JP2010251409A - 露光方法、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットの向上を図ることが可能な露光方法、露光装置及びデバイス製造方法を提供すること。
【解決手段】第１面に配置されたパターンに露光光を照射する工程と、第２面に配置された基板に前記パターンを介した前記露光光を照射する工程と、前記第２面よりも前記露光光の光路の上流側で該露光光の第１照度を検出する工程と、前記第２面における前記露光光の第２照度を検出する工程と、前記第１照度と前記第２照度とを対応付ける工程と、前記第１照度に基づいて前記第２照度を調整する工程と、を含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、投影光学系を介して基板に露光光を照射し、該基板の露光を行う露光方法、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

半導体素子又は液晶表示素子等を製造する際に、フォトレジストが塗布されているプレート（ガラスプレート、半導体ウエハ等）上の各ショット領域にマスク（レチクル、フォトマスク等）のパターン像をステップ・アンド・リピート方式で一括露光する投影露光装置（ステッパー）が用いられている。

近年では、１つの大きな投影光学系を使用する代わりに、小さな複数の部分投影光学系を走査方向に沿って所定間隔で複数列に配置し、各部分投影光学系でそれぞれマスクパターンの一部の像をプレート上に投影露光する、いわゆるマルチレンズ型の露光装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

このようなマルチレンズ型の走査型露光装置においては、プレート上の照度を検出するためにプレートステージ上に複数の照度センサが配置された構成が知られている。この複数の照度センサは、例えばマルチレンズによって形成される複数の露光領域のうちオーバーラップ露光領域の照度を測定するようになっている。

例えば特許文献１に記載されるように、複数の照度センサが複数のオーバーラップ露光領域の照度を検出し、当該オーバーラップ露光領域を１ピッチ分ずらした後に、再度複数の照度センサによって１ピッチ分ずれた位置のオーバーラップ露光領域の照度を検出する手法が知られている。この手法により、短時間での照度計測が可能となる。

特開２００５−１１９９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の手法においては、プレートステージにおいてプレートの交換などを行っている間は、上記測定を行うことができない。このため、プレートの交換及び上記測定にそれぞれ時間を要してしまうことになり、スループットの面で問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の態様は、スループットの向上を図ることが可能な露光方法、露光装置及びデバイス製造方法を提供することである。

本発明の第１の態様に従えば、第１面に配置されたパターンに露光光を照射する工程と、第２面に配置された基板に前記パターンを介した前記露光光を照射する工程と、前記第２面よりも前記露光光の光路の上流側で該露光光の第１照度を検出する工程と、前記第２面における前記露光光の第２照度を検出する工程と、前記第１照度と前記第２照度とを対応付ける工程と、前記第１照度に基づいて前記第２照度を調整する工程と、を含む露光方法が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、第１ステージに配置されたマスクに露光光を照射し、第２ステージに配置された基板に前記マスクのパターンを介した前記露光光を照射する露光装置であって、前記第２ステージよりも前記露光光の光路の上流側で該露光光の第１照度を検出する第１検出装置と、前記第２ステージに設けられ、該第２ステージにおける前記露光光の第２照度を検出する第２検出装置と、前記第１照度と前記第２照度とを対応付け、前記第１照度に基づいて前記第２照度の調整情報を出力する制御装置と、を備える露光装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、上記の露光方法を用いて前記基板を露光することと、露光された前記基板を現像して、前記パターンに対応する露光パターン層を形成することと、前記露光パターン層を介して前記基板を加工することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の態様によれば、スループットの向上を図ることが可能な露光方法、露光装置及びデバイス製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図。 本実施形態に係る露光装置の一例を示す斜視図。 本実施形態に係る露光装置の一例を示す平面図。 本実施形態に係る露光装置の一例を示す平面図。 照度キャリブレーションの工程を示すフローチャート。 本実施形態に係る露光装置の一例を示す平面図。 本実施形態に係る露光装置の一例を示す平面図。 本実施形態に係る露光装置の一例を示す平面図。 本実施形態に係る露光装置の一例を示す平面図。 本実施形態に係る露光装置の一例を示す平面図。 マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャート。

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。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の位置関係について説明する。水平面内の所定方向を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軸方向のそれぞれと直交する方向（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。

図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図、図２は、斜視図である。図１及び図２において、露光装置ＥＸは、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明システムＩＳと、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、マスクステージＭＳＴを移動する駆動システム３と、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像をプレートＰに投影する投影システムＰＳと、プレートＰを保持して移動可能なプレートステージＰＳＴと、プレートステージＰＳＴを移動する駆動システム４と、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置５とを備えている。また、露光装置ＥＸは、マスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴの位置情報を計測する干渉計システム６（６Ａ、６Ｂ）と、プレートＰ上のアライメントマークを検出するアライメントシステム９とを備えている。

