(57)【要約】【課題】たとえばミドルレイヤの要求線幅が０．１５μｍに達するような半導体素子を高スループットで製造するミックス・アンド・マッチを実現することのできる露光システム。【解決手段】第１マスク（Ｒ）上の第１パターン領域の全体をＫｒＦエキシマレーザ光で照明する第１照明系（ＩＬ１）と、第１マスク上のパターン像を感光性基板（Ｗ）上に形成する第１投影光学系（ＰＬ１）とを備え、第１マスク上の第１パターン領域を感光性基板上の所定の区画領域に一括的に静止露光する第１露光装置と、第２マスク上の第２パターン領域の一部の領域をＡｒＦエキシマレーザ光で照明する第２照明系（ＩＬ２）と、第２マスク上のパターン像を感光性基板上に形成する第２投影光学系とを備え、第２マスクおよび感光性基板を第２投影光学系に対して相対移動させつつ、第２マスク上のパターンを感光性基板上の所定の区画領域内に走査露光する第２露光装置とを備えている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１マスク上の第１パターン領域の全体をＫｒＦエキシマレーザ光で照明する第１照明系と、前記第１マスク上の前記第１パターン領域内のパターン像を感光性基板上に形成する第１投影光学系とを備え、前記第１マスク上の前記第１パターン領域を前記感光性基板上の所定の区画領域に一括的に静止露光する第１露光装置と、
第２マスク上の第２パターン領域の一部の領域をＡｒＦエキシマレーザ光で照明する第２照明系と、前記第２マスク上の前記照明された一部の領域内のパターン像を前記感光性基板上に形成する第２投影光学系とを備え、前記第２マスクおよび前記感光性基板を前記第２投影光学系に対して相対移動させつつ、前記第２マスク上の前記第２パターン領域内のパターンを前記感光性基板上の前記所定の区画領域内に走査露光する第２露光装置とを備えていることを特徴とする露光システム。
【請求項２】
前記第１投影光学系は、前記所定の区画領域にほぼ外接する円形状のイメージフィールドを有することを特徴とする請求項１に記載の露光システム。
【請求項３】
前記第１投影光学系と前記第２投影光学系とは互いに同じ投影倍率を有することを特徴とする請求項１または２に記載の露光システム。
【請求項４】
前記所定の区画領域の長辺の長さをＸ１とし、前記所定の区画領域の短辺の長さをＸ２とし、前記第１投影光学系における最大像高をＹｐとし、前記第２投影光学系における最大像高をＹｋとするとき、
Ｘ１＜２×Ｙｋ
Ｘ１２＋Ｘ２２＜４×Ｙｐ２
の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光システム。
【請求項５】
前記第１露光装置は、前記感光性基板上の前記所定の区画領域に０．１５μｍ以上の線幅を有するパターンを投影露光し、
前記第２露光装置は前記感光性基板上の前記所定の区画領域に０．１５μｍ未満の線幅を有するパターンを投影露光することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載される第１露光装置および第２露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を接続するローカルエリアネットワークと、該ローカルエリアネットワークから工場外の外部ネットワークにアクセス可能にするゲートウェイとを有し、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信することを可能にしたマイクロデバイス製造工場。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載される第１露光装置および第２露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群をマイクロデバイス製造工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスによってマイクロデバイスを製造する工程とを有することを特徴とするマイクロデバイス製造方法。
【請求項８】
前記製造装置群をローカルエリアネットワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネットワークと前記マイクロデバイス製造工場外の外部ネットワークとの間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信する工程とをさらに有することを特徴とする請求項７に記載のマイクロデバイス製造方法。
【請求項９】
マイクロデバイス製造工場に設置された請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光システムの保守方法であって、前記露光システムのベンダーもしくはユーザーが、マイクロデバイス製造工場の外部ネットワークに接続された保守データベースを提供する工程と、前記半導体製造工場内から前記外部ネットワークを介して前記保守データベースへのアクセスを許可する工程と、前記保守データベースに蓄積される保守情報を前記外部ネットワークを介して半導体製造工場側に送信する工程とを有することを特徴とする露光システムの保守方法。
【請求項１０】
マスク上の所定のパターン領域の全体をＫｒＦエキシマレーザ光で照明する照明系と、前記所定のパターン領域内のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系とを備えた静止露光型の露光装置において、
前記投影光学系は、パターン領域の一部がＡｒＦエキシマレーザ光で照明された第２マスクおよび前記感光性基板を前記投影光学系とは異なる第２投影光学系に対して相対移動させることにより前記感光性基板上に形成される領域であって、且つ前記第２マスクのパターンが前記感光性基板上に走査露光される領域である所定の区画領域を包含するイメージフィールドを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
前記投影光学系は、前記所定の区画領域にほぼ外接する円形状のイメージフィールドを有することを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記露光装置は、前記感光性基板上の前記所定の区画領域に０．１５μｍ以上の線幅を有するパターンを投影露光することを特徴とする請求項１０または１１に記載の露光装置。
