JP4649717B2 - 露光方法及び露光装置、デバイス製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の照明光学系からマスクに露光光を照明し、前記各照明光学系に対応して配された複数の投影光学系を介して前記マスクのパターンの像を基板上に転写する露光方法及び露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータやテレビジョン受像機の表示素子として液晶表示基板が多用されるようになっている。この液晶表示基板は、ガラス基板上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターンニングして作られる。このリソグラフィのための装置として、マスク上に形成された原画パターンを投影光学系を介してガラス基板上のフォトレジスト層に露光する投影露光装置が用いられている。
【０００３】
ところで、最近では液晶表示基板の大面積化が要求されており、それに伴って投影露光装置においても露光領域（ショット領域）の拡大が望まれている。このショット領域の拡大の手段として、複数の投影光学系を有する走査型露光装置が挙げられる。この走査型露光装置は、光源から射出された光束の光量を均一化するフライアイレンズ等を含む照明光学系と、この照明光学系によって光量を均一化された光束を所望の形状に整形してマスクのパターン領域を照明する視野絞りとを複数備えている。
【０００４】
そして、マスクは、複数配置された照明光学系のそれぞれから射出される光束によって異なる領域（照明領域）をそれぞれ照明される。マスクを透過した光束は、それぞれ各照明光学系に対応して設けられた投影光学系を介してガラス基板上の異なる投影領域にマスクのパターンの像を結像する。そして、マスクとガラス基板とを同期させつつ投影光学系に対して走査することによって、マスク上のパターン領域の全面がガラス基板上に転写される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した構成の走査型露光装置においては、マスクに形成されたパターンの像は複数の投影光学系によって分割されてガラス基板上に投影される。この場合、分割されたパターンの像は隙間無くあるいは所定量だけオーバーラップするようにガラス基板上に投影される。
このような複数の投影光学系を備える露光装置において、基板上の各投影領域（各投影光学系からの露光光によって照射される基板上の各領域）に形成されるパターンの線幅は均一化されることが望ましい。しかしながら各々の投影光学系の特性（結像特性など）に差があると、複数の照明光学系のそれぞれの照射量を均一にしても基板に形成されるパターンの線幅が投影領域毎に異なるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、複数の照明光学系からマスクに露光光を照明し、各照明光学系に対応して配された複数の投影光学系を介してマスクに形成されたパターンの像を基板上に転写するに際し、基板上に形成されるパターンの線幅が各投影領域において均一化できる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜図９に対応付けした以下の構成を採用している。すなわち、本発明に係る露光方法は、複数の照明光学系（４ａ〜４ｇ）からマスク（Ｍ）に露光光を照明し、照明光学系（４ａ〜４ｇ）のそれぞれに対応して配された複数の投影光学系（５ａ〜５ｇ）を介してマスク（Ｍ）のパターンの像を基板（Ｗ）上に転写する露光方法において、予め、基板（Ｗ）上における投影光学系（５ａ〜５ｇ）のそれぞれに対応する投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）の露光光の照射量を所定量に設定して露光処理を行い、この露光処理によって基板（Ｗ）上に形成された各投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）に対応するパターンの像のそれぞれの寸法を計測し、この計測結果に基づいて各寸法が目標値となるように、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の露光光の照射量、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の光学特性、投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光学特性のうち少なくとも１つを、投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）のそれぞれを決定する光学系（４ａ〜４ｇ、５ａ〜５ｇ）ごとにそれぞれ個別に変更することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、基板（Ｗ）上の各投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）に形成されたパターンの寸法のそれぞれの計測結果に基づいて、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の露光光の照射量、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の光学特性、投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光学特性のうち少なくとも１つを、投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）のそれぞれを決定する光学系（４ａ〜４ｇ、５ａ〜５ｇ）ごとにそれぞれ個別に変更することにより、各光学系（４ａ〜４ｇ、５ａ〜５ｇ）の特性に違い等がある場合でもこれらの影響を受けることなく基板（Ｗ）上の複数の投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）に形成されるパターンの寸法を確実に一致することができる。
このとき、予め、基板（Ｗ）上の各投影光学系（５ａ〜５ｇ）に対応する投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）の露光光の照射量を例えば均一にするなど所定量に設定して露光処理を行うことにより、形成されるパターンの寸法はある程度一致する。そして、このパターンの寸法を計測することにより、計測は、例えば短い処理時間を実現することができるなど、効率良く行われる。
なお、寸法とは、パターンの線幅や間隔、パターン位置など、基板Ｗの板面に沿う方向の寸法値を指す。この場合、ホール状のパターンの径も含まれる。
また、投影領域とは、各投影光学系からの露光光によって照射される基板上の各領域を指す。
【０００９】
このとき、照明光学系（４ａ〜４ｇ）のそれぞれの露光光の照射量を変更する際、露光光の照射量変化量とパターンの像の寸法変化量との関係を予め求め、この関係に基づいて照明光学系（４ａ〜４ｇ）の露光光の照射量を変更することによって、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の最適な露光光の照射量が効率良く求められる。
【００１０】
本発明に係る露光装置は、光源（１１）からの露光光をマスク（Ｍ）に照明する複数の照明光学系（４ａ〜４ｇ）と、照明光学系（４ａ〜４ｇ）のそれぞれに対応して配され、露光光によって照明されるマスク（Ｍ）のパターンの像を基板（Ｗ）上に転写する複数の投影光学系（５ａ〜５ｇ）とを備えた露光装置において、基板（Ｗ）上に形成された投影光学系（５ａ〜５ｇ）のそれぞれの投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）に対応するパターンの像の寸法を計測する寸法計測系（３０）と、寸法計測系（３０）の計測結果に基づいて、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の露光光の照射量、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の光学特性、投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光学特性のうち少なくとも１つを、投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）のそれぞれを決定する光学系（４ａ〜４ｇ、５ａ〜５ｇ）ごとにそれぞれ個別に変更する制御系（７）とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、基板（Ｗ）上の各投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）のパターンの寸法は寸法計測系（３０）によって計測され、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の露光光の照射量、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の光学特性、投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光学特性のうち少なくとも１つがこの寸法計測系（３０）の計測結果によってそれぞれ変更される。このように、各照明光学系（４ａ〜４ｇ）の露光光の照射量、各照明光学系（４ａ〜４ｇ）の光学特性、各投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光学特性は、基板（Ｗ）上の各投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）に形成されたそれぞれのパターンの寸法の計測結果に基づいて調整されるので、例えばそれぞれの光学系（４ａ〜４ｇ、５ａ〜５ｇ）の特性などが異なっている場合においてもこれらの影響を受けること無く、基板（Ｗ）上に形成される投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）ごとのパターンの寸法は均一化される。
