての矩形の照明領域を均一
な照度分布で照明する。本例では、レチクルＲとして外
形が９インチ角のレチクル（９インチレチクル）が使用
されている。レチクルＲを通過した露光光ＩＬは、両
側、又はウエハ側に片側テレセントリックな投影光学系
ＰＬ１を経て、フォトレジストが塗布されたウエハＷの
表面の矩形の露光領域にレチクルＲの照明領域内のパタ
ーンの縮小像を形成する。ウエハＷはその表面が投影光
学系ＰＬ１の像面に合致するように保持されている。

【００２０】本例の投影光学系ＰＬ１は、レチクルＲか
らウエハＷに対する投影倍率（縮小倍率）を小さい所定
の倍率αとそれより大きい所定の倍率βとの何れかに切
り換えられるように構成されている。本例では一例とし
て、倍率αは１／６倍で、倍率βは１／４倍である。こ
の場合、投影光学系ＰＬ１中で中央の共通結像系１７は
動かないように固定されており、何れの倍率でも共通に
使用される。また、共通結像系１７に対してレチクルＲ
側に、第１の変倍光学系１６Ａ及び第２の変倍光学系１
６Ｂが結像系切り換えガイド１９に沿って移動自在に配
置され、投影倍率を倍率αにする場合には第１の変倍光
学系１６Ａが共通結像系１７の上部に配置され、投影倍
率を倍率βにする場合には第２の変倍光学系１６Ｂが共
通結像系１７の上部に配置される。変倍光学系１６Ａ，
１６Ｂの駆動も倍率切り換え制御系１１によって制御さ
れている。また、照明光学系側では、投影倍率を倍率α
に設定する場合には第１照明系８Ａが露光光ＩＬの光路
上に設定され、倍率βに設定する場合には第２照明系８
Ｂが露光光ＩＬの光路上に設定される。更に、投影倍率
を切り換える際には、光源系１内の照明系開口絞り７に
よって設定されるコヒーレンスファクタ等の調整等も行
われる。

【００２１】また、投影倍率を切り換えるとディストー
ション、コマ収差、及び非点収差等の状態も変化するた
め、それらを補正するために、先ず変倍光学系１６Ａ及
び１６Ｂとそれぞれ一体的にディストーション補正板１
５Ａ及び１５Ｂが組み込まれており、倍率αに設定され
る際にはディストーション補正板１５ＡがレチクルＲの
下方に設置され、倍率βに設定される際にはディストー
ション１５ＢがレチクルＲの下方に設置される。更に、
共通結像系１７のウエハＷ側の面にはコマ収差、及び非
点収差を補正するためのコマ非点収差補正板１８Ａ及び
１８Ｂが回転装置２０によって切り換え自在に配置され
ている。回転装置２０の動作も倍率切り換え制御系１１
によって制御されており、投影倍率を倍率αに設定する
場合にはコマ非点収差補正板１８Ａが共通結像系１７の
ウエハ側に設定され、倍率βに設定する場合にはコマ非
点収差補正板１８Ｂが共通結像系１７のウエハ側に設定
される。更に、本例では投影倍率を切り換えると、レチ
クルＲのパターン面とウエハＷの表面とを共役にするた
めの間隔が変化するため、投影倍率の切り換えに応じて
倍率切り換え制御系１１がレチクルＲの高さを調整でき
るように構成されている。

【００２２】なお、照明系８Ａ，８Ｂの切り換え、変倍
光学系１６Ａ，１６Ｂの切り換え、及びコマ非点収差補
正板１８Ａ，１８Ｂの切り換え時の位置決めはμｍオー
ダの精度で制御する必要がある。そのため、それらの光
学系はそれぞれレーザ干渉計、高精度なリニアエンコー
ダ、又はロータリエンコーダ等の位置検出系を介して高
い再現性で高精度に位置決めされている。

【００２３】また、大気圧の変化や露光光の照射による
熱変形等によって投影倍率やディストーション等の結像
特性が変化する恐れもあるため、共通結像系１７内には
例えば所定の気密室内の気体圧力を制御する倍率補正機
構が組み込まれ、変倍光学系１６Ａ及び１６Ｂにはそれ
ぞれ所定のレンズを光軸方向に微動したり傾斜させたり
するディストーション補正機構が組み込まれている。主
制御系１１が不図示の環境センサを介して大気圧変化等
をモニタすると共に、照明系８Ａ，８Ｂ内の光量計測系
を介して積算露光エネルギーをモニタし、これらの計測
結果に応じて結像特性制御系２９を介して、共通結像系
１７内の倍率補正機構、及び変倍光学系１６Ａ，１６Ｂ
内のディストーション補正機構の駆動量を制御する。こ
れによって、大気圧変化等があっても結像特性が一定に
維持される。