【請求項１３】
第１マスク上の第１パターン領域の全体をＫｒＦエキシマレーザ光で照明する第１照明工程と、
前記第１マスクおよび感光性基板を第１投影光学系に対して静止させた状態で、前記第１パターン領域内のパターン像を前記感光性基板上の所定の区画領域に一括露光する第１露光工程と、
第２マスク上の第２パターン領域の一部の領域をＡｒＦエキシマレーザ光で照明する第２照明工程と、
前記第２マスクおよび前記感光性基板を前記第２投影光学系に対して相対移動させつつ、前記第２マスク上の前記第２パターン領域内のパターンを前記感光性基板上の前記所定の区画領域内に走査露光する第２露光工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
前記第１露光工程は、前記感光性基板上の前記所定の区画領域に０．１５μｍ以上の線幅を有するパターンを投影露光し、
前記第２露光工程は、前記感光性基板上の前記所定の区画領域に０．１５μｍ未満の線幅を有するパターンを投影露光することを特徴とする請求項１３に記載の露光方法。
【請求項１５】
前記所定の区画領域の長辺の長さをＸ１とし、前記所定の区画領域の短辺の長さをＸ２とし、前記第１投影光学系における最大像高をＹｐとし、前記第２投影光学系における最大像高をＹｋとするとき、
Ｘ１＜２×Ｙｋ
Ｘ１２＋Ｘ２２＜４×Ｙｐ２
の条件を満足することを特徴とする請求項１３または１４に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置、露光システム、および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マスク上のパターン領域の全体を照明し、マスク（またはレチクル）および感光性基板（ウェハなど）を投影光学系に対して静止させた状態でパターン領域内のパターン像を感光性基板上の所定の区画領域に一括露光する、静止一括露光型（ステップ・アンド・リピート方式）の露光装置が用いられている。
【０００３】
また、マスク上のパターン領域の一部の領域を照明し、マスクおよび感光性基板を投影光学系に対して相対移動させつつマスク上のパターン領域内のパターンを感光性基板上の所定の区画領域内に走査露光する、走査露光型（ステップ・アンド・スキャン方式）の露光装置が用いられている。
【０００４】
ところで、半導体素子は、ウェハ等の基板上に回路パターンを数十層重ね合せることによって形成されるが、各層（各レイヤ）におけるパターンの線幅は一様ではない。すなわち、最先端の投影露光装置、例えばＫｒＦエキシマレーザを光源とする走査露光型の露光装置の解像限界と同程度の細い線幅の回路パターンが大部分を占めるクリティカルレイヤ、それに比べて線幅の大きい回路パターンからなるノンクリティカルレイヤ（ラフレイヤとも呼ばれる）、およびそれらの中間の線幅の回路パターンが大部分を占めるミドルレイヤなどが存在する。
【０００５】
一般に、露光波長が短い程、解像力は高くなる。また、静止一括露光型の露光装置は、走査露光型の露光装置に比べてより大きな像高が求められるため、解像力が劣る傾向にあるものの、走査露光型の露光装置よりも高いスループットを達成することができる。従って、実際の半導体素子等の製造現場では、複数種類の露光装置をレイヤ毎に使い分けて、同一の電子デバイスを製造することが通常行われている。
【０００６】
この複数種類の露光装置をレイヤ毎に使い分ける方法として、露光波長の短い（例えばＫｒＦエキシマレーザ光を露光光とする）走査露光型の露光装置と、露光波長の長い（例えばｉ線を露光光とする）静止一括露光型の露光装置とを組み合わせるミックス・アンド・マッチが比較的多く行われている。なお、解像線幅は、λ／ＮＡ（λ：露光波長、ＮＡ：投影光学系の像側開口数）に比例する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、クリティカルレイヤの線幅が更に細くなり、ひいてはミドルレイヤの線幅も細くなり、要求される解像力が大きくなりつつある。具体的に、ミドルレイヤの要求線幅が０．１５μｍに達するような場合、ｉ線を露光光とする静止一括露光型の露光装置では投影光学系に必要な像側開口数ＮＡが０．９３程度になるが、これは設計的にも製造的にも実現が非常に困難である。その結果、ＫｒＦエキシマレーザ光を露光光とする走査露光型の露光装置とｉ線を露光光とする静止一括露光型の露光装置とを組み合わせる従来のミックス・アンド・マッチでは十分な対応をすることができない。
【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえばミドルレイヤの要求線幅が０．１５μｍに達するような半導体素子を高スループットで製造するミックス・アンド・マッチを実現することのできる露光装置、露光システムおよび露光方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、第１マスク上の第１パターン領域の全体をＫｒＦエキシマレーザ光で照明する第１照明系と、前記第１マスク上の前記第１パターン領域内のパターン像を感光性基板上に形成する第１投影光学系とを備え、前記第１マスク上の前記第１パターン領域を前記感光性基板上の所定の区画領域に一括的に静止露光する第１露光装置と、
第２マスク上の第２パターン領域の一部の領域をＡｒＦエキシマレーザ光で照明する第２照明系と、前記第２マスク上の前記照明された一部の領域内のパターン像を前記感光性基板上に形成する第２投影光学系とを備え、前記第２マスクおよび前記感光性基板を前記第２投影光学系に対して相対移動させつつ、前記第２マスク上の前記第２パターン領域内のパターンを前記感光性基板上の前記所定の区画領域内に走査露光する第２露光装置とを備えていることを特徴とする露光システムを提供する。
【００１０】
第１形態の好ましい態様によれば、前記第１投影光学系は、前記所定の区画領域にほぼ外接する円形状のイメージフィールドを有する。また、前記第１投影光学系と前記第２投影光学系とは互いに同じ投影倍率を有することが好ましい。さらに、前記所定の区画領域の長辺の長さをＸ１とし、前記所定の区画領域の短辺の長さをＸ２とし、前記第１投影光学系における最大像高をＹｐとし、前記第２投影光学系における最大像高をＹｋとするとき、Ｘ１＜２×Ｙｋ，Ｘ１２＋Ｘ２２＜４×Ｙｐ２の条件を満足することが好ましい。
