(57)【要約】【課題】  複数種類のパターンを露光するときに、複数種類のパターン毎にフォーカス条件および照明条件を切り換え露光性能を向上させる露光方法および露光装置を提供する。【解決手段】スリット状の照明領域に対して、第１のパターンおよび第２のパターンが形成された原版および基板を走査させながら、前記基板上のショット領域をパターン露光する露光方法であって、前記第１のパターンを前記基板上に露光する第１の露光ステップと、前記第２のパターンを前記基板上に露光する第２の露光ステップと、前記第１の露光ステップと前記第２の露光ステップの間に、フォーカス条件および照明条件を切換えるステップと、を備える。【選択図】  図１
2007184649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スリット状の照明領域に対して、第１のパターンおよび第２のパターンが形成された原版および基板を走査させながら、前記基板上のショット領域をパターン露光する露光方法であって、
前記第１のパターンを前記基板上に露光する第１の露光ステップと、
前記第２のパターンを前記基板上に露光する第２の露光ステップと、
前記第１の露光ステップと前記第２の露光ステップの間に、フォーカス条件および照明条件を切換えるステップと、を備えることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
スリット状の照明領域に対して、第１のパターンおよび第２のパターンが形成された原版および基板を走査させながら、前記基板上のショット領域をパターン露光する露光方法であって、
前記第１のパターンを第１の照明系で照明し、前記第１のパターンを前記基板上に露光する第１の露光ステップと、
前記第２のパターンを、照明条件が前記第１の照明系とは異なる第２の照明系で照明し、前記第２のパターンを前記基板上に露光する第２の露光ステップと、
前記第１の露光ステップと前記第２の露光ステップの間に、フォーカス条件を切換えるステップと、を備えることを特徴とする露光方法。
【請求項３】
前記照明条件は、σ、露光量、周波数および減光フィルタの透過率のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記フォーカス条件は、フォーカスの目標値、チルトの目標値および照明光の波長のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項５】
前記第１の露光ステップまたは前記第２の露光ステップでは、２光束干渉露光が行なわれることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項６】
前記第１のパターンと前記第２のパターンの間に設けられた空隙部の幅は、前記基板上の隣接する前記ショット領域間に設けられるスクライブラインの幅に基づいて決められることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項７】
前記原版には、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンのそれぞれに対してパターンアライメントまたはパターン差検出を行なう際に用いられるマークが、形成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項８】
前記第１のパターンと前記第２のパターンは異なり、前記第１のパターンと前記第２のパターンは同一の前記ショット領域に露光されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項９】
前記第１のパターンと前記第２のパターンは同一であり、前記第１のパターンと前記第２のパターンは隣接する前記ショット領域に露光されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項１０】
第１のパターンおよび第２のパターンが形成された原版を用いて、基板上のショット領域をパターン露光する露光装置であって、
前記原版をスリット状の照明領域で照明する照明手段と、
前記スリット状の照明領域に対して、前記原版および前記基板を走査させる走査手段と、
前記第１のパターンの露光と前記第２のパターンの露光の間に、フォーカス条件および照明条件を切換える制御手段と、を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
第１のパターンおよび第２のパターンが形成された原版を用いて、基板上のショット領域をパターン露光する露光装置であって、
