JP2007207821A - 可変スリット装置、照明装置、露光装置、露光方法及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレードの増加を抑えつつ照度むらを補正する。
【解決手段】光学素子を介して形成される照明光ＥＬをスリット状に規定する。照明光ＥＬの一方の長辺を規定するための複数のブレード３０を有する第１遮光部１０と、照明光ＥＬの他方の長辺を規定する第２遮光部２０とを有し、第２遮光部２０の長辺を規定する輪郭形状を、光学素子の固有特性に基づいて設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子等のデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程で使用される可変スリット装置、照明装置、露光装置、露光方法及びデバイスの製造方法に関するものである。

半導体素子、薄膜磁気ヘッド、液晶表示素子等のデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程では、フォトマスクあるいはレチクルに形成されたパターンの像をフォトレジスト等の感光剤を塗布した基板上に転写させる露光装置が一般的に使用されている。この露光装置では、半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・大集積化の進展とともに、基板上に形成されるレジストパターンの高集積化・微細化の要求が、年を追う毎に厳しくなってきている。その一方で、パターンの高集積化・微細化に伴い、露光条件のわずかな変化が不良率を上昇させ、歩留まりの低下を招いている。

このため、露光装置では、照度むらに起因して不均一となるパターンの線幅の不良を、積算露光量を均一化することにより防止している。特に、スリット状の照明光に対してマスクと基板とを相対的に走査して、マスクに形成されたパターンを基板上に転写する走査型露光装置においては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示されるように、照明光のスリット幅を部分的に変化させて、積算露光量を均一化させる可変スリット装置が提案されている。
特開平１０−３４０８５４号公報（第１図） 特開２０００−８２６５５号公報（第１図）

しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
上述した技術では、スリット状の照明光の長手方向に複数のブレードを並べ、各ブレードにアクチュエータを連結して、駆動することにより、照明光のスリット幅を部分的に変化させるようにしている。そして、照度むらに起因する露光むらを精度良く解消させるためには、多数のブレードを用いて、スリット幅を変更できる箇所（長手方向の位置）を増やし、照明光のスリット幅を細かく制御することが望ましい。
ところが、ブレードの数が増大すると、その分だけアクチュエータの数が増え、アクチュエータの制御が複雑化するとともに、照明光の形状を変化させるための時間が増大して露光装置のスループットを低下させてしまうという問題がある。また、アクチュエータの増加は発熱を伴い、露光装置の露光精度に悪影響を与えてしまうという問題もあった。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、ブレードの増加を抑えつつ照度むらを補正できる可変スリット装置、照明装置、露光装置、露光方法及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図７に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の可変スリット装置は、光学素子を介して形成される照明光をスリット状に規定する可変スリット装置（１００）において、照明光の一方の長辺を規定するための複数のブレード（３０）を有する第１遮光部（１０）と、照明光の他方の長辺を規定する第２遮光部（２０）とを有し、第２遮光部の長辺を規定する輪郭形状は、光学素子の固有特性に基づいて設定されることを特徴とするものである。

一般に照度むらは、光学素子の固有特性に基づいて生じ経時的に変化の少ない固定成分と、照度変化や光学素子特性の経年変化などにより経時的に変化する変動成分とが複合して成っている。本発明の可変スリット装置では、照度むらの中、光学素子の固有特性に基づいて生じる主に照度むらの固定成分を第２遮光部（２０）により補正することができるため、第１遮光部（１０）では主に照度むらの変動成分を補正すればよい。これにより、本発明によれば、第１遮光部におけるブレード数の増加を抑制しつつ、効果的に照度むらを補正することが可能となる。

また、本発明の照明装置は、スリット状の照明光を被照明物（Ｒ）に照射する照明装置（１２１）において、照明光の形状を調整する装置として、先に記載の可変スリット装置（１００）が用いられることを特徴とするものである。

従って、本発明の照明装置では、第１遮光部（１０）におけるブレード数の増加を抑制して、発熱を抑制しつつ、効果的に照度むらが補正された照明光を被照明物（Ｒ）に照射することが可能となる。

そして、本発明の露光装置は、スリット状に形成された照明光（ＥＬ）をマスク（Ｒ）を介して基板（Ｗ）に照射しつつ、マスクと基板とを照明光の長手方向と略直交する方向に相対走査するさせることにより、マスクに形成されたパターンを基板上に露光する露光装置において、照明光をマスクに照射する照明装置として、先に記載の照明装置（１２１）が用いられることを特徴とするものである。

