JP5218049B2 - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

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Description

本発明は、マスクに形成されたパターンを基板上に露光転写する露光装置及び露光方法に関するものである。
本願は、2006年5月31日に出願された特願2006−151208号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
半導体素子、液晶表示素子、撮像装置(CCD(Charge Coupled Device)等)、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造においては、マスクやレチクル(以下、これらを総称する場合はマスクという)に形成されたパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウェハやガラスプレート等(以下、これらを総称する場合は基板という)に転写する露光装置が用いられる。近年においては、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(所謂、ステッパ)又はステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(所謂、スキャニングステッパ)が多用されている。
上記のステッパは、基板を二次元的に移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージにより基板を歩進(ステッピング)させて、マスクのパターンの縮小像を基板上の各ショット領域に一括露光する動作を順次繰り返す露光装置である。スキャニングステッパは、細長い矩形状(スリット状)のパルス露光光をマスクに照射している状態で、マスクを載置したマスクステージと基板を載置した基板ステージとを互いに同期移動(走査)させつつマスクに形成されたパターンの一部を基板のショット領域に逐次転写する露光装置である。この露光装置では、1つのショット領域に対するパターンの転写が終了すると、走査方向と交差する方向に基板をステッピングさせて他のショット領域にパターンの転写を行う。
上記のスキャニングステッパにおいては、1つのショット領域の露光を終える度にマスクステージ及び基板ステージの走査方向が逆向きにされて順次露光処理が行われる。つまり、ショット領域毎にプラススキャンとマイナススキャンとが交互に繰り返される。このため、スキャニングステッパでは、ショット領域を露光する度にマスクステージ及び基板ステージの加減速が行われることになる。
ここで、露光精度を向上させるためには、加速終了後に生ずる振動が収まって両ステージが共に一定速度になって十分な同期が取れてから露光処理を開始するのが望ましい。このためには、整定時間(加速を終了してから各ステージの振動が収束して速度が一定になるまでに要する時間)をある程度確保する必要がある。しかしながら、スキャニングステッパにおいては、加減速が繰り返されるため、整定時間が長くなるとスループット(単位時間に処理することができるウェハの枚数)の低下に直結する。このため、スキャニングステッパでは、露光精度及びスループットを共に向上させることは容易ではなかった。近年においては、デバイスの製造効率を向上させ、デバイスの製造コストを低減させるために基板が大面積化する傾向にあるため、ステージの加減速の回数を低減することが望まれている。
以下の特許文献1には、互いに異なるショット領域に転写すべき複数のパターンが形成されたレチクルを用い、パターンの配列方向にレチクルを同期移動させて一度の走査で複数のショット領域の露光を行う露光装置が開示されている。かかる露光装置では、ステージの加減速の回数をレチクルに形成されたパターンの数分の1(例えば、2つのパターンが形成されている場合には1/2)にすることができる。そのため、ステージの加減速に起因する同期精度等の低下を減少させ、且つスループットを向上させることができる。
また、以下の特許文献2には、第1,第2のレチクルステージを設けて、第1のレチクルステージが走査中に第2のレチクルステージを反対方向に移動させて、第1のレチクルステージの走査終了後にウェハステージの連続移動と連動させて第2のレチクルステージを用いた露光を行う露光方法が開示されている。かかる露光方法では、ウェハ上に設定されたショット領域のうちの1列分のショット領域の露光をウエハステージの加減速なしに行うことができる。
特開平10−284411号公報 特許第3531297号公報
上記の特許文献1では、ステージの加減速の回数を低減させるためには、多くのパターンをレチクルに形成する必要がある。このため、レチクルが大面積化してレチクルの作成に要するコストが極めて大になるという問題が考えられる。また、この大面積のレチクルを用いるため、レチクルステージの大型化を招き、露光装置のコスト上昇を招くという問題も考えられる。
レチクルの大きさは、縮小投影系の投影光学系が多く用いられることから、ウエハの大きさと比較して大きくなり(例えば4〜5倍)、レチクルを移動させるためのレチクルステージにおいては、移動ストロークが大きくなる。そのため、レチクルステージを駆動するためのリニアモータの固定子が大型化してレチクルステージが重量化したり、ステージ駆動に伴う発熱量が多くなり、空気揺らぎ等、位置決め精度が低下する要因が増加するという問題が生じる。
また、上記の特許文献2では、複数のレチクルステージを設けるとともに、各々のレチクルステージに載置するレチクルを形成する必要がある。また、各レチクルステージ上に載置されたレチクルのパターンの像をウェハ上に投影するための光学系を設ける必要がある。更に、各レチクルステージ間の同期をとるのはもちろんのこと、これらのレチクルステージとウェハステージとの同期をとる必要がある。このため、露光装置の大幅なコスト上昇を招くとともに、レチクル作成のコストも倍になるという問題が考えられる。
本発明は、レチクルステージの重量化を抑制できる露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。
また、本発明の別の目的は、コストの大幅な上昇を招かずにステージの加減速の回数を低減させることができ、その結果として露光精度を向上させることができる露光装置及び露光方法を提供することである。
本発明は、実施の形態を示す図1ないし図23に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の第1の態様に従えば、第1物体(M)上のパターンを照明ビーム(EL)で照明して、該パターンの像で第2物体(P)上の被露光領域(SA1〜SAn)を露光する露光装置(EX)において、照明ビーム(EL)を、第1物体(M)上で、所定の走査方向に沿って走査させる走査装置(22)と、第1物体(M)を走査した照明ビーム(EL)を、第2物体(P)上の被露光領域(SA1〜SAn)上に導光する導光装置(DK)とを備え、前記導光装置は、前記照明ビームが入射して前記パターンの像を前記被露光領域に投影する投影光学系と、前記第1物体を走査した前記照明ビームを反射して前記投影光学系に入射させる入射装置とを有するを備える露光装置が提供される。
本発明の第2の態様に従えば、第1物体(M)上のパターンを照明ビーム(EL)で照明して、該パターンの像で第2物体(P)上の被露光領域(SA1〜SAn)を露光する露光方法において、照明ビーム(EL)を、第1物体(M)上で、所定の走査方向に沿って走査させる走査ステップと、第1物体(M)を走査した照明ビーム(EL)を、第2物体(P)上の被露光領域(SA1〜SAn)上に導光する導光ステップと、を有し、前記照明ビームを導く工程は、前記第1物体に対する前記照明ビームの走査と同期して、前記第1物体を走査した前記照明ビームの光路を移動させる工程と、前記パターンの像を前記被露光領域に投影する投影光学系に入射させる工程とを有する露光方法が提供される。
第1又は第2の態様によれば、照明ビーム(EL)に対してマスク等の第1物体(M)が移動するのではなく、照明ビーム(EL)を第1物体(M)上で所定の走査方向に沿って走査させ、第2物体(P)上の被露光領域(SA1〜SAn)上に導光するので、第1物体(M)を駆動する必要がなくなる。そのため、大きな移動ストロークを有する駆動装置を設置する必要がなくなり、ステージの重量化を抑制することができる。
本発明の第3の態様に従えば、第1物体(M)上に形成されたパターンを照明ビーム(EL)で照明して、該パターンの像で第2物体(P)上の被露光領域(SA1〜SAn)を露光する露光装置(EX)であって、照明ビーム(EL)を、第1物体(M)上で走査する走査装置(22)と、第2物体(P)を載置可能であり、且つ照明ビーム(EL)の第1物体(M)上での前記走査と同期して第2物体(P)を走査移動せしめるステージ装置(2)と、を備え、前記ステージ装置は、前記照明ビームの前記第1物体上での走査方向とは反対の方向に、前記第2物体を移動せしめる露光装置が提供される。
本発明の第4の態様に従えば、第1物体(M)上に形成されたパターンを照明ビーム(EL)で照明して、該パターンの像で第2物体(P)上の被露光領域(SA1〜SAn)を露光する露光方法であって、照明ビーム(EL)を、第1物体(M)上で走査する走査ステップと、第2物体(P)を載置可能なステージ装置(2)を、照明ビーム(EL)の第1物体(M)上での前記走査と同期して走査移動せしめる移動ステップとを有し、前記ステージ装置の移動は、前記照明ビームの前記第1物体上での走査方向とは反対の方向に、前記第2物体を移動せしめる工程を有する露光方法が提供される。
第3又は第4の態様によれば、照明ビーム(EL)に対してマスク等の第1物体(M)が移動するのではなく、照明ビーム(EL)を第1物体(M)上で所定の走査方向に沿って走査させるので、ステージ装置(2)を大きなストロークで駆動する必要がなくなる。そのため、大きな移動ストロークを有する駆動装置を設置する必要がなくなり、ステージの重量化を抑制することができる。
本発明の第5の態様に従えば、第1物体(M)上に形成されたパターンを照明ビーム(EL)で照明して、該パターンの像で第2物体(P)上の被露光領域を露光する露光装置(EX)であって、照明ビームを、第1物体上で所定の走査方向に沿って走査させる走査装置(22)と、第1物体(M)を走査した照明ビーム(EL)を、第2物体(P)上に導光する導光装置(DK)と、第2物体(P)を載置可能であり、且つ照明ビーム(EL)の第1物体(M)上での前記走査と同期して第2物体(P)を走査移動せしめるステージ装置(2)と、を備え、前記ステージ装置は、前記照明ビームの前記第1物体上での走査方向とは反対の方向に、前記第2物体を移動せしめる露光装置が提供される。
本発明の第6の態様に従えば、第1物体(M)上に形成されたパターンを照明ビーム(EL)で照明して、該パターンの像で第2物体(P)上の被露光領域(SA1〜SAn)を露光する露光方法であって、照明ビーム(EL)を、第1物体(M)上で所定の走査方向に沿って走査させる走査ステップと、第1物体(M)を走査した照明ビーム(EL)を、第2物体(P)上に導光する導光ステップと、第2物体(P)を載置可能なステージ装置(2)を、照明ビーム(EL)の第1物体(M)上での走査と同期して走査移動せしめる移動ステップとを有し、前記ステージ装置の移動は、前記照明ビームの前記第1物体上での走査方向とは反対の方向に、前記第2物体を移動せしめる工程を有する露光方法が提供される。
第5又は第6の態様によれば、照明ビーム(EL)に対してマスク等の第1物体(M)が移動するのではなく、照明ビーム(EL)を第1物体(M)上で所定の走査方向に沿って走査させ、第2物体(P)上の被露光領域(SA1〜SAn)上に導光するので、ステージ装置(2)を大きなストロークで駆動する必要がなくなる。そのため、大きな移動ストロークを有する駆動装置を設置する必要がなくなり、ステージの重量化を抑制することができる。
本発明の第7の態様に従えば、第1物体上に形成されたパターンを照明ビームで照明して、パターンの像で第2物体上の被露光領域を露光する露光装置であって、照明ビームを、第1物体上で所定の走査方向に沿って走査させる走査装置と、第1物体を走査した照明ビームを、第2物体上に導く導光装置と、第2物体を載置可能であり、且つ照明ビームの第1物体上での走査と同期して第2物体を移動せしめるステージ装置と、を備え、導光装置は、照明ビームが入射してパターンの像を被露光領域に投影する投影光学系と、第1物体を走査した照明ビームを反射して投影光学系に入射させる入射装置とを有することを特徴とする露光装置が提供される。
本発明の第8の態様に従えば、第1物体上に形成されたパターンを照明ビームで照明して、パターンの像で第2物体上の被露光領域を露光する露光方法であって、照明ビームを、第1物体上で所定の走査方向に沿って走査させる工程と、第1物体を走査した照明ビームを、第2物体上に導く工程と、第2物体を載置可能なステージ装置を、照明ビームの第1物体上での走査と同期して移動せしめる工程とを有し、照明ビームを導く工程は、第1物体に対する照明ビームの走査と同期して、第1物体を走査した照明ビームの光路を移動させる工程と、パターンの像を被露光領域に投影する投影光学系に入射させる工程とを有することを特徴とする露光方法が提供される。

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。
本発明の態様では、装置の小型軽量化に寄与することができるとともに、大幅なコスト上昇を招くことなく、露光精度の向上を図ることが可能になる。