【００１１】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記第１露光装置は、前記感光性基板上の前記所定の区画領域に０．１５μｍ以上の線幅を有するパターンを投影露光し、前記第２露光装置は前記感光性基板上の前記所定の区画領域に０．１５μｍ未満の線幅を有するパターンを投影露光する。
【００１２】
本発明の第２形態では、第１形態の第１露光装置および第２露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を接続するローカルエリアネットワークと、該ローカルエリアネットワークから工場外の外部ネットワークにアクセス可能にするゲートウェイとを有し、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信することを可能にしたマイクロデバイス製造工場を提供する。
【００１３】
本発明の第３形態では、第１形態の第１露光装置および第２露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群をマイクロデバイス製造工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスによってマイクロデバイスを製造する工程とを有することを特徴とするマイクロデバイス製造方法を提供する。この場合、前記製造装置群をローカルエリアネットワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネットワークと前記マイクロデバイス製造工場外の外部ネットワークとの間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信する工程とをさらに有することが好ましい。
【００１４】
本発明の第４形態では、マイクロデバイス製造工場に設置された第１形態の露光システムの保守方法であって、前記露光システムのベンダーもしくはユーザーが、マイクロデバイス製造工場の外部ネットワークに接続された保守データベースを提供する工程と、前記半導体製造工場内から前記外部ネットワークを介して前記保守データベースへのアクセスを許可する工程と、前記保守データベースに蓄積される保守情報を前記外部ネットワークを介して半導体製造工場側に送信する工程とを有することを特徴とする露光システムの保守方法を提供する。
【００１５】
本発明の第５形態では、マスク上の所定のパターン領域の全体をＫｒＦエキシマレーザ光で照明する照明系と、前記所定のパターン領域内のパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系とを備えた静止露光型の露光装置において、
前記投影光学系は、パターン領域の一部がＡｒＦエキシマレーザ光で照明された第２マスクおよび前記感光性基板を前記投影光学系とは異なる第２投影光学系に対して相対移動させることにより前記感光性基板上に形成される領域であって、且つ前記第２マスクのパターンが前記感光性基板上に走査露光される領域である所定の区画領域を包含するイメージフィールドを有することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１６】
第５形態の好ましい態様によれば、前記投影光学系は、前記所定の区画領域にほぼ外接する円形状のイメージフィールドを有する。また、前記露光装置は、前記感光性基板上の前記所定の区画領域に０．１５μｍ以上の線幅を有するパターンを投影露光することが好ましい。
【００１７】
本発明の第６形態では、第１マスク上の第１パターン領域の全体をＫｒＦエキシマレーザ光で照明する第１照明工程と、
前記第１マスクおよび感光性基板を第１投影光学系に対して静止させた状態で、前記第１パターン領域内のパターン像を前記感光性基板上の所定の区画領域に一括露光する第１露光工程と、
第２マスク上の第２パターン領域の一部の領域をＡｒＦエキシマレーザ光で照明する第２照明工程と、
前記第２マスクおよび前記感光性基板を前記第２投影光学系に対して相対移動させつつ、前記第２マスク上の前記第２パターン領域内のパターンを前記感光性基板上の前記所定の区画領域内に走査露光する第２露光工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。
【００１８】
第６形態の好ましい態様によれば、前記第１露光工程は、前記感光性基板上の前記所定の区画領域に０．１５μｍ以上の線幅を有するパターンを投影露光し、前記第２露光工程は、前記感光性基板上の前記所定の区画領域に０．１５μｍ未満の線幅を有するパターンを投影露光する。また、前記所定の区画領域の長辺の長さをＸ１とし、前記所定の区画領域の短辺の長さをＸ２とし、前記第１投影光学系における最大像高をＹｐとし、前記第２投影光学系における最大像高をＹｋとするとき、Ｘ１＜２×Ｙｋ，Ｘ１２＋Ｘ２２＜４×Ｙｐ２の条件を満足することが好ましい。
【００１９】
また、第７形態にかかるマイクロデバイス製造工場は、第５形態にかかる露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を接続するローカルエリアネットワークと、該ローカルエリアネットワークから工場外の外部ネットワークにアクセス可能にするゲートウェイとを有し、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信することを可能にしたことを特徴とする。
【００２０】
また、第８形態にかかるマイクロデバイス製造方法は、第５形態にかかる露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群をマイクロデバイス製造工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスによってマイクロデバイスを製造する工程とを有することを特徴とする。ここで、上記マイクロデバイス製造方法では、前記製造装置群をローカルエリアネットワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネットワークと前記マイクロデバイス製造工場外の外部ネットワークとの間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信する工程とをさらに有することが好ましい。
