(57)【要約】【課題】  露光動作中にレチクルの待機状態が存在していても、スループットを落さずに高精度に露光を行うことができる露光装置を提供する。【解決手段】  本発明は、投影光学系３を介してレチクル２のパターンを基板６に転写する露光装置であって、露光動作が開始されるまでの待機状態における前記レチクル２の形状に応じて、前記基板６の上に結像される前記パターンの像を補正する制御器１４を備える。【選択図】図１
2009302400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系を介してレチクルのパターンを基板に転写する露光装置であって、
露光動作が開始されるまでの待機状態における前記レチクルの形状に応じて、前記基板の上に結像される前記パターンの像を補正する制御器を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御器は、待機状態における前記レチクルの形状を、前記待機状態に先行する露光動作が終了した後のある時刻における前記レチクルの形状を示す情報と、前記時刻から次の露光動作が開始されるまでの前記レチクルの待機時間とに基づいて算出し、算出された前記レチクルの前記形状に応じて前記パターンの像を補正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御器は、前記時刻における前記レチクルの形状を示す情報を、前記レチクルにおける露光領域及び露光量を含む情報に基づいて算出することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記レチクルの形状を検出する第１検出器をさらに備え、
前記時刻における前記レチクルの形状を示す情報は、前記第１検出器によって検出されることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
待機状態における前記レチクルの形状を検出する第２検出器をさらに備え、
前記制御器は、前記第２検出器が検出した待機状態における前記レチクルの前記形状に応じて前記パターンの像を補正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】
待機状態における前記レチクルの温度を検出する第３検出器をさらに備え、
前記制御器は、前記第３検出器が検出した前記温度に基づいて待機状態における前記レチクルの形状を算出し、前記算出された形状に応じて前記パターンの像を補正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
待機状態における前記レチクルの温度分布を検出する第４検出器をさらに備え、
前記制御器は、前記第４検出器が検出した前記温度分布に基づいて待機状態における前記レチクルの形状を算出し、前記算出された形状に応じて前記パターンの像を補正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
前記露光装置は、複数のレチクルのパターンを現像を介することなく基板に順次転写する露光装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記制御器は、前記投影光学系を調整して前記パターンの像を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とす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、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、半導体素子の製造技術の進展は目覚ましく、また、それに伴う微細加工技術の進展も著しい。特に光加工技術の主流は、サブミクロンの解像力を有する縮小投影露光装置、通称ステッパーであり、更なる解像力向上に向けて光学系の開口数（ＮＡ）の拡大や、露光波長の短波長化が図られている。露光波長の短波長化に伴って、露光光源もg線、i線の高圧水銀ランプからKrF更にArFのエキシマレーザーに変移してきている。
【０００３】
解像力の向上及び露光時の焦点深度確保の為、基板と投影露光光学系の空間を液浸状態にし、露光可能な投影光学系を有する投影露光装置が登場して来ている。
【０００４】
従来の短波長化、高ＮＡ化では限界がある。そこで、一つのプロセス（半導体素子を形成する為の種々の工程の一つ）におけるパターンを複数の露光を重ねる事で微細化を図る手法が導入されてきている。これらの手法は、ダブル露光方法（Double Exposure法）やダブルパターニング方法と呼ばれている。
