JPWO2005067012A1 - 露光方法及び装置並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ光学系を保持する複数の部分鏡筒を有する反射屈折投影光学系を用いて、マスク上のパターンを基板上に転写する露光方法であって、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方と交差する光軸周りの前記反射屈折投影光学系の回転量を計測し、前記回転量の計測結果に基づいて、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整する。投影光学系の回転に起因する基板上での投影像の回転を相殺するようにマスク及び基板の少なくとも一方の姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整して基板を露光することで、良好な露光精度が得られる。

Description

本発明は、マスクに形成されたパターンを、反射屈折投影光学系を介して基板上に露光転写する露光方法及び装置、並びに当該方法及び装置を用いて各種デバイスを製造するデバイス製造方法に関する。

半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ（charge Coupled Device）等）、薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスは、マスクとしてのレチクルに形成されたパターンを基板（レジストが塗布された半導体ウェハ又はガラスプレート等）上に転写する、所謂フォトグラフィーの手法により製造される。このフォトグラフィー工程で使用される露光装置として、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（所謂、ステッパ）又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が多用されている。

上記のステッパは、基板を二次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより基板を歩進（ステッピング）させて、レチクルのパターンの縮小像を基板上の各ショット領域に一括露光する動作を順次繰り返す露光装置である。また、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、スリット状のパルス露光光をレチクルに照射している状態で、レチクルを載置したレチクルステージと基板を載置した基板ステージとを投影光学系に対して互いに同期走査させつつレチクルに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写し、１つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると基板をステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を行う露光装置である。

近年においては、デバイスに形成するパターンのより一層の高集積化に対応するために、投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は使用する露光光の波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。このため、露光装置で使用される露光光の波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。現在主流の露光装置は、光源としてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）を備えているが、より短波長のＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を備える露光装置も実用化されつつある。更には、Ｆ_２レーザ（波長１５７ｎｍ）又はＡｒ_２レーザ（波長１２６ｎｍ）を備える露光装置も提案されている。

また、近年では、投影光学系の底面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たし、投影光学系の開口数を大きくして解像度を向上させるとともに焦点深度の拡大を図る液浸式の露光装置が案出されている。この液浸式の露光装置においては、投影光学系の実質的な開口数の向上を図ることができるが、開口数の向上に伴って投影光学系が巨大化してしまう。投影光学系の大型化を抑えるには、反射屈折系を適用した投影光学系を用いるのが効果的とされている。尚、上記の液浸式の露光装置の詳細については、例えば以下の特許文献１を、反射屈折系を適用した投影光学系を備える露光装置については、例えば以下の特許文献２を参照されたい。
国際公開第９９／４９５０４号パンフレット 特開２００２−１９８２８０号公報

ところで、反射系を含まない屈折系の投影光学系は光軸が１本であるが、反射屈折系の投影光学系は複数の光軸を有する。屈折系の投影光学系は上記の光軸（基板に交差する光軸）の周りに回転しても、投影光学系の回転に合わせて基板上への投影像が回転することはない。しかしながら、複数の光軸を有する反射屈折系の投影光学系は、基板に交差する光軸の周りに回転してしまうと、投影光学系の回転に合わせて基板上への投影像も回転してしてしまう。

露光装置に設けられる投影光学系は剛性の高いフレーム上に保持されているため、投影光学系が短時間で急激に大きく回転することはない。しかしながら、経時変化によるフレーム剛性の低下、又はフレーム上に設けられるレチクルステージの移動等が原因で、僅かではあるが回転が生ずる虞がある。反射屈折系の投影光学系において、投影光学系の回転により基板上への投影像が回転すると、基板上に形成される転写像の歪みにより露光精度の悪化を引き起こすという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、反射屈折投影光学系を備える露光装置において、反射屈折投影光学系が基板に交差する光軸周りに回転した場合であっても、マスクのパターンを高い露光精度で基板上に露光転写することができる露光方法及び装置、並びに当該方法及び装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の露光方法は、互いに異なる方向に伸びる光軸（ＡＸ１〜ＡＸ３）を持つ複数の部分鏡筒（４、５）を有する反射屈折投影光学系（ＰＬ）を用いて、マスク（Ｒ）上のパターンを基板（Ｗ）上に転写する露光方法であって、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方と交差する光軸（ＡＸ３）周りの前記反射屈折投影光学系の回転量を計測し、前記回転量の計測結果に基づいて、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整することを特徴としている。
また、本発明の露光方法は、互いに異なる方向に伸びる光軸（ＡＸ１〜ＡＸ３）を持つ部分鏡筒（４、５）を有する反射屈折投影光学系（ＰＬ）を用いて、マスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを走査しながら、前記マスク上のパターンを前記基板上に転写する露光方法であって、前記マスクと前記基板の少なくとも一方と交差する光軸（ＡＸ３）周りの前記反射屈折投影光学系の回転量に応じて、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整することを特徴としている。
また、本発明の露光装置は、互いに異なる方向に伸びる光軸（ＡＸ１〜ＡＸ３）を持つ複数の部分鏡筒（４、５）を有する反射屈折投影光学系（ＰＬ）と、マスク（Ｒ）を保持するマスクステージ（９）と、基板（Ｗ）を保持する基板ステージ（１６）とを備え、前記マスク上のパターンを前記反射屈折投影光学系を介して前記基板上に転写する露光装置（ＥＸ）であって、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方と交差する光軸（ＡＸ３）周りの前記反射屈折投影光学系の回転量を計測する計測装置（２５〜２８、４０ａ〜４２ａ、４０ｂ〜４２ｂ、４３ａ〜４３ｃ、４４ａ〜４４ｃ）と、前記回転量の計測結果に基づいて、前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整する制御装置（３０）とを備えることを特徴としている。
これらの発明によると、マスク又は基板の少なくとも一方と交差する光軸周りの反射屈折投影光学系の回転量に応じてマスク及び基板の少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方が調整された上で基板に対する露光が行われる。
本発明のデバイス製造方法は、上記の露光方法又は露光装置を用いて基板に対して露光処理を行う露光工程（Ｓ２６）と、前記露光工程を経た基板の現像を行う現像工程（Ｓ２７）とを含むことを特徴としている。
この発明によると、反射屈折投影光学系の光軸周りの回転量の計測結果に基づいて、マスクと基板の少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方が調整された状態で基板が露光されて現像される。
なお、上述の本発明の説明において、各要素に括弧付き符号を付して、図１〜図９に示す実施の形態の構成と対応付けしているが、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

