WO1999036949A1

WO1999036949A1 - Procede d'exposition et systeme de lithographie, appareil d'exposition et son procede de fabrication

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Publication number: WO1999036949A1
Application number: PCT/JP1999/000122
Authority: WO
Inventors: Tetsuo Taniguchi
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 1999-07-22
Also published as: AU1890699A; US20040157143A1

Description

明細書

露光方法及びリソグラフィシステム、露光装置及びその製造方法、並びにデバイス製造方法技術分野

本発明は、露光方法及びリソグラフィシステム、露光装置及びその製造方法、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、例えば半導体素子又は液晶表示素子等のマイクロデバイスを製造する際にリソグラフィ工程で用いられる露光方法及びリソグラフィシステム、該リソグラフィシステムを構成する露光装置及びその製造方法、並びに前記露光方法及びリソグラフィシステムを用いてマイク口デバイスを製造するデバイス製造方法に関する。背景技術

従来より、半導体素子又は液晶表示素子等のマイクロデバイスを製造するリソグラフイエ程では、種々の露光装置が用いられている。この露光装置として、例えばステップ ·アンド · リピー卜方式の縮小投影型露光装置（いわゆるステツパ ) が主として用いられていたが、集積回路等の高集積化に伴い、近年になって、このステツバより高精度な露光が可能ないわゆるステップ ·アンド ·スキャン方式等の走査型露光装置が開発され、今や主流となりつつある。この走査型露光装置は、矩形又は円弧状の照明光によりマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）を照明し、レチクル及びウェハ等の基板を投影光学系に対して 1次元方向に同期走査することにより、レチクルパターンを投影光学系を介して基板上に逐次転写するものである。

かかる走査型露光装置によれば、収差の最も少ない投影光学系の有効露光フィ —ルドの一部（中央部）のみを使用してレチクルパターンの転写が可能となるため、上記ステツパ等の静止露光型の露光装置（一括型露光装置ともいう）に比べてより微細なパターンをより高精度に転写することが可能になり、また、走査方向には投影光学系の制限を受けずに露光フィールドを拡大することができるので、大面積露光が可能であり、更には投影光学系に対してレチクル及びウェハを相対走査することで平均化効果があり、ディストーションや焦点深度の向上が期待出来る等のメリッ卜がある。

ところで、半導体素子等を製造する場合には、異なる回路パターンを基板上に幾層にも積み重ねて形成する必要があるため、回路パターンが描画されたレチクルと、基板上の各ショッ卜領域に既に形成されたパターンとを精確に重ね合わせること、すなわち重ね合せ精度が重要である。例えば、 1枚の基板上の各レイヤ

(層）の回路パターンを異なる投影露光装置を用いて形成する際に、投影露光装置間の投影像の歪みが異なると重ね合せ誤差が生じることから、投影露光装置間の投影光学系の像歪み（デイス! シヨン）のマッチングも重ね合せ精度への影響が大きい項目の一つである。従来においても、重ね合せ精度の向上を図るべく、露光装置で自身の投影像に積極的に歪みを生じさせて、前層までの露光時に基板上に形成されたパターンと歪みの状態を一致させて露光する方式が提案されている。例えば、一括型露光装置における例としては、投影光学系の一部のレンズ素子を光軸方向に駆動、あるいは光軸直交面に対して傾斜させることにより像歪みを発生させる方法が、例えば特開平 4一 1 2 7 5 1 4号公報に記載されている。また、走査型露光装置における例としては、走査露光中に投影光学系の倍率を連続的に変化させたり、レチクルと基板の走査方向の相対角度にオフセッ卜をもたせる、あるいは前記相対角度を連続的に変化させる方法により、走査後に形成される像に歪みを与える方法が、例えば特開平 7— 5 7 9 9 1号公報に記載されている。

しかし、上記の従来の方法においても、補正できない像歪み成分が存在し、それが補正残留誤差となる。例えば、静止露光型の露光装置にあっては、重ね合せをすべきパターン像の歪みに合わせて、レンズ素子を光軸方向に移動させることにより、倍率を変更したり、対称ディストーション成分等の光軸に対して対称な像歪み成分を発生させたり、あるいは、光学素子を傾斜させることで台形歪み成分等の光軸中心を通る直線に対して対称な像歪みを発生させることは容易であるしかしながら、これ以外の歪み成分が重ね合わせをすべきパターン像に含まれる場合、それに合わせて像歪みを発生させることは困難あるいは不可能である。例えば、正方形が長方形あるいは平行四辺形に歪む成分を、レンズ素子の動きで発生させることは困難である。

一方、走査型露光装置にあっては、レチクルと基板の相対走査終了後に像が形成されるので、レチクルと基板の同期速度比、走査方向の相対角度をそれぞれ変えることにより、長方形成分、平行四辺形成分等の像歪みを発生させることは比較的簡単に実現できる。しかしながら、軸対称の対称デイス! ^一シヨンを発生させることは非常に困難あるいは不可能である。すなわち、例えば台形成分等の光軸中心を通る直線に対して対称な像歪みは、上記特開平 7— 5 7 9 9 1号公報の図 6に示される如く、走査露光中にスリツ卜状照明領域の非走査方向の幅を徐々に変化させることにより近似的に発生させることは可能である。しかし、結像特性補正機構の制御応答の限界により完全なる台形歪み成分を発生させることは不可能である。また、近似的に台形成分を発生させるにしても非常に複雑な制御が必要となる。その他の軸対称成分、例えば糸巻き型ディストーション成分等についても、同様に完全なる糸巻き型ディストーション成分等を発生させることは不可能であり、また、近似的に糸巻き型ディストーション成分等を発生させるにしても非常に複雑な制御が必要となる

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第 1の目的は、重ね合せ精度の向上を図ることができるリソグラフィシステム及び露光方法を提供することにめる。また、本発明の第 2の目的は、高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。発明の開示

複数台の露光装置を用いて基板上に複数層のパターンを重ね合わせて形成するに際し、前層の露光を行った装置の像歪み補正能力に関する情報及び次層の露光に用いられる露光装置の像歪み補正能力に関する情報が、お互いに又は一方的に利用できれば、その相手方の装置の像歪み補正能力に基づいて最終的な補正残留誤差成分を小さくでき、結果的に重ね合せ精度を向上させることができるものと考えられる。本発明は、かかる点に着目してなされたものである。

本発明は、第 1の観点からすると、複数の露光装置を用いて基板上に複数層のパターンを重ね合わせて形成するための露光方法において、前記複数の露光装置の内の任意の露光装置の結像特性を他の層の露光に用いられる露光装置の像歪み補正能力を考慮して調整して露光を行う第 1の露光方法である。

これによれば、複数の露光装置の内の任意の露光装置の結像特性を他の層の露光に用いられる露光装置の像歪み補正能力を考慮して調整して露光を行うことから、パターンを基板上に複数層重ね露光した場合に、基板上に形成される複数層のパターンの内、少なくとも前記任意の露光装置によって露光が行われる層のパターンと像歪み補正能力が考慮された露光装置によって露光が行われる層のパ夕ーンとの間では重ね合わせ精度を向上させることが可能になる。この第 1の露光方法は、複数の露光装置の内の 1台のみが像歪み補正能力が異なり、残りの露光装置の像歪み補正能力が似ている場合に特に有効である。かかる場合には、結果的に全ての層のパターン同士の重ね合わせ精度を向上させることが可能になる。本発明の第 1の露光方法において、前記複数の露光装置に、露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置と、露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型の露光装置とが含まれる場合には、前記静止露光型の露光装置と前記走査型の露光装置との少なくとも一方の結像特性を他方の像歪み補正能力を考慮して調整して露光を行うことができる。

本発明の第 1の露光方法では、前記複数の露光装置の内の連続した層の露光に用いられる第 1の露光装置（2 O A又は 2 0 B ) 及び第 2の露光装置（2 0 B又は 2 0 A ) の少なくとも一方の結像特性を他方の像歪み補正能力を考慮して調整して露光を行うことができる。かかる場合には、第 1の露光装置及び第 2の露光装置の少なくとも一方が他方の像歪み補正能力を考慮して結像特性を調整した状態で露光が行われるので、パターンを基板上に重ね露光した場合に、基板上に形成されるパターン同士の重ね合わせ精度を向上させることが可能になる。

この場合において、前記第 1の露光装置及び第 2の露光装置の一方が露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置であり、他方が露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型の露光装置であっても良い。

本発明は、第 2の観点からすると、第 1の露光装置（2 O A又は 2 0 B ) を用いて第 1マスク（R ,又は R ₂) のパターンを基板（W) 上に転写するとともに、該第 1マスクのパターンが転写された前記基板上に第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) を用いて第 2マスク（R ₂又は R ,) のパターンを重ねて転写する露光方法において、前記第 1の露光装置で補正困難あるいは補正不可能な像歪みを考慮して前記第 2の露光装置の結像特性を調整して前記第 2マスクのパターンを前記基板上に転写する第 2の露光方法である。

これによれば、基板上に第 1マスクのパターンを転写した第 1の露光装置で補正困難あるいは補正不可能な像歪みを考慮して第 2の露光装置の結像特性を調整した状態で第 2マスクのパターンが基板上に転写される。従って、第 2マスクのパターン転写に際して、第 1の露光装置で補正困難あるいは補正不可能な像歪みを積極的に発生させるように第 2の露光装置の結像特性を調整した状態で第 1マスクのパターンが転写された基板上に第 2マスクのパターンを重ねて転写することにより、補正残留誤差が殆どない良好な重ね合わせを実現することが可能になる。

本発明は、第 3の観点からすると、第 1の露光装置（2 O A又は 2 0 B ) を用いて第 1マスク（R ,又は R ₂) のパターンを基板（W) 上に転写するとともに、該第 1マスクのパターンが転写された前記基板上に第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) を用いて第 2マスク（R ₂又は R のパターンを重ねて転写する露光方法において、前記第 2の露光装置で補正困難あるいは補正不可能な像歪みを考慮して前記第 1の露光装置の結像特性を調整して前記第 1マスクのパターンを前記基板上に転写する第 3の露光方法である。

これによれば、第 1マスクのパターンを基板上に転写するに際し、次に第 2マスクのパターン転写を行う第 2の露光装置で補正困難あるいは補正不可能な像歪みを考慮して第 1の露光装置の結像特性を調整して第 1マスクのパターンが基板上に転写される。このため、第 2の露光装置で補正困難あるいは補正不可能な像歪みが残らないように第 1の露光装置の結像特性を調整して第 1マスクのパターンを基板上に転写することが可能になり、第 2の露光装置では基板上に転写された第 1マスクのパターンの像歪みに合わせた像歪みを発生させた状態で第 2マスクのパターンを第 1マスクのパタ一ンの像にほぼ重ね合わせて転写することがでさる。

この場合において、前記第 2の露光装置が、露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型露光装置である場合には、該走査型露光装置で補正困難あるいは補正不可能な軸対称な像歪み成分を小さくするように前記第 1の露光装置の結像特性を調整することが望ましい。また、前記第 2の露光装置が、露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置である場合には、該静止露光型の露光装置で補正困難あるいは補正不可能な長方形成分及び平行四辺形成分を含む像歪みが小さくなるように前記第 1の露光装置の結像特性を調整することが望ましい。