【０００５】
また、投影パターンの解像力の向上に伴って、投影露光装置に於ける基板とマスク（レチクル）を相対的位置合わせするアライメントについても高精度化が必要とされている。投影露光装置は高解像度の露光装置であると同時に高精度な位置検出装置としての機能も要求されている。そのため、微細化の進行と共に、この位置あわせ（重ね合わせ）精度の向上も必要となっている。
【０００６】
特に微細化手法として採用されるダブル露光方法は、一度塗布されたレジストに対して、複数のレチクルのパターンを順次重ねて露光するものであり、複数のレチクルの各露光間では従来のような現像を含まない方法である。この方法に於いては、予め装置に複数のレチクルを保管しておき、一枚の基板に対して、現像をせずに順次露光を行う。
【０００７】
一方、露光装置としては、如何に多くの基板を露光処理出来るかというスループット性能も要求される。最近では、この高スループットとアライメント、フォーカス精度の向上を同時に実現する為、複数の基板ステージを構成した露光装置（ツーステージ露光装置）も登場している。このツーステージ露光装置では、アライメント、フォーカス等を測定する計測ステージ（或いは計測領域）と、露光を行う露光ステージ（或いは露光領域）が構成されている。通常は、これら２つの領域を行き来するステージが複数構成されており、計測領域と露光領域を交互にステージが入れ替わり、基板を露光する。この様な構成で、従来シリアルに行っていたアライメントと露光とを並行動作にする事ができ、スループットの向上や、アライメント計測に掛ける時間を長くする事でより高精度な測定が可能となる。
【０００８】
レチクルは通常、石英にＣｒでパターンを形成された構成になっており、露光動作に於ける露光光の吸収によって温度が上昇し、膨張する事が知られている。レチクルが膨張する事で、そこの形成されているパターン自体も膨張する為、パターンの重ね合わせ誤差を発生してしまう。そこで、一枚のレチクルを複数の基板に対して露光する従来の露光方法に於いて、露光時におけるレチクルの膨張を測定しその測定結果に基づいて結像状態を補正して露光する露光装置が特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開平４−１９２３１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ダブル露光方法では、一枚の基板に対して複数のレチクルを交互に露光する。例えば、二枚のレチクルＡ、Ｂをダブル露光する場合、アライメント計測、フォーカス計測、レチクルＡの露光、レチクル交換、レチクルＢの露光、基板回収、といった順番に進められる。ダブル露光方法ではない従来の露光方法では、一枚のレチクルを複数の基板に対して露光する為、露光の間にレチクル交換の必要がない。そのため、レチクルの膨張を測定しその測定結果に基づいて、補正を加えて露光するだけで良かった。つまり、露光が行われている間の膨張成分を捉えるだけで、十分であった。
【００１０】
ところがダブル露光に於いては、あるレチクルＡに関して、露光動作後に別のレチクルＢに交換され露光する為、レチクルＡは露光がされない待機状態が続く。露光が行われない待機状態に於いて、レチクルは冷却される為、収縮してしまう。したがって、次回再び別の基板に対して、レチクルＡを露光する場合、その収縮による変形成分を管理しなくては、高精度な重ね合わせが出来ない。同様に、レチクルＢに関しても加熱（露光）、冷却（待機）が繰り替えされる為、高精度な重ね合わせ露光が出来ない。
【００１１】
レチクルを交換する都度毎回レチクルの変形成分を直接測定する事も可能であるが、その測定時間が必要である為に、スループットが落ちてしまう。ダブル露光方法に於いては、そうでなくともレチクルを交換する時間が発生してしまう為、上記のような対応ではスループットがさらに低下すると言う問題が発生してしまう。
【００１２】
本発明は、露光動作中にレチクルの待機状態が存在していても、スループットを落さずに高精度に露光を行うことができる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】
【００１３】
本発明は、投影光学系を介してレチクルのパターンを基板に転写する露光装置であって、露光動作が開始されるまでの待機状態における前記レチクルの形状に応じて、前記基板の上に結像される前記パターンの像を補正する制御器を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、露光動作中にレチクルの待機状態が存在していても、スループットを落さずに高精度に露光を行うことができる露光装置を提供するができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［実施例１］
