(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版を保持し、かつ走査方向に移動する原版ステージと、前記原版のパターンの像を基板上に形成する投影光学系とを備える走査露光装置であって、
前記原版ステージによって保持された光学素子を備え、
前記光学素子は、前記原版ステージに保持された原版の形状に因る基板上における当該原版のパターンの像の位置ずれを減少させるように、前記原版ステージに基準原版を保持させたときの当該基準原版の形状に基づいて加工された光学素子であることを特徴とする走査露光装置。
【請求項２】
前記光学素子は、前記原版ステージに基準原版を保持させたときの当該基準原版の面形状の測定結果に基づいて加工された光学素子であることを特徴とする請求項１に記載の走査露光装置。
【請求項３】
前記光学素子は、収差が調整されたテスト装置に前記原版ステージを搭載して当該原版ステージに基準原版を保持させたときの基板上における当該基準原版のパターンの像のディストーション量に基づいて加工された光学素子であることを特徴とする請求項１に記載の走査露光装置。
【請求項４】
前記投影光学系の収差に因る前記像の位置ずれを減少させる第２の光学素子を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の走査露光装置。
【請求項５】
走査露光装置の製造方法であって、
製造対象の前記走査露光装置は、
原版を保持し、かつ走査方向に移動する原版ステージと、
前記原版のパターンの像を基板上に形成する投影光学系と、
前記原版ステージに備えられた光学素子とを
備え、
前記製造方法は、
前記原版ステージに基準原版を保持させる工程と、
前記原版ステージに保持された前記基準原版の面形状を測定する工程と、
前記測定の結果に基づいて、前記原版ステージに備えられるべき前記光学素子を加工する工程と、
加工された前記光学素子を前記原版ステージに組み込む工程と
を含むことを特徴とする走査露光装置の製造方法。
【請求項６】
加工された前記光学素子の組み込まれた前記原版ステージを前記走査露光装置に組み込む工程を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の走査露光装置の製造方法。
【請求項７】
走査露光装置の製造方法であって、
製造対象の前記走査露光装置は、
原版を保持し、かつ走査方向に移動する原版ステージと、
前記原版のパターンの像を基板上に形成する投影光学系と、
前記原版ステージに備えられた、前記原版ステージに保持された原版の形状に因る前記像の位置ずれを減少させる第１光学素子と、
前記投影光学系の収差に因る前記像の位置ずれを減少させる第２光学素子とを備え、
前記製造方法は、
前記原版ステージに保持された原版の形状に因る前記像の位置ずれを減少させるよう前記第１光学素子を加工し、加工された前記第１光学素子を前記原版ステージに組み込み、更に前記原版ステージを前記走査露光装置に組み込む工程と、
前記投影光学系の収差に因る前記像の位置ずれを減少させるように前記第２光学素子を加工し、更に、前記投影光学系および加工された前記第２光学素子を前記走査露光装置に組み込む工程と
を含むことを特徴とする走査露光装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１光学素子の加工と前記第２光学素子の加工とを並行して実施することを特徴とする請求項７に記載の走査露光装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の走査露光装置を用いて、基板を露光する工程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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走査露光装置及びその製造方法並びにデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置、液晶表示装置または薄膜磁気ヘッド等の各種のデバイスをフォトリソグラフィ−工程で製造する際に、フォトマスク或いはレチクル等の原版のパタ−ンを感光性のウエハ又はガラスプレ−ト等の基板上に転写する投影露光装置が使用される。近年、半導体装置等は益々パタ−ンが微細化している。これを実現するためには、投影光学系の解像力を高める必要がある。解像力を高めるためには、露光光の波長を短波長化する、または投影光学系の開口数を増大する等の手法がある。
【０００３】
一方、１個当たりの半導体装置のチップパタ−ンについて見ると、大型化する傾向にある。このため、より大面積のパタ−ンを転写することが出来る露光装置が必要とされている。このためには、露光領域が大きく、かつ解像力の高い投影光学系が必要となる。しかしながら、露光領域を大きくすればするほど、解像力を高めれば高めるほど、露光領域全域でのディスト−ション等の結像性能を所定の精度に維持することが困難となる。
【０００４】
そこで、現在注目されている露光装置が走査露光装置である。走査露光装置においては、矩形又は円弧等のスリット状の照明領域に対してレチクルおよびウエハを相対的に同期して走査しながら、レチクルのパタ−ンをウエハに転写する。
【０００５】
走査露光装置では、レチクルをスリット光で照明することで、投影光学系の一部のみを使用する。このため、ディスト−ション等の結像性能を所定の精度に維持し易いという利点がある。また、走査露光装置では、レチクルをスリット光で照明することで、投影光学系の有効露光領域の最大直径を使用出来るとともに、走査方向については光学系の制限を受けることなく露光領域を拡大出来るという利点がある。
【０００６】