第1実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。 同露光装置の概略構成を示す外観斜視図である。 マスクのパターンを基板に転写する方法を示すフローチャート図である。 基板の平面図の一例を示す図である。 露光処理時の動作を示す図である。 第2実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。 第3実施形態に係る露光装置の概略構成を示す外観斜視図である。 第4実施形態に係る露光装置の概略構成を示す外観斜視図である。 露光処理時の動作を示す図である。 第5実施形態に係る露光装置の概略構成を示す外観斜視図である。 露光処理時の動作を示す図である。 露光処理時の動作を示す図である。 露光処理時の動作を示す図である。 露光処理時の動作を示す図である。 第6実施形態に係る露光装置の概略構成を示す外観斜視図である。 図13に示す露光装置の変形例を示す図である。 第7実施形態に係る露光装置の概略構成を示す外観斜視図である。 露光処理時の動作を示す図である。 露光処理時の動作を示す図である。 マスクに配置されるパターン例を示す図である。 マスクに配置されるパターン例を示す図である。 マスクに配置されるパターン例を示す図である。 マスクに配置されるパターン例を示す図である。 第8実施形態に係る露光装置の概略構成を示す外観斜視図である。 本発明の第8実施形態による露光装置が備える投影光学系の構成を示す側面図である。 第9実施形態に係る露光装置の概略構成を示す外観斜視図である。 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22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…露光光(照明ビーム、スリット光)、 EL’…露光光(第2照明ビーム、スリット光)、 EX…露光装置、 E1…位置(第1位置)、 E2…位置(第2位置)、 DK…導光装置、 DK’…第2導光装置、 LD、LD’…入射装置、 M…マスク(第1物体、レチクル)、 M’…マスク(第3物体、レチクル)、 P…基板(第2物体)、 PL…投影光学系、 SA1〜SAn…ショット領域(被露光領域)、 2…基板ステージ(ステージ装置)、 3…制御装置(方向切換装置、調整装置)、 22…ポリゴンミラー(走査装置)、 22a…反射面(第3反射面)、 22e…反射面(第4反射面)、 22’…ポリゴンミラー(第2走査装置)、 30、30’…反射ミラー(移動反射部材)、 32…反射ミラー(第2移動反射部材)、 33a…反射面(第1反射面)、 33b…反射面(第2反射面)、 40、40’…補正光学系(補正装置)、 70…集約光学系(集約装置)、 71、72…台形光学部材(変位部材)、 122…ポリゴンミラー(第2ポリゴンミラー)
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。なお、以下の説明においては、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。そして、水平面内における所定方向をX軸方向、水平面内においてX軸方向と直交する方向をY軸方向、X軸方向及びY軸方向のそれぞれに直交する方向(すなわち鉛直方向)をZ軸方向とする。また、X軸、Y軸、及びZ軸まわりの回転(傾斜)方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。
<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る露光装置EXを示す概略構成図である。図1において、露光装置EXは、第1物体としてのマスクMを保持して移動可能なマスクステージ1と、第2物体としての基板Pを保持して移動可能な基板ステージ(ステージ装置)2と、マスクMのパターンを露光光(照明ビーム)ELで照明する照明系ILと、マスクMを照明した露光光ELを基板P上のショット領域(被露光領域)に導光する導光装置DKと、露光装置EX全体の動作を制御する制御装置3とを備えている。導光装置DKは、露光光ELで照明されたマスクMのパターンの像を基板P上に投影する投影光学系PLと、マスクMを照明した露光光ELを投影光学系PLに入射させる入射装置LDとを備えている(詳細については後述する)。
また、露光装置EXは、少なくとも投影光学系PLを収容するチャンバ装置19を備えている。本実施形態においては、チャンバ装置19には、少なくともマスクステージ1、基板ステージ2、照明系IL、投影光学系PL、及び導光装置DKが収容されている。
なお、ここでいう基板は、例えばシリコンウエハのような半導体ウエハ等の基材上に感光材(フォトレジスト)を塗布したものを含み、感光膜とは別に保護膜(トップコート膜)などの各種の膜を塗布したものも含む。マスクは基板上に縮小投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。マスクは、ガラス板等の透明板部材上にクロム等の遮光膜を用いて所定のパターンが形成されたものである。また、本実施形態においては、マスクとして透過型のマスクを用いるが、反射型のマスクを用いてもよい。透過型マスクは、遮光膜でパターンが形成されるバイナリーマスクに限られず、例えばハーフトーン型、あるいは空間周波数変調型などの位相シフトマスクも含む。
また、本実施形態の露光装置EXは、マスクMのパターン領域に対して露光光ELを所定の走査方向に走査しつつ、この露光光ELの走査と同期して基板Pを移動させ、マスクMのパターンの像を基板P上に投影する走査型露光装置(所謂スキャニングステッパ)である。本実施形態においては、基板Pの走査方向をY軸方向とし、マスクMの走査方向(同期移動方向)もY軸方向とする。すなわち、露光装置EXは、基板Pのショット領域を投影光学系PLの投影領域ARに対してY軸方向に移動するとともに、その基板PのY軸方向への移動と同期して、マスクMのパターン形成領域に対して照明系ILの照明領域IAをY軸方向に移動しつつ、投影光学系PLを介して投影領域ARに露光光ELを照射することによって、投影領域ARに形成されるパターンの像で基板P上のショット領域を露光する。なお、照明系ILの詳細な構成については、後述する。
露光装置EXは、例えばクリーンルーム内の床面FL上に設けられた第1コラムCL1、及び第1コラムCL1上に設けられた第2コラムCL2を含むボディBDを備えている。第1コラムCL1は、複数の第1支柱11と、それら第1支柱11に防振装置9を介して支持された鏡筒定盤7とを備えている。第2コラムCL2は、鏡筒定盤7上に設けられた複数の第2支柱12と、それら第2支柱12に防振装置4を介して支持されたマスクステージ定盤6とを備えている。
マスクステージ1は、リニアモータ等のアクチュエータを含むマスクステージ駆動装置1Dの駆動により、マスクMを保持した状態で、マスクステージ定盤6上で、X軸、Y軸、及びθZ方向に移動可能である。ただし、各方向における移動量は、マスクMをアライメントする程度の微少量となっているため、マスクステージ駆動装置の駆動量も同様に、微少量に抑えられている。
マスクステージ1は、基板Pの露光時に露光光ELを通過させるための第1開口1Kを有している。マスクステージ定盤6は、露光光ELを通過させるための第2開口6Kを有している。これら第1開口1K及び第2開口6Kは、マスクMのパターン形成領域を走査した露光光ELが支障なく通過可能な大きさに形成されている。
照明系ILから射出され、マスクMのパターン形成領域を照明した露光光ELは、マスクステージ1の第1開口1K、及びマスクステージ定盤6の第2開口6Kを通過した後、投影光学系PLに入射する。
マスクステージ1(ひいてはマスクM)の位置情報はレーザ干渉計13によって計測される。レーザ干渉計13は、マスクステージ1上に設けられた移動鏡の反射面14を用いてマスクステージ1の位置情報を計測する。制御装置3は、レーザ干渉計13の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置1Dを駆動し、マスクステージ1に保持されているマスクMの位置制御を行う。
投影光学系PLは、マスクMのパターンの像を所定の投影倍率で基板Pに投影するものであって、複数の光学素子を有しており、それら光学素子は鏡筒5で保持されている。鏡筒5はフランジ5Fを有しており、投影光学系PLはフランジ5Fを介して鏡筒定盤7に支持されている。鏡筒定盤7と鏡筒5との間に防振装置を設けることができる。本実施形態の投影光学系PLは、その投影倍率が例えば1/4、1/5、1/8等の縮小系であり、基板上の露光領域にパターンの縮小像を形成する。なお、投影光学系PLは縮小系、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系PLは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系PLは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい(本実施形態では、倒立像を形成する構成を採っている)。
基板ステージ2は、基板Pを保持し、リニアモータ等のアクチュエータを含む基板ステージ駆動装置2Dの駆動により、基板Pを保持した状態で、基板ステージ定盤8上で、X軸、Y軸、Z軸、θX、θY、及びθZ方向の6自由度の方向に移動可能である。基板ステージ2は、エアベアリングにより基板ステージ定盤8の上面(ガイド面)に対して非接触支持されている。基板ステージ定盤8は、床面FL上に防振装置10を介して支持されている。基板ステージ2(ひいては基板P)の位置情報はレーザ干渉計15によって計測される。レーザ干渉計15は、基板ステージ2に設けられた反射面16を用いて基板ステージ2のX軸、Y軸、及びθZ方向に関する位置情報を計測する。また、露光装置EXは、基板ステージ2に保持されている基板Pの表面の面位置情報(Z軸、θX、及びθY方向に関する位置情報)を検出可能な不図示のフォーカス・レベリング検出系を備えている。制御装置3は、レーザ干渉計15の計測結果及びフォーカス・レベリング検出系の検出結果に基づいて基板ステージ駆動装置2Dを駆動し、基板ステージ2に保持されている基板Pの位置制御を行う。
フォーカス・レベリング検出系は、例えば米国特許第6,608,681号などに開示されるように、その複数の計測点でそれぞれ基板PのZ軸方向の位置情報を計測することで、基板Pの面位置情報を検出することができる。レーザ干渉計15は基板ステージ2のZ軸、θX及びθY方向の位置情報をも計測可能としてよく、その詳細は、例えば特表2001−510577号公報(対応国際公開第1999/28790号パンフレット)に開示されている。
照明系ILは、マスクM上の所定の照明領域IAを均一な照度分布のスリット状露光光ELで照明する。照明系ILから射出される露光光ELとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線(g線、h線、i線)及びKrFエキシマレーザ光(波長248nm)等の遠紫外光(DUV光)や、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)及びFレーザ光(波長157nm)等の真空紫外光(VUV光)などが用いられる。本実施形態においてはArFエキシマレーザ光が用いられる。
また、照明系ILには、図2に示すように、X軸周りに回転して、補正用レンズ21を介して照射された露光光ELであるスリット状のレーザ光をマスクMへ向けて反射するポリゴンミラー、像高を入射角(走査角)と比例させるfθレンズ23、fθレンズ23を透過した露光光ELをテレセントリック(Z軸に平行な光)に変換するテレセントリックレンズ24が設けられている。
ポリゴンミラー22は、外周に複数(図2では8つ)の反射面22a〜22hを有しており、その回転駆動は制御装置3によって制御される。
入射装置LDは、マスクMの−Z側に設けられて、マスクMを透過した露光光ELを−Y方向に折り曲げる反射ミラー30と、露光光ELの光路長のばらつきを補正する補正光学系40と、補正光学系40を経た露光光ELを折り曲げて投影光学系PLに入射させる反射ミラー50とを備えている。
反射ミラー30は、制御装置3の制御下でポリゴンミラー22の回転駆動と同期してY軸方向に移動する構成となっている。
補正光学系40は、交差角が直角の正面視略V字状の反射ミラー41、42を有している。各反射ミラー41、42は、互いが対向する位置に入射した露光光ELを90°折り曲げる反射面41a、41b及び反射面42a、42bを有している。反射ミラー30で反射したスリット状の露光光ELは、反射ミラー41の反射面41a、反射ミラー42の反射面42a、42b及び反射ミラー41の反射面41bで順次反射して反射ミラー50に入射する。また、反射ミラー42は、制御装置3の制御の下、Z軸方向に移動して反射ミラー41に対して離間・接近自在となっている。
次に、上記構成の露光装置EXを用いてマスクMのパターンを基板Pに転写する露光方法について、図3に示すフローチャートを参照して説明する。
ここでは、説明の簡単のために、マスクのパターン形成領域に基板Pに転写すべき文字「F」のパターン(図4参照)が、例えばクロム(Cr)等からなる金属膜を所定形状にパターニングすることで形成されているものとする。
図3は、本発明の第1実施形態による露光方法を示すフローチャート図である。
まず、露光シーケンスが開始されると、基板Pが基板ステージ2にロードされる(ステップS11)。尚、基板Pをロードしている最中に、必要であればマスクMの交換も行われる。
次に、EGA(エンハンスト・グローバル・アライメント)計測が行われる(ステップS12)。ここで、EGA計測とは、基板P上に予め設定された代表的な一部(3〜9個)のショット領域の各々に付随して形成されたマーク(アライメントマーク)の位置情報と、その設計情報とに基づいて基板P上に設定された全てのショット領域の配列の規則性を統計的な手法で決定する演算方法をいう。具体的には、基板ステージ2にロードされた基板Pに形成された代表的な数個のマークの位置情報がアライメントセンサを用いて計測され、この計測結果に基づいて主制御系MCがEGA演算を行い、基板P上に設定された全てのショット領域の配列の規則性を決定する。
続いて、制御装置3は、基板ステージ2を駆動して最初の露光開始位置へ基板Pをステップ移動させる(ステップS14)。ここで、被露光体としての基板Pについて説明する。図4は、基板Pの平面図の一例を示す図である。図4に示す通り、基板P上にはX方向及びY方向に複数のショット領域(被露光領域)SA1〜SAn(nは2以上の自然数)が配列されている。尚、図4においては、説明の簡単のために、Y方向(走査方向)におけるショット領域の最大数を4にしている。基板Pを露光する場合には、図4に示すショット領域SA1〜SAnの順で露光が行われるとする。このため、上記のステップS14では、ショット領域SA1が投影光学系PLの投影領域の+Y側の近傍(露光動作開始位置)に配置されように基板ステージ2が駆動される。
基板Pの露光動作開始位置への移動が完了すると、制御装置3は、基板ステージ2に制御信号を出力して−Y方向への加速を開始させるとともに、ポリゴンミラー22の回転駆動装置(不図示)に制御信号を出力してX軸周り(ここでは、図2中、反時計回り)でポリゴンミラー22の回転を開始させる。また、制御装置3は、ポリゴンミラー22の回転と同期して反射ミラー30を−Y方向に移動させる。