【００１２】
このとき、基板（Ｗ）上における投影光学系（５ａ〜５ｇ）のそれぞれに対応する投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）の露光光の照射量を計測する照射量計測系（２２）を設けるとともに、制御系（７）は、照射量計測系（２２）の計測結果に基づいて照明光学系（４ａ〜４ｇ）のそれぞれの露光光の照射量を変更可能とすることにより、各照明光学系（４ａ〜４ｇ）の露光光の照射量の調整は、例えば基板（Ｗ）上の各投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）における露光光の照射量を照射量計測系（２２）によって計測し、このときの各照射量が均一になるように各照明光学系（４ａ〜４ｇ）の照射量を調整した後、寸法計測系（３０）の計測結果に基づいて行われる。
【００１３】
また、投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光学特性としてそれぞれの焦点位置を焦点位置調整装置（５８、５８ａ、６１、６１ａ、ＬＣ）を用いて調整することにより、投影光学系の解像力が変化してパターンの像の見かけ上の寸法が変化するので、基板（Ｗ）上の複数の投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）に形成されるそれぞれのパターンの寸法を調整することができる。
【００１４】
また、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の光路上の所定の位置に、露光光を通過可能な可変の開口を有する光学部材（７０）を設け、この光学部材（７０）の開口を調整することによっても、解像力が変化するので、パターンの寸法を調整することができる。
【００１５】
また、投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光学特性としてそれぞれの開口数を開口数調整装置（８０）を用いて調整することによっても、パターンの像の見かけ上の寸法が変化するので、形成されるパターンの寸法を調整することができる。
【００１６】
また、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の光学特性としてこの照明光学系（４ａ〜４ｇ）のそれぞれによる露光光の波長を波長調整装置（１３）を用いて変更することによっても、パターンの寸法を調整することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
《第１実施形態》
以下、本発明の露光方法及び露光装置の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の露光装置の概略構成図であり、図２は図１のうち、マスクＭ及び基板Ｗを保持したキャリッジ９を説明するための斜視図である。
【００１８】
図１、図２において、露光装置１は、光源１１からの光束（露光光）をマスクＭに照明する複数の照明光学系４（４ａ〜４ｇ）と、この照明光学系４内に配され、光束を通過させる開口Ｓの面積を調整してこの光束によるマスクＭの照明範囲を規定する視野絞り８と、これら各照明光学系４に対応して配され、露光光によって照明されるマスクＭのパターンの像を基板Ｗ上に転写する複数の投影光学系５（５ａ〜５ｇ）と、各照明光学系４の露光光の照射量を調整する制御部（制御系）７とを備えている。
【００１９】
さらにこの露光装置１には、基板Ｗ上に形成された各投影光学系５に対応する位置（投影領域）のパターンの像の形状のうち、寸法を計測する寸法計測系３０が備えられており、制御部７は寸法計測系３０の計測結果に基づいて各照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量を独立して調整可能となっている。また、基板Ｗはキャリッジ９のうち下段側に設けられている基板ステージ９ａに保持されており、一方、マスクＭはキャリッジ９の上段側に設けられているマスクステージ９ｂに保持されている。そして、これら基板Ｗ及びマスクＭはキャリッジ９によって一体的に保持されている。
【００２０】
照明光学系４は、超高圧水銀ランプ等からなる光源１１と、この光源１１を駆動するための光源駆動部（電源）１１ａと、光源１１から射出された光束を集光する楕円鏡１２と、この楕円鏡１２によって集光された光束のうち露光に必要な波長のみを通過させる波長フィルタ（波長調整装置）１３と、この波長フィルタ１３を通過した光束を均一な照度分布の光束に調整するフライアイレンズ１５と、レンズ系１４、１６、１７とを備えている。このとき、視野絞り８はフライアイレンズ１５からの光束が入射されるレンズ系１６とレンズ系１７との間に配されている。
【００２１】
照明光学系４は複数（本実施形態では４ａ〜４ｇの７つ）配置されており（但し、図１中では便宜上レンズ系１７に対応するもののみ示している）、複数の照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれから射出された露光光はマスクＭ上の異なる少量域（照明領域）をそれぞれ照明する。
【００２２】
視野絞り８は、例えば平面Ｌ字状に屈曲する一対の羽根を光束の光軸と直交させた状態で組み合わせて矩形状の開口Ｓを生じさせるものであって、これらの羽根は図示しない駆動機構によって光軸と直交する面内で移動可能とされている。すなわち視野絞り８はこれら羽根の位置の変化に伴って開口Ｓの大きさを変化可能とされており、フライアイレンズ１５から入射される光束のうち開口Ｓを通過した光束（露光光）のみをレンズ系１７側に送るようになっている。この視野絞り８は、各照明光学系４ａ〜４ｇに対応するように複数設けられている。
【００２３】
マスクステージ９ｂに保持されているマスクＭには、基板Ｗに転写されるべきパターンが形成されている。そして、各視野絞り８によりその照明領域を規定され各レンズ系１７を透過した各露光光によって、マスクＭは異なる領域（照明領域）をそれぞれ照明されるようになっている。
【００２４】
照明光学系４ａ〜４ｇの各光路中のうち、フライアイレンズ１５とレンズ系１６との間にはハーフミラー１８が設けられている。このハーフミラー１８は照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれの光束の一部をレンズ系１９を介してディテクタ２０に入射させるようになっている。このディテクタ２０は、各照明光学系４ａ〜４ｇに対応して複数（この場合７つ）設けられており、常時、各照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれの光束の強度を独立して検出するとともに、各検出信号を制御部７に送出するようになっている。すなわち、各照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量（各照明光学系４ａ〜４ｇにそれぞれ設けられている各光源１１の照射量）は、各ディテクタ２０によって独立して検出可能に設けられており、それぞれの検出信号は制御部７に送出されるようになっている。
【００２５】
レンズ系１４の光路下流側にはフィルタ４１が設けられている。このフィルタ４１は、図３に示すように、ガラス板４１ａ上にＣｒ等ですだれ状にパターンニングされたものであって、透過率がＹ方向に沿ってある範囲で線形に漸次変化するように形成されている。そして、このフィルタ４１に接続したフィルタ駆動部４２は、制御部７の指示に基づいてフィルタ４１をＹ方向に移動させるものである。制御部７はディテクタ２０の検出結果に基づいて、フィルタ駆動部４２を駆動してフィルタ４１を移動し、各光路毎の光量を調整するようになっている。
【００２６】
投影光学系５（５ａ〜５ｇ）は、開口Ｓによって規定されたマスクＭの照明範囲に存在するパターンの像を基板Ｗに結像させ、基板Ｗの特定領域にパターンの像を露光するためのものであって、各照明光学系４ａ〜４ｇに対応して配置されている。このとき投影光学系５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇと投影光学系５ｂ、５ｄ、５ｆとが２列に千鳥状に配列されており、これら各投影光学系５ａ〜５ｇは照明光学系４ａ〜４ｇから射出しマスクＭを透過した複数の露光光を透過させ、基板ステージ９ａに保持されている基板ＷにマスクＭに形成されたパターンの像を投影するようになっている。すなわち各投影光学系５ａ〜５ｇを透過した露光光は、基板Ｗ上の異なる投影領域にマスクＭの照明領域に対応したパターンの像を結像する。
【００２７】
各投影光学系５ａ〜５ｇは、図４に示すように、マスクＭを透過した露光光が入射する像シフト機構５３と、２組の反射屈折型光学系５４、５５と、視野絞り５６と、倍率調整機構５７とを備えている。
【００２８】
像シフト機構５３は、例えば、２枚の平行平板ガラスがそれぞれＹ軸まわりもしくはＺ軸まわりに回転することで、マスクＭのパターンの像をＸ方向もしくはＹ方向にシフトさせるものである。像シフト機構５３を透過した露光光は、１組目の反射屈折型光学系５４に入射する。
【００２９】
反射屈折型光学系５４は、マスクＭのパターンの中間像を形成するものであって、直角プリズム５８とレンズ５９と凹面鏡６０とを備えている。直角プリズム５８にはプリズム移動装置５８ａが接続されており、このプリズム移動装置５８ａによって、直角プリズム５８はＺ軸まわりに回転し、マスクＭのパターンの像を回転させるようになっている。さらに、直角プリズム５８は、プリズム移動装置５８ａによって図中、光路に対して出し入れ方向（Ｘ方向）に移動可能となっている。