しかしながら、現在では更なるパタ−ンの微細化が要求され、走査露光装置においてもパターン像の像歪み（ディストーション）等の諸収差の低減が必要となっている。
【０００７】
なお、従来のステッパーに搭載される投影光学系では、投影視野内の全体において諸収差およびディストーションが平均的に小さくなるような条件で光学設計されている。そして、ディストーション等の諸収差を設計時の許容範囲内に収めるべく、高精度にレンズ素子や光学部材を加工し、諸収差を実際に測定し、例えば各レンズ間の空気間隔、レンズの傾き及び平行偏心などを調整するといった複雑で手間のかかる組み立て、調整、検査を繰り返しながら投影光学系が組み上げられる。
【０００８】
諸収差のうち特にディストーションに関しては、前述の調整方法で光軸に対して対称な成分或いは規則性のある非対称成分の調整が可能である。
【０００９】
しかしながら、いわゆるランダム成分に関しては前述の調整方法では調整できないという問題があった。
【００１０】
そこで、このような高精度な投影光学系の製造上の難しさを少しでも緩和するために、またランダム成分に関しても設計上の許容範囲内に収められるようにするために、組み立てられた投影光学系の像歪み特性を実測し、その実測された像歪み特性が投影視野内の各点で最小になるように、投影視野内の各点を通る主光線を部分的に偏向するように研磨された光学補正板を投影光路内に挿入する手法が、例えば特開平８−２０３８０５号公報に開示されている。
【００１１】
ところが、特開平８−２０３８０５号公報に開示された方法は、光学補正板を用いたスッテパーに関する補正方法であり、走査露光装置にはそのまま適用できない。
【００１２】
この点に着目し、光学補正板を用いた補正方法を適用した走査露光装置について特開平１１−０４５８４２号公報に開示されている。特開平１１−０４５８４２号公報では、走査型投影露光装置によってマスク上のパターンを感光基板上に走査露光する際に、走査方向については投影領域内の幅に渡ってスタティックな像歪み特性が平均化されてダイナミックな像歪み特性になることに着目し、そのダイナミックな像歪み特性のうちの少なくともランダムな成分についは、透明な平行平板（光学補正板）の表面を局所的に研磨加工した像歪み補正板を投影光路内に配置することで収差を補正する。
【００１３】
光学補正板の製作および測定に着目したものとして、特開平１１−０３１６５２号がある。特開平１１−０３１６５２号では、干渉計を用いて光学補正板の面形状を測定する際に、光学補正板の裏面光の干渉を防ぐために光学補正板を楔角をもたせた基板とする。
【００１４】
また、特開平６−３４９７０２号公報には、走査露光によってパターンが転写された感光基板上のレジスト像に生じる像歪み特性を改善するために、投影光学系を構成する一部のレンズ素子を光軸を中心にして回転させて投影光学系の収差特性を調整する方法が開示されている。またその他に、特開平４−１２７５１４号公報、特開平４−１３４８１３号公報に開示されているように、投影光学系を構成する一部のレンズ素子を微動させて投影倍率、歪曲収差等を調整することも知られている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のように、投影光学系の一部のレンズ素子を回転させたり、或いは光軸に対する偏心、傾斜を加えたりして収差特性を調整する場合は、それによって必ず良好な収差特性（像歪み特性）が得られるという保証がない。さらに、そのような調整手法は、安定な精度を確保することも困難であり、調整作業も試行錯誤的な要素が強く、手間がかかるといった問題もある。そして、この手法の最大の問題は、投影光学系の実効投影領域内の全体的な像歪み特性が所望の傾向になるように一様に調整、修正することはできるとしても、実効投影領域内の局所的な像歪み特性のみを部分的に調整、修正することが困難なことである。
【００１６】
なお、ステーパーについては、特開平８−２０３８０５号公報に開示されているような光学補正板を作製し、それを投影光路中に挿入することにより、実効投影領域内の局所的な像歪み特性を容易に改善できることが予測される。
【００１７】
また、走査露光装置については、特開平１１−０４５８４２号公報に開示されているような方式で光学補正板を作製し、それを投影光路中に挿入することにより、実効投影領域内の局所的な像歪み特性を容易に改善できることが予測される。
【００１８】
しかしながら、特開平１１−０４５８４２号公報に記載されている従来の方式は、露光装置上で像歪み特性を計測し、光学補正板を露光装置から取り外し、像歪み特性計測結果に基づき光学補正板を研磨加工し、再度光学補正板を露光装置に取り付けて像歪み特性の確認を行うため、非常に長い作業時間を必要とするといった問題があった。
【００１９】
また、ディストーションが発生する要因の一つとしてレチクルの変形が一般的に知られている。前述の光学補正板による補正は、組み立てられた投影光学系の像歪み特性を実測し、その実測された像歪み特性が投影視野内の各点で最小になるように、投影視野内の各点を通る主光線を部分的に偏向するように光学補正板を研磨するものである。レチクルが変形を起こすと、レチクルに構成されたパターンが位置ずれを起こすので、投影光学系の像歪み特性の実測に基づいて光学補正板を研磨する方法では、レチクルの変形に対処できない。このため結果的に投影光学系を介して像面に投影されるレチクルのパターンは像歪みを起こしてしまう。
【００２０】
特開平８−２０３８０５号公報や特開平１１−０４５８４２号公報に開示されている方法は、レチクル変形を含めた形で像歪み特性を計測し、補正する方式である。このため、レチクルステージを交換する場合などは、再度像歪み特性の計測から実施する必要がある。
【００２１】