また、本発明の露光方法は、光学素子を介して形成されるスリット状の照明光（ＥＬ）をマスク（Ｒ）を介して基板（Ｗ）に照射しつつ、マスクと基板とを照明光の長手方向と略直交する方向に相対走査させることにより、マスクに形成されたパターンを基板上に露光する露光方法において、照明光の一方の長辺を規定するための複数のブレードを有する第１遮光部と、光学素子の固有特性に基づいて設定され照明光の他方の長辺を規定する輪郭形状を有する第２遮光部とを、照明光の光路に設置する工程を有することを特徴とするものである。

従って、本発明の露光装置及び露光方法では、ブレード数の増加を抑制することで、発熱及びスループットの低下を抑制しつつ、さらには露光精度の低下を抑制することが可能になる。

また、本発明のデバイスの製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程において先に記載の露光方法を用いることを特徴とするものである。
従って、本発明のデバイスの製造方法では、リソグラフィ工程において発熱を抑制しつつ、効果的に照度むらを抑制することが可能になり、高精度にパターン等が形成されたデバイスを得ることができる。

なお、本発明をわかりやすく説明するために、一実施例を示す図面の符号に対応付けて説明したが、本発明が実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明では、ブレード及びアクチュエータの数を減らした状態で照度むらを補正することが可能となり、発熱抑制及びブレード駆動に要する時間の短縮を実現でき、露光精度及びスループットの向上に寄与できる。

以下、本発明の可変スリット装置、照明装置、露光装置、露光方法及びデバイスの製造方法の実施の形態を、図１ないし図７を参照して説明する。
図１は、可変スリット装置１００を示す図である。

まず、不図示の光源から射出された照明光は、整形光学系を通過して矩形状の照明光ＥＬ´に整形される。
そして、可変スリット装置１００は、矩形状に整形された照明光ＥＬ´の長手方向と略直交する方向（以下、短手方向と称する）の幅を変更して、所望のスリット幅を有するスリット状の照明光ＥＬを形成するものである。可変スリット装置１００は、スリット状の照明光ＥＬの一方の長辺Ｌ２を規定するために、通過する照明光ＥＬの一部を遮光する第１遮光部１０と、スリット状の照明光ＥＬの他方の長辺Ｌ１を規定するために、通過する照明光ＥＬの一部を遮光する第２遮光部２０と、第１遮光部１０を駆動するアクチュエータ部５０と、第２遮光部２０を駆動するアクチュエータ部６０とを備える。すなわち、可変スリット装置１００は、アクチュエータ部５０，６０を駆動することによって、通過する照明光ＥＬを任意に遮光し、第１遮光部１０と第２遮光部２０との間の開口Ｍを通過する照明光ＥＬの短手方向の幅を部分的に変化させるものである。

従って、第１遮光部１０と第２遮光部２０によって、照明光ＥＬは、部分的に変化したスリット幅Ｓを有するスリット状の照明光ＥＬが形成される。なお、照明光ＥＬの両方の短辺は、不図示の２枚のブレードによって規定されている。
なお、以下においては、照明光ＥＬの短手方向をＹｏ方向とし、照明光ＥＬの長手方向をＸｏ方向として説明する。

第１遮光部１０は、複数のブレード３０を有し、これら複数のブレード３０は、互いに独立に駆動される。これら複数のブレード３０は、照明光ＥＬの光軸と直交する面内に配置され、その面内において、櫛歯状に隙間なく配置されている。
各ブレード３０は、長板状に形成され、その長手方向がＹｏ方向に平行に配置される。また、各ブレード３０は、照明光ＥＬにより加熱されるため、耐熱性を備えた素材、例えば、ステンレス、鉄、銅合金等の金属により形成される。更に、隣接するブレード３０と接触しつつも滑動できるように、表面処理が施される。

また、各ブレード３０の長手方向における一方の端部（照明光ＥＬ側の端部）には、直線状のエッジ部が形成されており、このエッジ部は、スリット状の照明光ＥＬの一方の長辺Ｌ２を規定するものであり、Ｘｏ方向に平行に形成される。また、それぞれのエッジ部は、約１０μｍ程度の厚みに形成される。これは、スリット状の照明光ＥＬを遮断する光軸方向（Ｚｏ方向）の位置を正確に一致させるためである。

