JPWO2008001593A1 - 露光方法、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

露光方法、露光装置及びデバイスの製造方法 Download PDF

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Abstract

第１パターン形成領域内に形成される第１パターンと、第１パターン形成領域とは異なる第２パターン形成領域内に形成される第２パターンを介した照明光を基板に導くことによって第１パターン及び第２パターンを基板上に転写する露光方法において、第１パターンを照明する照明条件に応じた照明光を形成するための第１照明光形成部材を準備する第１照明光形成部材準備工程（Ｓ１０）と、第２パターンを照明する照明条件に応じた照明光を形成するための第２照明光形成部材を準備する第２照明光形成部材準備工程（Ｓ１１）と、照明光に対して第１パターン及び第２パターンと基板とを走査方向に走査させるパターン走査工程と、第１照明光形成部材及び第２照明光形成部材を第１パターン及び第２パターンと同期して走査させる照明光形成部材走査工程と、第１パターンを基板上の第１パターン転写領域に露光すると共に、第２パターンを基板上の第２パターン転写領域に露光する露光工程（Ｓ１３）とを備え、露光工程では、第１パターンの露光と第２パターンの露光とを連続的に行う。

Description

この発明は、半導体素子、液晶表示素子、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使用される露光方法、該露光方法を用いた露光装置及び該露光方法または該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスクに形成されたパターンの像を感光剤が塗布された基板上に転写する露光装置が使用されている。この露光装置を用いた露光方法の一つとして、ウエハ上の同一の露光領域内に第１のパターン（例えば、周期的パターン）と第２のパターン（例えば、孤立的パターン）が混在したパターンを転写露光する場合に、第１のパターンが形成されている第１のマスクと、第２のパターンが形成されている第２のマスクとを準備し、それぞれのパターンに応じた最適な露光条件（照明条件）によりそれぞれのパターンを順次転写露光する二重露光方法が使用されている。
通常、二重露光方法で露光を行う場合、まず第１のマスクを用いて１回目の露光を行い、次に第２のマスクに交換してから第２のマスクを用いて２回目の露光を行う。しかしながら、マスクを交換するための所定の時間を要するため、高いスループットを得ることができなかった。そこで、第１のパターンと第２のパターンを１つのマスクに形成し、走査露光方式によりウエハ上の第１のショット領域（露光領域）に第１のパターンを転写し、第２のショット領域に第２のパターンを転写した後、ウエハを走査方向に１つのショット領域分だけステップ移動させて、第２のショット領域に第１のパターンを、第３のショット領域に第２のパターンを転写し、順次これを繰り返すことにより第１のパターンと第２のパターンとを二重露光する方法が提案されている（例えば、特開平１１−１１１６０１号公報参照）。
ところで、特許文献１記載の露光装置においては、それぞれのパターンを走査露光する際に、それぞれのパターンに応じた最適な照明条件により露光を行う必要がある。即ち、まず第１のパターンに応じた最適な照明条件により第１のパターンを走査露光し、次に第２のパターンに応じた最適な照明条件に切り換えてから第２のパターンを走査露光する。しかしながら、露光装置が備える照明光学系において各パターンに応じた最適な照明条件に切り換えるために所定の時間を要するため、スループットの低下を招いていた。
この発明の課題は、スループットを低下させることなく、複数のパターンのそれぞれに対応した所望の照明光により複数のパターンを基板上に連続的に露光することができる露光方法、該露光方法を用いた露光装置及び該露光方法または該露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することである。
この発明の露光方法は、第１パターン形成領域内に形成される第１パターンと、前記第１パターン形成領域とは異なる第２パターン形成領域内に形成される第２パターンを介した照明光を基板に導くことによって前記第１パターン及び前記第２パターンを前記基板上に転写する露光方法において、前記第１パターンを照明する照明条件に応じた照明光を形成するための第１照明光形成部材を準備する第１照明光形成部材準備工程と、前記第２パターンを照明する照明条件に応じた照明光を形成するための第２照明光形成部材を準備する第２照明光形成部材準備工程と、前記照明光に対して前記第１パターン及び前記第２パターンと前記基板とを走査方向に走査させるパターン走査工程と、前記第１照明光形成部材及び前記第２照明光形成部材を前記第１パターン及び前記第２パターンと同期して走査させる照明光形成部材走査工程と、前記第１パターンを前記基板上の第１パターン転写領域に露光すると共に、前記第２パターンを前記基板上の第２パターン転写領域に露光する露光工程とを備え、前記露光工程では、前記第１パターンの露光と前記第２パターンの露光とを連続的に行うことを特徴とする。