本発明によれば、投影光学系の回転に起因する基板上での投影像の回転を相殺するようにマスク及び基板の少なくとも一方の姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整して基板を露光することで、良好な露光精度（解像度、転写忠実度、重ね合わせ精度等）が得られるという効果がある。
また、本発明によれば、マスクのパターンを高い露光精度をもって忠実に基板上に転写することができるため、微細なパターンが形成されたデバイスを高い歩留まりで製造することができ、ひいてはデバイスの製造コストを低減することができるという効果がある。

本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。 第１部分鏡筒４における固定鏡２５，２６の取り付け位置を示す平面図である。 本発明の一実施形態による露光装置に設けられる投影光学系ＰＬの詳細な構成例を示す断面図である。 本発明の一実施形態において、ウェハステージ１６の走査方向の調整方法を説明する図である。 同様に、ウェハステージ１６の走査方向の調整方法を説明する図である。 同様に、ウェハステージ１６の走査方向の調整方法を説明する図である。 同様に、ウェハステージ１６の走査方向の調整方法を説明する図である。 本発明の一実施形態において、レチクルステージ９の走査方向の調整方法を説明する図である。 投影光学系ＰＬの光軸周りの回転を計測する他の計測例を示す図である。 同様に、同計測例を示す図である。 同様に、同計測例を示す図である。 投影光学系ＰＬの光軸周りの回転を計測する他の計測例を示す図である。 同様に、同計測例を示す図である。 同様に、同計測例を示す図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。 半導体デバイスの場合における、図８のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。

符号の説明

４ 第１部分鏡筒（部分鏡筒） ５ 第２部分鏡筒（部分鏡筒） ９ レチクルステージ（マスクステージ） １６ ウェハステージ（基板ステージ） ２５，２６ 固定鏡（計測装置、反射鏡） ２７，２８ レーザ干渉計（計測装置） ３０ 主制御系（制御装置） ４０ａ，４０ｂ固定鏡（計測装置、反射鏡） ４１ａ，４１ｂ照射部（計測装置） ４２ａ，４２ｂ受光部（計測装置） ４３ａ〜４３ｃ観察部（計測装置） ４４ａ〜４４ｃ反射鏡（計測装置） ４５ａ〜４５ｃマーク（位置計測用マーク） ＡＸ１ 第１光軸（光軸） ＡＸ２ 第２光軸（光軸） ＡＸ３ 第３光軸（光軸） ＥＸ 露光装置 Ｇ２ 第２レンズ群 Ｌ２，Ｌ３ レンズ Ｍ２ 凹面鏡 ＰＬ 投影光学系（反射屈折投影光学系） Ｒ マスク（レチクル） Ｗ ウェハ（基板）

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による露光方法及び装置並びにデバイス製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。尚、図１においては、一部断面図を織り交ぜて図示している。図１に示す本実施形態の露光装置ＥＸは、反射屈折系を適用した投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウェハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに逐次転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。

尚、以下の説明においては、必要であれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態では、投影光学系ＰＬが設計通りに組み込まれており、Ｚ軸の周りの回転量が生じていない状態における露光時のレチクルＲの移動方向（走査方向ＳＤ１）及びウェハＷの移動方向（走査方向ＳＤ２）をＹ方向（＋Ｙ方向，−Ｙ方向）に設定している。

図１において、１は断面が略長方形状の平行光束である露光光ＩＬを射出する露光光源であり、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）である。露光光源１からの波長１９３ｎｍの紫外パルスよりなる露光光ＩＬは、ビームマッチングユニット（ＢＭＵ）２を通り、照明光学系３を介してマスクとしてのレチクルＲのパターン面（下面）を照明する。照明光学系３は、オプティカル・インテグレータ、照明系の開口絞り（σ絞り）、リレーレンズ系、視野絞り（レチクルブラインド）、及びコンデンサレンズ系等を備えている。ビームマッチングユニット２及び照明光学系３はそれぞれ気密性の高いサブチャンバ（不図示）内に収納されている。

レチクルＲを透過した露光光ＩＬは、反射屈折系よりなる投影光学系ＰＬを介して、基板としてのウェハＷ上にそのレチクルＲのパターンの像を形成する。ウェハＷは例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ(Silicon On Insulator)等の円板状の基板であり、ウェハＷの表面にはフォトレジスト（感光材料）が塗布されている。投影光学系ＰＬは、第１光軸ＡＸ１を光軸とする第１レンズ群Ｇ１と、その表面に２面の平面反射鏡（反射面）ｍ１，ｍ２が形成された反射鏡ブロックＭ１と、第１光軸ＡＸ１に対して交差する第２光軸ＡＸ２を光軸とするレンズ群Ｇ２及び凹面鏡Ｍ２と、第２光軸ＡＸ２に対して交差する第３光軸ＡＸ３を光軸とする第２レンズ群Ｇ３及び第３レンズ群Ｇ４とを含んで構成される。

レチクルＲからの結像光束は、第１レンズ群Ｇ１を透過した後、反射鏡ブロックＭ１に形成された平面反射鏡ｍ１で反射されて、第２レンズ群Ｇ２を透過して凹面鏡Ｍ２に至る。そして、凹面鏡Ｍ２で反射されて再び第２レンズ群Ｇ２を透過して反射鏡ブロックＭ１に形成された平面反射鏡ｍ２に至る。平面反射鏡ｍ２で反射された結像光束は、続いて第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４を順に透過して、ウェハＷ上にレチクルＲのパターンの投影像を形成する。投影光学系ＰＬのレチクルＲからウェハＷへの結像倍率は例えば１／４〜１／５倍程度の縮小倍率であり、投影光学系ＰＬの内部も気密化されている。

投影光学系ＰＬにおいて、第１レンズ群Ｇ１、反射鏡ブロックＭ１、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４は、共通に第１部分鏡筒４によって保持されている。本実施形態では、第１レンズ群Ｇ１の第１光軸ＡＸ１はレチクルＲのパターン面（レチクル面）に垂直に設定され、第３レンズ群Ｇ３及び第４レンズ群Ｇ４の第３光軸ＡＸ３はウェハＷの露光面（ウェハ面）に垂直に設定され、第１光軸ＡＸ１と第３光軸ＡＸ３とは同一軸となっている。そして、ウェハ面はほぼ水平面であり、第１光軸ＡＸ１及び第３光軸ＡＸ３は鉛直方向（Ｚ軸と平行な方向）に延びている。但し、第１光軸ＡＸ１及び第３光軸ＡＸ３は、必ずしも同一の軸である必要はない。また、第１レンズ群Ｇ１は保持機構ｈ１により第１部分鏡筒４に保持されており、第３レンズ群Ｇ３は保持機構ｈ３及び位置調整機構ｄ３を介して、第４レンズ群Ｇ４は保持機構ｈ４及び位置調整機構ｄ４を介してそれぞれ第１部分鏡筒４に保持されている。

