WO2005048326A1 - 可変スリット装置、照明装置、露光装置、露光方法及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

　スリット状の照明光の形状を細かく制御することを可能としつつ、照明光のスリット幅の形状変化を高速に行うことができる可変スリット装置と、それを用いた照明装置、露光装置等を提供する。スリット状の照明光（ＥＬ）を形成するための可変スリット装置（１００）において、照明光（ＥＬ）の一方の長辺（Ｌ１）を規定するための複数のブレード（３０）を有する第１遮光部（１０）と、照明光（ＥＬ）の他方の長辺Ｌ２を規定する第２遮光部（２０）と、第１遮光部（１０）と第２遮光部（２０）とを駆動し、照明光（ＥＬ）の長手方向と直交する短手方向の幅を変化させる駆動機構（５０，６０）とを有する。

Description

明 細 書

可変スリット装置、照明装置、露光装置、露光方法及びデバイスの製造方 法

技術分野

[0001] 本発明は、半導体素子等のデバイスを製造するフォトリソグラフイエ程で使用される 露光装置及び露光方法等に関する。

本願は、 2003年 11月 13日に出願された特願 2003— 383880号に対し優先権を 主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] 半導体素子、薄膜磁気ヘッド、液晶表示素子等のデバイスを製造するフォトリソダラ フイエ程では、フォトマスクあるいはレチクルに形成されたパターンの像をフォトレジス ト等の感光剤を塗布した基板上に転写させる露光装置が一般的に使用されている。 この露光装置では、半導体メモリの大容量ィ匕ゃ CPUプロセッサの高速化'大集積ィ匕 の進展とともに、基板上に形成されるレジストパターンの高集積化'微細化の要求が 、年を追う毎に厳しくなつてきている。その一方で、パターンの高集積化'微細化に伴 い、露光条件のわずかな変化が不良率を上昇させ、歩留まりの低下を招いている。

[0003] このため、露光装置では、照度むらに起因して不均一となるパターンの線幅の不良 を、積算露光量を均一化することにより防止している。特に、スリット状の照明光に対 してマスクと基板とを相対的に走査して、マスクに形成されたパターンを基板上に転 写する走査型露光装置においては、例えば、特開平 10 - 340854号公報ゃ特開 20 00— 82655号公報に開示されるように、照明光のスリット幅を部分的に変化させて、 積算露光量を均一化させる可変スリット装置が提案されている。

特許文献 1：特開平 10— 340854号公報 (第 1図）

特許文献 2：特開 2000-82655号公報 (第 1図）

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 上述した技術では、スリット状の照明光の長手方向に複数のブレードを並べ、各ブ レードにァクチユエータを連結して、駆動することにより、照明光のスリット幅を部分的 に変化させるようにしている。そして、照度むらに起因する露光むらを精度良く解消さ せるためには、多数のブレードを用いて、スリット幅を変更できる箇所 (長手方向の位 置)を増やし、照明光のスリット幅を細力べ制御することが望ましい。

[0005] し力しながら、ブレードの数が増大すると、その分だけァクチユエータの数が増え、 ァクチユエータの制御が複雑ィ匕するとともに、照明光の形状を変化させるための時間 が増大して露光装置のスループットを低下させてしまうという問題がある。また、ァクチ ユエータの増加は発熱を伴い、露光装置の露光精度に悪影響を与えてしまうという問 題がある。

[0006] 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、スリット状の照明光の形状を細 力べ制御することを可能としつつ、照明光のスリット幅の形状変化を高速に行うことが できる可変スリット装置と、それを用いた照明装置、露光装置、露光方法及びデバィ スの製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明に係る可変スリット装置等では、上記課題を解決するために以下の手段を 採用した。

[0008] 第 1の発明は、スリット状の照明光を形成するための可変スリット装置において、照 明光の一方の長辺を規定するための複数のブレードを有する第 1遮光部と、照明光 の他方の長辺を規定する第 2遮光部と、第 1遮光部と第 2遮光部とを駆動し、照明光 の長手方向の形状を変化させる駆動機構と、を有するようにした。この発明によれば 、第 2遮光部が略直線状の遮光部を有するので、第 2遮光部により、照明光の低次 むら成分を容易かつ高速に補正することができる。そして、第 1遮光部により、照明光 の高次むら成分を補正することができる。

[0009] また、複数のブレードのそれぞれは、直線状のエッジ部を有し、第 1遮光部は、複 数のブレードを照明光の一方の長辺に対して略直交する方向に押し引きする第 1押 引部材を有するものでは、照明光の長手方向の形状を詳細に変化させることができ る。

[0010] また、複数のブレードは、櫛歯状に略隙間なく配置されるものでは、照明光を漏れ なく遮光することができる。

[0011] また、第 2遮光部は、直線状のエッジ部を有する 1枚のブレードと、ブレードの両端 部を押し引きする第 2押引部材を有し、駆動機構は、第 2押引部材を介して、 1枚の ブレードにおける直線状のエッジ部を所定位置から傾斜させるものでは、簡単な機構 で第 2遮光部を駆動できるので、高速に照明光の低次むら成分を補正することができ る。

[0012] また、駆動機構は、照明光の照度むらに関する情報に基づいて、第 1遮光部と第 2 遮光部とを駆動するものでは、的確に照明光の照度むらを補正することができる。

[0013] 第 2の発明は、スリット状の照明光を被照明物に照射する照明装置において、照明 光の形状を調整する装置として、第 1の発明の可変スリット装置が用いられるようにし た。この発明によれば、略矩形の照明光に照度むらが発生した場合には、その照度 に合わせてスリット幅を高速に変化させて、照度むらを的確に補正することができる。

[0014] 第 3の発明は、スリット状に形成された照明光をマスクを介して基板に照射しつつ、 マスクと基板とを照明光の長手方向と略直交する方向に相対走査させることにより、 マスクに形成されたパターンを基板上に露光する露光装置において、照明光をマス クに照射する照明装置として、第 2の発明の照明装置を用いるようにした。この発明 によれば、露光むらが高速かつ的確に補正されて、基板に形成される線幅が均一に なり、線幅不良の発生を低下させることができる。

[0015] また、照明光の照度むらに関する情報を計測する計測部と、照度むらに関する情 報に基づいて、相対移動時に略直交する方向における照明光の照度が累積で略均 一になるように、照明光の一方の長辺の形状と照明光の他方の長辺の形状との少な くとも一方を求める演算部と、演算部の演算結果に基づいて、駆動機構に対して、第 1遮光部及び第 2遮光部を駆動するように駆動指令を与える制御装置とを備えるよう にしたものでは、照明光の累積のむらを補正することができる。

[0016] また、演算部は、照明光の長辺方向における照度分布の低次むら成分と 2次むら 以上の高次むら成分とを区別して算出し、制御装置は、低次むら成分に基づいて、 第 1遮光部を駆動するように駆動機構に対して駆動指令を与えるとともに、高次むら 成分に基づいて、第 2遮光部を駆動するように駆動機構に対して駆動指令を与える ものでは、照度むらの 1次むら及び高次むらを的確に補正することができる。

[0017] さらに、基板に形成される前記パターンの線幅に関する情報に基づいて、前記照 明光の他方の長辺の形状との少なくとも一方を求める演算部と、演算部の演算結果 に基づいて、駆動機構に対して、第 2遮光部を駆動するように駆動指令を与える制御 装置を備えることができる。

[0018] 第 4の発明は、スリット状の照明光をマスクを介して基板に照射しつつ、マスクと基 板とを照明光の長手方向と略直交する方向に相対走査させることにより、マスクに形 成されたパターンを基板上に露光する露光方法において、照明光の一方の長辺を 規定するための複数のブレードを有する第 1遮光部と、照明光の他方の長辺を規定 する第 2遮光部とを駆動し、照明光の長手方向の形状を変化させることにした。この 発明によれば、第 3の発明と同様、第 2遮光部が略直線状の遮光部を有するので、 第 2遮光部により、照明光の低次むら成分を容易かつ高速に補正することができる。 そして、第 1遮光部により、照明光の高次むらを補正することができる。

[0019] 第 5の発明は、リソグラフイエ程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフイエ 程において第 4の発明の露光方法を用いるようにした。この発明によれば、照度むら に起因するパターンの線幅不良が抑えられるので、微細なパターンを備えるデバイス を効率よく製造することができる。

発明の効果

[0020] 本発明によれば以下の効果を得ることができる。

[0021] 第 1の発明では、低次むら成分と高次むら成分とをそれぞれ異なる遮光部で補正 するので、複数の遮光部の制御が錯綜せず、的確に照度むらを補正することができ る。