図１を用いて、露光装置の概要を説明する。露光装置は、投影光学系３を介してレチクル２のパターンを基板６に転写する。露光光を照明する照明系１から照射された光は、不図示のレチクルステージ上に構成されたレチクルセットマーク１２，１２’を基準に配置されたレチクル２を照明する。レチクル２は、レチクルセットマーク１２、１２’及びレチクル２上に構成されたレチクルセットマーク（不図示）を同時に観察可能なレチクルアライメントスコープ１１により位置決めされている。アライメントスコープ１１は、露光光を光源として、レチクル２上方で可動となっており、投影光学系３の複数の像高でレチクル２と基板６上の両方をレチクル２、投影光学系３を通して観察可能となっている。つまり、レチクル２と基板６上の位置も検出可能となっている。尚、投影光学系３を通して観察出来るスコープと、レチクルセットマーク１２、１２’を計測出来るスコープを個別に構成しても良い。
【００１６】
レチクル２上のパターンを透過した光は、投影光学系３により、その像を基板６上に結像し、基板６上に露光パターンを形成する。この際に、一回の露光で行われる領域をショットと呼ぶ。基板６は、ＸＹＺ及び回転方向に駆動可能な基板ステージ８上によって保持されている。基板ステージ８上には、後述するベースライン計測用の基準マーク１５が構成されている。
【００１７】
一方、基板６上にはアライメントマーク（不図示）が構成されており、それらアライメントマーク位置を専用の位置検出器４にて測定する。基板ステージ８の位置は、ミラー７を参照した干渉計９で常に測定されており、干渉計９の測定結果及び位置検出器４によるアライメントマーク計測結果から、基板６上に形成されたショットの配列情報が算出される。
【００１８】
また、基板６に露光する際に、投影光学系３が形成する像のフォーカス位置に対して、位置合わせを行う必要がある。そのために、その基板６のフォーカス方向の位置を検出するフォーカス検出器５０１〜５０８が構成されている。光源５０１から出射した光が、照明レンズ５０２、スリットパターン５０３、ミラー５０５により、そのスリットパターンを基板６上に斜め方向から投影する。基板６上に投影されたスリットパターンは、基板表面で反射し、対向側に構成された検出レンズ５０７によって、更にＣＣＤ等の光電変換素子５０８に到達する。光電変換素子５０８によって得られらスリット像の位置から基板６のフォーカス方向の測定が可能となる。
【００１９】
上記の様に、位置検出器４で基板６上に形成されているショット配列情報を検出するが、それに先立って、位置検出器４とレチクル２の相対位置関係（ベースライン）を求める必要がある。
【００２０】
ベースラインの測定方法の概略について、図２を用いて説明する。本図は、レチクル２に構成された位置補正マーク（以下、「キャリブレーションマーク」）２３を示している。照明系１によって照明されると、これらキャリブレーションマーク２３の透過部を抜けた光は、投影光学系３によって、その開口パターン像を基板側のベストフォーカス位置に形成する。一方、基板ステージ８上には、基準マーク１５が構成されている。基準マーク１５は、上述したレチクル２上のキャリブレーションマーク２３の投影像と同じ大きさを持つ開口パターンを有している。開口パターンを透過した光は、基準マーク１５の下に構成されている光電変換素子に到達する。光電変換素子によって開口パターンを透過した光の強度を測定する事が可能となっている。
【００２１】
基準マーク１５上には、キャリブレーションマーク２３に相当する開口パターン以外に、位置検出器４で検出可能な位置計測マークが構成されている。位置計測マークが、位置検出器４の観察領域に駆動され、位置検出器４により検出された結果とその時の干渉計結果より、位置計測マークの位置が求められる。
【００２２】