さらに、特開平１１−０４５８４２号公報に開示されている光学補正素子は、レチクルステージがレチクルを保持し走査方向に移動することを可能にするために、レチクルステージの可動部を避けて配置されている。すなわち、特開平１１−０４５８４２号公報には、光学補正素子をレチクルの近くに配置するという思想が開示されていない。一方、後述するように、本発明者は、ディストーションを補正するためには、極力レチクル近くに光学補正素子を配置する方が有利であることに着目している。
【００２２】
さらに、特開平１１−０４５８４２号公報に開示されている補正光学素子は、レチクルステージのベース部を一部彫り込むことによりスペースを設け、その部分に配置している。レチクルステージのベースを彫り込むことは、ベース部の剛性を下げることになり、レチクルステージの駆動精度を低下させるという問題がある。
【００２３】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、原版ステージに保持された原版の面形状等に起因して生じる基板上に投影されるパターンの不具合（例えば、ディストーション）を高精度に補正すること、及び／又は、そのような補正を簡易に行うことを可能にすることを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、原版を保持し、かつ走査方向に移動する原版ステージと、前記原版のパターンの像を基板上に形成する投影光学系とを備える走査露光装置に係り、前記走査露光装置が、前記原版ステージによって保持された光学素子を備え、前記光学素子が、前記原版ステージに保持された原版の形状に因る基板上における当該原版のパターンの像の位置ずれを減少させるように、前記原版ステージに基準原版を保持させたときの当該基準原版の形状に基づいて加工された光学素子であることを特徴とする。
本発明の好適な実施形態によれば、前記光学素子は、例えば、収差が調整されたテスト装置に前記原版ステージを搭載して当該原版ステージに基準原版を保持させたときの当該基準原版の面形状の測定結果に基づいて加工された光学素子である。
本発明の好適な実施形態によれば、前記光学素子は、例えば、前記原版ステージに基準原版を保持させたときの基板上における当該基準原版のパターンの像のディストーション量に基づいて加工された光学素子である。
本発明の好適な実施形態によれば、前記走査露光装置は、例えば、前記投影光学系の収差に因る前記像の位置ずれを減少させる第２の光学素子を更に備える。
本発明の第２の側面は、走査露光装置の製造方法に係り、ここで、製造対象の前記走査露光装置は、原版を保持し、かつ走査方向に移動する原版ステージと、前記原版のパターンの像を基板上に形成する投影光学系と、前記原版ステージに備えられた光学素子とを備え、前記製造方法は、前記原版ステージに基準原版を保持させる工程と、前記原版ステージに保持された前記基準原版の面形状を測定する工程と、前記測定の結果に基づいて、前記原版ステージに備えられるべき前記光学素子を加工する工程と、加工された前記光学素子を前記原版ステージに組み込む工程とを含むことを特徴とする。
本発明の好適な実施形態によれば、前記製造方法は、加工された前記光学素子の組み込まれた前記原版ステージを前記走査露光装置に組み込む工程を更に含む。
本発明の第３の側面は、走査露光装置の製造方法に係り、ここで、製造対象の前記走査露光装置は、原版を保持し、かつ走査方向に移動する原版ステージと、前記原版のパターンの像を基板上に形成する投影光学系と、前記原版ステージに備えられた、前記原版ステージに保持された原版の形状に因る前記像の位置ずれを減少させる第１光学素子と、前記投影光学系の収差に因る前記像の位置ずれを減少させる第２光学素子とを備え、前記製造方法は、前記原版ステージに保持された原版の形状に因る前記像の位置ずれを減少させるよう前記第１光学素子を加工し、加工された前記第１光学素子を前記原版ステージに組み込み、更に前記原版ステージを前記走査露光装置に組み込む工程と、前記投影光学系の収差に因る前記像の位置ずれを減少させるように前記第２光学素子を加工し、更に、前記投影光学系および加工された前記第２光学素子を前記走査露光装置に組み込む工程とを含むことを特徴とする。
本発明の好適な実施形態によれば、前記製造方法では、前記第１光学素子の加工と前記第２光学素子の加工とを並行して実施することができる。
本発明の第３の側面は、走査露光装置に係り、原版を保持して所定の走査方向に移動する原版ステージと、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、前記原版ステージによって保持されて前記原版と共に移動される光学素子とを備えることを特徴とする。
【００２５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記光学素子は、前記原版ステージに保持された前記原版の理想状態からのずれ、例えば、前記原版ステージに保持された前記原版の面形状の理想平面からのずれを光学的に補正するように構成されていることが好ましい。前記原版ステージに保持された前記原版の面形状の理想平面からのずれとしては、例えば、前記原版自体の面形状の理想平面からのずれ、前記原版ステージに保持された前記原版の自重変形による理想平面からのずれ、及び、前記原版ステージが有する前記原版を保持するための保持部の形状に起因する前記原版の面形状の理想平面からのずれ等がある。
【００２６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記走査露光装置に搭載される前記光学素子は、前記原版ステージに露光用又は計測用の原版を保持させ、その状態における当該原版の面形状を測定し、その測定結果に基づいて、基板上に所望の像が形成されるように加工されることが好ましい。