[0022] また、照明光の長手方向の形状を詳細に変化させて、照明光の高次むら成分を的 確に補正することができる。照明光を漏れなく遮光し、的確に照明光の長手方向の 形状を変化させることができる。高速に照明光の低次むら成分を補正することができ 、露光装置に用いた場合には、スループットを低下させない。的確に照明光の照度 むらを補正することができ、露光装置に用いた場合には、微細なパターンを形成する ことができる。 [0023] 第 2の発明では、特に、照明光に低次むら成分が発生した場合には、その照度む らを高速かつ容易に補正することができる。

[0024] 第 3の発明及び第 4の発明では、露光むらが高速かつ的確に補正されて、基板に 形成される線幅が均一になり、線幅不良の発生を低下させることができ、更に、スル 一プットを向上させることができる。特に微細なパターンを形成する場合には有効で ある。

[0025] また、照度光の累積のむらを的確に補正し、基板に形成されるパターンの線幅不 良を確実に減らすことができる。

[0026] また、照度むらの低次むら成分及び高次むら成分を的確に補正し、基板に形成さ れるパターンの線幅を均一にすることができる。

[0027] 第 4の発明では、照度むらに起因するパターンの線幅不良が抑えられるので、微細 なパターンを備えるデバイスを効率よく製造することができる。更に、半導体メモリの 大容量ィ匕ゃ CPUプロセッサの高速ィ匕 ·高集積ィ匕を効率よく達成することができる。 図面の簡単な説明

[0028] [図 1]可変スリット装置を示す図である。

[図 2]照明光学系及び露光装置を示す模式図である。

[図 3A]照明光の照度むらを説明する図である。

[図 3B]照明光の照度むらを説明する図である。

[図 3C]照明光の照度むらを説明する図である。

[図 3D]照明光の照度むらを説明する図である。

[図 3E]照明光の照度むらを説明する図である。

[図 3F]照明光の照度むらを説明する図である。

[図 3G]照明光の照度むらを説明する図である。

[図 3H]照明光の照度むらを説明する図である。

[図 4A]ウェハ W上に形成されるパターンの線幅の分布等を模式的に表す図である。

[図 4B]ウェハ W上に形成されるパターンの線幅の分布等を模式的に表す図である。

[図 5]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図である。

[図 6]図 5におけるステップ S13の詳細工程の一例を示す図である。 符号の説明

[0029] 10 第 1遮光部

20 第 2遮光部

30, 40 ブレード

50, 60 ァクチユエータ部（駆動機構）

72 ロッド (第 1押引部材）

74 (74a, b) ロッド (第 2押引部材）

100 可変スリット装置

121 照明光学系（照明装置）

220 主制御系（制御装置）

221 演算部

230 照度計 (計測部）

R レチクノレ（マスク）

W ウェハ（基板）

EL 照明光，照明光

LI, L2 長辺

EX 露光装置

発明を実施するための最良の形態

[0030] 以下、本発明の可変スリット装置の実施形態について図を参照して説明する。図 1 は、可変スリット装置 100を示す図である。

[0031] まず、不図示の光源力 射出された照明光は、整形光学系を通過して矩形状の照 明光 EI に整形される。

[0032] そして、可変スリット装置 100は、矩形状に整形された照明光 EI の長手方向と略 直交する方向（以下、短手方向と称する）の幅を変更して、所望のスリット幅を有する スリット状の照明光 ELを形成するものである。可変スリット装置 100は、スリット状の照 明光 ELの一方の長辺 L2を規定するために、通過する照明光 ELの一部を遮光する 第 1遮光部 10と、スリット状の照明光 ELの他方の長辺 L1を規定するために、通過す る照明光 ELの一部を遮光する第 2遮光部 20と、第 1遮光部 10を駆動するァクチユエ ータ部 50と、第 2遮光部 20を駆動するァクチユエータ部 60とを備える。すなわち、可 変スリット装置 100は、ァクチユエータ部 50, 60を駆動することによって、通過する照 明光 ELを任意に遮光し、第 1遮光部 10と第 2遮光部 20との間の開口 Mを通過する 照明光 ELの短手方向の幅を部分的に変化させるものである。

[0033] 従って、第 1遮光部 10と第 2遮光部 20によって、照明光 ELは、部分的に変化した スリット幅 Sを有するスリット状の照明光 ELが形成される。なお、照明光 ELの両方の 短辺は、不図示の 2枚のブレードによって規定されている。

[0034] なお、照明光 ELの短手方向を Y方向とし、照明光 ELの長手方向を X方向とする

0 0

[0035] 第 1遮光部 10は、複数のブレード 30を有し、これら複数のブレード 30は、互いに独 立に駆動される。これら複数のブレード 30は、照明光 ELの光軸と直交する面内に配 置され、その面内において、櫛歯状に隙間なく配置されている。

[0036] 各ブレード 30は、長板状に形成され、その長手方向が Y

0方向に平行に配置される

。また、各ブレード 30は、照明光 ELにより加熱されるため、耐熱性を備えた素材、例 えば、ステンレス、鉄、銅合金等の金属により形成される。更に、隣接するブレード 30 と接触しつつも滑動できるように、表面処理が施される。

[0037] また、各ブレード 30の長手方向における一方の端部には、直線状のエッジ部が形 成されており、このエッジ部は、スリット状の照明光 ELの一方の長辺 L2を規定するも のであり、 X方向に平行に形成される。また、それぞれのエッジ部は、約 10 m程度

0

の厚みに形成される。これは、スリット状の照明光 ELを遮断する光軸方向（Z方向）

0 の位置を正確に一致させるためである。

[0038] そして、各ブレード 30の長手方向における他方の端部は、ロッド 72を介して後述す るリニアァクチユエータ 70に連結される。したがって、各ロッド 72のそれぞれを照明光 ELの短手方向（Y方向）に任意の距離だけ移動させることにより、各ブレード 30が Y

0

方向に移動して、照明光 ELの一方の長辺 L2を規定する。

0

[0039] 第 2遮光部 20は、長板状の一枚のブレード 40から構成され、ブレード 40は、その 長手方向が X方向に平行に配置される。なお、図 1では、ブレード 40の長手方向が

0

X

0方向に対して平行に配置された初期状態から、所定角度傾斜した状態を示してい る。

[0040] ブレード 40は、ブレード 30と同一の材料からなり、照明光 EL側のエッジ部は、直線 状に形成されるとともに、約 10 m程度の厚みに形成される。

[0041] そして、ブレード 40の長手方向における両端には、回転可能に連結されたロッド 74 a, 74bと、ロッド 74a, 74bを照明光 ELの短手方向（Y方向）に任意の距離だけ移動

0

させるリニアァクチユエータ 70が連結される。 2本のロッド 74a, 74bを照明光 ELの短 手方向（Y方向）に任意の距離だけ移動させることにより、ブレード 40のエッジ部を

0

照明光 ELの光軸と略直交する面内において、初期状態から傾斜させることができる 。すなわち、ブレード 40は、このブレード 40に回転可能に連結されたロッド 74aの回 転軸を中心に回転したり、或いはブレード 40に回転可能に連結されたロッド 74bの 回転軸を中心に回転させることで、ブレード 40のエッジ部力 通過する照明光 ELの 遮光状態を変化させることができ、照明光 ELを任意のスリット形状に形成することが できる。

[0042] ァクチユエータ部（駆動機構） 50は、ブレード 30の数と同数のリニアァクチユエータ 70と、各リニアァクチユエータに連結されたロッド (第 1押引部材) 72を備え、前述した ように、各リニアァクチユエータ 70を駆動することにより、ロッド 72を介して各ブレード 30を Y方向に移動させる。なお、リニアァクチユエータとして、例えば、ボイスコイル

0

モータ等を用いることができる。

[0043] また、ァクチユエータ部（駆動機構） 60は、 2つのリニアァクチユエータ 70と、この 2 つのリニアァクチユエータに連結されたロッド (第 2押引部材） 74a, 74bを備え、上述 したように、各リニアァクチユエータ 70を駆動することにより、ロッド 74を介して、ブレ ード 40を Y方向に平行に移動させたり、回転させたりする。なお、 2本のロッド 74a、

0

74bのうちの一方のロッド 74aは、 X方向に弾性変形可能な弾性体 (例えば、板ばね

0

等)で構成されており、ロッド 74aの先端、すなわち、ブレード 40との連結部が X方向

0 に微動可能になっている。このように、ロッド 74aの先端部分を X方向に微動可能に

0

構成するのは、ブレード 40が回転運動するからである。つまり、ブレード 40を回転さ せると、リニアァクチユエータ 70との連結する両端部が Y方向に移動しつつ X方向