一方、第２光軸ＡＸ２を光軸とする第２レンズ群Ｇ２及び凹面鏡Ｍ２は、保持機構ｈ２を介して第２部分鏡筒５に保持されており、第２部分鏡筒５は、第１部分鏡筒４に対して不図示の連結部材によって機械的に結合されている。そして、第１部分鏡筒４に設けられたフランジ部が、マウント部６を介して本体フレーム７（後述）に設けられた開口を通して設置されている。即ち、投影光学系ＰＬは全体として本体フレーム７によって支持されており、投影光学系ＰＬ中では第１部分鏡筒４によって第２部分鏡筒５が支持されている。

本実施形態の露光装置ＥＸを構成する部分のうち、レチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写する露光本体部は、全体として箱型の本体フレーム７内に支持されている。そして、レチクルＲは、レチクルベース８上でＹ方向に走査可能に載置されたレチクルステージ９上に保持されている。レチクルステージ９の２次元的な位置情報及び回転情報は、レチクルステージ９上の移動鏡１０（実際にはＸ軸用、Ｙ軸用の２軸分がある。以下同様。）、及びこれに対応して本体フレーム７上の台座１１上に配置されたレーザ干渉計１２によって計測され、この計測値が装置全体の動作を制御する主制御系３０に供給される。レーザ干渉計１２の計測値及び主制御系３０からの制御情報に基づいて、レチクルステージ制御系１３がレチクルステージ９のＸ方向、Ｙ方向の位置、Ｚ軸回りの回転及び速度を制御し、更に主制御系３０の制御信号に応じてレチクルステージ９の走査方向を調整する。

レチクルベース８、レチクルステージ９、及びこの駆動機構（不図示）等からレチクルステージ系が構成されており、レチクルベース８は、能動型除振機構１４ａ，１４ｂ（実際には例えば３箇所に配置されている）を介して本体フレーム７上に支持されている。能動型除振機構１４ａ，１４ｂは、エアーダンパと電磁式のアクチュエータ（ボイスコイルモータ等）とを組み合わせて構成されており、エアーダンパによって高周波数の振動を遮断し、アクチュエータから低周波数の振動を相殺するための振動を発生させて、広い周波数域の振動の伝達を阻止する機構である。能動型除振機構１４ａ，１４ｂによって、レチクルステージ９の走査により生じる振動が本体フレーム７に伝達することが防止される。

ウェハＷは、ウェハホルダ１５を介してウェハステージ（Ｚレベリングステージ）１６上に保持される。ウェハステージ１６はウェハベース１７上にＹ方向に走査可能に、且つＸ方向、Ｙ方向にステップ移動可能に載置されている。ウェハステージ１６の２次元的な位置情報と回転情報は、ウェハステージ１６上の移動鏡１８、及びこれに対応して本体フレーム７内に配置されたレーザ干渉計１９によって計測されており、この計測値が主制御系３０に供給される。

レーザ干渉計１９の計測値及び主制御系３０からの制御情報に基づいて、ウェハステージ制御系２０がウェハステージ１６のＸ方向、Ｙ方向の位置、Ｚ軸回りの回転及び速度を制御し、更に主制御系３０の制御信号に応じてウェハステージ１６の走査方向を調整する。また、ウェハステージ１６は、不図示のオートフォーカスセンサ（斜入射方式で光学式のセンサ）からのウェハＷの表面の複数の計測点でのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）の情報に基づいて、露光中にウェハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦されるように、サーボ方式でウェハＷのフォーカス位置及びＸ軸、Ｙ軸の回りの傾斜角を制御する。

また、投影光学系ＰＬの上端側面及び下端側面には、それぞれ固定鏡２１，２２（実際にはそれぞれＸ軸用、Ｙ軸用の２軸分がある）が取り付けられており、固定鏡２１，２２の位置がそれぞれ本体フレーム７内に設置されたレーザ干渉計２３，２４によって計測され、この計測値が主制御系３０に供給されている。主制御系３０はこの計測値に基づいて、投影光学系ＰＬのＸ方向及びＹ方向の位置並びに傾き（Ｘ軸、Ｙ軸周りの倒れ角）を求める。固定鏡２１，２２の位置、即ち投影光学系ＰＬの位置に応じてレチクルステージ９及びウェハステージ１６の位置が補正される。

更に、投影光学系ＰＬの第１部分鏡筒４には、投影光学系ＰＬの第１光軸ＡＸ１及び第３光軸ＡＸ３周りの回転量を計測するための固定鏡２５，２６が取り付けられている。図２は、第１部分鏡筒４における固定鏡２５，２６の取り付け位置を示す平面図である。図２に示す通り、固定鏡２５，２６は第１光軸ＡＸ１を挟むように対になって第１部分鏡筒４に取り付けられている。図１及び図２に示す例では、固定鏡２５は第１部分鏡筒４と第２部分鏡筒５との付け根部の近傍に取り付けられており、固定鏡２６は第１光軸ＡＸ１に関して固定鏡２５の取り付け位置と対称な位置に取り付けられている。

これら固定鏡２５，２６に対して本体フレーム７に取り付けられたレーザ干渉計２７，２８からレーザ光が−Ｘ方向に向けてそれぞれ照射され、固定鏡２５，２６で＋Ｘ方向に反射されたレーザ光がレーザ干渉計２７，２８でそれぞれ受光されて固定鏡２５，２６各々のＸ方向の位置が計測され、この計測値が主制御系３０に供給される。主制御系３０はレーザ干渉計２７，２８の計測値の差から投影光学系ＰＬの第１光軸ＡＸ１（第３光軸ＡＸ３）周りの回転量を求め、この回転量に応じてウェハステージ１６の走査方向を調整する。

