JPH11176733A - 露光方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光方法および装置において、投影光学系の
影響を考慮しつつレチクルパターン自体に倍率誤差があ
る場合でも、像面上において倍率誤差がのらず安定した
像を得ること。 【解決手段】 投影光学系ＰＬの結像誤差とレチクルＲ
のマークＲＭの位置に関する誤差とに基づいてレチクル
のパターンの位置に関する誤差を求めることにより、予
めレチクルのパターンの位置に関する誤差を演算して他
の誤差から分離する。これによって、投影光学系の結像
特性に関する誤差およびレチクルのパターンの位置に関
する誤差の補正がそれぞれ個別にかつ適正に行なわれ
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、半導体素子や液晶
表示素子等のデバイスの製造におけるフォトリソグラフ
ィ工程で用いられ、レチクルのパターンの像を投影光学
系により感光基板に露光する露光方法および装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子等のデバイス
の製造工程において重要な位置を占めるフォトリソグラ
フィ工程では、フォトマスク又はレチクル（以降、「レ
チクル」と総称する）の回路パターンを投影光学系を介
して感光基板上に転写露光する露光方法および装置が用
いられている。

【０００３】特に、レチクルと感光基板とを投影光学系
に対して同期して走査しながら、レチクルに描かれたパ
ターンを投影光学系を介して感光基板の各ショット領域
に逐次露光する縮小投影露光装置が使用されている。な
お、前記感光基板は、例えば、ウエハまたはガラスプレ
ート等の基板状に感光剤（レジスト）が塗布されたもの
である。

【０００４】従来、この種の露光技術においては、レチ
クル上の各パターンは設計値通りに描画されているもの
として、予め定められた位置に作られた位置合わせ用の
パターン（位置合わせ用マーク）を露光装置の定められ
た位置に位置決めすることにより、すべてのパターンが
位置合わせされるものとしていた。

【０００５】一般に、半導体ウエハに半導体集積回路等
を製造するには、複数、例えば十数層に及ぶ回路パター
ンを正確に重ね合わせて形成する必要がある。このた
め、製造工程（フォトリソグラフィ工程）においては、
既にウエハ等の感光基板上に形成されているパターンの
相対位置を確保した後、露光する必要がある。かかる露
光の際に、露光装置の稼働時に生じる僅かな環境変化等
が生じることによって、倍率誤差やディストーション
（投影像の歪曲収差）等が生じ、パターンの位置合わせ
精度が低下するという不都合があった。

【０００６】例えば、クリーンルーム内で僅かな気圧変
動が生じた時には、投影光学系に介在する気体の僅かな
屈折率変化によって倍率誤差が生じる問題があった。特
に、近年の回路パターンの微細化に伴って、相対的にレ
チクルパターンの位置ずれが大きくなっている。

【０００７】この対策として、従来、例えば、予め大気
圧に対する投影光学系における投影レンズ等の倍率変動
を計測するとともに、記憶装置等に記憶しておき、露光
に際して大気圧センサで計測された大気圧に応じて、投
影光学系の投影レンズ等をオープンに位置制御して倍率
補正する露光技術が用いられている。

【０００８】また、特開昭６３−８１８１８号公報に
は、露光に先立って基準板上のマークとこれに対応する
レチクル上のマークとを複数組同時に観察することによ
って、基準板とレチクルとの倍率誤差を求め、投影レン
ズの位置制御にフィードバックする露光技術が提案され
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の露光技術には、以下のような課題が残されている。
すなわち、レチクル描画誤差、すなわちレチクル上のパ
ターンに製造上の誤差がある場合や稼働時における僅か
な温度変化、特に水銀ランプ光源からのｇ線、ｉ線また
はＫｒＦエキシマレーザ光等の露光光の照射による熱吸
収等によって、レチクル自体が熱膨張し、投影倍率に誤
差が生じてしまう等のレチクルパターン自体に倍率誤差
がある場合がある。この場合において、前者の露光技術
では、気圧変化に対する倍率変化だけを補正しているの
で、投影される像はレチクルパターン自体の倍率誤差を
含んだままとなる。また、後者の露光技術では、計測さ
れるのは純粋な投影レンズの倍率ではなく、レチクルパ
ターン自体の倍率誤差を含んだ倍率になるので、その倍
率補正については可能であるが、大気圧による投影レン
ズの倍率変化は像高に依存しているため、倍率補正とい
ってもディストーション補正も同時に行われるのが普通
である。したがって、後者の露光技術では、大気圧によ
る投影レンズの倍率誤差とレチクルパターンの倍率誤差
とを分離しなければ正確な投影レンズの位置制御ができ
ず、投影像にディストーションが生じるという不都合が
あった。