【００２４】以下、共通結像系１７の光軸ＡＸに平行に
Ｚ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行に
Ｘ軸を取り、図１の紙面に垂直にＹ軸を取って説明す
る。このとき、レチクルＲはレチクルステージ１２上に
真空吸着によって保持され、レチクルステージ１２は空
気軸受け（エアガイド）を介してレチクルベース１３上
に載置され、レチクルステージ１２はリニアモータ等に
よってレチクルベース１３に沿ってＹ方向（走査方向）
に一定速度で移動できると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、回転
方向に微動できるように構成されている。レチクルステ
ージ１２の位置は不図示のレーザ干渉計によって高精度
に計測され、計測結果が主制御系１０に供給され、主制
御系１０は計測結果に基づいてレチクルステージ駆動系
２３を介してレチクルステージ１２の動作を制御する。
また、レチクルベース１３は、スライド装置１４によっ
てＺ方向に移動できるように支持され、レチクルベース
１３のＺ方向の位置は倍率切り換え制御系１１によって
設定される。

【００２５】一方、ウエハＷは不図示のウエハホルダを
介してウエハステージ２１上に載置されている。ウエハ
ステージ２１は、ウエハＷのＺ方向の位置や傾斜角を制
御するＺチルトステージ、及びＸＹステージより構成さ
れ、このＸＹステージが空気軸受けを介して定盤上に載
置されている。そのＸＹステージはその定盤上でリニア
モータ等によってＹ方向に一定速度で移動できると共
に、Ｘ方向及びＹ方向にステップ移動できるように構成
されている。ウエハステージ２１の位置も不図示のレー
ザ干渉計によって計測され、計測結果が主制御系１０に
供給され、主制御系１０はその計測結果に基づいてウエ
ハステージ駆動系２４を介してウエハステージ２１の動
作を制御する。走査露光時には、レチクルステージ１２
を介してレチクルＲが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度
ＶＲで走査されるのと同期して、ウエハステージ２１を
介してウエハＷが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度γ・
ＶＲで走査される。γはそのときの投影光学系ＰＬ１の
投影倍率である。

【００２６】また、本例の投影光学系ＰＬ１の走査方向
の前後には、斜入射方式でウエハＷの表面の複数の計測
点でＺ方向の位置（フォーカス位置）を先読みするため
の多点の焦点位置検出系（以下、「ＡＦセンサ」と呼
ぶ）が設置されている。図１では、手前側の照射光学系
２７、及び受光光学系２８よりなるＡＦセンサ２７，２
８が示されている。例えばウエハＷを＋Ｙ方向（図１の
紙面に対して向こう側）に走査する場合には、照射光学
系２７からウエハＷ上の露光領域に対して−Ｙ方向にあ
る複数の計測点に、光軸ＡＸに対して斜めにスリット像
が投影され、スリット像からの反射光が受光光学系２８
で受光され、受光光学系２８ではそれらの計測点でのデ
フォーカス量に対応したフォーカス信号を主制御系１０
に供給する。主制御系１０では、先読みされたデフォー
カス量に基づいてウエハステージ２１内のＺチルトステ
ージを駆動することによって、走査露光中にウエハＷの
表面を投影光学系ＰＬ１の像面にオートフォーカス方式
で合焦させる。一方、ウエハＷが−Ｙ方向に走査される
場合には、投影光学系ＰＬ１に対して＋Ｙ方向に有るＡ
Ｆセンサの計測結果に基づいてウエハＷの表面が合焦さ
れる。

【００２７】また、ウエハステージ２１上のウエハＷの
近傍にはアライメント用の種々の基準マークが形成され
た基準マーク部材２２が取り付けられている。更に、レ
チクルＲのパターン領域の近傍にもアライメントマーク
（不図示）が形成されており、これらのアライメントマ
ークに対応してレチクルＲの上方の−Ｘ方向に退避自在
のミラーを介してレチクルアライメント顕微鏡（以下、
「ＲＡ顕微鏡」と呼ぶ）２６Ａが配置され、レチクルＲ
の上方の＋Ｘ方向にも同様のＲＡ顕微鏡２６Ｂ（図３参
照）が配置され、これらのＲＡ顕微鏡２６Ａ，２６Ｂの
計測結果が主制御系１０に供給されている。主制御系１
０は、ＲＡ顕微鏡２６Ａ，２６Ｂの計測結果に基づいて
レチクルＲのウエハステージ２１に対するアライメント
を行う。また、投影光学系ＰＬ１の共通結像系１７の側
面にはオフ・アクシス方式のアライメントセンサ２５が
配置され、アライメントセンサ２５の計測結果も主制御
系１０に供給され、その計測結果に基づいてウエハＷの
アライメントが行われる。

【００２８】次に、本例の投影光学系ＰＬ１の投影倍率
の切り換え時の動作につき図２を参照して説明する。図
２（ａ）は本例の投影光学系ＰＬ１を倍率α（以下、１
／６倍とする）に設定した状態、図２（ｃ）は図２
（ａ）に対応するレチクルＲ上の照明領域を示してい
る。また、図２（ｂ）はその投影光学系ＰＬ１を倍率β
（以下、１／４倍とする）に設定した状態、図２（ｄ）
は図２（ｂ）に対応するレチクルＲ上の照明領域を示し
ている。なお、図２（ａ），（ｂ）において、図１のデ
ィストーション補正板１５Ａ，１５Ｂ等は省略してい
る。