【００３０】
マスクＭのパターンの中間像の位置には視野絞り５６が配置されている。視野絞り５６は、基板Ｗ上での投影領域Ｐａ〜Ｐｇ（図５参照）を設定するものである。視野絞り５６を通過した露光光は、２組目の反射屈折型光学系５５に入射する。反射屈折型光学系５５は、反射屈折型光学系５４と同様に、直角プリズム６１とレンズ６２と凹面鏡６３とを備えている。また、直角プリズム６１にもプリズム移動装置６１ａが接続されていて、Ｚ軸まわりに回転自在となっており、マスクＭのパターンの像を回転させるようになっている。さらに、直角プリズム６１は、プリズム移動装置６１ａによって図中、光路に対して出し入れ方向（Ｘ方向）に移動可能となっている。
【００３１】
反射屈折型光学系５５から出射された露光光は、基板Ｗ上にマスクＭのパターンの像を正立等倍で結像する。反射屈折型光学系５５には、倍率調整機構５７が、レンズ６２を通り、直角プリズム６１に至る光路中に設けられている。倍率調整機構５７は、例えば、平凸レンズ、両凸レンズ、平凸レンズの３枚のレンズから構成され、平凸レンズと平凹レンズとの間に位置する両凸レンズを光軸方向に移動させることにより、マスクＭのパターンの像の倍率を変化させるようになっている。
なお、倍率調整機構５７は、凹面鏡６３で反射され、レンズ６２に至る光路中に設けるようにしてもよい。又、反射屈折型光学系５５と基板Ｗとの間に倍率調整機構５７を設けるようにしてもよい。
【００３２】
マスクＭ及び基板Ｗを一体的に保持するキャリッジ９は、図中Ｘ方向に移動可能に設けられている。この場合、図２に示すように、キャリッジ９は図示しない駆動源によってＸガイド軸２３に沿って移動可能に設けられている。すなわち、キャリッジ９をＸガイド軸２３に沿って移動させることにより、キャリッジ９は照明光学系４及び投影光学系５に対して相対移動するように設けられている。このとき各照明光学系４ａ〜４ｇと各投影光学系５ａ〜５ｇとは図示しない固定支持部によって固定されている。
【００３３】
千鳥格子状に配置されている各投影光学系５ａ〜５ｇは、隣合う投影光学系どうし（例えば投影光学系５ａと５ｂ、５ｂと５ｃ）をＸ方向に所定量変位させるように配置されている。したがって、図５に示すように、各投影光学系５ａ〜５ｇを透過する露光光によって形成される基板Ｗ上の投影領域Ｐａ〜Ｐｇのうち、隣合う領域どうし（例えばＰａとＰｂ、ＰｂとＰｃ）は図のＸ方向に所定量変位されるように投影される。このとき、隣合う投影領域の端部どうしが、図５のＹ方向に所定量（例えば５ｍｍ）重複させるように配置されている。すなわち、上記複数の投影光学系５ａ〜５ｇは各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの配置に対応するようにＸ方向に所定量変位するとともにＹ方向に重複して配置されている。また、複数の照明光学系４ａ〜４ｇの配置は、マスクＭ上の照明領域が上記の投影領域Ｐａ〜Ｐｇと同様の配置となるように、すなわち投影光学系５ａ〜５ｇに対応するように配置される。なお、この場合、各投影光学系５ａ〜５ｇはいずれも等倍正立系となっている。
【００３４】
そして、マスクＭ及び基板Ｗを一体で保持するキャリッジ９がＸガイド軸２３に沿って移動されることにより、つまり照明光学系４及び投影光学系５に対してＸ方向に走査されることにより、マスクＭに形成されたパターンの像の全面が、基板Ｗ上のショット領域ＥＡに転写される。
【００３５】
キャリッジ９のうち、基板Ｗを保持する側である基板ステージ９ａの一部には、この基板Ｗ上の各投影光学系５ａ〜５ｇに対応する位置の露光光の照射量を計測する照度センサ（照射量計測系）２２が設けられている。この照度センサ２２は、キャリッジ９上にＹ方向にガイド軸２４を有しており、基板Ｗと同一平面の高さになるように設置されている。すなわち照度センサ２２は、照度センサ駆動部２１によってキャリッジ９（基板ステージ９ａ）の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に移動可能に設けられている。
【００３６】
この照度センサ２２は、１回又は複数回の露光に先立ち、キャリッジ９のＸ方向の移動と照度センサ駆動部２１のＹ方向の移動とによって投影光学系５ａ〜５ｇに対応する各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの下で走査される。したがって基板Ｗの露光面上の照明光強度（照度）は照度センサ２２によって２次元的に検出されるようになっている。そしてこの照度センサ２２によって検出された照度データは制御部７に送出される。
【００３７】
線幅計測機（寸法計測系）３０は、各投影光学系５ａ〜５ｇに対応する各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに形成されたパターンの寸法を計測するためのものである。この場合、線幅計測機３０は、基板Ｗ上に形成されたパターンの線幅を計測するものであって、例えば光波干渉式測定機や測長ＳＥＭなどの、光学式、あるいは電子ビーム式などの測定機を用いることができる。
なお、ここで言う寸法とは、パターンの線幅や間隔、パターン位置など、基板Ｗの板面に沿う方向の寸法値を指す。この場合、ホール状のパターンの径も含まれる。
【００３８】
この線幅計測機３０は、マスクＭのパターンの像を投影され現像処理を終えた基板Ｗ上の各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの線幅を計測するためのものであって、現像処理を施され基板ステージ９ａに保持された基板Ｗのパターンの線幅の計測を行うためにキャリッジ９近傍に設けられる。そして、この線幅計測機３０によって検出された基板Ｗ上の各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの線幅データ（寸法データ）は、制御部７に送出されるようになっている。
【００３９】
このような構成を持つ露光装置１によってマスクＭのパターンの像を基板Ｗ上に転写する動作について説明する。
露光に先立ち、照度センサ２２が照度センサ駆動部２１によってＹ方向に駆動されるとともに、キャリッジ９がＸ方向に駆動される。これによって照度センサ２２は投影光学系５ａ〜５ｇに対応した投影領域Ｐａ〜Ｐｇの下で走査される。このとき基板Ｗの露光面上の照度は走査する照度センサ２２によって計測される。
【００４０】
照度センサ２２によって検出された、基板Ｗ上における各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれの照度の検出信号は制御部７に送出される。制御部７は、この照度センサ２２の検出信号に基づいて、各投影光学系５ａ〜５ｇに対応する投影領域Ｐａ〜Ｐｇの照度を均一にするように、各照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量を各ディテクタ２０によって検出しつつ調整する。
すなわち、露光処理を行う前に、照度センサ２２を用いて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの露光光の照度が均一になるように設定する。
【００４１】
次いで、マスクＭ及び基板Ｗが図示しないローダによってそれぞれマスクステージ９ｂ及び基板ステージ９ａに供給される。各ステージ９ａ及び９ｂに供給された基板Ｗ及びマスクＭは、照明光学系４及び投影光学系５に対し図示しないアライメント系によってアライメントを施される。
【００４２】
マスクＭ及び基板Ｗのアライメント終了後、キャリッジ９がＸガイド軸２３に沿って駆動される。マスクＭ及び基板Ｗはキャリッジ９に保持された状態で一体に走査される。一方、照明光学系４ａ〜４ｇからはマスクＭに向かって露光光が射出される。これらの露光光は走査するマスクＭを透過し、それぞれ各照明光学系４ａ〜４ｇに対応して設けられた投影光学系５ａ〜５ｇを介して、マスクＭとともに走査する基板Ｗ上の異なる投影領域Ｐａ〜ＰｇにマスクＭのパターンの像を結像する。こうしてマスクＭに形成されたパターンの像は基板Ｗに転写される。 このように、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの照度が均一になるように制御された状態で、基板Ｗに対する１回の露光が施される。
【００４３】
各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれの照度を均一化された状態で露光処理された基板Ｗに対して現像処理が施される。現像処理を終えた基板Ｗは、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに形成されたパターンの線幅を線幅計測機３０によって計測される。線幅計測機３０は、計測した線幅データを制御部７に送出する。制御部７は、線幅計測機３０の計測結果に基づいて各照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量を調整する。
【００４４】
制御部７は、予め基板Ｗ上に各投影光学系５ａ〜５ｇに対応して形成された各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの寸法を線幅計測機３０に計測させ、この計測結果に基づいて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの線幅が目標値となるように各照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量を調整する。
