JP2002031896A - 露光装置及び露光方法並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程の途中において個々のデバイスを真
直に形成することが可能であり、その結果高い製造歩留
まりを確保することができる露光装置及び露光方法並び
にデバイス製造方法を提供する。 【解決手段】 所定の配列方向α、βに形成されたレチ
クル２のパターンの像を投影光学系を介して基板Ｗ上に
設定された複数のショット領域ＳＡに転写する露光装置
及び露光方法であって、ショット領域ＳＡに予め設定さ
れたｘｙ直交座標系に対するパターンの配列方向α、β
の相対的な回転量を算出し、算出された回転量に基づい
て、レチクルＲ又は基板Ｗを相対的に回転させ、ｘｙ直
交座標系に対するパターンの配列方向α、βの回転量を
最小として露光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光装置及び露光方
法並びにデバイス製造方法に係り、特に薄膜磁気ヘッド
製造における露光工程で用いて好適な露光装置及び露光
方法、並びに薄膜磁気ヘッド等のデバイス製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から薄膜磁気ヘッド、半導体素子、
又は液晶表示素子等のデバイスを製造する際にはフォト
レジスト等の感光剤を基板上に塗布し、マスク又はレチ
クル（以下、レチクルと総称する）に形成されたパター
ンの像を、投影光学系を介して繰り返し基板上に転写す
る露光装置を用いて露光処理を行う露光工程が設けられ
ている。この露光工程で用いられる投影露光装置とし
て、近年においては基板を２次元的に移動自在なステー
ジ上に載置し、このステージにより基板を歩進（ステッ
ピング）させて、レチクルに形成されたパターンの像を
基板上の各ショット領域に順次露光する動作を繰り返
す、所謂ステップ・アンド・リピート方式の露光装置、
例えば縮小投影型の露光装置（ステッパー）が多用され
ている。

【０００３】上記のステッパーは半導体素子の製造に用
いられることが多いが、近年薄膜磁気ヘッドを製造する
際にも用いられることが多くなっている。ここで、上記
露光工程を経て製造される薄膜磁気ヘッドの構成の一例
について概説する。図１１は薄膜磁気ヘッドの一構成例
を示す斜視図である。図１１に示した薄膜磁気ヘッド１
００は、例えばセラミックス等の基板Ｗ上面に形成さ
れ、その基板Ｗ上面には読み取りヘッド１０１、及び基
板Ｗ上で読み取りヘッド１０１を挟持した状態に下部シ
ールド層１０２が形成されている。また、読み取りヘッ
ド１０１及び下部シールド層１０２の上面には上部シー
ルド層１０３が形成される。更に、上部シールド層１０
３の上面には記録コア１０４が形成されている。記録コ
ア１０４と読み取りヘッド１０１とは上部シールド層１
０３により磁気的に絶縁される。

【０００４】記録コア１０４はコイル１０５により生ず
る磁気を透過する性質を有する透磁部１０４ａと透磁部
１０４ａの先端部に設けられたヘッド部１０４ｂとから
なる。ヘッド部１０４ｂの高さｈ１は例えば約４〜５μ
ｍ程度に設定される。図１１に示した薄膜磁気ヘッドを
ハードディスク等の記憶装置に取り付ける際には、ヘッ
ド部１０４ｂが磁気ディスク等のメディアに近接して配
置される。よって、コイル１０５に流れる電流によって
生成される磁力線は透磁部１０４ａを介してヘッド部１
０４ｂに導かれ、最終的にはヘッド部１０４ｂに近接し
ているメディアの一部の磁極を変化させ、所定の情報が
記憶される。同様に、読み取りヘッド１０１もメディア
に近接して配置されるため、読み取りヘット１０１とメ
ディアとが相対的に移動することによりメディアに記録
された信号が順次読み出される。

【０００５】図１２は、図１１に示した薄膜磁気ヘッド
が形成されている基板Ｗの上面図である。尚、図１２に
おいては、理解を容易にするため簡略化して図示してい
る。図１２に示したように、基板Ｗ上には図１１に示し
た薄膜磁気ヘッドが多数形成された複数のショット領域
ＳＡ１，ＳＡ２，〜，ＳＡｎ（ｎは２以上の自然数）が
設定されている。図１１に示した薄膜磁気ヘッドの外形
は、記録コア１０４及びコイル１０５を含めたｙ軸方向
の長さが約１ｍｍ程度であり、ｘ軸方向の幅は約０．５
ｍｍ程度であり、ショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎ各々の内
部には図１１に示した薄膜磁気ヘッド１００が数百個の
単位で図１３に示したようにＸ軸方向及びＹ軸方向に配
列されて形成されている。図１３は、ショット領域ＳＡ
１〜ＳＡ３の拡大図である。尚、図１３においては図１
１中の記録コア１０４及びコイル１０５を簡略化して図
示している。

【０００６】ショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎ内に形成され
た薄膜磁気ヘッド１００は、最終的にはダイサー等を用
いて個々に切断される、図１４は、図１３に示した線Ｌ
１，Ｌ２に沿って基板Ｗを切断してｙ軸方向に分離した
状態を示す図である。一般的にダイサーは基板Ｗを直線
状に切断するものであるため、一度に個々の薄膜磁気ヘ
ッド１００に分離することはできない。よって、まず基
板Ｗを図１３中の線Ｌ１，Ｌ２等のｘ軸方向に平行な切
断線に沿って切断して基板Ｗを図１４に示したように短
冊状にする。基板Ｗが短冊状に切断されると、薄膜磁気
ヘッド１００はｙ軸方向には１つのみが含まれ、ｘ軸方
向にのみ配列された状態となる。次に、短冊状の基板Ｗ
をｙ軸方向に沿って切断することにより、個々の薄膜磁
気ヘッド１００に分離する。このようにして、露光工程
を経て基板Ｗのショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎ内に薄膜磁
気ヘッドを形成した後、基板Ｗを切断することにより個
々の薄膜磁気ヘッド１００を形成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】とろこで、基板Ｗを切
断して個々の薄膜磁気ヘッド１００に分離する際にはダ
イサーを用いて切断しているため、基板Ｗは直線状に切
断される。図１３に示したように、ショット領域ＳＡ１
〜ＳＡｎ内に形成された薄膜磁気ヘッド１００がｘ軸方
向及びｙ軸方向に等間隔をもって形成されていれば、図
１４に示したようにダイサーにより切断されても切断面
１０６からの記録コア１０４の長さは一定となり、切断
部分からコイル１０５までの距離は一定（真直）にな
る。また、同様に、薄膜磁気ヘッド１００がｙ軸方向に
等間隔で配置されるよう形成されていれば、ｙ軸方向に
沿って基板Ｗを切断して個々の薄膜磁気ヘッド１００に
分離しても薄膜磁気ヘッド１００は両側の切断部分から
の距離が一定に配置されることになる。

【０００８】しかしながら、実際には、レチクルの製造
誤差や投影光学系のディストーション等が原因で、薄膜
磁気ヘッド１００は図１３に示したようにｘ軸方向及び
ｙ軸方向に等間隔に配列されず、個々の薄膜磁気ヘッド
１００についてｘ軸方向の位置誤差又はｙ軸方向の位置
誤差が生じた状態で形成されることがある。かかる場合
に、従来はこの位置誤差を全く考慮せずに露光工程を繰
り返し行うか、又は薄膜磁気ヘッドのｘ軸方向の位置誤
差とｙ軸方向の位置誤差が同等となるようにレチクルと
基板Ｗとの相対位置関係を変えて露光処理を行ってい
た。