また、この発明の露光装置は、第１パターン形成領域内に形成される第１パターンと、前記第１パターン形成領域とは異なる第２パターン形成領域内に形成される第２パターンを介した照明光を基板に導くことによって前記第１パターン及び前記第２パターンを前記基板上に転写する露光装置において、前記第１パターンへ向かう照明光の光路中に配置され、前記第１パターンを照明する照明条件に応じた前記照明光を形成するための第１照明光形成部材と、前記第２パターンへ向かう照明光の光路中に配置され、前記第２パターンを照明する照明条件に応じた前記照明光を形成するための第２照明光形成部材とを備え、 前記第１パターン及び前記第２パターンと前記基板とを前記照明光に対して走査方向に走査させて前記第１パターン及び前記第２パターンを前記基板上に連続的に転写露光し、前記第１照明光形成部材及び前記第２照明光形成部材は、前記第１パターン及び前記第２パターンと同期して走査することを特徴とする。
また、この発明のデバイスの製造方法は、この発明の露光方法により露光を行なう露光装置またはこの発明の露光装置を用いて所定のパターンを基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
また、この発明のデバイスの製造方法は、この発明の露光方法により露光を行なう露光装置またはこの発明の露光装置を用いて第１パターン及び第２パターンを基板上に重ね合わせて露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
また、この発明の照明光角度分布変更部材は、パターンを基板上へ転写するためのパターンが形成されたフォトマスクの近傍に配置可能であって、該フォトマスクへ向かう照明光の角度分布を変更する照明光角度分布変更部材であって、前記フォトマスクへ向かう前記照明光の偏光状態を所定の偏光状態に設定するための偏光部材を備えていることを特徴とする。
第１の実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。 第２の実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。 マイクロレンズアレイの入射面に形成される照野の形状を示す図である。 投影光学系の瞳面上における照明光の形状を示す図である。 投影光学系の瞳面上における照明光の形状を示す図である。 レチクルの他の構成を示す図である。 照明光形成部材の他の構成を示す図である。 実施の形態にかかる露光方法について説明するためのフローチャートである。 この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。図１に示す露光装置は、ステップ・アンド・スキャン方式を用いて二重露光を行うための投影露光装置である。なお、以下の説明においては、図１中に示す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軸がウエハＷに対して平行となるように設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。また、この実施の形態ではウエハＷを移動させる方向(走査方向)をＸ軸方向に設定している。
図１に示すように、第１の実施の形態にかかる露光装置は、露光光源としての例えば約１９３ｎｍの波長を有する光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源または約２４８ｎｍの波長を有する光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源（図示せず）を含み、図示しないリレー光学系、オプティカル・インテグレータ、視野絞り、コンデンサ光学系等から構成される照明光学系ＩＬを備えている。光源から射出された照明光は、照明光学系ＩＬを通過し、入射する照明光に対して回折作用を与える第１照明形状形成部材Ｄ１または第２照明形状形成部材Ｄ２を経て、レチクルＲ１（第１パターン形成領域）またはレチクルＲ２（第２パターン形成領域）を照明する。
第１照明形状形成部材Ｄ１は、レチクルＲ１に向かう照明光の光路中に配置されており、レチクルＲ１に形成されている第１パターンの特性（微細度、方向性など）等に基づく第１パターンを照明するのに適した照明条件に応じた照明光を形成する。即ち、第１照明形状形成部材Ｄ１には、第１パターンを最適な照明光により照明するために、レチクルＲ１に形成されている第１パターンへ向かう照明光の角度分布が所望の角度分布、即ち第１パターンを照明するのに最適な角度分布（第１の角度分布）となるように照明光を回折させる回折格子パターンが形成されている。
第２照明形状形成部材Ｄ２は、レチクルＲ２に向かう照明光の光路中に配置されており、レチクルＲ２に形成されている第２パターンの特性（微細度、方向性など）等に基づく第２パターンを照明するのに適した照明条件に応じた照明光を形成する。即ち、第２照明形状形成部材Ｄ２には、第２パターンを最適な照明光により照明するために、レチクルＲ２に形成されている第２パターンへ向かう照明光の角度分布が所望の角度分布、即ち第２パターンを照明するのに最適な角度分布（第２の角度分布）となるように照明光を回折させる回折格子パターンが形成されている。