上記構成の露光装置ＥＸにおいて、ウェハＷを露光するときには、レチクルＲに対して露光光ＩＬを照射し、レチクルＲに形成されたパターンの像の一部が投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上の一つのショット領域に投影されている状態で、レチクルＲとウェハＷとを投影光学系ＰＬの結像倍率を速度比としてＹ方向に同期移動する動作が行われる。また、露光を終えたショット領域から次に露光を行うショット領域に移動する場合には、レチクルＲに対して露光光ＩＬが照射されていない状態でウェハＷをステップ移動させる動作が行われる。これらの動作、即ちステップ・アンド・スキャン動作が繰り返されて、ウェハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンの像が転写される。

ここで、本実施形態の露光装置ＥＸに設けられる投影光学系ＰＬのレンズ構成例について説明する。図３は、本発明の一実施形態による露光装置に設けられる投影光学系ＰＬの詳細な構成例を示す断面図である。図３に示す例では、第１部分鏡筒４中の第１レンズ群Ｇ１は、１枚のレンズＬ１より構成され、第３レンズ群Ｇ３はレンズＬ４〜Ｌ６より構成され、第４レンズ群Ｇ４はレンズＬ７〜Ｌ９より構成されている。また、第２部分鏡筒５中の第２レンズ群Ｇ２はレンズＬ２，Ｌ３より構成されている。レンズＬ４〜Ｌ６は共通の保持機構ｈ３内に保持され、保持機構ｈ３が複数箇所の位置調整機構ｄ３を介して第１部分鏡筒４内に保持されており、レンズＬ７〜Ｌ９は共通の保持機構ｈ４内に保持され、保持機構ｈ４が複数箇所の位置調整機構ｄ４を介して第１部分鏡筒４内に保持されている。なお、第１〜第４レンズ群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４は、それぞれ一つの光学素子で構成されていてもよいし、複数の光学素子で形成されていてもよい。

ここで、ウェハＷ上のショット領域を露光する場合には、レーザ干渉計２３，２４の計測結果に応じて投影光学系ＰＬのＸＹ面内における位置を計測し、この計測結果に基づいて投影光学系ＰＬに対するレチクルステージ９とウェハステージ１６とのＸＹ平面内における位置を補正した上で、これらのステージを走査方向ＳＤ１，ＳＤ２に走査してレチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写している。従来の屈折系による投影光学系を備える露光装置においても露光時には同様の補正が行われるが、屈折系の投影光学系の場合には、投影光学系が光軸の周りで回転しても、投影光学系による投影像は投影光学系の回転に合わせて回転することはない。このため投影光学系ＰＬの回転に応じて走査方向を調整せずとも、ウェハ上の所望の位置にレチクルのパターンを転写することが可能であった。

しかしながら、本実施形態の露光装置ＥＸのように反射屈折系の投影光学系ＰＬを備える場合には、投影光学系ＰＬの回転（第１光軸ＡＸ１、第３光軸ＡＸ３周りの回転）に合わせて投影光学系による投影像が回転する。投影光学系ＰＬが回転してしまっている状態では、投影光学系ＰＬに対するレチクルステージ９及びウェハステージ１６のＸＹ平面内における位置を補正しても、露光対象のショット領域の中心に投影像の中心を合わせることはできるものの、ショット領域の外周付近では回転による誤差が生じてしまい露光精度が低下する。投影光学系ＰＬの回転は、露光装置ＥＸが設置される環境（例えば、気温又は湿度）の変化による本体フレーム７の経時的な変化などによって生ずる。

また、レチクルステージ９やウェハステージ１６といった可動部材（振動源）は、能動型除振機構１４ａ，１４ｂ等によって、投影光学系ＰＬが保持される本体フレーム７に振動が伝わらないように隔離されているが、それでも僅かな振動が本体フレーム７に伝達して投影光学系ＰＬを振動させることは避けられない。特に本実施形態のように投影光学系ＰＬが反射屈折系である場合には、その鏡筒の構造が複雑であるため、外力による僅かな振動によって容易に振動してしまう可能性がある。この振動の周期が、ウェハＷ上の１点の所定の露光時間（像の転写時間）、例えば１００ｍｓｅｃ程度より長い場合には、その振動によって像位置がずれる問題が生じ、振動の周期が上記の露光時間より短い場合には、振動によって像のシャープさが低下するという問題が生じることになる。

本実施形態では、以上の投影光学系ＰＬの回転により生ずる問題を、以下の方法で解決している。つまり、図２に示した通り、第１光軸ＡＸ１を挟むように第１部分鏡筒４に２つの固定鏡２５，２６を取り付け、レーザ干渉計２７と固定鏡２５との間の距離及びレーザ干渉計２８と固定鏡２６との間の距離を計測し、この計測値を主制御系３０に供給してその差から第１光軸ＡＸ１周りの投影光学系ＰＬの回転量を求める。第１光軸ＡＸ周りの投影光学系ＰＬの回転量に対する投影像の回転量は、主制御系３０の演算部における設計データに基づく計算、又は事前の実験で止められているテーブル（又は近似式等）により決定することができる。

そこで、主制御系３０は、レーザ干渉計２７，２８の計測結果から求めた投影光学系ＰＬの回転量に応じたウェハＷ上における投影像の回転量を算出するとともに、その投影像の回転を相殺するウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２の補正量を算出する。そして、算出された補正量はウェハステージ制御系２０に送られ、この補正量に基づいてウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２が調整される。従って、投影光学系ＰＬが回転していると、レチクルステージ９の走査方向ＳＤ１はＹ方向であるが、投影光学系ＰＬの回転による投影像の回転量に応じてウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２をＹ方向からずらすことになる。すなわち、投影像の回転量に応じてウエハステージ１６の走査方向ＳＤ２をＹ方向に対して所定角度だけずらす。かかる調整によって、露光時には投影光学系ＰＬの回転によって生じた投影像の回転が相殺される方向に調整された走査方向ＳＤ２にウェハステージ１６が走査されて露光が行われる。

図４Ａ〜４Ｄは、本発明の一実施形態において、ウェハステージ１６の走査方向の調整方法を説明する図である。まず、投影光学系ＰＬの回転が生じていない場合には、ウェハＷ上に投影される投影像は、図４Ａに示す通り、Ｘ方向に延びたスリット状の投影像Ｉｍになる。これに対し、投影光学系ＰＬの回転が生じている場合には、例えば図４Ｂに示すように、ウェハＷ上に投影される投影像Ｉｍは、図４Ａに示す投影像ＩｍをＸＹ平面内において投影光学系ＰＬの回転量に応じて回転した状態となる。尚、図４Ｂに示す例では、投影像Ｉｍの回転量の回転方向がＸ軸からＹ軸へ向かう方向である場合を例に挙げて図示しており、その回転量を誇張して図示している。