【０００９】図１５は、ｘ軸方向の位置誤差又はｙ軸方
向の位置誤差が生じた状態で薄膜磁気ヘッド１００が形
成された場合のショット領域ＳＡ１〜ＳＡ３の拡大図で
ある。尚、図１５においては、理解を容易にするため、
ｘ軸方向の位置ずれ及びｙ軸方向の位置ずれを誇張して
図示している。薄膜磁気ヘッド１００が位置ずれを生じ
た状態で形成されると、図１５中の線Ｌ１，Ｌ２に沿っ
て基板Ｗを切断した場合には、図１６に示したように薄
膜磁気ヘッド１００は真直にならない。図１６は、位置
ずれがある状態で薄膜磁気ヘッド１００が形成されてい
る場合に、線Ｌ１，Ｌ２に沿って基板Ｗを切断してｙ軸
方向に分離した状態を示す図である。図１６に示したよ
うに、ダイサーにより図１５に示した線Ｌ１，Ｌ２に沿
って基板Ｗを切断すると、切断面１０６からの記録コア
１０４の長さは一定とならず、しかも真直には形成され
ない。

【００１０】ここで、薄膜磁気ヘッド１００の書き込み
特性、読み取り特性等の磁気特性は、記録コア１０４の
長さが変化すると大きく変化する。よって、一定の品質
の薄膜磁気ヘッド１００を製造するためには、切断面１
０６からの記録コア１０４の長さを一定にして基板Ｗを
短冊状に切断した場合に、薄膜磁気ヘッド１００が真直
に形成されている必要がある。基板Ｗを切断した場合
に、図１６に示したように記録コア１０４の長さが一定
にならないと薄膜磁気ヘッド１００が所期の性能を発揮
せず、後工程において歩留まりが悪くなるという問題が
生ずる。ここでは、薄膜磁気ヘッドを製造する場合の問
題点を例に挙げて説明したが、この問題はｘ軸方向及び
ｙ軸方向に等間隔をもって配置され、真直に形成される
ことが工程上重要となるデバイス一般について言えるこ
とである。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、製造工程の途中において個々のデバイスを真直
に形成することが可能であり、その結果高い製造歩留ま
りを確保することができる露光装置及び露光方法並びに
デバイス製造方法を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の観点による露光装置は、所定の配列
方向（α、β）に形成されたマスク（Ｒ）のパターン
（Ｐ１）の像を投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）
上に設定された複数の区画領域（ＳＡ１〜ＳＡｎ）に転
写する露光装置であって、前記区画領域（ＳＡ１〜ＳＡ
ｎ）に予め設定された直交座標系（ｘ、ｙ）に対する前
記パターン（Ｐ１）の配列方向（α、β）の相対的な回
転量を算出する回転量算出手段（１５）と、前記回転量
算出手段（１５）によって算出された回転量に基づい
て、前記マスク（Ｒ）又は前記基板（Ｗ）を相対的に回
転させ、前記直交座標系（ｘ、ｙ）に対する前記回転量
を最小とする回転量制御手段（１５）とを具備すること
を特徴としている。この発明によれば、基板の区画領域
に設定された直交座標系とマスクに形成されたパターン
の配列方向との回転量を算出し、算出された回転量に基
づいて基板とマスクとを相対的に回転させてこれらの回
転量を最小としている。よって、マスクのパターンの配
列方向と基板の区画領域に設定された直交座標系との間
に回転量が生じている場合であってもこの回転量を最小
とすることができるので、デバイスを高い真直度をもっ
てショット領域内部に形成することができる。また、本
発明の第２の観点による露光装置は、第１の観点による
露光装置において、前記パターン（Ｐ１）は前記マスク
（Ｒ）の面内において互いに直交する２方向（α、β）
に配列されていることを特徴としている。また、本発明
の第３の観点による露光装置は、第２の観点による露光
装置において、前記回転量制御手段（１５）は、前記２
方向（α、β）の何れか一方の回転量を最小とすること
を特徴としている。また、本発明の第４の観点による露
光装置は、第１の観点による露光装置において、前記回
転量算出手段（１５）は、前記マスク（Ｒ）の製造誤差
を測定する測定装置（７、３２）を備え、当該測定装置
（７、３２）の測定結果に基づいて前記回転量を算出す
ることを特徴としている。この発明によれば、マスクの
製造誤差を測定装置によって測定し、この測定結果に基
づいてマスクのパターンの配列方向と基板の区画領域に
設定された直交座標系との間の回転量を算出している。
よって、例えばマスクのパターン自体がある回転量をも
って形成されている場合であっても、算出された回転量
に基づいて基板の区画領域に設定された直交座標系に対
する回転量を最小とすることができるので、デバイスを
高い真直度をもってショット領域内部に形成することが
できる。また、本発明の第５の観点による露光装置は、
第４の観点による露光装置において、前記回転量算出手
段（１５）は、前記マスク（Ｒ）の製造誤差及び前記投
影光学系（ＰＬ）の投影誤差に基づいて前記回転量を算
出することを特徴としている。この発明によれば、マス
クの製造誤差及び投影光学系の投影誤差を含めてマスク
のパターンの配列方向と基板の区画領域に設定された直
交座標系との間の回転量を算出しており、基板上に実際
に投影される実際のパターンの像と基板の区画領域に設
定された直交座標系との間の回転量を得ることができる
ので、デバイスを高い真直度をもってショット領域内部
に形成することができる。また、本発明の第６の観点に
よる露光装置は、第１の観点による露光装置において、
前記回転量算出手段（１５）は、前記マスク（Ｒ）のパ
ターン（Ｐ１）を基板（Ｗ）上に投影して前記基板
（Ｗ）上に形成されたパターン（Ｐ１）を実測して前記
回転量を算出することを特徴としている。この発明によ
れば、マスクに形成されたパターンの像を実際に基板上
に転写してマスクのパターンの配列方向と基板の区画領
域に設定された直交座標系との間の回転量を算出してい
るため、マスクの製造誤差及び投影光学系の投影誤差以
外の要因に起因する誤差、例えば基板が載置されるステ
ージの誤差等も含めて基板上に実際に投影される実際の
パターンの像と基板の区画領域に設定された直交座標系
との間の回転量を得ることができるので、より高い真直
度をもってデバイスをショット領域内部に形成すること
ができる。本発明の第１の観点による露光方法は、所定
の配列方向（α、β）に形成されたマスク（Ｒ）のパタ
ーン（Ｐ１）の像を投影光学系（ＰＬ）を介して基板
（Ｗ）上に設定された複数の区画領域（ＳＡ１〜ＳＡ
ｎ）に転写する露光方法であって、前記区画領域（ＳＡ
１〜ＳＡｎ）に予め設定された直交座標系（ｘ、ｙ）に
対する前記パターン（Ｐ１）の配列方向（α、β）の相
対的な回転量を算出し、算出された前記回転量に基づい
て、前記マスク（Ｒ）又は前記基板（Ｗ）を相対的に回
転させて前記直交座標系（ｘ、ｙ）に対する前記回転量
を調整し、前記マスク（Ｒ）のパターン（Ｐ１）の像を
前記投影光学系（ＰＬ）を介して前記基板（Ｗ）上に転
写することを特徴としている。また、本発明の第２の観
点による露光方法は、第１の観点による露光方法におい
て、前記回転量の調整は、前記直交座標系（ｘ、ｙ）に
対する前記パターン（Ｐ１）の配列方向（α、β）の回
転量を最小にすることを特徴としている。これらの発明
によれば、上記第１の観点による露光装置と同様に、基
板の区画領域に設定された直交座標系とマスクに形成さ
れたパターンの配列方向との回転量を算出し、算出され
た回転量に基づいて基板とマスクとを相対的に回転させ
てこれらの回転量を最小としている。よって、マスクの
パターンの配列方向と基板の区画領域に設定された直交
座標系との間に回転量が生じている場合であってもこの
回転量を最小とすることができるので、デバイスを高い
真直度をもってショット領域内部に形成することができ
る。本発明のデバイス製造方法は、上記第１の観点によ
る露光方法又は第２の観点による露光方法によって露光
された基板（Ｗ）を、前記直交座標系（ｘ、ｙ）の一方
の座標軸に沿って切断する工程を有することを特徴とし
ている。この発明によれば、前述した露光装置によって
マスクのパターンの配列方向と基板の区画領域に設定さ
れた直交座標系との間の回転量が最小となった状態でデ
バイスが形成されている基板に対して直交座標系の一方
の座標軸に沿って基板を切断しているので、切断部分か
らの各デバイスの距離がほぼ一定となって高い真直度を
もったデバイスを製造することができる結果、デバイス
を高い製造歩留まりで製造することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態による露光装置及び露光方法並びにデバイス製
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構成を示す図である。尚、以下
の説明においては、図１中に示した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
置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及
びＺ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Ｙ軸が
紙面に対して垂直とな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。