レチクルＲ１及びレチクルＲ２は、レチクルステージ（原版ステージ）ＲＳＴ上にＸ方向（走査方向）に沿ってほぼ隣接して載置されている。レチクルステージＲＳＴは、Ｘ方向に沿って移動可能、Ｙ方向に沿って微小量移動可能及びＸＹ平面内においてＺ方向を軸として微小量回転可能に構成されている。第１照明形状形成部材Ｄ１及び第２照明形状形成部材Ｄ２は、Ｘ方向（走査方向）に沿ってほぼ隣接して配置されており、保持部材２により保持されている。保持部材２は、レチクルＲ１及びレチクルＲ２上に第１照明形状形成部材Ｄ１及び第２照明形状形成部材Ｄ２が位置するようにレチクルステージＲＳＴ上に載置されている。
第１照明形状形成部材Ｄ１または第２照明形状形成部材Ｄ２を通過した照明光は、第１照明形状形成部材Ｄ１または第２照明形状形成部材Ｄ２により与えられた角度分布を有し、レチクルＲ１またはレチクルＲ２を重畳的に照明する。
レチクルＲ１またはレチクルＲ２に形成されている第１パターンまたは第２パターンを透過した照明光は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウエハ（基板）Ｗ上を照明する。ここで、第１照明形状形成部材Ｄ１または第２照明形状形成部材Ｄ２を通過することにより、投影光学系ＰＬの瞳面上における照明光の形状は、例えば、輪帯形状、２極形状または４極形状等となる。ウエハＷは、ウエハステージＷＳＴ上に載置されている。ウエハステージＷＳＴは、Ｘ方向、Ｙ方向に沿って移動可能及びＸＹ平面内においてＺ方向を軸として回転可能に構成されている。
この露光装置を用いて第１パターン及び第２パターンをウエハＷ上に転写露光する場合には、照明光に対してレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを走査方向（Ｘ方向）に走査させて、第１パターンをウエハＷの第１ショット領域（第１パターン転写領域）に転写露光し、第２パターンをウエハＷの第２ショット領域（第２パターン転写領域）に転写露光する。即ち、第１パターン及び第２パターンをウエハＷ上に連続的に転写露光する。このとき、第１照明形状形成部材Ｄ１及び第２照明形状形成部材Ｄ２は、レチクルＲ１及びレチクルＲ２と同期して走査するため、第１パターンは第１照明形状形成部材Ｄ１を介した照明光により、第２パターンは第２照明形状形成部材Ｄ２を介した照明光により転写露光される。即ち、各パターンに適した照明条件に応じた照明光に瞬時に切り換えられるため、高い結像性能を得ることができ、スループットを低下させることなく転写露光することができる。
そして、ウエハステージＷＳＴを１つのショット領域分だけ走査方向に移動させて、第１パターンをウエハＷの第２ショット領域に転写露光し、第２パターンをウエハＷの第３ショット領域に転写露光する。即ち、第２ショット領域には、第１パターン及び第２パターンが重ね合わせて露光される。このように、第１パターン及び第２パターンの転写露光を繰り返すことにより、各ショット領域に第１パターン及び第２パターンが重ね合わせて露光される。
この第１の実施の形態にかかる露光装置によれば、第１照明光形成部材Ｄ１及び第２照明光形成部材Ｄ２がレチクルＲ１及びレチクルＲ２と同期して走査するように構成されているため、第１照明光形成部材Ｄ１により形成された所望の照明光によりレチクルＲ１に形成されている第１パターンをウエハＷ上の第１ショット領域に露光することができ、かつ第２照明光形成部材Ｄ２により形成された所望の照明光によりレチクルＲ２に形成されている第２パターンをウエハＷ上の第２ショット領域に連続的に転写露光することができる。したがって、第１パターン及び第２パターンのそれぞれを最適な照明光により照明することができるため、第１パターン及び第２パターンのそれぞれにおいて高い結像性能を得ることができ、かつ第１パターンに適した照明光から第２パターンに適した照明光に瞬時に切り換えることができるため、スループットを向上させることができる。
なお、第１の実施の形態にかかる露光装置においては、第１照明光形成部材Ｄ１及び第２照明光形成部材Ｄ２として回折格子パターンが形成されている回折光学素子を用いているが、レチクルＲ１及びレチクルＲ２へ向かう照明光の角度分布を所望の角度分布とすることができる屈折光学素子を用いてもよい。
また、第１の実施の形態にかかる露光装置においては、２つのパターンに対応した２つの照明光を形成する第１照明光形成部材Ｄ１及び第２照明光形成部材Ｄ２を備えているが、３つ以上のパターンに対応した３つ以上の照明光を形成する３つ以上の照明光形成部材を備えるようにしてもよい。
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図２は、第２の実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。図２に示すように、第２の実施の形態にかかる露光装置においては、第１の実施の形態にかかる露光装置の照明光学系ＩＬを照明光学系ＩＬ´に、第１照明形状形成部材Ｄ１を第１偏光部材４に、第２照明形状形成部材Ｄ２を第２偏光部材６に変更したものである。従って、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略する。なお、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成には第１の実施の形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。
照明光学系ＩＬ´は、図示しないレーザ光源を備えている。レーザ光源から射出されたＸ方向に沿った偏光方向を有する直線偏光の光（照明光）は、図示しないリレー光学系等を経て、回折光学素子（図示せず）に入射する。回折光学素子は、照明光学系ＩＬ´の瞳面上での照明光の大きさおよび形状を変化させる機能を有する。この実施の形態においては、回折光学素子は、照明光学系ＩＬ´の瞳面上での照明光の形状を図３に示すような局所照明領域Ｉ１〜Ｉ４を有する４極形状に変化させる。