そして、各ブレード３０の長手方向における他方の端部は、ロッド７２を介して後述するリニアアクチュエータ７０に連結される。したがって、各ロッド７２のそれぞれを照明光ＥＬの短手方向（Ｙｏ方向）に任意の距離だけ移動させることにより、各ブレード３０がＹｏ方向に移動して、照明光ＥＬの一方の長辺Ｌ２を規定する。

アクチュエータ部５０は、ブレード３０の数と同数のリニアアクチュエータ７０と、各リニアアクチュエータに連結されたロッド７２を備え、前述したように、各リニアアクチュエータ７０を駆動することにより、ロッド７２を介して各ブレード３０をＹｏ方向に移動させる。なお、リニアアクチュエータとして、例えば、ボイスコイルモータ等を用いることができる。

第２遮光部２０は、長板状の一枚のブレード４０から構成され、ブレード４０は、その長手方向がＸｏ方向に平行に配置される。
ブレード４０は、ブレード３０と同一の材料からなり、照明光ＥＬ側のエッジ部は、約１０μｍ程度の厚みに形成され、その輪郭形状は、照明光ＥＬが透過する後述の光学素子が照度むらに与える固有特性に基づいて設定される。この輪郭形状の詳細については、後述する。

そして、ブレード４０の長手方向における両端には、Ｚｏ軸周りに回転可能に連結されたロッド７４ａ，７４ｂと、ロッド７４ａ，７４ｂを照明光ＥＬの短手方向（Ｙｏ方向）に任意の距離だけ移動させるリニアアクチュエータ７０が連結される。２本のロッド７４ａ，７４ｂを照明光ＥＬの短手方向（Ｙｏ方向）に任意の距離だけ移動させることにより、ブレード４０のエッジ部を照明光ＥＬの光軸と略直交する面内において、初期状態から傾斜させることができる。すなわち、ブレード４０は、このブレード４０に回転可能に連結されたロッド７４ａの回転軸を中心に回転したり、或いはブレード４０に回転可能に連結されたロッド７４ｂの回転軸を中心に回転させることで、ブレード４０のエッジ部が、通過する照明光ＥＬの遮光状態を変化させることができ、照明光ＥＬを任意のスリット形状に形成することができる。

また、アクチュエータ部６０は、２つのリニアアクチュエータ７０と、この２つのリニアアクチュエータに連結されたロッド７４ａ，７４ｂを備え、上述したように、各リニアアクチュエータ７０を駆動することにより、ロッド７４を介して、ブレード４０をＹｏ方向に平行に移動させたり、回転させたりする。なお、２本のロッド７４ａ、７４ｂのうちの一方のロッド７４ａは、Ｘｏ方向に弾性変形可能な弾性体（例えば、板ばね等）で構成されており、ロッド７４ａの先端、すなわち、ブレード４０との連結部がＸｏ方向に微動可能になっている。このように、ロッド７４ａの先端部分をＸｏ方向に微動可能に構成するのは、ブレード４０が回転運動するからである。つまり、ブレード４０を回転させると、リニアアクチュエータ７０との連結する両端部がＹｏ方向に移動しつつＸｏ方向にも微動してしまうため、ロッド７４ａをＸｏ方向に変位可能に構成する必要がある。なお、他方のロッド７４ｂは、ブレード４０のＸｏ方向への移動の起点となるように、Ｘｏ方向へは屈曲しない程度の剛性、すなわち、ブレード４０がＹｏ方向に移動した際に、屈曲しない剛性を備える。

次に、上述した可変スリット装置１００を照明装置及び露光装置に適用した実施形態について説明する。図２は、照明光学系１２１及び露光装置ＥＸを示す模式図である。なお、本実施形態では、照明装置として、照明光学系１２１を例に説明する。
露光装置ＥＸは、照明光（露光光）ＥＬをレチクル（マスク）Ｒに照射しつつ、レチクルＲとウエハ（基板）Ｗとを一次元方向に相対的に同期移動させて、レチクルＲに形成されたパターン（回路パターン等）を投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。このような露光装置ＥＸでは、投影光学系ＰＬの露光フィールドよりも広いウエハＷ上の領域にレチクルＲのパターンを露光できる。

露光装置ＥＸは、光源１２０、光源１２０からの照明光ＥＬによりレチクルＲを照射する照明光学系１２１、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳ、レチクルＲから射出される照明光ＥＬをウエハＷ上に照射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳ、露光装置ＥＸの動作を統括的に制御する主制御系２２０等から構成される。なお、露光装置ＥＸは、全体としてチャンバ（不図示）の内部に収納されている。
なお、ＸＹＺ直交座標系は、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳに対して平行となるようにＸ軸及びＹ軸が設定され、Ｚ軸がウエハステージＷＳに対して直交する方向に設定される。実際には、図中のＸＹＺ直交座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直方向に設定される。

