WO2005067012A1

WO2005067012A1 - 露光方法及び装置並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: WO2005067012A1
Application number: PCT/JP2004/019204
Authority: WO
Inventors: Takeyuki Mizutani
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2004-01-06
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2005-07-21
Also published as: US20070206167A1; EP1705694A1; CN1902733A; EP1705694A4; KR20060120660A; JPWO2005067012A1

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

明細書

露光方法及び装置並びにデバイス製造方法

技術分野

[0001] 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ィスを製造するデバイス製造方法に関する。

背景技術

[0002] 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、所謂フオトグラフィ一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、ステツバ)又はステツプ ·アンド'スキャン方式の露光装置が多用されて、る。

[0003] 上記のステツパは、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ヽる状態で、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。

[0004] 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ィ匕に対応するために、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、るが、より短波長の ArFエキシマレーザ（波長 193η m)を備える露光装置も実用化されつつある。更には、 Fレーザ (波長 157nm)又は

2

Arレーザ (波長 126nm)を備える露光装置も提案されて!、る。

2

[0005] 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。

特許文献 1：国際公開第 99Z49504号パンフレット

特許文献 2 :特開 2002-198280号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 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。し力しながら、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。

[0007] 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ィ匕を引き起こすという問題がある。

[0008] 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!、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。

課題を解決するための手段

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 (AX 3)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 S'J結果に基づヽて、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！/、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 1一図 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。

発明の効果

[0010] 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、てはデバイスの製造コストを低減することができると、う効果がある。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]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。

[図 2]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 3]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 4A]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。

[図 4B]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。 [図 4C]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。

[図 4D]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。

[図 5]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 6A]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 6B]同様に、同計測例を示す図である。

[図 6C]同様に、同計測例を示す図である。

[図 7A]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 7B]同様に、同計測例を示す図である。

[図 7C]同様に、同計測例を示す図である。

[図 8]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。

[図 9]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

[0012] 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 ウエノ、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 (レチタル） W ウェハ（基板）

発明を実施するための最良の形態

[0013] 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。

[0014] 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っ、て説明する。 XYZ直交座標系は、 X軸及び Y軸がゥヱハ Wに対して平行となるよう設定され、 Z軸がゥヱハ 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 V、な、状態における露光時のレチクル Rの移動方向（走査方向 SD 1 )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。

[0015] 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ノレ 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、サブチヤンバ（不図示）内に収納されている。

[0016] 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、ゥェハ 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) m 1, m2が形成された反射鏡ブロック Ml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 [0017] 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 Mlに形成された平面反射鏡 mlで反射されて、第 2レンズ群 G2を透過して凹面鏡 M2〖こ至る。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 Ml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。投景光学系 PLのレチクル Rからウェハ Wへの結像倍率は例えば 1Z4— 1Z5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。

[0018] 投影光学系 PLにおいて、第 1レンズ群 Gl、反射鏡ブロック Ml、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とは同一軸となつている。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 hi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。

[0019] 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力マウント部 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。

[0020] 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、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上に保持されてヽる。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。

[0021] 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、エアーダンバと電磁式のァクチユエータ（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、エアーダンバによって高周波数の振動を遮断し、ァクチユエ一タカ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によつて、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。

[0022] ウェハ Wは、ウェハホルダ 15を介してウェハステージ（Zレべリングステージ） 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、ウエノ、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。

[0023] 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、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）力のウェハ 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!/、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。

[0024] 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, 2 2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。

[0025] 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 A XI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。

[0026] 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, 2 8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 3 0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。

[0027] 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!、る状態で、レチクル Rとゥェハ 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力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、な、状態でウエノ、 Wをステツ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

[0028] ここで、本実施形態の露光装置 ΕΧ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 L4一 L 6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 L4一 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 1一第 4レンズ群 Gl, G2, G3, G4は、それぞれ一つの光学素子で構成されて、てもよ、し、複数の光学素子で形成されて、てもよ、。

[0029] 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、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力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 P L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。

[0030] し力しながら、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が回転してしまつている状態では、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。