【００２９】図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、投影
光学系ＰＬ１の投影倍率を１／６倍から１／４倍に切り
換える際に、変倍光学系１６Ａが変倍光学系１６Ｂに交
換されて、レチクルＲはＺ１だけ低く設定されている。
また、本例では投影光学系ＰＬ１の投影倍率を切り換え
た場合でも、ウエハＷ上での矩形の露光領域３４の大き
さは一定であり、露光領域３４のＸ方向（非走査方向）
の幅は共にＤ１である。また、レチクルＲのパターン面
での照明領域はその露光領域３４を投影倍率の逆数倍で
拡大した領域であるため、本例では図２（ｃ）に示すよ
うに、投影倍率が１／６倍の場合のレチクルＲ上の照明
領域３３Ａは露光領域３４に対して６倍に拡大され、図
２（ｄ）に示すように、投影倍率が１／４倍の場合のレ
チクルＲ上の照明領域３３Ｂは露光領域３４に対して４
倍に拡大されている。即ち、図２（ｃ），（ｄ）におい
て、照明領域３３Ａは、投影光学系ＰＬ１の有効照明領
域３２Ａにほぼ内接するＸ方向（非走査方向）の幅Ｄ２
（＝６・Ｄ１）の矩形領域であり、照明領域３３Ｂは、
投影光学系ＰＬ１の有効照明領域３２Ｂにほぼ内接する
Ｘ方向の幅Ｄ３（＝４・Ｄ１）の矩形領域である。そし
て、照明領域３３ＡとレチクルＲとをＹ方向に相対走査
することによって、レチクルＲ上の大きな矩形のパター
ン領域３１Ａ内のパターンがウエハ上に転写され、照明
領域３３ＢとレチクルＲとをＹ方向に相対走査すること
によって、レチクルＲ上の小さな矩形のパターン領域３
１Ｂ内のパターンがウエハ上に転写される。

【００３０】具体的に、ウエハＷ上に形成するチップパ
ターンの大きさを２５×３３ｍｍ²として、その長手方
向に走査を行うものとすると、図２（ａ），（ｂ）のウ
エハＷ上の露光領域３４のＸ方向の幅Ｄ１は２５ｍｍと
なる。そして、図２（ｃ）の投影倍率が１／６倍でのレ
チクルＲ上のパターン領域３１Ａの大きさはほぼ１５０
（＝２５×６）×１９８（＝３３×６）ｍｍ²となり、
パターン領域３１Ａの近傍にアライメントマークを設け
る幅を考慮しても、９インチ（≒２２８ｍｍ）角のレチ
クルＲであればパターン領域３１Ａを設けることができ
る。これに対して、従来の６インチ（≒１５２ｍｍ）角
のレチクルでは、そのパターン領域３１Ａを形成するこ
とはできない。また、図２（ｄ）の投影倍率が１／４倍
でのレチクルＲ上のパターン領域３１Ｂの大きさはほぼ
１００×１３２ｍｍ²となり、９インチ角のレチクルＲ
上にはそのパターン領域３１Ｂをかなりの余裕を持って
形成できる。この意味で、投影倍率を１／４倍にすると
きには、６インチ角のレチクルを使用するようにしても
よい。但し、６インチ角のレチクルを使用する際にはレ
チクルステージ１２のレチクル支持機構を切り換える必
要がある。

【００３１】本例においては露光領域３４は一定である
ため、投影倍率を１／６倍にする場合には、レチクルＲ
に描画されるパターンの描画誤差はウエハＷ上では投影
倍率が１／４倍の場合に比べて２／３に縮小される。従
って、本例ではクリティカルレイヤのように高い解像度
及び高い重ね合わせ精度が要求される用途では、投影倍
率を１／６倍にする。これによって、レチクル上のパタ
ーンの描画誤差の影響が少なくなる。

【００３２】一方、投影倍率を１／４倍にする場合に
は、レチクルＲ上のパターン領域３１Ｂの走査方向の長
さは投影倍率が１／６倍の場合に比べて２／３になる。
縮小倍率で走査露光を行うときには、レチクルステージ
１２の走査速度はウエハステージ２１の走査速度に比べ
て投影倍率の逆数倍（ここでは６倍、又は４倍）である
ため、走査速度の上限はレチクルステージ１２の機構に
よってほぼ決定される。従って、投影倍率に依らずにレ
チクルステージ１２の走査速度が同じ（最高速度）であ
るとすると、１回の走査露光に要する時間はレチクルＲ
のパターン領域の走査方向の長さにほぼ比例するため、
投影倍率を１／４倍にする場合の露光時間は投影倍率が
１／６倍の場合に比べてほぼ２／３になり、露光工程の
スループットは向上する。従って、本例では準クリティ
カルレイヤやラフレイヤのようにそれ程高い解像度や重
ね合わせ精度が必要とされない用途では、投影倍率を１
／４倍にしてスループットを高めることとしている。