なお、このポリゴンミラー22の回転動作は、ステップS14よりも前の時点(例えばステップS12のEGA計測と並行して)で開始しておくようにしてもよい。
ここで、ポリゴンミラー22の反射面22aで反射したスリット状の露光光(照明ビーム)EL(以下、適宜スリット光ELと称する)は、fθレンズ23及びテレセントリックレンズ24を透過し、マスクMのパターン領域をテレセントリックに照明する。このとき、ポリゴンミラー22が一定の速度(等速)で回転することにより、マスクMを照明するスリット光ELの位置は、−Y方向に一定の速度で移動し、その結果、マスクMのパターン領域の全域がスリット光ELにより走査される。このスリット光ELによるマスクMの走査と同期して、制御装置3は、反射ミラー30及び補正光学系40の反射ミラー42を駆動する。
以下、スリット光ELによるマスクMの走査に伴う、反射ミラー30及び補正光学系40の反射ミラー42の動作について、図5を参照して説明する。
ここでは、マスクMのパターン領域を図2及び図5において左側から右側へ向けて一定速度(等速度)で走査する際の走査開始位置(ここでは基板ステージ2の加速工程や整定工程が終了して、実際にマスクMのパターン領域が基板Pに投影され始める位置を走査開始位置と称する(走査終了位置も同様))に対応する反射ミラー30及び補正光学系40の反射ミラー42の位置を添字sを付して表する。走査終了位置に対応する反射ミラー30及び補正光学系40の反射ミラー42の位置を添字eを付して表する。マスク中心に対応する反射ミラー30及び補正光学系40の反射ミラー42の位置を添字cを付して表する。
まず、スリット光ELがマスクMのパターン領域に対して走査開始位置Msにあるときには、反射ミラー30はスリット光ELの光路上で当該スリット光ELを反射して反射ミラー41の反射面41aに入射させる位置30sにある。スリット光ELがマスクMのパターン領域を照明する位置が走査開始位置Msからマスク中心Mcを経て走査終了位置Meへ等速度で移動するのに伴って(同期して)、反射位置30sから反射位置30cを経て走査終了位置30eへ等速度で移動する。このスリット光ELの走査と同期する反射ミラー30の移動により、スリット光ELは、常に反射ミラー41の反射面41aに入射することになる。
また、反射ミラー30の同期移動に伴い、スリット光ELの光路長が変動するため、反射ミラー42は、この変動分を補正して光路長が一定になるようにZ軸方向に移動する。具体的には、反射ミラー30が位置30sにあるとき(スリット光ELが走査開始位置Msを照明するとき)にはスリット光ELの光路長が大きくなる。逆に反射ミラー30が位置30eにあるとき(スリット光ELが走査終了位置Meを照明するとき)にはスリット光ELの光路長が小さくなる。
そのため、反射ミラー42は、スリット光ELがマスク中心Mcを照明し反射ミラー30がセンターの位置30cにあるときのスリット光ELの光路長を基準として、この基準長を実現するために、反射ミラー41に対するZ軸方向の往復移動の中心位置(基準位置)42cとする。そして、反射ミラー42は、スリット光ELが走査開始位置Msを照明し反射ミラー30が反射ミラー41と最も遠い位置30sにあって、スリット光ELの光路長が最大のときに反射ミラー41に最も接近して反射ミラー41、42間の距離が短くなる位置42sと、スリット光ELが走査終了位置Meを照明し反射ミラー30が反射ミラー41と最も近い位置30eにあって、スリット光ELの光路長が最小のときに、反射ミラー41と最も離間して反射ミラー41、42間の距離が長くなる位置42eとの間を等速度で往復移動する。これにより、スリット光ELは、マスクMを照明する位置が移動しても、常に一定の光路長にて反射ミラー50を介して投影光学系PLに入射し、マスクMのパターン像が、図4に示す基板P上のショット領域SA1に逐次投影される。
最初に露光すべきショット領域SA1に対する走査露光が終了すると、基板ステージ2の減速を行わずに基板ステージ2の−Y方向への移動を継続する。さらに、ショット領域SA2に対して、反射面22aに続くポリゴンミラー22の反射面22bで反射したスリット光ELによるマスクMの走査が開始される前に、位置30e、42eにある反射ミラー30、42を走査開始位置の30s、42sに移動させておく。そして、上記と同様にスリット光ELによりマスクMのパターン領域を走査するとともに、反射ミラー30、42を同期移動させる。これにより、マスクMのパターン像が基板P上のショット領域SA1の+Y側に配置されているショット領域SA2に逐次投影される。つまり、本実施形態では、一度の走査でY方向に配列された1列分のショット領域の露光が継続して行われることになる(ステップS15)。
ショット領域SA2の露光を終えると、制御装置3は、基板ステージ2を減速させる。そして、1枚の基板Pの露光が終了したか否か、つまり基板P上の全ての露光を終えたか否かを判断する(ステップS16)。ここでは、ショット領域SA1,SA2の露光のみを終えたばかりであり、他に露光すべきショット領域が残っているため、ステップS16の判断結果は「NO」になる。次いで、制御装置3は、ポリゴンミラー22の回転方向を反転させる(ステップS17)。つまり、図2及び図5中、時計回りにポリゴンミラー22を回転させる。次に、制御装置3は、基板ステージ2を駆動して次の露光開始位置へ基板Pをステップ移動させる(ステップS18)。具体的には、次に露光すべきショット領域SA3が投影光学系PLの投影領域の−Y側の近傍に位置するように基板ステージ2を駆動する。尚、スループット向上のために、ステップS18の基板ステージ2の移動を行っている最中にステップS17のポリゴンミラー22の回転方向反転を行うのが望ましい。また、ポリゴンミラー22の回転方向の反転動作中は、マスクMに対するスリット光ELの照射を行わないように(基板Pの露光を一旦停止するように、例えば照明光源の発光自体を停止したり、あるいは遮光用のシャッタを用いて遮光したり)しておくことが望ましい。
また、制御装置3は、マスクMに対する露光光ELの走査方向が逆転するのに伴って、走査開始位置に対応する位置30e及び位置42eに反射ミラー30、42をそれぞれ移動させる。つまり、第2列の各ショット領域SA3〜SA6を露光する際の反射ミラー30は、図5中において位置30eの位置から+Y方向へ位置30sまで移動し、反射ミラー42は位置42eから+Z方向へ位置42sまで移動する。
以上の基板Pの移動が完了すると、制御装置3は方向切換装置として、第2列に位置するショット領SA3〜SA6への露光を行うべく、基板ステージ2、反射ミラー30、42の移動方向を逆方向に設定し、基板ステージ2及び反射ミラー30に+Y方向への移動を開始させるとともに、反射ミラー42に+Z方向への移動を開始させる(ステップS19)。基板Pの+Y方向への移動速度及びポリゴンミラー22の角速度が一定になって同期が取れた後で、ショット領域SA3の+Y側の端部が投影領域に達すると、制御装置3は照明光学系ILSからスリット光ELを射出させてポリゴンミラー22の反射面22bを介してマスクMを走査し、マスクMのパターンの像を投影光学系PLを介して基板P上に投影する。
このときには、投影領域にマスクMの一部のパターン像が投影されている状態で、投影光学系PLに対して、スリット光ELがマスクM上を+Y方向に速度Vで移動するのに同期して、基板Pが+Y方向に速度β・Vで移動する。そして、Y方向に配列されたショット領域SA3〜SA6を順次露光する。なお、このときには、ショット領域SA3〜SA6は、それぞれポリゴンミラー22の反射面22b、22a、22h、22gの順で反射したスリット光ELで露光されることになる。
また、この第2列のショット領域SA3〜SA6への露光に際しても、反射ミラー30が位置30eから30sに移動するのに伴って、反射ミラー42が位置42eから42sに移動することにより、スリット光ELの光路長が一定に補正される。
以下同様に、Y方向に配列された1列のショット領域の露光を終える度に、ポリゴンミラー22の回転方向を反転するとともに、基板ステージ2及び反射ミラー30、42の移動方向(走査方向)を逆向きにして、列単位での露光処理が行われる(ステップS15〜S19)。以上の動作を繰り返す。制御装置3が基板P上の全ての露光を終えたと判断した場合(ステップS16の判断結果が「YES」である場合)には、制御装置3は基板ステージ2上に載置されている基板Pをアンロードする(ステップS20)。そして、次に露光すべき基板Pの有無を判断する(ステップS21)。露光すべき基板Pがある場合には判断結果が「YES」となり、ステップS11以降の処理を繰り返す。一方、露光すべき基板Pが無い場合には、判断結果が「NO」となり、一連の露光処理が終了する。
以上説明したように、本実施形態においては、マスクMのパターン領域に対してスリット光ELが移動して走査する。そのため、走査露光に際してはマスクステージ1を大きなストロークで駆動するための駆動装置を設置する必要がなくなり(マスクMを走査移動させずに固定(静止)させたままでよいので)、装置の小型軽量化及び装置上に発生する振動の低減に寄与することができる。また、本実施形態では、従来のようにショット領域毎に基板ステージ2の走査方向を頻繁に変えつつ露光を行っている訳ではなく、基板ステージ2の走査方向を変えずに走査方向(Y方向)に配列された1列分のショット領域を連続して露光しているので、露光精度の向上及びスループットの向上を図ることが可能になる。
さらに、本実施の形態では、反射ミラー30がポリゴンミラー22と同期移動するという簡単な構成により、マスクMが走査移動せずに走査露光が可能な上述した効果を得ることが可能となっている。
また、本実施の形態では、基板Pに到達するスリット光ELの光路長の変動分を補正光学系40によって一定に補正しているので、光路長の変動に伴って基板Pに照射されるエネルギ量の変動を抑制でき、パターン線幅の変動等、基板Pに形成されるパターンの品質不良を抑えることができる。
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について図6を参照して説明する。本実施形態の露光装置の全体構成は、図2及び図5に示す第1実施形態の露光装置EXとほぼ同様の構成であるが、反射ミラー30の構成が異なっている。
図6は、第2実施形態に係る露光装置の概略構成図である。図6において、図2及び図5に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図6に示すように、本露光装置EXには、複数の反射ミラー30及び複数の反射ミラー40が設けられている。より詳細には、露光装置EXには、基板Pに走査方向に配列された1列分のショット領域の最大数(ここでは4つ)と同一数(ここでは4つ)で反射ミラー30及び40が設けられている。
ポリゴンミラー22が反時計回り方向に回転するときは、反射ミラー30は図6中の+Y側の位置(図6に3枚示されている位置)に待機し、反射ミラー42は、図6中の位置42sの+X側の位置(図6に3枚示される位置)に待機する。なお、ポリゴンミラー22が時計回り方向に回転するときには、反射ミラー30は位置30eの下方(−Z方向)に待機し、反射ミラー42は位置42eの+X側の位置に待機するものとする。
各反射ミラー30及び40は、制御装置3の制御下で独立して移動する構成となっている。
上記の構成では、マスクMに対する走査毎(ショット領域毎)に使用する反射ミラー30及び40を切り換えながら、各反射ミラー30及び40をスリット光ELによる走査と順次同期移動させ、マスクMを照明したスリット光ELを反射ミラー50に向けて反射させることができる。
すなわち、本実施形態では、一基の反射ミラー30を用いる場合のように、例えばショット領域SA1への露光後にショット領域SA2を露光する際に、マスクMの走査が開始される前に、位置30e、42eにある反射ミラー30、42を走査開始位置の30s、42sに移動させる必要がない。そのため、ポリゴンミラー22の回転速度及び反射ミラー30、42、基板ステージ2の移動速度を大きくしてスループットを向上させることが可能になる(ただし、この場合反射ミラー30が走査終了位置30eに達する前に、直前の走査で用いた反射ミラーを走査終了位置30eから退避させておく)。
なお、上記第2実施形態では、反射ミラー30を走査方向のショット列の数、設ける構成としているが、これに限定されるものではない。例えば2基の反射ミラー30を設け、スリット光ELの走査と同期移動した後に、この同期移動経路とは異なる移動経路を移動させることで走査開始位置に戻して循環させる構成としてもよい。この構成を採った場合でも、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
<第3実施形態>
続いて、本発明の第3実施形態について図7を参照して説明する。本実施形態の露光装置の全体構成は、図2及び図5に示す第1実施形態の露光装置EXに対して同時二重露光(多重露光)を行うべく、ポリゴンミラー、マスク、導光装置等の構成機器が別途一組設けられたものとなっている。以下、これについて詳述する。なお、図7図において、図2及び図5に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図7に示すように、本実施形態の露光装置EXには、補正用レンズ21、ポリゴンミラー22、fθレンズ23、テレセントリックレンズ24、マスクM(マスクステージ1)、導光装置DK(入射装置LD)と同様の構成を有する補正用レンズ21’、ポリゴンミラー22’(第2走査装置)、fθレンズ23’、テレセントリックレンズ24’、マスクM’(マスクステージ1’、第3物体)、第2導光装置DK’(入射装置LD’)が併設されている。
補正用レンズ21’を介して照射されたスリット光(第2照明ビーム)EL’は、ポリゴンミラー22’の反射面で反射されて、fθレンズ23’及びテレセントリックレンズ24’を介してマスクM’をテレセントリックに照明する。ポリゴンミラー22’は、支軸18により支持されてポリゴンミラー22とともに一体的に回転する。
マスクM’には、マスクMのパターンとともに基板P上のショット領域に露光されるパターンが同一方向を向くように配置されている。マスクM、M’に形成されるパターンとしては、(1)露光パラメータの異なるライン・アンド・スペース、孤立線を別々のマスクに形成し、各々最適露光条件により同一基板P上に二重に露光されるもの、(2)位相シフト法等を導入した際には孤立線よりライン・アンド・スペースの方が同一DOF(焦点深度)にて限界解像度が高いことを利用して、一方のマスクで全てのパターンをライン・アンド・スペースで形成し、他方のマスクにてライン・アンド・スペースを間引きすることで孤立線を形成するもの、(3)一般に、ライン・アンド・スペースより孤立線は、小さなN.A.にて高い解像度を得ることができる(但し、DOFは小さくなる)ことから、全てのパターンを孤立線で形成し、マスクM、M’によってそれぞれ形成した孤立線の組み合わせにより、ライン・アンド・スペースを形成するもの等を用いることができる。なお、基板Pに二重露光してパターンを形成する技術については、例えば特開平10−214783号等に開示されている。