マスクＭは、プレートＰに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。プレートＰは、例えばガラスプレート等の基材と、その基材上に形成された感光膜（塗布された感光剤）とを含む。本実施形態において、プレートＰは、大型のガラスプレートを含み、そのプレートＰの一辺のサイズは、例えば５００ｍｍ以上である。本実施形態においては、プレートＰの基材として、一辺が約３０００ｍｍの矩形のガラスプレートを用いる。

本実施形態の露光装置ＥＸは、所謂、マルチレンズ型スキャン露光装置である。すなわち、投影システムＰＳが複数の投影光学系ＰＬ（ＰＬ１〜ＰＬ７）を有すると共に、マスクＭとプレートＰとを所定の走査方向に同期移動しながらマスクＭのパターンの像をプレートＰに投影する構成になっている。

照明システムＩＳは、ランプハウス１０と、導光部１３と、照明モジュールＩＬとを有している。ランプハウス１０は、光源１１ａ、ダイクロイックミラー１１ｂ、ファイバ部１１ｃ、照度センサ１１ｄ及びフィルタ部１２を有している。光源１１ａとしては、例えば水銀ランプなどが用いられる。当該水銀ランプからは、例えばｇ線、ｈ線、ｉ線などの輝線が露光光ＥＬとして射出されるようになっている。ダイクロイックミラー１１ｂは、光源１１ａからの露光光をフィルタ部１２へと反射すると共に、当該露光光をファイバ部１１ｃへ透過させる。ファイバ部１１ｃは、光源１１ａに対して光学的に共役な位置に配置されている。照度センサ１１ｄは、ファイバ部１１ｃに光学的に接続されている。

フィルタ部１２には、例えば波長選択フィルタ１２ａや減光フィルタ１２ｂなど各種フィルタが設けられている。導光部１３はランプハウス１０からの露光光ＥＬを照明モジュールＩＬに導光するものであり、例えば光ファイバなどが用いられる。

照明モジュールＩＬは、複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対応するように複数、例えば７つ設けられている。各照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７は、それぞれ照明ウェッジ１４、フライアイレンズ１５及びコンデンサレンズ１６などの光学系を有している。照明モジュールＩＬ及び投影光学系ＰＬの数は７つに限定されない。例えば照明システムＩＳが照明モジュールを１１個有し、投影システムＰＳが投影光学系を１１個有していてもよい。

照明システムＩＳは、マスクＭ上の所定の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に露光光ＥＬを照射可能である。照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７は、各照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７から射出される露光光ＥＬの照射領域に含まれている。本実施形態において、照明システムＩＳは、異なる７つの照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７のそれぞれを露光光ＥＬで照明する。照明システムＩＳは、マスクＭのうち照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に配置された部分を、均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持した状態で、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対して移動可能である。マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持可能なマスク保持部２５を有する。マスク保持部２５は、マスクＭを真空吸着可能なチャック機構を含み、マスクＭをリリース可能に保持する。本実施形態において、マスク保持部２５は、マスクＭの下面（パターン形成面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを保持する。駆動システム３は、例えばリニアモータを含み、ＸＹ平面上においてマスクステージＭＳＴを移動可能である。本実施形態において、マスクステージＭＳＴは、駆動システム３の作動により、マスク保持部２５でマスクＭを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。マスクステージＭＳＴには、Ｘブラインド２１が設けられている。Ｘブラインド２１は、Ｘ方向に移動可能に設けられており、マスクＭに照射される露光光ＥＬの少なくとも一部を遮光するようになっている。Ｘブラインド２１は、マスクステージＭＳＴの＋Ｘ側及び−Ｘ側にそれぞれ１つずつ設けられている。

図３は、マスクステージＭＳＴ上の構成を示す平面図である。図３においては、マスクステージＭＳＴ上の一部の構成を省略して示している。また、図３において一点鎖線で示した部分は、マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの保持位置である。

図３に示すように、マスクステージＭＳＴには、照度センサ４０が設けられている。照度センサ４０は、マスクステージＭＳＴのマスクＭに照射される露光光ＥＬの照度を検出する。照度センサ４０は、マスクＭのＺ座標と同一のＺ座標における露光光の照度を検出可能になっている。