【００３３】また、１ＧビットＤＲＡＭの第２世代のチ
ップパターンの大きさの規格は、例えば２７×１３．５
ｍｍ²と言われている。この場合、チップパターン間の
ストリートラインを考慮すると、２つの短辺方向に隣接
するチップパターンの全体の大きさはほぼ２７×３０ｍ
ｍ²になる。そこで、投影倍率を１／６倍にした場合に
は、本例の９インチ角のレチクルＲ上にその１Ｇビット
ＤＲＡＭの第２世代のチップパターンの２個取りの原版
パターンを形成することができるため、その第２世代の
チップパターンをレチクルの描画誤差の影響を低減した
上で、効率的に製造できることになる。

【００３４】なお、本例では露光光源１としてパルス光
源であるエキシマレーザ光源が使用されているため、投
影光学系ＰＬ１の投影倍率を切り換える場合には、照明
系８Ａ，８Ｂの切り換えや照明系開口絞り７の切り換え
の他に、ウエハＷに対する露光量を制御するために、投
影倍率に応じて露光光ＩＬのパルスエネルギーやパルス
周波数の制御も行う必要がある。

【００３５】また、本例では投影倍率を切り換えた場合
でもウエハＷ上での露光領域３４の大きさを一定とし
て、レチクルＲ上のパターン領域３１Ａ，３１Ｂの大き
さを切り換えている。このようにレチクルＲ上のパター
ン領域３１Ａ，３１Ｂの大きさが変わる場合、それらの
パターン領域の近傍に形成されるアライメントマークの
位置も変化することになる。そこで、投影倍率を切り換
えた場合には、図１のＲＡ顕微鏡２６Ａ等による検出位
置も図３に示すように切り換える必要がある。

【００３６】図３（ａ）はレチクルＲ上のアライメント
マークを示す平面図、図３（ｂ）はそのレチクルＲの周
辺の部材を示す正面図であり、図３（ｂ）に示すよう
に、投影倍率が１／６倍の場合にはレチクルＲの両端部
のアライメントマーク３６Ａ及び３６Ｂが使用され、投
影倍率が１／４倍の場合にはレチクルＲの中央に近い点
線で示すアライメントマーク３７Ａ及び３７Ｂが使用さ
れる。図３（ａ）に示すように、アライメントマーク３
６Ａ，３６Ｂは投影倍率が１／６倍の場合の大きな照明
領域３３Ａの両端部で、且つ有効照明領域３２Ａ内に形
成され、アライメントマーク３７Ａ，３７Ｂは投影倍率
が１／４倍の場合の小さな照明領域３３Ｂの両端部で、
且つ有効照明領域３２Ｂ内に形成されている。そして、
投影倍率を１／６倍としてアライメントマーク３６Ａ，
３６Ｂの位置を検出する場合には、アライメントマーク
３６Ａ及び３６Ｂ上に退避自在なミラー３５Ａ及び３５
Ｂが設定され、ミラー３５Ａに対向するようにＲＡ顕微
鏡２６Ａが配置され、ミラー３５Ｂに対向するようにＲ
Ａ顕微鏡２６Ｂが配置される。即ち、図３（ａ）に示す
ように、アライメントマーク３６Ａ及び３６Ｂを囲む領
域にそれぞれＲＡ顕微鏡２６Ａ及び２６Ｂの観察視野２
６Ａａ及び２６Ｂａが設定される。

【００３７】その後、図１のウエハステージ２１を駆動
することによって、基準マーク部材２２上の２つの所定
の基準マークの中心が共通結像系１７の光軸ＡＸ付近に
設定され、例えばそれらの基準マークが底面側から露光
光ＩＬと同じ波長域の照明光で照明される。その照明光
は、図３（ｂ）において、投影光学系を介してアライメ
ントマーク３６Ａ及び３６Ｂを照明し、アライメントマ
ーク３６Ａ，３６Ｂを通過した照明光がそれぞれミラー
３５Ａ，３５Ｂを経てＲＡ顕微鏡２６Ａ，２６Ｂに入射
し、ＲＡ顕微鏡２６Ａ及び２６Ｂではそれぞれアライメ
ントマーク３６Ａ及び３６Ｂの対応する基準マーク像か
らの位置ずれ量を検出し、検出結果を図１の主制御系１
０に供給する。主制御系１０では、例えば２つの基準マ
ーク像に対してアライメントマーク３６Ａ及び３６Ｂが
対称に重なるようにレチクルのアライメントを行う。

【００３８】一方、投影倍率を１／４倍として内側のア
ライメントマーク３７Ａ，３７Ｂの位置を検出する場合
には、アライメントマーク３７Ａ，３７Ｂ上の位置Ａ
１，Ａ２にミラー３５Ａ及び３５Ｂが移動され、図３
（ａ）に示すようにアライメントマーク３７Ａ及び３７
Ｂを囲む位置Ｂ１及びＢ２にそれぞれＲＡ顕微鏡２６Ａ
及び２６Ｂの観察視野２６Ａａ及び２６Ｂａが設定され
る。この場合にも、投影倍率が１／６倍の場合と同じ基
準マークを使用することによって、それらの基準マーク
像に対するアライメントマーク３７Ａ，３７Ｂの位置ず
れ量に基づいてレチクルのアライメントが行われる。