【００４５】
このとき制御部７は、予め求めておいた露光光の照射量変化量とパターンの像の線幅変化量（寸法変化量）との関係に基づいて照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量の調整を行う。
【００４６】
この場合、露光光の照射量を任意に変化させたときの、基板Ｗ上のパターンの像の線幅変化量のデータを予め複数求め、この複数のデータ（データテーブル）に基づいて線幅計測機３０の計測結果と目標値（目標の線幅）とを一致させるように照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量が調整される。
すなわち、照明光学系４の照射量変化量と基板Ｗのパターンの像の線幅変化量との関係は、照明光学系４の照射量変化量に対する基板Ｗのパターンの像の線幅変化量の実験的な同定結果に基づいて予め設定することができる。
【００４７】
あるいは、上述したようなデータテーブルに基づいて、照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量変化量とこれに対する基板Ｗのパターンの像の線幅変化量との関係を関係式として求め、この関係式に基づいて、線幅計測機３０の計測結果から照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量を調整してもよい。すなわち、照射量変化量と線幅変化量との関係の複数条件におけるデータを求め、このデータに対してフィッティングを行うことにより、関係式が求められる。
【００４８】
上述のようなデータテーブルあるいは関係式に基づいて、制御部７は基板Ｗ上のパターンの像の線幅を目標の線幅とするように照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量の調整を行う。つまり、線幅計測機３０によるパターンの像の線幅の計測結果と前記データテーブル或いは関係式とに基づいて、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれのパターンの線幅が目標値となるように、具体的には各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれのパターンの線幅が均一になるように、照明光学系４ａ〜４ｇに付設されたディテクタ２０で露光光の照射量を検出しつつ、制御部７によって各照明光学系４ａ〜４ｇ（つまり光源１１の電源１１ａ）の出力が調整される。
そして、露光光の照射量の調整が終了したら、改めて基板Ｗに対する露光処理が施される。
【００４９】
このように、基板Ｗ上に形成されたパターンの線幅（寸法）を計測しこの計測結果に基づいて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの線幅が均一になるように各照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量が独立して調整されるので、基板Ｗ上に形成される複数の投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの線幅は確実に均一化される。
【００５０】
つまり、例えば各照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量が均一に設定されていても、投影光学系５をはじめとする各レンズ系の特性の違いなどによって基板Ｗ上に形成される線幅は各投影領域Ｐａ〜Ｐｇによってばらつきを生じる場合がある。
【００５１】
しかしながら、露光及び現像処理によって基板Ｗに形成された各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの線幅を直接的に計測し、この計測結果に基づいて各照明光学系４ａ〜４ｇの照射量をそれぞれ独立して調整することにより、投影光学系５をはじめとする各レンズ系や各機器の特性のばらつき、あるいはレジスト感度などのばらつきがあっても、基板Ｗの各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの線幅は確実に均一化される。したがって、製造される基板Ｗの歩留まりは向上される。
【００５２】
そして照明光学系４の露光光の照射量変化量と基板Ｗ上に形成されたパターンの像の線幅変化量との関係を関係式としてあるいはデータテーブルとして予め求め、この関係に基づいて照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量の調整を行うことによって、照明光学系４ａ〜４ｇは最適な露光量に効率良く設定される。
【００５３】
なお、関係式は、前述したように、照射量変化量に伴う線幅変化量の複数のデータに基づくフィッティングによって求められるが、この場合の一例として、
ΔＤ＝（ａ（Ｅ／Ｅ₀ ）＋ｂ）ΔＥ ・・・（１）
が挙げられる。ここで、
Ｅ：照射量
ΔＥ：照射量変化量
Ｄ：線幅（μｍ）
ΔＤ：線幅変化量（μｍ）
Ｅ₀ ：最適照射量（ライン・アンド・スペースが一致する照射量）
ａ：フィッティングより求められるパラメータ
ｂ：フィッティングより求められるパラメータ
である。
例えば、ａ＝−３、ｂ＝５においてＥ＝Ｅ₀ の場合、照射量変化量ΔＥ１０％に対して線幅変化量ΔＤは０．２μｍとなる。この（１）式のような関係式を予め求め、目標とする線幅変化量ΔＤに対して照射量を変化させることにより、容易に効率良く各照明光学系４ａ〜４ｇの最適な照射量が求められる。
【００５４】
線幅計測機３０によって基板Ｗのパターンの線幅を計測する際において、予め基板Ｗの各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに対する露光光の照射量を照度センサ２２によって計測しこれに基づいて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの照度を均一化しておくことにより、線幅計測機３０による線幅計測（寸法計測）は均一な照度によって露光された基板Ｗに対して行われる。したがって線幅計測は効率良く行われる。
【００５５】
すなわち、基板Ｗ上の各投影領域Ｐａ〜Ｐｇにおける露光光の照射量を均一化された状態としておくことにより、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの線幅はある程度一致される。したがって、線幅計測機３０における基板Ｗ上の各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの線幅の計測は、例えば短い処理時間を実現することができるなど、効率良く行われる。
また、露光装置１に線幅計測機３０の信号線を接続するように説明したが、オペレータが露光装置１とは別の線幅計測装置でのパターンの寸法を計測し、露光装置１にそのパターンの寸法の値を入力するようにしてもよい。
また、求めたパターンの寸法から最適な照射量を制御部７に指示するようにしてもよい。
【００５６】
なお、基板Ｗ上に形成されるパターンの形状は、線幅を有するものに限るものではない。例えば、この露光装置１は、コンタクトホールの製造に適用することができる。液晶表示素子パターン用基板に形成されるコンタクトホールは基板Ｗ上に均一の大きさで形成される必要があるが、本実施形態の露光方法及び露光装置によって製造することにより、パターンの形状がホール状のものであっても、複数の投影領域のそれぞれのパターンの形状を均一に設けることができる。
【００５７】
《第２実施形態》
次に、本発明の露光方法及び露光装置の第２実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで、前述した第１実施形態と同一もしくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略もしくは省略するものとする。
【００５８】
第１実施形態においては、基板Ｗ上に形成された各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに対応するパターンのそれぞれの寸法を計測し、この計測結果に基づいて、各寸法が目標値となるように各照明光学系の露光光の照射量の変更を行ったが、第２実施形態においては、基板Ｗに形成されるパターンの寸法を目標値にするために、投影光学系５の光学特性のうち、投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれの焦点位置の変更を行う。
【００５９】
この投影光学系５（５ａ〜５ｇ）の焦点位置を変更可能な焦点位置調整装置は、図４に示した投影光学系５のうち、直角プリズム５８（あるいは６１）を図中、Ｘ方向に移動可能なプリズム移動装置５８ａ（６１ａ）によって構成されている。そして、プリズム移動装置５８ａによって直角プリズム５８をＸ方向に所定量だけ移動することにより、投影光学系５の焦点位置が変化する。直角プリズム５８とこの直角プリズム５８を移動可能なプリズム移動装置５８ａとを備えた焦点位置調整装置によって投影光学系５の焦点位置を変更することにより、投影光学系５の焦点位置と基板Ｗの露光処理面とは一致しなくなり、投影光学系５を透過した露光光は基板Ｗの露光処理面においてデフォーカス状態となる。したがって、基板Ｗ上に形成されるパターンの像の線幅は、見かけ上、太くなる。そして、このデフォーカス状態で露光処理を行うことにより、基板Ｗに形成されるパターンの線幅は、基板Ｗの露光処理面と投影光学系５の焦点位置とを一致させた状態で露光処理を行った場合より太く形成される。
【００６０】
以上説明したような構成を備えた露光装置１によってマスクＭに形成されたパターンの像を基板Ｗ上に転写する動作について説明する。