前記第１のパターンを照明する第１の照明系、および、前記第１の照明系とは異なる照明条件で前記第２のパターンを照明する第２の照明系を用いて、前記原版をスリット状の照明領域で照明する照明手段と、
前記スリット状の照明領域に対して、前記原版および前記基板を走査させる走査手段と、
前記第１のパターンの露光と前記第２のパターンの露光の間に、フォーカス条件および照明条件を切換える制御手段と、を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
請求項１から９のいずれか１つに記載の露光方法、もしくは、請求項１０または１１に記載の露光装置を用いて、基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップと、を備えるデバイス製造方法。
【請求項１３】
第１のパターン、および、前記第１のパターンとは異なる第２のパターンを照明し、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを基板上の同一のショット領域に露光する露光方法であって、
前記基板を基板ステージに搭載するステップと、
前記第１のパターンを前記基板上に露光する第１の露光ステップと、
前記第１の露光ステップで露光された前記基板を前記基板ステージに搭載したままの状態で、前記第２のパターンを前記基板上に露光する第２の露光ステップと、
前記第１の露光ステップと前記第２の露光ステップの間に、フォーカス条件および照明条件を切換えるステップと、を備えることを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
第１のパターン、および、前記第１のパターンとは異なる第２のパターンを照明し、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを基板上の同一のショット領域に露光する露光方法であって、
前記基板を基板ステージに搭載するステップと、
前記第１のパターンを第１の照明系で照明し、前記第１のパターンを前記基板上に露光する第１の露光ステップと、
前記第１の露光ステップで露光された前記基板を前記基板ステージに搭載したままの状態で、前記第２のパターンを、照明条件が前記第１の照明系とは異なる第２の照明系で照明し、前記第２のパターンを前記基板上に露光する第２の露光ステップと、
前記第１の露光ステップと前記第２の露光ステップの間に、フォーカス条件を切換えるステップと、を備えることを特徴とする露光方法。
【請求項１５】
スリット状の照明領域に対して、前記第１のパターンおよび前記基板を走査させながら露光し、前記第２のパターンおよび前記基板を走査させながら露光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。
【請求項１６】
前記照明条件は、σ、露光量、周波数および減光フィルタの透過率のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項１７】
前記フォーカス条件は、フォーカスの目標値、チルトの目標値または照明光の波長のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項１８】
前記第１の露光ステップまたは前記第２の露光ステップでは、２光束干渉露光が行なわれることを特徴とする請求項１３から１７のいずれか１つに記載の露光方法。
【請求項１９】
第１のパターン、および、前記第１のパターンとは異なる第２のパターンを基板上の同一のショット領域に露光する露光装置であって、
前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを照明する照明手段と、
前記第１のパターンの露光開始から前記第２のパターンの露光終了までの間、前記基板が搭載される基板ステージと、
前記第１のパターンの露光と前記第２のパターンの露光の間に、フォーカス条件および照明条件を切換える制御手段と、を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２０】
第１のパターン、および、前記第１のパターンとは異なる第２のパターンを基板上の同一のショット領域に露光する露光装置であって、
前記第１のパターンを照明する第１の照明系、および、前記第１の照明系とは異なる照明条件で前記第２のパターンを照明する第２の照明系を有する照明手段と、
前記第１のパターンの露光開始から前記第２のパターンの露光終了までの間、前記基板が搭載される基板ステージと、
前記第１のパターンの露光と前記第２のパターンの露光の間に、フォーカス条件および照明条件を切換える制御手段と、を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２１】