【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態につき図
４〜図６を参照して説明する。本例でも図１の投影露光
装置と同様のステップ・アンド・スキャン方式の投影露
光装置を使用する。本例で使用される投影光学系も投影
倍率可変であるが、図１の投影光学系ＰＬ１とは異なっ
て、投影倍率を切り換えた場合でもレチクル上での照明
領域は一定となっている。また、本例では投影光学系の
投影倍率を倍率αから倍率βに切り換えるものとして、
倍率αは１／６倍であるが、倍率βは２／６（＝１／
３）倍、又は３／６（＝１／２）倍とされている。以
下、本例において、第１の実施の形態と異なる部分につ
き詳細に説明する。

【００４０】図４（ａ）は本例の投影光学系ＰＬ２を倍
率α（以下、１／６倍とする）に設定した状態、図４
（ｃ）は図４（ａ）に対応するウエハＷ上の露光領域３
４Ａを示している。また、図４（ｂ）はその投影光学系
ＰＬ２を倍率β（以下、２／６倍とする）に設定した状
態、図４（ｄ）は図４（ｂ）に対応するウエハＷ上の露
光領域３４Ｂを示している。本例で、投影倍率を１／６
倍に設定する際には、共通結像系１７上に第１の変倍光
学系１６Ｃが配置され、投影倍率を２／６倍に設定する
際には、共通結像系１７上に第２の変倍光学系１６Ｄが
配置されると共に、投影倍率を１／６倍から２／６倍に
切り換える際にレチクルＲのＺ方向の位置（共通結像系
１７の光軸ＡＸ方向の位置）はＺ２だけ低く設定されて
いる。なお、本例でも投影倍率の切り換えに応じてディ
ストーション補正板やコマ非点収差補正板を切り換える
必要があるが、これらは省略されている。

【００４１】図４（ａ），（ｂ）に示すように、本例で
は投影光学系ＰＬ２の投影倍率を切り換えた場合でも、
レチクルＲ上での矩形の照明領域３３の大きさは一定で
あり、照明領域３３のＸ方向（非走査方向）の幅は共に
Ｅ１である。また、ウエハＷ上での露光領域はその照明
領域３３を投影倍率で縮小した領域であるため、本例で
は図４（ｃ）に示すように、投影倍率が１／６倍の場合
のウエハＷ上の露光領域３４Ａは照明領域３３に対して
１／６倍に縮小され、図４（ｄ）に示すように、投影倍
率が２／６倍の場合のウエハＷ上の露光領域３４Ｂは照
明領域３３に対して２／６倍に縮小されている。即ち、
図４（ｃ），（ｄ）において、露光領域３４Ａは非走査
方向（Ｘ方向）の幅Ｅ２（＝Ｅ１／６）の矩形領域であ
り、露光領域３４Ｂは非走査方向の幅Ｅ３（＝２・Ｅ１
／６）の矩形領域であり、露光領域３４Ｂの非走査方向
の幅Ｅ３は露光領域３４Ａの幅Ｅ２に比べて２倍となっ
ている。本例でも、照明領域３３に対してレチクルＲを
Ｙ方向に走査するのに同期して、露光領域３４Ａ、又は
３４Ｂに対してウエハＷをＹ方向に走査することによっ
て、それぞれウエハＷ上の幅Ｅ２のショット領域４０、
又は幅Ｅ３のショット領域４１にレチクルＲ上のパター
ン像が転写される。

【００４２】この際に、投影倍率に依らずに、レチクル
Ｒ上でのパターン領域の走査方向の幅も一定であるとす
ると、投影倍率が１／６倍の場合のショット領域４０に
対して、投影倍率が２／６倍の場合のショット領域４１
の大きさはＸ方向、Ｙ方向共に２倍である。従って、シ
ョット領域４０内に１つのチップパターンを形成するも
のとすると、ショット領域４１に対しては同じ大きさの
チップパターンを４つ形成することができる。

【００４３】具体的に、本例でも９インチ（≒２２８ｍ
ｍ）角のレチクルＲが使用されているため、レチクルＲ
上にＸ方向の幅Ｅ１が１８０ｍｍの原版パターンを描画
するものとする。この場合、図４（ｃ）の投影倍率が１
／６倍でのウエハＷ上でのショット領域４０のＸ方向の
幅Ｅ２は３０ｍｍとなり、図４（ｄ）の投影倍率が２／
６倍でのウエハＷ上でのショット領域４１のＸ方向の幅
Ｅ３は６０ｍｍとなり、ショット領域４１内には３０ｍ
ｍ角のチップパターンを４個形成できる。