本発明は、第 4の観点からすると、第 1の露光装置（2 O A又は 2 0 B ) を用いて第 1マスク（R ,又は R ₂) のパターンを基板（W) 上に転写するとともに、該第 1マスクのパターンが転写された前記基板上に第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) を用いて第 2マスク（R ₂又は R のパターンを重ねて転写する露光方法において、前記第 2の露光装置の像歪み補正能力に関する情報に基づき前記第 1の露光装置の結像特性を調整して前記第 1マスクのパターンを前記基板上に転写する第 4の露光方法である。

これによれば、第 1マスクのパターンを基板上に転写するに際し、次に第 2マスクのパターンを基板上に転写するのに用いられる第 2の露光装置の像歪み補正能力に関する情報に基づき第 1の露光装置の結像特性を調整して第 1マスクのパターンが基板上に転写されることから、第 2の露光装置による結像特性の調整が容易になるようにすることができる。

この場合において、前記第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) で補正困難な種類の像歪み成分が小さくなるように前記第 1の露光装置（2 O A又は 2 0 B ) の結像特性を調整することが望ましい。かかる場合には、少なくとも第 2の露光装置で補正が困難な種類の像歪み成分を補正した状態で第 1の露光装置により第 1 マスクのパターンが基板上に転写されるので、補正残留誤差がなくなるような第 2の露光装置の結像特性の調整を容易にかつ確実に行うことができる。

本発明は、第 5の観点からすると、第 1の露光装置（2 O A又は 2 0 B ) を用いて第 1マスク又は R ₂) のパターンを基板（W) 上に転写するとともに、該第 1マスクのパターンが転写された前記基板上に第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) を用いて第 2マスク（R ₂又は R のパターンを重ねて転写する露光方法において、前記第 2の露光装置で補正容易あるいは補正可能な像歪みが残るように前記第 1の露光装置の結像特性を調整して前記第 1マスクのパターンを前記基板上に転写する第 5の露光法である。

これによれば、第 1マスクのパターンを基板上に転写するに際し、次に第 2マスクのバタ一ンの転写を行う第 2の露光装置で補正容易あるいは補正可能な像歪みが残るように第 1の露光装置の結像特性を調整して第 1マスクのパターンが基板上に転写される。このため、第 2の露光装置では基板上に転写された第 1マスクのパターンの像歪みに合わせた像歪みを発生させた状態で第 2マスクのパターンを前記第 1マスクのパターンの像にほぼ重ね合わせて転写することができる。この場合において、前記第 2の露光装置が、露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型露光装置である場合には、該走査型露光装置で補正容易あるいは補正可能な長方形成分及び平行四辺形成分の内のいずれかの像歪み成分が残るように前記第 1の露光装置の結像特性を調整することが望ましい。また、前記第 2の露光装置が、露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置である場合には、該静止露光型の露光装置で補正容易あるいは補正可能な台形成分及び軸対称成分のいずれかの像歪み成分が残るように前記第 1の露光装置の結像特性を調整することが望ましい。

本発明は、第 6の観点からすると、複数台の露光装置を用いて基板（W) 上に複数層のパターンを重ね合わせて形成するための露光方法であって、第 1の露光装置（2 O A又は 2 0 B ) を用いて前記基板上に第 1マスク（R i又は R ₂) のパターンを転写する第 1工程と；前記第 1の露光装置の像歪み補正能力に関する情報に基づいて前記第 1の露光装置と異なる第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) の結像特性を調整する第 2工程と；前記結像特性調整後の前記第 2の露光装置を用いて前記基板上の前記第 1マスクのパターンの転写像が形成された領域に第 2 マスク（R ₂又は R のパターンを重ねて転写する第 3工程とを含む第 6の露光方法である。

これによれば、第 1工程で基板上に第 1マスクのパターンを転写した第 1の露光装置の像歪み補正能力に関する情報に基づいて、第 2工程において、第 2の露光装置の結像特性が調整される。このため、この結像特性調整の際に、第 1の露光装置で基板上に転写された第 1マスクのパターン像の歪みを考慮した適切な（補正残留誤差を小さくするような）調整が可能となる。すなわち、その結像特性調整後の第 2の露光装置を用いて基板上に第 2マスクのパターンを転写した場合に、その第 2マスクのパターン像の歪みが第 1マスクのパターン像の歪みとほぼ同形状となるような第 2の露光装置の結像特性の調整が可能となる。従って、第 3工程において、第 1マスクのパターンの転写像が形成された領域に第 2マスクのパターンを重ねて転写することにより、補正残留誤差が殆どない良好な重ね合わせを実現することが可能になる。

この場合において、前記第 2工程における結像特性の調整は、露光に先立つァライメン卜時に計測された前記基板上のショッ卜領域の形状に関する情報を更に考慮して行っても良い。

本発明の第 6の露光方法において、前記第 1工程において、前記第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) の像歪み補正能力に基づいて前記第 1の露光装置（2 0 A又は 2 0 B ) の結像特性を調整した状態で前記第 1マスク又は R ₂) のパターンを前記基板（W) 上に転写することが望ましい。かかる場合には、次の層の露光に用いられる第 2の露光装置の像歪み補正能力に基づいて第 1の露光装置の結像特性を調整した状態で第 1マスクのパターンが基板上に転写されることから、第 2工程における第 2の露光装置の結像特性の調整が容易になるようにすることができる。

また、本発明の第 6の露光方法において、前記第 1工程において、少なくとも前記第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) で補正が困難な種類の像歪み成分を補正した状態で前記第 1マスク（又は R ₂) のパターンを転写することが望ましい。かかる場合には、第 1工程で少なくとも第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) で補正が困難な種類の像歪み成分を補正した状態で第〗マスクのパターンが基板上に転写されるので、第 2工程において補正残留誤差がなくなるような第 2の露光装置の結像特性の調整を容易にかつ確実に行うことができる。

また、本発明の第 6の露光法において、前記第 1の露光装置（2 O A又は 2 0 B ) 及び第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) の一方が露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置であり、他方が露光中にマスクと基板とが同期移動する走査型露光装置であっても良い。この場合において、前記静止露光型の露光装置及び前記走査型露光装置のそれぞれにとって補正容易な像歪み成分を補正した状態で前記第 1工程、第 2工程の露光が行われることが望ましい。前述の如く、走査型露光装置と静止露光型の露光装置では補正可能な像歪みが異なるため、お互いに補正し易い像歪みを補正することにより、お互いの補正後の像歪みは理想的な形状になっていなくても、重ね合わせを良くすることが可能となる。換言すれば、一方の不得意な像歪みは他方では容易に補正可能であるから、そちらに任せることにより、欠点を補うことができる。さらに、これを進めれば、他方が補正可能な成分は仮に大きくなつたとしても、他方が補正できない成分を小さくした方が、最終的な重ね合せを良くすることができる。

この場合において、前記補正容易な像歪み成分が、前記走査型露光装置では長方形成分、平行四辺形成分のいずれかを含み、前記静止露光型の露光装置では台形成分、軸対称像歪み成分のいずれかを含んでいても良い。

また、本発明の第 6の露光法において、前記第 1の露光装置及び第 2の露光装置の一方が静止露光型の露光装置であり、他方が走査型露光装置である場合に、前記静止露光型の露光装置及び前記走査型露光装置が相互に他方の装置で補正容易あるいは補正可能な像歪み成分の補正を緩く、かつ補正困難あるいは補正不能な像歪み成分については厳しく補正した状態で前記第 1、第 2工程の露光が行われても良い。かかる場合には、補正残留誤差は零とはならない場合もあるが、重ね合せ精度は明らかに向上する。この場合において、前記静止露光型の露光装置では、長方形成分及び平行四辺形成分の少なくとも一方の像歪み成分を緩く補正し、台形成分及び軸対称像歪み成分の少なくとも一方を厳しく補正した状態で露光が行われることが望ましい。この場合において、前記静止露光型の露光装置による軸対称像歪み成分の補正は、前記第 2マスクの照射変動を考慮して行うことが望ましい。走査型露光装置では走査方向はマスクと基板の相対速度で結像位置がきまるので、両者の同期制御が予定通り行われていれば系統だった像歪みは発生せず、また、非走査方向に関しては、走査中の平均化で像歪みは緩和されるので、投影光学系の収差等によっては軸対称像歪み成分が発生することは考えられない一方、マスクの照射変動により発生した軸対称歪み成分はパターンの転写像の像歪みとしてそのまま発生するからである。

従って、本発明の第 6の露光方法において、前記第〗の露光装置及び第 2の露光装置の一方が静止露光型の露光装置であり、他方が走査型露光装置である場合に、前記静止露光型の露光装置が補正容易な像歪み成分である軸対称像歪み成分を補正する際には、前記第 2マスクの照射変動を考慮して行うことが望ましい。本発明は、第 7の観点からすると、複数の露光装置を用いて基板上に複数層のパ夕ーンを重ね合わせて形成するリソグラフィシステムであつて、前記複数の露光装置の内の任意の露光装置が、他の露光装置の像歪み補正能力に関する情報に基づいて自装置の露光の際の結像特性を調整する第 1のリソグラフィシステムである。

これによれば、複数の露光装置の内の任意の露光装置が、他の露光装置、すなわち他の層の露光に用いられる露光装置の像歪み補正能力に関する情報に基づいて自装置の露光の際の結像特性を調整することから、パターンを基板上に複数層重ね露光した場合に、基板上に形成される複数層のパターンの内、少なくとも前記任意の露光装置によって露光が行われる層のパターンと前記他の露光装置によつて露光が行われる層のパ夕一ンとの間では重ね合わせ精度を向上させることが可能になる。この第 1のリソグラフィシステムは、複数の露光装置の内の 1台のみが像歪み補正能力が異なり、残りの露光装置の像歪み補正能力が似ている場合に特に有効である。かかる場合には、結果的に全ての層のパターン同士の重ね合わせ精度を向上させることが可能になる。

本発明の第 1のリソグラフィシステムでは、前記像歪み補正能力が考慮される前記他の露光装置は、前記任意の露光装置の前層の露光に用いられる露光装置及び次層の露光に用いられる露光装置の少なくとも一方を含んでいても良い。かかる場合には、任意の露光装置では前層の露光に用いられる露光装置及び次層の露光に用いられる露光装置の少なくとも一方の像歪み補正能力に関する情報に基づいて自装置の露光の際の結像特性を調整することから、結果的に連続した層の露光に用いられる露光装置の少なくとも一方が他方の像歪み補正能力に関する情報に基づいて結像特性を調整した状態で露光が行われることとなる。従って、パ夕ーンを基板上に重ね露光した場合に、基板上に形成されるパターン同士の重ね合わせ精度を向上させることが可能になる。

この場合において、前記複数の露光装置を統括的に管理するホストコンビユー夕を更に備える場合には、該ホス卜コンピュータは、前記任意の露光装置に、前記他の露光装置の像歪み特性に基づいて予め求めた最適な結像特性の補正指示を与えるようにしても良い。この場合において、前記任意の露光装置及び前記他の露光装置の一方が、露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置であり、他方が露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型の露光装置であっても良い。