図４Ｂに示す通り投影像Ｉｍが回転している状態で、ウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２の調整を行なわずに、レチクルステージ９及びウェハステージ１６をＹ方向に移動させる（走査方向ＳＤ１，ＳＤ２が共にＹ方向に設定されている）と、ウェハＷは図４Ｃに示す通り露光される。つまり、ウェハＷは、回転した状態にある投影像ＩｍをウェハＷ上においてＹ方向に移動させた状態に露光される。尚、図４Ｃにおいては、理解を容易にするために、回転した状態にある投影像を隣接させて図示しているが、実際にはウェハＷは連続して露光されるため、一度の走査で露光される領域は平行四辺形状になり、ウェハＷ上にはレチクルＲのパターンと相似なパターンが転写されない。すなわち、矩形状に形成されるべきレチクルＲの転写像が、平行四辺形状に歪んでウェハＷ上に形成されてしまう。

これに対し、投影像Ｉｍの回転が相殺される方向（投影像Ｉｍの回転方向）にウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２を調整した上で、レチクルステージ９を走査方向ＳＤ１（Ｙ方向）に、ウェハステージ１６を走査方向ＳＤ２にそれぞれ移動させつつ露光を行うと、図４Ｄに示す通りウェハＷ上において露光される領域は矩形形状になり、レチクルＲのパターンと相似なパターンが転写される。これにより、投影光学系ＰＬの回転による転写像の結像特性や露光精度（転写忠実度や重ね合わせ精度等）を劣化させることを防止できる。

尚、ウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２を調整するだけで、レチクルＲのパターンと相似なパターンをウェハＷ上に転写することができるが、ウェハＷ上に既に形成されているパターンとの重ね合わせ精度を高めるために、投影像Ｉｍの回転量と同じ量だけウェハステージ１６をＸＹ平面内において回転させて露光処理を行うことが望ましい。また、ウェハＷ上に既に形成されているパターンとの重ね合わせを行なう場合には、投影像Ｉｍの回転量だけでなく、ウェハＷ上に既に形成されているパターンの歪みも考慮して、ウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２を調整するのが望ましい。なお、投影光学系ＰＬの回転に加えて、投影光学系ＰＬの傾き（Ｘ軸、Ｙ軸周りの倒れ角）がある場合には、調整された走査方向ＳＤへウェハステージ１６を移動させるときに、投影光学系ＰＬの傾きに応じてウェハステージ１６のＺ方向の位置を変えつつ移動させる制御が行われる。

以上の説明においては、投影光学系ＰＬの回転による投影像の回転を相殺するために、ウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２を調整していたが、レチクルステージ９の走査方向ＳＤ１の調整によっても投影像の回転を相殺することができる。図５は、本発明の一実施形態において、レチクルステージ９の走査方向の調整方法を説明する図である。図５は、レチクルＲの上面を図示しており、このレチクルＲには、露光光ＩＬが通過する光通過領域ｒ１と不要な露光光ＩＬを遮光する遮光領域ｒ２とが設けられている。レチクルＲの下面（投影光学系ＰＬに向く面）の外周部にはクロム（Ｃｒ）等の金属が蒸着されており、このクロムが蒸着された領域が遮光領域ｒ２となり、他の領域が光通過領域ｒ１となる。
レチクルＲの下面における光通過領域ｒ１には、ウェハＷに転写すべきパターンが形成されている。

投影光学系ＰＬの回転による投影像の回転を補正するためには、図５に示す通り、レチクルＲに対する照明光ＩＬの照明領域ＩＲを、投影像の回転方向（ここでは、Ｘ軸からＹ軸へ向かう方向）とは逆の方向に、投影像の回転量と等しい量だけ回転させる。照明領域ＩＲの回転は、例えば、照明光学系３に含まれる不図示の視野絞り（レチクルブラインド）を回転させることで行う。また、図５に示す通り、照明領域ＩＲの回転に合わせて、投影像の回転方向とは逆の方向に照明領域ＩＲの回転量と等しい量だけレチクルＲを回転させるとともにレチクルステージ９の走査方向ＳＤ１を調整する。

以上の調整を行った上で、レチクルステージ９を図５に示す走査方向ＳＤ１に、ウェハステージ１６をＸＹ平面内で回転させることなく走査方向ＳＤ２（Ｙ方向）にそれぞれ移動させつつ露光を行うと、ウェハＷ上にはレチクルＲに形成されたパターンと相似なパターンが転写される。これにより、投影光学系ＰＬの回転による転写像の結像特性や露光精度（転写忠実度や重ね合わせ精度等）を劣化させることを防止することができる。

尚、投影光学系ＰＬの回転による投影像の回転量の計測は所定の間隔で行われる。例えば、本体フレーム７の経時変化によって生ずる回転は、半日毎、毎日、一月毎に計測される。また、例えばレチクルステージ９の移動によって生ずる回転は常時計測される。後者の場合には、例えばウェハＷ上に形成されたショット領域毎にウェハステージ１６の走査方向を調整しつつ露光が行われる。尚、後者の場合には、レーザ干渉計２７，２８を用いた投影光学系ＰＬの回転量計測に換えて、加速度センサによる回転量計測を行っても良い。

加速度センサによる回転量計測を行う場合には、投影光学系ＰＬに取り付けられた加速度センサの検出結果を主制御系３０が備える演算部に入力して時間積分により速度を求め、更に速度を時間積分して投影光学系ＰＬの移動量を算出する。投影光学系ＰＬの複数箇所に取り付けられた加速度センサの検出結果から得られる各取り付け位置での移動量を総合すれば、投影光学系ＰＬの回転量を求めることができる。

加速度センサは、例えば図２中の固定鏡２５，２６の位置に取り付けられる。投影光学系ＰＬの回転による移動は、第１光軸ＡＸ１及び第３光軸ＡＸ３から離れた箇所ほど大きくなる。このため、加速度センサの少なくとも一つを第２部分鏡筒５（例えば、凹面鏡Ｍ２の付近）に取り付けることが望ましい。加速度センサを用いて投影光学系ＰＬの回転量が求められると、前述した方法と同様の方法で、ウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２等、又はレチクルステージ９の走査方向ＳＤ１等の調整を行った上で露光処理を行う。