【００１４】図１において、図示しない照明光学系から
露光光ＥＬが射出された場合には、露光光ＥＬがコンデ
ンサレンズ１を介してレチクルＲに形成されたパターン
領域ＰＡを均一な照度分布で照射する。上記露光光ＥＬ
としては、例えばｇ線（４３６ｎｍ）やｉ線（３６５ｎ
ｍ）、又はＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、若しくはＦ₂エキシ
マレーザ（１９３ｎｍ）から射出される光が用いられ
る。

【００１５】レチクルＲは、モータ２によって投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸの方向に微動可能で、且つその光軸Ａ
Ｘに垂直な面内で２次元移動及び微小回転可能なレチク
ルステージ３上に載置されている。レチクルステージ３
の端部にはレーザ干渉計４からのレーザビームを反射す
る移動鏡５が固定されており、レチクルステージ３の２
次元的な位置はレーザ干渉計４によって、例えば０．０
１μｍ程度の分解能で常時検出されている。レチクルＲ
の上方にはレチクルアライメント系６Ａ及び６Ｂが配置
されている。これらのレチクルアライメント系６Ａ，６
Ｂは、レチクルＲの外周付近に形成された２個の十字型
のアライメントマークを検出するものである。レチクル
アライメント系６Ａ，６Ｂからの計測信号に基づいてレ
チクルステージ３を微動させることで、レチクルＲはパ
ターン領域ＰＡの中心点が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと
一致するように位置決めされる。

【００１６】上記レチクルＲのパターン領域ＰＡを透過
した露光光ＥＬは、例えば両側（片側でも良い。）テレ
セントリックな投影レンズＰＬに入射して基板Ｗ上の各
ショット領域に投影される。ここで、投影レンズＰＬ
は、露光光ＥＬの波長に関して最良に収差補正されてお
り、その波長のもとでレチクルＲと基板Ｗとは互いに共
役になっている。また、照明光ＥＬは、ケラー照明であ
り、投影レンズＰＬの瞳（図示省略）の中心に光源像と
して結像されている。尚、投影レンズＰＬは複数のレン
ズ等の光学素子を有し、その光学素子の硝材としては露
光光ＥＬの波長に応じて石英、蛍石等の光学材料から選
択される。

【００１７】基板Ｗは基板ホルダ８を介して基板ステー
ジ９上に載置されている。基板ホルダ８上には、ベース
ライン計測等で使用する基準部材１０が設けられてい
る。基板ステージ９は、投影レンズＰＬの光軸ＡＸに垂
直な面内で基板Ｗを２次元的に位置決めするＸＹステー
ジ、投影レンズＰＬの光軸ＡＸに平行な方向（Ｚ方向）
に基板Ｗを位置決めするＺステージ、基板Ｗを微小回転
させるステージ、及びＺ軸に対する角度を変化させてＸ
Ｙ平面に対する基板Ｗの傾きを調整するステージ等より
構成されている。

【００１８】基板ステージ９の上面の一端には投影光学
系ＰＬを介して基板ステージ９上面に投影されるレチク
ルＲのパターン領域ＰＡに形成されたパターンの像の空
間像を計測するための光電センサ７が設けられている。
この光電センサ７の検出結果は後述する主制御系１５へ
出力される。主制御系１５は光電センサ７の検出結果に
基づいてレチクルＲの製造誤差及び投影光学系ＰＬの投
影誤差を計測する。

【００１９】基板ステージ９の上面の一端にはＬ字型の
移動ミラー１１が取り付けられ、移動ミラー１１の鏡面
に対向した位置にレーザ干渉計１２が配置されている。
図１では簡略化して図示しているが、移動鏡１１はＸ軸
に垂直な反射面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な反射面
を有する平面鏡より構成されている。また、レーザ干渉
計１２は、Ｘ軸に沿って移動鏡１１にレーザビームを照
射する２個のＸ軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿って移
動鏡１１にレーザビームを照射するＹ軸用のレーザ干渉
計より構成され、Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸
用の１個のレーザ干渉計により、基板ステージ９のＸ座
標及びＹ座標が計測される。また、Ｘ軸用の２個のレー
ザ干渉計の計測値の差により、基板ステージ９のＸＹ平
面内における回転角が計測される。

【００２０】基板ステージ９の２次元的な座標は、レー
ザ干渉計１２によって例えば０．０１μｍ程度の分解能
で常時検出されており、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の座標に
より基板ステージ９のステージ座標系（静止座標系）
（Ｘ，Ｙ）が定められる。即ち、レーザ干渉計１２によ
り計測される基板ステージ９の座標値が、ステージ座標
系（Ｘ，Ｙ）上の座標値である。レーザ干渉計１２によ
り計測されたＸ座標、Ｙ座標、及び回転角を示す位置計
測信号ＰＤＳは主制御系１５に出力される。主制御系１
５は、供給された位置計測信号ＰＤＳをモニタしつつ基
板ステージ９の位置を制御する制御信号をモータ１３へ
出力する。また、主制御系１５は図示しない光源から露
光光を射出するか否か、露光光を射出する場合の露光光
の強度を制御し、コンデンサレンズ１及び投影光学系Ｐ
Ｌを通過する露光光を制御する。尚、主制御系１５の動
作の詳細については後述する。

【００２１】ここで、基板ホルダ８上に載置される基板
Ｗについて説明する。図２は、基板Ｗの一例を示す上面
図である。図２に示されたように、基板Ｗ上には複数の
ショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎが設定されている。尚、図
２においては、ＸＹ直交座標系とｘｙ直交座標系との２
つの直交座標系を示しているが、ＸＹ座標系は図１に示
したＸＹＺ座標系と同一の座標系である。一方、ｘｙ座
標系は基板Ｗ上に設定された座標系である。よって、基
板ＷがＸＹ座標系内において回転している場合には、ｘ
ｙ座標系がＸＹ座標系に対して回転している関係とな
る。ショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎはｘｙ座標系内におい
て等間隔をもって配列されている。

【００２２】基板Ｗに設定された各々のショット領域Ｓ
Ａ１〜ＳＡｎに対応してｘ軸方向の位置計測用のアライ
メントマークＭｘとｙ軸方向の位置計測用のアライメン
トマークＭｙとが形成されている。尚、図２では、ｘ軸
方向の位置計測用のアライメントマークＭｘとｙ軸方向
の位置計測用のアライメントマークＭｙとが分離されて
形成されている場合を例に挙げて説明しているが、これ
らのアライメントマークＭｘ，Ｍｙを一箇所に形成した
方が計測時間の短縮を図ることができるため、スループ
ット向上の面からは好ましい。

【００２３】また、前述したレチクルＲのパターン領域
ＰＡに形成されるパターンは、各々のショット領域ＳＡ
１〜ＳＡｎ内において、ｘ軸及びｙ軸に等間隔を持って
薄膜磁気ヘッドを形成するためのパターンが形成されて
いる。よって、レチクルＲに形成されたパターンに製造
誤差がなく、投影光学系ＰＬがディストーション等を生
じない特性であり、且つレチクルＲと基板Ｗとの位置合
わせが理想的に行われた場合には、各ショット領域ＳＡ
１〜ＳＡｎ内に形成される薄膜磁気ヘッドはｘ軸及びｙ
軸に等間隔に配置されたものとなり、真直に形成される
こととなる。