本発明は、第 8の観点からすると、複数の露光装置を用いて基板上に複数層のパターンを重ね合わせて形成するリソダラフィシステムであつて、前記複数の露光装置を統括的に管理するホス卜コンピュータを備え、該ホス卜コンピュータが、前記各露光装置の像歪み特性に基づいて層毎に当該層の露光に最適な露光装置を前記複数の露光装置から選択し、前記選択された露光装置が、前記ホス卜コンピュー夕から与えられたその露光装置に対する最適な結像特性の補正指示に基づいて自装置の露光の際の結像特性を調整する第 2のリソグラフィシステムであるこれによれば、ホス卜コンピュータにより各層毎に露光装置の選択、及びその選択した露光装置に対する最適な結像特性の補正指示が行われ、その補正指示に基づいてその選択された露光装置が自装置の露光の際の結像特性を調整するので、結果的に、基板上に複数層のパターンを重ね合わせて形成する際に、重ね合せ精度を最大限向上させることが可能である。

本発明は、第 9の観点からすると、第 1の露光装置（2 O A又は 2 0 B ) と第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) とを含み、前記各露光装置を用いて基板（W ) 上に複数層のバターンを重ね合わせて形成するリソダラフィシステムであつて、前記第 1の露光装置及び前記第 2の露光装置のそれぞれが、お互いの像歪み補正能力を考慮して結像特性を調整した状態で露光を行う第 3のリソグラフィシステムである。

これによれば、第 1の露光装置及び第 2の露光装置がお互いの像歪み補正能力を考慮して結像特性を調整した状態で露光を行うので、いずれの露光装置を先に用いてパターンを基板上に重ね露光しても最終的に基板上に形成されるパターン同士の重ね合わせ精度を向上させることが可能になる。

本発明の第 3のリソグラフィシステムにおいて、前記第 1の露光装置（2 O A 又は 2 O B ) 及び第 2の露光装置（2 0 B又は 2 O A ) の一方が露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置であり、他方が露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型の露光装置であっても良い。

この場合において、前記静止露光型の露光装置及び前記走査型露光装置のそれぞれが、補正容易な像歪み成分を補正して露光を行うことが望ましい。前述の如く、走査型露光装置と静止露光型の露光装置では補正可能な像歪みが異なるため、お互いに補正し易い像歪みを補正することにより、お互いの補正後の像歪みは理想的な形状になっていなくても、重ね合わせを良くすることが可能となる。換言すれば、一方の不得意な像歪みは他方では容易に補正可能であるから、そちらに任せることにより、欠点を補うことができる。さらに、これを進めれば、他方が補正可能な成分は仮に大きくなつたとしても、他方が補正できな t、成分を小さくした方が、最終的な重ね合せを良くすることができる。この場合において、前記補正容易な像歪み成分が、前記走査型露光装置では長方形成分、平行四辺形成分のいずれかを含み、前記静止露光型の露光装置では台形成分、軸対称像歪み成分のいずれかを含んでいても良い

本発明の第 3のリソグラフィシステムにおいて、第 1の露光装置及び第 2の露光装置の一方が静止露光型の露光装置であり、他方が走査型の露光装置である場合に、前記静止露光型の露光装置及び前記走査型露光装置のそれぞれが、お互いに他方の装置が補正容易あるいは補正可能な像歪み成分の補正は緩く、他方が補正困難あるいは補正不能な像歪み成分については厳しく補正するように結像特性を調整して露光を行っても良い。かかる場合には、補正残留誤差は零とはならない場合もあるが、重ね合せ精度は明らかに向上する。この場合において、前記静止露光型の露光装置では、長方形成分及び平行四辺形成分の少なくとも一方の像歪み成分を緩く補正し、台形成分及び軸対称像歪み成分の少なくとも一方を厳しく調整することが望ましい。

本発明の第 1、第 2及び第 3のリソグラフィシステムは、複数の露光装置を含み、その内の少なくとも 1つは、他の露光装置の像歪み補正能力を考慮して結像特性を調整する。従って、本発明は第 1 0の観点からすると、エネルギビームにより基板を露光して所定のパターンを前記基板上に転写する露光装置であって、前記基板を保持する基板ステージと；前記エネルギビームが経由する光学系と；前記光学系を経由した前記エネルギビームにより前記基板上に転写されるパターン像の歪みを補正する結像特性補正機構と；前記結像特性補正機構を一連のリソダラフィ工程で用いられる他の露光装置の像歪み補正能力を考慮して制御する制御装置とを備える露光装置である。

これによれば、制御装置が一連のリソグラフイエ程で用いられる他の露光装置の像歪み補正能力を考慮して結像特性補正機構を介して光学系を経由したェネルギビームにより基板上に転写されるパターン像の歪みを補正（調整）する。このため、パターンを基板上に複数層重ね露光した場合に、基板上に形成される複数層のパターンの内、少なくとも当該露光装置によって露光が行われる層のパターンと前記他の露光装置によつて露光が行われる層のバタ一ンとの間では重ね合わせ精度を向上させることが可能になる。

この場合において、前記パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージを更に備えていても良い。また、この場合、前記基板を保持した基板ステージと前記マスクを保持したマスクステージとを前記エネルギビームに対して一次元方向に相対走査する駆動装置を更に備え、前記制御装置が、前記他の露光装置の像歪み補正能力を考慮して前記基板ステージと前記マスクステージの相対走査速度及び相対走査方向の角度の少なくとも一方を前記駆動装置を介して更に制御するようにしても良い。

本発明は、第 1 1の観点からすると、エネルギビームにより基板を露光して所定のパターンを前記基板上に転写する露光装置の製造方法であって、前記基板を保持する基板ステージを提供する工程と；前記エネルギビームが経由する光学系を提供する工程と；前記光学系を経由した前記エネルギビームにより前記基板上に転写されるパターン像の歪みを補正する結像特性補正機構を提供する工程と；前記結像特性補正機構を一連のリソグラフィ工程で用いられる他の露光装置の像歪み補正能力を考慮して制御する制御装置を提供する工程とを含む露光装置の製造方法である。これによれば、基板ステージ、光学系、結像特性補正機構及び制御装置、並びにその他の様々な部品を機械的、光学的、及び電気的に組み合わせて調整することにより、本発明の露光装置を製造することができる。

この場合において、前記基板上に転写されるパターンが形成されたマスクを保持するマスクステージを提供する工程を更に含むことができる。かかる場合には、ステップ ·アンド■ リピー卜方式等の静止露光型の露光装置を製造することができる。

本発明の露光装置の製造方法では、前記マスクステージと前記基板ステージとを前記エネルギビームに対して一次元方向に相対走査するとともにその相対速度及び相対走査方向の角度の少なくとも一方が変更可能な駆動装置を提供する工程を更に含むことができる。かかる場合には、マスクステージと基板ステージとの相対走査速度及び相対走査方向の角度の変更調整により像歪み特性を補正可能なステップ，アンド ·スキャン方式等の走査型の露光装置を製造することができるまた、リソグラフイエ程において、本発明の露光方法を用いて露光を行うことにより、基板上に複数層のパターンを重ね合せ精度良く形成することができ、これにより、より集積度の高いマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができ、その生産性を向上させることができる。同様に、リソグラフイエ程において、本発明のリソグラフィシステムを用いて露光を行うことにより、基板上に複数層のパターンを重ね合せ精度良く形成することができ、これにより、より集積度の高いマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができ、その生産性を向上させることができる。従って、本発明は別の観点からすると、本発明の露光方法又は本発明のリソグラフィシステムを用いるデバイス製造方法であると言える。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィシステムの主要部の構成を概略的に示す図である。

図 2は、図 1の露光装置 2 O Aの構成を詳細に示す図である。

図 3は、図 2の露光装置の走査露光の原理を説明するための図である。

図 4 A及び図 4 Bは、図 1の露光装置 2 0 Bの像歪み補正（発生）能力を説明するための図である。

図 5 A〜図 5 Cは、露光装置 2 O Aの像歪み補正（発生）能力を説明するための図である。

図 6 A〜図 6 Dは、図 1のリソグラフィシステムによる第 1のケースの露光方法を説明するための図である。

図 7 A〜図 7 Dは、図 1のリソグラフィシステムによる第 2のケースの露光方法を説明するための図である。

図 8は、本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャ一卜である。

図 9は、図 8のステップ 204における処理を示すフローチヤ一卜である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施形態を図 1〜図 7に基づいて説明する。

図 1には、一実施形態に係るリソグラフィシステムの構成が概略的に示されている。このリソグラフィシステム 1 0は、第 1チャンバ 1 1 OAを有する露光装置 20 Aと第 2チャンバ 1 1 0 Bを有する露光装置 20 Bとを備えている。

前記露光装置 2 OAとしては、ここではステップ，アンド ·スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング ·ステツパ）が用いられ、前記露光装置 20 Bとしては、ステップ■アンド · リピート方式の縮小投影型露光装置（いわゆるステツパ）が用いられている。

前記露光装置 20Aは、照明光学系 I OPj、マスクとしてのレチクルを保持するレチクルステージ R ST^ 投影光学系 P L! 基板としてのウェハ Wが搭載されるウェハステージ WST,等を備えている。照明光学系 I O P,には、ビー厶マッチングュニッ卜 B M LMを介して階下の部屋（露光装置 20 A、 20巳が設置されるクリーンルームよりクリ一ン度の低いサービスルーム）に設置された K r Fエキシマレーザ装置 1 Aが接続されている。

前記露光装置 20 Bは、照明光学系 I OP₂、マスクとしてのレチクル R₂を保持するレチクルステージ R S T₂、投影光学系 P L₂、基板としてのウェハ Wが搭載されるウェハステージ WST₂等を備えている。照明光学系 I O P₂には、ビー厶マッチングュニッ卜 BMU 2を介して階下のサービスルームに設置された K r Fエキシマレーザ装置 1 Bが接続されている。

図 2には、露光装置 20 Aの全体構成が更に詳細に示されている。なお、この図 2では、チャンバ 1 1 0 Aは図示が省略されている。

前記照明光学系 I 0 P ,は、コリメータレンズ、フライアイレンズ等（いずれも図示せず）からなる照度均一化光学系 2、リレーレンズ 3、可変 N Dフィルタ 4、レチクルブラインド 5、リレーレンズ 6及びダイクロイツクミラー 7等を含んで構成されている。

ここで、この照明光学系 I の構成各部についてその作用とともに説明すると、前記エキシマレーザ装置 1 Aで発生した照明光（K r Fエキシマレーザ光 ) I Lはビームマッチングユニット B M LMを介して照明光学系 I 0 内に入射し、照度均一化光学系 2により照度分布がほぼ均一な光束に変換される。照明光 I しとしては、例えば A r Fエキシマレーザ光、 F _zエキシマレーザ光（波長 1 5 7 n m) 等のエキシマレーザ光、銅蒸気レーザや Y A Gレーザの高調波、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（g線、 i線等）等を用いても良い照度均一化光学系 2から水平に射出された光束は、リレーレンズ 3を介して、レチクルブラインド 5に達する。このレチクルブラインド 5は、レチクル R ,のパターン形成面及びウェハ Wの露光面と光学的に共役な面に配置され、このレチクルブラインド 5のリレーレンズ 3側に密着するように、前記可変 N Dフィル夕 4が設置されている。

前記レチクルブラインド 5は、複数枚の可動遮光板（例えば 2枚の L字型の可動遮光板）を例えばモータにより開閉することにより開口部の大きさ（スリット幅等）を調整することにより、レチクルを照明するスリット状の照明領域 I A R (図 3参照）を任意の形状及び大きさに設定できるようになつている。