まず、第１実施形態同様、露光処理を行う前に照度センサ２２を用いて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの露光光の照度が均一になるように設定する。次いで、マスクＭ及び基板Ｗをマスクステージ９ｂ及び基板ステージ９ａにそれぞれロードした後、基板Ｗに対する１回目の露光処理を行う。
【００６１】
各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれの照度を均一化した状態で露光処理された基板Ｗに対して現像処理を行う。次いで、線幅計測機３０が、現像処理を施された基板Ｗの各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに形成されたパターンの線幅を計測し、計測した線幅データを制御部７に出力する。制御部７は、線幅計測機３０の計測結果に基づいて、各投影光学系５ａ〜５ｇのプリズム移動装置５８ａ（または６１ａ）をそれぞれ個別に駆動する。このプリズム移動装置５８ａ（６１ａ）の駆動によって直角プリズム５８（または６１）がそれぞれＸ方向に移動することにより、各投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれの焦点位置が個別に変更される。
【００６２】
このとき、制御部７は、予め求めておいた投影光学系５の焦点位置の変化量とそのときに形成されるパターンの像の線幅変化量（寸法変化量）との関係（データテーブル、関係式）に基づいて、基板Ｗ上でのパターンの像の線幅が目標値となるようにプリズム駆動装置５８ａを駆動して投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれの焦点位置の調整を行う。具体的には、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれのパターンの線幅が均一になるように、投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれの焦点位置を調整する。例えば、ある投影領域でのパターンの線幅を太くしたい場合には、基板Ｗの露光処理面に対して焦点位置を大きくずらすようにする。
そして、各投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれの焦点位置の調整が終了したら、改めて基板Ｗに対する露光処理を行う。
【００６３】
このように、基板Ｗに形成されたパターンの線幅（寸法）を計測し、この計測結果に基づいて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの線幅が均一になるように各投影光学系５ａ〜５ｇの焦点位置をそれぞれ独立して変更することにより、基板Ｗ上に形成される複数の投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの線幅は確実に均一化される。このとき、例えば、線幅計測機３０によって、ある投影領域の基板Ｗ上のパターンの線幅が他の投影領域のパターンの線幅より細いと計測されたら、この投影領域に対応する投影光学系５の焦点位置と基板Ｗの露光処理面とをずらして見かけ上のパターンの像の線幅を太くすることにより、基板Ｗに形成されるパターンの線幅を太くすることができる。
【００６４】
なお、本実施形態においては、投影光学系５の焦点位置を変更する焦点位置調整装置は、投影光学系５を構成する直角プリズム５８を移動するプリズム移動装置５８ａによって構成されているが、例えば、図６に示すように、投影光学系５の光路上の所定の位置に配置されたレンズコントローラＬＣによって構成することができる。このレンズコントローラＬＣは、図６に示すように、直角プリズム６１の光路下流側に設けられた露光光を透過可能な箱体によって構成されており、この箱体によって形成された密閉空間のガスの種類や圧力、あるいは温度を変化させて屈折率を調整することにより、投影光学系５の焦点位置を所望の位置に変更可能とするものである。このとき、直角プリズム５８（６１）はＸ方向に移動しない。
【００６５】
あるいは、レンズコントローラＬＣを箱体によって構成せずに、例えば、図７に示すように、複数（２つ）のプリズムＬＣ１、ＬＣ２を組み合わせた構成とすることもできる。そして、これらプリズムＬＣ１、ＬＣ２を露光光の光路に対して垂直方向にそれぞれ移動させることにより、投影光学系５の焦点位置が変更される。
【００６６】
さらに、焦点位置調整装置を、異なる光学特性（屈折率）を有する複数の光学部材（光学装置）と、この光学部材のそれぞれを投影光学系の光路上の所定の位置に対して出し入れ可能に支持する支持機構とによって構成し、複数用意された光学部材のうち、所定の光学部材を光路上に配置させることにより、投影光学系の焦点位置を変更することができる。
【００６７】
《第３実施形態》
次に、本発明の露光方法及び露光装置の第３実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで、前述した第１、第２実施形態と同一もしくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略もしくは省略するものとする。
【００６８】
第１実施形態においては、基板Ｗ上における各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに対応するパターンの寸法を計測し、この計測結果に基づいて各寸法が目標値となるように、照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれの露光光の照射量を変更する構成であり、第２実施形態においては、投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれのの焦点位置を変更する構成であったが、第３実施形態においては、照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれの光路上の所定の位置に露光光を通過可能な可変の開口を有する光学部材を設け、この開口の大きさを変更することによって基板Ｗ上でのパターンの像の線幅を調整するものである。
【００６９】
本実施形態においては、図１に示したように、照明光学系４ａ（４ｂ〜４ｇ）のうちフライアイレンズ１５の光路下流側に、露光光を通過可能な可変の開口を有する可変絞り（光学部材）７０を設け、この開口の大きさを調整することによって、基板Ｗ上に形成されるパターンの線幅を調整する。この可変絞り７０は、フライアイレンズ１５から見た瞳面に配置されている。そして、この開口の大きさが変化することによって光学系の解像力が変化するようになっており、この解像力の変化に伴って基板Ｗに形成されるパターンの線幅（寸法）が変化するようになっている。
【００７０】
つまり、可変絞り７０の開口を小さくすると解像力が低くなるため、基板Ｗ上のパターンの像の見かけ上の線幅は太くなり、一方、開口を大きくすると解像力が高くなるため、基板Ｗ上のパターンの像の見かけ上の線幅は細くなる。
【００７１】
以上説明したような構成を有する露光装置１によって露光処理を行う場合には、上記第１、第２実施形態と同様、まず、露光処理を行う前に照度センサ２２を用いて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの露光光の照度が均一になるように設定する。そして、マスクＭ及び基板Ｗをマスクステージ９ｂ及び基板ステージ９ａにそれぞれロードした後、基板Ｗに対する１回目の露光処理を行う。そして、この基板Ｗに対して現像処理を行い、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに形成されたパターンの線幅を線幅計測機３０によって計測する。制御部７は、線幅計測機３０の計測結果に基づいて、各照明光学系４ａ〜４ｇにそれぞれ設けられた可変絞り７０の開口の大きさをそれぞれ個別に変更する。
【００７２】
このとき、制御部７は、予め求めておいた可変絞り７０の開口の大きさの変化量とそのときに形成されるパターンの像の線幅変化量（寸法変化量）との関係（データテーブル、関係式）に基づいて、基板Ｗのパターンの像の線幅が目標の線幅となるように、可変絞り７０のそれぞれの開口の調整を個別に行う。具体的には、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれのパターンの線幅が均一になるように、各照明光学系４ａ〜４ｇにそれぞれ設けられた可変絞り７０の開口の大きさをそれぞれ調整する。例えば、ある投影領域でのパターンの線幅を太くしたい場合には、可変絞り７０の開口を小さくする。
そして、各照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれに配置された可変絞り７０の開口の大きさの調整が終了したら、改めて基板Ｗに対する露光処理を行う。
【００７３】
以上説明したように、各照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれの光路上の所定の位置に設けられた可変絞り７０の開口の大きさをそれぞれ個別に調整することによっても、基板Ｗに形成されるパターンの線幅を調整することができる。このとき、例えば、線幅計測機３０によって、ある投影領域の基板Ｗ上のパターンの線幅が他の投影領域のパターンの線幅より細いと計測されたら、この投影領域に対応する照明光学系４の可変絞り７０の開口を小さくして見かけ上のパターンの像の線幅を太くすることにより、基板Ｗに形成されるパターンの線幅を太くすることができる。一方、パターンの線幅を細くしたい場合には、開口を大きくする。
【００７４】