0 0 にも微動してしまうため、ロッド 74aを X方向に変位可能に構成する必要がある。なお

0 、他方のロッド 74bは、ブレード 40の X方向への移動の起点となるように、 X方向へ

0 0 は屈曲しない程度の剛性、すなわち、ブレード 40が Y方向に移動した際に、屈曲し

0

ない剛性を備える。

[0044] なお、ァクチユエータ部 50、 60を Y方向に移動可能な不図示の移動台に取り付け

0

、ァクチユエータ部 50、 60と共に、各ブレード 30、 40を Y方向に移動させることも可

0

能である。

[0045] 次に、上述した可変スリット装置 100を照明装置及び露光装置に適用した実施形 態について説明する。図 2は、照明光学系 121及び露光装置 EXを示す模式図であ る。なお、本実施形態では、照明装置として、照明光学系 121を例に説明する。

[0046] 露光装置 EXは、照明光 (露光光) ELをレチクル (マスク) Rに照射しつつ、レチクル Rとウェハ（基板) Wとを一次元方向に相対的に同期移動させて、レチクル Rに形成さ れたパターン（回路パターン等）を投影光学系 PLを介してウェハ W上に転写するス テツプ ·アンド'スキャン方式の走査型露光装置、 、わゆるスキャニング 'ステツパであ る。このような露光装置 EXでは、投影光学系 PLの露光フィールドよりも広いウェハ W 上の領域にレチクル Rのパターンを露光できる。

[0047] 露光装置 EXは、光源 120、光源 120からの照明光 ELによりレチクル Rを照射する 照明光学系 121、レチクル Rを保持するレチクルステージ RS、レチクル R力も射出さ れる照明光 ELをウェハ W上に照射する投影光学系 PL、ウェハ Wを保持するウェハ ステージ WS、露光装置 EXの動作を統括的に制御する主制御系 220等力 構成さ れる。なお、露光装置 EXは、全体としてチャンバ（不図示）の内部に収納されている

[0048] なお、 XYZ直交座標系は、ウェハ Wを保持するウェハステージ WSに対して平行と なるように X軸及び Y軸が設定され、 Z軸がウェハステージ WSに対して直交する方向 に設定される。実際には、図中の XYZ直交座標系は、 XY平面が水平面に平行な面 に設定され、 Z軸が鉛直方向に設定される。

[0049] 光源 120としては、波長約 120nm—約 200nmの波長域の照明光、例えば、 ArF エキシマレーザ（波長： 193nm)、フッ素（F )レーザ（157nm)、クリプトン (Kr )レー

2 2 ザ（146nm)、アルゴン (Ar )レーザ（126nm)等を発生させるものが用いられる。な

2 お、本実施形態では、照明光として ArFエキシマレーザを用いるものとする。

[0050] また、光源 120には、図示しない光源制御装置が併設されており、この光源制御装 置は、主制御系 220からの指示に応じて、射出される照明光 ELの発振中心波長及 びスペクトル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御等を行う。

[0051] 照明光学系 121は、光源 120から照射された照明光 ELをレチクル R上の所定の照 明領域内にほぼ均一な照度分布で照射する。

[0052] 具体的には、光源 120から照射された照明光 ELは、偏向ミラー 130にて偏向され て、光アツテネータとしての可変減光器 131に入射する。可変減光器 131は、ウェハ 上のフォトレジストに対する露光量を制御するために、減光率が段階的又は連続的 に調整可能である。可変減光器 131から射出される照明光 ELは、光路偏向ミラー 1 32にて偏向された後に、第 1フライアイレンズ 133、ズームレンズ 134、振動ミラー 13 5等を順に介して第 2フライアイレンズ 136に入射する。

[0053] 第 2フライアイレンズ 136の射出側には、有効光源のサイズ'形状を所望に設定す るための開口絞りを切り替えるためのレボルバ 137が配置されている。本実施形態で は、開口絞りでの光量損失を低減させるために、ズームレンズ 134による第 2フライア ィレンズ 136への光束の大きさを可変としている。

[0054] レボルバ 137には、ほぼ等間隔で、例えば、通常の円形開口より成る開口絞り（通 常絞り）、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクターである σ値を小さくするため の開口絞り（小 σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り（輪帯絞り）、及び変形光源 用に複数の開口を偏心させて配置している変形開口絞りが設けられている。このレポ ルバ 137は、モータ等の駆動装置によって回転され、いずれかの開口絞りが照明光 ELの光路上に選択的に配置され、これにより瞳面における 2次光源の形状や大きさ が輪帯、小円形、大円形、或いは四つ目等に制限される。このように、照明光 ELの 光路上に、いずれかの絞りを配置することによって、レチクル Rの照明条件を変更す ることがでさる。

[0055] 更に、開口絞りの開口を通過した照明光 ELは、コンデンサレンズ群 140を介して照 明視野絞り（レチクルブラインド） 141を照明する。なお、照明視野絞り 141について は、特開平 4 196513号公報及びこれに対応する米国特許第 5, 473, 410号公報 に開示されている。

[0056] また、照明視野絞り 141の近傍には、可変スリット装置 100が配置されている。詳述 すると、可変スリット装置 100が備える第 1遮光部 10及び第 2遮光部 20は、図 2に示 すように、レチクル Rのパターンと共役の位置 (厳密には、共役の位置の近傍）に配置 されて、照明光 ELのスリット幅 Sを変化させる。また、第 1遮光部 10及び第 2遮光部 2 0は、照明光学系 121の光軸方向に変位可能である。可変スリット装置 100のスリット 幅 Sを変化させると、レチクル R及びウェハ Wに照射される照明光 ELのスキャン方向 (Y方向）のスリット幅 Sが変化し、さらに、第 1遮光部 10及び第 2遮光部 20を照明光 学系 121の光軸方向に移動させることによって、レチクル R及びウェハ Wに照射され る照明光 ELの周縁部分のぼけ幅を調整することができる。

そして、照明視野絞り 141及び可変スリット装置 100を通過した照明光 ELは、偏向 ミラー 142, 145、レンズ群 143, 144, 146, 147力らなる照明視野絞り結像光学系 (レチクルブラインド結像系）を介してレチクル R上に導かれる。

[0057]

これにより、レチクル R上には、可変スリット装置 100の開口 Mと同一形状の照明領域 (露光フィールド）が形成される。

[0058] レチクルステージ RSは、照明光学系 121の直下に設けられ、レチクル Rを保持する レチクルホルダ等を備える。レチクルホルダ（不図示）は、レチクルステージ RSに支持 されるとともに、レチクル R上のパターンに対応した開口を有し、レチクル Rのパターン を下にして真空吸着によって保持する。レチクルステージ RSは、不図示の駆動部に より Y方向に一次元走査移動し、さらに X方向、及び回転方向（Z軸回りの Θ方向）に 微動可能である。駆動部としては、例えばリニアコイルモータが用いられる。これによ り、レチクル Rのパターン領域の中心が投影光学系 PLの光軸を通るようにレチクル R の位置決めが可能な構成となっている。

[0059] そして、レーザ干渉計 150によってレチクル Rの Y方向の位置が逐次検出されて、 主制御系 220に出力される。

[0060] 投影光学系 PLは、フッ素ドープ石英、或 、は蛍石、フッ化リチウム等のフッ化物結 晶からなる複数の屈折光学素子 (レンズ)を投影系ハウジング (鏡筒 169)で密閉した ものであり、レチクルステージ RSの直下に設けられる。投影光学系 PLは、レチクル R を介して射出される照明光 ELを所定の投影倍率 ( は例えば 1Z4)で縮小して、 レチクル Rのパターンの像をウェハ W上の特定領域 (ショット領域）に結像させる。な お、投影光学系 PLを構成する各光学素子は、それぞれ保持部材 (不図示)を介して 投影系ハウジングに支持され、各保持部材は各光学素子の周縁部を保持する。

[0061] なお、照明光 ELとして、 Fレーザ等の真空紫外線を用いる場合には、透過率の良

2

好な光学硝材として、蛍石 (CaFの結晶）、フッ素や水素等をドープした石英ガラス、

2

及びフッ化マグネシウム (MgF )等が用いられる。この場合、投影光学系 PLにおい

2

て、屈折光学素子のみで構成して所望の結像特性 (色収差特性等)を得るのは困難 であることから、屈折光学素子と反射光学素子 (反射鏡)とを組み合わせた反射屈折 系を採用してもよい。