入射装置LD’は、マスクM’の−Z側に設けられて、マスクM’を透過したスリット光EL’を−Y方向に折り曲げる反射ミラー(移動反射部材)30’と、スリット光EL’の光路長のばらつきを補正する補正光学系(補正装置)40’と、補正光学系40’を経たスリット光EL’を折り曲げて投影光学系PLの直前に配置された偏光ビームスプリッタ51に入射させる反射ミラー50a、50bとを備えている。反射ミラー30’は、制御装置3の制御下でポリゴンミラー22’の回転駆動と同期してY軸方向に移動する構成となっている。
補正光学系40’は、反射ミラー41’、42’を有している。各反射ミラー41’、42’は、互いが対向する位置に入射したスリット光EL’を90°折り曲げる反射面41a’、42b’及び反射面42a’、42b’を有している。反射ミラー30’で反射したスリット光EL’は、反射ミラー41’の反射面41a’、反射ミラー42’の反射面42a’、42b’及び反射ミラー41’の反射面41b’、そして反射ミラー50aの反射面及び反射ミラー50bの反射面で順次反射して偏光ビームスプリッタ(またはハーフミラー)51に入射する。また、上記補正光学系40と同様に、反射ミラー42’は、制御装置3の制御の下、Z軸方向に移動して反射ミラー41’に対して離間・接近してスリット光EL’の光路長を補正する。
なお、偏光ビームスプリッタ51には、反射ミラー50で反射されたマスクMのパターン光も入射される。
上記構成の露光装置EXにおいては、基板Pを移動させつつ、ポリゴンミラー22の回転によりマスクMのパターン領域をスリット光ELにより−Y方向に走査するとともに、反射ミラー30、42がこの走査と同期して移動する。これにより、スリット光ELの光路長が一定に維持された状態でマスクMのパターン像が基板Pのショット領域上に逐次露光される。またポリゴンミラー22’の回転によりマスクM’のパターン領域をスリット光EL’により−Y方向に走査するとともに、反射ミラー30’、42’がこの走査と同期して移動する。これにより、スリット光EL’の光路長が一定に維持された状態でマスクM’のパターン像が基板Pのショット領域上に、1列分連続して逐次露光される。
なお、反射ミラー50で反射されたマスクMのパターン像による、基板P上のショット領域内における露光領域と、反射ミラー50bで反射されたマスクM’のパターン像による基板P上のショット領域内における露光領域とを重なり合うようにして投影されるようにしてもよいし(スリット合成方式)、あるいはショット内において各露光領域が走査方向(Y方向)に少しだけずれるようにして投影されるようにしてもよい(スリット分離方式)。この場合、偏光ビームスプリッタ51が不要となり、偏光方向の制約がなくなるメリットがある。
従って、本実施形態では、複数のパターンを用いて二重露光する場合でも、マスクを大きなストロークで移動させるための駆動装置を設置する必要がなく、装置の小型軽量化に寄与することができる。基板ステージ2の走査方向を変えずに走査方向(Y方向)に配列された1列分のショット領域を連続して露光しているので、露光装置EXの大幅なコスト上昇を招くことなく、露光精度の向上を図ることが可能になる。
なお、本実施形態では、同時二重露光により形成するパターンを2枚のマスクM、M’にて構成したが、多重露光されるパターンを一枚のマスクにそれぞれ形成する構成としてもよい。
<第4実施形態>
続いて、本発明の第4実施形態について図8及び図9を参照して説明する。本実施形態の露光装置の全体構成は、図2及び図5に示す第1実施形態の露光装置EXに対して、マスクを走査したスリット光を集約する集約光学系が入射装置LDに設けられたものである。以下、これについて詳述する。なお、図8及び図9において、図2及び図5に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図8に示すように、本実施形態の露光装置EXにおける入射装置LDには、マスクMをY軸方向に走査したスリット光ELを、当該Y軸方向の所定位置に集約する集約光学系(集約装置)70が設けられている。
集約光学系70は、Z軸方向に沿って配置された正面視台形の一対の台形光学部材(変位部材)71、72を有している。台形光学部材71は、スリット光ELの入射側にXY平面と平行な面71aを有し、スリット光ELの出射側にXY平面と平行な面を+Y側が−Z側へ向かうようにX軸周りに傾斜させた面71bを有している。
同様に、台形光学部材72は、スリット光ELの出射側にXY平面と平行な面72aを有し、スリット光ELの入射側に面72bと平行に対向する面72bを有している。また、台形光学部材72は、制御装置3の制御下でポリゴンミラー22の回転駆動と同期してZ軸方向に移動することにより、台形光学部材71との相対位置関係に応じた変位量でスリット光の光路をY軸方向に変位させる構成となっている。
そして、台形光学部材72の−Z側には、マスクM及び集約光学系70を透過した露光光ELを補正光学系40へ向けて−Y方向に折り曲げる反射ミラー31が固定配置されている。
他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
上記の構成の露光装置EXでは、まず、スリット光ELがマスクMのパターン領域に対して走査開始位置Msにあるときには、台形光学部材72は面72bが台形光学部材71の面71bと当接する位置72s(図9中、二点鎖線で示す位置)に位置決めされる。このとき、マスクMの走査開始位置Msを照明したスリット光ELは、一体的に当接する台形光学部材71、72を面71aから入射し、屈折することなく面72aから出射して反射ミラー31で反射される。そして、ポリゴンミラー22が回転して、スリット光ELがマスクMのパターン領域を照明する位置が走査開始位置Msからマスク中心Mcを経て走査終了位置Meへ等速度で移動するのに伴って(同期して)、制御装置3は、台形光学部材72を、位置72sからマスク中心Mcに対応する位置72cを経て、走査終了位置Meに対応する72eへ向けて−Z側へ等速移動させる。
位置72sから台形光学部材72が移動することにより、台形光学部材71、72間には隙間が生じる。スリット光ELは、台形光学部材71の面71bから屈折して出射するとともに、台形光学部材72の面72bに屈折して入射する。これにより、スリット光ELの面71aにおける入射位置と、面72aにおける出射位置が台形光学部材71、72間の隙間量に応じて変化する。すなわち、台形光学部材72のZ方向における位置を調整することにより、面72aから出射するスリット光ELの位置を一定の位置に集約することができる。反射ミラー31に入射する位置を常時一定とすることにより、走査により移動するスリット光ELの集約光学系70に対する入射位置が変化しても、反射ミラー31で反射したスリット光ELの光路を一定にすることができる。
なお、反射ミラー31で反射したスリット光ELの光路長は、台形光学部材71、72を透過する位置(台形光学部材71に入射する位置と、台形光学部材72から出射する位置との変位)に応じて変化する。上記実施形態と同様に、反射ミラー31で反射し補正光学系40に入射したスリット光ELは、反射ミラー42がZ軸方向に移動することにより、一定の光路長に補正され、パターン線幅の変動等、基板Pに形成されるパターンの品質不良を抑えることができる。このとき、台形光学部材72が位置72sにあってスリット光ELの変位量が少なく光路長が短くなるときには、上記第1実施形態とは逆に、反射ミラー42は、反射ミラー41と最も離間した位置42sにあってスリット光ELの光路長を大きくする。台形光学部材72が位置72eにあってスリット光ELの変位量が大きく光路長が長くなるときには、反射ミラー42は、反射ミラー41と最も接近した位置42eにあってスリット光ELの光路長を短くする。これにより、スリット光ELは、マスクMを走査する(照明する)位置に拘わらず、一定の光路長で投影光学系PLに入射することになる。
また、最初に露光すべきショット領域SA1に対する走査露光が終了すると、基板ステージ2の減速を行わずに基板ステージ2の−Y方向への移動を継続する。ショット領域SA2に対して、反射面22aに続くポリゴンミラー22の反射面22bで反射したスリット光ELによるマスクMの走査が開始される前に、位置72e、42eにある台形光学部材72及び反射ミラー42を走査開始位置の72s、42sに移動させておくことが必要である。
本実施の形態では、上記第1実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、マスクMを走査したスリット光ELが集約されて反射ミラー31に入射する。そのため、走査と同期して反射ミラー31を移動させる必要がなくなり、装置の簡素化に寄与できる。
なお、本実施形態では、集約光学系70によりスリット光ELを所定位置に集約させる構成としたが、これに限定されるものではない。例えば集約光学系70によりスリット光ELを所定領域内に集約させ、この領域内で反射ミラー31を移動させてスリット光ELを補正光学系40に入射させる構成としてもよい。この構成でも、本実施形態と同様の作用・効果を得ることができる。また、本実施形態の集約光学系70を用いる場合でも、上記第3実施形態で説明した同時二重露光を、同様の構成をもう一基設けることによって実施することは可能である。
<第5実施形態>
続いて、本発明の第5実施形態について図10乃至図12Cを参照して説明する。本実施形態では、第4実施形態で説明した集約光学系70の別形態について説明する。
なお、図10乃至図12において、図8及び図9に示す第4実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図10及び図11に示すように、本実施形態における集約光学系70は、Z軸方向に沿って配置された凸型部材73、及び凹型部材74を有している。凸型部材73は、スリット光ELの入射側にXY平面と平行な面73aを有し、スリット光ELの出射側に、Y軸方向に関してマスクM(パターン領域)の中心位置にX軸方向に延びる稜線を有する頂部73bと、頂部73bを基端として+Y側へ向かうに従って+Z側へ向かう傾斜面73cと、頂部73bを基端として−Y側へ向かうに従って+Z側へ向かう傾斜面73dとを有している。
凹型部材74は、スリット光ELの出射側にXY平面と平行な面74aを有し、スリット光ELの入射側に傾斜面73c、73dとそれぞれ平行に対向する傾斜面74c、74dを有している。傾斜面74c、74dは、頂部73bと対向する稜線を有する凹線74bを基端として設けられている。また、凹型部材74は、制御装置3の制御下でポリゴンミラー22の回転駆動と同期してZ軸方向に移動することにより、凸型部材73との相対位置関係に応じた変位量でスリット光ELの光路をY軸方向に変位させる構成となっている。凹線74b、傾斜面74c、74dが凸型部材73の頂部73b、傾斜面73c、73dと当接することにより、凹型部材74と凸型部材73とが一体的に直方体状の光学素子を形成する。
また、これら凸型部材73及び凹型部材74は、互いに隙間をあけて配置されたときに、マスク中心よりも+Y側の領域(第1領域)で入射したスリット光ELを−Y側に変位させ、マスク中心よりも−Y側の領域(第2領域)で入射したスリット光ELを+Y側に変位させる。
凹型部材74の−Z側には、マスクM及び集約光学系70を透過した露光光ELを補正光学系40へ向けて−Y方向に折り曲げる反射ミラー32が、制御装置3の制御下でY軸方向に移動自在に配置されている。
他の構成は、上記第4実施形態と同様である。
上記の構成の露光装置EXでは、まず、スリット光ELがマスクMのパターン領域に対して走査開始位置Msにあるときには、図12Aに示すように、凹型部材74が凸型部材73に対して離間し、且つ位置74sに凹型部材74を配置する。位置74sにおいて、凹型部材74は、スリット光ELの幅をLとすると、Y軸方向のマスク中心に対して+Y方向にL/2離れた位置(第1位置)E1(すなわち、幅Lのスリット光ELが凹線74bにかからない位置)にスリット光ELを屈折して集約させる。また、位置E1に入射したスリット光ELが補正光学系40にむけて反射される位置32sに反射ミラー32を位置決めする。
ポリゴンミラー22が回転して、スリット光ELがマスクMのパターン領域を照明する位置が走査開始位置Msからマスク中心Mcへ向けて−Y方向に等速度で移動する。これに伴って(同期して)、スリット光ELの集約位置が維持されるように、凹型部材74は位置74sから凸型部材73に接近する方向(+Z方向)に漸次移動する。
走査が進み、スリット光ELが凹型部材74の凹線74bに達すると、図12Bに示すように、凹型部材74は凹線74b、傾斜面74c、74dがそれぞれ凸型部材73の頂部73b、傾斜面73c、73dと当接する。このとき、スリット光ELは、凸型部材73、凹型部材74を屈折することなく透過するため、マスクMへの走査と同期して、凹型部材74から出射する位置も移動する。そこで、制御装置3は、スリット光ELの移動と同期して、スリット光ELの移動速度と等速度で反射ミラー32を位置32sから−Y軸方向に移動させる。これにより、スリット光ELは、反射ミラー32で反射して、反射ミラー32が位置32sに位置決めされたときと同様の光路(Z軸方向の光路)で補正光学系40に入射する。
走査が進み、スリット光ELが凹型部材74の凹線74bから離間する、マスク中心に対して−Y方向にL/2離れた位置(第2位置)E2に達すると、反射ミラー32は位置32eに位置決めされる。位置32eにおいて、半syアミラー32は、位置E2にて凹型部材74から出射するスリット光ELを補正光学系40へ向けて反射する。さらに走査が進むと、制御装置3はスリット光ELの集約位置E2が維持されるように、図12Cに示されるように、凹型部材74を凸型部材73との当接位置から離間する方向(−Z方向)に漸次移動させる。
本実施形態においても、反射ミラー32で反射したスリット光ELの光路長は、補正光学系40における反射ミラー42がZ軸方向に移動することにより、一定の光路長に補正される。スリット光ELは、マスクMを走査する(照明する)位置に拘わらず、一定の光路長で投影光学系PLに入射する。そのため、上記第4実施形態と同様の効果を得ることができる。また、スリット光ELが凹線74bを透過する際には、凸型部材73と凹型部材74とが当接しているため、スリット光ELの幅が変動する等の不具合が生じることを回避できる。