照度センサ４０は、例えばマスクステージＭＳＴの＋Ｘ側端辺に沿って６つ設けられている。６つの照度センサ４１〜４６は、例えば照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７のそれぞれの継ぎ目部分のピッチと同一のピッチで配置されている。図３においては、各照度センサ４１〜４６のＹ座標と照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７の継ぎ目部分のＹ座標とがちょうど一致している状態を示している。照度センサ４１〜４６による検出結果は、それぞれ制御装置５に送信され、当該制御装置５において記憶されるようになっている。

図１及び図２に戻って、投影システムＰＳは、複数の投影光学系ＰＬ（ＰＬ１〜ＰＬ７）を有している。複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、所定の投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７（図３参照）に露光光ＥＬを照射可能である。投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７は、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７から射出される露光光ＥＬの照射領域に相当する。本実施形態において、投影システムＰＳは、異なる７つの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７のそれぞれにパターンの像を投影する。投影システムＰＳは、プレートＰのうち投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に配置された部分に、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、視野絞り３１及びＹブラインド３２を有している。

図４は、プレートステージＰＳＴ上の構成を示す平面図である。図４においては、プレートステージＰＳＴ上の一部の構成を省略して示している。また、図４において一点鎖線で示した部分は、プレートステージＰＳＴ上のプレートＰの保持位置及びプレートＰ上の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６の設定位置である。

図４に示すように、プレートステージＰＳＴは、プレートＰを保持した状態で、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して移動可能である。プレートステージＰＳＴは、プレートＰを保持可能なプレート保持部３６を有する。プレート保持部３６は、プレートＰを真空吸着可能なチャック機構を含み、プレートＰをリリース可能に保持する。

本実施形態において、プレート保持部３６は、プレートＰの表面（露光面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、プレートＰを保持する。プレート保持部３６は、プレートＰの表面とマスクＭの表面とが光学的に共役となるようにプレートＰを保持する。駆動システム４は、例えばリニアモータを含み、ベースプレートＢＰのガイド面ＢＰＧ上においてプレートステージＰＳＴを移動可能である。本実施形態において、プレートステージＰＳＴは、駆動システム４の作動により、プレート保持部３６でプレートＰを保持した状態で、ガイド面ＢＰＧ上を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。

プレートステージＰＳＴには、照度センサ５０が設けられている。照度センサ５０は、プレートステージＰＳＴに照射される露光光ＥＬの照度を検出する。照度センサ５０は、例えばプレートステージＰＳＴの＋Ｘ側端辺に沿って６つ設けられている。６つの照度センサ５１〜５６は、例えば投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７のそれぞれの継ぎ目部分のピッチと同一のピッチで配置されている。図４においては、各照度センサ５１〜５６のＹ座標と投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７の継ぎ目部分のＹ座標とがちょうど一致している状態を示している。照度センサ５１〜５６による検出結果は、それぞれ制御装置５に送信され、当該制御装置５において記憶されるようになっている。

投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７は、それぞれ照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対応している。投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７は、それぞれ対応する照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７との間で光学的に共役な位置に形成されていることになる。

次に、プレートＰの露光時における露光装置ＥＸの動作の一例を説明する。露光装置ＥＸの各動作の少なくとも一部は、予め定められている露光に関する制御情報（露光制御情報）に基づいて実行される。露光制御情報は、露光装置ＥＸの動作を規定する制御命令群を含み、露光レシピとも呼ばれる。以下の説明において、露光に関する制御情報を適宜、露光レシピ、と称する。

露光レシピは、制御装置５に予め記憶されている。少なくともプレートＰの露光時（マスクＭ及びプレートＰに対する露光光ＥＬの照射動作時）における露光装置ＥＸの動作条件は、露光レシピによって予め決定されている。制御装置５は、露光レシピに基づいて、露光装置ＥＸの動作を制御する。露光レシピは、プレートＰの露光時におけるマスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴの移動条件を含む。プレートＰの露光時、制御装置５は、露光レシピに基づいて、マスクステージＭＳＴ及びプレートステージＰＳＴを移動する。

制御装置５は、上記露光レシピに基づいて、マスクＭをマスクステージＭＳＴに搬入する。マスクＭがマスクステージＭＳＴに保持された後、マスクＭのアライメント処理、各種計測処理、及びキャリブレーション処理を含むセットアップ処理が実行される。マスクＭのセットアップ処理後、制御装置５は、プレートＰをプレートステージＰＳＴに搬入する。プレートＰがプレートステージＰＳＴに保持された後、プレートＰのアライメント処理、各種計測処理、及びキャリブレーション処理を含むセットアップ処理が実行される。