次に上記の基準マーク１５を用いて、投影光学系に対する位置検出器４の相対位置（ベースライン）を求める方法について、詳細に説明する。先ずレチクル２上に構成されたキャリブレーションマーク２３を露光光が通過する所定の位置に駆動される。所定の位置に駆動されたキャリブレーションマーク２３に対して、露光光が照明系１によって、照明される。キャリブレーションマーク２３の透過部を抜けた光は、投影光学系３によって、基板空間上の結像位置にそのマークパターン像として結像する。マークパターン像に対して、同形状の開口パターンに対して基板ステージ８を駆動して、一致する位置に配置する。その時、基準マーク１５がキャリブレーションマーク２３の結像面（ベストフォーカス面）に配置されている状態で、開口パターンをＸ方向に駆動させながら、光電変換素子の出力値をモニタする。開口パターンのＸ方向の位置と光電変換素子の出力値をプロットした時の模式的なグラフを図１０に示す。図１０に於いて、横軸が開口パターンのＸ方向の位置であり、縦軸が光電変換素子の出力値Iである。この様に、キャリブレーションマーク２３と開口パターンの相対位置を変化させると、得られる出力値も変化する。この変化カーブ４０の内、キャリブレーションマーク２３を通過した光が、開口パターンの開口部と一致している所（Ｘ０）で最大強度となる。この一致した位置Ｘ０を求める事で、キャリブレーションマーク２３の投影光学系３による基板空間側の投影像の位置を求める。
【００２３】
尚、上記キャリブレーションマーク２３をレチクル２上の複数箇所に構成し、それらキャリブレーションマーク２３を基準マーク１５によって、その位置を測定する事で、レチクル２のパターンの形状（倍率、歪曲状態）を測定する事も可能である。
【００２４】
ダブル露光方法に於いては、一枚の基板に対して、第一のパターンを構成している第一のレチクルを露光する。その後、不図示のレチクル搬送系にて第二のレチクルに交換し、先の基板に対して、現像を介することなく順次転写が行われる。３枚以上のレチクルを使用する多重露光の場合、露光が現像を介することなく３回以上順次繰り返し行われる。つまり、一枚の基板に対して、複数のレチクルを順次交換し、露光が行われ、更に複数の基板がある場合、各基板に対して同じ動作が繰り替えされる。
【００２５】
上記の手順で露光を行う理由は以下のとおりである。例えば複数の基板が存在する場合、第一のレチクルに対して、全ての基板を露光し、完了した後に第二のレチクル以降を露光する方法も考えられる。この方法に於いては、レチクルを交換する回数が減る為、レチクル交換に要する時間が極力減らす事が出来、その為スループットが上がると言うメリットがある。しかし、この方法では第二のレチクル以降に対しても毎回、基板のアライメント計測が必要となる為、重ね合わせ精度が劣化すると言う精度上のデメリットが発生する。一つの基板のアライメント計測が完了した段階で、複数のレチクルを露光してしまい、その後次の基板の露光動作に移行する方が、重ね合わせ精度の低下を招かないというメリットがある。
【００２６】
上記は基板ステージ８を１つ構成したシングルステージタイプの露光装置の例である。近年ではよりスループットを向上できる基板ステージを複数構成したツーステージタイプの露光装置がある。図４はそのツーステージタイプの露光装置の模式図を示しており、ツーステージタイプの露光装置でのダブル露光方法に関して以下説明する。
【００２７】
図４で示されている符号について、先に図１で解説済みの同一機能を有するものは同一符号を付けている。尚、同一符号の機能に関しては、詳細な説明は割愛する。
【００２８】
図１で示したシングルステージタイプの露光装置とツーステージタイプの露光装置の大きく異なる点としては、後者が、アライメントやフォーカス計測を行う計測領域と露光を行う露光領域を持つ事にある。それらの２つの領域を複数（本図では２個）の基板ステージ８ａ、８ｂが交互に計測、露光を行うよう入れ替わりながら、複数の基板を露光して行く。この様な構成を持つメリットとしては、露光動作を行っている間に、並列してアライメント等の計測を行う事ができ、計測に費やす時間を長くする事が可能となる。その為、複数回の計測や計測ショット数の増加、更には様々な計測を行う事で、高精度な露光を提供できる。言い方を変えるならば、計測が露光と同時に行える為、その分スループットを向上させる事が可能とも言える。
【００２９】
計測領域には、基板６ａ（６ｂ）上に形成されている不図示のアライメントマークを位置検出器４にて順次計測する。この計測によって、基板６ａ（６ｂ）上に形成されたショット配列を算出（所謂、グローバルアライメント計測）する。尚、このグローバルアライメント計測に先立って、基板ステージ８ａ（８ｂ）上に構成されている基準マーク１５ａ（１５ｂ）を計測する。それによって、基準マーク１５ａ（１５ｂ）と基板６ａ（６ｂ）の相対関係が計測される。
【００３０】