なお、本実施形態でも、最初に露光すべきショット領域SA1に対する走査露光が終了すると、基板ステージ2の減速を行わずに基板ステージ2の−Y方向への移動を継続する。ショット領域SA2に対して、反射面22aに続くポリゴンミラー22の反射面22bで反射したスリット光ELによるマスクMの走査が開始される前に、位置32eにある反射ミラー32を走査開始位置32sに移動させておくことが必要である(凹型部材74は走査開始位置と走査終了位置とが同じなので、移動させる必要がない)。また、本実施形態の集約光学系70を用いる場合でも、同様の構成のものをもう一基設けることにより、上記第3実施形態で説明した同時二重露光を実施可能であることは言うまでもない。
<第6実施形態>
続いて、本発明の第6実施形態について図13を参照して説明する。
本実施形態の露光装置の全体構成は、図2及び図5に示す第1実施形態の露光装置EXに対して、入射装置LDとしてポリゴンミラーが設けられた構成となっている。
以下、これについて詳述する。なお、図13の図において、図2及び図5に示す第1実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図13に示すように、本実施形態の露光装置EXにおける入射装置LDには、マスクMを走査したスリット光ELを、補正用レンズ121及び反射ミラー50を介して投影光学系PLに入射させるポリゴンミラー(第2ポリゴンミラー)122が設けられている。マスクMとポリゴンミラー122との間には、fθレンズ23、テレセントリックレンズ24と同様の構成を有するfθレンズ123、テレセントリックレンズ124が配設されている。
ポリゴンミラー122は、外周に複数(図13では8つ)の反射面122a〜122hを有しており、その回転駆動は制御装置3によって制御される。これら反射面122a〜122hは、マスクMのパターン領域と共役な位置を含む面を有して形成されている。他の構成は、光路長補正光学系が設けられていない点を除いて、上記第1実施形態と同様である。
上記の構成の露光装置EXでは、ポリゴンミラー22の反時計回り方向の回転と同期して、ポリゴンミラー122が時計回り方向に回転し、マスクMを走査したスリット光ELを補正用レンズ121及び反射ミラー50を介して投影光学系PLに入射させる。このとき、マスクMへの走査に伴ってスリット光ELは−Y軸方向に移動し、テレセントリックレンズ124、fθレンズ123を介してポリゴンミラー122の反射面(例えば、反射面122a)に入射角が変化しながら入射する。ポリゴンミラー122の回転により、スリット光ELを反射する反射面122a〜122hの傾斜角もスリット光ELの入射角に追従して変化することになるため、スリット光ELは、常時一定の光路で反射ミラー50で反射されて投影光学系PLに入射する。
本実施形態でも、上記第1実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、ポリゴンミラー122の反射面122a〜122hがマスクMのパターン領域と共役な位置に設定されている。そのため、投影光学系PLに入射するスリット光ELの光路長を一定に維持することが可能になる。さらに本実施形態では、上記実施形態で設けた補正光学系40等が不要になり、装置の小型化、低価格化を実現できるとともに、反射ミラーの駆動に伴う発熱の悪影響(空気揺らぎ等に起因する位置計測精度の低下等)を排除できる。
なお、上記第6実施形態では、ポリゴンミラー122の反射面122a〜122hがマスクMのパターン領域と共役な位置に設定される構成としたが、これに限定されるものではなく、共役な位置とは離間して反射面122a〜122hが配置される構成であってもよい。この場合、マスクMへの走査によりスリット光ELの光路長が変化することになる。そのため、図14に示すように、ポリゴンミラー122で反射して投影光学系PLに入射するスリット光ELの光路長を補正する補正光学系40を配設することが好ましい。補正光学系40の動作については、上記実施形態と同様である。
なお、本実施形態においても、同様の構成のものをもう一基設けることにより、第3実施形態で説明したような同時二重露光を実施することが可能である。
<第7実施形態>
続いて、本発明の第7実施形態について図15乃至図18Dを参照して説明する。
本実施形態では、上記第3実施形態と同様に、ポリゴンミラー、マスク、導光装置等の構成機器が別途一組設けられたものとなっているが、導光装置における入射装置及び補正光学系の構成が異なっている。以下、これについて詳述する。なお、図15乃至18Dにおいて、図7に示す第3実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図15乃至図17に示すように、本実施形態の露光装置EXには、補正用レンズ21、ポリゴンミラー22、fθレンズ23、テレセントリックレンズ24、マスクM(マスクステージ1)、導光装置DK(入射装置LD)と同様の構成を有する補正用レンズ21’、ポリゴンミラー22’(第2走査装置)、fθレンズ23’、テレセントリックレンズ24’、マスクM’(マスクステージ1’、第3物体)、第2導光装置DK’(入射装置LD’)がX軸方向に間隔をあけて併設されている。
マスクM、M’には、図18Aに示すように、基板Pに倒立像で転写するパターンが互いに同一方向を向くように形成されている。
また、本実施形態では、入射装置LD、LD’(すなわち導光装置DK、DK’)に共用される複数(図15では8つ)の反射ミラー(移動反射部材)33と、スリット光ELの光路長を補正する補正光学系40と、スリット光EL’の光路長を補正する補正光学系40’とが設けられている。
各反射ミラー33は、制御装置3の制御下でY軸方向にそれぞれ移動自在であり、−Y側に臨みマスクMを走査したスリット光ELを−Y方向(移動方向の一方側)へ反射する反射面(第1反射面)33aと、+Y側に臨みマスクM’を走査したスリット光EL’を+Y方向(移動方向の他方側)へ反射する反射面(第2反射面)33bとを有する正面視3角形状に形成されている。これら反射面33a、33bは、マスクM、M’のパターン領域を含む長さでX軸方向に延びて配置されている。また、これら反射ミラー33は、後述する補正光学系40、40’の一部を構成している。
補正光学系40は、図15及び図16に示すように、マスクMの−Y側に配置され交差角が直角の正面視略V字状の反射ミラー43と、反射ミラー43の−Z側に配置され反射ミラー43で反射されたスリット光ELを反射ミラー50に向けて反射する反射ミラー44とを備えている。反射ミラー43は、反射ミラー33が後述する−Y側の補正位置に位置決めされて+Z方向に反射したスリット光ELを−Z方向に順次折り曲げる反射面43a、43bを有している。また、反射ミラー43は、制御装置3の制御の下、Z軸方向に移動して反射ミラー33、44に対して離間・接近自在となっている。
なお、反射ミラー50を反射した光は、偏光ビームスプリッタ(又はハーフミラー)51を介して投影光学系PLに入射するようになっている。
同様に、補正光学系40’は、図15及び図17に示すように、マスクM’の+Y側に配置され交差角が直角の正面視略V字状の反射ミラー45と、反射ミラー45の−Z側に配置され反射ミラー45で反射されたスリット光EL’を反射ミラー50aに向けて反射する反射ミラー46とを備えている。反射ミラー45は、反射ミラー33が後述する+Y側の補正位置に位置決めされて+Z方向に反射したスリット光EL’を−Z方向に順次折り曲げる反射面45a、45bを有している。反射ミラー45も、制御装置3の制御の下、Z軸方向に移動して反射ミラー33、46に対して離間・接近自在となっている。上記補正光学系40は第1反射系を構成し、補正光学系40’は第2反射系を構成している。反射ミラー50aを反射した光は、反射ミラー50bで反射された後に偏光ビームスプリッタ(又はハーフミラー)51に入射される。
上記構成の露光装置EXにおいて、図4に示す基板P上のショット領域SA1を露光する際には、図16に示すように、予めスリット光ELのマスクMに対する走査開始位置Msに対応する位置に反射ミラー33(図16では符号33Aとして図示)を位置決めする。このとき、少なくともショット領域SA1以降のショット領域の数(ここでは3つ)の反射ミラー33を待機位置T1に配置する。また、反射ミラー43の下方(−Z方向)には、反射ミラー33Aで反射されたスリット光ELを反射面33bで反射ミラー43に向けて反射する位置に反射ミラー33(図16では符号33Eとして図示)を配置する。この反射ミラー33Eの−Y方向側の待機位置T2には、次の列のショット領域SA3〜SA6を露光する際に用いられる反射ミラー33を配置する。
待機位置T2は、スリット光ELの反射ミラー43、44間の光路から離間した位置に設定されている。同様に、待機位置T1は、スリット光EL’の反射ミラー45、46間の光路から離間した位置に設定されている。
また、ショット領域SA1〜SA2を含む奇数列のショット領域を露光する際には、マスクMを走査する。ショット領域SA3〜SA6を含む偶数列のショット領域を露光する際には、マスクM’を走査する。そのため、ショット列毎にスリット光EL、EL’を切り換える。この切換は、走査しない側のスリット光EL、EL’の光源を停止させてもよいし、ブラインド制御により走査しない側のスリット光EL、EL’の光路を遮光してもよい。光源を停止させた場合には、復帰させた後に安定させるまでの時間を要することから、ブラインド制御によりスリット光EL、EL’の切換を実施することが好ましい。さらに、ポリゴンミラー22、22’についても、走査しない側のポリゴンミラー22、22’は回転を停止させてもよいが、復帰させた後に安定した等速回転に達するまでに時間を要することから回転動作を継続させることが好ましい。
このようにスリット光EL’が遮光された状態で、制御装置3はポリゴンミラー22を反時計回りに回転させるとともに、ポリゴンミラー22の回転と同期して反射ミラー33Aを−Y方向に移動させる。マスクMを走査したスリット光ELは、図16に示すように、反射ミラー33Aの反射面33aで反射して−Y方向に折り曲げられた後に、反射ミラー33Eの反射面33bで反射して+Z方向に折り曲げられる。反射ミラー33Eで反射したスリット光ELは、反射ミラー43の反射面43a、43b及び反射ミラー44、そして、反射ミラー50aの反射面、及び反射ミラー50b、反射ミラー50の第1反射系を順次反射して投影光学系PLに入射する。
このとき、反射ミラー33Aの移動と同期して、補正光学系40の反射ミラー43がZ軸方向に移動して、スリット光ELの光路長を一定に維持する。これを簡単に説明すると、スリット光ELがマスクMの中心を照明するときの光路長を基準として、走査開始位置では反射ミラー33A、33E間の光路が長くなるため、反射ミラー43を反射ミラー44に接近させる。逆に走査終了位置では反射ミラー33A、33E間の光路が短くなるため、反射ミラー43を反射ミラー44から離間させる。このように、反射ミラー33Aの移動と同期して反射ミラー43を反射ミラー44に対して接近・離間させることにより、スリット光ELを一定の光路長で投影光学系PLに入射させることができる。これにより、スリット光ELは、常に一定の光路長にて反射ミラー50を介して投影光学系PLに入射し、マスクMのパターン像が、図4に示す基板P上のショット領域SA1に逐次投影される。
ショット領域SA1に対する走査露光が終了すると、反射ミラー33Aが到達する前に反射ミラー33Eを待機位置T2へ移動させておき、反射ミラー33Eがあった位置に、移動してきた反射ミラー33Aを位置決めする。また、待機位置T1に位置する反射ミラー33の最前部の一つ(反射ミラー33Bと図示)を走査開始位置に移動させる。この最前部の反射ミラー33を走査開始位置に移動させるタイミングは、ショット領域SA1への露光が終了するまで待機する必要はなく、スリット光ELの光路が走査開始位置から離れた後に、直ちに実施してもよい。
最初に露光すべきショット領域SA1に対する走査露光が終了すると、基板ステージ2の減速を行わずに基板ステージ2の−Y方向への移動を継続する。さらに、ショット領域SA2に対して、反射面22aに続くポリゴンミラー22の反射面22bで反射したスリット光ELによりマスクMを走査するとともに、反射ミラー33B、43を同期移動させる。これにより、マスクMのパターン像が基板P上のショット領域SA1の+Y側に配置されているショット領域SA2に逐次投影される。
なお、この走査終了時にも、反射ミラー33Bが到達する前に反射ミラー33Aを待機位置T2へ移動させておく。
ショット領域SA2の露光を終えると、制御装置3は基板ステージ2の移動方向を逆方向に切り換えるとともに、マスクM’のパターンがショット領域SA3に投影される位置にステップ移動させる。また、制御装置3は、移動してきた反射ミラー33Bを、図17に示すように、マスクM’に対する走査開始位置Meに対応する位置に位置決めするとともに、待機位置T1の最前部に位置していた反射ミラー33(図17では、符号33Cとして図示)を、反射ミラー33Bで反射されたスリット光EL’を反射面33aで反射ミラー45に向けて反射する位置に配置する。
また、ブラインド制御により、スリット光ELを遮光し、且つスリット光EL’の遮光を解除した状態で、ポリゴンミラー22’を時計回りに回転させるとともに、ポリゴンミラー22’の回転と同期して反射ミラー33Bを+Y方向に移動させる。マスクM’を走査したスリット光EL’は、図17に示すように、反射ミラー33Bの反射面33bで反射して+Y方向に折り曲げられた後に、反射ミラー33Cの反射面33aで反射して+Z方向に折り曲げられる。反射ミラー33Cで反射したスリット光EL’は、反射ミラー45の反射面45a、45b及び反射ミラー46、51の第2反射系を順次反射して投影光学系PLに入射する。
本実施形態において、マスクMの照明光、すなわち反射ミラー50からの反射光、及びマスクM’の照明光、すなわち反射ミラー51からの反射光を、投影光学系PLの中心(光軸)から走査方向(Y方向)に互いに少しずらした位置に入射させて、それぞれ基板P上に結像させている。
他の実施形態において、反射ミラー50からの反射光と、反射ミラー51からの反射光とをミラーで切り換えて、投影光学系PLの中心(光軸)に入射させてもよいし、図7と同様に、偏光ビームスプリッタまたはハーフミラーを用いて投影光学系PLの中心(光軸)に入射させてもよい。