光源１２０としては、波長約１２０ｎｍ〜約２００ｎｍの波長域の照明光、例えば、ＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）、フッ素（Ｆ_２）レーザ（１５７ｎｍ）、クリプトン（Ｋｒ_２）レーザ（１４６ｎｍ）、アルゴン（Ａｒ_２）レーザ（１２６ｎｍ）等を発生させるものが用いられる。なお、本実施形態では、照明光としてＡｒＦエキシマレーザを用いるものとする。
また、光源１２０には、図示しない光源制御装置が併設されており、この光源制御装置は、主制御系２２０からの指示に応じて、射出される照明光ＥＬの発振中心波長及びスペクトル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御等を行う。

照明光学系１２１は、光源１２０から照射された照明光ＥＬをレチクルＲ上の所定の照明領域内にほぼ均一な照度分布で照射する。
具体的には、光源１２０から照射された照明光ＥＬは、偏向ミラー１３０、可変減光器１３１、光路偏向ミラー１３２、第１フライアイレンズ１３３、ズームレンズ１３４、振動ミラー１３５等を順に介して第２フライアイレンズ１３６に入射する。
第２フライアイレンズ１３６の射出側には、有効光源のサイズ・形状を所望に設定するための開口絞りを切り替えるためのレボルバ１３７が配置されている。レボルバ１３７には、ほぼ等間隔で、例えば、通常の円形開口より成る開口絞り（通常絞り）、小さな円形開口より成りコヒーレンスファクターであるσ値を小さくするための開口絞り（小σ絞り）、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り（輪帯絞り）、及び変形光源用に複数の開口を偏心させて配置している変形開口絞りが設けられている。このレボルバ１３７は、いずれかの開口絞りが照明光ＥＬの光路上に選択的に配置され、これにより瞳面における２次光源の形状や大きさが輪帯、小円形、大円形、或いは四つ目等に制限される。このように、照明光ＥＬの光路上に、いずれかの絞りを配置することによって、レチクルＲの照明条件を変更することができる。

更に、開口絞りの開口を通過した照明光ＥＬは、コンデンサレンズ群１４０を介して照明視野絞り（レチクルブラインド）１４１を照明する。なお、照明視野絞り１４１については、特開平４−１９６５１３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４７３，４１０号公報に開示されている。また、照明視野絞り１４１の近傍には、上記可変スリット装置１００が配置されている。そして、照明視野絞り１４１及び可変スリット装置１００を通過した照明光ＥＬは、偏向ミラー１４２，１４５、レンズ群１４３，１４４，１４６，１４７からなる照明視野絞り結像光学系（レチクルブラインド結像系）を介してレチクルＲ上に導かれる。これにより、レチクルＲ上には、可変スリット装置１００の開口Ｍと同一形状の照明領域（露光フィールド）が形成される。

レチクルステージＲＳは、照明光学系１２１の直下に設けられ、レチクルＲを保持するレチクルホルダ等を備える。レチクルホルダ（不図示）は、レチクルステージＲＳに支持されるとともに、レチクルＲ上のパターンに対応した開口を有し、レチクルＲのパターンを下にして真空吸着によって保持する。レチクルステージＲＳは、不図示の駆動部によりＹ方向に一次元走査移動し、さらにＸ方向、及び回転方向（Ｚ軸回りのθ方向）に微動可能である。そして、レーザ干渉計１５０によってレチクルＲのＹ方向の位置が逐次検出されて、主制御系２２０に出力される。

投影光学系ＰＬは、複数の屈折光学素子（レンズ）を投影系ハウジング（鏡筒１６９）で密閉したものであり、レチクルステージＲＳの直下に設けられる。投影光学系ＰＬは、レチクルＲを介して射出される照明光ＥＬを所定の投影倍率β（βは例えば１／４）で縮小して、レチクルＲのパターンの像をウエハＷ上の特定領域（ショット領域）に結像させる。