【００１０】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、投影光学系の影響を考慮しつつレチクルパターン
自体に倍率誤差がある場合でも、像面上において倍率誤
差がのらず安定した像が得られる露光方法および装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために以下の構成を採用した。すなわち、一実施
例を表す図１から図４に対応付けて説明すると、請求項
１記載の露光方法では、パターンとマーク（ＲＭ）とを
有するレチクル（Ｒ）の前記パターンの像を投影光学系
（ＰＬ）により基板（Ｗ）に露光する露光方法であっ
て、投影光学系（ＰＬ）の結像特性に関する誤差を検出
するステップと、投影光学系（ＰＬ）を介してマーク
（ＲＭ）を検出し、マーク（ＲＭ）の位置に関する誤差
を求めるステップと、投影光学系（ＰＬ）の結像誤差と
マーク（ＲＭ）の位置に関する誤差とに基づいてレチク
ル（Ｒ）の前記パターンの位置に関する誤差を求めるス
テップと、投影光学系（ＰＬ）の結像特性に関する誤差
を補正するステップと、レチクル（Ｒ）の前記パターン
の位置に関する誤差を補正するステップと、を含む技術
が採用される。

【００１２】また、請求項４記載の露光装置では、パタ
ーンとマーク（ＲＭ）とを有するレチクル（Ｒ）の前記
パターンの像を投影光学系（ＰＬ）により基板（Ｗ）に
露光する露光装置であって、投影光学系（ＰＬ）の結像
特性に関する誤差を検出する第１誤差検出機構（８、１
２、１３）と、投影光学系（ＰＬ）を介してマーク（Ｒ
Ｍ）を検出して、マーク（ＲＭ）の位置に関する誤差を
検出する第２誤差検出機構（１５、１６）と、投影光学
系（ＰＬ）の結像誤差とマーク（ＲＭ）の位置に関する
誤差とに基づいてレチクル（Ｒ）の前記パターンの位置
に関する誤差を求める演算部（８）と、投影光学系（Ｐ
Ｌ）の結像特性に関する誤差を補正する第１補正機構
（７）と、レチクル（Ｒ）の前記パターンの位置に関す
る誤差を補正する第２補正機構（７）とを備えている技
術が採用される。

【００１３】この露光方法および装置では、投影光学系
の結像誤差とレチクルのマークの位置に関する誤差とに
基づいてレチクルのパターンの位置に関する誤差を求め
ることにより、予めレチクルのパターンの位置に関する
誤差を演算して他の誤差から分離する。これによって、
投影光学系の結像特性に関する誤差およびレチクルのパ
ターンの位置に関する誤差の補正がそれぞれ個別にかつ
適正に行なわれる。

【００１４】請求項２記載の露光方法では、請求項１記
載の露光方法において、投影光学系（ＰＬ）の結像特性
に関する誤差は、倍率誤差とディストーション誤差とを
含んでいる技術が採用される。

【００１５】この露光方法では、投影光学系の結像特性
に関する誤差が倍率誤差とディストーション誤差とを含
んでいるので、投影光学系の結像特性に関する誤差を補
正するステップにおいて、これらの誤差が補正される。
すなわち、レチクルのパターン自体の誤差により生じる
ディストーションの誤差は比較的小さいため、投影光学
系の結像特性に関する誤差を補正するステップで予めデ
ィストーション補正しておけば、レチクルのパターンの
位置に関する誤差を補正するステップにおいて、ディス
トーションの補正を省略しても大きな誤差が生じない。