露光装置ＥＸによる露光処理手順について、具体的に説明する。マスクＭ及びプレートＰのセットアップ処理の後、制御装置５は、露光レシピに基づいて、マスクＭとプレートＰとを走査方向に同期移動しながら、マスクＭの下面のパターン領域ＭＡに露光光ＥＬを照射する（実露光ステップ：ステップ１０１）。露光光ＥＬは、パターン領域ＭＡを介して投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に入射する。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に入射した露光光は、当該投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を介してプレートＰの表面の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６（図３参照）に照射され、当該露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６が露光される。

プレートＰ上に設けられた複数の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６に対する露光処理は、露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６を投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対してプレートＰの表面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させるとともに、マスクＭのパターン領域ＭＡを照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭの下面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させながら実行される。本実施形態においては、プレートＰの走査方向（同期移動方向）をＸ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＸ軸方向とする。

例えばプレートＰの露光領域ＰＡ１を露光する場合、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対してプレートＰの露光領域ＰＡ１をＸ軸方向に移動するとともに、そのプレートＰのＸ軸方向への移動と同期して、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭのパターン領域ＭＡをＸ軸方向に移動しながら、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に露光光ＥＬを照射して、マスクＭからの露光光ＥＬを投影光学系ＰＬを介して投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射する。これにより、プレートＰの露光領域ＰＡ１は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射された露光光ＥＬで露光され、マスクＭのパターン領域ＭＡのパターンの像がプレートＰの露光領域ＰＡ１に転写される。

例えば露光領域ＰＡ１の露光が終了した後、次の露光領域（例えば露光領域ＰＡ２）を露光するために、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が次の露光領域ＰＡ２の露光開始位置に配置されるように、プレートステージＰＳＴを制御して、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対してプレートＰをＸＹ平面内の所定方向に移動する。また、制御装置５は、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域ＭＡの露光開始位置に配置されるように、マスクステージＭＳＴを制御して、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭを移動する。そして、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が露光領域ＰＡ２の露光開始位置に配置され、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域ＭＡの露光開始位置に配置された後、制御装置５は、その露光領域ＰＡ２の露光を開始する。

制御装置５は、マスクステージＭＳＴが保持するマスクＭとプレートステージＰＳＴが保持するプレートＰとをＸ軸方向に同期移動しながらプレートＰに露光光ＥＬを照射する動作と、次の露光領域を露光するために、プレートＰをＸＹ平面内の所定方向（例えばＸ軸方向）にステッピング移動する動作を繰り返しながら、プレートＰ上に設けられた複数の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６を、マスクＭに設けられたパターン及び投影光学系ＰＬを介して順次露光する。全ての露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６の露光が終了したら、プレートＰに対する露光処理を終了させる。制御装置５は、このような露光処理を、例えばマスクＭを適宜交換しながら行わせる。

次に、露光光の照度キャリブレーション動作について、図５〜８を参照して説明する。図５は、照度キャリブレーション動作の過程を示すフローチャートである。
制御装置５は、例えばマスクＭが投影光学系ＰＬの視野から外れた位置にある時、若しくは、マスクＭの交換時において、露光光の照度キャリブレーションを行わせる。図６〜図８は、感度較正及び照度キャリブレーションにおける照度センサ５１〜５６と投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７との間の位置関係を示す図である。
プレートＰ上に形成される投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７のＹ方向の端部（継ぎ部）は、当該投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７をＸ方向に移動させたときにオーバーラップするようになっている（オーバーラップ露光領域）。具体的には、投影領域ＰＲ１は、−Ｙ側の端部にオーバーラップ露光領域を有している。投影領域ＰＲ２〜ＰＲ６は、それぞれ＋Ｙ側の端部及び−Ｙ側の端部にオーバーラップ露光領域を有している。投影領域ＰＲ７は、＋Ｙ側の端部にオーバーラップ露光領域を有している。照度センサ５１〜５６の感度較正及び露光光の照度キャリブレーション動作は、露光光のオーバーラップ露光領域の照度に基づいて行われる。

露光光の照度キャリブレーション動作にあたり、制御装置５は、まず、照度センサ５１〜５６の感度較正を行わせる。制御装置５は、照度センサ５１〜５６を用いて投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６のオーバーラップ露光領域のうち複数箇所の照度を検出させる。本実施形態では、例えば６箇所の照度検出点（ｍ１〜ｍ６）の照度を検出させるようにする。

制御装置５は、図６に示すように、照度センサ５１〜５６と投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６の照度検出点ｍ１〜ｍ６とが重なるようにプレートステージＰＳＴを移動させる（ステップＳ１０）。プレートステージＰＳＴを移動させた後、制御装置５は、各照度センサ５１〜５６を用いて照度検出点ｍ１〜ｍ６の照度を同時に検出させる（ステップＳ１１）。