ウエハステージＷＳは、ウエハＷを保持するウエハホルダ１８０及び照明光ＥＬの露光量を計測する照度計２３０等を備える。ウエハホルダ１８０は、ウエハステージＷＳに支持されるとともに、ウエハＷを真空吸着によって保持する。ウエハステージＷＳは、不図示の駆動部により定盤１８３上をＸＹ平面内で移動可能となっている。そして、レーザ干渉計１５１からウエハステージＷＳの−Ｙ側の端部に設けられたＹ移動鏡１５２Ｙに測長ビームが投射され、その反射光がＹ軸レーザ干渉計１５１Ｙに受光されることによりウエハＷのＹ位置が検出される。また、略同様の構成により不図示のＸ軸レーザ干渉計によってウエハＷのＸ位置が検出される。なお、ウエハステージＷＳの上方には、ウエハＷの表面のＺ方向の位置（フォーカス位置）や傾斜角を検出するための斜入射形式のオートフォーカスセンサ１８１、オフ・アクシス方式のアライメントセンサ１８２等が設けられる。

主制御系（制御装置）２２０は、露光装置ＥＸを統括的に制御するものであり、各種演算を行う演算部２２１の他、各種情報を記録する記憶部２２２が設けられ、例えば、レチクルステージＲＳ及びウエハステージＷＳの位置等を制御して、レチクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行わせたり、可変スリット装置１００のアクチュエータ部５０，６０に指令して、遮光部１０，２０の形状、位置を制御して、積算露光量の均一化も行う。

続いて、以上のような構成を備えた可変スリット装置１００、照明光学系１２１、及び露光装置ＥＸを用いて、ウエハＷ上にレチクルＲに形成されたパターンを転写する露光処理を行う方法について説明する。
スリット状の照明光ＥＬをレチクルＲに照射しつつ、レチクルＲとウエハＷとを照明光ＥＬのスリット幅Ｓの方向に、互いに逆方向に相対的に同期移動させて、レチクルＲに形成されたパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に転写する。このような露光作業を繰り返し行うことにより、レチクルＲに形成されたパターンをウエハＷ上の各ショット領域に順次露光する。

この際、レチクルＲに照射される照明光ＥＬに照明むらがあると、積算露光量が不均一となり、ウエハＷ上に形成されるパターンの線幅が不均一となる。線幅の不均一は、半導体デバイスにおける断線等の障害原因となるため、照明光ＥＬによる積算露光量を均一にする必要がある。

ここで、照度むらに起因する露光むらの補正原理等について述べる。図３（ａ）〜（ｈ）は、照明光の照度むら等を説明する図であり、図３（ａ）〜（ｄ）は、照度むら（分布）の形態を示し、図３（ｅ）〜（ｈ）は、これらの照度むらを補正するための可変スリット装置１００の開口Ｍの形状、すなわち、遮光部１０，２０によって形成される照明光ＥＬの通過領域の形状を示す図である。なお、ここでは、原理等を説明するため、これらの図では遮光部２０で形成される開口Ｍの輪郭を便宜上、直線で示してある。

照明光ＥＬは、通常、スリット状に形成され、レチクルＲを介して、ウエハＷを照射することによって、ウエハＷ上には、スリット状の照明領域が形成される。そして、レチクルＲとウエハＷとを照明光ＥＬのスリット幅Ｓ方向に走査させることにより、ウエハＷ上に形成された矩形のショット領域に、レチクルＲのパターンが転写される。この際、照明光ＥＬの照度が均一であり、且つ、走査速度が一定であれば、スキャン方向と直交方向における照明光の積算露光量は均一となり、ウエハＷ上のショット領域は、均一に露光されるはずである。しかしながら、実際には、照明光ＥＬの照度が不均一となる場合が少なくなく、例えば、図３（ａ）に示すように、スリット状の照明領域の中心Ｐに対して、照明光ＥＬの照度が右側が適正値より高く、左側（−Ｘｏ側）が低くなるような状態が発生する。そして、このように不均一な照明光ＥＬにより露光処理を行うと、ショット領域の右側が、いわゆる露光オーバーとなり、かつ左側が露光アンダーとなる。この結果、感光剤（フォトレジスト）の露光が不均一となり、ウエハＷに形成される線幅が不均一になってしまう。

そこで、上述したような照明光ＥＬの照度の不均一を補正する必要が生じる。補正の方法としては、照度が適正値より高い（露光オーバー）場所では、露光量を減らすために、照明光ＥＬが照射される面積を減らすようにする。すなわち、スリット幅Ｓの一部を狭める。逆に、照度が適正値より低い（露光アンダー）場所では、露光量を増やすために、照明光ＥＬが照射される面積を増やすようにする。すなわち、スリット幅Ｓの一部を広げる。つまり、可変スリット装置１００は、スリット幅Ｓの一部を調整することにより、スキャン方向と直交方向における照明光の積算露光量が略均一になるように調整する。