なお、開口絞り７０の開口を小さくすることによって、基板Ｗ上での露光光の照度は低下するので、開口の大きさを変化させる前と同じ照度を得られるように、ディテクタ２０の検出結果に基づいて、光源駆動部１１ａの出力を上昇させたり、フィルタ４１をフィルタ駆動部４２によって駆動したりして、照度を上昇させるようにする。
【００７５】
なお、本実施形態においても、開口が可変な可変絞り７０を設置する他に、それぞれ異なる大きさの開口を有する絞りを複数用意し、所定の線幅を得たいときに、所定の開口を有する絞りを照明光学系内に配置する構成とすることも可能である。また、可変絞り７０の開口を、輪帯絞りや変形絞りを用いることにより、投影光学系の解像力を変化させるようにしてもよい。
【００７６】
《第４実施形態》
次に、本発明の露光方法及び露光装置の第４実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで、前述した第１〜第３実施形態と同一もしくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略もしくは省略するものとする。
【００７７】
第４実施形態においては、基板Ｗに形成されるパターンの寸法を目標値にするために、投影光学系５の光学特性のうち、投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれの開口数の変更を行う。投影光学系５の開口数を変更するには、図８に示すように、投影光学系５ａ（５ｂ〜５ｇ）のうち、反射屈折型光学系５４の直角プリズム５８と凹面鏡６０との間に、露光光を通過可能な可変の開口を有する可変絞り（開口数調整装置）８０を設け、この開口の大きさを調整することによって、開口数の変更を行う。この可変絞り８０は投影光学系５の像面から見た瞳面の位置に設けられるものであって、開口を変化させることにより投影光学系５の開口数が変化する。
【００７８】
投影光学系５の開口数が変化することによって解像力が変化するようになっており、この解像力の変化に伴って基板Ｗに形成されるパターンの線幅（寸法）が変化するようになっている。つまり、可変絞り８０の開口を小さくすると解像力が低くなるため、基板Ｗ上のパターンの像の見かけ上の線幅は太くなり、一方、開口を大きくすると解像力が高くなるため、基板Ｗ上のパターンの像の見かけ上の線幅は細くなる。
【００７９】
以上説明したような構成を有する露光装置１によってマスクＭのパターンの像を基板Ｗに転写する場合には、上記第１〜第３実施形態と同様、まず、露光処理を行う前に照度センサ２２を用いて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの露光光の照度が均一になるように設定する。そして、マスクＭ及び基板Ｗをマスクステージ９ｂ及び基板ステージ９ａにそれぞれロードした後、基板Ｗに対する１回目の露光処理を行う。そして、この基板Ｗに対して現像処理を行い、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに形成されたパターンの線幅を線幅計測機３０によって計測する。制御部７は、線幅計測機３０の計測結果に基づいて、各投影光学系５ａ〜５ｇの可変絞り８０の開口の大きさをそれぞれ個別に変更する。
【００８０】
このとき、制御部７は、予め求めておいた可変絞り８０の開口の大きさの変化量とそのときに形成されるパターンの像の線幅変化量（寸法変化量）との関係（データテーブル、関係式）に基づいて、基板Ｗのパターンの像の線幅が目標の線幅となるように、可変絞り８０のそれぞれの開口の調整を個別に行う。具体的には、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれのパターンの線幅が均一になるように、各投影光学系５ａ〜５ｇにそれぞれ設けられた可変絞り８０の開口の大きさをそれぞれ調整する。例えば、ある投影領域でのパターンの線幅を太くしたい場合には、可変絞り８０の開口を小さくする。
そして、各投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれに配置された可変絞り８０の開口の大きさの調整が終了したら、改めて基板Ｗに対する露光処理を行う。
【００８１】
以上説明したように、各投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれの光路上の所定の位置に設けられた可変絞り８０の開口の大きさをそれぞれ個別に調整することによっても、基板Ｗに形成されるパターンの線幅を調整することができる。このとき、例えば、線幅計測機３０によって、ある投影領域の基板Ｗ上のパターンの線幅が他の投影領域のパターンの線幅より細いと計測されたら、この投影領域に対応する投影光学系５の可変絞り８０の開口を小さくして見かけ上のパターンの像の線幅を太くすることにより、基板Ｗに形成されるパターンの線幅を太くすることができる。一方、パターンの線幅を細くしたい場合には、開口を大きくする。
【００８２】
なお、本実施形態においても、開口絞り８０の開口を小さくすることによって、基板Ｗ上での露光光の照度は低下するので、開口の大きさを変化させる前と同じ照度を得られるように、ディテクタ２０の検出結果に基づいて、光源駆動部１１ａの出力を上昇させたり、フィルタ４１をフィルタ駆動部４２によって駆動したりして、照度を上昇させるようにする。
【００８３】
さらに、本実施形態においても、開口が可変な可変絞り８０を設置する他に、それぞれ異なる大きさの開口を有する絞りを複数用意し、所定の線幅を得たいときに、所定の開口を有する絞りを投影光学系内に配置する構成とすることも可能である。
【００８４】
本実施形態においては、可変絞り８０は反射屈折型光学系５４に設けられた構成であるが、可変絞り８０は投影光学系５の像面側から見た瞳面に設置されるものであり、反射屈折型光学系５５の直角プリズム６１と凹面鏡６３との間に設置することもできる。
【００８５】
《第５実施形態》
次に、本発明の露光方法及び露光装置の第５実施形態について図面を参照しながら説明する。ここで、前述した第１〜第４実施形態と同一もしくは同等の構成部分については、同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略もしくは省略するものとする。
本実施形態においては、基板Ｗに形成されるパターンの寸法を目標値にするために、露光光の波長の変更を行う。露光光の波長の変更を行うには、図１に示したように、照明光学系４ａ（４ｂ〜４ｇ）に設けられた波長フィルタ（波長調整装置）１３を調整することによて、露光光の波長の変更を行う。
【００８６】
露光光の波長が変化することによって解像力が変化し、この解像力の変化に伴って基板Ｗに形成されるパターンの線幅（寸法）が変化する。つまり、露光光の波長が長くなると解像力が低くなって、基板Ｗ上のパターンの像の見かけ上の線幅は太くなり、一方、波長を短くすると解像力が高くなって、基板Ｗ上のパターンの像の見かけ上の線幅は細くなる。
【００８７】
以上説明したような構成を有する露光装置１によって露光処理を行う場合には、上記第１〜第４実施形態と同様、まず、露光処理を行う前に照度センサ２２を用いて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの露光光の照度が均一になるように設定する。そして、マスクＭ及び基板Ｗをマスクステージ９ｂ及び基板ステージ９ａにそれぞれロードした後、基板Ｗに対する１回目の露光処理を行う。そして、この基板Ｗに対して現像処理を行い、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに形成されたパターンの線幅を線幅計測機３０によって計測する。制御部７は、線幅計測機３０の計測結果に基づいて、各照明光学系４ａ〜４ｇの波長フィルタ１３をそれぞれ調整し、各照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の波長をそれぞれ個別に変更する。
【００８８】
このとき、制御部７は、予め求めておいた露光光の波長の変化量とそのときに形成されるパターンの像の線幅変化量（寸法変化量）との関係（データテーブル、関係式）に基づいて、基板Ｗのパターンの像の線幅が目標の線幅となるように、波長フィルタ１３の調整を行う。具体的には、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれのパターンの線幅が均一になるように、各照明光学系４ａ〜４ｇにそれぞれ設けられた波長フィルタ１３をそれぞれ調整し、所望の波長を有する露光光が各照明光学系４ａ〜４ｇからそれぞれ射出されるようにする。例えば、露光光がｇ線、ｈ線、ｉ線からなっている場合において、ある投影領域でのパターンの線幅を太くしたい場合には、最も長波長であるｇ線成分を増やす（あるいは最も短波長であるｉ線成分を減らす、カットする）ことによって、パターンの線幅を太くすることができる。
そして、各照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれに配置された波長フィルタ１３の調整が終了したら、改めて基板Ｗに対する露光処理を行う。
【００８９】
以上説明したように、各照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれに設けられた波長フィルタ１３をそれぞれ個別に調整し、それぞれの照明光学系４ａ〜４ｇから射出される露光光の波長を変更することによっても、基板Ｗに形成されるパターンの線幅を調整することができる。このとき、例えば、線幅計測機３０によって、ある投影領域の基板Ｗ上のパターンの線幅が他の投影領域のパターンの線幅より細いと計測されたら、露光光の長波長成分を増やして見かけ上のパターンの像の線幅を太くすることにより、基板Ｗに形成されるパターンの線幅を太くすることができる。一方、パターンの線幅を細くしたい場合には、露光光の短波長成分を増やす。