回折光学素子から射出した照明光は、図示しないリレー光学系等を経て、偏光変換部材（図示せず）に入射する。偏光変換部材は、ウエハＷに対する照明光（ひいてはレチクルＲ１またはレチクルＲ２に対する照明光）の偏光状態を変化させる機能を有する。具体的には、偏光変換部材は、例えばＸ方向に偏光方向を有する直線偏光の光が入射した場合、照明光学系ＩＬ´の光軸を中心とする円の円周方向に実質的に平行な直線偏光の光に変換する。この実施の形態においては、局所照明領域Ｉ１及びＩ３を通過する照明光は、その偏光方向がＸ方向のままで変換されず、Ｘ方向に偏光方向を有する直線偏光（以下、第１直線偏光という。）となる。また、局所照明領域Ｉ２及びＩ４を通過する照明光は、その偏光方向がＹ方向に変換され、Ｙ方向に偏光方向を有する直線偏光（以下、第２直線偏光という。）となる。
偏光変換部材を通過した光束は、マイクロレンズアレイ（図示せず）等を介して、第１偏光部材４または第２偏光部材６を経て、レチクルＲ１またはレチクルＲ２を照明する。なお、回折光学素子及び偏光変換部材等を備える照明光学系ＩＬ´の詳細な構成および作用については、特開２００５−１６６８７１号公報を参照することができる。この特開２００５−１６６８７１号公報の開示の全てはここに参照事項として明白に組み込まれる。
第１偏光部材４は、レチクルＲ１に向かう照明光の光路中に配置されており、レチクルＲ１に形成されている第１パターンの特性（微細度、方向性など）等に基づく第１パターンを照明するのに適した照明条件に応じた照明光を形成する。即ち、第１偏光部材４は、第１パターンを最適な照明光により照明するために、レチクルＲ１に形成されている第１パターンへ向かう照明光の偏光状態の分布が所望の偏光状態、即ち第１パターンを照明するのに最適な偏光状態の分布（第１の偏光状態分布）となるような偏光子等により構成されている。なお、この実施の形態においては、第１偏光部材４は、第１直線偏光のみを透過させる偏光子により構成されている。
第２偏光部材６は、レチクルＲ２に向かう照明光の光路中に配置されており、レチクルＲ２に形成されている第２パターンの特性（微細度、方向性など）等に基づく第２パターンを照明するのに適した照明条件に応じた照明光を形成する。即ち、第２偏光部材６は、第２パターンを最適な照明光により照明するために、レチクルＲ２に形成されている第２パターンへ向かう照明光の偏光状態の分布が所望の偏光状態、即ち第２パターンを照明するのに最適な偏光状態の分布（第２の偏光状態分布）となるような偏光子等により構成されている。なお、この実施の形態においては、第２偏光部材６は、第２直線偏光のみを透過させる偏光子により構成されている。
第１偏光部材４または第２偏光部材６を通過した照明光は、第１偏光部材４または第２偏光部材６を通過することにより所定の偏光状態の分布を有する照明光となり、レチクルＲ１またはレチクルＲ２を重畳的に照明する。
レチクルＲ１またはレチクルＲ２に形成されている第１パターンまたは第２パターンを透過した照明光は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウエハ（基板）Ｗ上を照明する。ここで、照明光が第１偏光部材４を通過した場合、第１直線偏光のみが透過するため、投影光学系ＰＬの瞳面上における照明光の形状は、図４に示すような形状となる。また、照明光が第２偏光部材６を通過した場合、第２直線偏光のみが透過するため、投影光学系ＰＬの瞳面上における照明光の形状は、図５に示すような形状となる。
この露光装置を用いて第１パターン及び第２パターンをウエハＷ上に転写露光する場合には、照明光に対してレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを走査方向（Ｘ方向）に走査させて、第１パターンをウエハＷの第１ショット領域（第１パターン転写領域）に転写露光し、第２パターンをウエハＷの第２ショット領域（第２パターン転写領域）に転写露光する。即ち、第１パターン及び第２パターンをウエハＷ上に連続的に転写露光する。このとき、第１偏光部材４及び第２偏光部材６は、レチクルＲ１及びレチクルＲ２と同期して走査するため、第１パターンは第１偏光部材４を介した照明光により、第２パターンは第２偏光部材６を介した照明光により転写露光される。即ち、各パターンに適した照明条件に応じた照明光に瞬時に切り換えられるため、高い結像性能を得ることができ、スループットを低下させることなく転写露光することができる。
そして、ウエハステージＷＳＴを１つのショット領域分だけ走査方向に移動させて、第１パターンをウエハＷの第２ショット領域に転写露光し、第２パターンをウエハＷの第３ショット領域に転写露光する。このように、第１パターン及び第２パターンの転写露光を繰り返すことにより、各ショット領域に第１パターン及び第２パターンが重ね合わせて露光される。