[0062] ウェハステージ WSは、ウェハ Wを保持するウェハホルダ 180等を備える。ウェハホ ルダ 180は、ウェハステージ WSに支持されるとともに、ウェハ Wを真空吸着によって 保持する。ウェハステージ WSは、互いに直交する方向へ移動可能な一対のブロック を定盤 183上に重ね合わせたものであって、不図示の駆動部により XY平面内で移 動可能となっている。

[0063] そして、外部に設けたレーザ干渉計 151によってウェハステージ WSの X方向およ ひ Ύ方向の位置が逐次検出されて、主制御系 220に出力される。ウェハステージ W Sの- Y側の端部には、平面鏡力もなる Y移動鏡 152Yが X方向に延設されている。こ の Y移動鏡 152Yにほぼ垂直に外部に配置された Y軸レーザ干渉計 151 Yからの測 長ビームが投射され、その反射光が Y軸レーザ干渉計 151Yに受光されることにより ウエノ、 Wの Y位置が検出される。また、略同様の構成により不図示の X軸レーザ干渉 計によってウェハ Wの X位置が検出される。

[0064] そして、ウェハステージ WSの XY面内の移動により、ウェハ W上の任意のショット領 域をレチクル Rのパターンの投影位置（露光位置）に位置決めして、レチクル Rのパタ 一ンの像をウェハ Wに投影転写する。

[0065] また、ウェハステージ WSは、カウンタウェイト (不図示）とともに、非接触ベアリング である複数のエアパッド (不図示）を介して、床面上に浮上支持される。このため、運 動量保存の法則により、例えば、ウェハステージ WSの +X方向及び +Y方向の移動 に応じて、カウンタウェイトがー X方向及び Y方向に移動する。このように、カウンタウ エイトの移動により、ウェハステージ WSの移動に伴う反力を相殺するとともに、重心 位置の変化を防ぐようにして!/、る。

[0066] なお、ウェハ Wの表面の Z方向の位置（フォーカス位置）や傾斜角を検出するため の斜入射形式のオートフォーカスセンサ 181、オフ'ァクシス方式のァライメントセンサ

182等がウェハステージ WSの上方に設けられる。

[0067] そして、主制御系（制御装置） 220は、露光装置 EXを統括的に制御するものであり

、各種演算を行う演算部 221の他、各種情報を記録する記憶部 222が設けられる。

[0068] 例えば、レチクルステージ RS及びウェハステージ WSの位置等を制御して、レチク ル Rに形成されたパターンの像をウェハ W上のショット領域に転写する露光動作を繰 り返し行う。

[0069] また、可変スリット装置 100のァクチユエータ部 50, 60に指令して、遮光部 10, 20 の形状、位置を制御して、積算露光量の均一化も行う。

[0070] ところで、照明光 EL、すなわち ArFエキシマレーザ光は、酸素分子や有機物等（以 下、吸光物質という）による吸収の影響を受けるので、照明光 ELが通過する空間内 に存在する吸光物質を低減して、照明光 ELをウェハ W上面まで十分な照度で到達 させる必要がある。

[0071] このため、照明光 ELが通過する空間、すなわち、照明光路 (光源 120からレチクル Rへ至る光路）と投影光路 (レチクル Rからウェハ Wへ至る光路)を外部雰囲気から遮 断し、それらの光路を真空紫外域の光に対する吸収性が少な 、特性を有する低吸 光性ガス (例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン等の不活性ガス、又 はこれらの混合ガス）で満たして!/、る。

[0072] 具体的には、光源 120から可変減光器 131までの光路にはケーシング 160が、可 変減光器 131から照明視野絞り 141までの光路にはケーシング 161が、レンズ群 14 3からレンズ群 147までの照明視野絞り結像光学系にはケーシング 162が設けられ、 外部雰囲気から遮断されるとともに、光路内に低吸光性ガスが充填される。なお、ケ 一シング 161とケーシング 162はケーシング 163により接続されている。 [0073] 照明視野絞り結像光学系を納めたケーシング 162と投影光学系 PLとの間の空間 には、レチクル Rを保持するレチクルステージ RSが設けられる。

[0074] また、投影光学系 PLは、その鏡筒 169がケーシングとなっており、その内部光路に 低吸光性ガスが充填されて 、る。

[0075] そして、投影光学系 PLの像面側には、ウェハホルダ 180を介してウェハ Wを保持 するウェハステージ WS、ウェハ Wの表面の Z方向の位置（フォーカス位置）や傾斜 角を検出するための斜入射形式のォートフオーカスセンサ 181、オフ'ァクシス方式 のァライメントセンサ 182、ウェハステージ WSを載置して!/、る定盤 183等が設けられ る。

[0076] 更に、ケーシング 161, 162及び鏡筒 169のそれぞれには、給気弁 200, 201, 20 6及び 気弁 210, 211, 216力 S設けられ、これらの給気弁 200, 201, 206及び 気弁 210, 211, 216が不図示のガス給排気システムに接続されて、各空間内に低 吸光性ガスが供給されるとともに、吸光物質等が外部に排出されるようになっている。

[0077] 続いて、以上のような構成を備えた可変スリット装置 100、照明光学系 121、及び露 光装置 EXを用いて、ウェハ W上にレチクル Rに形成されたパターンを転写する露光 処理を行う方法にっ 、て説明する。

[0078] まず、レチクルステージ RS上及びウェハステージ WS上にそれぞれレチクル R及び ウェハ Wを載置し、照明光学系 121からの照明光 ELにより、レチクル Rを照射する。 レチクル R上の照明領域からの光は、投影光学系 PLを介してウェハ W上へ導かれ、 ウェハ W上には、レチクル Rの照明領域内のパターンが縮小されて投影される。

[0079] そして、スリット状の照明光 ELをレチクル Rに照射しつつ、レチクル Rとウェハ Wとを 照明光 ELのスリット幅 Sの方向に、互いに逆方向に相対的に同期移動させて、レチ クル Rに形成されたパターンを投影光学系 PLを介してウェハ W上に転写する。この ような露光作業を繰り返し行うことにより、レチクル Rに形成されたパターンをウェハ W 上の各ショット領域に順次露光する。

[0080] この際、レチクル Rに照射される照明光 ELに照明むらがあると、積算露光量が不均 一となり、ウェハ W上に形成されるパターンの線幅が不均一となる。線幅の不均一は 、半導体デバイスにおける断線等の障害原因となるため、照明光 ELによる積算露光 量を均一にする必要がある。このような照明むらは、照明光学系 121や投影光学系 P Lを構成する各光学素子の透過率の変化などが原因で発生すると考えられている。

[0081] ここで、照度むらに起因する露光むらの補正原理等について述べる。図 3A— Hは 、照明光の照度むら等を説明する図であり、図 3A— Dは、照度むら (分布)の形態を 示し、図 3E— Hは、これらの照度むらを補正するための可変スリット装置 100の開口 Mの形状、すなわち、遮光部 10, 20によって形成される照明光 ELの通過領域の形 状を示す図である。

[0082] 照明光 ELは、通常、スリット状に形成され、レチクル Rを介して、ウェハ Wを照射す ることによって、ウェハ W上には、スリット状の照明領域が形成される。そして、レチク ル Rとウェハ Wとを照明光 ELのスリット幅 S方向に走査させることにより、ウェハ W上 に形成された矩形のショット領域に、レチクル Rのパターンが転写される。この際、照 明光 ELの照度が均一であり、且つ、走査速度が一定であれば、スキャン方向と直交 方向における照明光の積算露光量は均一となり、ウェハ W上のショット領域は、均一 に露光されるはずである。

[0083] し力しながら、実際には、照明光 ELの照度が不均一となる場合が少なくなぐ例え ば、図 3Aに示すように、スリット状の照明領域の中心 Pに対して、照明光 ELの照度 が右側が適正値より高ぐ左側 (一 X

0側）が低くなるような状態が発生する。そして、こ のように不均一な照明光 ELにより露光処理を行うと、ショット領域の右側力 いわゆる 露光オーバーとなり、かつ左側が露光アンダーとなる。この結果、感光剤（フォトレジ スト）の露光が不均一となり、ウェハ Wに形成される線幅が不均一になってしまう。