また、可変 N Dフィルタ 4は透過率分布を所望の状態に設定するもので、例えば二重すだれ構造、液晶表示パネル、エレクト口クロミックデバイス、又は所望の形状の N Dフィルタより構成されている。本実施形態ではこの可変 N Dフィルタ 4は、可変 N Dフィルタ制御部 2 2によって出し入れ（あるいはその回転角度 ) 等の制御がなされており、これによりレチクル R ,上の照明領域 I A R内の照度分布が意図的に不均一にされ、結果的に走査中のゥェハ W上の露光量を一定に保つことができるようになつている。通常は、可変 N Dフィルタ 4の全体が 1 0 0 %透過になっており、レチクル R ,上の照明領域 I A R内の照度分布は均一である。

可変 N Dフィルタ 4及びレチクルブラインド 5の開口を通過した光束は、リレ一レンズ 6を通過してダイクロイツクミラー 7に至り、ここで鉛直下方に折リ曲げられて回路パターン等が描かれたレチクル上の照明領域 I A R部分を照明する。

前記レチクルステージ R S 上にはレチクルが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージ R は、ここでは、磁気浮上型の 2次元リニァァクチユエ一夕から成る不図示のレチクルステージ駆動部によって、レチクル^の位置決めのため、照明光学系の光軸 I X (後述する投影光学系 P L ,の光軸 A Xに一致）に垂直な平面内で 2次元的に（X軸方向及びこれに直交する Y軸方向及び X Y平面に直交する Z軸回りの回転方向に）微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここでは Y方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。このレチクルステージ R S は、レチクルの全面が少なくとも照明光学系の光軸 I Xを横切ることができるだけの Y方向の移動ストロークを有している。さらに、本実施形態では上記磁気浮上型の 2次元リニアァクチユエ一夕は X駆動用コイル、 Y駆動用コイルの他に Z駆動用コイルを含んでいるため、 Z方向にも微小駆動可能となっている。

レチクルステージ R S T ,の端部にはレチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計 J という） 1 6からのレーザビームを反射する移動鏡 1 5が固定されておリ、レチクルステージ R S T ,のステージ移動面内の位置はレチクル干渉計 1 6 によって、例えば 0 . 5 ~ 1 n m程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージ R S 上には走査方向に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レチクル干渉計 1 6は走査方向に 1軸、非走査方向には 2軸設けられているが、図 2ではこれらが代表的に移動鏡 1 5、レチクル干渉計 1 6として示されている。

レチクル干渉計 1 6からのレチクルステージ R S T !の位置情報（又は速度情報）はステージ制御系 1 9に送られ、ステージ制御系 1 9はレチクルステージ R S T ,の位置情報（又は速度情報）に基づいてレチクルステージ駆動部（図示省略）を介してレチクルステージ R S T ,を駆動する。

なお、不図示のレチクルァライメン卜系により所定の基準位置にレチクル R , が精度良く位置決めされるように、レチクルステージ R S T ,の初期位置が決定されるため、移動鏡 1 5の位置をレチクル干渉計 1 6で測定するだけでレチクル R ,の位置を十分高精度に測定したことになる。

前記投影光学系 P L ,は、レチクルステージ R S T ,の図 2における下方に配置され、その光軸 A X (照明光学系の光軸 I Xに一致）の方向が Z軸方向とされ、ここでは両側テレセントリックな光学配置となるように光軸 A X方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメント 2 7、 2 9、 3 0、 3 1、 ……及びこれらのレンズエレメント 2 7、 2 9、 3 0、 3 1、 ……を保持するレンズ鏡筒 3 2を含んで構成されている。この投影光学系 P は所定の投影倍率、例えば 1 5 (あるいは 1 / 4 ) を有する縮小光学系である。このため、照明光学系 I 0 P ,からの照明光 I Lによってレチクル R ,の照明領域 I A R (図 3参照）が照明されると、このレチクルを通過した照明光 I Lにより、投影光学系 P L , を介して照明領域 I A R部分のレチクルの回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にレジス卜（感光剤）が塗布されたウェハ W上に形成される。この露光装置 2 O Aでは、この投影光学系 P L ,による投影像の歪み（倍率を含む）を補正する結像特性補正機構が設けられている（これについては、後に詳述する）前記ウェハステージ W S T iは、投影光学系 P L！の図 2における下方に配置され、このウェハステージ W S 上には、ウェハホルダ 9が保持されている。このウェハホルダ 9上にはウェハ Wが真空吸着されている。ウェハホルダ 9は不図示の駆動部により、投影光学系 P の最良結像面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ投影光学系 P の光軸 A X方向（Z方向）に微動が可能に構成されている。また、このウェハホルダ 9は光軸 A X回りの回転動作も可能になっているウェハステージ W S T ,は走査方向（Y方向）の移動のみならず、ウェハ W上の複数のショッ卜領域を前記照明領域 I A Rと共役な露光領域 I Aに位置させることができるように、走査方向に垂直な方向（X方向）にも移動可能に構成されており、ウェハ W上の各ショット領域を走査（スキャン）露光する動作と、次のショッ卜の露光開始位置まで移動する動作とを繰り返すステップ ·アンド ·スキヤン動作を行う。このウェハステージ W S はモータ等のウェハステージ駆動部（不図示）により X Y 2次元方向に駆動される。

ウェハステージ W S T ,の端部にはウェハレーザ干渉計（以下、「ウェハ干渉計 J という） 1 8からのレーザビームを反射する移動鏡 1 7が固定され、ウェハステージ W S の X Y平面内での位置はウェハ干渉計 1 8によって、例えば 0 . 5 ~ 1 n m程度の分解能で常時検出されている。ここで、実際には、ウェハステージ W S 上には走査方向に直交する反射面を有する移動鏡と非走査方向に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、ウェハ干渉計 1 8は走査方向に 1軸、非走査方向には 2軸設けられているが、図 2ではこれらが代表的に移動鏡 1 7 、ウェハ干渉計 1 8として示されている。ウェハステージ W S の位置情報（又は速度情報）はステージ制御系 1 9に送られ、ステージ制御系 1 9はこの位置情報（又は速度情報）に基づいてウェハステージ W S T ,を制御する。

上記のように構成された露光装置 2 0 Aにおいては、図 3に示されるように、レチクルの走査方向（Y方向）に対して垂直な方向に長手方向を有する長方形（スリッ卜状）の照明領域 I A Rでレチクルが照明され、レチクル R ,は露光時に— Y方向に速度 V _Rで走査（スキャン）される。照明領域 I A R (中心は光軸 A Xとほぼ一致）は投影光学系 P L】を介してウェハ W上に投影され、スリッ卜状の投影領域、すなわち露光領域 I Aが形成される。ウェハ Wはレチクル R ,とは倒立結像関係にあるため、ウェハ Wは速度 V _Rの方向とは反対方向（+ Y方向）にレチクル R ,に同期して速度 V _ffで走査され、ウェハ W上のショット領域 S Aの全面が露光可能となつている。走査速度の比 V _w / V _Rが正確に投影光学系 P の縮小倍率に応じたものになっている場合には、レチクルのパターン領域 P Aのパターンがウェハ W上のショッ卜領域 S A上に正確に縮小転写される。照明領域 I A Rの長手方向の幅は、レチクル上のパターン領域 P Aよりも広く、遮光領域 S Tを含む領域の最大幅よりも狭くなるように設定され、走査（スキヤン）することによりパターン領域 P A全面が照明されるようになっている。図 2に戻り、投影光学系 P L ,の側面には、ウェハ W上の各ショッ卜領域に付設されたァライメン卜マーク（ウェハマーク）の位置を検出するためのオフ ·ァクシス方式のァライメン卜顕微鏡、例えば画像処理方式の結像式ァライメン卜センサ 8が設けられ、そのァライメン卜センサ 8の計測結果が、装置全体の動作を制御する主制御装置 1 0 0に供給されるようになっている。そして、主制御装置 1 0 0では、ウェハマークの計測された位置に基づいて例えば特開昭 6 1 —4 4 4 2 9号公報及びこれに対応する米国特許 4 , 7 8 0 , 6 1 7号等に開示される統計演算によりウェハ W上のショット領域の配列座標を算出する。以下、このショッ卜領域の配列座標を求める処理を E G A (ェンハンス卜 'グローバル ·ァラィメン卜）という。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

また、図 2の装置には、投影光学系 P の最良結像面に向けて複数のスリツ卜像を形成するための結像光束を光軸 A X方向に対して斜め方向より供給する照射光学系 1 3と、その結像光束のウェハ Wの表面での各反射光束をそれぞれスリッ卜を介して受光する受光光学系 1 4とから成る斜入射方式の多点焦点位置検出系が、投影光学系 P を支える支持部（図示省略）に固定されている。この多点焦点位置検出系（1 3、 1 4 ) としては、例えば特開平 5— 1 9 0 4 2 3号公報及びこれに対応する米国特許第 5 , 5 0 2 , 3 1 1号等に開示されるものと同様の構成のものが用いられ、ウェハ表面の複数点の結像面に対する Z方向の位置偏差を検出し、ウェハ Wと投影光学系 P L ,とが所定の間隔を保つようにウェハホルダ 9を Z方向及び傾斜方向に駆動するために用いられる。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

上記多点焦点位置検出系（1 3、 1 4 ) からのウェハ位置情報は、主制御装置 1 0 0を介してステージ制御系 1 9に送られる。ステージ制御系 1 9はこのゥェハ位置情報に基づいてウェハホルダ 9を Z方向及び傾斜方向に駆動する。

次に、投影光学系 P L ,の結像特性を補正するための結像特性補正機構について説明する。この結像特性補正機構は、大気圧変化、照明光吸収等による投影光学系 P L ,自体の結像特性の変化を補正すると共に、ウェハ W上の前層の露光シヨット（ショット領域）の歪みに合わせてレチクルのパターンの投影像を歪ませる働きをもつ。投影光学系 P の結像特性としては焦点位置、像面湾曲、ディストーション、非点収差等があり、それらを補正する機構はそれぞれ考えられるが、以下の説明においては結像特性補正機構は、主として投影像の歪み（倍率を含む）に関する補正のみを行なうものとする。

図 2において、投影光学系 P を構成する、レチクル R iに最も近いレンズェレメン卜 2 7は支持部材 2 8に固定され、レンズエレメント 2 7に続くレンズェレメン卜 2 9， 3 0， 3 1 , …は投影光学系 P L ,のレンズ鏡筒 3 2に固定されている。支持部材 2 8は、伸縮自在の複数（ここでは 3つ）の駆動素子、例えばピエゾ素子 1 1 _a、 1 1 b、 1 1 c (但し、図 2では紙面奥側の駆動素子 1 1 c は図示せず）を介して投影光学系 Pし,のレンズ鏡筒 3 2と連結されている。駆動素子 1 1 a、 1 1 b、 1 1 cに印加される駆動電圧が結像特性制御部 1 2によつて独立して制御され、これによつて、レンズエレメント 2 7が光軸 A Xに直交する面に対して任意に傾斜及び光軸方向に移動可能な構成となっている。各駆動素子によるレンズエレメント 2 7の駆動量は不図示の位置センサにより厳密に測定され、その位置はサーボ制御により目標値に保たれるようになつている。