この第２の実施の形態にかかる露光装置によれば、第１偏光部材４及び第２偏光部材６がレチクルＲ１及びレチクルＲ２と同期して走査するように構成されているため、第１偏光部材４を通過することにより所望の偏光状態の分布を有した照明光によりレチクルＲ１に形成されている第１パターンをウエハＷ上の第１ショット領域に露光することができ、かつ第２偏光部材６を通過することにより所望の偏光状態の分布を有した照明光によりレチクルＲ２に形成されている第２パターンをウエハＷ上の第２ショット領域に連続的に転写露光することができる。したがって、第１パターン及び第２パターンのそれぞれを最適な偏光状態の分布を有する照明光により照明することができるため、第１パターン及び第２パターンのそれぞれにおいて高い結像性能を得ることができ、かつ第１パターンに適した照明光から第２パターンに適した照明光に瞬時に切り換えることができるため、スループットを向上させることができる。
なお、第２の実施の形態にかかる露光装置においては、２つのパターンに対応した２つの偏光状態の分布を有する照明光を形成する第１偏光部材４及び第２偏光部材６を備えているが、３つ以上のパターンに対応した３つ以上の偏光状態の分布を有する照明光を形成する３つ以上の偏光部材を備えるようにしてもよい。
また、第２の実施の形態にかかる露光装置においては、照明光学系ＩＬ´が備える回折光学素子により４極照明を形成しているが、２極照明または輪帯照明等を形成してもよい。
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、第１のパターンが形成されているレチクルＲ１（第１の原版）と、第２のパターンが形成されているレチクルＲ１と異なるレチクルＲ２（第２の原版）とを保持するレチクルステージＲＳＴを備えているが、例えば図６に示すような第１のパターンＰ１及び第２のパターンＰ２が形成されている一つのレチクル（原版）Ｒ３を用い、このレチクルＲ３を保持するレチクルステージを備えるようにしてもよい。
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、第１照明光形成部材及び第２照明光形成部材としての第１照明形状形成部材Ｄ１及び第２照明形状形成部材Ｄ２または第１偏光部材４及び第２偏光部材６を保持する保持部材２を備えているが、例えば図７に示すような第１照明光形成部材Ｄ３及び第２照明光形成部材Ｄ４を備えた一つの光学部材Ｌを用い、この光学部材Ｌを保持する保持部材を備えるようにしてもよい。
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、第１照明光形成部材及び第２照明光形成部材としての第１照明形状形成部材Ｄ１及び第２照明形状形成部材Ｄ２または第１偏光部材４及び第２偏光部材６がレチクルＲ１，Ｒ２の直上に配置されているが、第１照明光形成部材及び第２照明光形成部材を照明光学系ＩＬが備える視野絞りの位置またはその近傍、即ちレチクルＲ１，Ｒ２と光学的にほぼ共役な位置に配置するようにしてもよい。この場合には、第１照明光形成部材及び第２照明光形成部材を、レチクルＲ１，Ｒ２と同期して走査させることが可能な保持部材により保持させる。一般的に、レチクルＲ１，Ｒ２と光学的にほぼ共役な位置にはレチクルブラインドが配置されており、レチクルブラインドを含むレチクルブラインド結像光学系には光路折り曲げ鏡が含まれている。従って、この場合には、第１照明光形成部材及び第２照明光形成部材とレチクルＲ１，Ｒ２を異なる方向に移動させることになる。
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、第１照明光形成部材及び第２照明光形成部材としての第１照明形状形成部材Ｄ１及び第２照明形状形成部材Ｄ２または第１偏光部材４及び第２偏光部材６がレチクルＲ１，Ｒ２の直上に配置されているが、第１照明形状形成部材Ｄ１及び第２照明形状形成部材Ｄ２または第１偏光部材４及び第２偏光部材６をレチクルＲ１，Ｒ２上に設けてもよい。この場合、レチクルＲ１，Ｒ２の基板上のパターンが形成される面と別の面（照明光入射側の面）に第１照明形状形成部材Ｄ１及び第２照明形状形成部材Ｄ２または第１偏光部材４及び第２偏光部材６を形成すればよい。
次に、図８に示すフローチャートを参照して、この実施の形態にかかる露光装置を用いた露光方法について説明する。なお、この実施の形態にかかる露光方法においては、レチクルＲ２に形成されている第２パターンが転写されたウエハＷ上に重なるようにレチクルＲ１に形成されている第１パターンを転写する二重露光を例に挙げて説明する。
まず、第１照明光形成部材として、レチクルＲ１に形成されている第１パターンを照明する照明条件に応じた照明光を形成するための第１照明形状形成部材Ｄ１または第１偏光部材４を準備する（ステップＳ１０、第１照明光形成部材準備工程）。
次に、第２照明光形成部材として、レチクルＲ２に形成されている第２パターンを照明する照明条件に応じた照明光を形成するための第２照明形状形成部材Ｄ２または第２偏光部材６を準備する（ステップＳ１１、第２照明光形成部材準備工程）。
次に、レチクルＲ１、レチクルＲ２、第１照明形状形成部材Ｄ１または第１偏光部材４及び第２照明形状形成部材Ｄ２または第２偏光部材６をこの実施の形態にかかる露光装置に搬入して、設置する（ステップＳ１２）。即ち、レチクルＲ１及びレチクルＲ２を、レチクルステージＲＳＴ上にＸ方向（走査方向）に沿ってほぼ隣接して載置する。また、第１照明形状形成部材Ｄ１または第１偏光部材４及び第２照明形状形成部材Ｄ２または第２偏光部材６を、保持部材２により保持させ、Ｘ方向（走査方向）に沿ってほぼ隣接して配置する。即ち、第１照明形状形成部材Ｄ１または第１偏光部材４はレチクルＲ１を照明する照明光の光路中に配置され、第２照明形状形成部材Ｄ２または第２偏光部材６はレチクルＲ２を照明する照明光の光路中に配置される。