[0084] そこで、上述したような照明光 ELの照度の不均一を補正する必要が生じる。補正 の方法としては、照度が適正値より高い (露光オーバー)場所では、露光量を減らす ために、照明光 ELが照射される面積を減らすようにする。すなわち、スリット幅 Sの一 部を狭める。逆に、照度が適正値より低い (露光アンダー)場所では、露光量を増や すために、照明光 ELが照射される面積を増やすようにする。すなわち、スリット幅 Sの 一部を広げる。つまり、可変スリット装置 100は、スリット幅 Sの一部を調整することによ り、スキャン方向と直交方向における照明光の積算露光量が略均一になるように調整 する。 [0085] 上述した例で言えば、図 3Aに示すような照明光 ELの照度不均一性が生じている 場合には、図 3Eに示すように、右側のスリット幅 Sを狭め、一方、左側のスリット幅 Sを 広げるように、可変スリット装置 100の遮光部 10, 20を駆動する。これにより、右側は 露光量が減り、一方、左側は露光量が増えるので、照明光 ELの照度むらに起因する 露光むらを補正することができる。

[0086] なお、図 3E— Hは、照明光 ELの片側の長辺の形状を変更した場合を示す。両側 の長辺の形状を変更する場合には、スリット幅 Sが片側の長辺の形状を変更した場合 と同一の幅となるようにすればよ!、。

[0087] 照明光 ELの照度むらには、上述した例のように、右から左に向けて一定の比率で 照度が変化して 、る低次むら成分 (一次むら或 、は傾斜むらを含む）の他、高次むら 成分が存在する。この高次むら成分には、照度が放射線状に変化している 2次むら（ 図 3B)や、 4次曲線形の 4次むら（図 3C)、或いは照度むらがランダムに発生するラン ダムむら（図 3D)等が含まれる。

[0088] 一次むらの場合には、上述したように、スリット幅 Sも一定比率で変化させることによ り、露光量を略均一に調整することができる（図 3E)。また、 2次むら、 4次むら、或い はランダムむらの場合には、その照度の分布状況に合わせて、スリット幅 Sを図 3F— Hのように、変化させることにより、露光量を略均一に補正して、照度むらに起因する 露光むらの発生を抑えることが可能である。

[0089] 次に、照度むら等に起因する露光むらを補正する際の可変スリット装置 100の具体 的な動作について説明する。

[0090] まず、照明光 ELの露光量が計測される。照度計 230は、例えば、図 2に示すように 、ウェハ Wを保持するステージ WS上に設けられており、照明光 ELの露光領域内の 照度を計測する場合には、投影光学系 PLに関し、レチクル Rのパターンと共役の位 置 (投影光学系 PLの像面)付近に配置される。なお、この照度計 230の受光面の大 きさは、ウェハ W上に照射される露光領域より大きく形成して、露光領域内の照度む らを計測してもよいし、また、照度計 230の受光面の大きさを、ウェハ W上の照射され る露光領域に対して小さく形成し、この露光領域内を照度計 230が走査することによ つて、露光領域内における照度むらを計測する構成としてもよい。 [0091] そして、照度計 230を用いた露光量 (照度むら）の計測結果は主制御系 220に送ら れる。

[0092] なお、照度計 230を用いずに、回路パターンが形成されたレチクル Rの代わりに、 テストパターンが形成されたテストレチクルを用いて、ウェハ W上にテストパターンを 露光し、この露光処理されたウェハ W上のテストパターンの線幅を実際に測定して、 露光量を間接的に計測するようにしてもよい。また、ウェハ W上の線幅計測は、少な くとも 1つのショット領域内の複数箇所で行うことが望ましい。さらに、スリット幅 Sの補 正値は、ショット領域内の照明光 ELが照射される位置に応じて求めることが望ましい

[0093] このように、実際にウェハ W上に形成されたテストパターンの線幅を計測することに より、後述するような照明光 ELの照度むら以外の原因（例えば、ウェハ W上のレジス ト塗布むら等）による線幅誤差を一括して補正することも可能になる。

[0094] なお、露光領域内の照度むらの計測は、露光装置の立ち上げ時や、メンテナンス 時、あるいはウェハを露光する際の露光条件設定時に行われる。露光条件としては、 例えば、レチクル Rを照明するための照明条件（開口絞りの設定)や、投影光学系の 開口数、ウェハ上に塗布されているレジストの感度等が含まれる。なお、照度むらの 計測は、ショット領域毎、ウェハ W毎、或いはロット毎に行ってもよい。

[0095] 露光量の計測結果が送られた主制御系 220では、演算部 221において、計測結 果を分析し、照明光 ELの照度むらの形態（1次むら、 2次むら、ランダムむら等）が判 断される。そして、その照度むらに起因する露光むらを補正するために必要な照明光 ELの形状 (スリット幅 S)が求められ、更に、その形状を形成するための遮光部 10, 2 0のそれぞれのブレードの駆動量が求められる。

[0096] そして、主制御系 220は、求めたブレードの駆動量に基づいて、可変スリット装置 1 00に指令して、ァクチユエータ部 50, 60のリニアァクチユエータ 70を駆動させて、各 遮光部 10, 20のブレードを駆動させる。

[0097] このようにして、照明光 ELの照度むらに応じて可変スリット装置 100を駆動して、照 明光 ELのスリット幅 Sを部分的に変化させる。

[0098] 演算部 221において、照明光 ELの照度むらの形態を判断するのは、照度むらの 形態に応じて、駆動させる遮光部 10, 20を区別しているからである。

[0099] 例えば、照明光 ELの照度むらが 1次むらであった場合には、主制御系 220は、可 変スリット装置 100に第 2遮光部 20のみを駆動するように指令する。なぜならば、第 2 遮光部 20を構成するブレード 40エッジ部は、直線状に形成されているため、ブレー ド 40を照明光 ELに向けて回転及び移動させるだけで、照明光 ELを直線的に遮光 することができる力 である。これにより、 1次むらを確実に補正することができる。また 、ブレード 40は 2つのリニアァクチユエータ 70のみにより駆動されるので、複数のブレ ード 30からなる第 1遮光部 10に比べて高速かつ確実に照明光 ELを直線的に遮光 することができる。

[0100] また、例えば、照明光 ELの照度むらが 2次以上の高次むら (ランダムも含む)の場 合には、主制御系 220は、可変スリット装置 100に第 1遮光部 10のみを駆動するよう に指令する。なぜならば、第 2遮光部 20では高次むらを補正することが機構上不可 能であり、 2次以上の高次むらは第 1遮光部 10により補正する必要があるからである

[0101] なお、照明光 ELの照度むらは、複数の形態のむらが結合した複合むらである場合 が少なくない。このため、遮光部 10, 20の両方を複合的に駆動して、照度むらを解 消させるようにする必要がある。また、複合むらには、 1次むらが含まれている場合が 多い。このため、まず、第 2遮光部 20により、確実に 1次むらを解消させることが望ま しい。そして、 1次むらを解消させた後に、高次むらを第 1遮光部 10により解消させる ようにする。これにより、複数の形態のむらが結合した複合むらであっても、確実に補 正することができる。

[0102] また、一枚のウェハ Wに形成されるショット領域毎に照度むらを補正することも可能 性である。この場合には、例えば、ウェハを露光する前に、第 1遮光部 10により、 1次 むらを除いた 2次以上のむらを補正するように、第 1遮光部 10の各ブレード 30の押し 引き量を設定する。この押し引き量の設定は、 1枚のウェハ又は複数枚のウェハの露 光が終了するまでは変更されない。また、第 2遮光部 20により、 1次むらを補正するよ うに、第 2遮光部 20のブレード 40のエッジ部の傾斜角度を設定する。第 2遮光部 20 は、高速に駆動が可能であるため、第 2遮光部 20のブレード 40のエッジ部の傾斜角 度は、 1枚のウェハに形成されるショット領域毎に変更することができる。従って、 1次 むらは、ショット領域毎に確実に補正することができる。

[0103] また、前述したように、レチクル Rは、輪帯、小円形、大円形、或いは四つ目等の照 明条件で照明することができる。そこで、各種照明条件毎に、一度設定した照明光 E Lの形状 (スリット幅)を主制御系 220内に記憶しておき、照明条件が変更される毎に 、照明光 ELの形状になるように、可変スリット装置 100の遮光部 10, 20を駆動するよ うにしてもよい。また、各種照明条件毎に、可変スリット装置 100の第 1遮光部 10及び 第 2遮光部 20を照明光学系 121の光軸方向へ移動させるための移動量を主制御系 220内に記憶しておき、照明条件が変更される毎に、照明光 ELの周縁部のぼけ幅 が最適になるように駆動するようにしてもよい。なぜなら、照明条件の変更に伴い、レ チクル R上及びウェハ W上に照射されるスリット状の照明領域の周縁部のぼけ幅が 変化する。特に、スキャン方向（Y方向）と直交する方向（X方向）の周縁部のぼけ幅（ スリット状の照明光 ELの長辺 Ll、 L2の幅）が変化すると、ショット領域におけるスキヤ ン方向の照度均一性を許容範囲内に維持することが困難になる。そこで、本実施形 態では、上述したように、照明条件が変更される毎に、第 1遮光部 10及び第 2遮光部 20を光軸方向に移動させ、周縁部のぼけ幅を最適に設定できるようにしている。この 最適に設定されたぼけ幅と、露光量と、照度均一性との関係から、一つのショット領 域を露光するための最小の露光パルス数が求められ、実際にショット領域を露光する ための露光パルス数を、求めた最小の露光パルス数以上に設定することができ、ゥ エノ、 Wに対する積算露光量および照度均一性の精度を維持することができる。