【００２７】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記走査露光装置は、前記投影光学系の収差を補正するための第２の光学素子を更に備えることが好ましい。
【００２８】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記光学素子は、前記原版ステージに保持された前記原版に起因する前記基板上に投影される前記原版のパターンのディストーションを補正するように加工されており、前記走査露光装置は、前記投影光学系の収差に起因する前記基板上に投影される前記原版のパターンのずれ、例えばディストーションにより発生する位置ずれを補正するように加工された第２の光学素子を更に備えることが好ましい。
【００２９】
本発明の第４の側面は、走査露光装置の製造方法に関する。ここで、製造対象の走査露光装置は、原版を保持して所定の走査方向に移動する原版ステージと、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、前記原版ステージによって保持されて前記原版と共に移動される光学素子とを備えた走査露光装置である。そして、このような走査露光装置を製造する前記製造方法は、前記原版ステージに前記原版又は計測用の基準原版を保持させる工程と、前記原版ステージに保持されている前記原版又は前記基準原版の面形状を測定する工程と、前記測定の結果に基づいて前記光学素子を加工する工程と、加工された前記光学素子を前記原版ステージに組み込む工程とを含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明の好適な実施の形態によれば、加工された前記光学素子を前記原版ステージに組み込んだ後に、前記原版ステージを前記走査露光装置に組み込む工程を更に含むことが好ましい。
【００３１】
本発明の第５の側面は、走査露光装置の製造方法に関する。ここで、製造対象の走査露光装置は、原版を保持して所定の走査方向に移動する原版ステージと、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、前記原版ステージによって保持されて前記原版と共に移動される第１光学素子と、前記投影光学系の収差を補正するための第２光学素子とを備える走査露光装置である。このような走査露光装置を製造するための前記製造方法は、前記原版ステージに保持されるべき原版の理想状態からのずれを光学的に補正するよう前記第１光学素子を加工し、その後、前記第１光学素子を前記原版ステージに組み込み、更に前記原版ステージを前記走査露光装置に組み込む原版ステージ組み込み工程と、前記投影光学系の収差を補正するように前記第２光学素子を加工し、その後、前記第２光学素子とともに前記投影光学系を前記走査露光装置に組み込む投影光学系組み込み工程とを含むことを特徴とする。
【００３２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第１光学素子の加工と前記第２光学素子の加工とを並行して実施することが好ましい。
【００３３】
本発明の第６の側面は、デバイス製造方法に係り、基板に感光材を塗布する工程と、感光材が塗布された基板に、上記の走査露光装置を用いて、パターンを転写する工程と、パターンが転写された基板の感光材を現像する工程とを含むことを特徴とする。ここで、前記基板に転写されるパターンは、原版の面形状に起因するディストーションが前記第１光学素子によって抑制されていることが好ましい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００３５】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の好適な実施の形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。この走査露光装置（スキャナ）では、光源１から出た光は、照明光整形光学系２〜リレーレンズ８を含んで構成される照明光学系を通して、レチクルＲの全体のうち長方形のスリット状の照明領域２１を均一な照度で照明する。スリット状照明領域２１内のレチクルＲの回路パターン像は、投影光学系１３を介してウエハＷ上に転写される。光源１としては、Ｆ２エキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザあるいはＫｒＦエキシマレーザ等のエキシマレーザ光源、金属蒸気レーザ光源、又はＹＡＧレーザの高調波発生装置等のパルス光源、又は水銀ランプと楕円反射鏡とを組み合わせた構成等の連続光源等、種々の光源を使用することができる。
【００３６】
パルス光源を採用した場合は、露光のオン又はオフは、典型的にはパルス光源用の電源装置からの供給電力の制御により切り換えられる。一方、連続光源を採用した場合は、露光のオン又はオフは、典型的には照明光整形光学系２内のシャッタにより切り換えられる。但し、この実施の形態では、後述のように可動ブラインド（可変視野絞り）７が設けられているため、可動ブラインド７の開閉によって露光のオン又はオフを切り換えてもよい。
【００３７】
光源１から出た照明光は、照明光整形光学系２により光束径が所定の大きさに設定されてフライアイレンズ３に達する。フライアイレンズ３の射出面には多数の２次光源が形成され、これら２次光源からの照明光は、コンデンサーレンズ４によって集光され、固定の視野絞り５を経て可動ブラインド（可変視野絞り）７（７Ａ、７Ｂ）に達する。図１では、視野絞り５は可動ブラインド７よりもコンデンサーレンズ４側に配置されているが、その逆のリレーレンズ系８側へ配置しても構わない。
【００３８】