このときも、補正光学系40の場合と同様に、反射ミラー33Bの移動と同期して、補正光学系40’の反射ミラー45がZ軸方向に移動して、スリット光EL’の光路長を一定に維持する。これにより、スリット光EL’は、常に一定の光路長にて反射ミラー51を介して投影光学系PLに入射し、マスクMのパターン像が、図4に示す基板P上のショット領域SA3に逐次投影される。
本実施系形態において、ショット領域SA3に対する走査露光が終了すると、反射ミラー33Bが到達する前に反射ミラー33Cを待機位置T1へ移動させておき、反射ミラー33Cがあった位置に、移動してきた反射ミラー33Bを位置決めする。また、待機位置T2に位置する反射ミラー33Aを走査開始位置に移動させる。この後、ショット領域SA3に対する露光動作と同様の動作を繰り返すことにより、2列目のショット領域SA3〜SA6を一度の走査で継続して露光することができる。
このように、本実施形態では、互いに逆の走査方向でマスクM、M’を走査するポリゴンミラー22、22’を設け、この走査方向に応じて、基板Pに導光されるスリット光EL、EL’を切り換える。したがって、ショット領域の列間で動作を停止させたり、変更させることなく、連続的、且つ円滑な露光処理を実施することが可能になる。
<第8実施形態>
続いて、本発明の第8実施形態について図19及び図20を参照して説明する。
本実施形態では、図7に示した上記第3実施形態と同様に、第2導光装置DK’(入射装置LD’)が併設され、また図13に示した上記第6実施形態と同様に、各入射装置にポリゴンミラーがそれぞれ設けられる構成となっている。また、本実施形態では、これらの第3、第6実施形態に対して投影光学系PLの構成が異なっている。
以下、これについて詳述する。なお、これらの図において、図7及び図13に示した実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図19に示すように、本実施形態の露光装置EXにおける入射装置LDには、マスクMを走査してポリゴンミラー122で−Y方向に反射されたスリット光ELを+Z方向へ反射して折り曲げてリレーレンズ128に入射させる反射ミラー125、リレーレンズ128を透過したスリット光ELを反射ミラー50に向けて反射して折り曲げる反射ミラー129が設けられている。
また、本実施形態の露光装置EXには、ポリゴンミラー22のスリット光ELを反射する面(図19では反射面(第3反射面)22a)と相対する面(図19では反射面(第4反射面)22e)で反射してマスクM’を走査したスリット光EL’を投影光学系PLに入射させる第2導光装置DK’(入射装置LD’)が設けられている。入射装置LD’には、マスクM’を走査したスリット光EL’を、補正用レンズ121’、反射ミラー125’、126’、127’及びリレーレンズ128’を介して投影光学系PLに入射させるポリゴンミラー(第2ポリゴンミラー)122’が設けられている。マスクM’とポリゴンミラー122’との間には、fθレンズ123、テレセントリックレンズ124と同様の構成を有するfθレンズ123’、テレセントリックレンズ124’が配設されている。ポリゴンミラー122’は、外周に複数(図19では8つ)の反射面122a’〜122h’を有しており、その回転駆動は制御装置3によって制御される。これら反射面122a’〜122h’は、マスクM’のパターン領域と共役な位置を含む面を有して形成されている。
また、本実施形態では、マスクMには、図18Bに示すように、基板Pに倒立像で転写するパターンが形成されている。マスクM’には、図18Cにスリット光EL’の進行方向から視た図として示すように、基板Pに正立像で転写するパターンが形成されている。
図20は、投影光学系PLの構成を示す側面図である。図20に示す通り、本実施形態の投影光学系PLは、投影レンズ150、1/2波長板61、偏光ビームスプリッタ52、正立像形成レンズ53、折り曲げミラー54,55、正立像形成レンズ56、偏光ビームスプリッタ57、1/2波長板58、及び投影レンズ59を含んで構成される。これらの光学素子及び制御装置3により、基板Pに投影する像を倒立像と正立像とで切り換える像切換装置が構成される。
なお、図20において、投影光学系PLの入射側に太線で示した領域はスリット光ELが照射される照明領域IAであり、基板P上に太線で示した領域はスリット光ELが照射される露光領域EAである。
投影レンズ150は、マスクM、M’からのスリット光EL、EL’を平行光に変換する。1/2波長板61,58は、入射する光の偏光方向を変化させるものであり、光軸AXの周りで回転可能に構成されている。なお、これら1/2波長板61,58の回転量の制御は制御装置3によって行われる。具体的には、制御装置3は、1/2波長板58が1/2波長板61の回転に併せて回転するように1/2波長板61,58の各々の回転量を制御する。偏光ビームスプリッタ52,57は、偏光方向がY軸方向である光だけを透過させ、偏光方向がX軸方向である光を反射する。正立像形成レンズ53は中間結像点MPに中間像を形成し、正立像形成レンズ56は中間結像点MPを介した光を平行光に変換する。投影レンズ59は、1/2波長板58を透過した光をウェハW上に集光する。
上記構成において、照明領域IA内の1点からのスリット光は、投影レンズ150に入射して平行光に変換された後に1/2波長板61に入射する。ここで、スリット光EL、EL’が1/2波長板61を通過することにより、スリット光EL、EL’の偏光方向はX方向又はY方向の何れかとなる。1/2波長板61を通過したスリット光EL、EL’は、偏光ビームスプリッタ52に入射する。ここで、1/2波長板61を通過するスリット光EL、EL’の偏光方向がY方向である場合には、スリット光EL、EL’は偏光ビームスプリッタ52を透過し、X軸方向である場合にはスリット光EL、EL’は偏光ビームスプリッタ52で反射される。
偏光ビームスプリッタ52を透過したスリット光EL、EL’は、偏光ビームスプリッタ57に至る。前述した通り、偏光ビームスプリッタ52と偏光ビームスプリッタ57とは、透過させる光の偏光方向が同じとなるように配置されているため、偏光ビームスプリッタ52から偏光ビームスプリッタ57に入射したスリット光EL、EL’は偏光ビームスプリッタ57を透過する。偏光ビームスプリッタ57を透過したスリット光EL、EL’は、1/2波長板58を通過する際にその偏光方向が、1/2波長板61に入射する前の方向に戻されて、投影レンズ59に入射する。投影レンズ59は、照明領域IA上の1点から発っせられ、投影光学系PLの上記各光学素子を通過したスリット光EL、EL’を屈折させて、基板P上の露光領域EAの1点に集光させる。
一方、偏光ビームスプリッタ52で反射されたスリット光EL、EL’は、正立像形成レンズ53に入射して屈折し、折り曲げミラー54で折り曲げられた後、中間結像点MPに達する。この中間結像点MPには、照明領域IA内のパターンの倒立像が結像される。この中間結像点を通過したスリット光EL、EL’は、折り曲げミラー55に折り曲げられた後に正立像形成レンズ56を介して偏光ビームスプリッタ57に入射する。ここで、偏光ビームスプリッタ52と偏光ビームスプリッタ57とは、反射させる光の偏光方向が同じとなるように配置されているため、偏光ビームスプリッタ57は、正立像形成レンズ56からのスリット光EL、EL’を反射する。偏光ビームスプリッタ57で反射されたスリット光EL、EL’は、1/2波長板58を通過する際にその偏光方向が、1/2波長板61に入射する前の方向に戻されて、投影レンズ59に入射する。投影レンズ59は、照明領域IA上の1点から発っせられ、投影光学系PLの上記各光学素子を通過したスリット光EL、EL’を屈折させて、基板P上の露光領域EAの1点に集光させる。
ところで、図20においては、照明領域IA内の+Y側の点Q1からのスリット光EL、EL’の主光線を破線又は二点差線で図示している。スリット光EL、EL’の経路は、偏光ビームスプリッタ52を透過するか、又は偏光ビームスプリッタ52で反射されるかによって異なる。偏光ビームスプリッタ52を透過した場合の主光線を破線で示し、偏光ビームスプリッタ52で反射される場合の主光線を二点差線で示している。図20に示す通り、偏光ビームスプリッタ52を透過する場合には、点Q1からのスリット光EL、EL’の主光線は、破線で示す経路を通って露光領域EA内の点Q2に到達する。即ち、かかる場合には、照明領域IA内の点Q1の像が、露光領域EA内の点Q2に結像する。一方、偏光ビームスプリッタ52で反射される場合には、点Q1からのスリット光EL、EL’の主光線は、二点差線で示す経路を通って露光領域EA内の点Q3に到達する。即ち、かかる場合には、照明領域IA内の点Q1の像が、露光領域EA内の点Q3に結像する。
以上から、照明領域IA内全体で見ると、スリット光EL、EL’が偏光ビームスプリッタ52を通過した場合には、露光領域EAには照明領域IA内のパターンの倒立像が結像され、偏光ビームスプリッタ52で反射された場合には、露光領域EAには照明領域IA内のパターンの正立像が結像される。即ち、スリット光EL、EL’が偏光ビームスプリッタ52を透過するか又は反射されるかにより、照明領域IA内のパターン像が倒立像になるか又は正立像になるかが決定される。投影光学系PL内のスリット光EL、EL’の偏光方向は1/2波長板61の回転量によって決定されるため、制御装置3が1/2波長板61の回転量を調整することで、倒立像を基板P上に投影するか、又は正立像を基板P上に投影するかを制御することができる。
上記の構成の露光装置EXにおいて、図4に示した基板P上の第1列目のショット領域SA1〜SA2を露光する際には、制御装置3は、上述したブラインド制御によりスリット光EL’を遮光し、且つ投影光学系PLにおける1/2波長板61の回転量を調整して基板P上に倒立像が投影される状態でポリゴンミラー22を反時計回りに回転させる。これにより、ポリゴンミラー22の反射面22aで反射したスリット光ELは、ポリゴンミラー22の回転と同期して−Y方向にマスクMを走査し、基板P上のショット領域SA1に倒立像を投影する。そして、引き続き基板ステージ2の−Y方向への移動を継続し、ポリゴンミラー22の反射面22bで反射したスリット光ELによりマスクMを走査し、基板P上のショット領域SA2にパターンの倒立像を投影する。
ショット領域SA2の露光を終えると、制御装置3は基板ステージ2の移動方向を逆方向に切り換えるとともに、マスクM’のパターンがショット領域SA3に投影される位置にステップ移動させる。また、制御装置3は、上述したブラインド制御によりスリット光ELを遮光するとともに、スリット光EL’の遮光を解除し、且つ投影光学系PLにおける1/2波長板61の回転量を調整して基板P上に正立像を投影させるように設定を変更する。
これにより、ポリゴンミラー22の反射面22eで反射したスリット光EL’は、ポリゴンミラー22の回転と同期して+Y方向にマスクM’を走査し、基板P上のショット領域SA3にパターンの正立像を投影する。引き続き基板ステージ2の+Y方向への移動を継続し、ポリゴンミラー22の反射面22fで反射したスリット光EL’によりマスクM’を走査し、基板P上のショット領域SA4にパターンの正立像を投影する。この後、ショット領域SA4に対する露光動作と同様の動作を繰り返すことにより、2列目のショット領域SA3〜SA6を一度の走査で継続して露光することができる。
このように、本実施形態においても、ショット領域の列間で動作を停止させたり、変更させることなく、またポリゴンミラー22の回転方向も一定で連続的、且つ円滑な露光処理を実施することが可能になる。
<第9実施形態>
続いて、本発明の第9実施形態について図21を参照して説明する。
本実施形態では、図19及び図20に示した上記第8実施形態に対して、スリット光EL、EL’によりマスクM、M’を走査するポリゴンミラーが個別に設けられている。以下、これについて詳述する。なお、この図において、図19及び図20に示した第8実施形態の構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省略する。
図21に示すように、本実施形態では、走査装置としてのポリゴンミラー22と、第2走査装置としてのポリゴンミラー22’とが支軸18により支持されて、X軸周りに互いに逆方向に回転する。図中、反時計回りに回転するポリゴンミラー22で略−Z方向に反射されたスリット光ELは、ポリゴンミラー22の回転に伴ってマスクMを−Y方向に走査し、入射装置LDを構成し、この走査と同期して回転するポリゴンミラー122で反射されて反射ミラー50を介して投影光学系PLに入射する。
一方、図中、時計回りに回転するポリゴンミラー22’で略+Z方向に反射されたスリット光EL’は、ポリゴンミラー22’の回転に伴ってマスクM’を、スリット光ELと同様に−Y方向に走査し、入射装置LD’を構成し、この走査と同期して回転するポリゴンミラー122’で反射されて反射ミラー125a’、125b’、125c’及びリレーレンズ128’を介して投影光学系PLに入射する。
本実施形態において、マスクMの照明光、すなわち反射ミラー50からの反射光、及びマスクM’の照明光、すなわち反射ミラー125c’からの反射光を、投影光学系PLの中心(光軸)から走査方向(Y方向)に互いに少しずらした位置に入射させて、それぞれ基板P上に結像させている。
他の実施形態において、反射ミラー50からの反射光と、反射ミラー125c’からの反射光とをミラーで切り換えて、投影光学系PLの中心(光軸)に入射させてもよいし、図7と同様に、偏光ビームスプリッタまたはハーフミラーを用いて投影光学系PLの中心(光軸)に入射させてもよい。
本実施形態では、マスクMには、図18Bに示したように、基板Pに倒立像で転写するパターンが形成されている。また、マスクM’には、図18Dにスリット光EL’の進行方向から視た図として示すように、マスクMに対して互いのパターンが180度異なる方向を向くように、基板Pに倒立像で転写するパターンが配置されている。なお、本実施形態では、基板Pに対して倒立像を投影する投影光学系PLが用いられている。
上記の構成の露光装置EXにおいて、図4に示した基板P上の第1列目のショット領域SA1〜SA2を露光する際には、制御装置3は、上述したブラインド制御によりスリット光EL’を遮光し、スリット光ELの遮光を解除した状態でマスクMを走査させる。これにより、ポリゴンミラー22の反射面22aで反射したスリット光ELは、ポリゴンミラー22の回転と同期して−Y方向にマスクMを走査し、基板P上のショット領域SA1に倒立像を投影する。引き続き基板ステージ2の−Y方向への移動を継続し、ポリゴンミラー22の反射面22bで反射したスリット光ELによりマスクMを走査し、基板P上のショット領域SA2に倒立像のパターンを投影する。