請求項１３から１８のいずれか１つに記載の露光方法、もしくは、請求項１９または２０に記載の露光装置を用いて、基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップと、を備えるデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法および露光装置に関し、特に微細な回路パターンを被露光基板上に露光する露光方法および露光装置に関する。このような露光方法および露光装置は、例えば、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、およびＣＣＤ等の撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩおよび液晶パネル等のデバイスをフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際用いられる投影露光装置は、現在、エキシマレーザを光源とするものが主流となっている。しかしながら、このエキシマレーザを光源とする投影露光装置では、線幅０．１５μｍ以下の微細パターンを形成することは困難である。
【０００３】
解像度を上げるには、理論上では、投影光学系のＮＡ（開口数）を大きくしたり、露光光の波長を小さくすれば良いのであるが、現実には、ＮＡを大きくしたり、露光光の波長を小さくすることは容易ではない。すなわち、投影光学系の焦点深度はＮＡの自乗に反比例し、波長λに比例するため、特に投影光学系のＮＡを大きくすると焦点深度が小さくなり、焦点合わせが困難になって生産性が低下する。また、殆どの硝材の透過率は、遠紫外領域では極端に低く、例えば、λ＝２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザ）で用いられる熔融石英でさえ、λ＝１９３ｎｍ以下では殆ど０まで低下する。現在、通常露光による線幅０．１５μｍ以下の微細パターンに対応する露光波長λ＝１５０ｎｍ以下の領域で実用可能な硝材は実現していない。
【０００４】
そこで、被露光基板に対して、２光束干渉露光と通常の露光との二重露光を行ない、かつその時に被露光基板に多値的な露光量分布を与えることによって、より高解像度の露光を行なう方法が本出願人により特願平９−３０４２３２号「露光方法及び露光装置」（以下、先願という）として出願されている。この方法によれば、露光波長λが２４８ｎｍ（ＫｒＦエキシマレーザ）、投影光学系の像側ＮＡが０．６の投影露光装置を用いて、最小線幅０．１０μｍのパターンを形成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、先願の実施例では２光束干渉露光は線幅０．１μｍＬ＆Ｓ（ラインアンドスペース）の位相シフトマスク（またはレチクル）を用いて所謂コヒーレント照明で露光し、その後、最小線幅０．１μｍの実素子パターンを形成されたマスク（またはレチクル）を用いて通常の露光（例えば部分コヒーレント照明による露光）を行なっている。このように二重露光方式では１つのパターンを形成するために各ショットごとに露光情報の異なる２回の露光工程を必要とする。このため、スループットが遅くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、複数種類のパターンを露光するときに、複数種類のパターン毎にフォーカス条件および照明条件を切り換え露光性能を向上させる露光方法および露光装置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】
上記の目的を達成するため本発明の露光方法は、スリット状の照明領域に対して、第１のパターンおよび第２のパターンが形成された原版および基板を走査させながら、前記基板上のショット領域をパターン露光する露光方法であって、前記第１のパターンを前記基板上に露光する第１の露光ステップと、前記第２のパターンを前記基板上に露光する第２の露光ステップと、前記第１の露光ステップと前記第２の露光ステップの間に、フォーカス条件および照明条件を切換えるステップと、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光方法は、スリット状の照明領域に対して、第１のパターンおよび第２のパターンが形成された原版および基板を走査させながら、前記基板上のショット領域をパターン露光する露光方法であって、前記第１のパターンを第１の照明系で照明し、前記第１のパターンを前記基板上に露光する第１の露光ステップと、前記第２のパターンを、照明条件が前記第１の照明系とは異なる