尚、以上の説明においては、ウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２等のみを調整する場合、及びレチクルステージ９の走査方向ＳＤ１等のみを調整する場合について説明したが、ウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２等の調整と、レチクルステージ９の走査方向ＳＤ１等の調整とを共に行っても良い。例えば、投影光学系ＰＬの回転による投影像の回転量の半分を相殺するようにウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２を調整し、残りの回転量を相殺するようにレチクルステージ９の走査方向ＳＤ１を調整するといった具合である。かかる調整は、何れか一方の調整では投影像の回転量の全てを相殺することができない場合に有効である。

また、上記実施形態では、第１光軸ＡＸ１に関して対称に第１部分鏡筒４に取り付けられた固定鏡２５，２６と、レーザ干渉計２７，２８とを用いて投影光学系ＰＬの第１光軸ＡＸ１（第３光軸ＡＸ３）周りの回転を計測していたが、第２部分鏡筒５に取り付けた固定鏡とレーザ干渉計とを用いて投影光学系ＰＬの回転を計測するようにしても良い。図６Ａ〜６Ｃは、投影光学系ＰＬの光軸周りの回転を計測する他の計測例を示す図である。図６Ａに示す通り、第１部分鏡筒４に一つの固定鏡４０ａが、第２部分鏡筒５に他の固定鏡４０ｂがそれぞれ取り付けられている。固定鏡４０ｂは第２部分鏡筒５の第１光軸ＡＸ１から最も離れた部位に取り付けられており、第１光軸ＡＸ１に関して固定鏡４０ａとは対称に配置されてはいない。

一方の固定鏡４０ａには、固定鏡４０ａに対して斜め方向から検出ビームを照射する照射部４１ａと、固定鏡４０ａで反射された検出ビームを受光する受光部４２ａとが設けられている。同様に、他方の固定鏡４０ｂには、固定鏡４０ｂに対して斜め方向から検出ビームを照射する照射部４１ｂと、固定鏡４０ｂで反射された検出ビームを受光する受光部４２ｂとが設けられている。受光部４２ａ，４２ｂは、例えば二次元ＣＣＤ等の二次元撮像素子を備えており、検出ビームの入射位置を検出する。

以上の構成において、投影光学系ＰＬがＸ方向に平行移動した場合には、受光部４２ａ，４２ｂの各々における検出ビームの検出位置は変化しない。これに対し、図６Ｂに示す通り、投影光学系ＰＬが−Ｙ方向に平行移動した場合を考えると、投影光学系ＰＬの移動に合わせて固定鏡４０ａ，４０ｂが−Ｙ方向に移動する。このため、照射部４１ａ，４１ｂの各々からの検出ビームの入射位置が変化し、その結果として固定鏡４０ａ，４０ｂで反射された検出ビームは、投影光学系ＰＬの−Ｙ方向への位置ずれがない場合に通る光路（図６Ｂ中において破線で示した光路）とは異なる光路を通って受光部４２ａ，４２ｂの各々に入射する。

また、図６Ｃに示す通り、投影光学系ＰＬが第１光軸ＡＸ１の周りでＸ軸からＹ軸に向かう方向に回転した場合を考えると、投影光学系ＰＬの回転に合わせて固定鏡４０ａ，４０ｂも第１光軸ＡＸ１の周りで回転する。かかる回転が生ずると、固定鏡４０ａに対する照射部４１ａからの検出ビームの入射角と固定鏡４０ｂに対する照射部４１ｂからの検出ビームの入射角とが共に大きくなる。その結果として、検出ビームの反射角も大きくなって固定鏡４０ａ，４０ｂで反射された検出ビームは、投影光学系ＰＬの回転がない場合に通る光路（図６Ｃ中において破線で示した光路）とは異なる方向へ向かって進み受光部４２ａ，４２ｂの各々に入射する。

受光部４２ａ，４２ｂにおける検出ビームの入射位置の検出結果は主制御系３０に出力される。ここで、図６Ｂと図６Ｃとを比較すると、投影光学系ＰＬがＹ方向へ平行移動した場合と投影光学系ＰＬが回転した場合とでは、受光部４２ｂに対する検出ビームの入射位置の変化は同じ変化をする。しかしながら、受光部４２ａに対する検出ビームの入射位置の変化は異なる変化をする。よって、受光部４２ａの検出結果と受光部４２ｂの検出結果とを用いて、投影光学系ＰＬのＹ方向への移動量と投影光学系ＰＬの回転量とを求めることができる。

尚、受光部４２ａ，４２ｂの検出結果のみでは投影光学系ＰＬのＹ方向への移動量と投影光学系ＰＬの回転量とを明確に切り分けることができない場合には、レーザ干渉計２３，２４で検出される投影光学系ＰＬのＹ方向の位置を用いることにより、投影光学系ＰＬの回転量を求めることができる。また、レーザ干渉計２３，２４の検出結果を用いる場合には、固定鏡４０ａ、照射部４１ａ、及び受光部４２ａを省略して固定鏡４０ｂ、照射部４１ｂ、及び受光部４２ｂのみとし、受光部４２ｂの検出結果とレーザ干渉計２３，２４の検出結果とから投影光学系ＰＬの回転量を求めることができる。

また、投影光学系ＰＬの回転量は、投影光学系ＰＬに取り付けた位置検出用のマークを観察することによっても求められる。図７Ａ〜７Ｃは、影光学系ＰＬの光軸周りの回転を計測する他の計測例を示す図である。図７Ｂに示す通り、第１部分鏡筒４の上端（レチクルＲ側の端部）であって、露光光ＩＬを遮光しない位置には、３つの位置検出用のマーク４５ａ〜４５ｃが第１光軸ＡＸ１を中心として互いに１２０°の間隔をもって取り付けられている。

また、図７Ａ，７Ｂに示す通り、マーク４５ａ〜４５ｃの上方（＋Ｚ方向）には反射鏡４４ａ〜４４ｃがそれぞれ設けられており、更にこれらの反射鏡４４ａ〜４４ｃを介してマーク４５ａ〜４５ｃのそれぞれを観察する観察部４３ａ〜４３ｃが設けられている。観察部４３ａは、ハロゲンランプ等の光源、ＣＣＤ等の二次元撮像素子、及び撮像素子で得られた画像信号を画像処理してマーク４５ａの位置情報を求める位置情報算出部とを含んで構成されている。