【００１６】請求項３記載の露光方法では、パターンと
マーク（ＲＭ）とを有するレチクル（Ｒ）の前記パター
ンの像を投影光学系（ＰＬ）により基板に露光する露光
方法であって、投影光学系（ＰＬ）の結像特性に関する
誤差を検出するステップと、投影光学系（ＰＬ）の結像
特性に関する誤差を補正するステップと、投影光学系
（ＰＬ）の結像特性に関する誤差を補正した後に、投影
光学系（ＰＬ）を介してマーク（ＲＭ）を検出し、マー
ク（ＲＭ）の位置に関する誤差を検出するステップと、
マーク（ＲＭ）の位置に関する誤差に基づいて、レチク
ル（Ｒ）の前記パターンの位置に関する誤差を補正する
ステップと、を含む技術が採用される。

【００１７】この露光方法では、投影光学系の結像特性
に関する誤差を補正した後に、投影光学系を介してレチ
クルのマークを検出し、マークの位置に関する誤差を検
出するステップを含んでいるので、投影光学系の結像特
性に関する誤差が除かれた状態で、純粋なマークの位置
に関する誤差、すなわちレチクルパターン自体の誤差が
検出可能となる。したがって、求められたマークの位置
に関する誤差に基づいて、レチクルパターンの位置に関
する誤差を補正するステップにより、レチクルパターン
自体の倍率誤差を適正に補正でき、常に安定した投影像
が得られる。

【００１８】請求項５記載の露光装置では、請求項４記
載の露光装置において、基板（Ｗ）を載置可能な基板ス
テージ（５）と、基板ステージ（５）上に基板（Ｗ）と
ほぼ同じ高さに基準マーク（１５ａ）を有した基準部材
（１５）とを備え、第２誤差検出機構（１６）は、基準
マーク（１５ａ）とマーク（ＲＭ）とを同時に検出し
て、マーク（ＲＭ）の位置に関する誤差を検出する技術
が採用される。

【００１９】この露光装置では、第２誤差検出機構が基
準マークと前記マークとを同時に検出して、前記マーク
の位置に関する誤差を検出するので、所定の位置に配さ
れた基準部材の基準マークを常に基準とすることから、
短時間で精度良く倍率やディストーションの誤差が検出
される。

【００２０】請求項６記載の露光装置では、請求項４ま
たは５記載の露光装置において、投影光学系（ＰＬ）
は、複数の光学素子で形成されており、第１補正機構
は、前記複数の光学素子のうちの少なくとも一つの光学
素子に位置を移動させる移動機構を有している技術が採
用される。

【００２１】この露光装置では、第１補正機構が投影光
学系を形成する複数の光学素子のうちの少なくとも一つ
の光学素子に位置を移動させる移動機構を有しているの
で、前記投影光学系の結像特性に関する誤差、例えば大
気圧による倍率誤差やディストーション誤差を高精度に
補正可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る露光装置の一
実施形態を図１から図３を参照しながら説明する。この
図にあって、符号１は露光装置、２は光源、３はレチク
ルステージ、４はレチクルステージ駆動系、５はウエハ
ステージ、６はウエハステージ駆動系、７は結像特性調
整機構、８は主制御装置を示している。

【００２３】本実施形態の露光装置１は、図１に示すよ
うに、レチクルＲのパターンの像を投影光学系ＰＬを介
して半導体ウエハＷ（基板）に露光するステップアンド
リピート方式の投影露光装置である。この露光装置１
は、光源２を含む照明系と、マスクとしてのレチクルＲ
が載置されるレチクルステージ３と、レチクルステージ
駆動系４と、レチクルＲのパターン面の回路パターンを
感光基板であるウエハＷ上に所定の縮小倍率で投影露光
するテレセントリックな投影光学系ＰＬと、ウエハＷが
搭載されたウエハステージ５と、ウエハステージ駆動系
６と、投影光学系ＰＬの倍率等の結像特性を補正する結
像特性調整機構７と、レチクルステージ駆動系４、ウエ
ハステージ駆動系６、結像特性調整機構７等を始めとし
て装置全体を統括的に制御するマイクロコンピュータま
たはミニコンピュータから成る主制御装置８とを備えて
いる。

【００２４】前記照明系は、水銀ランプから成る光源２
と、楕円鏡９と、照明光学系１０とを備えている。照明
光学系１０は、実際には、フライアイレンズ、リレーレ
ンズ、コンデンサレンズ等の各種レンズを含み、図１で
はこれらのレンズを単一のレンズで代表的に示してい
る。なお、この他、視野絞りやブラインド等も備えてい
る。また、照明光学系１０と楕円鏡９との間には、シャ
ッター１１が配置されている。