照度を検出させた後、制御装置５は、プレートステージＰＳＴを走査方向（Ｘ方向）の直交方向（Ｙ方向）に１ピッチ分移動させる（ステップＳ１２）。この動作により、図７に示すように、照度検出点ｍ２に位置していた照度センサ５２が照度検出点ｍ１の位置に移動し、照度検出点ｍ３に位置していた照度センサ５３が照度検出点ｍ２の位置に移動し、照度検出点ｍ４に位置していた照度センサ５４が照度検出点ｍ３の位置に移動し、照度検出点ｍ５に位置していた照度センサ５５が照度検出点ｍ４の位置に移動し、照度検出点ｍ６に位置していた照度センサ５６が照度検出点ｍ５の位置に移動する。本実施形態では、ステップＳ１２において、ステージを走査方向と直交する方向に１ピッチ分移動させたが、プレートステージを走査方向と直交する方向に１ピッチより多いピッチ分移動させてもよい。

プレートステージＰＳＴを１ピッチ分移動させた後、制御装置５は、それぞれの照度センサ５２〜５６を用いて照度検出点ｍ１〜ｍ５の照度を検出させる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３においては、照度センサ５１は照度検出点ｍ１〜ｍ６から外れた位置にあるため、制御装置５は当該照度センサ５１には照度検出を行わせないようにする。

制御装置５は、ステップＳ１１及びステップＳ１３においてそれぞれの照度センサ５１〜５６により計測されたそれぞれの照度検出点ｍ１〜ｍ６の照度に基づいて、照度センサ５１〜５６間の感度較正を行わせる（ステップＳ１４）。感度較正を行わせる場合、制御装置５は、予め照度センサ５１に対して感度較正が施されている場合には、照度センサ５１を基準照度センサとして用いる。制御装置５は、照度センサ５１により計測された照度検出点ｍ１の照度と照度センサ５２により計測された照度検出点ｍ１に基づいて、照度センサ５１の感度と同一の感度となるように照度センサ５２の感度較正を行わせる。

照度センサ５２の感度較正を行わせた後、制御装置５は、当該感度較正された照度センサ５２の感度と、照度センサ５２により検出された照度検出点ｍ２の照度と、照度センサ５３により検出された照度検出点ｍ２の照度とに基づいて、照度センサ５３の感度較正を行わせる。同様にして、照度センサ５４〜５６の感度較正を行わせる。

本実施形態においては、６つの照度センサを備えているが、２つ以上の照度センサを備えていればよい。本実施形態においては、照度センサ５１を基準照度センサとして用いているが、照度センサ５２〜５６の何れか１つに対して感度較正を施しておき、感度較正を施した照度センサを基準照度センサとして用いてもよい。

ステップＳ１４において照度センサ５１〜５６の感度較正を行わせた後、制御装置５は、照度センサ５６が照度検出点ｍ１の位置に重なるようにプレートステージＰＳＴをＹ方向に移動させる（ステップＳ１５）。この動作により、照度センサ５６のみが照度検出点ｍ１と重なる位置に配置されることになり、照度センサ５１〜５５についてはいずれの照度検出点にも重ならないことになる。プレートステージＰＳＴを移動させた後、制御装置５は、照度センサ５６を用いて照度検出点ｍ１の照度を検出させる（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６における照度の検出の後、制御装置５は、検出結果に基づいて照度センサ５１〜５６間の累積誤差を算出する（ステップＳ１７）。例えば、上記ステップＳ１１〜Ｓ１４による感度較正においては、隣接する照度センサを用いて同一の照度検出点を検出する場合に照度のリップル等による検出結果のズレが発生すると、ステップＳ１４の感度較正時に当該ズレが全ての照度センサ５１〜５６における累積的な誤差となって較正結果に含まれてしまうことになる。この場合、照度センサ５１〜５６における累積誤差は、照度センサ５１から照度センサ５６に至るまで、等比数列的に増加することになる。具体的には、各照度センサでの誤差を含む検出結果をＳｎ（ただし、照度センサ５１をｎ＝１、照度センサ５２をｎ＝２、…照度センサ５６をｎ＝６としている）、累積分をα、照度センサ５１における累積誤差を含まない検出値Ｓ_０をとすると、
Ｓ_ｎ＝Ｓ_ｎ−１・α
＝Ｓ_０・α^ｎ
となる。