第２の照明系で照明し、前記第２のパターンを前記基板上に露光する第２の露光ステップと、前記第１の露光ステップと前記第２の露光ステップの間に、フォーカス条件を切換えるステップと、を備えることを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の露光装置は、第１のパターンおよび第２のパターンが形成された原版を用いて、基板上のショット領域をパターン露光する露光装置であって、前記原版をスリット状の照明領域で照明する照明手段と、前記スリット状の照明領域に対して、前記原版および前記基板を走査させる走査手段と、前記第１のパターンの露光と前記第２のパターンの露光の間に、フォーカス条件および照明条件を切換える制御手段と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、第１のパターンおよび第２のパターンが形成された原版を用いて、基板上のショット領域をパターン露光する露光装置であって、前記第１のパターンを照明する第１の照明系、および、前記第１の照明系とは異なる照明条件で前記第２のパターンを照明する第２の照明系を用いて、前記原版をスリット状の照明領域で照明する照明手段と、前記スリット状の照明領域に対して、前記原版および前記基板を走査させる走査手段と、前記第１のパターンの露光と前記第２のパターンの露光の間に、フォーカス条件および照明条件を切換える制御手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の露光方法は、第１のパターン、および、前記第１のパターンとは異なる第２のパターンを照明し、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを基板上の同一のショット領域に露光する露光方法であって、前記基板を基板ステージに搭載するステップと、前記第１のパターンを前記基板上に露光する第１の露光ステップと、前記第１の露光ステップで露光された前記基板を前記基板ステージに搭載したままの状態で、前記第２のパターンを前記基板上に露光する第２の露光ステップと、前記第１の露光ステップと前記第２の露光ステップの間に、フォーカス条件および照明条件を切換えるステップと、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光方法は、第１のパターン、および、前記第１のパターンとは異なる第２のパターンを照明し、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを基板上の同一のショット領域に露光する露光方法であって、前記基板を基板ステージに搭載するステップと、前記第１のパターンを第１の照明系で照明し、前記第１のパターンを前記基板上に露光する第１の露光ステップと、
前記第１の露光ステップで露光された前記基板を前記基板ステージに搭載したままの状態で、前記第２のパターンを、照明条件が前記第１の照明系とは異なる第２の照明系で照明し、前記第２のパターンを前記基板上に露光する第２の露光ステップと、前記第１の露光ステップと前記第２の露光ステップの間に、フォーカス条件を切換えるステップと、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、第１のパターン、および、前記第１のパターンとは異なる第２のパターンを基板上の同一のショット領域に露光する露光装置であって、前記第１のパターンおよび前記第２のパターンを照明する照明手段と、前記第１のパターンの露光開始から前記第２のパターンの露光終了までの間、前記基板が搭載される基板ステージと、前記第１のパターンの露光と前記第２のパターンの露光の間に、フォーカス条件および照明条件を切換える制御手段と、を備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、第１のパターン、および、前記第１のパターンとは異なる第２のパターンを基板上の同一のショット領域に露光する露光装置であって、前記第１のパターンを照明する第１の照明系、および、前記第１の照明系とは異なる照明条件で前記第２のパターンを照明する第２の照明系を有する照明手段と、前記第１のパターンの露光開始から前記第２のパターンの露光終了までの間、前記基板が搭載される基板ステージと、前記第１のパターンの露光と前記第２のパターンの露光の間に、フォーカス条件および照明条件を切換える制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の露光方法および露光装置によれば、複数種類のパターンを露光するときに、複数種類のパターン毎にフォーカス条件および照明条件を切り換え露光性能を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