[0104] 上述した実施形態では、照度むらを可変スリット装置 100により補正して露光むらを 抑えることにより、パターンの線幅を均一化する場合について説明した。しかし、可変 スリット装置 100により積極的に照度むらを発生させて不均一に露光することにより、 ノ《ターンの線幅を均一化する場合もある。

[0105] 例えば、ウェハ W上に塗布されるフォトレジストの膜厚が不均一な場合には、その 膜厚のむらに合わせて照度むらを発生させる。そして、ポジ型フォトレジストの膜厚が 厚い領域では、スリット幅 Sを広くして露光量を増やし、一方、膜厚が薄い領域では、 スリット幅 Sを狭くして露光量を減らすことにより、フォトレジストの膜厚のむらに起因す るパターンの線幅の不良（不均一）を抑えることが可能である。

[0106] そこで、以下では、照度むら以外の原因により発生するパターンの線幅不良（不均 一）を補正する際の可変スリット装置 100の具体的な動作について説明する。

[0107] ウェハ W上には、露光に先立ってフォトレジストが塗布される。フォトレジストは、感 光性榭脂であって、レチクル Rからの照明光 ELが照射された部分が残るネガ型と、 照射された部分が除去されるポジ型が存在する。フォトレジストは、塗布機 (コータ)に よりウェハ Wの表面に薄く塗布される。コータとは、ノズル力 供給された液状のレジ ストを、回転支持台に固定したウェハ Wの表面に滴下し、それを高速回転させること によってウェハ W上に均一なレジスト薄膜を作る装置のことである。

[0108] し力しながら、実際には、ウェハ Wの表面に均一なレジスト膜を形成させることは非 常に困難である。ウェハ W上に成膜されるレジストの膜厚は、レジストの粘度やレジス ト中の溶媒の種類、およびコータの回転速度、回転時間によって左右される。特に、 レジストの塗布方法に起因してウェハ Wの中心から同心円状に不均一な膜厚のレジ スト膜が形成される。つまり、レジスト膜厚は、ウエノ、 Wのエッジ部における表面張力 等の影響で、ウェハ Wの中央領域に比べて、周辺領域が厚くなる傾向にある。

[0109] そして、ウェハ W上のレジスト膜厚が不均一な場合にウェハ Wの全体を露光すると 、均一な照明光を照射しても、レジスト膜が厚い領域と薄い領域との間でレジストの感 光 (光化学反応)の程度に差が生じてしまう。すなわち、レジストが厚い領域では感光 が不十分となり、薄い領域では感光が過度となってしまう。

[0110] そして、ポジ型レジストの場合には、感光が不十分な領域ではレジストが十分に除 去されないのでパターンの線幅が細くなり、一方、感光が過度な領域ではレジストが 必要以上に除去されるのでパターンの線幅が太くなつてしまう。したがって、ウェハ W の中央領域ではパターンの線幅が細ぐ周辺領域ではパターンの線幅が太くなつて しまう。なお、ネガ型レジストの場合には、ウェハ Wの中央領域ではパターンの線幅 が太ぐ周辺領域ではパターンの線幅が細くなる。

[0111] また、露光処理後に行われる現像'エッチング工程の各処理が不均一な場合にも、 パターンの線幅が不均一となる。

[0112] 現像処理は、露光処理が施されたウェハ W上のレジストの一部をアルカリ性水溶液 で溶解して除去するものである。すなわち、ウェハ W上のレジストは、照明光 ELの照 射 (露光処理)された部分がアルカリ性水溶液に対して可溶或!、は不溶に光化学変 化するので、スプレーノズルからアルカリ性水溶液をウェハ Wに吹き付けてレジストの 可溶な部分を溶解除去する。

[0113] レジストの溶解は、アルカリ水溶液の温度、濃度、スプレーの圧力、吹き付ける角度 、時間による影響が大きぐレジストの溶解が不均一となってしまう場合が少なくない。 例えば、ウェハ Wの周辺側から中心に向けてアルカリ水溶液をスプレーする場合に は、ウェハ Wの中央領域では、レジストの溶解が不十分となり、周辺領域では過度に なる場合がある。

[0114] このため、レジストの溶解除去が不十分な領域ではパターンの線幅は細くなり、一 方、溶解が過度な領域ではパターンの線幅は太くなつてしまうという現象が発生する

[0115] エッチング処理は、現像処理によって露出したウエノ、 Wの銅箔部分を酸ィ匕性水溶 液で溶解して、ノ ターンを形成するものである。酸ィ匕性水溶液としては、例えば、塩 化第二鉄液、塩化第二銅液があり、酸ィ匕性水溶液の塗布方法としては、ディップ式と スプレー式がある。

[0116] ディップ式エッチングでは、ウェハ Wの周辺から中心に向かってエッチングが進む という現象があるので、ウェハ Wの中央領域と周辺領域では、エッチングが不均一と なってしまう。特に、ウェハ Wの大型化に伴い中央領域と周辺領域との差が大きくな つてしまう。

[0117] また、スプレーエッチングでは、ディップ式に比べて中央領域と周辺領域とのエッチ ングの差は小さいが、現像処理の場合と同様に、スプレーノズルがカバーするノズル 有効範囲等の影響によりエッチングが不均一となってしまう。

[0118] このため、例えば、ウェハ Wの中央領域では、エッチングが不十分となってパター ンの線幅は太くなり、周辺領域ではエッチングが過度になってパターンの線幅が細く なってしまうと!ヽぅ現象が発生する。

[0119] 図 4A, Bは、ウエノ、 W上に形成されるパターンの線幅の変化量の分布を模式的に 表す図である。なお、図中の色の濃い領域では線幅が細ぐ色が薄い領域では線幅 が太くなつているものとする。

[0120] 上述したように、照明光 ELに照度むらがない場合であっても、露光処理の前処理 工程及び後処理工程（図 6参照）における各処理に起因して、ウェハ Wの各ショット 領域に形成されるパターンの線幅が不均一となる場合がある。

[0121] このような場合であっても、可変スリット装置 100を以下のように作用させることにより 、ノターンの線幅を均一化するが可能となる。

[0122] まず、パターンの線幅の不均一がどのような原因により発生した力 またどのような 原因がどの程度影響しているのかを正確に知ることは容易ではない。しかし、前処理 工程及び後処理工程における各処理は、少なくとも同一ロット内のウェハ Wに対して は略均一に行われるはずである。つまり、レジストの膜厚や、現像'エッチング処理の 状態は、同一ロットのウェハ Wでは、略均一である。

[0123] そこで、ウェハ W上に形成されるパターンの線幅の不均一性を事前に調べるため に、テストパターンが形成されたレチクル、或いは回路パターンが形成されたレチク ルを用いて、テスト露光を行い、ウエノ、 W上に形成されるパターンの線幅を測定する 。また、テスト露光を行う前、一旦、可変スリット装置 100を初期状態、すなわち、等間 隔なスリット幅になるように、第 1遮光部 10及び第 2遮光部 20を駆動する。この初期 状態において、照度計 230を用いて、ウェハ上に照射されるスリット状の露光領域内 の照度分布を計測する。その後、等間隔なスリット幅を通過した照明光 ELにより露光 処理を行って、ウェハ W上にパターンを形成し、その線幅の分布を計測する。

[0124] テスト露光前に計測したスリット状の露光領域内の照度分布に基づき、露光装置が 備える照明光学系 121や投影光学系 PLを構成する光学素子の透過率が変化する ことによって生じる照度むらを補正するための第 1遮光部 10の各ブレード 30の押し 引き量、及び第 2遮光部 20のブレード 40の傾斜量を求める。

[0125] また、テスト露光によって求めたウェハ Wの線幅の変化量の分布に基づき、ウェハ 上のショット領域毎に生じる線幅変化量を求める。求められた線幅変化量に基づい て、この線幅変化量を補正するための第 2遮光部 20のブレード 40の傾斜量を各ショ ット領域毎に求める。