この露光装置 2 O Aではレンズエレメント 2 7の支持部材 2 8、駆動素子 1 1 a、 1 1 b、 1 1 c及びこれに対する駆動電圧を制御する結像特性制御部 1 2によって結像特性補正機構（倍率調整機構を兼ねる）が構成されている。なお、投影光学系 P L ,の光軸 A Xとはレンズエレメント 2 9以下のレンズエレメントの共通の光軸を指すものとする。

さらに、この露光装置 2 0 Aではキーボ一ド等の入力装置 2 1が主制御装置 1 0 0に接続されている。

次に、露光装置 2 0 Bの構成等について簡単に説明する。この露光装置 2 0 B の全体構成は、基本的に図 2に示される露光装置 2 0 Aとほぼ同様であるため、その詳細構成は図示が省略されている。この露光装置 2 0 Bでは、レチクルブラインドとして正方形の開口を有する固定のレチクルブラインドが設けられている点及び、レチクルステージ R S T ₂として X、 Υ面内及び Ζ方向に微小駆動可能な構造のものが用いられている点が異なるのみで、その他の部分の構成等は上記の結像特性補正機構を含め露光装置 2 0 Αとほぼ同様である。この露光装置 2 0 Bでは、レチクル R ₂上の正方形のパターン領域が固定のレチクルブラインドで規定された照明光で照明され、ウェハ Wがほぼ静止した状態でレチクル R ₂のパターンがウェハ W上に縮小投影される。この露光装置 2 0 Bの場合、照明領域はウェハ W上のショッ卜領域と一致しており、レチクル R ₂のパターンをウェハ W 上に転写する露光動作と次ショッ卜の露光位置へのウェハ Wのステップ移動とを繰り返し行って、ステップ'アンド · リピート方式でウェハ W上にレチクル R ₂ のパターンが順次転写される。以下の説明においては、便宜上、図 1に示されている以外の構成部分について、露光装置 2 0 Aに関するものは図 2の符号に添え字「1」を付して表し、露光装置 2 0 Bに関するものは添え字「2」を付して表すものとする。

次に、それぞれの露光装置の像歪みの補正方法（発生方法）について具体的に説明する。まず、比較的単純な露光装置 2 0 Bの像歪みの補正方法（発生方法）について、図 4 A及び図 4 Bに基づいて説明する。

露光装置 2 0 Bでは、投影光学系 P と同様に、両側テレセン卜リックな投影光学系 P L ₂が用いられているため、レンズエレメント 2 7 ₂又はレチクル R ₂ を、投影光学系 P L ₂の光軸 A Xの方向に平行に駆動した場合、光軸に対称な成分の像歪み（これは倍率成分である）、例えば図 4 A中に二点鎖線 P A₂で示される正方形パターンの像を実線で示されるような形状の像 Ρ Α ₂ ' に変化させる対称ディストーション（糸巻き型ディストーション）を発生させることができる。ここで、投影光学系 P L ₂としてレチクル側が非テレセン卜リックなものが用 t N られている場合には、レンズエレメント 2 7 ₂の光軸 A X方向の駆動により、倍率のみを変更することが可能である。

また、レチクル R ₂あるいはレンズ素子 2 7 ₂を光軸 A Xに垂直な平面に対して傾斜させた場合、傾斜時の回転軸を R Xとすると、図 4 Bのように、正方形のパターン像 P A ₂を実線で示される台形状のパターン像 P A ₂" に変化させることができる。すなわち、軸 R Xを中心に倍率成分を変化させることで、台形状の歪みを発生させることができる。

ここで、レチクル R ₂の駆動は、前述した磁気浮上型の 2次元リニアァクチュエー夕の Z駆動コイルを介して行っても勿論良いが、かかるァクチユエ一夕を用いない場合には、上記レンズエレメント 2 7 ₂と同様に 3つのピエゾ素子を結像特性制御部〗 2 ₂によって駆動制御するようにしても良い。また、レンズエレメン卜 2 7 ₂のみでなく、レンズエレメント 2 9 ₂等の他のレンズエレメントをも駆動可能に構成しても良い。あるいは複数枚のレンズから成るレンズ群を駆動可能に構成しても良い。

通常、像歪みを発生させるとそれに伴い、像面位置（フォーカス）、コマ収差等が副作用として変化するので、それらを打ち消すようにレチクル R ₂、レンズ素子 2 7を駆動する必要がある。一例として像面位置（フォーカス）、コマ収差、ディストーションの 3つを採り上げて簡単に説明すると、例えばコマ収差を変化させることなく、ディストーションのみを変化させるには、初期調整の段階で、例えばレチクル R ₂、レンズ素子 2 7 ₂を独立して駆動しながら、フォーカス、コマ収差、ディストーションの 3種類の結像特性について測定を行い、上記 3つの結像特性変化係数を求めておく。そして、上記の結像特性変化係数の内、フォ一カスを除く 2種類の結像特性変化係数とレチクル R ₂、レンズ素子 2 7 ₂の駆動量とを用いて 2元連立 1次方程式を立て、その式のデイス! ^一シヨンの変化係数にのみ所定量を入れ、コマ収差の変化係数に零を入れた新たな連立方程式を立てる。そして、この式を解いて得られた駆動量に応じてレチクル R ₂、レンズ素子 2 7 ₂を駆動すれば良い。ここで、フ才一カスを除くのは、ディストーション等の他の結像特性を補正するためにレンズ等を駆動すると、それに付随してフォーカスが変動するので、フォーカスの補正は別の装置により行う必要があるからである。フォーカスの補正は、上記の副作用により変化したフォーカスの変動量を考慮して、前述した斜入射方式の多点焦点位置検出系（1 3 ₂、 1 4 ₂) の目標値を変更することによって、対応が可能である。

以上のように、軸対称成分あるいは、傾斜軸に対して比例して変化する成分の補正は露光装置 2 0 Bのような静止露光型の露光装置では比較的簡単に行うことができる。これに対して、長方形成分あるいは平行四辺形（菱形も含む）成分のような左右非対称な成分はレンズがもともと回転対称であるため、発生させにくい歪みである。

これを実現するためには予め、直交する方向の曲率を変えて研磨した 2組のレンズ素子を用意してお互いに回転させて非対称な成分を補正する方法も考案されているが、初期調整はともかく、露光動作時に駆動するのは非常に困難で、複雑な機構を用意する必要がある。従って、かかる方法により左右非対称な成分を発生させる（補正する）ことは、現実的な選択と言えない。

露光装置 2 0 Bの主制御装置 1 0 0 ₂に対し、露光時にウェハ Wに対して前の層（レイヤ）の露光を行った露光装置及び次の層の露光を行う露光装置の少なくとも一方の像歪みの測定データ及び像歪み補正能力に関するデータをオペレータが入力装置 2 1を介して入力したり、あるいは通信回線によりその露光装置の制御系から入力することにより、その主制御装置 1 0 0 ₂では、最小二乗法あるいは最大誤差最小計算法により、各駆動素子（1 1 a ₂〜 1 1 c ₂) 等の最適駆動量を計算して目標値を設定する。あるいは、露光装置の像歪みだけではなく、ゥェハ Wのプロセスによる歪みゃレチクル描画誤差も考慮して目標値を設定しても良い。

一方、露光装置 2 O Aでは、前述した走査露光後にパターンが形成されるので、投影光学系 Pし,の像形状の変更だけでは意味が無く、走査中に走査方向の像歪みは平均化されてしまうので、これを考慮しなければならない。まず、倍率の変更は露光装置 2 0 Bと同様の方法で投影光学系 P の倍率を変更するとともに、レチクルとウェハ Wとの相対走査速度（同期速度比）を変更する必要がある。投影光学系 P の倍率変更で非走査方向の倍率を変更でき、レチクルとウェハ Wとの同期速度比を変更することで走査方向の倍率変更が可能である。従って、露光装置 2 O Aの主制御装置 1 0 0 ,では、各方向の倍率を変えることにより、図 5 A中に二点鎖線で示される正方形のパターン像 P A ,が実線で示されるような長方形のパターン像に変化するような像歪み（長方形成分）を発生させることが可能である。また、レチクル R ,とウェハ Wの走査方向の相対角度にオフセッ卜を与えることにより、図 5 Bの実線 P八で示されるような像歪み（菱形状あるいは平行四辺形状の像歪み）を発生させることが可能である。さらに、走査中のレチクル R iとウェハ Wの走査方向の相対角度を徐々に変化させることにより、図 5 C中に実線 P A ₃で示されるような像歪みを発生させることが可能である。

なお、上述したレチクルとウェハとの同期速度比の変更による走査方向の倍率変更や、レチクルとウェハの走査方向の相対角度にオフセッ卜を与えることによる像歪みの発生については、特開平 6— 3 1 0 3 9 9号公報及び特開平 7— 5 7 9 9 1号公報、並びにこれらに対応する米国特許出願第 0 8ノ 5， 3 3， 9 2 3 号（出願日： 1 9 9 5年 9月 2 6日）に詳細に記載されており、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報及び米国特許出願における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

このように、露光装置 2 O Aでは、レチクル R ,とウェハ Wとの相対走査（同期移動）によリレチクルのパターン像を形成するために、走査方向と非走査方向とに独立に像歪みを発生させることが可能である。また、走査中に同期速度比、走査方向の相対角度等の条件を変えることにより、走査位置で異なる像歪みを発生させることができる。この一方、静止露光型の露光装置で簡単に実現できた図 4 Aのような軸対称の歪みを発生させることは困難である。また、図 4 Bのような台形状の像歪みも走査中の倍率変化、走査角度の変化で対応できなくもないが、複雑な制御が必要で困難である。

露光装置 2 0 Aのような走査型露光装置は、投影光学系 P の有効径が小さくても大きな露光領域が露光できるため、投影光学系 Ρ Ι^の開口数（Ν . Α . ) をより大きくすることが可能で、微細なパターンの露光に適している。また、投影光学系 P L ,の歪みもレチクル R ,とウェハ Wとを走査することで平均化され、照度むらも平均化される効果がある。さらにウェハ Wのうねりに対しても、露光領域 I Αの位置の移動に応じてフォーカス · レべリング制御（ウェハ Wの Z位置及び傾斜制御）を行うことにより、うねりの影響をあまり受けることなく高精度な露光が可能である。これらの利点より微細なパターンの層の露光に用いられることが多い。一方、露光装置 2 0 Bのような静止露光型の露光装置は、レチクル及びウェハを走査（スキャン）する必要がないので、生産性（スループット）に優れている。このため、特に微細な線幅を使用しない層の露光に用いられることが多い。このように、両タイプの露光装置には線幅制御性が厳しいか、緩いか等によって層毎に使い分けるメリットがあるため、同一のデバイス製造ラインで、静止露光型の露光装置と走査型の露光装置によるいわゆるミックス ·アンド ·マッチが非常に多く行われており、両タイプの露光装置を用いて同一ウェハ上に異なるレイヤのパ夕一ンが重ね合せ露光される。

次に、上述した本実施形態のリソグラフィシステム 1 0において、同一のゥェハ上に異なるレチクルとレチクル R ₂のパターンを重ねて転写する露光方法について説明する。