[0031] 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力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、。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。

[0032] 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に供給してその差力第 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 A X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。

[0033] 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 P Lの回転量に応じたウエノ、 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エノ、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エノ、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方向である力投影光学系 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ェハステージ 16の走査方向 SD2を Y方向に対して所定角度だけずらす。力かる調整によって、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查方向 SD2にウェハステージ 16が走査されて露光が行われる。

[0034] 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 X Y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軸へ向力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。

[0035] 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 S D2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ゥェハ W上に形成されてしまう。

[0036] 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。

[0037] 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力ウェハ 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、ウエノ、 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の回転量だけでなぐウェハ 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の回転にカ卩えて、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。

[0038] 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を調整していた力レチクルステージ 9の走查方向 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 rl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 rlとなる。

レチクル Rの下面における光通過領域 rlには、ウェハ Wに転写すべきパターンが形成されている。 [0039] 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軸へ向力方向）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（レチタルブラインド)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。

[0040] 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、ゥェハステージ 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。

[0041] 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。

[0042] 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力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。

[0043] 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。

[0044] 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エノ、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を調整するといつた具合である。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、場合に有効である。

[0045] 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、。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 40 aとは対称に配置されては、な、。

[0046] 一方の固定鏡 40aには、固定鏡 40aに対して斜め方向力も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に対して斜め方向カも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。

[0047] 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 4 2a, 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がー 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の各々力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, 40 b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。

[0048] 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軸に向力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。力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つて固定鏡 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力つて進み受光部 42a, 42bの各々に入射する。

[0049] 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。し力しながら、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 42 b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。

[0050] 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。

[0051] 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〖こ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。

[0052] 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 一 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 45 a— 45cのそれぞれを観察する観察部 43a— 43cが設けられて、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。

[0053] マーク 45aの位置情報を求める時には、観察部 43aの光源力も反射鏡 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。

[0054] 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 el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 と力も構成される。尚、マーク 45b, 45cは、マーク 45aと同様の構成である力マーク 45bはマーク 45aを X軸から Y軸に向力方向に 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軸に向力方向に 240° だけ回転した状態で取り付けられる。

[0055] 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 el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 el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。

[0056] 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力マークは投影光学系に 2つ以上取り付けられて、れば良、。

[0057] 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。

[0058] 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。

[0059] 尚、以上の実施の形態においては、第 1レンズ群 Gl、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。力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。

[0060] 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力投影光学系 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 Vヽてレチクル 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!、。

[0061] また、上記の実施の形態では、平面反射鏡 ml, m2は、 1つの部材 (反射鏡ブロック Ml)上に一体的に形成されるものとした力 2枚の反射鏡 ml, 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 ml, m2がー体的に形成されていた方力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。

[0062] 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力それ以外に、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に向力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。

[0063] 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力本発明はステップ'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、ウエノ、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ぐ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。

[0064] 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 193η m)を備える場合を例に挙げて説明した力これ以外に KrFエキシマレーザ (波長 24 8nm)、 Fレーザ（フッ素レーザ：波長 157nm)、 Krレーザ（クリプトンダイマーレ

2 2 一ザ：波長 146nm)、 Arレーザ（アルゴンダイマーレーザ：波長 126nm)を用いること

2

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 i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。

[0065] 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、ゥェハ W上では lZn、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の開口数をより増カロさせることができ、この点でも解像度が向上する。

[0066] 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、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ゃ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。

[0067] 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ぐ液晶表示素子 (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。

[0068] 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、 W099/34255^-, WO99/50712^-, WO99/66370^-,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。

[0069] 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 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、ステツプ 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 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。

[0070] 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、ボンディイング工程、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。

[0071] 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 S 23 (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つて形成する。ステップ S24 (イオン打込みステップ）においてはウエノ、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。

[0072] 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、ウェハ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。

[0073] 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。

産業上の利用可能性

[0074] 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、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！、てはデバイスの製造コストを低減することができる。

Claims

請求の範囲

[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!、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力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力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!、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。