[0126] そして、主制御系 220は、実際の露光処理に先立って、照度計 230の計測結果に 基づ 、て、第 1遮光部 10の各ブレード 30の押し引き量及び第 2遮光部 20のブレード 40の傾斜量を調整する。次に、実際の露光処理では、ショット領域毎に、テスト露光 したウェハ Wの線幅の分布の結果に応じて、前もって調整されたブレード 40の傾斜 量 (照度計 230の計測結果に基づいて求められた第 2遮光部 20のブレードの傾斜 量）に、各ショット領域毎に求められた傾斜量を加えて、各ショット領域毎に与えられ る積算露光量を調整してパターンの線幅不良を改善する。

[0127] 例えば、パターンの線幅が細くなつてしまったショット領域では、照明光 ELの照度 を少なくし、一方、パターンの線幅が太くなつてしまったショット領域では、照明光 EL の照度を多くする。すなわち、積極的に露光むらを発生させることにより、露光処理の 前処理工程及び後処理工程における各処理のむらを相殺する。

[0128] 具体的には、テスト露光の結果、一つのショット領域内においてパターンの線幅が 不均一とであった場合には、そのショット領域については、非スキャン方向のむらは 可変スリット装置 100によりスリット幅を変化させて露光むらを発生させることにより補 正する。一方、スキャン方向のむらは、照明光 ELのパルス数を変化させながらスキヤ ン露光したり、或いはウェハステージ WSの移動速度、すなわちスキャン速度を変化 させながら露光したりすることにより、むらを補正することができる。

[0129] 図 4Bに示すように、ウェハ Wにおける非スキャン方向（X方向）に並ぶ複数のショッ ト領域に注目すると、例えば、左端のショット領域では、ショット内の左側の線幅が太く 、右側が細くなる。中央のショット領域では、全体的に線幅が細くなる。そして、右端 のショット領域では、ショット内の左側の線幅が細ぐ右側が太くなる。

[0130] このような場合には、 X方向にステップ移動して順々に露光する際に、可変スリット 装置 100の遮光部 20をショット領域毎に変化させることで、むらを良好に改善させる ことができる。具体的には、図 4Bに示すように、左端のショット領域では、遮光部 20を 駆動して開口 Mのスリット幅 Sをショット内の左側では広ぐ右側では狭くして露光する 。中央のショット領域では、遮光部 20を平行にして均一に露光する。そして、右端の ショット領域では、開口 Mのスリット幅 Sをショット内の左側では狭ぐ右側では広くして 露光する。

[0131] なお、遮光部 20を駆動させるのは、パターンの線幅が X方向に沿って徐々に変化 しているので、 1次成分の補正のみでも大きな効果を得ることが期待できるからであり 、また、遮光部 20は、遮光部 10に比べて高速に駆動させることができるので、露光 処理を中断させずに高いスループットを維持することができる力もである。

[0132] このように、ウェハ W上の各ショット領域に対して可変スリット装置 100を作用させて 露光処理を行うことにより、露光処理の前処理工程及び後処理工程における各処理 に起因してウェハ Wの各ショット領域に形成されるパターンの線幅が不均一となる事 態を抑制することができ、パターンの線幅が均一化される。

[0133] なお、ウェハ Wにおけるスキャン方向（Y方向）に並ぶ複数のショット領域を注目す ると、パターンの線幅が Y方向に沿って徐々に変化しているので、 X方向にステップ 移動せずに、 Y方向にステップ移動しつつ露光処理を行うことも可能である。この場 合には、例えばステージの移動速度及びレーザの発振周波数、レーザのパルスエネ ルギ等をショット領域毎に変化させることにより、遮光部 20の形状変化を少なくしつつ 、むらを抑えることができる。なお、 Y方向にステップ移動しつつ露光処理を行うには 、レチクルステージ RS、照明光学系照明光学系 121のレチクルブラインド等の駆動 を、 X方向へのステップ移動とは異なる駆動シーケンスで行う必要がある。この場合、 遮光部 10は、 Y方向の一列の露光が終了するまでは駆動する必要はない。

[0134] 以上、説明したように、可変スリット装置 100によれば、 1次むらと高次むらとをそれ ぞれ異なる遮光部 10, 20で補正するので、複数の遮光部 10, 20の制御が錯綜せ ず、的確に照度むらを補正することができる。また、照明光 ELの長手方向の形状を 詳細に変化させて、照明光 ELの高次むらを的確に補正することができる。特に照明 光 ELの 1次むらを、遮光部 20により高速に補正することができるので、露光装置 EX のスループットを低下させずに、微細なパターンを正確に形成することができる。

[0135] また、可変スリット装置 100は、照明むらを抑える場合に限らず、積極的に照明むら を発生させることにより、照明むら以外の原因によるパターンの線幅不良（不均一）を 改善させることちでさる。

[0136] なお、上述した実施の形態にぉ 、て示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形 状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプ ロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のよ うな変更をも含むものとする。

[0137] 上述した実施形態では、遮光部の一方に、複数のブレードを櫛歯状に略隙間なく 配置して形成させた、 V、わゆる櫛歯型の遮光部を用いた場合にっ 、て説明したが、 これに限らない。特開平 10— 340854号に示されるような、複数のブレードをそれぞ れの両端部において回転可能に連結させて形成させた、いわゆるチェーン型の遮光 部を用いてもよい。

[0138] 上述した実施形態では、第 2遮光部 20のブレード 40を回転させるために、ブレード 40の両端にリニアァクチユエータ 70を連結させた場合にっ 、て説明した力 これに 限らない。例えば、ブレード 40の中央部にモータ等の回転系ァクチユエータを接続し て、ブレード 40を回転させるようにしてもよい。

[0139] また、上述した実施形態では、第 2遮光部 20がー枚のブレード 40を備える構成に ついて説明した力 第 1遮光部 10のブレードよりもエッジ部の長さが長いブレードを 複数枚組み合わせてもよい。例えば、 2枚のブレード、 3枚のブレード、あるいは 4枚 のブレードを備える構成であってもよ！/、。

[0140] また、リニアァクチユエータとしては、ボイスコイルモータの他、リニアモータ、サーボ モータを用いたラック ·ピ-オン機構やカム機構等を用いることが可能である。

[0141] また、上述した実施形態では、ウェハ上に形成されるテストパターンの線幅の分布 に基づいて、レジストの膜厚のむらに起因するパターンの線幅不良を確認していた。 しかしながら、この実施形態に限られない。例えば、予め実験ゃシユミレーシヨンなど で、レジストの膜厚とパターンの線幅不良の関係を求めておき、レジストの膜厚を膜 厚測定装置で検出し、その検出結果からパターンの線幅不良を確認してもよい。

[0142] 露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなぐ 例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装 置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。

[0143] また、本発明が適用される露光装置の光源には、 KrFエキシマレーザ（248nm)、 ArFエキシマレーザ（193nm)、 Fレーザ（157nm)等のみならず、 g線（436nm)及

2

び i線（365nm)を用いることができる。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみなら ず等倍および拡大系の!/、ずれでもよ 、。 [0144] また、ウェハステージゃレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、エアベア リングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮 上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでも いいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動装置とし て平面モータを用いる場合、磁石ユニット (永久磁石）と電機子ユニットの 、ずれか一 方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ ベース）に設ければよい。

[0145] ウェハステージの移動により発生する反力は、特開平 8— 166475号公報に記載さ れているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。

[0146] レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平 8— 330224号公報に記載 されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。

[0147] また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成 要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保 つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み 立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種 機械系につ 、ては機械的精度を達成するための調整、各種電気系につ 、ては電気 的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステム力 露光装置への組み 立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回 路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステム力 露光装置への組み立て工程 の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブ システムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置 全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度 等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

[0148] 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イエ程で使用し 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 5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）の製造例のフローチャートを示す図である。

[0149] まず、ステップ S 10 (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 S 11 (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 S 12 (ウェハ製造ス テツプ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。

[0150] 次に、ステップ S 13 (ウェハ処理ステップ）において、ステップ S 10—ステップ S 12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ゥェ ハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ S 14 (デバイス組立ステップ）に おいて、ステップ S 13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〖こは、ダイシング工程、ボンティング工程、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 S 15 (検査ステップ）において 、ステップ S 14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 查を行う。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。

[0151] 図 6は、半導体デバイスの場合におけるステップ S 13の詳細工程の一例を示す図 である。

[0152] ステップ S21 (酸化ステップ）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 S 24 (ィ 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 一ステップ 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。