視野絞り５には、長方形のスリット状の開口部が形成され、この視野絞り５を通過した光束は、長方形のスリット状の断面を有する光束となり、リレーレンズ系８に入射する。スリットの長手方向は紙面に対して垂直な方向（Ｙ方向）である。リレーレンズ系８は可動ブラインド７とレチクルＲのパターン形成面とを共役にするレンズ系であり、可動ブラインド７は走査方向（Ｘ方向）の幅を規定する２枚の羽根（遮光板）７Ａ，７Ｂ及び走査方向に垂直な非走査方向（Ｙ方向）の幅を規定する２枚の羽根（不図示）より構成されている。走査方向の幅を規定する羽根７Ａ及び７Ｂは、それぞれ駆動部６Ａ及び６Ｂにより独立に走査方向に移動できるように支持され、非走査方向の幅を規定する不図示の２枚の羽もそれぞれ独立に駆動できるように支持されている。この実施の形態では、固定の視野絞り５により設定されるレチクルＲ上のスリット状の照明領域２１内において、更に可動ブラインド７により設定される所望の露光領域内にのみ照明光が照射される。リレーレンズ系８は両側テレセントリックな光学系であり、レチクルＲ上のスリット状の照明領域２１ではテレセントリック性が維持されている。
【００３９】
レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴに保持されている。レチクルステージＲＳＴは、干渉計２２でその位置が検出され、レチクルステージ駆動部１０により駆動される。レチクルＲの下部には補正光学素子Ｇ１が保持され、レチクルステージＲＳＴの走査駆動時にはレチクルＲと共に走査される。スリット状の照明領域２１内で且つ可動ブラインド７により規定されたレチクルＲ上の回路パターンの像が、投影光学系１３を介してウエハＷ上に投影露光される。
【００４０】
投影光学系１３の光軸に垂直な２次元平面内で、スリット状の照明領域２１に対するレチクルＲの走査方向を＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）として、投影光学系１３の光軸に平行な方向をＺ方向とする。
【００４１】
この場合、レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ駆動部１０に駆動されてレチクルＲを走査方向（＋Ｘ方向又は−Ｘ方向）に走査し、可動ブラインド７の駆動部６Ａ，６Ｂ、及び非走査方向用の駆動部の動作は、可動ブラインド制御部１１により制御される。レチクルステージ駆動部１０及び可動ブラインド制御部１１の動作は、装置全体の動作を制御する主制御系１２によって制御される。
【００４２】
一方、ウエハＷは、不図示のウエハ搬送装置によりウエハステージＷＳＴに搬送されてその上に保持される。ウエハステージＷＳＴは、投影光学系１３の光軸に垂直な面内でウエハＷの位置決めを行うと共にウエハＷを±Ｘ方向に走査するＸＹステージ、及びＺ方向にウエハＷの位置決めを行うＺステージ等より構成されている。ウエハステージＷＳＴの位置は、干渉計２３により検出される。ウエハＷの上方には、オフ・アクシス方式のアライメントセンサ１６が配置されている。アライメントセンサ１６により、ウエハ上のアライメントマークが検出され、制御部１７により処理され、主制御系１２に送られる。主制御系１２は、ウエハステージ駆動部１５を介してウエハステージＷＳＴの位置決め動作及び走査動作を制御する。
【００４３】
レチクルＲ上のパターン像をスキャン露光方式で投影光学系１３を介してウエハＷ上の各ショット領域に露光する際には、視野絞り５により設定されるスリット状の照明領域２１に対して−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に、レチクルＲを速度ＶＲで走査する。また、投影光学系１３の投影倍率をβとして、レチクルＲの走査と同期して、＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に、ウエハＷを速度ＶＷ(＝β・ＶR)で走査する。このようにしてウエハＷ上のショット領域にレチクルＲの回路パターン像がスリット光により連続的に転写される。
【００４４】
次に、レチクルＲのパターン面の面形状と投影像の各部の横ずれ量との関係について説明する。図２は、図１の走査露光装置におけるレチクルＲ、投影光学系１３、及びウエハＷについての概略図である。図２において、レチクルステージＲＳＴに保持されたレチクルＲ上のパターン９の像は、投影光学系１３を介してウエハＷ上に投影される。仮にレチクルＲに変形が無く投影光学系１３のディストーションも無いとすれば、パターン９の像はウエハＷ上の理論的な位置に投影される。
【００４５】
レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲの両端部が吸着保持される構成となっている。図３に示すように、レチクルＲの自重変形により、レチクルＲは、中央部が理想平面から下方にたわんだ形状となる。図３において、自重でたわんだレチクルＲのパターン９ａは、理想的なパターン９の位置に対してａ1だけ投影光学系１３の光軸から離れる方向に横ずれする。
【００４６】
投影光学系１３の投影倍率（縮小倍率）をβとすると、ウエハＷ上では投影像の横ずれ量Ａ１＝β・ａ1が生ずる。すなわち、レチクルＲの自重変形によりＡ１分のディストーションが発生する。
【００４７】
また、レチクルＲの自重変形以外の要因でもレチクルＲの変形は発生する。図４は、レチクルステージＲＳＴの吸着部（保持部）が、内側に向かって低くなるように傾斜している場合を示す。この状態でレチクルＲが吸着されると、レチクルＲのパターン面は自重変形によるたわみ量よりもさらに大きくたわむ。この時のたわみ量は、吸着部の傾斜角にレチクルＲの中央部までの距離を乗じて得られる量に、レチクルＲの自重変形により発生するたわみ量を加算することで大まかに算出される。このたわみ量により、レチクルＲのパターンは上記と同様に理想平面から位置ずれし、投影像にディストーションが発生する。
【００４８】