本実施形態では、制御装置５は、ステップＳ１５及びステップＳ１６を行わせることによって、当該累積誤差が照度キャリブレーションに反映されないようにする。具体的には、制御装置５は、ステップＳ１６の検出結果と、上記感度較正における照度センサ５１の検出結果とを比較して、照度センサ５６における誤差の値δを算出する。制御装置５は、算出された値に基づいて、累積分αの値を算出する。本実施形態では、照度センサ５６が６つ設けられているため、α＝δ^１／６となる。このようにして累積分αの値を算出し、各照度センサ５１〜５６に含まれる累積誤差をそれぞれ算出した後、制御装置５は、当該算出結果に基づいて各照度センサ５１〜５６の感度を再度較正する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１８によって照度センサ５１〜５６の感度較正を再度行わせた後、制御装置５は、照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７及び投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を通過する露光光の照度キャリブレーションを行わせる。本実施形態では、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７の組と、投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６の組とに分けて照度キャリブレーションを行わせる。

制御装置５は、まず、図８に示すように、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７の各照度検出点ｍ７〜ｍ１２の位置と各照度センサ５１〜５６の位置とを一致させるようにプレートステージＰＳＴを移動させる（ステップＳ１９）。プレートステージＰＳＴを移動させた後、制御装置５は、照度センサ５１〜５６を用いて照度検出点ｍ７〜ｍ１２における照度を検出させる（ステップＳ２０）。照度検出後、制御装置５は、上記ステップＳ１１〜Ｓ１８における照度センサ５１〜５６の感度較正の結果と、ステップＳ１９において検出した照度検出点ｍ７〜ｍ１２の検出結果とに基づいて、露光光の照度を調整させる（ステップＳ２１）。

光の照度調整の際、制御装置５は、例えば減光フィルタ１２ｂを光軸と直交する方向に移動させ、減光フィルタ１２ｂを通過する光の照度を調節させる。照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７及び投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を通過する露光光の照度を個々に調節する場合には、制御装置５は、当該照度の調節対象となる照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７に設けられている照度可変機構を用いて照度を調節する。

照度検出点ｍ７〜ｍ１２についての照度キャリブレーションを行った後、制御装置５は、照度センサ５１〜５６を用いて照度検出点ｍ７〜ｍ１２の照度を検出させる（ステップＳ２２）。再検出の後、制御装置５は、再度取得した照度検出点ｍ７〜ｍ１２の照度検出値に基づいて、ステップＳ１７において露光光の照度調整が正確に行われた否かの判定を行う（ステップＳ２３）。

露光光の照度調整が正確に行われていないと判定された場合（ステップＳ２３のＮＯ）には、制御装置５は、ステップＳ２１の調整動作及びステップＳ２２判断を繰り返し行わせる。露光光の照度調整が正確に行われたと判定された場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）には、制御装置５は、プレートステージＰＳＴを走査方向へ移動させ（ステップＳ２４）、投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６の組についての照度キャリブレーションに移行させる。このようにして、制御装置５は、投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７の組についての照度キャリブレーションを行わせる。

投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５、ＰＲ７の組の照度キャリブレーションを行わせた後、制御装置５は、同様の手法によって投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６の組についての照度キャリブレーションを行わせる。制御装置５は、照度センサ５１〜５６を用いて照度検出点ｍ１〜ｍ６の照度を再度検出させ（ステップＳ２５）、当該検出結果を用いて露光光の照度調整を行わせ（ステップＳ２６）、当該照度調整が正確に行われた否かの判定を行う（ステップＳ２７）。露光光の照度調整が正確に行われていないと判定された場合には、再度露光光の照度を調整させ、再調整が正確に行われたか否かの判定を行う。露光光の照度調整が正確に行われたと判定された場合には、照度キャリブレーションの処理を終了させる。

上記の照度キャリブレーションの後、制御装置５は、マスクステージＭＳＴ側の照度センサ４１〜４６を用いて照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７の照度検出を行わせる。制御装置５は、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７の照度検出についても、照明領域ＩＲ１、ＩＲ３、ＩＲ５、ＩＲ７の組と、照明領域ＩＲ２、ＩＲ４、ＩＲ６の組とに分けて照度検出を行わせる。図９及び図１０は、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７と照度センサ４１〜４６との間の位置関係を示す図である。

制御装置５は、まず、図９に示すように、照明領域ＩＲ１、ＩＲ３、ＩＲ５、ＩＲ７のオーバーラップ照明領域である照度検出位置ｎ１〜ｎ６に照度センサ４１〜４６が重なるように、マスクステージＭＳＴを移動させる（ステップＳ２８）。マスクステージＭＳＴの移動後、制御装置５は、照度センサ４１〜４６を用いて、各照度検出位置ｎ１〜ｎ６の照度を検出させる（ステップＳ２９）。照度検出後、制御装置５は、検出結果を記憶させる（ステップＳ３０）。