一方、第1列目のショット領域への露光が終了して、第2列目のショット領域SA3〜SA6への露光を行う際には、制御装置3は基板ステージ2の移動方向を逆方向に切り換えるとともに、マスクM’のパターンがショット領域SA3に投影される位置にステップ移動させる。また、制御装置3は、上述したブラインド制御によりスリット光ELを遮光するとともに、スリット光EL’の遮光を解除する。これにより、ポリゴンミラー22’の反射面22a’(図21では図示せず)で反射したスリット光EL’は、ポリゴンミラー22’の回転と同期して−Y方向にマスクMを走査し、ポリゴンミラー122’で反射されて投影光学系PLに入射し、基板P上のショット領域SA3に倒立像のパターンを投影する。この後、ショット領域SA4に対する露光動作と同様の動作を繰り返すことにより、2列目のショット領域SA3〜SA6を一度の走査で継続して露光することができる。
このように、本実施形態においても、ショット領域の列間で動作を停止させたり、変更させることなく、またポリゴンミラー22、22’の回転方向もそれぞれ一定で連続的、且つ円滑な露光処理を実施することが可能になる。
なお、上記第9実施形態では、マスクM、M’に実質的に同一のパターンを配置する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば上記第3実施形態で説明した同時二重露光(多重露光)を行うべく、異なるパターンを配置することも可能である。
この場合、上記第9実施形態では互いに逆方向に回転するポリゴンミラー22と22’、及び、ポリゴンミラー122と122’をそれぞれ同一方向に回転させることにより、基板P上に同じ向きに同時二重露光することが可能になる。この際、ポリゴンミラー22と22’の回転方向は、ポリゴンミラー122と122’の回転方向とは逆向きとなる。
従って、図21に示した露光装置EXでは、ポリゴンミラー22、22’(及びポリゴンミラー122、122’)の一方を一定の方向で回転させ、他方の回転方向を切り換えることにより、走査装置としてのポリゴンミラー22、22’の回転を反転させないショット領域列間の連続的な露光処理と、同時二重露光処理とを容易に切換・選択することが可能になる。
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、また、走査装置としてのポリゴンミラーの回転を反転させないショット領域列間の連続的な露光処理は、上記第1〜第6実施形態の露光装置EXにおいても実現可能である。この場合、マスクMに図18Bに示したような第1パターンと、図18Dに示したような第1パターンとは点対称の(180度異なる方向を向く)第2パターンとを非走査方向(X軸方向)に離間して配置(図7に示す第3実施形態の場合、マスクM’に第2パターンを配置)し、また投影光学系PLには図20に示した像切換装置が設けられる。
そして、ブラインド制御により第1パターンを第1列目のショット領域に倒立像で露光し、第2パターンを第2列目のショット領域に正立像で露光すればよい。この倒立像と正立像との切換は、制御装置3の制御により行われる。これにより、ポリゴンミラーの反転を伴わないショット領域列間の連続的な露光処理を実現することができる。
また、上記実施形態では、スリット光を走査させる光学素子としてポリゴンミラーを用いる構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば反射ミラー揺動させる構成としてもよい。また、上記実施形態では、多重露光の例として、同時二重露光について説明したが、3つ以上のパターンを露光する構成としてもよい。
なお、上記各実施形態の基板Pとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版(合成石英、シリコンウエハ)、またはフィルム部材等が適用される。また、基板はその形状が円形に限られるものでなく、矩形など他の形状でもよい。
露光装置EXとしては、マスクMと基板Pとを同期移動してマスクMのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置(スキャニングステッパ)の他に、マスクMと基板Pとを静止した状態でマスクMのパターンを一括露光し、基板Pを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)にも適用することができる。また、本発明は基板P上で少なくとも2つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
露光装置EXの種類としては、基板Pに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD)、マイクロマシン、MEMS、DNAチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
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)、F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、上記実施形態では、反射屈折型の投影光学系を例示したが、これに限定されるものではなく、投影光学系の光軸(レチクル中心)と投影領域の中心とが異なる位置に設定される屈折型の投影光学系にも適用可能である。
他の実施形態において、可変のパターンを生成する電子マスク(可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはパターンジェネレータとも呼ばれる)を用いることができる。電子マスクとして、例えば非発光型画像表示素子(空間光変調器:Spatial Light Modulator (SLM)とも呼ばれる)の一種であるDMD(Deformable Micro-mirror Device又はDigital Micro-mirror Device)を用い得る。DMDは、所定の電子データに基づいて駆動する複数の反射素子(微小ミラー)を有し、複数の反射素子は、DMDの表面に2次元マトリックス状に配列され、かつ素子単位で駆動されて露光光を反射、偏向する。各反射素子はその反射面の角度が調整される。DMDの動作は、制御装置により制御され得る。制御装置は、基板上に形成すべきパターンに応じた電子データ(パターン情報)に基づいてそれぞれのDMDの反射素子を駆動し、照明系により照射される露光光を反射素子でパターン化する。DMDを使用することにより、パターンが形成されたマスク(レチクル)を用いて露光する場合に比べて、パターンが変更されたときに、マスクの交換作業及びマスクステージにおけるマスクの位置合わせ操作が不要になる。なお、電子マスクを用いる露光装置では、マスクステージを設けず、基板ステージによって基板をX軸及びY軸方向に移動するだけでもよい。また、基板上でのパターンの像の相対位置を調整するため、例えばアクチュエータなどによって、パターンをそれぞれ生成する電子マスクの相対位置を調整してもよい。なお、DMDを用いた露光装置は、例えば特開平8−313842号公報、特開2004−304135号公報、米国特許第6,778,257号公報に開示されている。
また、本発明は、投影光学系と基板との間に局所的に液体を満たし、該液体を介して基板を露光する、所謂液浸露光装置にも適用することができる。液浸露光装置については、国際公開第99/49504号パンフレット、特開2004−289126号(対応米国特許公開第2004/0165159号公報)に開示されている。さらに、本発明は、特開平6−124873号公報、特開平10−303114号公報、米国特許第5,825,043号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。液浸システムは、例えば、投影光学系の終端光学素子と基板との間の露光光の光路の近傍に設けられ、その光路に対して液体を供給するための供給口を有する供給部材及び液体を回収するための回収口を有する回収部材を有し得る。なお、液浸システムは、その一部(例えば、液体供給部材及び/又は液体回収部材)が露光装置に設けられている必要はなく、例えば露光装置が設置される工場等の設備を代用してもよい。また、液浸システムの構造は、上述の構造に限られず、例えば、欧州特許公開第1420298号公報、国際公開第2004/055803号パンフレット、国際公開第2004/057590号パンフレット、国際公開第2005/029559号パンフレット(対応米国特許公開第2006/0231206号)、国際公開第2004/086468号パンフレット(対応米国特許公開第2005/0280791号)、特開2004−289126号公報(対応米国特許第6,952,253号)などに記載されているものを用いることができる。
液浸法に用いる液体としては、水(純水)を用いてもよいし、水以外のもの、例えば過フッ化ポリエーテル(PFPE)やフッ素系オイル等のフッ素系流体、あるいはセダー油などを用いてもよい。また、液体としては、水よりも露光光に対する屈折率が高い液体、例えば屈折率が1.6〜1.8程度のものを使用してもよい。ここで、純水よりも屈折率が高い(例えば1.5以上)の液体LQとしては、例えば、屈折率が約1.50のイソプロパノール、屈折率が約1.61のグリセロール(グリセリン)といったC−H結合あるいはO−H結合を持つ所定液体、ヘキサン、ヘプタン、デカン等の所定液体(有機溶剤)、あるいは屈折率が約1.60のデカリン(Decalin: Decahydronaphthalene)などが挙げられる。また、液体LQは、これら液体のうち任意の2種類以上の液体を混合したものでもよいし、純水にこれら液体の少なくとも1つを添加(混合)したものでもよい。さらに、液体LQは、純水にH、Cs、K、Cl、SO 2−、PO 2−等の塩基又は酸を添加(混合)したものでもよいし、純水にAl酸化物等の微粒子を添加(混合)したものでもよい。なお、液体としては、光の吸収係数が小さく、温度依存性が少なく、投影光学系、及び/又は基板の表面に塗布されている感光材(又はトップコート膜あるいは反射防止膜など)に対して安定なものであることが好ましい。液体として、超臨界流体を用いることも可能である。また、基板には、液体から感光材や基材を保護するトップコート膜などを設けることができる。また、終端光学素子を、例えば石英(シリカ)、あるいは、フッ化カルシウム(蛍石)、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、及びフッ化ナトリウム等のフッ化化合物の単結晶材料で形成してもよいし、石英や蛍石よりも屈折率が高い(例えば1.6以上)材料で形成してもよい。屈折率が1.6以上の材料としては、例えば、国際公開第2005/059617号パンフレットに開示されるサファイア、二酸化ゲルマニウム等、あるいは、国際公開第2005/059618号パンフレットに開示される塩化カリウム(屈折率は約1.75)等を用いることができる。
液浸法を用いる場合、例えば、国際公開第2004/019128号パンフレット(対応米国特許公開第2005/0248856号)に開示されているように、終端光学素子の像面側の光路に加えて、終端光学素子の物体面側の光路も液体で満たすようにしてもよい。さらに、終端光学素子の表面の一部(少なくとも液体との接触面を含む)又は全部に、親液性及び/又は溶解防止機能を有する薄膜を形成してもよい。なお、石英は液体との親和性が高く、かつ溶解防止膜も不要であるが、蛍石は少なくとも溶解防止膜を形成することが好ましい。
上記実施形態では、干渉計システムを用いて、マスクステージ及び基板ステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば基板ステージの上面に設けられるスケール(回折格子)を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。この場合、干渉計システムとエンコーダシステムの両方を備えるハイブリッドシステムとし、干渉計システムの計測結果を用いてエンコーダシステムの計測結果の較正(キャリブレーション)を行うことが好ましい。また、干渉計システムとエンコーダシステムとを切り替えて用いる、あるいはその両方を用いて、基板ステージの位置制御を行うようにしてもよい。
また、本発明は、基板ステージ(ウエハステージ)が複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平10−163099号公報及び特開平10−214783号公報(対応米国特許6,341,007号、6,400,441号、6,549,269号及び6,590,634号)、特表2000−505958号(対応米国特許5,969,441号)或いは米国特許6,208,407号に開示されている。更に、本発明を本願出願人が先に出願した特願2004−168481号のウエハステージに適用してもよい。
なお、法令で許容される限りにおいて、上記各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許などの開示を援用して本文の記載の一部とする。
上記実施形態の露光装置は、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22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23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。

Claims (39)

  1. 第1物体上のパターンを照明ビームで照明して、該パターンの像で第2物体上の被露光領域を露光する露光装置において、
    前記照明ビームを、前記第1物体上で、所定の走査方向に沿って走査させる走査装置と、
    前記第1物体を走査した前記照明ビームを、前記第2物体上の前記被露光領域上に導く導光装置と、を備え
    前記導光装置は、前記照明ビームが入射して前記パターンの像を前記被露光領域に投影する投影光学系と、前記第1物体を走査した前記照明ビームを反射して前記投影光学系に入射させる入射装置とを有することを特徴とする露光装置。
  2. 第1物体上に形成されたパターンを照明ビームで照明して、該パターンの像で第2物体上の被露光領域を露光する露光装置であって、
    前記照明ビームを、前記第1物体上で走査する走査装置と、
    前記第2物体を載置可能であり、且つ前記照明ビームの前記第1物体上での前記走査と同期して前記第2物体を移動せしめるステージ装置と、を備え