図４では、レチクルステージＲＳＴの吸着部が投影光学系１３の光軸側（内側）に向かって低くなるように傾斜している場合を説明したが、反対側（外側）に傾斜している場合にはレチクルＲが凸方向に変形することになる。さらに、レチクルステージＲＳＴの吸着部が複数配置される場合は、それらの面形状が１つでも理想的な平面から傾斜していると、レチクルＲが変形しディストーションが発生する。
【００４９】
また、他の要因としてレチクルＲ自身の面形状がある。レチクルＲのパターン面は実際には凹凸形状となっている。レチクルＲのパターン面の面形状の影響について図５を参照して説明する。レチクルＲがレチクルステージＲＳＴに吸着保持され、レチクルＲの自重変形のみが発生している場合にはパターン９はパターン９ｃの位置となる。レチクルＲのパターン面に一定量の平面度誤差、凹凸がある場合パターン９ｃは、さらにパターン９ｃｃの位置になる。従って、理想的なパターン９の位置に対してｃ1だけ投影光学系１３の光軸から離れる方向に横ずれする。
【００５０】
投影光学系１３の投影倍率（縮小倍率）をβとすると、ウエハＷ上では投影像の横ずれ量Ｃ１＝β・ｃ1が生ずる。すなわち、レチクルＲの自重変形により発生するディストーションにレチクルＲのパターン面の平面度誤差が加わったディストーションＣ１が発生する。
【００５１】
上記のようなレチクルＲのパターン面形状により発生するディストーションの中で、レチクルＲの自重変形により発生するディストーションは、複数枚のレチクルＲが使用され、それぞれに厚さのばらつきがある場合にはレチクルＲごとに自重変形量が異なるため、固定の光学素子Ｇ１だけでは完全にディストーションを補正することができない。但し、自重変形が無いものとして作製された光学素子Ｇ１を使用する場合のディストーション量に比較して、複数枚のレチクルＲにおける自重変形のばらつきによるディストーション量のばらつきは小さい。従って、自重変形を考慮して作製された光学素子Ｇ１を使用したディストーションの補正は有効に機能する。
【００５２】
また、レチクルステージＲＳＴの吸着部の平面度誤差により発生するディストーションは、レチクルステージＲＳＴ間の平面度誤差のばらつきがそのまま露光装置間のディストーション量のばらつきとなる。このため、光学素子Ｇ１を使用してレチクルステージＲＳＴの吸着部の平面度誤差を補正することは非常に有効である。
【００５３】
レチクルＲ自身のパターン面の平面度誤差により発生するディストーションは、複数枚のレチクルＲが使用され、それぞれに平面度のばらつきがある場合にはレチクルＲごとに発生するディストーション量が異なるため、光学素子Ｇ１だけでは完全に補正できない。しかしながら、使用するレチクルを限定する場合には、そのレチクルを対象として補正用の光学素子Ｇ１を作製することができるので、光学素子Ｇ１によって上記３項目の全てを補正することが可能となる。
【００５４】
次に、レチクルＲのパターン面の面形状計測について図６で説明する。レチクルステージＲＳＴに計測用の基準レチクルＲ０を吸着保持させ、レチクルステージＲＳＴの下方に反射ミラー４１を配置し、干渉計４２により基準レチクルＲ０のパターン面の面形状を計測する。ここで、基準レチクルＲは、予め基準となる厚さ及び平面度を有するように加工され、厚さ寸法、パターン面及び吸着される部分の平面度が測定されているレチクルである。
【００５５】
レチクルが製作される場合には、厚さ寸法及び平面度の誤差に対して、一定量の許容値がＳＥＭＩ規格等で規定されている。したがって、基準レチクルＲ０としては、そのような許容値の範囲内でノミナル寸法に近い物が望ましい。
【００５６】
基準レチクルＲ０の面形状の測定結果に基づいて、当該レチクルステージＲＳＴに保持されたレチクルＲの変形によるパターンの位置ずれを補正するように、光学素子Ｇ１の面形状を研磨加工する。図６の構成による面形状の計測だけに限定すれば、基準レチクルＲ０にパターンが形成されている必要はない。
【００５７】
なお、計測専用の基準レチクルＲ０の代わりに、通常の露光用（すなわち、デバイスの製造用）のレチクルを使用することもできる。なお、その場合、当該露光用のレチクルが許容範囲内の面精度を有する必要がある。
【００５８】
図７は、光学素子Ｇ１、レチクルＲのパターン部、および、投影光学系１３を構成するレンズのうち最もレチクルＲに近いレンズを拡大した該略図である。レチクルＲに変形が無い場合のパターン９は、レチクルＲの変形によりパターン９ｄの位置に位置ずれする。そこで、レチクルＲ（又は基準レチクルＲ０）の面形状を計測し、その計測結果に基づいて、パターン９の位置からパターン９ａの位置への位置ずれを補正するように、光学素子Ｇ１の面形状を微少量加工する。
【００５９】
光学素子Ｇ１の研磨加工量は、レチクルＲのパターン面の面形状からパターンの位置ずれ量を算出し、その算出結果から求めてもよい。
【００６０】
或いは、光学素子Ｇ１の研磨加工量は次のような方法で求めてもよい。予めレチクルステージＲＳＴにレチクルＲを吸着保持した状態でレチクルＲのパターン面の面形状を測定し、その後、そのレチクルステージＲＳＴを露光装置に搭載し、ウエハＷにパターンを露光し、発生するディストーション量を計測する。また、別途、パターン面の面形状とディストーション量の相関関係を求めておく。そして、計測したディストーション量と相関関係とに基づいて当該レチクルステージＲＳＴを使用した場合におけるレチクルＲのパターン面の面形状を求め、その面形状に基づいて光学素子Ｇ１の研磨加工量を算出することができる。
【００６１】