複数種類のパターンを被露光基板上の同一ショットに重ね焼きして１種類のパターンを形成する多重露光時にスループットを上げるためには、複数パターンの同時焼き付け手法が望ましい。そのとき、レチクルアライメント回数の少ない、前記複数パターンを１枚で持ったレチクルを使用した焼き付け技術が必要になる。
【００１２】
しかしながら、例えば、上記位相シフトマスクのようなパターン（以下、Ｆパターンという）と、実素子パターンのようなパターン（以下、Ｒパターンという）とを１枚のマスク（またはレチクル）に形成し露光する場合、これらのＦパターンとＲパターンとでは、σや露光量などの照明条件が異なる。また、位相シフトマスク（Ｆパターン）の露光は投影レンズの周辺部を通る光を用いて行なうため、収差の影響によりＲパターンの露光とはフォーカスやチルトがずれる。
【００１３】
また、例えば線幅０．１μｍＬ＆Ｓ（ラインアンドスペース）のレベンソンパターン（Ｆパターン）と最小線幅０．１μｍの実素子パターン（Ｒパターン）を二重露光して最小線幅が０．１μｍの微細パターンをウエハに転写する場合、Ｆパターンの照明条件は最適なσが０．３〜０．２であり、Ｒパターンの照明条件は最適なσが０．６〜０．８、最適露光量がＦパターンの最適露光量の２〜３倍であることが本発明者らの実験により確認されている。
【００１４】
このようにパターンが異なればフォーカスや露光条件も異なるため、単一レチクルにＦとＲパターンを持ったレチクルを使用して、フォーカス、露光量目標が１つである通常の走査露光を行なうと、パターンの違いによるフォーカス差や露光量差のため、べストの露光性能を出せない。
【００１５】
そこで、本発明の好ましい実施の形態では、単一光源と、単一もしくは複数の照明系とレチクル、投影レンズとからなり、一枚のレチクルにＦとＲのパターンが載ったレチクルを使用して、多重走査露光を行なう。ＦとＲ領域の間で、光源波長の切り換え、またはｚ（フォーカスおよびチルト）目標値の変更により、レチクル差によるフォーカス差の影響をなくし、さらに光源照度、照明系を切り換えて光量差をなくする。
【００１６】
このように一枚のレチクルでＦとＲの２種類のパターンを持ったレチクルを使用して多重露光をする場合に、ＦとＲのフォーカス、露光目標値の変化を考慮することで、多重露光精度を向上することができる。
【００１７】
より具体的には、上記レチクルをレチクルステージに載せて走り方向の補正をした後、ＦとＲのパターン内（もしくは、パターン近接部分）に設けられたＦ−Ｒ間のパターン差検出マークから、Ｆ−Ｒ間のパターン誤差、ｘ方向、ｙ方向、Θ成分を計測、記憶しておく。
【００１８】
通常の焼きにおいては、まずレチクルの共通部分に設けられたマークによりレチクルとレチクルステージの相対関係を補償した後、焼きを行なう。焼きでは、Ｆ部分とＲ部分を一回の走査で焼く。焼き付けの際には、Ｆ部分とＲ部分がちょうど重なるように、ステップしＦ部分とＲ部分を重ねて焼いてゆく。Ｆ部分とＲ部分ではパターンが違っており、その時の最適露光量と最適フォーカス値が違っている。そのため、Ｆ部分とＲ部分別々に最適露光量と最適フォーカス量を持たせ、Ｆ部分とＲ部分の境目で目標値を切り換える。さらに、Ｆ部分とＲ部分のパターンずれを目標走査条件に反映させ、Ｆ−Ｒ間のオーバーレイ精度を保証する。
【００１９】
フォーカス目標値は、ウエハｚステージ目標値をＦ−Ｒ空隙部分で切り換える方法と、光源の波長を切り換える方法の２つがある。波長を切り換えた場合は、ウエハ面での倍率が変化するので、投影レンズの倍率を適切にあわせることもする必要がある。
【００２０】
露光量の目標値は、図５のフローを用いてそれぞれの領域での露光条件を決定しておき、Ｆ−Ｒ空隙部分で発振周波数を切り換える。２照明系使用時には空隙部分で露光光を入射する照明系を切り換える。１照明系の場合は、照明系自身を切り換える。
【００２１】
照明系切り換えのタイミングは、ステージがメインＣＰＵに対してタイミングを渡し、メインＣＰＵは、照明系駆動部、光源、ステージに対して、照明系切り換え指示、波長切り換え指示、フォーカス目標切り換え指示を与える。
【実施例１】
【００２２】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。図１は本発明の一実施例に係る走査型多重露光装置の構成を示す。同図において、１は露光光源であり、ここではＫｒＦエキシマレーザのようなパルス光源である。２はハーフミラー、３，４は減光フィルタ、５，７はハーフミラー、６，８は光量センサ、９，１０は照明光学系、１１はハーフミラー、１２はビームスプリッタ、１３はレチクル、１４は投影レンズ、１５はウエハである。