【００２１】
また、第９形態にかかる露光装置の保守方法は、マイクロデバイス製造工場に設置された第５形態にかかる露光装置の保守方法であって、前記露光装置のベンダーもしくはユーザーが、マイクロデバイス製造工場の外部ネットワークに接続された保守データベースを提供する工程と、前記半導体製造工場内から前記外部ネットワークを介して前記保守データベースへのアクセスを許可する工程と、前記保守データベースに蓄積される保守情報を前記外部ネットワークを介して半導体製造工場側に送信する工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる露光システムを構成する第１露光装置の構成を概略的に示す図である。また、図２は、本実施形態にかかる露光システムを構成する第２露光装置の構成を概略的に示す図である。なお、図１および図２において、投影光学系の光軸ＡＸに平行にＺ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において図の紙面に平行にＹ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において図の紙面に垂直にＸ軸を設定している。
【００２３】
本実施形態の露光システムは、ＫｒＦエキシマレーザ光を露光光とする静止一括露光型の第１露光装置と、ＡｒＦエキシマレーザ光を露光光とする走査露光型の第２露光装置とを備えている。図１を参照すると、第１露光装置は、照明光を供給するための光源ＬＳ１として、２４８．４ｎｍの波長を有する光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を備えている。光源ＬＳ１から射出された光は、照明系ＩＬ１を介して、所定のパターンが形成された投影原版としてのレチクル（マスク）Ｒのパターン領域の全体を照明する。
【００２４】
照明系ＩＬ１は、露光光の照度分布を均一化するためのフライアイレンズ、照明開口絞り、可変視野絞り（レチクルブラインド）、コンデンサレンズ系等から構成されている。レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介して、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００２５】
レチクルＲに形成されたパターンからの光は、投影光学系ＰＬ１を介して、フォトレジストの塗布されたウェハＷ（感光性基板）上にレチクルパターン像を形成する。ウェハＷは、ウェハテーブル（ウェハホルダ）ＷＴを介して、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計ＷＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００２６】
こうして、第１露光装置では、レチクルＲ上のパターン領域の全体を照明し、レチクルＲおよびウェハＷを投影光学系ＰＬ１に対して静止させた状態で、パターン領域内のパターン像をウェハＷ上の所定の区画領域（露光領域）に一括露光する。そして、投影光学系ＰＬ１の光軸ＡＸと直交する平面内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら各露光領域に対してレチクルＲのパターンを一括露光する動作を繰り返すことにより、ステップ・アンド・リピート方式にしたがってウェハＷの各露光領域にはレチクルＲのパターンが逐次露光される。
【００２７】
図２を参照すると、第２露光装置は、照明光を供給するための光源ＬＳ２として、波長１９３．３ｎｍの波長を有する光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源を備えている。光源ＬＳ２から射出された光は、照明系ＩＬ１と類似の構成を有する照明系ＩＬ２を介して、所定のパターンが形成されたレチクルＲのパターン領域の一部を照明する。レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介して、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００２８】
レチクルＲに形成されたパターンからの光は、投影光学系ＰＬ２を介して、フォトレジストの塗布されたウェハＷ上にレチクルパターン像を形成する。ウェハＷは、ウェハテーブルＷＴを介して、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計ＷＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００２９】
こうして、第２露光装置では、レチクルＲ上のパターン領域の一部の領域を照明し、レチクルＲおよびウェハＷを投影光学系ＰＬ２に対してＸ方向（またはＹ方向）に沿って相対移動させつつ、レチクルＲ上のパターン領域内のパターンをウェハＷ上の所定の区画領域（露光領域）内に走査露光する。そして、投影光学系ＰＬ２の光軸ＡＸと直交する平面内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら各露光領域に対してレチクルＲのパターンを走査露光する動作を繰り返すことにより、ステップ・アンド・スキャン方式にしたがってウェハＷの各露光領域にはレチクルＲのパターンが逐次露光される。
【００３０】
以下、具体的な数値例に基づいて、第１露光装置の投影光学系ＰＬ１にかかる第１実施例および第２露光装置の投影光学系ＰＬ２にかかる第２実施例を説明する。各実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をｚとし、頂点曲率半径をｒとし、円錐係数をκとし、ｎ次の非球面係数をＣｎとしたとき、以下の数式（ａ）で表される。後述の表（１）および（２）において、非球面形状に形成されたレンズ面には面番号の右側に＊印を付している。
【００３１】
【数１】