【００２５】したがって、光源２から発せられた露光光
は、楕円鏡９で反射され集光された後、照明光学系１０
を通る間に光束の一様化等が行われ、照明光としてレチ
クルＲのパターン領域を照明する。レチクルＲを通過し
た光は、投影光学系ＰＬを通してウエハステージ５上の
ウエハＷ上に縮小投影される。

【００２６】レチクルステージ３は、レチクルステージ
駆動系４によって、水平面内で紙面に平行なＸ軸方向、
紙面に垂直なＹ軸方向およびＸ軸、Ｙ軸に直交するＺ軸
回りの回転方向（θ方向）に微小駆動されるようになっ
ている。レチクルステージ駆動系４は、主制御装置８に
よって制御される。

【００２７】レチクルステージ３上には、レチクルＲが
保持されている。レチクルＲのパターン面には、図２に
示すように、回路パターン（図示せず）および十字状の
複数個の位置合わせ用マーク（アライメントマーク）Ｒ
Ｍが描画されている。なお、本実施形態では、位置合わ
せ用マークＲＭが、レチクルＲの外周付近（不図示の回
路パターンの外側）に一対形成されている。

【００２８】前記投影光学系ＰＬは、光軸ＡＸを共通す
る当該光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に沿って所定間隔で配
置された複数枚のレンズエレメント（光学素子）（図示
せず）とこれらのレンズエレメントを保持する鏡筒（図
示せず）とを備えている。

【００２９】前記結像特性調整機構７は、装置を設置し
た環境での気圧変化を計測するために気圧計１２を備
え、該気圧計１２の信号に基づいて、投影光学系ＰＬの
少なくとも一つのレンズエレメントの位置を主に光軸方
向に移動させることにより、投影光学系ＰＬの倍率等の
結像特性を調整・補正するものである。例えば、レチク
ルＲに近い複数のレンズエレメントの各々を、ピエゾ素
子等の圧電素子によって光軸に対して平行移動または傾
斜させて個別に駆動することにより、投影光学系ＰＬの
結像特性を調整する。

【００３０】なお、予め、気圧変化に対する投影光学系
ＰＬの倍率変化を求めておき、主制御装置８に設けられ
たディスク装置等の記憶装置１３に記憶しておく。これ
は、例えば、気圧を制御できる環境の中に装置を設置
し、気圧を段階的に変化させながら各々の気圧における
ディストーションおよび倍率を計測することにより実現
できる。

【００３１】ウエハステージ５は、ウエハステージ駆動
系６によって、水平面内で２次元方向に駆動されるよう
になっている。ウエハステージ５の２次元方向の位置
は、レーザ干渉計１４により常時計測されており、この
レーザ干渉計１４の出力が主制御装置８によってモニタ
されている。すなわち、主制御装置８では、レーザ干渉
計１４の出力をモニタしつつウエハステージ駆動系６を
介してウエハステージ５の位置制御を行うようになって
いる。

【００３２】ウエハステージ５上には、ウエハＷが真空
吸着される他、基準板（基準部材）１５が設置されてい
る。基準板１５には、図３に示すように、ウエハ面と略
同一面上に十字状発光型の基準マーク１５ａが設けられ
ている。この基準マーク１５ａは、Ｘ，Ｙ方向にそれぞ
れ延びた２組の光透過性のスリットパターンであって、
光ファイバ（図示せず）を用いて光源２から基準マーク
１５ａの下へ伝達された照明光によって下方（ステージ
内側）から照明されるように構成されている。この基準
マーク１５ａを透過した照明光は、投影光学系ＰＬを介
してレチクルＲの裏面（パターン面）に投影像を結像す
るようになっている。

【００３３】レチクルステージ３の上方にレチクルＲの
位置合わせ用マークＲＭを検出する一対のレチクルアラ
イメント顕微鏡１６が配置されている。これらレチクル
アライメント顕微鏡１６は、基準板１５が投影光学系Ｐ
Ｌの直下にある状態において、レチクルＲ上に設けられ
た一対の位置合わせ用マークＲＭと基準板１５上に設け
られた一対の基準マーク１５ａとをそれぞれ同時に観察
し、相互の位置関係を計測するようになっている。