【００２４】図１戻り、本実施形態の露光装置は、投影
光学系ＰＬの結像特性を調整できる結像特性補正部１４
が設けられている。この結像特性補正部１４は投影光学
系ＰＬが備えるレンズ群を調整して結像特性を可変する
訳であるが、投影光学系ＰＬのディストーション等の特
性を予め記憶しておき、投影光学系ＰＬの結像特性を補
正した場合に変化するディストーション等の光学特性を
主制御系１５に出力する。従って、主制御系１５は常時
投影光学系ＰＬの投影倍率やディストーション等の結像
特性を把握することができる。

【００２５】また、本実施形態の露光装置は、オフ・ア
クシス方式のアライメント光学系（以下、アライメント
センサと称する）を投影光学系ＰＬの側方に備える。こ
のアライメントセンサは、基板Ｗに形成されたアライメ
ントマークＭｘ，Ｍｙを計測することによって基板Ｗの
位置情報を計測するものであり、ＦＩＡ（Field Image
Alignment）方式のアライメントセンサである。このア
ライメントセンサは、基板Ｗを照明するための照射光を
射出するハロゲンランプ１６、ハロゲンランプ１６から
射出された照明光を光ファイバ１８の一端に集光するコ
ンデンサレンズ１７、及び照明光を導波する光ファイバ
１８を備える。ここで、照明光の光源としてハロゲンラ
ンプ１６を用いるのは、ハロゲンランプ１６から射出さ
れる照明光の波長域は５００〜８００ｎｍであり、基板
Ｗ上面に塗布されたフォトレジストを感光しない波長域
であるため、及び波長帯域が広く、基板Ｗ表面における
反射率の波長特性の影響を軽減することができるためで
ある。

【００２６】光ファイバ１８から射出された照明光は基
板Ｗ上に塗布されたフォトレジストの感光波長（短波
長）域と赤外波長域とをカットするフィルタ１９を通過
して、レンズ系２０を介してハーフミラー２１に達す
る。ここでハーフミラー２１によって反射された照明光
は、ミラー２２によってＸ軸方向とほぼ平行に反射され
た後、対物レンズ２３に入射し、更に投影レンズＰＬの
鏡筒下部の周辺に投影レンズＰＬの視野を遮光しないよ
うに固定されたプリズム（ミラー）２４で反射されて基
板Ｗを垂直に照射する。

【００２７】尚、図１においては図示を省略している
が、光ファイバ１８の射出端から対物レンズ２３までの
光路中には、適当な照明視野絞りが対物レンズ２３に関
して基板Ｗと共役な位置に設けられる。また、対物レン
ズ２３はテレセントリック系に設定され、その開口絞り
（瞳と同じ）の面２３ａには、光ファイバ１８の射出端
の像が形成され、ケーラー照明が行なわれる。対物レン
ズ２３の光軸は、基板Ｗ上では垂直となるように定めら
れ、アライメントマーク検出時に光軸の倒れによるマー
ク位置のずれが生じないようになっている。

【００２８】基板Ｗからの反射光は、プリズム２４、対
物レンズ２３、ミラー２２、ハーフミラー２１を介し
て、レンズ系２５によって指標板２６上に結像される。
この指標板２６は、対物レンズ２３とレンズ系２５とに
よって基板Ｗと共役に配置され、矩形の透明窓内にＸ軸
方向とＹ軸方向の夫々に伸びた直線状の指標マークを有
する。従って、基板Ｗのマークの像は、指標板３６の透
明窓内に結像され、この基板Ｗのマークの像と指標マー
クとは、リレー系２７，２９及びミラー２８を介してイ
メージセンサ３０に結像する。

【００２９】次に、投影光学系ＰＬの上部側方にはＴＴ
Ｌ（スルー・ザ・レンズ）方式のアライメントセンサ３
１も配置され、アライメントセンサ３１からの位置検出
用の光がミラーＭ１及びＭ２を介して投影光学系ＰＬに
導かれている。その位置検出用の光は投影光学系ＰＬを
介して基板Ｗ上のマーク上に照射され、このマークから
の反射光が投影光学系ＰＬ、ミラーＭ２及びミラーＭ１
を介してアライメントセンサ３１に戻される。アライメ
ントセンサ３１は戻された反射光を光電変換して得られ
た信号から、基板Ｗ上のマークの位置を求める。このよ
うに、本実施形態の露光装置は、レチクルアライメント
系６Ａ，６ＢによりレチクルＲ及び基板Ｗの位置情報を
計測し、アライメントセンサ３１及び上述のＦＩＡ方式
のアライメントセンサを組み合わせて基板Ｗの位置情報
を計測する。このように複数のアライメントセンサを備
えてこれらを組み合わせて基板Ｗの位置情報を計測する
のは、基板Ｗの表面状態が変化してもアライメントマー
クの計測精度を高く保つためである。

【００３０】また、本実施形態の露光装置は、レチクル
Ｒの製造誤差を計測する製造誤差計測装置３２及び露光
処理を行ってパターンが形成された基板Ｗのパターン形
成誤差を計測するパターン製造誤差測定装置３３を備
え、これらの測定結果が主制御系１５に入力される構成
となっている。前述したように、基板ステージ９の上面
の一端には投影光学系ＰＬを介して基板ステージ９上面
に投影されるレチクルＲのパターン領域ＰＡに形成され
たパターンの像の空間像を計測するための光電センサ７
が設けられ、光電センサ７の検出結果に基づいてレチク
ルＲの製造誤差及び投影光学系ＰＬの投影誤差を計測す
ることができるが、製造誤差計測装置３２を備えること
によってレチクルＲの製造誤差のみを計測することがで
きる。また、パターン製造誤差測定装置３３により実際
に露光処理を行って形成されるパターンの誤差を計測す
ることにより、レチクルＲの製造誤差及び投影光学系Ｐ
Ｌの投影誤差以外の要因に起因する誤差、例えば基板が
載置されるステージの誤差等も含めた製造誤差を考慮す
ることができるため、レチクルＲと基板Ｗとの位置合わ
せ誤差を正確に計測するには好適である。

【００３１】ここで、レチクルＲのパターン領域ＰＡに
形成されているパターンの配列方向と基板Ｗに設定され
たｘｙ直交座標系との関係について説明する。図３は、
レチクルＲのパターン領域ＰＡに形成されているパター
ンの配列方向と基板Ｗに設定されたｘｙ直交座標系との
関係について説明する斜視図である。尚、図３において
は理解の容易のためレチクルＲ及び基板Ｗのみを簡略化
して図示しており、レチクルＲのパターン領域ＰＡが矩
形形状に形成され、このパターン領域ＰＡの像全体が基
板Ｗ上に設定されたショット領域ＳＡに転写されるもの
と仮定する。いま、レチクルＲの製造誤差が全く無く、
図４に示したように理想的に製造されたものと仮定す
る。

【００３２】図４は、理想的に製造されたレチクルＲの
一例を示す上面図である。図４に示したように、理想的
に製造されたレチクルＲの一例はパターン領域ＰＡの外
周をなす４つの辺ｅ１〜ｅ４が互いに正確に９０度の角
度をもって形成されている。これらの４つの辺ｅ１〜ｅ
４の長手方向を図４に示したようにｄ１、ｄ２とする。
また、パターン領域ＰＡ内部に形成されるパターン（図
４に示した例では長方形形状）Ｐ１はある等間隔をもっ
て格子状に形成されており、パターンＰ１の２つの配列
方向α、βは方向ｄ１と方向ｄ２に平行な方向となる。
尚、図４においては、図面の簡単化のためにパターンＰ
１の数を減じて図示している。従って、図４に示した理
想的に製造されたレチクルＲを用いた場合、投影光学系
ＰＬに投影誤差がなく、他の要因に起因する誤差も零で
あると仮定すると図３に示したように、ショットＰＡと
ショット領域ＳＡとの位置合わせを正確に行えばレチク
ルＲに形成されたパターンＰ１の配列方向α、βと基板
Ｗ上に設定されたｘｙ直交座標系とは同一面内において
一致することになる。