ｚ＝（ｙ２／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ２／ｒ２｝１／２］＋Ｃ４・ｙ４＋Ｃ６・ｙ６＋Ｃ８・ｙ８＋Ｃ１０・ｙ１０＋・・・　　（ａ）
【００３２】
［第１実施例］
図３は、第１実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。図３を参照すると、第１実施例の投影光学系ＰＬ１は、レチクル側から順に、両凸レンズＬ１と、両凸レンズＬ２と、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた負メニスカスレンズＬ３と、両凹レンズＬ４と、両凹レンズＬ５と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ６と、両凸レンズＬ７と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ８と、ウェハ側に平面を向けた平凸レンズＬ９と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１０と、両凹レンズＬ１１と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１２と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１３と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１４と、開口絞りＡＳと、両凸レンズＬ１５と、両凸レンズＬ１６と、レチクル側に凹面を向けた負メニスカスレンズＬ１７と、両凸レンズＬ１８と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１９と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２０と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、両凹レンズＬ２２と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３とから構成されている。
【００３３】
第１実施例において、投影光学系ＰＬ１を構成するすべてのレンズ成分は石英（ＳｉＯ２）で形成されている。また、光源ＬＳ１から供給されるＫｒＦエキシマレーザ光の中心波長は２４８．３８５ｎｍであり、この中心波長に対する石英の屈折率は１．５０８３９である。
【００３４】
次の表（１）に、第１実施例にかかる投影光学系ＰＬ１の諸元の値を掲げる。表（１）の主要諸元において、λは露光光の中心波長を、βは投影倍率を、ＮＡは像側（ウェハ側）開口数を、Ｙ０は最大像高（イメージフィールド半径）をそれぞれ表している。また、表（１）の光学部材諸元において、面番号はレチクル側からの面の順序を、ｒは各面の曲率半径（非球面の場合には頂点曲率半径：ｍｍ）を、ｄは各面の軸上間隔すなわち面間隔（ｍｍ）を、ｎは露光光の中心波長に対する屈折率をそれぞれ示している。上述の表記は、以降の表（２）においても同様である。
【００３５】
【表１】
2004079778.tif 000003
2004079778.tif 000004
2004079778.tif 000005
【００３６】
図４は、第１実施例における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。また、図５は、第１実施例における横収差を示す図である。各収差図において、ＮＡは像側の開口数を、Ｙは像高（ｍｍ）をそれぞれ示している。また、非点収差を示す収差図において、実線はサジタル像面を示し、破線はメリディオナル像面を示している。上述の表記は、以降の図７および図８においても同様である。各収差図から明らかなように、第１実施例では、ＮＡ＝０．６３という大きな開口数およびＹ０＝２１．１ｍｍという大きな最大像高（ひいては大きなイメージフィールド）を確保しつつ、歪曲収差を含む諸収差が良好に補正されていることがわかる。
【００３７】
［第２実施例］
図６は、第２実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。図６を参照すると、第２実施例の投影光学系ＰＬ２は、レチクル側から順に、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた平凹レンズＬ１と、両凹レンズＬ２と、両凸レンズＬ３と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ４と、両凸レンズＬ５と、両凸レンズＬ６と、両凸レンズＬ７と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ８と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ９と、レチクル側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１０と、レチクル側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１１と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１２と、両凸レンズＬ１３と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた両凹レンズＬ１４と、両凸レンズＬ１５と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１６と、開口絞りＡＳと、両凹レンズＬ１７と、両凸レンズＬ１８と、レチクル側に凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１９と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２０と、ウェハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２１と、レチクル側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２２と、レチクル側に凸面を向けた平凸レンズＬ２３とから構成されている。