或いは、光学素子Ｇ１の研磨加工量は次のような方法で求めてもよい。ディストーションを含む諸収差が一定量に調整された投影光学系、照明光学系、及び、ウエハステージを有するテスト装置を用意し、レチクルＲ又は計測用レチクルＲ０を保持したレチクルステージＲＳＴをテスト装置に搭載する。そして、そのテスト装置においてウエハにレチクルＲ（Ｒ０）のパターンを露光し、露光結果からディストーション量を計測し、それに基づいて、ディストーションを補正するように光学素子Ｇ１を研磨加工する。この方法においても、露光装置本体の製造と並列作業でレチクルステージＲＳＴ及び／又はレチクルＲに起因するディストーションを補正することが可能になるため、製造作業の効率が向上するという効果がある。レチクルＲを照明する領域である照明領域２１は、走査方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）が長手方向となるスリット形状である。したがって、スリット長手方向に発生するディストーション量に対して、短手方向に発生するディストーション量は長さの比に相当する量だけ小さくなる。また、走査露光されることにより走査方向に平均化される。このため、スリット長手方向に発生するディストーションの補正を目的として、テスト装置を用いた露光動作は静止露光で実施してもかまわない。
【００６２】
次に、この実施の形態における光学素子Ｇ１の配置の優位性について、図８及び図９を参照して説明する。図８と図９との違いは、レチクルＲに対する光学素子Ｇ１の配置位置である。図８は、光学素子Ｇ１をレチクルＲの近くに配置した例、図９は、図８よりも光学素子Ｇ１をレチクルＲの遠くに配置した例である。より好ましい配置は図８に示す配置である。以下にその理由を説明する。
【００６３】
レチクルＲにはパターン７１ａ，７１ｂが形成されており、パターン７１ａ，７１ｂは近接して配置されたパターンを例示的に示している。不図示の照明光学系（図１の２〜８）により照明されたパターン７１ａ，７１ｂの結像光束は、光学素子Ｇ１及び投影光学系１３を通して不図示のウエハ（図１のＷ）上に結像される。図２〜図５では各パターンからの結像光束の主光線のみを示したが、実際の結像光束は投影光学系１３のＮＡに対応した光束である。図８においては、パターン７１ａ，７１ｂの結像光束が光学素子Ｇ１の表面部で分離している。一方、図９においては、パターン７１ａ，７１ｂの結像光束が光学素子Ｇ１の表面部で重なり合っている。図９に示す例では、パターン７１ａ，７１ｂのそれぞれの位置ずれを光学素子Ｇ１で補正する場合には、パターン７１ａの結像光束とパターン７１ｂの結像光束とを個別の位置ずれ補正量で補正すべきであるが、２つの結像光束の重なり部では２つの結像光束に対して同一の位置ずれ補正をすることしかできない。すなわち、２つの結像光束の重なり部では、２つの結像光束の双方に対して最適な補正をすることはできない。
【００６４】
したがって、レチクルＲの２つの位置から出た結像光束が重ならないように、光学素子Ｇ１は、可能な限りレチクルＲに近い位置に配置することが望ましい。この実施の形態では、光学素子Ｇ１がレチクルステージＲＳＴの可動部（すなわち、レチクルＲとともに移動する部分）に配置されるため、レチクルステージＲＳＴの可動部を避けて（すなわち、レチクルＲから遠ざけて）配置する場合よりも高精度に補正が可能となる。
【００６５】
［第２の実施の形態］
図１０は、本発明の第２の実施の形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。図１０に示す本発明の第２の実施の形態は、レチクルステージＲＳＴと投影光学系１３との間に、ウエハＷ上に投影されるパターン像の像歪みを補正するための補正光学素子Ｇ２を設けた点において、図１に示す第１の実施の形態と異なる。なお、光学素子Ｇ２は、レチクルステージＲＳＴと投影光学系１３との間に配置する代わりに、例えば、投影光学系１３中に配置してもよいし、投影光学系１３とウエハステージＷＳＴとの間に配置してもよい。或いは、光学素子Ｇ２は、レチクルステージＲＳＴと投影光学系１３との間、投影光学系１３中、及び、投影光学系１３とウエハステージＷＳＴとの間の２ヶ所以上に配置されてもよい。
【００６６】
この実施の形態によれば、レチクルＲの変形を光学的に補正する補正光学素子Ｇ１に加えて、投影光学系１３の収差（特にディストーション）を補正する補正光学素子Ｇ２を設けることにより、レチクルＲの変形等に起因するウエハＷ上の像歪みと投影光学系１３の特性に起因するウエハＷ上の像歪みとを別個に補正することができる。これにより、例えば、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系１３にそれぞれ起因する像歪みを補正するための作業を独立して実施することができるため、露光装置の製造作業時間を短縮することができる。
【００６７】
ここで、補正光学素子Ｇ２の面形状は、投影光学系１３単独の像歪み特性を計測し、その計測結果に基づいてウエハＷ上の像歪みが最小限に補正されるように決定され、研磨加工される。
【００６８】
像歪み特性の計測方法としては、例えば、第１の実施の形態で説明した方式と同様にテスト装置を用意しそれを使用することが好ましい。すなわち、一定のディストーション調整が実施されたレチクルステージＲＳＴ、照明光学系、ウエハステージＷＳＴより構成されるテスト装置により、レチクルパターンをウエハに露光し、露光結果を計測し像歪み量を求めることが好ましい。
【００６９】
光学素子Ｇ２による投影光学系１３の像歪みの補正には、例えば、特開平１１−３１６５２号公報に開示された補正方法を採用することができる。
【００７０】
また、予め個別に像歪み特性の補正を行ったレチクルステージ、投影光学系を用いる場合においても、走査露光時に発生する動的なディストーションを光学素子Ｇ１あるいは光学素子Ｇ２により調整することも可能である。
【００７１】
なお、第１及び第２の実施の形態において、投影光学系１３の光学構成については説明しなかったが、屈折型、反射型あるいは反射屈折型光学系いずれの構成であっても実施可能である。