【００９０】
なお、本実施形態においても、露光光の長波長成分を増やすことによって、基板Ｗ上での露光光の照度は低下するので、露光光の波長を変化させる前と同じ照度を得られるように、ディテクタ２０の検出結果に基づいて、光源駆動部１１ａの出力を上昇させたり、フィルタ４１をフィルタ駆動部４２によって駆動したりして、照度を上昇させるようにする。
【００９１】
なお、上記第１〜第５実施形態においては、露光処理を行った後に現像処理を行うことによって基板Ｗに実際にパターンを形成し、このパターンの寸法を計測し、この計測結果に基づいて、パターンの線幅が均一になるように、露光光の照射量の調整や、光学系の光学特性の変更を行う構成であるが、実際に形成されたパターンの線幅（寸法）を計測しなくても、例えばＣＣＤなどの検出装置によって投影領域のパターンの像を検出し、この検出結果に基づいて光学系の光学特性を変更することも可能である。この場合、現像処理を行って実際にパターンを形成し寸法計測をすることなく、このパターンの像の状態（解像力の変化状態）を検出できるので、パターンの像の状態（解像力の変化状態）を任意の時間間隔や所定のタイミングで検出することができる。そして、この検出結果に基づいてパターンの像の状態の調整をその都度行うことができる。
【００９２】
本実施形態の露光装置として、マスクＭと基板Ｗとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、基板Ｗを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置にも適用することができる。
また、図１では、複数の照明光学系４ａ〜４ｇに対して一対一の関係になるように示しているが、光源１１の光束を光ファイバーなどで分けて複数の照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれに分配するようにしてもよい。また、光源１１は複数設けて光束を混合して分配してもよい。この際、照射される露光光の照射量は、ＮＤフィルタなどの透過する光量を変えるフィルタを光路中に挿入することにより所望の照射量となるように調整し、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇにおける露光光の照射量を制御するようにしてもよい。
【００９３】
また、本実施形態の露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用することができる。
【００９４】
露光装置の用途としては、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば、半導体ウェーハに回路パターンを露光する半導体製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００９５】
本実施形態の露光装置の光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｍｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ₂ レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（LaB6）、タンタル（Ta）を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合はマスクを用いる構成としてもよいし、マスクを用いずに直接基板上にパターンを形成する構成としてもよい。
【００９６】
投影光学系の倍率は等倍系のみならず縮小系および拡大系のいずれでもよい。
【００９７】
投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（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および偏向器からなる電子光学系を用いればいい。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。
【００９８】
基板ステージ９ａやマスクステージ９ｂにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【００９９】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【０１００】
基板ステージ９ａの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１０１】
マスクステージ９ｂの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【０１０２】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１０３】
半導体デバイスは、図９に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材となる基板（ウェーハ、ガラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明の露光方法及び露光装置は以下のような効果を有するものである。
本発明によれば、投影光学系ごとに予め計測されたパターンの像の寸法に基づいて、各照明光学系のそれぞれの露光光の照射量や照明光学系、投影光学系の光学特性はそれぞれ調整される。このように、各照明光学系のそれぞれの露光光の照射量や各照明光学系、投影光学系の光学特性は、各投影領域に形成されたそれぞれのパターンの寸法の計測結果に基づいて調整されるので、例えば照明光学系、投影光学系のそれぞれの特性に違い等がある場合でもこれらを補正して、複数の投影領域に形成されるパターンの寸法を一致することができる。したがって、製造される基板の歩留まりは向上する。
【０１０５】
また本発明によれば、照明光学系の露光光の照射量、照明光学系の光学特性または投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つの変化量とパターンの像の寸法変化量との関係を予め求め、この関係に基づいて照明光学系の露光光の照射量、照明光学系の光学特性または投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを調整することによって、複数の投影領域に形成されるパターンの寸法は効率良く一致される。
【０１０６】
また本発明によれば、各投影光学系に対応する位置の露光光の照射量を計測し、その計測結果に基づいて制御系は各照明光学系の露光光の照射量を調整可能とすることにより、各照明光学系の露光光の照射量の調整は、例えば各投影領域における露光光の照射量を計測し、このときの各照射量が均一になるように各照明光学系の照射量を調整した後、寸法計測系の計測結果に基づいて行うことができる。したがって、各投影領域のパターンの形状は効率良く均一化される。
【０１０７】
また本発明によれば、投影光学系の光学特性としてそれぞれの焦点位置を調整することにより、投影光学系の解像力が変化してパターンの像の見かけ上の寸法が変化するので、複数の投影領域に形成されるパターンの寸法を均一にすることができる。
【０１０８】
また本発明によれば、照明光学系の光路上の所定の位置に、露光光を通過可能な可変の開口を有する光学部材を設け、この光学部材の開口を調整することにより、投影光学系の解像力が変化してパターンの像の見かけ上の寸法が変化するので、複数の投影領域に形成されるパターンの寸法を均一にすることができる。
【０１０９】
また本発明によれば、投影光学系の光学特性としてそれぞれの開口数を調整することにより、投影光学系の解像力が変化してパターンの像の見かけ上の寸法が変化するので、形成されるパターンの寸法を均一にすることができる。
【０１１０】
また本発明によれば、照明光学系の光学特性としてこの照明光学系のそれぞれによる露光光の波長を変更することにより、投影光学系の解像力が変化してパターンの像の見かけ上の寸法が変化するので、形成されるパターンの寸法を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の露光装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図３】フィルタを説明するための平面図である。
【図４】投影光学系を説明するための概略構成図である。
【図５】基板上の投影領域を説明するための図である。
【図６】本発明の露光装置の第２実施形態のうち焦点位置調整装置を説明するための図である。
【図７】焦点位置調整装置の他の実施形態を説明するための図である。
【図８】本発明の露光装置の第３実施形態のうち開口数調整装置を説明するための図である。
【図９】半導体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。
【符号の説明】
１ 露光装置
４（４ａ〜４ｇ） 照明光学系
５（５ａ〜５ｇ） 投影光学系
７ 制御部（制御系）
１１ 光源
１３ 波長フィルタ（波長調整装置）
２２ 照度センサ（照射量計測系）
３０ 線幅計測機（寸法計測系）
５８、６１ 直角プリズム（焦点位置調整装置）
５８ａ、６１ａ プリズム移動装置（焦点位置調整装置）
ＬＣ レンズコントローラ（焦点位置調整装置）
７０ 可変絞り（光学部材）
８０ 可変絞り（開口数調整装置）
Ｐａ〜Ｐｇ 投影領域
Ｍ マスク
Ｗ 基板

Claims (23)

1. 複数の照明光学系からマスクに露光光を照明し、複数の前記照明光学系のそれぞれに対応して配された複数の投影光学系を介して前記マスクのパターンの像を形成する露光方法において、