まず、第 1のケースについて図 6 A〜図 6 Dに基づいて説明する。

図 6 Aは、露光装置 2 0 Bの投影光学系 P L ₂の像歪みを示している。一点鎖線 P A ₂がレチクル R ₂の本来のパターン（正方形パターン）である。このパターン P A ₂を露光装置 2 0 Bを用いて結像特性を補正することなく、ウェハ W上に投影すると、実線 Ρ Α ₂ ' のような像歪みが発生するものとする。この像歪み Ρ Α₂ ' は、点線 Ρ Α ₂" のような平行四辺形の像歪み成分と対称デイス ! シヨン (図 4 Αの糸巻き型ディストーション）成分とが組み合わされたものである。一方、露光装置 2 0 Aの投影光学系 Pし,の投影像が図 6 Cに示されている。この図 6 Cではレチクル R !の本来のパターン（正方形パターン）がそのままウェハ W上に縮小投影され、像歪みが全くないことがわかる。これは、露光装置 2 0 Aのような走査型露光装置では走査方向はレチクルとウェハの相対速度で結像位置がきまるので、レチクルステージ R S T ,、ウェハステージ W S T ,の同期制御が予定通り行われていれば系統だった像歪みは発生せず、また、非走査方向に関しては、走査中の平均化で像歪みは緩和されるからである。

今、露光装置 2 0 Bを第 1の露光装置として用いてある層（例えば第 1層）のパターンとして第 1マスクとしてのレチクル R ₂のパターンをウェハ W上の任意数のショッ卜領域に転写し、そのレチクル R ₂のパターンが転写されたウェハ W 上の各ショッ卜領域に次層のパターンとして第 2の露光装置として露光装置 2 0 Aを用いて第 2マスクとしてのレチクル R ,のパターンを重ねて転写する場合には、次のようにして露光が行われる。

まず、露光装置 2 0 Bの主制御装置 1 0 0 ₂では、オペレータにより入力装置 2 1 ₂を介して予め入力されメモリに記憶されている露光装置 2 O Aの結像特性の補正能力に関する情報に基づき、露光装置 2 O Aで平行四辺形成分の像歪み成分を容易に発生させることができることを考慮し、レンズエレメント 2 7 ₂及びレチクルステージ R S の少なくとも一方を所定量光軸方向に駆動して、自装置で補正が容易な（あるいは補正が可能な）対称ディストーションのみが補正されるような結像特性の調整を行う。そして、この状態で、ウェハ W上にステップ •アンド · リピート方式で順次レチクル R ₂のパターン P A₂を転写する。これにより、ウェハ W上の各ショッ卜領域に図 6 Bに示されるような平行四辺形のパタ —ン像 P A A (及び不図示のァライメン卜マークの像）が形成される。そして、このウェハ Wが露光装置 2 0 Aからアンロードされ、不図示のコータ 'デベロッパ等により現像、レジス卜塗布等の処理が行われる。

次いで、露光装置 2 0 Aのウェハステージ W S 上に上記の平行四辺形のショッ卜領域が形成された前記ウェハ Wがロードされ、前述したァライメン卜顕微鏡 8 ,によるウェハマークの計測及び E G A等が行われた後、前述したステップ •アンド■スキャン方式の露光が行われ、ウェハ W上の各ショッ卜領域（平行四辺形パターンの領域）にレチクルのパターンが重ねて転写される。このレチクルのパターン転写の際に、露光装置 2 0 Aの主制御装置 1 0 0 ,では図6 0 に示されるような平行四辺形の像歪みを含むパターン像 P A Bが転写されるように、レチクルステージ R S T ,とウェハステージ W S T ,との走査方向の相対角度誤差を所定角度に設定した状態で走査露光を行う。ここで、露光装置 2 O Aの主制御装置 1 O O iは、オペレータにより入力装置 2 1 ,を介して入力された（又は通信回線を介して露光装置 2 0 Βから入力された）露光装置 2 0 Βの像歪み補正能力に関するデータに基づいて上記平行四辺形成分を求め、これに応じてレチクルステージ R S 1^とウェハステージ W S T ,との走査方向の相対角度を設定し、ステージ制御系 1 9を介してレチクルの走査方向に対するウェハ Wの走査方向の相対角度を制御することによって、露光装置 2 O Aの結像特性を調整する。なお、露光装置 2 0 Aの主制御装置 1 0 0 ,では、前述した E G Aを行う際に、ウェハ W上のショッ卜領域の配列方向とともに、例えば前述した特開平 7— 5 7 9 9 1号公報及びこれに対応する米国特許出願第 0 8 Z 5 3 3， 9 2 3号等に開示されているように各ショッ卜領域の形状に関する情報を求め、この情報に基づいてレチクルの走査方向と共役な方向との相対角度をも算出し、この相対角度情報をステージ制御系 1 9 ,に供給し、ステージ制御系 1 9 ,を介してレチクル R ,の走査方向に対するウェハ Wの走査方向の相対角度を制御することも可能である。

これにより、図 6 Bと図 6 Dとの比較から明らかなように、ウェハ W上のレチクル R ₂のパターンの転写像が形成された各ショッ卜領域にレチクルのパターンの投影像がほぼ重なって転写されることになる。このようにして、一方の露光装置 2 0 Bが他方の露光装置 2 0 Aの像歪み補正能力を考慮して他方の露光装置で発生させることが容易でかつ自身（自装置）が補正することが困難な像歪みが残るように、結像特性を調整して露光を行い、他方の露光装置 2 O Aでは露光装置 2 0 Bの像歪み補正能力に関するデータ及びァライメン卜計測の結果の少なくとも一方に基づいてその発生容易な像歪みを発生させることにより、補正残留誤差がほぼ零となるような高精度な重ね合わせを実現することができる。

次に、図 7 A〜図 7 Dを用いて、第 2のケースについて説明する。図 7 Aは、露光装置 2 0 Bの投影光学系 P L ₂の像歪みを示している。一点鎖線 P A₂がレチクル R ₂の本来のパターン（正方形パターン）の投影像である。このパターンを露光装置 2 0 Bで結像特性を補正することなく、ウェハ W上に投影すると、実線 P Α ₂' のような像歪みを含む投影像が形成されるものとする。この投影像 Ρ Α ₂ ' の像歪みには、長方形成分と台形成分とが含まれる。

一方、露光装置 2 0 Αの投影光学系 Ρし；の投影像が図 7 Cに示されている。この図 7 Cではレチクル R ,の本来のパターン（正方形パターン）の投影像が一点鎖線で示され、このパターン P A ,を露光装置 2 0 Bで結像特性を補正することなく、ウェハ W上に投影すると、実線 Ρ Α , ' のような対称デイス ! ^一シヨン（樽型デイス! シヨン）が像歪みとして発生するものとする。この場合、投影光学系 P L ,ではなく、レチクル R ,が照明光を吸収して膨張して対称ディス I ^一シヨンを発生していることになる。前述の如く、露光装置 2 O Aのような走査型露光装置ではレチクルステージ、ウェハステージの同期制御が予定通り行われていれば系統だった像歪みは走査方向には発生せず、また、非走査方向に関しても走査中の平均化で像歪みは緩和されるからである。レチクルの変形は走査による平均化効果を受けないので、図 7 Cのようにそのまま像歪みが発生する今、第 1の露光装置として露光装置 2 0 Bを用いてある層（例えば第 1層）のパターンとして第 1マスクとしてのレチクル R ₂のパターンをウェハ W上の任意数のショッ卜領域に転写し、そのレチクル R ₂のパターンの転写像が形成されたウェハ W上の各ショッ卜領域に第 2の露光装置として露光装置 2 0 Aを用いて次層のパターンとして第 2マスクとしてのレチクル R iのパターンを重ねて転写する場合には、次のようにして露光が行われる。

まず、露光装置 2 0 Bの主制御装置 1 0 0 ₂では、オペレータにより入力装置 2 1を介して予め入力されメモリに記憶されている露光装置 2 O Aの結像特性の補正能力に関する情報に基づき、露光装置 2 O Aで長方形の像歪み成分を容易に発生させることができるとともに、その補正が困難な像歪みである対称ディス卜 —シヨン（樽型ディストーション）が発生することを考慮し、例えばレンズエレメン卜 2 7 ₂を光軸 A Xに直交する X軸回りに所定角度回転させるとともに、レチクル R ₂及びレンズエレメント 2 7 ₂の少なくとも一方を Z方向に駆動して露光装置 2 0 A側で発生すると予想される対称ディストーションを積極的に発生させるような結像特性の調整を行う。そして、この状態で、ウェハ W上にステップ- アンド · リピート方式で順次レチクル R ₂のパターンを転写する。これにより、ウェハ W上の各ショット領域に図 7 Bに示されるような樽型デイス! シヨン成分を含む長方形のパターン像 P A A (及び不図示のァライメン卜マークの像）が形成される。そして、このウェハ Wが露光装置 2 O Aからアンロードされ、不図示のコ一夕 ·デベロツバ等により現像、レジス卜塗布等の処理が行われる。

次いで、露光装置 2 0 Aのウェハステージ W S 上に上記の樽型デイス! ^一シヨン成分を含む長方形のショッ卜領域が形成された前記ウェハ Wがロードされ、前述したァライメン卜顕微鏡 8 ,によるウェハマークの計測及び E G A等が行われた後、前述したステップ ·アンド ·スキャン方式の露光が行われ、ウェハ W 上の各ショッ卜領域（上記樽型ディストーション成分を含む長方形のパターンの領域）にレチクルのパターンが重ねて転写される。このレチクルのパターン転写に先立ち、露光装置 2 0 Aの主制御装置 1 0 0 ,ではオペレータにより入力装置 2 1を介して予め入力されメモリに記憶されている前層のパターンの露光を行った露光装置 2 0 Bの結像特性の補正能力に関する情報に基づき、露光装置 2 0 Bの像歪みとして該露光装置 2 0 Bでは補正が困難な長方形成分が発生していること、及び自装置で発生する像歪みである対称ディストーションは補正が困難である（走査型露光装置においては、軸対称の像歪みは平均化効果があるため、レンズエレメント等を駆動しても補正できない）こと、及びその補正が困難な対称デイス卜ーシヨンは露光装置 2 0 Bで発生させることが容易であることを判断する。

そして、主制御装置 1 0 0 ,では、上記の判断結果に基づき、その長方形成分に合わせて結像特性を調整した状態、すなわち走査方向の倍率を変更した状態で走査露光を行う。この走査方向の倍率変更は、レチクル R ,とウェハ Wの同期速度比をステージ制御系 1 9 ,を介して制御することにより行われる。

これにより、図 7 Dのような樽型デイス! シヨン成分を含む長方形のパターンの像 P A Bがウェハ W上の各ショッ卜領域に重ねて転写される。図 7 Bと図 7 Dとの比較から明らかなように、ウェハ W上のレチクル R ₂のパターンが形成された各ショッ卜領域にレチクルのパターンがほぼ重なって転写されることになる。このようにして、双方の露光装置 2 0 A、 2 0 Bが互いに他方の装置の像歪み補正能力に関する情報を用いて、他方の装置で補正が困難でかつ自身（自装置）が発生容易な像歪み成分を積極的に発生させることにより、補正残留誤差をほぼ零として高精度な重ね合せ露光を実現することが可能である。この場合、他方の装置で補正が困難でかつ自身が補正容易な像歪み成分が自装置の像歪み成分に含まれる場合には、これも補正する。