【００３８】
第２実施例において、投影光学系ＰＬ２を構成するレンズ成分は石英（ＳｉＯ２）または蛍石（ＣａＦ２）で形成されている。具体的には、投影光学系ＰＬ２を構成する２３個のレンズ成分のうち、４つのレンズＬ３，Ｌ８，Ｌ２２およびＬ２３は蛍石で形成され、その他の１９個のレンズは石英で形成されている。また、光源ＬＳ２から供給されるＡｒＦエキシマレーザ光の中心波長は１９３．３０６であり、この中心波長に対する蛍石の屈折率は１．５０１４５４８であり、石英の屈折率は１．５６０３２６１である。そして、１９３．３０６ｎｍ＋０．３ｐｍ＝１９３．３０６３ｎｍの波長に対する蛍石の屈折率は１．５０１４５４４８５であり、石英の屈折率は１．５６０３２５５８９である。一方、１９３．３０６ｎｍ−０．３ｐｍ＝１９３．３０５７ｎｍの波長に対する蛍石の屈折率は１．５０１４５５１１５であり、石英の屈折率は１．５６０３６２６１１である。
【００３９】
次の表（２）に、第２実施例にかかる投影光学系ＰＬ２の諸元の値を掲げる。
【００４０】
【表２】
2004079778.tif 000006
2004079778.tif 000007
2004079778.tif 000008
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【００４１】
図７は、第２実施例における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。また、図８は、第２実施例における横収差を示す図である。各収差図において、線Ｃ０は中心波長１９３．３０６ｎｍを、線Ｃ＋は１９３．３０６ｎｍ＋０．３ｐｍ＝１９３．３０６３ｎｍの波長を、線Ｃ−は１９３．３０６ｎｍ−０．３ｐｍ＝１９３．３０５７ｎｍの波長をそれぞれ示している。各収差図から明らかなように、第２実施例では、０．８５という大きな開口数を確保しているにもかかわらず、波長幅が１９３．３０６ｎｍ±０．３ｐｍの露光光に対して色収差および単色収差が良好に補正されていることがわかる。
【００４２】
こうして、本実施形態の一括露光型の第１露光装置では、波長が２４８．４ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光に対して、０．６３の像側ＮＡを確保するとともに、ウェハＷ上において諸収差が十分に補正された半径が２１．１ｍｍのイメージサークルを確保することができる。したがって、たとえば２６ｍｍ×３３ｍｍと十分に大きな矩形状の一括露光領域を確保した上で、たとえば０．１５μｍ程度の解像力を達成することができる。すなわち、第１露光装置を用いて、たとえば２６ｍｍ×３３ｍｍの矩形状の露光領域に、たとえば０．１５μｍ以上の線幅を有するパターンを一括露光することができる。
【００４３】
また、本実施形態の走査露光型の第２露光装置では、波長が１９３．３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光に対して、０．８５の像側ＮＡを確保するとともに、ウェハＷ上において半径が１３．７５ｍｍのイメージサークル内に諸収差が十分に補正された領域として、たとえば２６ｍｍ×８．８ｍｍの矩形状の実効露光領域（静止露光領域）を確保することができる。したがって、たとえば２６ｍｍ×３３ｍｍと十分に大きな矩形状の走査露光領域を確保した上で、たとえば０．１５μｍ未満の高解像を達成することができる。すなわち、第２露光装置を用いて、たとえば２６ｍｍ×３３ｍｍの矩形状の露光領域に、たとえば０．１５μｍ未満の線幅を有するパターンを走査露光することができる。
【００４４】
したがって、本実施形態では、たとえば半導体素子の製造に際して、一括露光型の第１露光装置を用いて要求線幅が０．１５μｍ以上のミドルレイヤおよびラフレイヤの回路パターンを高スループットで形成し、走査露光型の第２露光装置を用いて要求線幅が０．１５μｍ未満のクリティカルレイヤの回路パターンを高解像で形成することができる。換言すれば、本実施形態の露光システムでは、たとえばミドルレイヤの要求線幅が０．１５μｍに達するような半導体素子を高スループットで製造するミックス・アンド・マッチを実現することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、第１露光装置の投影光学系ＰＬ１が、２６ｍｍ×３３ｍｍの矩形状の一括露光領域にほぼ外接する、半径が２１．１ｍｍの円形状のイメージフィールドを有するように構成されている。その結果、一括露光領域（ひいては走査露光領域）の所要サイズに対して投影光学系ＰＬ１のレンズ径が小さく抑えられ、投影光学系ＰＬ１の小型化が、ひいては第１露光装置の小型化が達成される。
【００４６】
また、本実施形態では、第１露光装置の投影光学系ＰＬ１と第２露光装置の投影光学系ＰＬ２とが互いに同じ投影倍率（倍率−１／４）を有するように構成されている。その結果、双方のレチクルサイズが同じになるため、テスト用のレチクルを共用することができるなどの利点がある。
【００４７】
なお、本実施形態では、所定の区画領域（一括露光領域および走査露光領域）のサイズが２６ｍｍ×３３ｍｍに設定されているが、これに限定されることなく、たとえば２５ｍｍ×３３ｍｍに設定することもできる。一般的には、所定の区画領域の長辺の長さをＸ１および短辺の長さをＸ２は、投影光学系ＰＬ１における最大像高をＹｐ（本実施形態では２１．１ｍｍ）とし、投影光学系ＰＬ２における最大像高をＹｋ（本実施形態では１３．７５ｍｍ）とするとき、次の条件式（１）および（２）を満足する範囲で設定される。
Ｘ１＜２×Ｙｋ　　（１）
Ｘ１２＋Ｘ２２＜４×Ｙｐ２　　（２）
【００４８】
次に、上記露光システム（第１露光装置および第２露光装置）を用いたマイクロデバイス（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）の生産システムの例を説明する。これは、半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行うものである。
【００４９】