【００３４】また、ウエハステージ５の上方にウエハＷ
に形成された位置合わせ用マーク（アライメントマー
ク）を検出するウエハアライメント顕微鏡（図示せず）
が配置されている。レチクルアライメント顕微鏡１６お
よびウエハアライメント顕微鏡の検出結果は、主制御装
置８に入力されるようになっている。

【００３５】次に、本発明に係る第１の露光方法につい
て、前述した露光装置１を用いて図４を参照して説明す
る。

【００３６】〔ウエハ位置決め工程〕前提として、ウエ
ハアライメント顕微鏡によって検出された位置合わせ用
マークの位置情報に基づいて主制御装置８によってウエ
ハステージ駆動系６が制御され、ウエハステージ５は、
所定のアライメント位置に位置決めされているものとす
る。この状態で、図示しない搬送系により、レチクルＲ
がレチクルステージ３上まで搬送されると、このレチク
ルＲは図示しない吸着手段を介してレチクルステージ３
に吸着される。

【００３７】〔レチクル位置決め工程〕次に、レチクル
アライメント顕微鏡１６によりレチクルＲ上の位置合わ
せ用マークＲＭが検出され、この検出結果が主制御装置
８に入力される。主制御装置８は、この検出結果に基づ
いてレチクルステージ駆動系４を制御して、レチクルス
テージ３をＸ，Ｙ，θ方向に駆動し所望の位置にレチク
ルＲを位置決めしてウエハＷとの位置合わせを行う。

【００３８】〔結像特性調整工程〕この状態で、レチク
ルアライメント顕微鏡１６を用い、レチクルＲ上の位置
合わせ用マークＲＭとこれらに対応する基準板１５上の
基準マーク１５ａとを同時に計測し、主制御装置８にお
いて基準板１５に対するレチクルＲの倍率誤差を算出し
て求める（Ｍａｇ１とする）。

【００３９】具体的には、レチクルアライメント顕微鏡
１６によって位置合わせ用マークＲＭと基準マーク１５
ａとを同時に計測した場合に、図４に示すように、レチ
クルＲの一対の位置合わせ用マークＲＭの間隔がＬｒ、
また一対の基準マーク１５ａの間隔がＬｗであったと
き、Ｍａｇ１は、下記の式、 Ｍａｇ１＝Ｌｒ／Ｌｗ によって算出することができる。すなわち、レチクルア
ライメント顕微鏡１６および基準マーク１５ａは、投影
光学系ＰＬを介して位置合わせ用マークＲＭを検出し
て、位置合わせ用マークＲＭの位置に関する誤差を検出
する誤差検出機構（第２誤差検出機構）として機能す
る。

【００４０】上記計測時において、同時に気圧計１２に
より現在の気圧を計測しておく。すなわち、予め、記憶
装置１３に記憶しておいた気圧と投影光学系ＰＬの倍率
との関係に基づいて、計測した気圧による現在の投影光
学系ＰＬの倍率ずれ（Ｍａｇ２とする）を主制御装置８
において算出する。すなわち、気圧計１２、記憶装置１
３および主制御装置８は、投影光学系ＰＬの結像特性に
関する誤差を検出する誤差検出機構（第１誤差検出機
構）として機能する。

【００４１】ここで、主制御装置８において、検出され
たＭａｇ１およびＭａｇ２を用いた下記の式、 Ｍａｇ３＝Ｍａｇ１−Ｍａｇ２ によって得られるＭａｇ３を算出する。このＭａｇ３
は、レチクル描画誤差あるいはレチクルＲの温度による
倍率誤差であって、レチクルＲのパターン自体の倍率誤
差を表す。すなわち、主制御装置８は、投影光学系ＰＬ
の結像誤差と位置合わせ用マークＲＭの位置に関する誤
差とに基づいてレチクルＲのパターンの位置に関する誤
差を求める演算部として機能する。