マーク４５ａの位置情報を求める時には、観察部４３ａの光源から反射鏡４４ａへ向けて光が照射され、この光が反射鏡４４ａで反射されてマーク４５ａを照明し、マーク４５ａで反射されて反射鏡４４ａを介した光を撮像素子で撮像する。そして、得られる画像信号を位置情報算出部で画像処理することでマーク４５ａの位置情報が算出される。尚、観察部４３ｂ，４３ｃは、観察部４３ａと同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。

マーク４５ａは、例えば図７Ｃに示す通り、Ｙ方向に延びたマーク要素をＸ方向に配列した第１マークｅ１と、Ｘ方向に延びたマーク要素をＹ方向に配列した第２マークｅ２とから構成される。尚、マーク４５ｂ，４５ｃは、マーク４５ａと同様の構成であるが、マーク４５ｂはマーク４５ａをＸ軸からＹ軸に向かう方向に１２０°だけ回転した状態で取り付けられ、マーク４５ｃはマーク４５ａをＸ軸からＹ軸に向かう方向に２４０°だけ回転した状態で取り付けられる。

観察部４３ａ〜４３ｃの各々の位置情報算出部は、各々に設けられた撮像素子から出力される画像信号に対し、例えば折り返し自己相関処理や、所定のテンプレートを用いたテンプレートマッチング処理や、或いはエッジ位置計測処理（マークの輪郭を求める処理、得られた輪郭からマークをなすマーク要素各々のエッジ位置を検出する処理、検出したエッジ位置から第１マークｅ１の中心及び第２マークｅ２の中心を求める処理）等のマーク位置計測処理を行って、マーク４５ａ〜４５ｃの位置情報を求める。マーク４５ａの場合には、第１マークｅ１からＸ方向の位置情報が求められ、第２マークｅ２からＹ方向の位置情報が求められる。

観察部４３ａ〜４３ｃの各々で得られたマーク４５ａ〜４５ｃの位置情報は主制御系３０へ出力され、主制御系３０の演算部で投影光学系ＰＬの回転量が算出される。尚、図７Ａ〜７Ｃにおいては、マーク４５ａ〜４５ｃの全てが第１部分鏡筒４に取り付けられている場合を例に挙げて説明したが、マークが第２部分鏡筒５に取り付けられていても良い。第２部分鏡筒５にマークを取り付ける場合には、加速度センサを取り付ける場合と同様に、第２部分鏡筒５の先端部（例えば、凹面鏡Ｍ２の付近）に取り付けることが望ましい。またた、図７Ａ〜７Ｃでは、マークを３つ取り付ける場合を例に挙げたが、マークは投影光学系に２つ以上取り付けられていれば良い。

尚、以上のように投影光学系ＰＬの回転量を計測して投影像の回転量を求める場合には、投影光学系ＰＬの回転量と投影像の回転量との関係が予め判明している必要がある。この関係は、光学設計データ及び機械設計データから、理論的に算出することができるため、この理論値に従ってレチクルステージ９の走査方向ＳＤ１等、及びウェハステージ１６の走査方向ＳＤ２等を調整することができる。また、予め実験により、投影光学系ＰＬの回転量と投影像の回転量との関係を計測しておき、この計測結果をテーブル、又は近似式の形で記憶しておくことも可能である。

例えば、ウェハＷの配置される位置（像面）に、撮像素子やナイフエッジセンサ等の位置計測可能なセンサを配置し、このセンサ上にレチクルパターンの投影像を投影した状態で、投影光学系ＰＬを第１光軸ＡＸ１（第３光軸ＡＸ３）の周りに所定量ずつ回転させて、そのセンサによってその投影像の位置ずれを計測することで、その投影光学系ＰＬの回転量と投影像の回転量との関係を実験的に求めることができる。

尚、以上の実施の形態においては、第１レンズ群Ｇ１、第３レンズ群Ｇ３、及び第４レンズ群Ｇ４は、同一の第１部分鏡筒４により保持されており、第１部分鏡筒４の周りの回転量を計測する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、例えば各レンズ群Ｇ１，Ｇ３，Ｇ４がそれぞれ別の部分鏡筒に保持された構成の投影光学系ＰＬにも本発明を適用することができる。かかる構成の投影光学系ＰＬに対しては、同時に２つ又は３つの部分鏡筒の回転量を計測することで更に高い精度で回転量を計測することができる。

尚、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬの回転量を計測し、その計測結果に基づいてレチクルＲやウェハＷの走査方向等の調整を行っているが、投影光学系ＰＬの回転量の経時変化等が実験やシミュレーションで予測できる場合には、投影光学系ＰＬの回転量の計測を行わずに、投影光学系ＰＬの回転量の予測値等に基づいてレチクルＲやウェハＷの走査方向等の調整を行うようにしてもよい。

また、上記の実施の形態では、平面反射鏡ｍ１，ｍ２は、１つの部材（反射鏡ブロックＭ１）上に一体的に形成されるものとしたが、２枚の反射鏡ｍ１，ｍ２が別々の部材上に形成されていても構わない。但し、２面の反射鏡ｍ１，ｍ２が一体的に形成されていた方が、調整が容易であるとともに安定性の点でも有利であることは勿論である。

また、上記の実施の形態で示した投影光学系ＰＬの第２部分鏡筒５には、第２レンズ群Ｇ２と凹面鏡Ｍ２とを含むものとしたが、凹面鏡のみを含む部分鏡筒や、レンズのみを含む部分鏡筒であっても、本発明を適用することができる。また、上記の実施の形態の投影光学系ＰＬは、互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ２つの部分鏡筒を備えているが、それ以外に、互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ３つ以上の部分鏡筒を有する投影光学系にも本発明を適用することがきる。また、本発明は、投影光学系として、レチクルＲからウェハＷに向かう光軸を持つ光学系と、その光軸に対してほぼ直交する光軸を持つ反射屈折光学系とを有し、内部で中間像を２回形成する反射屈折投影光学系を用いる場合にも適用することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置について説明したが、本発明はステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用することができる。ステップ・アンド・リピート方式の露光装置の場合には、投影光学系ＰＬの回転により投影光学系ＰＬの投影像の全体がＸＹ面内において回転するだけであるため、投影像の回転を相殺するようにウェハステージをＸＹ面内において回転させてウェハステージの姿勢を調整した状態で露光を行えばよい。また、ウェハステージの姿勢に代えてレチクルステージの姿勢を調整してもよく、更にウェハステージ及びレチクルステージの姿勢を共に調整しても良い。