【００２３】
図２は図１の露光装置を用いて最小線幅が０．１μｍの微細パターンをウエハに転写する場合のレチクル１３の構成を示す。図２において、２２は所謂レベンソン型等の位相シフトパターン（回折格子）（Ｆパターン）、２４は最小線幅が０．１μｍと狭いことを除き従来のものと同様の実素子パターン（Ｒパターン）である。２３および２５はそれぞれＦパターン２２およびＲパターン２４をアライメントするためのレチクルマークであり、走査露光の際にパターン差を検出するパターン差マークでもある。Ｆパターン２２およびＲパターン２４との間には空隙部２６が設けられている。なお、３０はスリット光束を模式的に示したものである。
【００２４】
図１に戻って、ハーフミラー２は、レーザ光源１から出射された光束を、２つの光束に分割する。ハーフミラーで反射された光は、減光フィルタ３およびハーフミラー５を介して照明系９に入射され、その照明系９で照明条件（σおよび露光量など）を制御された後、ビームスプリッタ１２を透過してレチクル１３上を照明する。一方、ハーフミラーを透過した光は減光フィルタ４およびハーフミラー７を介して照明系１０に入射され、その照明系１０で照明条件（σおよび露光量など）を制御された後、ビームスプリッタ１２で反射されてレチクル１３上を照明する。この場合、照明系９による照明領域と照明系１０による照明領域とを走査方向にずらすことにより、第１パターン（例えば図２のＲパターン２４）と第２パターン（例えば図２のＦパターン２２）の間にスクライブラインより広い空隙部２６を有するレチクル１３を用いてウエハ１５上にスクライブライン幅の隙間をおいて隣接する２つのショット領域に１走査で第１パターン２４と第２パターン２２を露光することができる。
【００２５】
照明系９には、レチクル１３上の第１パターン２４をスリット状に照明するためのスリット材および該第１パターン２４が露光フィールドに達する前および露光フィールドを通過した後は上記スリット状の照明を遮光するためのシャッタまたは可動ブレードが設けられている。照明系１０にも同様に、レチクル１３上の第２パターン２２をスリット状に照明するためのスリット材および該第２パターン２２が露光フィールドに達する前および露光フィールドを通過した後は上記スリット状の照明を遮光するためのシャッタまたは可動ブレードが設けられている。照明系９，１０には、さらに、σを設定するための絞り機構が設けられている。減光フィルタ３および５は、それぞれ第１パターン２４および第２パターン２２の露光量を設定するためのものであり、例えば透過率可変のＮＤフィルタからなる。
【００２６】
図３は、図１の露光装置の制御系を示す。同図において、４１は図４および図５のフローチャートに示されるような動作を制御するためのメインコントローラであり、例えば、露光量センサ６，８の出力に基づき照明系駆動部４４を介して減光フィルタ３，５を駆動したり光源１のレーザ発振周波数を制御して上記露光量の設定を行なう。また、上記の絞り機構を駆動して上記σの設定を行なう。さらに、ステージ駆動装置４５を介してレチクルステージおよびウエハステージを駆動し、１つの露光位置から他の露光位置へのステップ移動、その露光位置でのＸＹθ方向への位置決めおよびチルト−フォーカス制御ならびに露光のための走査を行なわせる。図１の装置においては、レチクル１３をレチクルステージに、ウエハ１５をウエハステージにそれぞれ搭載し、レチクル（すなわちレチクルステージ）１３とウエハ（すなわちウエハステージ）１５を投影レンズ１４の倍率に相当する速度比で投影レンズ１４の物面と像面を互いに逆方向に同期して走査させることにより、レチクル１３のパターン像がウエハ１５上に露光される。
【００２７】
次に、図４および図５を参照しながら、図１の露光装置の動作を説明する。図１の露光装置においては、予め露光配置、露光領域、ＮＡ、σ、露光量およびレチクル透過率などの露光条件、ならびにアライメント照明モード、アライメント位置およびアライメントマークなどのアライメント条件をハードディスクなど不図示の記憶装置から読み出して、この露光装置の動作を制御するメインコントローラ４１の記憶手段（例えばＲＡＭ）に記憶させておく。また、露光原版であるレチクル１３をレチクルステージにセットし、レチクルの走り方向の補正をした後、第１パターン２４のレチクルマーク２５と第２パターン２２のレチクルマーク２３から、レチクルオフセット（第１パターン２４−第２パターン２２間のパターン誤差、ｘ方向、ｙ方向、Θ成分など）を計測し上記の記憶手段に記憶しておく。