【００４２】最後に、主制御装置８により結像特性調整
機構７を駆動して、Ｍａｇ２に基づく投影光学系ＰＬの
倍率とディストーションの補正を行うとともに、Ｍａｇ
３に基づく倍率の補正を行う。すなわち、結像特性調整
機構７は、投影光学系ＰＬの結像特性に関する誤差を補
正する補正機構（第１補正機構）として機能するととも
に、レチクルＲのパターンの位置に関する誤差を補正す
る補正機構（第２補正機構）としても機能する。

【００４３】〔露光工程〕この状態で、主制御装置８に
よってウエハステージ駆動系６を制御することにより、
ウエハＷを保持したウエハステージ５をレーザ干渉計１
４の出力に基づいて位置制御しながら順次ステッピング
させる。そして、該ステッピングを行いつつ、光源２か
ら照射される露光光によりレチクルＲを照明すると、投
影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の複数のショット領域
に順次正確にパターンの転写が行われる。

【００４４】この露光装置１における露光方法では、投
影光学系ＰＬの結像誤差とレチクルＲの位置合わせ用マ
ークＲＭの位置に関する誤差とに基づいてレチクルＲの
パターンの位置に関する誤差を求めることにより、予め
レチクルＲのパターンの位置に関する誤差を演算して他
の誤差から分離する。これによって、投影光学系ＰＬの
結像特性に関する誤差およびレチクルＲのパターンの位
置に関する誤差の補正が、それぞれ個別にかつ適正に行
なわれて、大気圧による倍率誤差やレチクルパターンの
倍率誤差によらず常に安定した投影像が得られる。

【００４５】また、投影光学系ＰＬの結像特性に関する
誤差が倍率誤差とディストーション誤差とを含んでいる
ので、投影光学系ＰＬの結像特性に関する誤差を補正す
ることにより、これらの誤差が補正される。すなわち、
レチクルＲのパターン自体の誤差により生じるディスト
ーションの誤差は比較的小さいため、投影光学系ＰＬの
結像特性に関する誤差を補正するときに、予めディスト
ーションの補正をしておけば、レチクルＲのパターンの
位置に関する誤差を補正するときに、ディストーション
の補正を省略することが可能となる。

【００４６】また、この露光装置１では、基準マーク１
５ａと位置合わせ用マークＲＭとを同時に検出して、位
置合わせ用マークＲＭの位置に関する誤差を検出するの
で、ウエハＷとほぼ同じ高さに配置された基準板１５の
基準マーク１５ａを常に基準とすることから、短時間で
精度良く倍率やディストーションの誤差が検出される。

【００４７】次に、本発明に係る第２の露光方法につい
て説明する。なお、第２の露光方法と第１の露光方法と
の異なる点として〔結像特性調整工程〕について以下に
説明する。

【００４８】〔結像特性調整工程〕まず、気圧計１２に
より現在の気圧を計測するとともに、予め、記憶手段１
３に記憶しておいた気圧と投影光学系ＰＬの倍率との関
係に基づいて、計測した気圧による現在の投影光学系Ｐ
Ｌの倍率ずれ（投影光学系の結像特性に関する誤差）を
主制御装置８において算出する。そして、結像特性調整
機構７を駆動して、計測した気圧による現在の投影光学
系ＰＬの倍率ずれについて投影光学系ＰＬの倍率とディ
ストーションの補正を行う。

【００４９】この後、レチクルアライメント顕微鏡１６
を用い、レチクルＲ上の位置合わせ用マークＲＭとこれ
らに対応する基準板１５上の基準マーク１５ａとを同時
に計測し、主制御装置８において基準板１５に対するレ
チクルＲの倍率誤差（マークの位置に関する誤差）を算
出して求める。すなわち、既に投影光学系ＰＬの倍率ず
れについては補正されているため、基準板１５に対する
レチクルＲの倍率誤差は、レチクルＲのパターン自体の
誤差を表している。そして、結像特性調整機構７を駆動
して、検出したレチクルＲのパターン自体の誤差につい
て投影光学系ＰＬの倍率の補正を行う。