但し、レチクルの膨張は固定値ではなく、露光が進むに従って変化していくので、その積算露光量の情報に基づいて、露光装置 2 0 Bで発生させるべき樽型デイス! ^一シヨンの量を制御するようにすることが望ましい。

また、上記第 2のケースにおいて、ウェハ W上にパターン転写を行う露光装置の順番を入れ替えても勿論構わない。すなわち、第 1の露光装置として露光装置 2 0 Aを用いて第 1マスクとしてのレチクル R ,のパターンをウェハ W上に転写し、そのレチクルのパターンが転写されたウェハ W上に第 2の露光装置として露光装置 2 0 Bを用いて第 2マスクとしてのレチクル R ₂のパターンを重ねて転写する。この場合も各露光装置 2 O A又は 2 0 Bが次の層、あるいは前層の露光に用いられる露光装置 2 0 B又は 2 O Aの像歪み補正能力を考慮して、結像特性を補正した状態でレチクルパ夕一ンの転写を行うことにより、上記と同様の高精度な重ね合せ露光が可能になる。

ここで、各露光装置で発生する可能性がある像歪みの形態を整理すると、露光装置 2 0 Bのような静止露光型の露光装置では、自装置で容易に発生させることができる（補正することができる）像歪み成分（倍率、台形、対称ディストーシヨン等）と、自装置では補正が困難で露光装置 2 O Aのような走査型露光装置でしか直せない成分（長方形、平行四辺形等）と、両者とも直せない成分（ランダ厶成分等）とが発生する。一方、露光装置 2 O Aのような走査型露光装置では、通常、投影光学系に起因する成分は非走査方向のみなので、自装置で補正が困難な対称ディス卜ーション等は発生せず、長方形成分や平行四辺形成分などの像歪み成分が発生するのみであるから、走査型露光装置自身で殆どの場合補正可能である。従って、通常は静止露光型の露光装置の結像特性補正の結果残留する補正残留誤差の成分に、走査型露光装置が合わせることになる。但し、上記第 2のケースのようにレチクルに起因するものが走査型露光装置に発生した場合、静止露光型の露光装置でしか直せない成分が発生し、お互いに補正し合うことになる。以上説明した本実施形態のリソグラフィシステム及びその露光方法によると、走査型露光装置である露光装置 2 O Aと、静止露光型の露光装置である露光装置 2 0 Bとのそれぞれが、相手方の像歪み補正能力に関する情報を考慮して、補正 (又は発生）が容易である像歪み成分を補正（又は発生）し合うことにより、像歪み形状をお互いにそろえることが可能になり、従来のように補正が困難な補正残留分が結果的になくなり、重ね合せ精度が良好になる。

なお、これまでの説明では、説明の便宜上から露光装置 2 0 A、露光装置 2 0 Bの主制御装置〗 0 0が、露光に際してその都度、相手方装置の像歪み補正能力に関する情報を考慮して結像特性を調整する場合について説明したが、基板上に複数層のパターンを形成するための複数台の露光装置それぞれの像歪み特性を予め求めておき、リソグラフィシステム全体を管理するホス卜コンピュータが、各層の露光の際にその層の露光を行う露光装置に、その前後の露光を行う露光装置の像歪み特性に基づいて予め求めた最適な（最も誤差が少なくなる）結像特性の補正指示を与えるようにしても良いことは勿論である。また、一歩進んで、基板上に複数層のパターンを形成するための複数台の露光装置を含むリソグラフイシステ厶全体を管理するホス卜コンピュータが、各露光装置の像歪み特性に基づいて層毎に用いるべき露光装置として最適な選択を行うとともに、それらの露光装置に対する最適な結像特性の補正指示を与えるようにしても良い。この場合において、各層に要求される線幅制御性の厳しい、緩い等の条件に応じて重み付けを行うようにしても良い。なお、ホス卜コンピュータが複数台の露光装置を含むリソグラフィシステム全体を管理する例については、例えば特開平 4— 3 0 5 9 1 3号公報及びこれに対応する米国特許第 5， 2 4 3 , 3 7 7号に詳細に開示されており、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

また、上記実施形態では、露光装置 2 0 A、 2 0 Bが相互に他方の装置の像歪み補正能力に関する情報に基づいて重ね合わせ誤差がほぼなくなるようにそれぞれの結像特性を補正した状態で露光を行う場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではない。すなわち、露光装置 2 0 Bのような静止露光型の露光装置及び露光装置 2 0 Aのような走査型露光装置が相互に他方の装置で補正容易あるいは補正可能な像歪み成分の補正を緩く、かつ補正困難あるいは補正不能な像歪み成分については厳しく補正した状態で、レチクル R ₂、レチクル R ,のパターン転写をそれぞれ行っても良い。かかる場合には、補正残留誤差は通常零とはならないが、それでも重ね合せ精度は明らかに向上するからである。

さらに、上記実施形態では、露光装置として静止露光型の露光装置と走査型露光装置とを組み合わせて基板上に複数層のパターンを重ね合せて転写する場合について説明したが、本発明がこれに限定されることはなく、例えば静止露光型の露光装置同士であっても、一方は対称ディストーションは発生可能であるが台形成分は発生不能であり、他方は対称ディストーション、台形成分をともに発生可能であるような場合も考えられ、かかる場合にも本発明の他の露光装置の像歪み補正能力を考慮して、結像特性を調整するという技術思想は好適に適用できるものである。

なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系（結像特性補正機構を構成する駆動素子等が予め組み込まれている）を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウェハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、結像特性制御部、主制御装置等の制御系に対する各部の接続を行い、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることによリ本実施形態の露光装置 2 0 A、 2 O Bを製造することができる。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。

なお、露光装置としては半導体製造用の露光装置に限定されることはなく、例えば、角型のガラスプレー卜に液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、薄膜磁気へッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。

また、露光用の光線（エネルギビーム）も g線（波長 4 3 6 n m)、 i線（波長 3 6 5 n m)、 K r Fエキシマレーザ（波長 2 4 8 n m)、 A r Fエキシマレーザ（波長 1 9 3 n m)、 F ₂レーザ（波長 1 5 7 n m) のみならず、波長 5 ~ 1 5 n mの極端紫外（Extreme Ul traviolet) 光（E U V光）、あるいは X線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。

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。また、投影光学系としては、エキシマレーザを用いる場合は硝材として石英や蛍石を用い、 E U V光や X線を用いる場合は反射系の光学系を適用し（レチクル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（電磁レンズ、静電レンズ）および偏向器を含んで構成される電子光学系を用いれば良い。この場合、電子線が通過する光路を真空状態にすることは言うまでもない。

《デバイス製造方法》

次に、上述したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法をリソグラフイエ程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。

図 8には、デバイス（ I Cや L S I等の半導体チップ、液晶パネル、 C C D、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチヤ一卜が示されている。図 8に示されるように、まず、ステップ 2 0 1 (設計ステップ）において、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 2 0 2 (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 2 0 3 (ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。

次に、ステップ 2 0 4 (ウェハ処理ステップ）において、ステップ 2 0 1〜ステツプ 2 0 3で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソダラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ 2 0 5 (デバイス組立ステップ）において、ステップ 2 0 4で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップ 2 0 5には、ダイシング工程、ボンディング工程、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 2 0 6 (検査ステップ）において、ステップ 2 0 5で作製されたデバイスの動作確認テス卜、耐久性テス卜等の検査を行う。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。

図 9には、半導体デバイスの場合における、上記ステップ 2 0 4の詳細なフロ一例が示されている。図 9において、ステップ 2 1 1 (酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップ 2 1 2 ( C V Dステップ）においてはゥェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ 2 1 3 (電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ 2 1 4 (イオン打込みステツプ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップ 2 1 1〜ステップ 2 1 4それぞれは、ウェ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。

ウェ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 2 1 5 (レジス卜形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステツプ 2 1 6 (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ェハに転写する。次に、ステップ 2 1 7 (現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステツプ 2 1 8 (エッチングステップ）において、レジス卜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 2 1 9 (レジス卜除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジス卜を取リ除く。

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、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。

以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ 2 1 6 ) において上記のリソグラフィシステム 1 0及び上で説明した露光方法が用いられるので、重ね合せ精度の向上を含む露光精度の向上により、高集積度のデバイスを歩留まり良く生産することができる。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明に係るリソグラフィシステム及び露光方法は、集積回路等のマイクロデバイスを製造するリソグラフイエ程において、微細パターンをウェハ等の基板上に精度良く複数層重ねて形成するのに適している。

また、本発明に係るデバイス製造方法は、微細なパターンを有するデバイスの製造に適している。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の露光装置を用いて基板上に複数層のパターンを重ね合わせて形成するための露光方法において、

前記複数の露光装置の内の任意の露光装置の結像特性を他の層の露光に用いられる露光装置の像歪み補正能力を考慮して調整して露光を行うことを特徴とする路光方法。

2 . 請求項 1に記載の露光方法において、

前記複数の露光装置には、露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置と、露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型の露光装置とが含まれ、

前記静止露光型の露光装置と前記走査型の露光装置との少なくとも一方の結像特性を他方の像歪み補正能力を考慮して調整して露光を行うことを特徴とする露光方法。

3 . 請求項 1に記載の露光方法において、

前記複数の露光装置の内の連続した層の露光に用いられる第 1の露光装置及び第 2の露光装置の少なくとも一方の結像特性を他方の像歪み補正能力を考慮して調整して露光を行うことを特徴とする露光方法。

4 . 請求項 3に記載の露光方法において、

前記第 1の露光装置及び第 2の露光装置の一方が露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置であり、他方が露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型の露光装置であることを特徴とする露光方法。

5 . 第 1の露光装置を用いて第 1マスクのパターンを基板上に転写するとともに、該第 1マスクのパターンが転写された前記基板上に第 2の露光装置を用いて第 2マスクのパターンを重ねて転写する露光方法において、前記第 1の露光装置で補正困難あるいは補正不可能な像歪みを考慮して前記第 2の露光装置の結像特性を調整して前記第 2マスクのパターンを前記基板上に転写することを特徴とする露光方法。

6 . 第 1の露光装置を用いて第 1マスクのパターンを基板上に転写するとともに、該第 1マスクのパターンが転写された前記基板上に第 2の露光装置を用いて第 2マスクのパターンを重ねて転写する露光方法において、

前記第 2の露光装置で補正困難あるいは補正不可能な像歪みを考慮して前記第 1の露光装置の結像特性を調整して前記第 1マスクのパターンを前記基板上に転写することを特徴とする露光方法。

7 . 請求項 6に記載の露光方法において、

前記第 2の露光装置は、露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型露光装置であり、該走査型露光装置で補正困難あるいは補正不可能な軸対称な像歪み成分を小さくするように前記第 1の露光装置の結像特性を調整することを特徴とす路允ん: ¾。

8 . 請求項 6に記載の露光方法において、

前記第 2の露光装置は、露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置であり、該静止露光型の露光装置で補正困難あるいは補正不可能な長方形成分及び平行四辺形成分を含む像歪みが小さくなるように前記第 1の露光装置の結像特性を調整することを特徴とする露光方法。