上述した例で言えば、図３（ａ）に示すような照明光ＥＬの照度不均一性が生じている場合には、図３（ｅ）に示すように、右側のスリット幅Ｓを狭め、一方、左側のスリット幅Ｓを広げるように、可変スリット装置１００の遮光部１０，２０を駆動する。これにより、右側は露光量が減り、一方、左側は露光量が増えるので、照明光ＥＬの照度むらに起因する露光むらを補正することができる。
なお、図３（ｅ）〜（ｈ）は、照明光ＥＬの片側の長辺の輪郭形状を変更した場合を示す。両側の長辺の輪郭形状を変更する場合には、スリット幅Ｓが片側の長辺の形状を変更した場合と同一の幅となるようにすればよい。

照明光ＥＬの照度むらには、上述した例のように、一定の比率で照度が変化している低次むら成分（一次むら或いは傾斜むらを含む）の他、高次むら成分が存在する。この高次むら成分には、照度が放射線状に変化している２次むら（図３（ｂ））や、４次曲線形の４次むら（図３（ｃ））、或いは照度むらがランダムに発生するランダムむら（図３（ｄ））等が含まれる。
一次むらの場合には、上述したように、スリット幅Ｓも一定比率で変化させることにより、露光量を略均一に調整することができる（図３（ｅ））。また、２次むら、４次むら、或いはランダムむらの場合には、その照度の分布状況に合わせて、スリット幅Ｓを図３（ｆ）〜（ｈ）のように、変化させることにより、露光量を略均一に補正して、照度むらに起因する露光むらの発生を抑えることが可能である。

上述した照明むら成分のうち、３次むら、４次むらなどの高次むら成分は、照明光学系１２１や投影光学系ＰＬを構成する各光学素子の透過率分布や薄膜形成状態などに起因して発生すると考えられている。このような発生原因によるため、高次むらは経時的な変化の少ない固定成分と扱うことができる。一方、低次むら成分は、照度変化や光学素子特性の経年変化などに起因して発生すると考えられている。このため、低次むらは経時変化する変動成分と扱うことができる。そこで、本実施形態では、分割されたブレードでは分割数を増やさなければ適切に補正することが困難な高次むらを固定成分として抽出し、固定した輪郭形状を有したブレード４０を備える遮光部２０で補正するとともに、経時変化する低次むらを変動成分として抽出し、複数の可動ブレード３０を備える遮光部１０で補正する。

ここで、遮光部２０のブレード４０の輪郭形状の設定方法について説明する。
まず、照明条件を複数回変えて（例えば開口絞りを変更して、照明光ＥＬが透過する光学素子の領域を異ならせる）、ステージＷＳ上の照度計２３０により各照明条件毎に照明光ＥＬの露光量を計測する。この露光量計測は、ステージＷＳを駆動して照明光ＥＬの照明領域内で照度をマトリックス状に計測し、各点の計測値を走査方向（Ｙｏ方向）に沿って積算することにより行われる。なお、この照度計２３０の受光面の大きさを、ウエハＷ上に照射される露光領域より大きく形成して、露光領域内の照度むらを計測してもよい。そして、得られた照度分布から１次成分、２次成分と、３次成分以上とに分解する。

図４は、照明条件を複数回（ここでは４回）変えて計測した開口部の位置と、計測により得られた照度分布から抽出した上記３次成分以上の照度との関係を示す図である。この図に示すように、各照明条件毎に得られた照度分布Ｉ１〜Ｉ４から、開口部の位置に対応する照度の平均値を算出し、この算出結果から平均照度分布ＩＡを求め、図１に示すように、この分布をブレード４０の輪郭形状として設定する。

次に、照度むら等に起因する露光むらを補正する際の可変スリット装置１００の具体的な動作について説明する。
まず、照度計２３０により照明条件に応じた照明光ＥＬの露光量が計測され、露光量（照度むら）の計測結果は主制御系２２０に送られる。露光量の計測結果が送られた主制御系２２０では、演算部２２１において、計測結果を分析し、照明光ＥＬの照度むらの形態（１次むら、２次むら、ランダムむら等）が判断される。このとき、照明光学系１２１や投影光学系ＰＬの光学素子固有特性に基づく高次成分の照度むらは、遮光部２０におけるブレード４０の輪郭形状で補正されているため、各照明条件毎の照度むらは、上述した照度分布Ｉ１〜Ｉ４と平均照度分布ＩＡとの差分である、図５に示す照度分布Ｉ’１〜Ｉ’４となる。
そして、使用する照度条件に応じた照度むらに起因する露光むらを補正するために必要な照明光ＥＬの形状（スリット幅Ｓ）が求められ、更に、その形状を形成するための遮光部１０のそれぞれのブレード３０の駆動量が求められる。