    前記ステージ装置は、前記照明ビームの前記第1物体上での走査方向とは反対の方向に、前記第2物体を移動せしめることを特徴とする露光装置。
  3. 第1物体上に形成されたパターンを照明ビームで照明して、該パターンの像で第2物体上の被露光領域を露光する露光装置であって、
    前記照明ビームを、前記第1物体上で所定の走査方向に沿って走査させる走査装置と、
    前記第1物体を走査した前記照明ビームを、前記第2物体上に導く導光装置と、
    前記第2物体を載置可能であり、且つ前記照明ビームの前記第1物体上での前記走査と同期して前記第2物体を移動せしめるステージ装置と、を備え
    前記ステージ装置は、前記照明ビームの前記第1物体上での走査方向とは反対の方向に、前記第2物体を移動せしめることを特徴とする露光装置。
  4. 第1物体上に形成されたパターンを照明ビームで照明して、該パターンの像で第2物体上の被露光領域を露光する露光装置であって、
    前記照明ビームを、前記第1物体上で所定の走査方向に沿って走査させる走査装置と、
    前記第1物体を走査した前記照明ビームを、前記第2物体上に導く導光装置と、
    前記第2物体を載置可能であり、且つ前記照明ビームの前記第1物体上での前記走査と同期して前記第2物体を移動せしめるステージ装置と、を備え、
    前記導光装置は、前記照明ビームが入射して前記パターンの像を前記被露光領域に投影する投影光学系と、前記第1物体を走査した前記照明ビームを反射して前記投影光学系に入射させる入射装置とを有することを特徴とする露光装置。
  5. 前記入射装置は、前記第1物体に対する前記照明ビームの走査と同期して移動する移動反射部材を有することを特徴とする請求項1又は4に記載の露光装置。
  6. 前記照明ビームの走査方向に応じて前記移動反射部材の移動方向を切り換える方向切換装置を有することを特徴とする請求項に記載の露光装置。
  7. 前記移動反射部材は、前記第1物体を走査した前記照明ビームを前記移動方向の一方側に反射する第1反射面と、前記移動方向の他方側に反射する第2反射面とを有し、
    前記入射装置は、前記第1反射面で反射した前記照明ビームを前記投影光学系に入射させる第1反射系と、前記第2反射面で反射した前記照明ビームを前記投影光学系に入射させる第2反射系とを有することを特徴とする請求項に記載の露光装置。
  8. 前記被露光領域は、前記照明ビームの走査方向に沿って複数設けられ、
    前記移動反射部材は、前記複数の被露光領域のそれぞれに応じて設けられることを特徴とする請求項5から7のいずれかに記載の露光装置。
  9. 前記第1物体は、第1パターンと、該第1パターンを点対称に配置した第2パターンとを有し、
    前記投影光学系は、前記第1パターンまたは前記第2パターンに応じて、前記被露光領域に投影する像を倒立像と正立像とで切り換える像切換装置を有することを特徴とする請求項1、4から8のいずれかに記載の露光装置。
  10. 前記入射装置は、前記第1物体を走査した前記照明ビームを所定位置に集約する集約装置を有することを特徴とする請求項1又は4に記載の露光装置。
  11. 前記集約装置は、前記照明ビームの光軸方向に移動し、入射した前記照明ビームの光路を互いの相対位置関係に応じた変位量で変位させる一対の変位部材と、
    前記第1物体を走査した前記照明ビームの位置に応じて、前記一対の変位部材の相対位置関係を調整する調整装置とを有することを特徴とする請求項10に記載の露光装置。
  12. 前記一対の変位部材は、前記照明ビームの光路の変位方向が異なる第1領域と第2領域とを有し、
    前記調整装置は、前記第1領域で変位した前記照明ビームの光路を第1位置に集約させ、前記第2領域で変位した前記照明ビームの光路を第2位置に集約させ、
    前記入射装置は、前記第1位置と前記第2位置との間を移動して、集約された前記照明ビームを前記投影光学系に向けて反射する第2移動反射部材を有することを特徴とする請求項11に記載の露光装置。
  13. 前記走査装置は、ポリゴンミラーを有することを特徴とする請求項1から12のいずれかに記載の露光装置。
  14. 前記入射装置は、前記第1物体に対する前記照明ビームの走査と同期して回転する第2ポリゴンミラーを有することを特徴とする請求項1又は4に記載の露光装置。
  15. 前記第1物体とは独立しており且つ前記第2物体上に転写されるべきパターンを備える第3物体上で、前記第1物体を照明する第1照明ビームとは異なる第2照明ビームを、前記第1照明ビームの走査方向とは逆方向に走査させる第2走査装置と、
    前記第3物体を走査した前記第2照明ビームを前記被露光領域に導く第2導光装置と、
    を備え、
    前記第2物体の移動方向が変更されることに応じて、前記第2物体上に導かれる照明ビームとして、前記第1照明ビームと前記第2照明ビームとを切り換えることを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の露光装置。
  16. 前記走査装置における前記照明ビームが反射する第3反射面、及び前記第2走査装置における前記第2照明ビームが反射する第4反射面をそれぞれ有するポリゴンミラーを備えることを特徴とする請求項15に記載の露光装置。
  17. 前記第1物体とは独立しており且つ前記第2物体上に転写されるべきパターンを備える第3物体上で、前記第1物体を照明する第1照明ビームとは異なる第2照明ビームを走査させる第2走査装置と、
    前記第3物体を走査した前記第2照明ビームを前記被露光領域に導く第2導光装置と、
    を備え、
    前記第3物体を走査した前記第2照明ビームを、前記第1物体を走査した前記第1照明ビームとともに、前記第2物体上の前記被露光領域上に導くことを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の露光装置。
  18. 前記第1物体と前記第3物体とは、互いのパターンが同一方向を向くように配置されており、
    前記第2走査装置は前記第2照明ビームを、前記走査装置が前記第1照明ビームを前記第1物体上で走査させる方向と同じ方向に同期して走査させることを特徴とする請求項17に記載の露光装置。
  19. 前記第1物体と前記第3物体とは、互いのパターンが180度異なる方向を向くように配置されており、
    前記第2走査装置は前記第2照明ビームを前記第3物体上で、前記走査装置が前記第1照明ビームを前記第1物体上で走査させる方向とは反対方向に同期して走査させることを特徴とする請求項17に記載の露光装置。
  20. 前記走査装置、前記第2走査装置、前記導光装置、及び前記第2導光装置はそれぞれポリゴンミラーを備えており、
    前記各走査装置のポリゴンミラーは同一方向に回転し、
    前記各導光装置のポリゴンミラーは互いに同一方向であって、且つ前記各走査装置のポリゴンミラーとは反対方向に回転することを特徴とする請求項19に記載の露光装置。
  21. 前記第1物体を走査して前記被露光領域を照明する前記照明ビームの光路長のばらつきを補正する補正装置を有することを特徴とする請求項1から20のいずれかに記載の露光装置。
  22. 第1物体上のパターンを照明ビームで照明して、該パターンの像で第2物体上の被露光領域を露光する露光方法において、
    前記照明ビームを、前記第1物体上で、所定の走査方向に沿って走査させる工程と、
    前記第1物体を走査した前記照明ビームを、前記第2物体上の前記被露光領域上に導く工程と、を有し、
    前記照明ビームを導く工程は、前記第1物体に対する前記照明ビームの走査と同期して、前記第1物体を走査した前記照明ビームの光路を移動させる工程と、前記パターンの像を前記被露光領域に投影する投影光学系に入射させる工程とを有することを特徴とする露光方法。
  23. 第1物体上に形成されたパターンを照明ビームで照明して、該パターンの像で第2物体上の被露光領域を露光する露光方法であって、
    前記照明ビームを、前記第1物体上で走査する工程と、
    前記第2物体を載置可能なステージ装置を、前記照明ビームの前記第1物体上での前記走査と同期して移動せしめる工程とを有し、
    前記ステージ装置の移動は、前記照明ビームの前記第1物体上での走査方向とは反対の方向に、前記第2物体を移動せしめる工程を有することを特徴とする露光方法。
  24. 第1物体上に形成されたパターンを照明ビームで照明して、該パターンの像で第2物体上の被露光領域を露光する露光方法であって、
    前記照明ビームを、前記第1物体上で所定の走査方向に沿って走査させる工程と、
    前記第1物体を走査した前記照明ビームを、前記第2物体上に導く工程と、
    前記第2物体を載置可能なステージ装置を、前記照明ビームの前記第1物体上での前記走査と同期して移動せしめる工程とを有し、
    前記ステージ装置の移動は、前記照明ビームの前記第1物体上での走査方向とは反対の方向に、前記第2物体を移動せしめる工程を有することを特徴とする露光方法。
  25. 第1物体上に形成されたパターンを照明ビームで照明して、該パターンの像で第2物体上の被露光領域を露光する露光方法であって、
    前記照明ビームを、前記第1物体上で所定の走査方向に沿って走査させる工程と、
    前記第1物体を走査した前記照明ビームを、前記第2物体上に導く工程と、
    前記第2物体を載置可能なステージ装置を、前記照明ビームの前記第1物体上での前記走査と同期して移動せしめる工程とを有し、
    前記照明ビームを導く工程は、前記第1物体に対する前記照明ビームの走査と同期して、前記第1物体を走査した前記照明ビームの光路を移動させる工程と、前記パターンの像を前記被露光領域に投影する投影光学系に入射させる工程とを有することを特徴とする露光方法。
  26. 前記照明ビームの走査方向に応じて、前記照明ビームの光路の移動方向を切り換える工程を有することを特徴とする請求項22又は25に記載の露光方法。
  27. 前記照明ビームの走査方向に応じて、前記第1物体を走査した前記照明ビームを、前記照明ビームの光路の移動方向の一方側または他方側に反射させることを特徴とする請求項26記載の露光方法。
  28. 前記第1物体は、第1パターンと、該第1パターンを点対称に配置した第2パターンとを有し、
    前記第1パターンに対する走査または前記第2パターンに対する走査に応じて、前記投影光学系が前記被露光領域に投影する像を倒立像と正立像とで切り換える工程を有することを特徴とする請求項22、25から27のいずれかに記載の露光方法。
  29. 前記第1物体を走査した前記照明ビームを所定位置に集約させる工程を有することを特徴とする請求項22、25から28のいずれかに記載の露光方法。
  30. 一対の変位部材の少なくとも一方を、前記照明ビームの光軸方向に移動させ、入射した前記照明ビームの光路を互いの相対位置関係に応じた変位量で変位させる工程を有することを特徴とする請求項29記載の露光方法。
  31. 前記一対の変位部材は、前記照明ビームの光路の変位方向が異なる第1領域と第2領域とを有し、
    前記第1領域で変位した前記照明ビームの光路を第1位置に集約させる工程と、
    前記第2領域で変位した前記照明ビームの光路を第2位置に集約させる工程と、
    前記照明ビームの光路に前記第1領域及び前記第2領域との交差部が含まれる際に、前記照明ビームの光路を前記第1位置と前記第2位置との間の第3位置に集約させる工程とを有することを特徴とする請求項30記載の露光方法。
  32. 前記照明ビームの走査は、ポリゴンミラーを回転させる工程を有することを特徴とする請求項22から31のいずれかに記載の露光方法。
  33. 前記第1物体とは独立しており且つ前記第2物体上に転写されるべきパターンを備える第3物体上で、前記第1物体を照明する第1照明ビームとは異なる第2照明ビームを、前記第1照明ビームの走査方向とは逆方向に走査させる工程と、
    前記第3物体を走査した前記第2照明ビームを前記被露光領域に導く工程と、
    前記第2物体の走査方向が変更されることに応じて、前記第2物体上に導かれる照明ビームとして、前記第1照明ビームと前記第2照明ビームとを切り換える工程とを有することを特徴とする請求項22から32のいずれかに記載の露光方法。
  34. 前記第1照明ビームと前記第2照明ビームとを、ポリゴンミラーの互いに異なる反射面で反射させることを特徴とする請求項33に記載の露光方法。
  35. 前記第1物体とは独立しており且つ前記第2物体上に転写されるべきパターンを備える第3物体上で、前記第1物体を照明する第1照明ビームとは異なる第2照明ビームを走査させる工程と、
    前記第3物体を走査した前記第2照明ビームを前記被露光領域に導く工程と、
    前記第3物体を走査した前記第2照明ビームを、前記第1物体を走査した前記第1照明ビームとともに、前記第2物体上の前記被露光領域上に導く工程とを有することを特徴とする請求項22から32のいずれかに記載の露光方法。
  36. 前記第1物体と前記第3物体とが、互いのパターンが同一方向を向くように配置され、
    前記第2照明ビームの走査は、前記第2照明ビームを、前記第1照明ビームを前記第1物体上で走査させる方向と同じ方向に同期して走査させる工程を有することを特徴とする請求項35に記載の露光方法。
  37. 前記第1物体と前記第3物体とが、互いのパターンが180度異なる方向を向くように配置され、
    前記第2照明ビームの走査は、前記第2照明ビームを前記第3物体上で、前記第1照明ビームを前記第1物体上で走査させる方向とは反対方向に同期して走査させる工程を有することを特徴とする請求項35に記載の露光方法。
  38. 前記第1照明ビームの走査、前記第2照明ビームの走査、前記第1照明ビームの導光、及び前記第2照明ビームの導光のそれぞれでポリゴンミラーが用いられ、
    前記第1及び第2照明ビームの走査では、前記ポリゴンミラーは同一方向に回転し、
    前記第1及び第2照明ビームの導光では、前記ポリゴンミラーは互いに同一方向であって、且つ前記走査ステップにおける前記ポリゴンミラーとは反対方向に回転することを特徴とする請求項37に記載の露光方法。
  39. 前記第1物体を走査して前記被露光領域を照明する前記照明ビームの光路長のばらつきを補正する工程を有することを特徴とする請求項22から38のいずれかに記載の露光方法。
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