【００３３】しかしながら、図５に示したように、レチ
クルＲに製造誤差があると、パターンＰ１の配列方向
α、βは変化してしまう。図５は、レチクルＲの製造誤
差に起因するパターンＰ１の配列方向α、βの変化を説
明するための図である。尚、図５においては図４と同様
にパターンＰ１の数を減じて図示するとともに、製造誤
差を誇張して図示している。また、図５においては、理
解の容易のためにパターンＰ１以外の部分、例えばパタ
ーン領域ＰＡの外周をなす４つの辺ｅ１〜ｅ４は互いに
正確に９０度の角度をもって理想的に形成されていると
し、方向ｄ１，ｄ２は図４に示した方向と同様の方向で
あるとする。

【００３４】図５では、パターン領域ＰＡ内部に形成さ
れるパターンＰ１が、図４に示したパターンＰ１に対し
て所定の回転角をもって且つ任意の位置誤差をもって形
成されている場合を例に挙げて説明している。パターン
Ｐ１が任意の位置誤差をもって形成されているため、図
４に示したように各パターンＰ１の間隔は不均一であ
り、パターンＰ１の配列方向α、βを一意に定めること
は難しい。そこで、各パターンＰ１の位置（例えば、中
心位置）を光電センサ７又は製造誤差計測装置３２を用
いて計測し、計測結果に対して近似直線を最小二乗近似
等の近似方法を用いて求めパターンＰ１の配列方向α、
βとする。

【００３５】図５に示した例では、パターンＰ１の配列
方向α、βは何れも方向ｄ１，ｄ２に対して回転量を有
している。尚図５はパターン領域ＰＡ内に形成されたパ
ターンＰ１がある回転量をもって製造された場合につい
て説明したが、レチクルＲ全体が製造誤差をもって製造
されている場合にも、上記と同様の方法を用いてパター
ンＰ１の配列方向α，βを決定する。また、図５では、
配列方向αと配列方向βとが直交する場合を例に挙げて
説明したが、これらは必ずしも直交するとは限らない。

【００３６】レチクルＲが図５に示したように製造誤差
を有する場合、又は投影光学系ＰＬにディストーション
等の結像誤差がある場合、ショットＰＡとショット領域
ＳＡとの位置合わせを正確に行ったとしても、ショット
領域ＳＡ内に転写されるパターンＰ１の像はｘｙ直交座
標系に対して回転している。よって、この回転誤差等の
誤差を補正するため、本実施形態では主制御系１５がレ
チクルＲに形成されたパターンＰ１の配列方向α、βと
基板Ｗに設定されたｘｙ直交座標系との回転角とを計測
し、これらの回転量が最小となるようレチクルＲ又は基
板Ｗを回転させる。尚、ｘｙ直交座標系に対する配列方
向αの回転角とｘｙ直交座標系に対する配列方向βの回
転角とが共に最小となることが最も好ましい。しかしな
がら、例えばパターンＰ１の配列方向αと配列方向βと
が直交しない場合には、配列方向αの回転量を最小にす
るか又は配列方向βの回転量を最小にするかは、製造す
るデバイスに合わせて設定する。

【００３７】次に、上記構成における本発明の一実施形
態による露光装置の動作、つまり本発明の一実施形態に
よる露光方法について説明する。以下の説明において
は、実際に基板Ｗを露光せずに光電センサ７又は製造誤
差計測装置３２を用いてレチクルＲの製造誤差を計測す
るとともに、結像特性補正部１４を用いて投影光学系Ｐ
Ｌの結像誤差を計測して計算によりレチクルＲに形成さ
れたパターンＰ１の配列方向α、βと基板Ｗのｘｙ直交
座表系との回転量を求める場合の動作について説明す
る。図６は、本発明の一実施形態による露光方法を示す
フローチャートである。

【００３８】まず、基板Ｗを基板ホルダ８上に載置する
前に、レチクルＲの製造誤差及び投影光学系ＰＬの投影
誤差を求める（ステップＳ１０）。ここで、製造誤差計
測装置３２を用いる場合には、レチクルＲの製造誤差の
みの計測を行い、主制御系１５はこの計測結果を一時的
に記憶する。次に、主制御系１５は結像特性補正部１４
から出力される投影光学系ＰＬの結像特性を示す情報を
得る。一方、光電センサ７を用いる場合には、主制御系
１５は、まずモータ１３を介して基板ステージ９を移動
させ、光電センサ７を投影光学系ＰＬの投影領域近傍に
配置する。そして、主制御系１５は露光光ＥＬを射出さ
せてレチクルＲ上から照射し、レチクルＲに形成された
パターンの像を投影光学系ＰＬを介して基板ステージ９
上に照射している状態で、基板ステージ９をＸ軸方向及
びＹ軸方向に走査しつつ光電センサ９から出力される信
号をレーザ干渉計１２から供給される位置計測信号ＰＤ
Ｓによりサンプリングしつつ記憶する。かかる処理を行
うことにより、基板ステージ９上に照射される像の強度
信号を得ることができる。その後、この強度信号と予め
記憶しているレチクルの設計データとの比較を行い、レ
チクルの製造誤差及び投影光学系ＰＬの投影誤差を反映
した誤差を求める。

【００３９】次に、ステップＳ１０の処理において計測
したレチクルＲの製造誤差及び投影光学系ＰＬの投影誤
差から、レチクルＲに形成されたパターンＰ１の配列方
向を算出する処理が行われる（ステップＳ１２）。この
処理ではＸＹＺ直交座標系のＸＹ平面内におけるパター
ンＰ１の配列方向が算出される。図７は、ＸＹＺ直交座
標系のＸＹ平面内におけるパターンＰ１の配列方向を算
出する処理を説明するための図である。製造誤差計測装
置３２でレチクルＲの製造誤差を計測した場合及び光電
センサ７を用いて空間像を計測した場合の何れであって
も、主制御系１５は二次元的にレチクルＲの製造誤差を
得ている。図７において、符号Ｋを付した範囲は、計測
を行った範囲を示している。この範囲Ｋ中に示した黒丸
は図５に示したパターンＰ１各々の中心点を示してお
り、符号ＩＬ１〜ＩＬ３が付された直線は、図４に示し
たようにパターンＰ１が理想的に形成されている場合の
パターンＰ１の中心を結んだ線である。尚、図７におい
ては、理解を容易にするために、符号ＩＬ１〜ＩＬ３が
付された直線が図１に示したＸＹＺ直交座標系のＸ軸に
平行に設定されているとする。

【００４０】パターンＰ１の配列方向も決定するには、
まず計測範囲Ｋ内のパターンＰ１の中心点に対して最小
二乗近似等の近似方法を用いて近似直線を求め、この近
似曲線の長手方向をパターンＰ１の配列方向に決定す
る。図７に示した例では、符号Ｈを付した直線が近似直
線である。尚、図５においては、理解を容易にするため
パターンＰ１の配列方向の一方向のみについて配列方向
を決定する場合を例に挙げて図示して説明しているが、
他の方向についても同様に、まず近似直線を求めてから
配列方向を算出する処理が行われる。

【００４１】以上の処理が終了すると、主制御系１５は
処理対象の基板１５をローダから搬送して基板ホルダ８
上に載置し（ステップＳ１４）、基板Ｗに形成されたア
ライメントマークの位置情報を計測して各ショット領域
ＳＡ１〜ＳＡｎの配列を算出する処理が行われる（ステ
ップＳ１６）。ここで、基板Ｗに形成されたアライメン
トマークの位置情報を計測する際の動作について概説す
る。本実施形態においては、図１に示したＦＩＡ方式の
アライメントセンサを用いてアライメントマークの位置
情報を計測する場合を例に挙げて説明する。