グローバルアライメント計測が終了すると、次に基板６ａ（６ｂ）の高さ（フォーカス）方向の情報をフォーカス検出器５（５’）によって計測する。フォーカス検出器５（５’）は、基板ステージ８ａ（８ｂ）に対して固定されており、基板ステージ８ａ（８ｂ）がＸＹ方向に駆動しながら基板全面の高さ（Ｚ方向）が測定される。尚、フォーカス方向に関しても基板の高さを測定するに先立って、基準マーク１５ａ（１５ｂ）をフォーカス検出器５（５’）によって測定する事で、基準マーク１５ａ（１５ｂ）と基板６ａ（６ｂ）の相対関係が検出される。
【００３１】
アライメントマークの計測及びフォーカス計測が終了すると、基板ステージ８ａ（８ｂ）は基板６ａ（６ｂ）を保持したまま、露光領域に移動する。ここで、基板６ａ（６ｂ）と基準マーク１５ａ（１５ｂ）の相対関係を変えずに基板ステージ８ａ（８ｂ）を駆動する事が重要である。
【００３２】
露光領域に移動した基板ステージについて、露光光にて基準マーク１５と図２で示した不図示のレチクル２上に構成されたキャリブレーションマークとの相対位置（ＸＹ方向及びフォーカス方向）を検出する。検出方法は先の図２で解説した方法による。これにより、レチクル２と基板ステージの関係を求める事が可能となる。レチクル２と基板ステージ８ａの関係が求められると、計測領域で計測されたショット配列情報及びフォーカス情報に基づき、露光動作が行われる。
【００３３】
以上では特に基板ステージ空間での動きについて解説したが、以降ではレチクル空間の構成について、解説する。
【００３４】
レチクル２（２’）をレチクルステージ２０に搭載する為のレチクル搬送系２１が設けられている。図４に於いてレチクル搬送系２１は回転軸２８に固定された２つの吸着部３０（３０’）を構成している。この吸着部によって、レチクル２（２’）を吸着し、回転動作によって、レチクルステージ２０上へ着脱出来る。例えば、二枚のレチクルを交互に露光する場合、このレチクル搬送系２１を回転し、交互に着脱して露光する。
【００３５】
以上のようなツーステージタイプの露光装置に於いて、ダブル露光方法を適用する場合について、図５を用いて解説する。図５は、複数の基板６ａ（６ｂ）を二種類のレチクルをダブル露光する場合の露光シーケンスに関して、三種類の方法を説明したものである。"Ｍｅｔｒｏ“の列は、計測領域で処理されている基板番号を示し、"Ｅｘｐｏ"の列は、その時の露光領域で処理されている基板番号を示している。網掛けのセルは、基板ステージ８ａを示しており、白抜き部は一方の基板ステージ８ｂを示している。"Ｒｅｔｉｃｌｅ”は、レチクル２の種類を示しており、本図に於いては二種類のレチクル“Ａ”と“Ｂ”が交互に入れ替わり、露光を行う事を意味している。
【００３６】
図５（ａ）に於いて、一枚目の基板（Ｎｏ．１）がアライメント計測を行い（１行目）、レチクルＡの露光が行われる。それと同時にＮｏ．２の基板について、アライメント計測が行われている（２行目）。次にＮｏ．２の基板が露光領域に駆動され、同様にレチクルＡの露光が行われる。その際に、Ｎｏ．１の基板は、計測領域に戻って、次のレチクルＢを露光する為に待機する（３行目）。Ｎｏ．２の基板の露光が終了すると、レチクルＡとＢが交換されるのと同時に、Ｎｏ．２とＮｏ．１の基板が入れ替わり、その後レチクルＢがＮｏ．１の基板上に露光が行われる（４行目）。Ｎｏ．１の基板の露光が終了すると、Ｎｏ．２の基板と入れ替わり、この基板に対して、レチクルＢのパターンが露光される。尚、それと並行して、露光が終了したＮｏ．１の基板を装置外に搬出し、次のＮｏ．３の基板が搬入、そしてアライメント計測が行われる（５行目）。以下、図示した様に、レチクルＢ、レチクルＡを交互に入れ替え、基板も交互に交換されて露光が繰り替えされる。この様な露光シーケンスをとるメリットとしては、レチクルの交換回数を減らす事が可能となり、レチクル交換に掛かる時間が長い場合等、スループットの向上を図る事が可能となる。
【００３７】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に対して、異なる点は、Ｎｏ．２の基板に対して、レチクルＡを露光終了後、そのまま基板は露光領域にとどまり、レチクルＢを交換して、レチクルＢを露光する所である（４行目）。その後、Ｎｏ．１の基板が露光領域に搬送されて、レチクルＢを露光する。以上のように図５（ａ）に対して、基板を交換する頻度を少なくでき、基板ステージの交換時間が長い場合に、出来るだけスループットを向上できる露光シーケンスである。
【００３８】