【００４４】本例においても、投影倍率を１／６倍にす
る場合には、レチクルＲに描画されるパターンの描画誤
差はウエハＷ上では投影倍率が２／６倍の場合に比べて
１／２に縮小される。従って、本例ではクリティカルレ
イヤのように高い解像度及び高い重ね合わせ精度が要求
される用途では、投影倍率を１／６倍にする。これによ
って、レチクル上のパターンの描画誤差の影響が少なく
なる。

【００４５】一方、投影倍率を２／６倍にする場合に
は、レチクルＲ上のパターン領域は同一であるため、１
回の走査露光に要する時間は投影倍率が１／６倍の場合
と同じである。ところが、投影倍率を２／６倍にする場
合には、ウエハＷ上でのショット領域の大きさが４倍に
なるため、１枚のウエハＷに対する走査露光の回数がほ
ぼ１／４に減少し、結果として全体の露光時間が投影倍
率が１／６倍の場合に比べてほぼ１／４に大きく減少す
る。即ち、露光工程のスループットは大幅に向上する。
従って、本例では準クリティカルレイヤやラフレイヤの
ようにそれ程高い解像度や重ね合わせ精度が必要とされ
ない用途では、投影倍率を２／６倍にしてスループット
を高めることとしている。

【００４６】なお、上記の実施の形態では投影光学系Ｐ
Ｌ２の倍率βは２／６倍とされているが、その倍率βを
３／６倍としてもよい。レチクルＲ上でのパターン領域
の大きさを共通にして、そのように投影倍率を３／６倍
にすると、ウエハＷ上でのショット領域の大きさは投影
倍率が１／６倍の場合に比べて縦横共に３倍となり、面
積では９倍となる。従って、露光時間がほぼ１／９とな
り、スループットは大幅に向上する。

【００４７】なお、この第２の実施の形態では、投影倍
率を切り換えた際に、レチクルＲ上のパターン領域の幅
は一定であるが、ウエハＷ上での露光領域の幅は変化す
る。そこで、レチクルのアライメント時に投影倍率の切
り換えに応じて、図１の基準マーク部材２２上で使用す
る基準マークを切り換える必要がある。図５（ａ）は本
例で使用する基準マーク部材２２を示す平面図、図５
（ｂ）はその基準マーク部材２２の周辺の投影露光装置
を示す正面図であり、図５（ａ）に示すように、基準マ
ーク部材２２上のＸ方向の両端部に２つの基準マーク３
８Ａ，３８Ｂが形成されており、中央部にも２つの基準
マーク３９Ａ，３９Ｂが形成されている。投影倍率を１
／６倍から２／６倍に切り換える場合には、基準マーク
３９Ａ，３９ＢのＸ方向の間隔は基準マーク３８Ａ，３
８ＢのＸ方向の間隔の１／２に設定されている。レチク
ルのアライメント時に、投影倍率が１／６倍のときに
は、図５（ｂ）に示すように、共通結像系１７の下部に
第１のコマ非点収差補正板１８Ｃが配置されると共に、
ウエハステージ２１を駆動することによって基準マーク
部材２２上の両端の基準マーク３８Ａ，３８Ｂの中心が
共通結像系１７の光軸付近に設定される。そして、基準
マーク３８Ａ，３８Ｂの底部から露光光と同じ波長域の
照明光ＡＬが照射されて、レチクルのアライメントが行
われる。次に、投影倍率が２／６倍のときには、共通結
像系１７の下部に第２のコマ非点収差補正板１８Ｄが配
置されると共に、ウエハステージ２１を駆動することに
よって基準マーク部材２２上の中程の基準マーク３９
Ａ，３９Ｂの中心が共通結像系１７の光軸付近に設定さ
れる。そして、基準マーク３９Ａ，３９Ｂの底部から露
光光と同じ波長域の照明光ＡＬが照射されて、レチクル
のアライメントが行われる。

【００４８】更に、このように投影倍率によってウエハ
Ｗ上での露光領域の大きさが変化する実施の形態では、
図１の斜入射方式のＡＦセンサ２７，２８等の計測点も
変える必要がある。図６（ａ），（ｂ）はウエハＷ上で
の露光領域３４Ｂ，３４ＡとＡＦセンサ２７，２８等に
よるフォーカス位置の計測点との関係の一例を示し、先
ず図６（ａ）に示すように、投影倍率が２／６倍の場合
の大きな露光領域３４Ｂに対してウエハＷを＋Ｙ方向に
走査する場合には、図１のＡＦセンサ２７，２８から露
光領域３４Ｂに対して−Ｙ方向側の先読み領域４３内で
Ｘ方向に一列に配列された計測点４５Ａ〜４５Ｆに対し
てスリット像が投影されて、それぞれフォーカス位置の
先読みが行われる。同様に、露光領域３４Ｂに対してウ
エハＷを−Ｙ方向に走査する場合には、別のＡＦセンサ
から露光領域３４Ｂに対して＋Ｙ方向側の先読み領域４
２内でＸ方向に一列に配列された計測点４４Ａ〜４４Ｆ
に対してスリット像が投影されて、それぞれフォーカス
位置の先読みが行われる。この場合、露光領域３４Ｂに
対して先読み領域４２，４３のＸ方向の幅はほぼ等しく
設定されているため、先読み領域４２，４３内の全部の
計測点４４Ａ〜４４Ｆ及び４５Ａ〜４５Ｆのフォーカス
位置の情報が利用される。