【００４２】アライメントマークを計測する場合には主
としてスループット向上の観点から、図２に示したアラ
イメントマークＭｘ，Ｍｙの内、予め定めた数個をアラ
イメントマークＭｘ，Ｍｙを計測して、基板Ｗの大まか
な位置を計測するいわゆるラフ計測が行われる。ラフ計
測ではアライメントセンサの光学系の倍率が低く設定さ
れて、広い計測視野を確保した状態で計測が行われるた
め、基板ホルダ８上において基板Ｗがずれて配置されて
いたとしても計測視野内にアライメントマークが配置さ
れないといった事態を防止することができる。

【００４３】ラフ計測が終了すると、図２に示したアラ
イメントマークＭｘ，Ｍｙの内、予め定めた数個（例え
ば８個）に対し、アライメントセンサの光学系の倍率を
高く設定して視野を狭くした状態で精度良く計測を行う
いわゆるファイン計測が行われる。ファイン計測時にお
いては、ラフ計測時の計測結果を考慮して基板Ｗの移動
が行われる。ファイン計測が終了すると、次に基板Ｗの
ショット領域の配列を算出する処理が行われる。ショッ
ト領域の配列を算出する処理においては、スループット
の向上及び高い計測精度の維持の観点から、ファイン計
測の計測結果を用いて統計演算を行い、演算によって得
られたショット領域の配列座標と計測されたショット領
域座標の残留誤差成分を最小とする、所謂エンハーンス
ト・グローバル・アライメント（以下、「ＥＧＡ」とい
う）方式を用いて算出することが好ましい。

【００４４】基板Ｗに設定されたショット領域ＳＡ１〜
ＳＡｎの配列が求まると、ＸＹ直交座標系と基板Ｗ上に
設定されたｘｙ座標系との回転量を算出することができ
る。ステップＳ１２の処理において、ＸＹＺ直交座標系
のＸＹ平面内におけるパターンＰ１の配列方向は既に算
出されており、ＸＹ直交座標系と基板Ｗ上に設定された
ｘｙ座標系との回転量はステップＳ１６の処理において
求められている。よって、次に主制御系１５は、基板Ｗ
に設定されたｘｙ直交座標系とレチクルＲに形成された
パターンＰ１の配列方向との回転量を求める処理を行う
（ステップＳ１８）。

【００４５】以上の処理が終了すると、主制御系１５は
モータ１３を介して基板ステージ９を移動し、露光を行
うショット領域を投影光学系ＰＬの投影領域に配置する
（ステップＳ２０）。尚、ＦＩＡ系、ＬＩＡ系及びＬＳ
Ａ系のアライメントセンサの計測中心と投影光学系ＰＬ
の露光領域内の基準点との間隔であるベースライン量は
それぞれ予め求められている。そこで、主制御系１５
は、ステップＳ１６の処理にて算出された配列座標にベ
ースライン量の補正を行って得られた計算上の座標値に
基づいて、露光を行うショット領域の位置決めを行う。

【００４６】次に、モータ１３を介して基板ステージ９
を駆動し、レチクルＲに対して基板Ｗを回転させ、基板
Ｗに設定されたｘｙ直交座標系とレチクルＲに形成され
たパターンＰ１の配列方向との回転量（ステップＳ１８
の処理において算出した回転量）を最小に設定する処理
を行う（ステップＳ２２）。尚、ここでは、基板Ｗを回
転する場合について説明したが、基板Ｗは回転させずに
レチクルＲを回転させて上記回転量を最小にしてもよ
い。また、基板Ｗに設定されたｘｙ直交座標系とレチク
ルＲに形成されたパターンＰ１の配列方向との回転量を
零にすることが好ましいが、零にすることができない場
合にはその回転量が最小になるように制御される。

【００４７】ステップＳ２２の処理を経て、レチクルＲ
と基板Ｗとの相対的な位置合わせが終了すると、主制御
系１５は露光光ＥＬをレチクルＲ上に照射し、投影光学
系ＰＬを介してレチクルＲに形成されたパターンの像
を、ステップＳ２０の処理において位置合わせされたシ
ョット領域に転写させる。以上で一連の処理が終了す
る。尚、他のショット領域の露光を行う場合には、ステ
ップＳ１８〜ステップＳ２４の処理が繰り返し行われ
る。また、１枚の基板Ｗの全ショット領域への露光が終
了した後は、その基板Ｗの搬出が行われ、その後同一ロ
ット内で待機している基板に対しても、以上説明した処
理と同様の処理が行われる。

【００４８】以上、実際に基板Ｗを露光せずに光電セン
サ７又は製造誤差計測装置３２を用いてレチクルＲの製
造誤差を計測するとともに、結像特性補正部１４を用い
て投影光学系ＰＬの結像誤差を計測して計算によりレチ
クルＲに形成されたパターンＰ１の配列方向α、βと基
板Ｗのｘｙ直交座表系との回転量を求めて露光を行う場
合の動作について説明した。次に、実際に露光処理を行
ってレチクルＲに形成されたパターンＰ１の配列方向
α、βと基板Ｗのｘｙ直交座表系との回転量を求めて露
光を行う場合の動作について説明する。

【００４９】この場合には、まず主制御系１５は処理対
象の基板１５をローダから搬送して基板ホルダ８上に載
置し、基板Ｗに形成されたアライメントマークの位置情
報を計測して各ショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎの配列を算
出する処理が行われる。この処理は図６に示したステッ
プＳ１４及びステップＳ１６の処理と同様の処理であ
る。次に、主制御系１５はモータ１３を介して基板ステ
ージ９を移動し、露光を行うショット領域を投影光学系
ＰＬの投影領域に配置する。このとき主制御系１５は、
露光を行うショット領域をＸＹ直交座標系に対して正確
に位置合わせする。

【００５０】レチクルＲと基板Ｗとの相対的な位置合わ
せが終了すると、主制御系１５は露光光ＥＬをレチクル
Ｒ上に照射し、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲに形
成されたパターンの像を、位置合わせされたショット領
域に転写させる。以上の処理が終了すると、露光処理を
行った基板Ｗを搬出し、現像処理を行った後、パターン
製造誤差測定装置３３を用いてショット内に形成された
パターンの誤差を計測する。この計測結果はパターン製
造誤差測定装置３３から主制御系１５に出力される。主
制御系１５は得られた基板Ｗのパターンの誤差から、シ
ョット領域をＸＹ直交座標系に対して正確に位置合わせ
した場合の基板Ｗに設定されたｘｙ直交座標系とレチク
ルＲに形成されたパターンＰ１の配列方向との回転量と
が分かることになる。ショット領域をＸＹ直交座標系に
対して正確に位置合わせすることによりＸＹ直交座標系
と基板Ｗに設定されたｘｙ直交座標系とを一致させるこ
とができる。

【００５１】次に、主制御系１５はモータ２に対して制
御信号を出力し、基板Ｗに設定されたｘｙ直交座標系と
レチクルＲに形成されたパターンＰ１の配列方向との回
転量が最小となるようレチクルＲを回転させる。以上の
処理を経ることにより、基板に設定されたｘｙ直交座標
系とレチクルＲに形成されたパターンＰ１の配列方向と
の回転量が最小に設定される。そして、新たな基板Ｗを
露光する場合には、ます制御系１５が処理対象の基板１
５をローダから搬送して基板ホルダ８上に載置し、基板
Ｗに形成されたアライメントマークの位置情報を計測し
て各ショット領域ＳＡ１〜ＳＡｎの配列を算出する。