図９は、全体システムをある角度から切り出して表現したものである。図中、３０１は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィー装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所３０１内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム３０８、複数の操作端末コンピュータ３１０、これらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）３０９を備える。ホスト管理システム３０８は、ＬＡＮ３０９を事業所の外部ネットワークであるインターネット３０５に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【００５０】
一方、３０２〜３０４は、製造装置のユーザーとしての半導体製造メーカーの製造工場である。製造工場３０２〜３０４は、互いに異なるメーカーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場３０２〜３０４内には、それぞれ、上記実施形態の露光システム（第１露光装置および第２露光装置）を含む複数の製造装置３０６と、それらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）３１１と、各製造装置３０６の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム３０７とが設けられている。各工場３０２〜３０４に設けられたホスト管理システム３０７は、各工場内のＬＡＮ３１１を工場の外部ネットワークであるインターネット３０５に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ３１１からインターネット３０５を介してベンダー３０１側のホスト管理システム３０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム３０８のセキュリティ機能によって限られたユーザーだけがアクセスが許可となっている。
【００５１】
具体的には、インターネット３０５を介して、各製造装置３０６の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダー側から受け取ることができる。各工場３０２〜３０４とベンダー３０１との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ３１１でのデータ通信には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【００５２】
さて、図１０は、本実施形態の全体システムを図９とは別の角度から切り出して表現した概念図である。図９の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザー工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダーの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、２０１は製造装置ユーザー（半導体デバイス製造メーカー）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として上記実施形態の第１および第２露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、成膜処理装置２０４が導入されている。なお、図１０では製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ２０６で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム２０５で製造ラインの稼動管理がされている。
【００５３】
一方、露光装置メーカー２１０、レジスト処理装置メーカー２２０、成膜装置メーカー２３０などベンダー（装置供給メーカー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム２１１，２２１，２３１を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム２０５と、各装置のベンダーの管理システム２１１，２２１，２３１とは、外部ネットワーク２００であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダーからインターネット２００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【００５４】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１１に一例を示す様な画面のユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する。
【００５５】
各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（４０１）、シリアルナンバー（４０２）、トラブルの件名（４０３）、発生日（４０４）、緊急度（４０５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４０８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザーインターフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（４１０〜４１２）を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。
【００５６】
次に、上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。上述の実施形態の露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（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、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェ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１２のフローチャートを参照して説明する。