【００４９】一方、図６（ｂ）に示すように、投影倍率
が１／６倍の場合の小さな露光領域３４Ａに対してウエ
ハＷを＋Ｙ方向に走査する場合、又は露光領域３４Ａに
対してウエハＷを−Ｙ方向に走査する場合には、露光領
域３４ＡのＸ方向の幅は先読み領域４２，４３の幅に比
べて狭いため、全部の計測点でのフォーカス位置の情報
を利用する必要はない。露光領域３４Ａの幅内に存在す
る計測点を計測点４４Ｂ〜４４Ｅ、及び計測点４５Ｂ〜
４５Ｅとすると、投影倍率が１／６倍の場合には計測点
４４Ｂ〜４４Ｅ、又は計測点４５Ｂ〜４５Ｅでのフォー
カス位置の情報を用いればよい。なお、露光領域３４
Ａ，３４Ｂ内にもフォーカス位置の計測点を設けて、こ
れらの計測点でのデフォーカス量に基づいてウエハの高
さや傾斜角の補正量を制御するようにしてもよい。

【００５０】なお、上記の実施の形態では、クリティカ
ルレイヤを投影倍率を１／６とした投影光学系を用いて
露光しているが、例えば中程度の解像度が要求されてい
る準クリティカルレイヤを、９インチ角のレチクルを使
用して、且つ投影倍率がこれに対して最適となる１／６
倍で露光してもよい。この場合にも、レチクル描画誤差
の影響が軽減される。そして、この場合には、投影倍率
を１／４倍、２／６倍、又は３／６倍に設定してラフレ
イヤへの露光を行えばよい。

【００５１】これに関して、従来はラフレイヤ等への露
光は主に例えば水銀ランプのｉ線を露光光とする投影露
光装置で露光されており、ラフレイヤ等への露光をエキ
シマレーザ光を露光光とする投影露光装置で露光する場
合には、ランニングコストを低下させるために、例えば
１枚のウエハに対するエキシマレーザ光源のパルス発光
数を少なくする等の対策を施すことが望ましい。

【００５２】また、上記の実施の形態では投影光学系Ｐ
Ｌ１，ＰＬ２として屈折系が用いられているが、投影光
学系ＰＬ１，ＰＬ２として反射屈折系等を用いてもよ
い。そして、例えば投影倍率を１／６倍と２／６倍（又
は３／６倍）とに切り換える場合には、反射屈折系より
なる投影光学系を用いると共に、ミラー等を用いてその
投影光学系を投影倍率が１／６倍の第１投影光学系と、
投影倍率が２倍（又は３倍）の第２投影光学系とに分割
し、投影倍率が１／６倍のときには第１投影光学系のみ
を使用し、投影倍率が２／６倍（又は３／６倍）のとき
には第１投影光学系及び第２投影光学系の合成系を使用
するようにしてもよい。

【００５３】また、上記の実施の形態では、投影光学系
の投影倍率は倍率αと倍率βとの間で切り換えられると
共に、倍率αは１／６倍で、倍率βは１／４倍、２／６
倍、又は３／６倍に設定されている。しかしながら、倍
率αを１／５＞α≧１／７の範囲で設定してもよく、倍
率βを１／２≧β＞１／５の範囲で設定してもよい。倍
率αを１／５＞α≧１／７の範囲で設定することによっ
て、レチクルの描画誤差の影響が軽減されると共に、レ
チクルがそれ程大型化することがない。一方、倍率βを
１／２≧β＞１／５の範囲で設定することによって、そ
れ程高い解像度が必要とされないレイヤに対して高いス
ループットで露光を行うことができる。

【００５４】また、上記の実施の形態は本発明をステッ
プ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に適用したも
のであるが、本発明を一括露光型（ステッパー型）の投
影露光装置に適用して、一括露光型の投影露光装置で投
影倍率を切り換えられるようにしてもよい。このよう
に、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

【００５５】

【発明の効果】本発明の投影露光装置によれば、解像度
を重視するレイヤでは投影倍率を小さくして、スループ
ットを重視するレイヤでは投影倍率を大きく設定するこ
とによって、１台で複数種類のレイヤへの露光ができる
利点がある。また、投影倍率の切り換えに伴う結像特性
の変化は結像特性調整部材によって補正できる。

【００５６】また、倍率可変の投影光学系によるマスク
から基板に対する投影倍率を、１／５倍より小さく１／
７倍以上の倍率αと、１／２倍以下で１／５倍以上の倍
率βとの間で切り換え自在とした場合、倍率αを選択す
ることによって従来例よりもマスクパターンが大きくで
きるため、マスクパターンの描画誤差の影響が軽減でき
る。また、倍率βを選択することによって、高いスルー
プットが得られる。特に、倍率αを１／６倍とした場合
には、９インチ角のマスクを用いることによって高い解
像度が得られると共に、現状及び近い将来必要なマスク
パターンをそのマスク内に描画することができる。