【００５２】そして、主制御系１５がモータ１３を介し
て基板ステージ９を移動し、露光を行うショット領域を
ＸＹ直交座標系に対して正確に位置合わせするだけで、
基板に設定されたｘｙ直交座標系とレチクルＲに形成さ
れたパターンＰ１の配列方向との回転量が最小に設定さ
れた状態でレチクルＲに形成された像を基板Ｗのショッ
ト領域に転写することができる。尚、以上の説明では基
板Ｗの１つのショット領域のみを露光して形成されるパ
ターンの誤差を計測して基板Ｗに設定されたｘｙ直交座
標系とレチクルＲに形成されたパターンＰ１の配列方向
との回転量を得ていたが、複数のショット領域を露光し
て各々のショット領域に形成されるパターンの誤差を測
定し、その平均値に基づいて基板Ｗに設定されたｘｙ直
交座標系とレチクルＲに形成されたパターンＰ１の配列
方向との回転量を得るようにしても良い。

【００５３】次に、以上の露光工程を経て製造されたデ
バイスについて説明する。図８は、本発明の一実施形態
による露光方法を用いて製造されたデバイスの一例を示
す図である。尚、図８においては、製造されたデバイス
は薄膜磁気ヘッドであり、図２に示した基板Ｗのショッ
ト領域ＳＡ１〜ＳＡ３のみを図示している。図８に示し
たように、本発明の一実施形態による露光方法を用いる
ことにより、ショット領域ＳＡ１〜ＳＡ３に形成された
薄膜磁気ヘッド４０は、ショット領域ＳＡ１〜ＳＡ３に
対して所定量回転した関係をもって形成される。

【００５４】本発明の一実施形態による露光方法により
形成された薄膜磁気ヘッド４０に対して、図８に示した
線Ｌ１，Ｌ２に沿って基板Ｗを切断すると、複数の薄膜
磁気ヘッド４０は図９に示した配列となる。図９は、本
発明の一実施形態による露光装置を用いて薄膜磁気ヘッ
ド４０を形成した場合に、図８中の線Ｌ１，Ｌ２に沿っ
て基板Ｗを切断してｙ軸方向に分離した状態を示す図で
ある。図９に示したように、図８に示した線Ｌ１，Ｌ２
に沿って基板Ｗを切断すると、薄膜磁気ヘッド４０はｘ
軸及びｙ軸に対してある角度をもって形成されるが、切
断面５０からの記録コア４１の長さはほぼ一定となり、
薄膜磁気ヘッド４０が真直に形成されているのが分か
る。

【００５５】このように、本発明の一実施形態による露
光装置及び露光方法並びにデバイス製造方法において
は、図９に示したとおり薄膜磁気ヘッド４０がショット
領域に対して回転した状態で形成される。しかしなが
ら、薄膜磁気ヘッド４０の場合にはショット領域に対し
てある角度をもって回転して形成されていても切断面５
０からの記録コア４１の長さをほぼ一定として真直に形
成する方が均一な特性を有する量産する上で好ましいの
で、ショット領域に対してある角度をもって形成されて
いても余り不都合はない。

【００５６】以上、本発明の一実施形態による露光装置
及び露光方法並びにデバイス製造方法について説明した
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、デバイスとして薄膜磁気ヘッドを製造する場
合を例に挙げて説明したが、真直度が重要となるデバイ
スの製造一般に用いることができる。例えば半導体素
子、液晶表示素子の製造に用いられる露光装置だけでな
く、プラズマディスプレイ及び撮像素子（ＣＣＤなど）
の製造にも用いられる露光装置、及びレチクル、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。即ち本発明は、露光装置の露光方式や用途
等に関係なく適用可能である。また、前述したＥＧＡ方
式を用いた演算は、上記実施形態に記載したものに制限
されず、例えばショットの距離に応じて重み付けを行っ
て演算を行う、いわゆる重み付きのエンハーンスト・グ
ローバル・アライメント方式を用いても良い。

【００５７】また、本発明の露光装置は、図１に示した
露光装置に限定されず、例えばステップ・アンド・リピ
ート方式の縮小投影型露光装置以外にステップ・アンド
・スキャン方式の露光装置、ミラープロジェクション方
式、プロキシミティ方式、コンタクト方式等の露光装置
に適用することが可能である。

【００５８】尚、前述した本発明の一実施形態による露
光装置（図１）は、基板Ｗを精度よく高速に位置制御す
ることができ、スループットを向上しつつ高い露光精度
で露光が可能となるように、照明光学系、モータ２、レ
チクルステージ３、レーザ干渉計４、移動鏡５、レチク
ルアライメント系６Ａ及び６Ｂを含むマスクアライメン
ト系、光電センサ７、基板ホルダ８、基板ステージ９、
基準部材１０、移動鏡１１、レーザ干渉計１２、及びモ
ータ１３を含む基板アライメント系、投影光学系ＰＬ等
の図１に示された各要素が電気的、機械的、又は光学的
に連結して組み上げられた後、総合調整（電気調整、動
作確認等）をすることにより製造される。尚、露光装置
の製造は、温度及びクリーン度等が管理されたクリーン
ルームで行うことが望ましい。

【００５９】次に、本発明の一実施形態の露光装置及び
露光方法を使用したデバイスの製造について説明する。
図１０は、本発明の一実施形態による露光装置を用いて
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
産のフローチャートである。図１０に示されるように、
まず、ステップＳ３０（設計ステップ）において、デバ
イスの機能設計（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Ｓ３１（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
を製作する。一方、ステップＳ３２（基板製造ステッ
プ）において、シリコン等の材料を用いて基板を製造す
る。

【００６０】次に、ステップＳ３３（基板プロセスステ
ップ）において、ステップＳ３０〜ステップＳ３２で用
意したマスクと基板を使用して、リソグラフィ技術によ
って基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステッ
プＳ３４（組立ステップ）において、ステップＳ３３に
おいて処理された基板を用いてチップ化する。このステ
ップＳ３４には、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
程が含まれる。最後に、ステップＳ３５（検査ステッ
プ）において、ステップＳ３５で作製されたデバイスの
動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうし
た工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷され
る。

【００６１】尚、本実施形態の露光装置として、マスク
と基板とを同期移動してマスクのパターンを露光する走
査型の露光装置（USP5,473,410）にも適用することがで
きる。更に、本実施形態の露光装置として、投影光学系
を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクの
パターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用す
ることができる。また、露光装置の用途としては半導体
製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型
のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液
晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露
光装置にも広く適当できる。本実施形態の露光装置の光
源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、Ｋｒ
Ｆエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレー
ザ（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）のみなら
ず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱
電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ₆）、タ
ンタル（Ｔａ）を用いることができる。

【００６２】投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍
および拡大系のいずれでも良い。投影光学系としては、
エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材とし
て石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ
₂レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系
の光学系にし（マスクも反射型タイプのものを用い
る）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子
レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればい
い。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすること
はいうまでもない。

【００６３】基板ステージやマスクステージにリニアモ
ータ（USP5、623,853又はUSP5、528、118参照）を用い
る場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびロ
ーレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型の
どちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿
って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイ
ドレスタイプでもいい。ステージの駆動装置としては、
２次元に磁石を配置した磁石ユニットと、２次元にコイ
ルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により
ステージを駆動する平面モ−タを用いてもいい。この場
合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方を
ステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの
他方をステージの移動面側に設ければよい。

【００６４】基板ステージの移動により発生する反力
は、特開平８−１６６４７５号公報（USP5、528、118）
に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的
に床（大地）に逃がしてもいい。マスクステージの移動
により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報
（US S／N 08/416,558）に記載されているように、フレ
ーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよ
い。