[0153] ウェハプロセスの各段階にお 、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、ウエノ、に感光剤を塗布する。引き続き、ステップ S26 (露光ス テツプ）において、上で説明したリソグラフィシステム (露光装置)及び露光方法によつ 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、ゥ ェハ上に多重に回路パターンが形成される。

[0154] また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなぐ光露光装置、 EUV露光装置 、 X線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造す るために、マザーレチクルカ ガラス基板やシリコンウェハ等へ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 (深紫外)や VUV (真空紫外） 光等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 は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式の X線露光装置や電子線露光装置 等では、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等が用いられる。なお、このような露光装置は、 W099Z3425 5号、 WO99Z50712号、 WO99Z66370号、特開平 11— 194479号、特開 2000 12453号、特開 2000— 29202号等【こ開示されて!ヽる。

[0155] さらに、例えば国際公開 WO99Z49504号パンフレットなどに開示されているよう に、投影光学系 PLとウェハとの間に液体 (例えば、純水など）が満たされる液浸型露 光装置に本発明を適用することができる。液浸露光装置は、反射屈折型の投影光学 系を用 、る走査露光方式でも良 、。

Claims

請求の範囲

[1] スリット状の照明光を形成するための可変スリット装置において、

前記照明光の一方の長辺を規定するための複数のブレードを有する第 1遮光部と 前記照明光の他方の長辺を規定する第 2遮光部と、

前記第 1遮光部と前記第 2遮光部とを駆動し、前記照明光の長手方向の形状を変 化させる駆動機構と、を有することを特徴とする可変スリット装置。

[2] 前記複数のブレードのそれぞれは、直線状のエッジ部を有し、

前記第 1遮光部は、前記複数のブレードを前記照明光の長手方向に対して略直交 する方向に押し引きする第 1押引部材を有すること特徴とする請求項 1に記載の可変 スリット装置。

[3] 前記複数のブレードは、櫛歯状に略隙間なく配置されることを特徴とする請求項 2 に記載の可変スリット装置。

[4] 前記第 2遮光部は、直線状のエッジ部を有する 1枚のブレードと、前記ブレードの両 端部を押し引きする第 2押引部材を有し、

前記駆動機構は、前記第 2押引部材を介して、前記ブレードの前記直線状のエツ ジ部を所定位置から傾斜させることを特徴とする請求項 1から請求項 3のうちいずれ か一項に記載の可変スリット装置。

[5] 前記駆動機構は、前記照明光の照度むらに関する情報に基づいて、前記第 1遮光 部と前記第 2遮光部とを駆動することを特徴とする請求項 1から請求項 4のうちいずれ か一項に記載の可変スリット装置。

[6] 前記駆動機構は、前記第 1遮光部と前記第 2遮光部とを前記照明光の光路方向に 移動させることを特徴とする請求項 1から請求項 5のうちいずれか一項に記載の可変 スリット装置。

[7] スリット状の照明光を被照明物に照射する照明装置において、

前記照明光の形状を調整する装置として、請求項 1から請求項 6のうちいずれか一 項に記載の可変スリット装置が用いられることを特徴とする照明装置。

[8] スリット状の照明光をマスクを介して基板に照射しつつ、前記マスクと前記基板とを 前記照明光の長手方向と略直交する方向に相対走査することにより、前記マスクに 形成されたパターンを前記基板上に露光する露光装置において、

前記照明光を前記マスクに照射する照明装置として、請求項 7に記載の照明装置 を用いることを特徴とする露光装置。

[9] 前記照明光の照度むらに関する情報を計測する計測部と、

前記照度むらに関する情報に基づいて、前記相対移動時に、前記照明光の長手 方向と略直交する方向における前記照明光の照度が累積で略均一になるように、前 記照明光の一方の長辺の形状と前記照明光の他方の長辺の形状との少なくとも一 方を求める演算部と、

前記演算部の演算結果に基づいて、前記駆動機構に対して、前記第 1遮光部及 び前記第 2遮光部を駆動するように駆動指令を与える制御装置とを備えることを特徴 とする請求項 8に記載の露光装置。

[10] 前記基板に形成される前記パターンの線幅に関する情報に基づいて、前記照明光 の他方の長辺の形状との少なくとも一方を求める演算部と、

前記演算部の演算結果に基づいて、前記駆動機構に対して、前記第 2遮光部を駆 動するように駆動指令を与える制御装置とを備えることを特徴とする請求項 8又は請 求項 9に記載の露光装置。

[11] 前記基板に形成される前記パターンの線幅に関する情報は、前記基板上に塗布さ れる感光剤の膜厚のむらに起因する線幅変化量を含むことを特徴とする請求項 10 に記載の露光装置。

[12] 前記照明光の照度むらに関する情報を計測する計測部と、

前記照明光の照度むらに関する情報及び前記基板に形成される前記パターンの 線幅に関する情報に基づいて、前記照明光の一方の長辺の形状と前記照明光の他 方の長辺の形状との少なくとも一方を求める演算部と、

前記演算部の演算結果に基づいて、前記駆動機構に対して、前記第 1遮光部及 び前記第 2遮光部を駆動するように駆動指令を与える制御装置とを備えることを特徴 とする請求項 8に記載の露光装置。

[13] 前記計測部は、前記マスクの交換時に、前記照明光の照度むらに関する情報を計 測し、

前記駆動機構は、交換された前記マスクに形成されたパターンを前記基板に露光 する前に、前記駆動機構に対して、前記第 1遮光部及び前記第 2遮光部を駆動する ように駆動指令を与えると共に、前記基板上の複数の露光領域のそれぞれに前記パ ターンを露光する毎に、前記駆動機構に対して、前記第 2遮光部を駆動するように駆 動指令を与えることを特徴とする請求項 12に記載の露光装置。

[14] 前記演算部は、前記照明光の長手方向における照度分布の低次むら成分と高次 むら成分とを区別して算出し、

前記制御装置は、前記低次むら成分に基づいて、前記第 1遮光部を駆動するよう に前記駆動機構に対して駆動指令を与えるとともに、前記高次むら成分に基づいて 、前記第 2遮光部を駆動するように前記駆動機構に対して駆動指令を与えることを特 徴とする請求項 9に記載の露光装置。

[15] スリット状の照明光をマスクを介して基板に照射しつつ、前記マスクと前記基板とを 前記照明光の長手方向と略直交する方向に相対走査させることにより、前記マスクに 形成されたパターンを前記基板上に露光する露光方法において、

前記照明光の一方の長辺を規定するための複数のブレードを有する第 1遮光部と 、前記照明光の他方の長辺を規定する第 2遮光部とを駆動し、前記照明光の長手方 向の形状を変化させることを特徴とする露光方法。

[16] 前記第 1遮光部と前記第 2遮光部とは、前記照明光の照度むらに関する情報に基 づ ヽて駆動することを特徴とする請求項 15に記載の露光方法。

[17] 前記照度むらに関する情報に基づいて、前記相対移動時に、前記照明光の長手 方向と略直交する方向における前記照明光の照度が累積で略均一になるように、前 記照明光の一方の長辺の形状と前記照明光の他方の長辺の形状との少なくとも一 方を演算し、

演算結果に基づいて、前記第 1遮光部と前記第 2遮光部とを駆動することを特徴と する請求項 16に記載の露光方法。

[18] 前記基板に形成される前記パターンの線幅に関する情報に基づいて、前記照明光 の他方の長辺の形状との少なくとも一方を演算し、 演算結果に基づいて、前記第 2遮光部を駆動することを特徴とする請求項 15から 請求項 17のいずれか一項に記載の露光方法。

[19] 前記基板に形成される前記パターンの線幅に関する情報は、前記基板上に塗布さ れる感光剤の膜厚のむらに起因する線幅変化量を含むことを特徴とする請求項 18 に記載の露光方法。

[20] 前記マスクの交換時に、前記照明光の照度むらに関する情報を計測し、

計測結果に基づ 、て、前記第 1遮光部及び前記第 2遮光部を駆動し、 前記基板上の複数の露光領域のそれぞれに前記パターンを露光する毎に、前記 第 2遮光部を駆動することを特徴とする請求項 19に記載の露光方法。

[21] 前記照明光の長辺方向における照度分布の低次むら成分と高次むら成分とを区 別して算出し、

算出結果に基づいて、前記低次むら成分を補正するように、前記第 1遮光部を駆 動すると共に、前記高次むら成分を補正するように、前記第 2遮光部を駆動すること を特徴とする請求項 15から請求項 20のいずれか一項に記載の露光方法。

[22] リソグラフイエ程を含むデバイスの製造方法にぉ 、て、前記リソグラフイエ程にぉ ヽ て請求項 15から請求項 20のうちいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特 徴とするデバイスの製造方法。