そして、主制御系２２０は、求めたブレードの駆動量に基づいて、可変スリット装置１００に指令して、アクチュエータ部５０のリニアアクチュエータ７０を駆動させて、各遮光部１０のブレード３０を駆動させる。
また、主制御系２２０は、発生頻度の高い照度分布の一次成分（傾斜むら）については、ブレード４０をＺｏ周りに回転することにより補正することも可能である。
このようにして、照明光ＥＬの照度むらに応じて可変スリット装置１００を駆動して、ブレード３０を照明光ＥＬの光路に設置して照明光ＥＬのスリット幅Ｓを部分的に変化させる。

なお、露光領域内の照度むらの計測は、露光装置の立ち上げ時や、メンテナンス時、あるいはウエハを露光する際の露光条件設定時に行われる。露光条件としては、例えば、レチクルＲを照明するための照明条件（開口絞りの設定）や、投影光学系の開口数、ウエハ上に塗布されているレジストの感度等が含まれる。なお、照度むらの計測は、ショット領域毎、ウエハＷ毎、或いはロット毎に行ってもよい。

以上説明したように、本実施形態では、遮光部２０におけるブレード４０が照明光学系１２１や投影光学系ＰＬ等の光学素子固有特性に基づいて、照度分布のうち高次成分を補正する輪郭形状を有しているので、この高次成分については遮光部１０におけるブレード３０を駆動する必要がなくなり、無駄な発熱を抑えることができ、空気揺らぎ等に起因する露光精度の低下を抑制することができる。また、本実施形態では、遮光部１０は照度分布のうち低次成分のみを補正すればよいため、従って、遮光部１０を構成するブレード３０及びアクチュエータ７０の数を減らすことが可能となり、発熱抑制及びブレード駆動に要する時間の短縮を実現でき、露光精度及びスループットの向上に寄与できる。

また、本実施形態では、遮光部２０のブレード４０をＺｏ周りに回転させることで、照度むらの１次成分を容易に補正することができるため、遮光部１０のブレード３０を個々に駆動する場合と比較して総駆動量を小さくできるとともに、駆動時間も短くでき、発熱抑制及びスループットの向上に一層寄与することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態では、光学素子の固有特性に関して、４つの照明条件での固有特性に基づいてブレード４０の輪郭形状を設定したが、これに限定されるものではなく、２または３つの照明条件や５つ以上の照明条件に基づいて設定してもよい。また、複数の照明条件にも限定されず、単一の照明条件を長期間に亘って用いる場合には、当該照明条件に対応する光学素子の固有特性に起因する照度むらを補正する輪郭形状のブレードを用いればよい。

また、上記実施形態で説明した低次成分の照度分布としては、上記光学素子に固有のもの以外の照明条件や照度、レジスト膜厚等に起因する基板処理毎の変動、あるいはショット露光毎の変動等の経時変化が挙げられ、これら低次成分の照度分布については、上述したように遮光部１０の作動により逐次補正することが可能である。

また、上記実施形態では、照度計２３０を用いて照度むら（照度分布）を計測する構成としたが、照度計２３０を用いずに、回路パターンが形成されたレチクルＲの代わりに、テストパターンが形成されたテストレチクルを用いて、ウエハＷ上にテストパターンを露光し、この露光処理されたウエハＷ上のテストパターンの線幅を実際に測定して、露光量を間接的に計測するようにしてもよい。

上述した実施形態では、第２遮光部２０のブレード４０を回転させるために、ブレード４０の両端にリニアアクチュエータ７０を連結させた場合について説明したが、これに限らない。例えば、ブレード４０の中央部にモータ等の回転系アクチュエータを接続して、ブレード４０を回転させるようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、第２遮光部２０が一枚のブレード４０を備える構成について説明したが、第１遮光部１０のブレードよりもエッジ部の長さが長いブレードを複数枚組み合わせてもよい。例えば、２枚のブレード、３枚のブレード、あるいは４枚のブレードを備える構成であってもよい。この場合、複数のブレードで形成される輪郭形状を、光学素子の固有特性を補正可能な形状とすればよい。
また、リニアアクチュエータとしては、ボイスコイルモータの他、リニアモータ、サーボモータを用いたラック・ピニオン機構やカム機構等を用いることが可能である。