【００５７】
先ず、図１２のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、そのｌロットのウェ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３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェ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、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。
【００５８】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、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、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェ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、ウェ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。
【００５９】
また、本実施形態の露光装置では、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１３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。図１３において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の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ー工程によって、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ー形成工程４０２へ移行する。
【００６０】
次に、カラーフィルター形成工程４０２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ー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ーを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１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ー形成工程４０２にて得られたカラーフィルター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４０３では、例えば、パターン形成工程４０１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ー形成工程４０２にて得られたカラーフィルター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。
【００６１】
その後、モジュール組み立て工程４０４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、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、一括露光型の第１露光装置を用いて要求線幅が０．１５μｍ以上のミドルレイヤおよびラフレイヤの回路パターンを高スループットで形成し、走査露光型の第２露光装置を用いて要求線幅が０．１５μｍ未満のクリティカルレイヤの回路パターンを高解像で形成することができる。換言すれば、本発明の露光システムでは、たとえばミドルレイヤの要求線幅が０．１５μｍに達するような半導体素子を高スループットで製造するミックス・アンド・マッチを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光システムを構成する第１露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態にかかる露光システムを構成する第２露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図３】第１実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
【図４】第１実施例における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図５】第１実施例における横収差を示す図である。
【図６】第２実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。
【図７】第２実施例における球面収差、非点収差および歪曲収差を示す図である。
【図８】第２実施例における横収差を示す図である。
【図９】本実施形態の全体システムをある角度から切り出して表現したものである。
【図１０】本実施形態の全体システムを図９とは別の角度から切り出して表現した概念図である。
【図１１】本実施形態の全体システムにおいてディスプレイ上に提供されるユーザーインターフェース画面の一例を示す図である。
【図１２】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フローチャートである。
【図１３】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
ＬＳ１，ＬＳ２　光源
ＩＬ１，ＩＬ２　照明光学系
Ｒ　レチクル
ＲＳ　レチクルステージ
ＰＬ１，ＰＬ２　投影光学系
Ｗ　ウェハ
ＷＳ　ウェハステージ
ＡＳ　開口絞り
Ｌｉ　レンズ成分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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