検出結果を記憶させた後、制御装置５は、図１０に示すように、照明領域ＩＲ２、ＩＲ４、ＩＲ６のオーバーラップ照明領域である照度検出位置ｎ７〜ｎ１２に照度センサ４１〜４６が重なるように、マスクステージＭＳＴを移動させる（ステップＳ３１）。マスクステージＭＳＴの移動後、制御装置５は、照度センサ４１〜４６を用いて、各照度検出位置ｎ７〜ｎ１２の照度を検出させる（ステップＳ３２）。照度検出後、制御装置５は、検出結果を記憶させる（ステップＳ３３）。

ステップＳ２８〜ステップＳ３３の動作により、制御装置５は、照度キャリブレーションの直後における照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７の照度データを得ることができる。制御装置５は、当該照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７の照度データを用いることにより、マスクステージＭＳＴの照度センサ４１〜４６を用いて照度キャリブレーションを行わせることができる。具体的には、制御装置５は、例えばプレートステージＰＳＴにおいてプレートＰを交換している間などにおいて、マスクステージＭＳＴ側の照度センサ４１〜４６を用いて照度キャリブレーションを行わせることができる。

以上のように、本実施形態によれば、プレートステージＰＳＴ上の投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７における露光光の照度を検出し、マスクステージＭＳＴ上の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７の照度と当該検出結果とを対応付けることとしたので、マスクステージＭＳＴ上の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７の照度を検出し、当該検出結果を用いて照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７の照度を調節させることによって、実質的に投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７の照度キャリブレーションを行うことができる。この場合、例えばプレートステージＰＳＴにおいてプレートＰの交換を行っている時間を利用して露光光の照度キャリブレーションを行うことができるため、それぞれを別個に行う場合に比べて、処理時間を短縮させることができる。これにより、スループットの向上を図ることができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記実施形態においては、照度センサ５１〜５６の検出結果を照度センサ４１〜４６の検出結果に対応付ける構成としたが、これに限られることは無く、例えばランプハウス１０内の照度センサ１１ｄの検出結果に対応付けるようにし、照度センサ１１ｄの検出結果を用いて照度キャリブレーションを行うようにしても構わない。この場合、マスクステージＭＳＴにおいてマスクＭを交換している間についても照度キャリブレーションを行うことができるので、更なるスループット向上を図ることができる。

また、上記実施形態においては、露光光の照度を調整する際に、減光フィルタ１２ｂを用いて調節する例を挙げて説明したが、これに限られることは無く、例えば光源１１ａの電力を調節することで露光光の照度を調整するようにしても構わない。また、投影光学系ＰＬにおけるＸブラインド２１やＹブラインド３２を用いて照度を調節する構成であっても構わない。

また、上記実施形態においては、プレートステージＰＳＴ上の投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７の照度を検出する照度センサ５０が６つ（照度センサ５１〜５６）である例を挙げて説明したが、これに限られることは無く、照度センサ５０が１つ以上であれば良い。

なお、上述の実施形態のプレートＰとしては、ディスプレイデバイス用のガラス基板のみならず、半導体デバイス製造用の半導体ウエハ、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）等が適用される。

なお、露光装置ＥＸとしては、マスクＭとプレートＰとを同期移動してマスクＭのパターンを介した露光光ＥＬでプレートＰ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とプレート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、プレート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、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書等に開示されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

また、本発明は、米国特許第６８９７９６３号明細書、欧州特許出願公開第１７１３１１３号明細書等に開示されているような、基板を保持する基板ステージと、基板を保持せずに、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置を採用することができる。

露光装置ＥＸの種類としては、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に限られず、プレート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、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。

なお、上述の各実施形態においては、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各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、例えば各ステージ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。

なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。

上述の実施形態の露光装置ＥＸは、本願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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図６に示すように、マイクロデバイスの機能・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、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板（感光剤）を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。なお、ステップ２０４では、感光剤を現像することで、マスクのパターンに対応する露光パターン層（現像された感光剤の層）を形成し、この露光パターン層を介して基板を加工することが含まれる。

ＥＸ…露光装置 Ｍ…マスク ＥＬ…露光光 ＩＳ…照明システム ＭＳＴ…マスクステージ ＰＳＴ…プレートステージ ＰＬ…投影光学系 ＩＬ…照明モジュール ｍ１〜ｍ１２、ｎ１〜ｎ１２…照度検出点 ＩＲ１〜ＩＲ７…照明領域ＩＲ ＰＲ１〜ＰＲ７…投影領域ＰＲ １０…ランプハウス １１ｄ…照度センサ ４０、４１〜４６…照度センサ ５０、５１〜５６…照度センサ