尚、上記実施形態においては、露光光源１として、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を備える場合を例に挙げて説明したが、これ以外にＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（フッ素レーザ：波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（クリプトンダイマーレーザ：波長１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（アルゴンダイマーレーザ：波長１２６ｎｍ）を用いることができる。また、ＹＡＧレーザの高調波発生装置、又は半導体レーザの高調波発生装置等の実質的に真空紫外域の光源を露光光源１として使用することもできる。また、本発明は、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）のように、波長が２００ｎｍ程度以上の露光光を使用する場合であっても、投影光学系の構造が反射屈折系のように複雑であるときには適用することができる。

また、上記実施形態では、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に大気が配置される露光装置ＥＸを例に挙げて説明したが、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間に純水や例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の溶液等の液体で満たした状態で露光処理を行う液浸式の露光装置にも、本発明を適用することができる。波長が１９３ｎｍ程度の露光光に対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４であるため、露光光の光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、ウェハＷ上では１／ｎ、即ち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、即ち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。

また、本発明は、ウェハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号及び特開平１０−２１４７８３号（対応米国特許６，３４１，００７、６，４００，４４１、６，５４９，２６９及び６，５９０,６３４）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１）あるいは米国特許６，２０８，４０７に開示されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、それらの開示を援用して本文の記載の一部とする。
また本発明は、ウェハ等の被処理基板を保持する露光用のステージと基準部材や計測センサなどを搭載した計測用のステージが別々である露光装置にも適用することができる。露光ステージと計測ステージとを備えた露光装置は、例えば特開平１１−１３５４００号に記載されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容される限りにおいて、この文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。

更に、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及び、ＣＣＤ等の撮像素子、マイクロマシーン、又はＤＮＡチップの製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。

更には、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウェハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハなどが用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平11−194479号、特開2000−12453号、特開2000−29202号等に開示されている。

次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図８は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造工程の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。

次に、ステップＳ１３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンディィング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図９は、半導体デバイスの場合における、図８のステップＳ１３の詳細なフローの一例を示す図である。図９において、ステップＳ２１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。

以上説明した本実施形態のマイクロデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ２６）において、投影光学系ＰＬの回転による投影像の回転を相殺するようにマスク及びウェハの少なくとも一方の走査方向等が調整されてマスクのパターンが精確にウェハ上に転写される。このため、結果的に微細なパターンを有する高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。

投影光学系の回転に起因する基板上での投影像の回転を相殺するようにマスク及び基板の少なくとも一方の姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整して基板を露光することで、良好な露光精度（解像度、転写忠実度、重ね合わせ精度等）が得られる。
また、マスクのパターンを高い露光精度をもって忠実に基板上に転写することができるため、微細なパターンが形成されたデバイスを高い歩留まりで製造することができ、ひいてはデバイスの製造コストを低減することができる。

Claims (13)

1. 互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ光学系を保持する複数の部分鏡筒を有する反射屈折投影光学系を用いて、マスク上のパターンを基板上に転写する露光方法であって、
   前記マスク及び前記基板の少なくとも一方と交差する光軸周りの前記反射屈折投影光学系の回転量を計測し、
   前記回転量の計測結果に基づいて、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整する
   ことを特徴とする露光方法。
2. 前記複数の部分鏡筒は、前記マスクから前記基板へ伸びる第１光軸を持つ第１部分鏡筒と、前記第１光軸に交差する第２光軸を持つ第２部分鏡筒とを含み、
   前記反射屈折投影光学系の回転量は、前記第１部分鏡筒の少なくとも２箇所に取り付けられた反射鏡に対して検出光を照射し、得られる反射光の検出結果から求めることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
3. 前記複数の部分鏡筒は、前記マスクから前記基板へ伸びる第１光軸を持つ第１部分鏡筒と、前記第１光軸に交差する第２光軸を持つ第２部分鏡筒とを含み、
   前記反射屈折投影光学系の回転量は、前記第１部分鏡筒の少なくとも２箇所に取り付けられた位置計測用マークの計測結果から求めることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
4. 前記反射屈折投影光学系の回転量は、前記反射屈折投影光学系に取り付けられた加速度センサの検出結果から求めることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
5. 互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ光学系を保持する部分鏡筒を有する反射屈折投影光学系を用いて、マスクと基板とを走査しながら、前記マスク上のパターンを前記基板上に転写する露光方法であって、
   前記マスクと前記基板の少なくとも一方と交差する光軸周りの前記反射屈折投影光学系の回転量に応じて、前記マスク及び前記基板の少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整する
   ことを特徴とする露光方法。
6. 互いに異なる方向に伸びる光軸を持つ複数の部分鏡筒を有する反射屈折投影光学系と、マスクを保持するマスクステージと、基板を保持する基板ステージとを備え、前記マスク上のパターンを前記反射屈折投影光学系を介して前記基板上に転写する露光装置であって、
   前記マスク及び前記基板の少なくとも一方と交差する光軸周りの前記反射屈折投影光学系の回転量を計測する計測装置と、
   前記回転量の計測結果に基づいて、前記マスクステージ及び前記基板ステージの少なくとも一方の、姿勢と走査方向の少なくとも一方を調整する制御装置と
   を備えることを特徴とする露光装置。
7. 前記複数の部分鏡筒は、前記マスクから前記基板へ伸びる第１光軸を持つ第１部分鏡筒と、前記第１光軸に交差する第２光軸を持つ第２部分鏡筒とを含むことを特徴とする請求項６記載の露光装置。
8. 前記計測装置は、複数の部分鏡筒のうちの少なくとも１つを計測対象として、前記反射屈折投影光学系の回転量を計測することを特徴とする請求項７記載の露光装置。
9. 前記計測装置は、前記第１部分鏡筒の少なくとも２箇所に取り付けられた反射鏡に対して検出光を照射し、前記反射鏡の各々の位置情報から前記反射屈折投影光学系の回転量を求めることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
10. 前記計測装置は、前記第１部分鏡筒の少なくとも２箇所に取り付けられた位置計測用マークを観察し、当該観察結果から前記反射屈折投影光学系の回転量を求めることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
11. 前記計測装置は、前記反射屈折投影光学系に取り付けられた加速度センサの検出結果から前記反射屈折投影光学系の回転量を求めることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
12. 前記第２部分鏡筒は、反射鏡とレンズとを含むことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
13. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の露光方法又は請求項６から請求項１２の何れか一項に記載の露光装置を用いて基板に対して露光処理を行う露光工程と、
    前記露光工程を経た基板の現像を行う現像工程と
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

Images