さらに、被露光基板であるウエハ１５がロードされたとき、第１パターン２４のレチクルマーク２５とウエハ１５上に形成された不図示のウエハマークとを用いて自動でグローバルアライメント計測を行ない、第２パターン２２のレチクルマーク２３と上記ウエハマークとを用いて同様に自動でグローバルアライメント計測を行なうとともに、不図示のフォーカス計測手段を用いてフォーカス計測を行なう。これらの計測結果より、フォーカスオフセット、レベリングオフセット、アライメントオフセット（ウエハシフト、ウエハローテーション、ウエハ倍率、チップシフト、チップローテーション、チップ倍率）などのオフセットを算出し、これらのオフセットも上記の制御装置の記憶手段に記憶させておく。この時点までに、σ、スリット形状および露光パターンを区画するためのブレード位置など各照明系９および１０に設定すべき露光情報は設定しておく。またレチクル１３上の両パターンに共通の露光情報も設定する。
【００２８】
そして、所望のショット領域にステップ移動してそのショット領域と隣接するショット領域に対する露光処理を開始する。図４を参照して、まずレチクル１３上の第１パターン２４に関するフォーカスオフセット、アライメントオフセットおよび露光量を上記記憶手段より読み出し、フォーカス変動量が所定の規定値以上であれば不図示のｚステージを駆動してウエハ１５を合焦させる。一方、フォーカス変動量が上記規定値未満であればウエハ１５を合焦させるための露光波長を計算して光源１の波長をその計算値に設定し、さらに、波長が変わったことによる倍率を補償する。次に走査露光条件を決定する。
【００２９】
図５はこの走査露光条件を決定する露光条件計算処理の詳細を示す。ここでは、減光フィルタ３，４として透過率が離散的に切り換わる離散型減光手段を用いた場合について説明する。このような離散型減光手段として、ここでは、透過率が互いに異なる複数個のＮＤフィルタを円盤上に配置し、この円盤を回転することにより、照明光路中に位置させるＮＤフィルタを順次切り換えるように構成したものを用いている。また、これらの処理を実行する前に、各照明系のＮＤフィルタ無し（またはＮＤフィルタの透過率１００％）、ノミナルな発振周波数ＦＮｏｍおよびノミナルなスキャンスピードＳｐｅｅｄＮｏｍの条件下での露光量（ノミナルな露光量ＤｏｓｅＮｏｍ）を計測しておく。
【００３０】
パルス光源を用いた走査露光では、走査速度Ｓｐｅｅｄとパルス光源のパルス１発あたりの光量が一定であると仮定すると、発振周波数と露光量は比例関係にある。さらに、減光手段（ＮＤフィルタ等）によりパルス光源の出力を離散的に変化させると、発振周波数と露光量の関係は図６に示すようになる。図６では、横軸が露光量（Ｄｏｓｅ）、縦軸がパルス光源の発振周波数（Ｆｒｅｑ）で、比例関係にある。パルス光源の発振周波数を減少させると、それに比例して露光量が減少する。発振周波数には、発光最大周波数による上限値ＦMAX が光源装置の定格値として定められており、また、発光むらを考慮した発光最低周波数ＦMIN
が設計上定まる。そのため、露光量が変化して発振周波数を変更していくと最大周波数ＦMAX または最低周波数ＦMIN のリミットに引っかかる。その場合には、減光手段の透過率を切り換えてパルス１発あたりの光量を減少または増加させ、隣の比例直線に変更する。
【００３１】
そこで、図５の露光条件計算処理においては、まず第１の照明系９について、透過率Ｎｄ［ｉ］のＮＤフィルタを用いて最適露光を行なうための発振周波数ＦＴｅｍｐ＝（Ｄｏｓｅ×Ｓｐｅｅｄ×ＦＮｏｍ）／（ＤｏｓｅＮｏｍ×ＳｐｅｅｄＮｏｍ×Ｎｄ［ｉ］）を算出する。ここで、Ｄｏｓｅは露光量、Ｓｐｅｅｄはスキャンスピード、ＦＮｏｍはノミナル発振周波数、ＤｏｓｅＮｏｍはノミナル露光量、ＳｐｅｅｄＮｏｍはノミナルスキャンスピード、Ｎｄ［ｉ］はｉ番目のＮＤフィルタの透過率である。露光条件の計算は１番目のＮＤフィルタから順に行なう。算出されたＦＴｅｍｐが最小発振周波数ＦMIN 以上かつ最大発振周波数ＦMAX 以下であれば、このＦＴｅｍｐを第１の照明系の発振周波数の算出値（Ｆｒｅｑ１）として決定し、その照明系で用いるＮＤフィルタの番号Ｎｄ１もそのときの番号ｉに決定して、この露光条件計算処理を終了する。図６の白丸は、決定されたＦｒｅｑ１とＮｄ１の値の一例を示す。もし、ＦＴｅｍｐが最小発振周波数ＦMIN より小さいか、または最大発振周波数ＦMAX より大きければ、ｉをインクリメントして次のＮＤフィルタで減光した場合の発振周波数ＦＴｅｍｐの算出ならびに算出値ＦＴｅｍｐとＦMAX およびＦMIN との比較を繰り返す。最後（ｉ＝ＮＤMAX ）のＮＤフィルタについても、算出値ＦＴｅｍｐが最小発振周波数ＦMIN 以上かつ最大発振周波数ＦMAX 以下の範囲に入らなければ、適切な発振周波数はないのであるから「解無し（ＮＧ）」と判定して、この露光条件計算処理を終了する。