上述の図５（ａ）、（ｂ）に於いては、基板によって、レチクルＡとＢの露光順が異なりうる。例えば、Ｎｏ．１、Ｎｏ２．の基板はレチクルＡ、レチクルＢの順に露光されるが、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４の基板は、レチクルＢ、レチクルＡの順に露光される。露光に伴う熱によって、基板の膨張が発生することがある。そうした場合、露光量の異なるレチクルＡとＢの順番を入れ替えると、露光に伴う膨張が異なってしまう為、重ね合わせ精度が劣化する場合がある。そうした場合、レチクルの露光順及び基板の露光順を全て同じ順番に行い一定のオフセットで補正する事で、高精度化が可能となる。この様に露光するシーケンスを示したものが図５（ｃ）である。このシーケンスでは、基板に対するレチクルの順、基板を露光する順番を全ての基板に対して合わせる事が可能であるが、反面、上述した様にレチクルの交換、基板の交換が頻繁になる為、それらにかかる時間を考慮するとスループットの低下となる場合がある。以上のように、必要精度に応じて、シーケンスを選択する事で、極力スループットを向上出来る。
【００３９】
以上のシーケンスで複数のレチクルを用いてダブル露光が行われるが、ここで着目すべきは、例えば露光しているレチクルＡに対して搬出されたレチクルＢの挙動である。通常、レチクルは石英にＣｒ等の金属膜のパターンが形成されたものであり、露光されると、その露光光が吸収され、発熱によって膨張が生じる。露光が行われている間は、放熱と吸収が均衡する飽和状態まで、膨張が進行する。逆に、レチクルが待機状態となって露光が止められると冷却が進み、収縮が発生する。つまり、レチクルは露光、待機（休止）によって、膨張、収縮が繰り返し発生している事になる。こうしたレチクルの伸縮は、所謂重ね合わせ誤差を発生する為、極力発生を抑制するか若しくは、発生量を補正する様に露光を行う必要がある。
【００４０】
ダブル露光方法に於いては、露光されているレチクルは膨張し、露光動作が開始されるまでの待機状態のレチクルについては、収縮が発生している。例えば、レチクルＡが露光されている間は、レチクルＡは膨張し、一方待機しているレチクルＢには収縮が発生している。ダブル露光方法でない従来の露光方法では、一枚のレチクルに対して、基板を絶えず露光していた。その為、キャリブレーション計測によってその膨張状態をモニタし、投影光学系の光学性能（倍率や歪曲収差等）を調整する事や、レチクルステージの駆動動作を制御する事で重ね合わせ誤差を低減し露光する事が可能であった。しかし、ダブル露光方法に於いては、露光後、レチクルが入れ替わって冷却状態が必ず発生するので、その収縮状態を管理しなくては重ね合わせ性能の低下を招いてしまう。
【００４１】
図３は、レチクルの加熱冷却によって発生する伸縮（倍率誤差）の変化を模式的に示したグラフである。横軸に経過時間、縦軸にレチクルの倍率誤差を示している。露光状態に於いては、膨張が発生する為、倍率成分が増加する。一方、レチクルが待機状態に移ると、冷却（放熱）される為、収縮が発生する。この様に伸縮が繰り返し発生する。尚、本図に於いては、倍率成分として表現されているが、歪曲収差等のより高次の誤差成分としても発生する。高次の誤差成分についても考え方は同様である為、詳細な説明は割愛する。
【００４２】
こうしたレチクルの露光状態における膨張に加えて待機状態における収縮を補正する方法について説明する。図３に示したレチクルの露光状態における膨張及び待機状態における収縮を推測して補正する。露光装置の制御器１４には、待機状態に先行する露光動作が終了した後のある時刻(基準時刻)におけるレチクル２の形状を示す情報が入力される。当該基準時刻におけるレチクル２の形状情報は、レチクルにおける露光領域すなわち露光光の照射範囲及びその大きさ、露光量、先に露光動作における露光時間等を含む情報に基づいて算出されうる。また、基準時刻におけるレチクル２の形状は、実施例２で説明するような位置検出器３２，３３によって検出されうる。この場合、位置検出器３２，３３は、先の露光動作終了後のある時刻におけるレチクル２の形状を検出する第１検出器を構成する。
【００４３】
制御器１４は、基準時刻におけるレチクルの形状を示す情報と、基準時刻からの経過時間である待機時間とに基づいて、待機状態におけるレチクル２の形状を算出する。そして、制御器１４は、再び当該レチクル２に対して露光が開始される状態での倍率状態を予測し、その予測値に基づいて、投影光学系３の光学性能を調整してパターンの像を補正する。尚、レチクルの膨張、収縮の特性については予め測定して、時定数（飽和までの時間）や定常状態の発生量（係数）を算出しておいても良い。これら係数の算出方法としては、レチクルステージ２０上にレチクル２を搭載した状態で、露光光を照射する。図２で示したキャリブレーション計測で、レチクルの膨張状態を測定する。その後、レチクルステージ２０に搭載した状態で、露光を停止し待機状態とする。待機状態下に於ける収縮を同様にキャリブレーション計測を行う事で上記係数を算出する事が可能である。また、測定を行わずに、シミュレーションに基づいて、係数を算出しても良い。いずれにして、露光状態におけるレチクルの膨張とともに待機状態における収縮の特性を経過時間から予測して、露光時に補正して露光する事で、ダブル露光方法に於いて高精度な重ね合わせが保証可能となる。