次に、第１照明形状形成部材Ｄ１または第１偏光部材４を通過した照明光により照明された第１パターンを、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴ（ひいては、レチクルＲ１及びウエハＷ）、更に第１照明形状形成部材Ｄ１または第１偏光部材４を照明光学系ＩＬ及び投影光学系ＰＬに対して走査方向（Ｘ方向）に走査させつつ、ウエハＷ上の第１ショット領域に転写露光する。更に、第２照明形状形成部材Ｄ２または第２偏光部材６を通過した照明光により照明された第２パターンを、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴ（ひいては、レチクルＲ２及びウエハＷ）、更に第２照明形状形成部材Ｄ２または第２偏光部材６を照明光学系ＩＬ及び投影光学系ＰＬに対して走査方向（Ｘ方向）に走査させつつ、ウエハＷ上の第１ショット領域と隣接する第２ショット領域に転写露光する（ステップＳ１３）。即ち、第１照明形状形成部材Ｄ１または第１偏光部材４及び第２照明形状形成部材Ｄ２または第２偏光部材６をレチクルＲ１及びレチクルＲ２と同期して走査させることにより、第１ショット領域に第１パターンを、そして第２ショット領域に第２パターンを連続的に転写露光する。
次に、ウエハステージＷＳＴを１つのショット領域分だけ走査方向（Ｘ方向）に移動させて、第１パターンをウエハＷの第２ショット領域に転写露光し、第２パターンをウエハＷの第２ショット領域と隣接する第３ショット領域に転写露光する。こうして、第２ショット領域には、第１パターン及び第２パターンが重ね合わせて露光される。このように、第１パターン及び第２パターンを順次重ね合わせ露光していく。第１パターン及び第２パターンが重ねて転写露光されたウエハＷは、露光装置から現像装置に搬送され、現像装置において現像される（現像工程）。
この実施の形態にかかる露光方法によれば、それぞれのパターンに適した照明光に瞬時に切り換えることができ、それぞれのパターンに適した照明光により照明することができるため、それぞれのパターンにおいて高い結像性能を得ることができ、かつ高いスループットで露光を行なうことができる。
なお、この実施の形態にかかる露光方法においては、二重露光を例に挙げて説明しているが、二重露光以外の露光についてもこの発明を適用することができる。
上述の実施の形態にかかる露光装置では、投影光学系を用いて所定のパターンを感光性基板（ウエハ）に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図９のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図９のステップＳ３０１において、ウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、ウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ３０３において、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスクのパターンの像が投影光学系を介して、ウエハ上の各ショット領域に順次重ね合わせ露光される。その後、ステップＳ３０４において、ウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、ウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、所定のパターンに対応する回路パターンが、ウエハ上の各ショット領域に形成される。
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行ない、ウエハから複数のデバイスに切断され、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行なっているため、高スループットで高精度な半導体デバイスを製造することができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
また、上述の実施の形態にかかる露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１０のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。まず、図１０において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定のパターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２へ移行する。
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行なっているため、高スループットで高精度な液晶表示素子を製造することができる。
この発明の露光方法によれば、第１照明光形成部材及び第２照明光形成部材を第１パターン及び第２パターンと同期して走査させているため、第１照明光形成部材により形成された所望の照明光により第１パターンを基板上の第１パターン転写領域に露光することができ、かつ第２照明光形成部材により形成された所望の照明光により第２パターンを基板上の第２パターン転写領域に連続的に転写露光することができる。したがって、第１パターンに適した照明光から第２パターンに適した照明光に瞬時に切り換えることができるため、スループットを向上させることができる。