【００７２】
［デバイスの製造方法］
次に上記の露光装置を利用したデバイスの製造プロセスを説明する。図１１は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ1（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。一方、ステップ3（ウエハ製造）ではシリコン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、上記の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（組み立て）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）等の組立て工程を含む。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、これを出荷（ステップ7）する。
【００７３】
図１２は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。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成膜する。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）では上記の露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。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を形成する。
【００７４】
本発明の好適な実施の形態によれば、ディストーションの発生要因の１つであるレチクルパターン面の面形状の影響を補正することができる。特に、レチクルステージの製造誤差であるレチクル吸着面の平面度誤差に起因するディストーションを投影光学系に起因するディストーションと分離して補正することが可能となり、走査露光装置における露光精度を大幅に改善することができる。
【００７５】
また、本発明の好適な実施の形態によれば、従来装置本体上でしか実施が出来なかったディストーション調整が、レチクルステージ単独および投影光学系単独で予め個別に実施可能となるため、装置製造手番を大幅に短縮することができる。
【００７６】
また、本発明の好適な実施の形態によれば、ディストーション調整がレチクルステージ単独および投影光学系単独で予め個別に実施可能となることは、露光装置の稼動後にレチクルステージあるいは投影光学系の交換が必要になった場合でも、ディストーション調整が大幅に短縮することができるという効果も提供する。
【００７７】
さらに、従来の補正光学素子の配置に比較して補正光学素子をよりレチクルに近づけて配置すること、例えば、補正光学素子をレチクルとともに移動するようにレチクルステージ中に組み込むことにより、走査露光装置における露光精度を大幅に改善することができる。
【００７８】
なお、レチクルステージに保持されレチクルと共に移動される光学素子は、上記の目的のみならず、他の目的のために利用されてもよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、原版ステージに保持された原版の面形状等に起因して生じる基板上に投影されるパターンの不具合（例えば、ディストーション）を高精度に補正すること、及び／又は、そのような補正を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の走査露光装置におけるレチクルＲ、投影光学系１３、及びウエハＷについての概略図である。
【図３】レチクルの自重変形に起因する投影像のディストーションを説明する図である。
【図４】レチクルステージの吸着部の傾斜に起因する投影像のディストーションを説明する図である。
【図５】レチクルの面形状に起因する投影像のディストーションを説明する図である。
【図６】レチクルのパターン面の面形状計測の原理を例示的に示す図である。
【図７】光学素子Ｇ１、レチクルＲのパターン部、および、投影光学系１３を構成するレンズのうち最もレチクルＲに近いレンズを拡大した該略図である。
【図８】光学素子の好ましい配置位置を示す図である。
【図９】図８の光学素子の配置位置の比較例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。
【図１１】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【図１２】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
１：光源、２：照明系整形光学系、３：フライアイレンズ、４：コンデンサーレンズ、５：視野絞り、６Ａ、６Ｂ：可動ブラインド駆動部、７Ａ、７Ｂ：可動ブラインド、８：リレーレンズ、９ａ，９ｂ、９ｃ，９ｃｃ、７１ａ，７１ｂ：パターン、１０：レチクルステージ制御部、１１：可動ブラインド制御部、１２：主制御部、１３：投影光学系、１５：ウエハステージ制御部、１６：アライメントセンサ、１７：制御部、２１：照明領域、２２，２３：干渉計、４１：ミラー、４２：干渉計、ＲＳＴ：レチクルステージ、ＷＳＴ：ウエハステージ、Ｇ１：補正光学素子、Ｇ２：補正光学素子、Ｒ０：基準レチクル、Ｒ：レチクル、Ｗ：ウエハ
【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】
0003799275.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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