【００４４】
［実施例２］
実施例１では、レチクルの待機状態における収縮を推測して、補正する方法について解説したが、より高精度に補正する方法について、図６を用いて説明する。尚、既述の符号のものは、同様な機能を有している為、詳細な説明は割愛する。図６（ａ）は、レチクル近傍を側面から表したものであり、図６（ｂ）はそれを上方から示した図である。図６(ａ)、図６（ｂ）の特徴は、レチクル２に構成されたアライメントマークを観察、計測出来る位置検出器３２（３２’）がレチクル２の待機位置に構成している所である。位置検出器３２（３２’）は、待機状態におけるレチクル２の収縮状態を検出する第２検出器であって、あるレチクル２の露光が完了した後、待機状態にある位置で、レチクル２の形状を測定する。レチクル２下面には、アライメントマークＡＭが構成されている。そのＺ方向の近傍には、基準となる基準板３１が配置されている。基準板３１には、レチクル２に構成されているアライメントマークＡＭに対する基準パターンＦＭが構成されている。図６（ｂ）には、これら基準パターンＦＭとアライメントマークＡＭの関係を示した模式図を示しており、アライメントマークＡＭの中に基準パターンＦＭが配置されるようになっている。位置検出器３２（３２’）は、これらアライメントマークＡＭ、基準パターンＦＭに相当する位置に配置されており、位置検出器３２（３２’）は、アライメントマークＡＭと基準パターンＦＭを同時に観察する事が可能となっている。基準パターンＦＭに対するアライメントマークＡＭの位置を検出する事で、レチクル２の待機状態における形状を測定する事が可能である。つまり、本図に於いて、４箇所のアライメントマークＡＭ（１〜４）、基準パターンＦＭ（１〜４）の相対位置を検出する事で、レチクル２のＸ及びＹ方向の収縮状態を計測する事が可能となる。ここで基準板３１は温度が管理されており、基準板３１自体の伸縮は発生しないようになっている。或いは、その温度を測定し、伸縮状態を正確に管理されている。以上のようにレチクル２の待機状態における形状を直接測定出来る為、より高精度な重ね合わせ制御が可能となると共に、他方のレチクルが露光されているのと並列で計測が出来る為、スループットの低下を発生しないと言う特長を持つ。上記の測定によって、レチクル２の収縮状態をモニタし、露光が開始される段階でその収縮を補正し、露光を行う。
【００４５】
以上は、基準板３１を構成した方法であるが、基準板３１を構成しない方法を図７に示す。図７に於いて、先に述べた位置検出器３２と同様に固定された位置検出器３３（３３’）が配置されている。図６の位置検出器３２（３２’）は、基準板を構成している為、位置検出器３２（３２’）自体の安定性はさほど問題にはならない。アライメントマークＡＭと基準パターンＦＭの相対位置を検出できれば、良い為である。一方、図７の場合は、基準板３１を構成しない代わりに、位置検出器３３（３３’）自体の位置が基準となって、レチクルの形状を検出する。レチクル２の下方には照明光を照射する照明系３４（３４’）が構成されており、照明系３４（３４’）からの光がレチクル２上に構成されたアライメントマークを透過照明する。アライメントマークを透過した光を位置検出器３３（３３’）にて検出する事で、アライメントマークの位置を検出する事が可能である。検出されたアライメントマークは、位置検出器３３（３３’）を基準にしてその位置が検出され、位置検出器３３と位置検出器３３’の検出結果から倍率成分等を算出する事が可能である。
【００４６】
以上の様にして算出された倍率成分（歪曲収差等）を待機状態にて測定する事が出来る為、露光時には投影光学系の光学性能を調整する事で高精度な重ね合わせ露光が可能となる。
【００４７】
［実施例３］
実施例２では、レチクル２上に構成されたアライメントマークを検出する事で、待機時のレチクルの形状を検出し、その情報に基づいて露光する方法について解説したが、ここでは別の実施例について、図８、９を用いて説明する。
【００４８】