【００５７】また、倍率βは倍率αの整数倍であるとき
には、倍率βを選択したときのスループットを整数倍、
又は整数倍の２乗等にできるため、特にスループットを
重視する用途で有効である。また、その倍率可変の投影
光学系による基板上での投影領域の大きさは、この投影
光学系の投影倍率に依らずに一定である場合には、投影
倍率を小さくした場合にマスクパターンが大きくなるた
め、特にマスクパターンの描画誤差の影響が少なくな
る。

【００５８】一方、その倍率可変の投影光学系によるマ
スク上での転写対象領域の大きさは、この投影光学系の
投影倍率に依らずに一定である場合には、投影倍率を大
きくしたときに基板上での露光領域がその２乗で大きく
なるため、特にスループットを高めることができる。ま
た、その結像特性調整部材は、その投影光学系のディス
トーションを補正するディストーション補正部材、又は
マスクのその投影光学系の光軸方向の位置を調整するマ
スク移動装置であるときには、投影倍率を切り換えた場
合でもディストーションの劣化を防止できると共に、マ
スクと基板との共役関係を維持できる。

【００５９】また、本発明の露光方法によれば、本発明
の投影露光装置を用いた場合に、高い解像度が必要なレ
イヤではマスクパターンの描画誤差の影響が低減され、
それ程高い解像度が必要とされないレイヤでは高いスル
ープットが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態で使用される投影露
光装置を示す概略構成図である。

【図２】第１の実施の形態で投影光学系の投影倍率を切
り換える場合の動作説明に供する図である。

【図３】（ａ）は図１のレチクルＲのアライメントマー
クを示す平面図、（ｂ）はそのレチクルＲの周辺の構成
を示す正面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態で投影光学系の投影
倍率を切り換える場合の動作説明に供する図である。

【図５】（ａ）は第２の実施の形態における基準マーク
部材２２の基準マークを示す平面図、（ｂ）はその基準
マーク部材２２の周辺の投影露光装置の構成を示す正面
図である。

【図６】第２の実施の形態における露光領域とフォーカ
ス位置の計測点との関係を示す図である。

【符号の説明】

１光源系８Ａ，８Ｂ照明系ＲレチクルＰＬ１，ＰＬ２投影光学系Ｗウエハ１０主制御系１１倍率切り換え制御系１２レチクルステージ１３レチクルベース１４スライド装置１５Ａ，１５Ｂディストーション補正板１６Ａ，１６Ｂ変倍光学系１７共通結像系１８Ａ，１８Ｂコマ非点収差補正板２１ウエハステージ２２基準マーク部材２６Ａ，２６Ｂレチクルアライメント顕微鏡（ＲＡ顕
微鏡）３３Ａ，３３Ｂ照明領域３４露光領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者蛭川茂東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内 (72)発明者村上成郎東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して基板上に投影露光する投影露光装置にお
いて、前記投影光学系として前記マスクから前記基板に対する
投影倍率が切り換え自在である倍率可変の投影光学系を
用い、該投影光学系の投影倍率に応じて所定の結像特性を調整
するための結像特性調整部材を設け、転写条件に応じて前記投影光学系の投影倍率を切り換え
ると共に、切り換え後の投影倍率に応じて前記結像特性
調整部材を介して前記所定の結像特性を調整することを
特徴とする投影露光装置。
【請求項２】請求項１記載の投影露光装置であって、前記倍率可変の投影光学系による前記マスクから前記基
板に対する投影倍率は、１／５倍より小さく１／７倍以
上の倍率αと１／２倍以下で１／５倍以上の倍率βとの
間で切り換え自在であることを特徴とする投影露光装
置。
【請求項３】請求項２記載の投影露光装置であって、前記倍率βは前記倍率αの整数倍であることを特徴とす
る投影露光装置。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の投影露光装置
であって、前記倍率可変の投影光学系による前記基板上での投影領
域の大きさは、該投影光学系の投影倍率に依らずに一定
であることを特徴とする投影露光装置。
【請求項５】請求項１、２又は３記載の投影露光装置
であって、前記倍率可変の投影光学系による前記マスク上での転写
対象領域の大きさは、該投影光学系の投影倍率に依らず
に一定であることを特徴とする投影露光装置。
【請求項６】請求項１〜５の何れか一項記載の投影露
光装置であって、前記結像特性調整部材は、前記投影光学系のディストー
ションを補正するディストーション補正部材、又は前記
マスクの前記投影光学系の光軸方向の位置を調整するマ
スク移動装置であることを特徴とする投影露光装置。
【請求項７】請求項１〜６の何れか一項記載の投影露
光装置を用いた露光方法であって、前記基板上で高い解像度が必要とされる第１のレイヤに
対しては前記投影光学系の投影倍率を小さく設定し、前記基板上で前記第１のレイヤに比べて解像度が低くと
もよい第２のレイヤに対しては前記投影光学系の投影倍
率を大きく設定することを特徴とする露光方法。