   複数の前記投影光学系をそれぞれ介した前記露光光によって形成される複数の投影領域における前記露光光の照度を均一化する均一化処理と、
   複数の前記投影領域の前記照度が均一化された状態で複数の前記投影光学系によって形成される前記パターンの像の寸法を前記投影光学系ごとに計測する寸法計測処理と、
   前記投影光学系ごとに計測された前記パターンの像の寸法に基づいて、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを前記照明光学系ごとにまたは前記投影光学系ごとに独立して調整する調整処理と、
   を含むことを特徴とする露光方法。
2. 請求項１に記載の露光方法において、
   前記調整処理は、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つの変化量に対して前記パターンの像の寸法変化量が予め対応付けられたデータテーブルと、前記パターンの像の寸法とに基づいて、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを前記照明光学系ごとにまたは前記投影光学系ごとに調整する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、
   前記調整処理は、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つの変化量に対応する前記パターンの像の寸法変化量を示す関係式と、前記パターンの像の寸法とに基づいて、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを前記照明光学系ごとにまたは前記投影光学系ごとに調整することを特徴とする露光方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の露光方法において、
   前記調整処理は、前記寸法計測処理によって計測された前記パターンの像の寸法に基づいて、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを前記照明光学系ごとにまたは前記投影光学系ごとに調整することを特徴とする露光方法。
5. 請求項４に記載の露光方法において、
   前記寸法計測処理は、複数の前記投影光学系によって所定の基板上に転写された前記パターンの像の寸法を計測することを特徴とする露光方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の露光方法において、
   前記照明光学系ごとに該照明光学系の前記露光光の照射量を計測する照射量計測処理を含み、
   前記調整処理は、前記照射量計測処理の計測結果に基づいて、前記照明光学系の前記露光光の照射量を調整することを特徴とする露光方法。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の露光方法において、
   前記調整処理は、前記パターンの像の寸法に基づいて、前記投影光学系の光学特性として該投影光学系の焦点位置を調整することを特徴とする露光方法。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の露光方法において、
   前記調整処理は、前記パターンの像の寸法に基づいて、前記照明光学系の光路上に設けられた光学部材の開口の大きさを前記照明光学系の光学特性として調整することを特徴とする露光方法。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の露光方法において、
   前記調整処理は、前記パターンの像の寸法に基づいて、前記投影光学系の光学特性として該投影光学系の開口数を調整することを特徴とする露光方法。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の露光方法において、
    前記調整処理は、前記パターンの像の寸法に基づいて、前記照明光学系の光学特性として該照明光学系の前記露光光の波長を調整することを特徴とする露光方法。
11. 露光光をマスクに照明する複数の照明光学系と、複数の前記照明光学系のそれぞれに対応して配され、前記露光光によって照明される前記マスクのパターンの像を形成する複数の投影光学系とを備えた露光装置において、
    複数の前記投影光学系をそれぞれ介した前記露光光によって形成される複数の投影領域における前記露光光の照度が均一化された状態で複数の前記投影光学系によって形成される前記パターンの像の寸法を前記投影光学系ごとに計測する寸法計測系と、
    前記投影光学系ごとに計測された前記パターンの像の寸法に基づいて、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを前記照明光学系ごとにまたは前記投影光学系ごとに独立して調整する制御系と、
    を備えることを特徴とする露光装置。
12. 請求項１１に記載の露光装置において、
    前記制御系は、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つの変化量に対して前記パターンの像の寸法変化量が対応付けられたデータテーブルを有し、該データテーブルと前記パターンの像の寸法とに基づいて、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを前記照明光学系ごとにまたは前記投影光学系ごとに調整することを特徴とする露光装置。
13. 請求項１１に記載の露光装置において、
    前記制御系は、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つの変化量に対応する前記パターンの像の寸法変化量を示す関係式を有し、該関係式と前記パターンの像の寸法とに基づいて、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを前記照明光学系ごとにまたは前記投影光学系ごとに調整することを特徴とする露光装置。
14. 請求項１１〜１３のいずれかに記載の露光装置において、
    前記制御系は、前記寸法計測系によって計測された前記パターンの像の寸法に基づいて、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを前記照明光学系ごとにまたは前記投影光学系ごとに調整することを特徴とする露光装置。
15. 請求項１４に記載の露光装置において、
    前記寸法計測系は、複数の前記投影光学系によって所定の基板上に転写された前記パターンの像の寸法を計測することを特徴とする露光装置。
16. 請求項１１〜１３のいずれかに記載の露光装置において、
    前記パターンの像の寸法を入力する寸法入力手段を備え、
    前記制御系は、前記寸法入力手段から入力された前記パターンの像の寸法に基づいて、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを前記照明光学系ごとにまたは前記投影光学系ごとに調整することを特徴とする露光装置。
17. 請求項１１〜１３のいずれかに記載の露光装置において、
    前記制御系と前記パターンの像の寸法を計測する寸法計測機とを接続するとともに該寸法計測機の計測結果を前記制御系に入力する接続手段を備え、
    前記制御系は、前記接続手段から入力された前記計測結果に基づいて、前記照明光学系の前記露光光の照射量、前記照明光学系の光学特性または前記投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを前記照明光学系ごとにまたは前記投影光学系ごとに調整することを特徴とする露光装置。
18. 請求項１１〜１７のいずれかに記載の露光装置において、
    前記照明光学系ごとに該照明光学系の前記露光光の照射量を計測する照射量計測手段を備え、
    前記制御系は、前記照射量計測手段の計測結果に基づいて前記照明光学系の前記露光光の照射量を調整することを特徴とする露光装置。
19. 請求項１１〜１８のいずれかに記載の露光装置において、
    前記投影光学系ごとに該投影光学系の焦点位置を変化させる焦点位置調整装置を備え、
    前記制御系は、前記パターンの像の寸法に基づいて前記焦点位置調整装置を調整することを特徴とする露光装置。
20. 請求項１１〜１９のいずれかに記載の露光装置において、
    前記照明光学系ごとに該照明光学系の光路上に設けられ、前記露光光に対する大きさが変更可能な開口を有する光学部材を備え、
    前記制御系は、前記パターンの像の寸法に基づいて前記光学部材の前記開口を調整することを特徴とする露光装置。
21. 請求項１１〜２０のいずれかに記載の露光装置において、
    前記投影光学系ごとに該投影光学系の開口数を変化させる開口数調整装置を備え、
    前記制御系は、前記パターンの像の寸法に基づいて前記開口数調整装置を調整することを特徴とする露光装置。
22. 請求項１１〜２１のいずれかに記載の露光装置において、
    前記照明光学系ごとに該照明光学系の前記露光光の波長を変更する波長調整装置を備え、
    前記制御系は、前記パターンの像の寸法に基づいて前記波長調整装置を調整することを特徴とする露光装置。
23. 基板にデバイスを形成するデバイス製造方法であって、
    請求項１〜１０のいずれかに記載の露光方法を用いて、マスクのパターンの像を基板に転写することと、
    前記パターンの像が転写された前記基板を該パターンの像に対応して該基板を加工することと、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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