本実施例では、レチクル２の温度分布を測定出来るよう赤外線カメラ４２が構成されている。赤外線カメラ４２はレチクル２全面若しくは特定の領域から発生している赤外線を捉えるものとなっており、その赤外線からレチクル２の温度分布を測定する。その温度分布からレチクル２の待機状態における形状を予測する。赤外線カメラは、待機状態におけるレチクル２の温度分布を検出する第４検出器である。
【００４９】
予め温度分布に対する形状を測定しておいても良いし、シミュレーションによって温度分布と形状との関係を求めておいても良い。いずれにしても、制御器１４は、検出したレチクル２の温度分布に基づいて待機状態にあるレチクル２の形状をモニタし、露光時には投影光学系３の光学性能を補正する。そうする事で、ダブル露光方法における重ね合わせ精度の保証する事が可能となると共に、並行して露光が行われている為、スループットの低下を招かずに高精度化が達成出来る。
【００５０】
温度分布をモニタする方法として、別の形態を図９にて解説する。本図に於いて、レチクル２を吸着する吸着部３０（３０’）には、温度センサが構成されている。吸着部３０（３０’）はレチクル２に接している為、レチクル２の温度を測定する事が可能である。この形態の温度センサは、待機状態におけるレチクルの特定部位の温度を検出する第３検出器である。
【００５１】
制御器１４が、測定された温度からレチクル２の形状を予測し、その予測値に基づいてパターンの像を補正することは、上記と同様である。この形態に於いても予めレチクル２の温度と形状とを測定して、その関係を求めておいても良いし、シミュレーションによってその関係を求めても良い。いずれにしても、待機状態にあるレチクル２の形状をモニタし、露光時には投影光学系３の光学性能を補正しながら露光を行う事で、高精度な重ね合わせをスループットの低下を招かずに達成する事が可能となる。
【００５２】
実施例１〜３では、ツーステージタイプの露光装置を例にダブル露光方法に於けるレチクル２の待機状態に於ける形状を予測、検出し、パターンの像を補正する方法について説明してきた。しかし、従来のシングルステージタイプの露光装置や３枚以上のレチクルを使用する多重露光に対しても同様に適用出来る事は容易に推測が可能であろう。
【００５３】
次に、上述の露光装置を利用した半導体集積回路素子、液晶表示素子等のデバイス製造方法を例示的に説明する。
【００５４】
デバイスは、前述の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、露光工程で露光された基板を現像する現像工程と、現像工程で現像された基板を加工する他の周知の工程とを経ることによって製造される。他の周知の工程は、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング工程などである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】シングルステージタイプの露光装置の概略図
【図２】ベースライン計測を説明する概略図
【図３】レチクルの露光状態、待機状態における膨張、収縮の状態を示すグラフ
【図４】ツーステージタイプの露光装置の概略図
【図５】ツーステージタイプの露光装置におけるダブル露光方法のシーケンス例
【図６】実施例２を示す概略図
【図７】実施例２の別形態を示す概略図
【図８】実施例３を示す概略図
【図９】実施例３の別形態を示す概略図
【図１０】キャリブレーション光量を計測する概略図
【符号の説明】
【００５６】
１：照明系、２：レチクル、３：投影光学系、４：位置検出器、５：フォーカス位置検出器、６：基板、７：ミラー、８：基板ステージ、９：干渉計、１０：ステージ制御系、１１：レチクルアライメント検出系、１２：レチクルセットマーク、１４：制御器、１５：基準マーク、２０；レチクルステージ、２１：レチクル搬送系、３０：吸着部、３１：基準板、３２，３３：位置検出器（第１，２検出器）、３４：照明系、４２：赤外線カメラ(第４検出器)
【図１】
2009302400.tif 000003
【図２】
2009302400.tif 000004
【図３】
2009302400.tif 000005
【図４】
2009302400.tif 000006
【図５】
2009302400.tif 000007
【図６】
2009302400.tif 000008
【図７】
2009302400.tif 000009
【図８】
2009302400.tif 000010
【図９】
2009302400.tif 000011
【図１０】
2009302400.tif 000012