【００５０】この露光方法では、投影光学系ＰＬの結像
特性に関する誤差を補正した後に、投影光学系ＰＬを介
してレチクルＲの位置合わせ用マークＲＭを検出し、位
置合わせ用マークＲＭの位置に関する誤差を検出するの
で、投影光学系ＰＬの結像特性に関する誤差が除かれた
状態で、純粋な位置合わせ用マークＲＭの位置に関する
誤差、すなわちレチクルパターン自体の誤差が検出可能
となる。したがって、求められた位置合わせ用マークＲ
Ｍの位置に関する誤差に基づいて、レチクルパターンの
位置に関する誤差を補正することにより、レチクルパタ
ーン自体の倍率誤差を適正に補正でき、常に安定した投
影像が得られる。

【００５１】なお、本発明は、次のような実施形態をも
含むものである。 （１）上記実施形態では、感光基板として半導体ウエハ
を対象としたが、他の基板に適用しても構わない。例え
ば、液晶表示基板等に適用してもよい。

【００５２】（２）上記結像特性調整工程は、レチクル
交換の度に露光に先立って行う必要があるが、ウエハ毎
に行ってもロット毎（例えば２５枚）に行っても構わな
い。 （３）投影光学系ＰＬを形成する光学素子として複数の
投影レンズ（レンズエレメント）を採用したが、光学素
子としてミラーを用いても構わない。

【００５３】（４）上記実施形態では、結像特性調整機
構７として、大気圧に応じて投影光学系ＰＬのレンズエ
レメントを位置制御して倍率等の結像特性の調整を行う
機構を採用したが、他の調整機構を採用しても、または
組み合わせても構わない。例えば、特開昭６０−２８６
１３号公報には、予め大気圧に対する投影光学系におけ
る投影レンズ等の倍率変動を計測するとともに、記憶装
置等に記憶しておき、露光に際して大気圧センサで計測
された大気圧に応じて、投影光学系の投影レンズを構成
するレンズ室等の内圧を変化させてオープン制御によっ
て倍率補正する技術が提案されている。

【００５４】この技術を採用して、気圧計の信号に基づ
いて、投影光学系ＰＬを構成する所定位置にあるレンズ
エレメント相互間の気密室の圧力を変更することによ
り、気密室内の気体の屈折率を変更して投影光学系の倍
率を調整・補正する気圧制御機構を組み合わせた結像特
性調整機構としてもよい。この結像特性調整機構によれ
ば、投影倍率、ディストーションや像面湾曲等の結像特
性を独立的に制御することがより容易になる。なお、こ
の気圧制御機構により圧力が調整される気密室は、例え
ば、他のレンズエレメントに比べて倍率への影響が大き
いレチクル寄りのレンズエレメント相互間に設けられる
ことが効果的である。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏する。 （１）請求項１記載の露光方法および請求項４記載の露
光装置によれば、投影光学系の結像誤差とレチクルのマ
ークの位置に関する誤差とに基づいてレチクルのパター
ンの位置に関する誤差を求め、予めレチクルのパターン
の位置に関する誤差を演算して他の誤差から分離するの
で、投影光学系の結像特性に関する誤差およびレチクル
のパターンの位置に関する誤差の補正をそれぞれ個別に
かつ適正に行うことができる。したがって、大気圧によ
る倍率誤差やレチクルパターン自体の倍率誤差によらず
常に安定した投影像を得ることができ、重ね合わせ精度
が向上し、デバイスの良品率が向上する。

【００５６】（２）請求項２記載の露光方法によれば、
投影光学系の結像特性に関する誤差が倍率誤差とディス
トーション誤差とを含んでいるので、投影光学系の結像
特性に関する誤差を補正するステップにおいて、これら
の誤差が補正されることから、この後のレチクルのパタ
ーンの位置に関する誤差を補正するステップにおいて、
ディストーションの補正を省略することができ、誤差補
正における時間の短縮化を図ることができる。

【００５７】（３）請求項３記載の露光方法によれば、
投影光学系の結像特性に関する誤差を補正した後に、投
影光学系を介してレチクルのマークを検出し、マークの
位置に関する誤差を検出するステップを含んでいるの
で、投影光学系の結像特性に関する誤差が除かれた状態
で、レチクルパターン自体の誤差を検出することがで
き、この誤差を適正に補正することが可能となって、常
に安定した投影像を得ることができる。

【００５８】（４）請求項５記載の露光装置によれば、
第２誤差検出機構が基準マークと前記マークとを同時に
検出して、前記マークの位置に関する誤差を検出するの
で、所定の位置に配された基準部材の基準マークを常に
基準とすることから、短時間で精度良く倍率やディスト
ーションの誤差を検出することができる。