Claims (17)

1. 第１面に配置されたパターンに露光光を照射する工程と、
   第２面に配置された基板に前記パターンを介した前記露光光を照射する工程と、
   前記第２面よりも前記露光光の光路の上流側で該露光光の第１照度を検出する工程と、
   前記第２面における前記露光光の第２照度を検出する工程と、
   前記第１照度と前記第２照度とを対応付ける工程と、
   前記第１照度に基づいて前記第２照度を調整する工程と、
   を含む露光方法。
2. 前記第１照度は、前記第２面と光学的に共役な共役面における前記露光光の照度である請求項１に記載の露光方法。
3. 前記基板に前記露光光を照射する工程は、前記パターンの像を前記第２面に投影することを含み、
   前記共役面は、前記第１面である請求項２に記載の露光方法。
4. 前記第２照度を検出する工程は、前記第２面の複数の位置における前記第２照度を検出し、
   前記第１照度を検出する工程は、前記複数の位置とそれぞれ共役な複数の共役位置における前記第１照度を検出する請求項２または３に記載の露光方法。
5. 前記第２照度を検出する工程は、前記複数の位置における前記第２照度をそれぞれ異なるセンサによって検出する請求項４に記載の露光方法。
6. 前記第２照度を検出する工程は、
   前記複数の位置のうちの第１位置における前記第２照度を複数の前記センサのうちの第１センサによって検出することと、
   前記複数の位置のうちの第２位置における前記第２照度を複数の前記センサのうちの第２センサによって検出することと、
   前記第２位置における前記第２照度を前記第１センサによって検出することと、
   前記第１位置および前記第２位置における前記第１センサの各検出結果に基づいて、前記第１センサおよび前記第２センサの較正を行うことと、
   を含む請求項５に記載の露光方法。
7. 前記複数の位置は、所定方向に沿って配列され、
   前記第１位置および前記第２位置は、それぞれ前記複数の位置のうちの一端位置および他端位置であり、
   前記第２照度を検出する工程は、前記第１位置および前記第２位置における前記第１センサの各検出結果に基づいて、前記複数の位置のうち前記第１位置と前記第２位置との間に配置された各位置に対応する複数の前記センサの較正を行うことを含む請求項６記載の露光方法。
8. 前記較正は、前記第１位置および前記第２位置における前記第１センサの各検出値の差に基づいて行われる請求項１〜７のいずれか一項に記載の露光方法。
9. 前記第１照度を検出する工程および前記第２照度を調整する工程の少なくとも一方は、前記基板の交換処理が行われる期間に実施される請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光方法。
10. 前記第２照度を調整する工程は、前記露光光の光源の発光量と、前記第１面よりも前記露光光の光路の上流側の所定位置における該露光光の透過率との少なくとも一方を変化させる請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光方法。
11. 第１ステージに配置されたマスクに露光光を照射し、第２ステージに配置された基板に前記マスクのパターンを介した前記露光光を照射する露光装置であって、
    前記第２ステージよりも前記露光光の光路の上流側で該露光光の第１照度を検出する第１検出装置と、
    前記第２ステージに設けられ、該第２ステージにおける前記露光光の第２照度を検出する第２検出装置と、
    前記第１照度と前記第２照度とを対応付け、前記第１照度に基づいて前記第２照度の調整情報を出力する制御装置と、
    を備える露光装置。
12. 前記第１検出装置は、前記第１ステージに設けられる請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記第１ステージに配置された前記マスクのパターンの像を、前記第２ステージに配置された前記基板に投影する投影光学系を備える請求項１１または１２に記載の露光装置。
14. 前記第２検出装置は、前記投影光学系の結像面内の複数の位置における前記第２照度を検出し、
    前記第１検出装置は、前記複数の位置とそれぞれ共役な複数の共役位置における前記第１照度を検出する請求項１３に記載の露光装置。
15. 前記第２検出装置は、前記複数の位置における前記第２照度をそれぞれ検出する複数のセンサを含む請求項１４に記載の露光装置。
16. 前記調整情報に基づいて、前記露光光の光源の発光量と、前記第１ステージよりも前記露光光の光路の上流側の所定位置における該露光光の透過率との少なくとも一方を変化させる調整装置を備える請求項１１〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
17. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の露光方法を用いて前記基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像して、前記パターンに対応する露光パターン層を形成することと、
    前記露光パターン層を介して前記基板を加工することと、を含むデバイス製造方法。

Images