【００３２】
図４を参照して、上記の露光条件計算の結果、もし、照明系９の発振周波数算出結果が「ＮＧ」であれば、警報を鳴らすなど解無しエラー処理を実行してこの露光条件設定処理を終了する。照明系９の発振周波数Ｆｒｅｑ１およびＮＤフィルタ番号Ｎｄ１が算出されていれば、次に照明系駆動部４４を介して照明系９の減光フィルタ３を番号Ｎｄ１のＮＤフィルタに設定しパルス光源１の発振周波数をＦｒｅｑ１に設定する。さらに、ステージ４５を駆動してアライメント補償を行なった後、走査露光を行なう。
【００３３】
この走査露光中は、レチクル１３のレチクルマーク位置を監視し、レチクルマーク２５がスリット３０を通過すると第１パターン２４の露光が終了して走査位置がパターン間の空隙部２６に達したものと判断し、今度はレチクル１３上の第２パターン２２に関するフォーカスオフセット、アライメントオフセットおよび露光量を読み出し、上記第１パターン２４の場合と同様にしてフォーカス補正、露光条件の決定および設定、アライメント補償ならびに第２パターン２２の走査露光を実行する。
【００３４】
これにより、１回の走査で、ウエハ１５上の隣接する２つのショット領域の一方に第１パターン２４が、他方に第２パターン２２が転写される。したがって、図７に示すように、１回走査するごとに走査方向にショット領域１つ分だけステップ移動させながら、ショット領域数と同じ回数走査することにより、ウエハ１５の走査方向の両端部のショット領域を除くショット領域に第２パターン２２と第１パターン２４を二重に露光することができる。図７はＡからＢに向かって走査する場合の例を示している。
【００３５】
このように本実施例によれば、違うパターンを焼き付ける際に、フォーカス差および露光量差などを考慮して目標値を変えて焼き付けを行ない、その際、複数照明系を用いて同時に複数のパターンを焼き付けることにより露光性能とスループットを向上させることができる。
【００３６】
なお、本実施例は、第１パターン２４と第２パターン２２の露光条件が異なる場合に特に有効であるが、第１パターン２４と第２パターン２２が同一である場合、例えば同じパターンを露光する場合に適用してもスループットの向上に役立つものである。同じパターンを露光する場合には、１回走査するごとに走査方向にショット領域２つ分だけステップ移動させながら走査すれば、ショット領域数の約１／２の走査回数で全ショット領域にレチクルのパターンを露光することができる。
【００３７】
（デバイス生産方法の実施例）
次に上記説明した投影露光装置または方法を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。図８は微小デバイス（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）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００３８】
図９は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置または方法によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００３９】
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施例に係る走査型多重露光装置の構成図である。
【図２】図１の装置で用いられるレチクルの説明図である。
【図３】図１の装置における制御系のブロック構成図である。
【図４】図１の装置における露光量設定処理を示すフローチャートである。
【図５】図２の処理における露光条件計算処理の詳細を示すフローチャートである。
【図６】図５の処理で算出される露光条件の一例を示すグラフである。
【図７】図１の装置によるウエハの露光状態を示す図である。
【図８】微小デバイスの製造の流れを示す図である。
【図９】図８におけるウエハプロセスの詳細な流れを示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：パルス光源、２，５，７，１１：ハーフミラー、３，４：減光フィルタ、６，８：光量センサ、９，１０：照明光学系、１２：ビームスプリッタ、１３：レチクル、１４：投影レンズ、１５：ウエハ、２２：Ｒパターン、２３，２５：レチクルマーク、２４：Ｆパターン、４１：メインコントローラ、４４：照明系駆動部、４５：ステージ駆動装置。
【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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