【００５９】（５）請求項６記載の露光装置によれば、
第１補正機構が投影光学系を形成する複数の光学素子の
うちの少なくとも一つの光学素子に位置を移動させる移
動機構を有しているので、前記投影光学系の結像特性に
関する誤差、例えば大気圧による倍率誤差やディストー
ション誤差を高精度に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る露光装置の一実施形態を示す概
略構成図である。

【図２】 本発明に係る露光装置の一実施形態における
レチクルとレチクルの位置合わせ用マークとの配置を示
す平面図である。

【図３】 本発明に係る露光装置の一実施形態における
基準板と基準マークとの配置を示す平面図である。

【図４】 本発明に係る露光装置の一実施形態における
レチクルアライメント顕微鏡による倍率計測を示すため
の説明図である。

【符号の説明】

１ 露光装置 ２ 光源 ３ レチクルステージ ４ レチクルステージ駆動系 ５ ウエハステージ ６ ウエハステージ駆動系 ７ 結像特性調整機構 ８ 主制御装置 １２ 気圧計 １３ 記憶装置 １５ 基準板 １５ａ 基準マーク １６ レチクルアライメント顕微鏡 ＰＬ 投影光学系 Ｒ レチクル ＲＭ 位置合わせ用マーク

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターンとマークとを有するレチクルの
   前記パターンの像を投影光学系により基板に露光する露
   光方法であって、 前記投影光学系の結像特性に関する誤差を検出するステ
   ップと、 前記投影光学系を介して前記マークを検出し、前記マー
   クの位置に関する誤差を求めるステップと、 前記投影光学系の結像誤差と前記マークの位置に関する
   誤差とに基づいて前記レチクルの前記パターンの位置に
   関する誤差を求めるステップと、 前記投影光学系の結像特性に関する誤差を補正するステ
   ップと、 前記レチクルの前記パターンの位置に関する誤差を補正
   するステップと、を含むことを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の露光方法において、 前記投影光学系の結像特性に関する誤差は、倍率誤差と
   ディストーション誤差とを含んでいることを特徴とする
   露光方法。
3. 【請求項３】 パターンとマークとを有するレチクルの
   前記パターンの像を投影光学系により基板に露光する露
   光方法であって、 前記投影光学系の結像特性に関する誤差を検出するステ
   ップと、 前記投影光学系の結像特性に関する誤差を補正するステ
   ップと、 前記投影光学系の結像特性に関する誤差を補正した後
   に、前記投影光学系を介して前記マークを検出し、前記
   マークの位置に関する誤差を検出するステップと、 前記マークの位置に関する誤差に基づいて、前記レチク
   ルの前記パターンの位置に関する誤差を補正するステッ
   プと、を含むことを特徴とする露光方法。
4. 【請求項４】 パターンとマークとを有するレチクルの
   前記パターンの像を投影光学系により基板に露光する露
   光装置であって、 前記投影光学系の結像特性に関する誤差を検出する第１
   誤差検出機構と、 前記投影光学系を介して前記マークを検出して、前記マ
   ークの位置に関する誤差を検出する第２誤差検出機構
   と、 前記投影光学系の結像誤差と前記マークの位置に関する
   誤差とに基づいて前記レチクルの前記パターンの位置に
   関する誤差を求める演算部と、 前記投影光学系の結像特性に関する誤差を補正する第１
   補正機構と、 前記レチクルの前記パターンの位置に関する誤差を補正
   する第２補正機構とを備えていることを特徴とする露光
   装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の露光装置において、 前記基板を載置可能な基板ステージと、 前記基板ステージ上に前記基板とほぼ同じ高さに基準マ
   ークを有した基準部材とを備え、 前記第２誤差検出機構は、前記基準マークと前記マーク
   とを同時に検出して、前記マークの位置に関する誤差を
   検出することを特徴とする露光装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載の露光装置におい
   て、 前記投影光学系は、複数の光学素子で形成されており、 前記第１補正機構は、前記複数の光学素子のうちの少な
   くとも一つの光学素子に位置を移動させる移動機構を有
   していることを特徴とする露光装置。