また、この発明の露光装置によれば、第１照明光形成部材及び第２照明光形成部材が第１パターン及び第２パターンと同期して走査するように構成されているため、第１照明光形成部材により形成された所望の照明光により第１パターンを基板上の第１パターン転写領域に露光することができ、かつ第２照明光形成部材により形成された所望の照明光により第２パターンを基板上の第２パターン転写領域に連続的に転写露光することができる。したがって、第１パターンに適した照明光から第２パターンに適した照明光に瞬時に切り換えることができるため、スループットを向上させることができる。
また、この発明のデバイス製造方法によれば、この発明の露光方法またはこの発明の露光装置を用いて所定のパターンまたは第１パターン及び第２パターンの露光を行なうため、高スループットで高精度なデバイスを製造することができる。
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や、均等物も含む趣旨である。
また、本開示は、２００６年６月３０日に提出された日本国特許出願２００６−１８０６２３号に含まれた主題に関連し、その開示の全てはここに参照事項として明白に組み込まれる。
本発明は、半導体素子、液晶表示素子、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使用される露光方法、該露光方法を用いた露光装置及び該露光方法または該露光装置を用いたデバイスの製造方法に好適に用いることが出来る。

Claims (22)

  1. 第１パターン形成領域内に形成される第１パターンと、前記第１パターン形成領域とは異なる第２パターン形成領域内に形成される第２パターンを介した照明光を基板に導くことによって前記第１パターン及び前記第２パターンを前記基板上に転写する露光方法において、
    前記第１パターンを照明する照明条件に応じた照明光を形成するための第１照明光形成部材を準備する第１照明光形成部材準備工程と、
    前記第２パターンを照明する照明条件に応じた照明光を形成するための第２照明光形成部材を準備する第２照明光形成部材準備工程と、
    前記照明光に対して前記第１パターン及び前記第２パターンと前記基板とを走査方向に走査させるパターン走査工程と、
    前記第１照明光形成部材及び前記第２照明光形成部材を前記第１パターン及び前記第２パターンと同期して走査させる照明光形成部材走査工程と、
    前記第１パターンを前記基板上の第１パターン転写領域に露光すると共に、前記第２パターンを前記基板上の第２パターン転写領域に露光する露光工程と、
    を備え、
    前記露光工程では、前記第１パターンの露光と前記第２パターンの露光とを連続的に行うことを特徴とする露光方法。
  2. 前記第１パターン形成領域と前記第２パターン形成領域とは、前記走査方向に沿ってほぼ隣接して配置され、
    前記第２パターンが転写された前記第２パターン転写領域に、前記第１パターンを重ね合わせて露光する第２の露光工程を更に備えていることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
  3. 前記第１パターン形成領域及び前記第２パターン形成領域は、同一の原版上に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の露光方法。
  4. 前記第１パターン形成領域は、第１の原版上に形成され、
    前記第２パターン形成領域は、前記第１の原版とは異なる第２の原版上に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の露光方法。
  5. 前記第１照明光形成部材準備工程では、前記第１パターンへ向かう照明光の角度分布を第１の角度分布にするための第１照明形状形成部材を準備し、
    前記第２照明光形成部材準備工程では、前記第２パターンへ向かう照明光の角度分布を第２の角度分布にするための第２照明形状形成部材を準備することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の露光方法。
  6. 前記第１照明形状形成部材及び前記第２照明形状形成部材は、入射する照明光に対して回折作用を与えることを特徴とする請求項５記載の露光方法。
  7. 前記第１照明光形成部材準備工程では、前記第１パターンへ向かう照明光の偏光状態の分布を第１偏光状態分布にするための第１偏光部材を準備し、
    前記第２照明光形成部材準備工程では、前記第２パターンへ向かう照明光の偏光状態の分布を第２偏光状態分布にするための第２偏光部材を準備することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の露光方法。
  8. パターンを基板上へ転写するためのパターンが形成されたフォトマスクの近傍に配置可能であって、該フォトマスクへ向かう照明光の角度分布を変更する照明光角度分布変更部材であって、
    前記フォトマスクへ向かう前記照明光の偏光状態を所定の偏光状態に設定するための偏光部材を備えていることを特徴とする照明光角度分布変更部材。
  9. 前記偏光部材は、所定の偏光方向の光を透過させる偏光子を備えていることを特徴とする請求項８記載の照明光角度分布変更部材。