【００６５】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の第１の
観点による露光装置によれば、基板の区画領域に設定さ
れた直交座標系とマスクに形成されたパターンの配列方
向との回転量を算出し、算出された回転量に基づいて基
板とマスクとを相対的に回転させてこれらの回転量を最
小としている。よって、マスクのパターンの配列方向と
基板の区画領域に設定された直交座標系との間に回転量
が生じている場合であってもこの回転量を最小とするこ
とができるので、デバイスを高い真直度をもってショッ
ト領域内部に形成することができるという効果がある。
また、本発明の第４の観点による露光装置によれば、マ
スクの製造誤差を測定装置によって測定し、この測定結
果に基づいてマスクのパターンの配列方向と基板の区画
領域に設定された直交座標系との間の回転量を算出して
いる。よって、例えばマスクのパターン自体がある回転
量をもって形成されている場合であっても、算出された
回転量に基づいて基板の区画領域に設定された直交座標
系に対する回転量を最小とすることができるので、デバ
イスを高い真直度をもってショット領域内部に形成する
ことができるという効果がある。また、本発明の第５の
観点による露光装置によれば、マスクの製造誤差及び投
影光学系の投影誤差を含めてマスクのパターンの配列方
向と基板の区画領域に設定された直交座標系との間の回
転量を算出しており、基板上に実際に投影される実際の
パターンの像と基板の区画領域に設定された直交座標系
との間の回転量を得ることができるので、デバイスを高
い真直度をもってショット領域内部に形成することがで
きるという効果がある。また、本発明の第６の観点によ
る露光装置によれば、マスクに形成されたパターンの像
を実際に基板上に転写してマスクのパターンの配列方向
と基板の区画領域に設定された直交座標系との間の回転
量を算出しているため、マスクの製造誤差及び投影光学
系の投影誤差以外の要因に起因する誤差、例えば基板が
載置されるステージの誤差等も含めて基板上に実際に投
影される実際のパターンの像と基板の区画領域に設定さ
れた直交座標系との間の回転量を得ることができるの
で、より高い真直度をもってデバイスをショット領域内
部に形成することができるという効果がある。本発明の
第１の観点による露光方法及び本発明の第２の観点によ
る露光方法によれば、上記第１の観点による露光装置と
同様に、基板の区画領域に設定された直交座標系とマス
クに形成されたパターンの配列方向との回転量を算出
し、算出された回転量に基づいて基板とマスクとを相対
的に回転させてこれらの回転量を最小としている。よっ
て、マスクのパターンの配列方向と基板の区画領域に設
定された直交座標系との間に回転量が生じている場合で
あってもこの回転量を最小とすることができるので、デ
バイスを高い真直度をもってショット領域内部に形成す
ることができるという効果がある。また、本発明のデバ
イス製造方法によれば、前述した露光装置によってマス
クのパターンの配列方向と基板の区画領域に設定された
直交座標系との間の回転量が最小となった状態でデバイ
スが形成されている基板に対して直交座標系の一方の座
標軸に沿って基板を切断しているので、切断部分からの
各デバイスの距離がほぼ一定となって高い真直度をもっ
たデバイスを製造することができる結果、デバイスを高
い製造歩留まりで製造することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態による露光装置の構成を
示す図である。

【図２】 基板Ｗの一例を示す上面図である。

【図３】 レチクルＲのパターン領域ＰＡに形成されて
いるパターンの配列方向と基板Ｗに設定されたｘｙ直交
座標系との関係について説明する斜視図である。

【図４】 理想的に製造されたレチクルＲの一例を示す
上面図である。

【図５】 レチクルＲの製造誤差に起因するパターンＰ
１の配列方向α、βの変化を説明するための図である。

【図６】 本発明の一実施形態による露光方法を示すフ
ローチャートである。

【図７】 ＸＹＺ直交座標系のＸＹ平面内におけるパタ
ーンＰ１の配列方向を算出する処理を説明するための図
である。

【図８】 本発明の一実施形態による露光方法を用いて
製造されたデバイスの一例を示す図である。

【図９】 本発明の一実施形態による露光装置を用いて
薄膜磁気ヘッド４０を形成した場合に、図８中の線Ｌ
１，Ｌ２に沿って基板Ｗを切断してｙ軸方向に分離した
状態を示す図である。

【図１０】 本発明の一実施形態による露光装置を用い
てデバイスを製造する際のフローチャートである。

【図１１】 薄膜磁気ヘッドの一構成例を示す斜視図で
ある。

【図１２】 図１１に示した薄膜磁気ヘッドが形成され
ている基板Ｗの上面図である。

【図１３】 ショット領域ＳＡ１〜ＳＡ３の拡大図であ
る。

【図１４】 図１３に示した線Ｌ１，Ｌ２に沿って基板
Ｗを切断してｙ軸方向に分離した状態を示す図である。

【図１５】 ｘ軸方向の位置誤差又はｙ軸方向の位置誤
差が生じた状態で薄膜磁気ヘッド１００が形成された場
合のショット領域ＳＡ１〜ＳＡ３の拡大図である。

【図１６】 位置ずれがある状態で薄膜磁気ヘッド１０
０が形成されている場合に、線Ｌ１，Ｌ２に沿って基板
Ｗを切断してｙ軸方向に分離した状態を示す図である。

【符号の説明】

７ 光電センサ（測定装置） １５ 主制御系（回転量算出手段、回転量
制御手段） ３２ 製造誤差計測装置（測定装置） Ｐ１ パターン ＰＬ 投影光学系 Ｒ レチクル（マスク） ＳＡ１〜ＳＡｎ ショット領域（区画領域） ｘ ｘ軸（直交座標系） ｙ ｙ軸（直交座標系） Ｗ 基板 α 配列方向（所定の配列方向） β 配列方向（所定の配列方向）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の配列方向に形成されたマスクのパ
   ターンの像を投影光学系を介して基板上に設定された複
   数の区画領域に転写する露光装置であって、 前記区画領域に予め設定された直交座標系に対する前記
   パターンの配列方向の相対的な回転量を算出する回転量
   算出手段と、 前記回転量算出手段によって算出された回転量に基づい
   て、前記マスク又は前記基板を相対的に回転させ、前記
   直交座標系に対する前記回転量を最小とする回転量制御
   手段とを具備することを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記パターンは前記マスクの面内におい
   て互いに直交する２方向に配列されていることを特徴と
   する請求項１記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記回転量制御手段は、前記２方向の何
   れか一方の回転量を最小とすることを特徴とする請求項
   ２記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記回転量算出手段は、前記マスクの製
   造誤差を測定する測定装置を備え、当該測定装置の測定
   結果に基づいて前記回転量を算出することを特徴とする
   請求項１記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記回転量算出手段は、前記マスクの製
   造誤差及び前記投影光学系の投影誤差に基づいて前記回
   転量を算出することを特徴とする請求項４記載の露光装
   置。
6. 【請求項６】 前記回転量算出手段は、前記マスクのパ
   ターンを基板上に投影して前記基板上に形成されたパタ
   ーンを実測して前記回転量を算出することを特徴とする
   請求項１記載の露光装置。
7. 【請求項７】 所定の配列方向に形成されたマスクのパ
   ターンの像を投影光学系を介して基板上に設定された複
   数の区画領域に転写する露光方法であって、 前記区画領域に予め設定された直交座標系に対する前記
   パターンの配列方向の相対的な回転量を算出し、 算出された前記回転量に基づいて、前記マスク又は前記
   基板を相対的に回転させて前記直交座標系に対する前記
   回転量を調整し、 前記マスクのパターンの像を前記投影光学系を介して前
   記基板上に転写することを特徴とする露光方法。
8. 【請求項８】 前記回転量の調整は、前記直交座標系に
   対する前記パターンの配列方向の回転量を最小にするこ
   とを特徴とする請求項７記載の露光方法。
9. 【請求項９】 請求項７又は請求項８記載の露光方法に
   よって露光された基板を、前記直交座標系の一方の座標
   軸に沿って切断する工程を有することを特徴とするデバ
   イス製造方法。