露光装置の用途としては半導体デバイス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。

また、本発明が適用される露光装置の光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）等のみならず、ｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）を用いることができる。さらに、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よい。

また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ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。

次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図６は、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）の製造例のフローチャートを示す図である。
まず、ステップＳ１０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（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Ｓ１１（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（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ１２（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４で作製されたマイクロ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マイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図７は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ２９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハ等ヘ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。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
さらに、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号パンフレットなどに開示されているように、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体（例えば、純水など）が満たされる液浸型露光装置に本発明を適用することができる。液浸露光装置は、反射屈折型の投影光学系を用いる走査露光方式でも良い。

可変スリット装置を示す図である。 照明光学系及び露光装置を示す模式図である。 （ａ）〜（ｈ）は、照明光の照度むらを説明する図である。 照明条件を変えて計測した開口部の位置と照度との関係を示す図である。 照明条件を変えて計測した開口部の位置と照度との関係を示す図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。 図６におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。

符号の説明

ＥＬ…照明光（露光光）、 ＥＸ…露光装置、 Ｌ１…他方の長辺、 Ｌ２…一方の長辺、 Ｒ…レチクル（マスク、被照明物）、 Ｗ…ウエハ（基板）、 １０…第１遮光部、 ２０…第２遮光部、 ３０…ブレード、 ６０…アクチュエータ部（駆動装置）、 １００…可変スリット装置、 １２１…照明光学系（照明装置）

Claims (11)

1. 光学素子を介して形成される照明光をスリット状に規定する可変スリット装置において、
   前記照明光の一方の長辺を規定するための複数のブレードを有する第１遮光部と、
   前記照明光の他方の長辺を規定する第２遮光部とを有し、
   前記第２遮光部の前記長辺を規定する輪郭形状は、前記光学素子の固有特性に基づいて設定されることを特徴とする可変スリット装置。
2. 請求項１記載の可変スリット装置において、
   前記輪郭形状は、複数の照明条件での前記固有特性に基づいて設定されることを特徴とする可変スリット装置。
3. 請求項２記載の可変スリット装置において、
   前記複数の照明条件は、前記照明光が前記光学素子を透過する領域が異なることを特徴とする可変スリット装置。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の可変スリット装置において、
   前記輪郭形状は、前記固有特性に応じた前記照明光の照度分布に関する情報に基づいて設定されることを特徴とする可変スリット装置。
5. 請求項４記載の可変スリット装置において、
   前記輪郭形状は、前記照度分布の３次以上の成分に基づいて設定されることを特徴とする可変スリット装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の可変スリット装置において、
   前記第２遮光部を前記照明光の光軸と略平行な軸周りに回転駆動する駆動装置を有することを特徴とする可変スリット装置。
7. スリット状の照明光を被照明物に照射する照明装置において、
   前記照明光の形状を調整する装置として、請求項１から請求項６のうちいずれか一項に記載の可変スリット装置が用いられることを特徴とする照明装置。
8. スリット状に形成された照明光をマスクを介して基板に照射しつつ、前記マスクと前記基板とを前記照明光の長手方向と略直交する方向に相対走査するさせることにより、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に露光する露光装置において、
   前記照明光を前記マスクに照射する照明装置として、請求項７に記載の照明装置が用いられることを特徴とする露光装置。
9. 請求項８記載の露光装置において、
   前記照明光の照度むらに関する情報を計測する計測部と、
   前記照度むらに関する情報に基づいて、前記相対走査時に、前記照明光の長手方向と略直交する方向における前記照明光の照度が累積で略均一になるように、前記照明光の一方の長辺の形状を求める演算部と、
   前記第１遮光部を駆動する第２駆動機構と、
   前記演算部の演算結果に基づいて、前記第２駆動機構を駆動制御する制御装置とを備えることを特徴とする露光装置。
10. 光学素子を介して形成されるスリット状の照明光をマスクを介して基板に照射しつつ、前記マスクと前記基板とを前記照明光の長手方向と略直交する方向に相対走査させることにより、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に露光する露光方法において、
    前記照明光の一方の長辺を規定するための複数のブレードを有する第１遮光部と、前記光学素子の固有特性に基づいて設定され前記照明光の他方の長辺を規定する輪郭形状を有する第２遮光部とを、前記照明光の光路に設置する工程を有することを特徴とする露光方法。
11. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、
    前記リソグラフィ工程において請求項１０記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
    

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