  10. 前記照明光に対して光透過性を持つ基板上に形成されて、前記フォトマスクへ向かう照明光の角度分布を変更する回折パターンを備えることを特徴とする請求項８又は９に記載の照明光角度分布変更部材。
  11. 前記フォトマスクの前記パターンが形成されている光透過性基板上の面とは異なる面に前記偏光部材が設けられていることを特徴とする照明光角度分布変更部材。
  12. 第１パターン形成領域内に形成される第１パターンと、前記第１パターン形成領域とは異なる第２パターン形成領域内に形成される第２パターンとを備えるフォトマスクと共に用いられ、
    前記偏光部材は、前記第１パターンへ向かう前記照明光の偏光状態を第１の偏光状態にする第１偏光部材と、前記第２パターンへ向かう前記照明光の偏光状態を第２の偏光状態にする第２偏光部材とを備えることを特徴とする請求項８乃至請求項１１の何れか一項に記載の照明光角度分布変更部材。
  13. 前記フォトマスクは前記第１パターンを備える第１フォトマスクと前記第２パターンを備える第２フォトマスクとを備えていることを特徴とする請求項１２に記載の照明光角度分布変更部材。
  14. 第１パターン形成領域内に形成される第１パターンと、前記第１パターン形成領域とは異なる第２パターン形成領域内に形成される第２パターンを介した照明光を基板に導くことによって前記第１パターン及び前記第２パターンを前記基板上に転写する露光装置において、
    前記第１パターンへ向かう照明光の光路中に配置され、前記第１パターンを照明する照明条件に応じた前記照明光を形成するための第１照明光形成部材と、
    前記第２パターンへ向かう照明光の光路中に配置され、前記第２パターンを照明する照明条件に応じた前記照明光を形成するための第２照明光形成部材と、
    を備え、
    前記第１パターン及び前記第２パターンと前記基板とを前記照明光に対して走査方向に走査させて前記第１パターン及び前記第２パターンを前記基板上に連続的に転写露光し、 前記第１照明光形成部材及び前記第２照明光形成部材は、前記第１パターン及び前記第２パターンと同期して走査することを特徴とする露光装置。
  15. 前記第１パターン形成領域と前記第２パターン形成領域とは、前記走査方向に沿ってほぼ隣接して配置され、
    前記第１パターンは前記基板上の第１パターン転写領域に露光され、且つ前記第２パターンは前記基板上の第２パターン転写領域に露光され、
    前記第２パターンが転写された前記第２パターン転写領域内に、前記第１パターンを重ね合わせて露光することを特徴とする請求項１４記載の露光装置。
  16. 前記第１パターン形成領域及び前記第２パターン形成領域が形成された原版を前記走査方向に沿って可動となるように保持する原版ステージを更に備えていることを特徴とする請求項１４または請求項１５記載の露光装置。
  17. 前記第１パターン形成領域は、第１の原版上に形成され、前記第２パターン形成領域は、前記第１の原版とは異なる第２の原版上に形成され、
    前記第１の原版及び前記第２の原版を前記走査方向に沿って可動となるように保持する原版ステージを更に備えていることを特徴とする請求項１４または請求項１５記載の露光装置。
  18. 前記第１照明光形成部材は、前記第１パターンへ向かう照明光の角度分布を第１の角度分布にするための第１照明形状形成部材を有し、
    前記第２照明光形成部材は、前記第２パターンへ向かう照明光の角度分布を第２の角度分布にするための第２照明形状形成部材を有することを特徴とする請求項１４乃至請求項１７の何れか一項に記載の露光装置。
  19. 前記第１照明形状形成部材及び前記第２照明形状形成部材は、入射する照明光に対して回折作用を与える回折面を備えることを特徴とする請求項１８記載の露光装置。
  20. 前記第１照明光形成部材は、前記第１パターンへ向かう照明光の偏光状態の分布を第１偏光状態にするための第１偏光部材を有し、
    前記第２照明光形成部材は、前記第２パターンへ向かう照明光の偏光状態の分布を第２偏光状態にするための第２偏光部材を有することを特徴とする請求項１４乃至請求項１８の何れか一項に記載の露光装置。
  21. 請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の露光方法により露光を行なう露光装置または請求項１４乃至請求項２０の何れか一項に記載の露光装置を用いて所定のパターンを基板上に露光する露光工程と、
    前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程と、
    を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
  22. 請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の露光方法により露光を行なう露光装置または請求項１４乃至請求項２０の何れか一項に記載の露光装置を用いて第１パターン及び第２パターンを基板上に重ね合わせて露光する露光工程と、
    前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程と、
    を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
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