9 . 第 1の露光装置を用いて第 1マスクのパターンを基板上に転写するとともに、該第 1マスクのパターンが転写された前記基板上に第 2の露光装置を用いて第 2マスクのパターンを重ねて転写する露光方法において、

前記第 2の露光装置の像歪み補正能力に関する情報に基づき前記第 1の露光装置の結像特性を調整して前記第 1マスクのパターンを前記基板上に転写することを特徴とする露光方法。

1 0 . 請求項 9に記載の露光方法において、前記第 2の露光装置で補正困難な種類の像歪み成分が小さくなるように前記第 1の露光装置の結像特性を調整することを特徴とする露光方法。

1 1 . 第 1の露光装置を用いて第 1マスクのパターンを基板上に転写するとともに、該第 1マスクのパターンが転写された前記基板上に第 2の露光装置を用いて第 2マスクのパターンを重ねて転写する露光方法において、

前記第 2の露光装置で補正容易あるいは補正可能な像歪みが残るように前記第 1の露光装置の結像特性を調整して前記第 1マスクのパターンを前記基板上に転写することを特徴とする露光方法。

1 2 . 請求項 1 1に記載の露光方法において、

前記第 2の露光装置は、露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型露光装置であり、該走査型露光装置で補正容易あるいは補正可能な長方形成分及び平行四辺形成分の内のいずれかの像歪み成分が残るように前記第 1の露光装置の結像特性を調整することを特徴とする露光方法。

1 3 . 請求項 1 1に記載の露光装置において、

前記第 2の露光装置は、露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置であリ、該静止露光型の露光装置で補正容易あるいは補正可能な台形成分及び軸対称成分のいずれかの像歪み成分が残るように前記第 1の露光装置の結像特性を調整することを特徴とする露光方法。

1 4 . 複数台の露光装置を用いて基板上に複数層のパターンを重ね合わせて形成するための露光方法であって、

第 1の露光装置を用いて前記基板上に第 1マスクのパターンを転写する第 1ェ程と；

前記第 1の露光装置の像歪み補正能力に関する情報に基づいて前記第 1の露光装置と異なる第 2の露光装置の結像特性を調整する第 2工程と；

前記結像特性調整後の前記第 2の露光装置を用いて前記基板上の前記第 1マスクのパタ一ンの転写像が形成された領域に第 2マスクのパ夕ーンを重ねて転写する第 3工程とを含む露光方法。

1 5 . 請求項 1 4に記載の露光方法において、

前記第 2工程における結像特性の調整は、露光に先立つァライメン卜時に計測された前記基板上のショッ卜領域の形状に関する情報を更に考慮して行われることを特徴とする露光方法。

1 6 . 請求項 1 4に記載の露光方法において、

前記第 1工程において、前記第 2の露光装置の像歪み補正能力に基づいて前記第 1の露光装置の結像特性を調整した状態で前記第 1マスクのパターンを前記基板上に転写することを特徴とする露光方法。

1 7 . 請求項 1 4に記載の露光方法において、

前記第 1工程において、少なくとも前記第 2の露光装置で補正が困難な種類の像歪み成分を補正した状態で前記第 1マスクのパターンを転写することを特徴とする露光方法。

1 8 . 請求項 1 4に記載の露光方法において、

前記第 1の露光装置及び第 2の露光装置の一方が露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置であり、他方が露光中にマスクと基板とが同期移動する走査型露光装置であることを特徴とする露光方法。

1 9 . 請求項 1 8に記載の露光方法において、

前記静止露光型の露光装置及び前記走査型露光装置のそれぞれにとって補正容易な像歪み成分を補正した状態で前記第 1工程、第 2工程の露光が行われることを特徴とする露光方法。

2 0 . 請求項 1 9に記載の露光方法において、

前記補正容易な像歪み成分が、前記走査型露光装置では長方形成分、平行四辺形成分のいずれかを含み、前記静止露光型の露光装置では台形成分、軸対称像歪み成分の L、ずれかを含むことを特徴とする露光方法。

2 1 . 請求項 1 8に記載の露光方法において、前記静止露光型の露光装置及び前記走査型露光装置が相互に他方の装置で補正容易あるいは補正可能な像歪み成分の補正を緩く、かつ補正困難あるいは補正不能な像歪み成分については厳しく補正した状態で前記第 1、第 2工程の露光が行われることを特徴とする露光方法。

2 2 . 請求項 2 1に記載の露光方法において、

前記静止露光型の露光装置では、長方形成分及び平行四辺形成分の少なくとも一方の像歪み成分を緩く補正し、台形成分及び軸対称像歪み成分の少なくとも一方を厳しく補正した状態で露光が行われることを特徴とする露光方法。

2 3 . 請求項 2 0に記載の露光方法において、

前記静止露光型の露光装置による軸対称像歪み成分の補正は、前記第 2マスクの照射変動を考慮して行われることを特徴とする露光方法。

2 4 . 請求項 2 2に記載の露光方法において、

2 5 . 複数の露光装置を用いて基板上に複数層のパターンを重ね合わせて形成するリソグラフィシステムであって、

前記複数の露光装置の内の任意の露光装置が、他の露光装置の像歪み補正能力関する情報に基づいて自装置の露光の際の結像特性を調整することを特徴とするリソグラフィシステム。

2 6 . 請求項 2 5に記載のリソグラフィシステムにおいて、

前記像歪み補正能力が考慮される前記他の露光装置は、前記任意の露光装置の前層の露光に用いられる露光装置及び次層の露光に用いられる露光装置の少なくとも一方を含むことを特徴とするリソグラフィシステム。

2 7 . 請求項 2 6に記載のリソグラフィシステムにおいて、

前記複数の露光装置を統括的に管理するホス卜コンピュータを更に備え、該ホス卜コンピュータは、前記任意の露光装置に、前記他の露光装置の像歪み特性に基づいて予め求めた最適な結像特性の補正指示を与えることを特徴とするリソグラフィシステム。

2 8 . 請求項 2 7に記載のリソグラフィシステムにおいて、

前記任意の露光装置及び前記他の露光装置の一方が、露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置であり、他方が露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型の露光装置であることを特徴とするリソグラフイシステ厶。

2 9 . 複数の露光装置を用いて基板上に複数層のパターンを重ね合わせて形成するリソグラフィシステムであって、

前記複数の露光装置を統括的に管理するホス卜コンピュータを備え、該ホス卜コンピュータにより、前記各露光装置の像歪み特性に基づいて層毎に用いるべき露光装置を前記複数の露光装置から選択し、

前記選択された露光装置が、前記ホス卜コンピュータから与えられたその露光装置に対する最適な結像特性の補正指示に基づいて自装置の露光の際の結像特性を調整することを特徴とするリソグラフィシステム。

3 0 . 第 1の露光装置と第 2の露光装置とを含み、前記各露光装置を用いて基板上に複数層のパ夕一ンを重ね合わせて形成するリソグラフィシステムであつて前記第 1の露光装置及び前記第 2の露光装置のそれぞれが、お互いの像歪み補正能力を考慮して結像特性を調整した状態で露光を行うことを特徴とするリソグラフィシステム。

3 1 . 請求項 3 0に記載のリソグラフィシステムにおいて、

前記第 1の露光装置及び第 2の露光装置の一方が露光中にマスクと基板とがほぼ静止している静止露光型の露光装置であり、他方が露光中にマスクと基板とを同期移動する走査型の露光装置であることを特徴とするリソグラフィシステム。

3 2 . 請求項 3 1に記載のリソグラフィシステムにおいて、前記静止露光型の露光装置及び前記走査型露光装置のそれぞれが、補正容易な像歪み成分を補正して露光を行うことを特徴とするリソグラフィシステム。

3 3 . 請求項 3 2に記載のリソグラフィシステムにおいて、

前記補正容易な像歪み成分が、前記走査型露光装置では長方形成分、平行四辺形成分のいずれかを含み、前記静止露光型の露光装置では台形成分、軸対称像歪み成分のいずれかを含むことを特徴とするリソグラフィシステム。

3 4 . 請求項 3 1に記載のリソグラフィシステムにおいて、

前記静止露光型の露光装置及び前記走査型露光装置のそれぞれが、お互いに他方の装置が補正容易あるいは補正可能な像歪み成分の補正は緩く、他方が補正困難あるいは補正不能な像歪み成分については厳しく補正するように結像特性を調整して露光を行うことを特徴とするリソグラフィシステム。

3 5 . 請求項 3 4に記載のリソグラフィシステムにおいて、

前記静止露光型の露光装置では、長方形成分及び平行四辺形成分の少なくとも一方の像歪み成分を緩く補正し、台形成分及び軸対称像歪み成分の少なくとも一方を厳しく調整することを特徴とするリソグラフィシステム。

3 6 . エネルギビームにより基板を露光して所定のパターンを前記基板上に転写する露光装置であって、

前記基板を保持する基板ステージと；

前記エネルギビームが経由する光学系と；

前記光学系を経由した前記エネルギビームにより前記基板上に転写されるパターン像の歪みを補正する結像特性補正機構と；

前記結像特性補正機構を一連のリソグラフィ工程で用いられる他の露光装置の像歪み補正能力を考慮して制御する制御装置とを備える露光装置。

3 7 . 請求項 3 6に記載の露光装置において、

前記パターンが形成されたマスクを保持するマスクステージを更に備えることを特徴とする露光装置。

3 8 . 請求項 3 7に記載の露光装置において、

前記基板を保持した基板ステージと前記マスクを保持したマスクステージとを前記エネルギビームに対して一次元方向に相対走査する駆動装置を更に備え、前記制御装置は、前記他の露光装置の像歪み補正能力を考慮して前記基板ステージと前記マスクステージの相対走査速度及び相対走査方向の角度の少なくとも一方を前記駆動装置を介して更に制御することを特徴とする露光装置。

3 9 . エネルギビームにより基板を露光して所定のパターンを前記基板上に転写する露光装置の製造方法であつて、

前記基板を保持する基板ステージを提供する工程と；

前記エネルギビームが経由する光学系を提供する工程と；

前記光学系を経由した前記エネルギビームにより前記基板上に転写されるバターン像の歪みを補正する結像特性補正機構を提供する工程と；

前記結像特性補正機構を一連のリソグラフィ工程で用いられる他の露光装置の像歪み補正能力を考慮して制御する制御装置を提供する工程とを含む露光装置の製造方法。

4 0 . 請求項 3 9に記載の露光装置の製造方法において、

前記基板上に転写されるパターンが形成されたマスクを保持するマスクステージを提供する工程を更に含むことを特徴とする露光装置の製造方法。

4 1 . 請求項 4 0に記載の露光装置の製造方法において、

前記マスクステージと前記基板ステージとを前記エネルギビームに対して一次元方向に相対走査するとともにその相対速度及び相対走査方向の角度の少なくとも一方が変更可能な駆動装置を提供する工程を更に含むことを特徴とする露光装置の製造方法。

4 2 . リソグラフイエ程を含むデバイス製造方法において、

前記リソグラフイエ程では、請求項 1 ~ 2 4のいずれか一項に記載の露光方法を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。

4 3 . リソグラフイエ程を含むデバイス製造方法において、

前記リソグラフィ工程では、請求項 2 5〜 3 5のいずれか一項に記載のリソグラフィシステムを用いることを特徴とするデバイス製造方法。