JP2004172470A - ブラインド駆動方法と照明領域規制装置および走査型露光方法並びに走査型露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】走査露光に係るスループットの向上に寄与する。
【解決手段】露光光の照明領域に対して移動体を走査速度で等速移動させる等速工程T’2と、移動体を走査速度から減速させる減速工程T3とを含み、等速工程中T’2に移動体を用いて走査露光を行う。走査露光終了時に減速工程T3を開始する。
【選択図】 図7
【解決手段】露光光の照明領域に対して移動体を走査速度で等速移動させる等速工程T’2と、移動体を走査速度から減速させる減速工程T3とを含み、等速工程中T’2に移動体を用いて走査露光を行う。走査露光終了時に減速工程T3を開始する。
【選択図】 図7
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクに対する照明領域の範囲を規制するブラインドの駆動方法と照明領域規制装置、および露光光の照明領域に対してマスクと基板とを同期移動してマスクのパターン像を基板に転写する走査型露光方法並びに走査型露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程では、マスクとしてのレチクル上にほぼ正方形状の照明領域を設定し、該照明領域内のパターンを投影光学系を介して感光性基板としてのウエハ(又はガラスプレート等)上に露光するステッパー等の一括露光方式の投影露光装置が多用されていた。これに対して最近は、半導体素子等のチップパターンの大型化に対応するために、より大きなレチクルのパターンをウエハ上の各ショット領域に転写することが求められている。ところが、広い露光フィールドの全面でディストーションや像面湾曲等の収差を所定の許容値以下に抑制した投影光学系の設計及び製造は困難である。
【0003】
そのため、最近ではレチクル上に長方形又は円弧状等のスリット状の照明領域を設定し、該照明領域内のパターンを投影光学系を介してウエハ上に投影した状態で、レチクルとウエハとを投影光学系に対して同期走査(同期移動)しながらレチクルのパターンをウエハ上の各ショット領域に逐次露光する走査ステップと、走査方向と略直交する方向にウエハをステップ移動させる移動ステップとを交互に繰り返すステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装置が注目されている(特許文献1参照)。
【0004】
この走査露光型の投影露光装置は投影光学系の有効露光フィールドにほぼ内接するスリット状の露光領域に対してウエハを走査しながら露光するため、投影光学系の有効露光フィールドの直径を最大限に利用できる他、走査方向への転写パターンの長さはその有効露光フィールドの直径よりも長くできるため、結果として大面積のレチクルのパターンを小さい収差でウエハ上に転写できる。
【0005】
図10は、ウエハ(基板)W(及び不図示のレチクル)を露光光の矩形照明領域Aに対して相対移動させて、ウエハW上の複数のショット領域S1〜S6を露光する際の相対移動経路の例を簡略的に示す図である。この図に示すショット領域S1〜S6は、レチクルのパターンがそれぞれ転写される領域が走査方向(スキャン方向)であるY方向に2つ、ステップ移動方向(非スキャン方向)であるX方向に4つ、互いに区画されて配置されたものである。なお、実際には、位置が固定された照明領域Aに対してウエハW(ショット領域)が移動するが、ここでは便宜上照明領域Aがショット領域S1〜S6に対して移動するものとして説明する。
【0006】
この場合、X方向に延在する照明領域Aは、+Y方向に相対移動することでショット領域S1を露光した後に+X方向にステップ移動する。続いて、走査方向を−Y方向に反転してショット領域S2を露光する。このように、Y方向への走査移動と、これと直交するX方向へのステップ移動とを繰り返すことにより、ウエハW上のショット領域S1〜S6を連続的に露光することが可能である。
【0007】
この種の露光装置には、レチクル上の矩形照明領域を設定する固定レチクルブラインドの他に、レチクル上のパターン以外の不要な部分の露光を防止するために、レチクルとともに移動して固定レチクルブラインドによって設定されるレチクルR上の照明領域を更に制限する可動ブラインドが設けられている。
【0008】
図11に、走査露光における時間と可動ブラインドの速度との関係を示す。この図に示すように、各ショット領域に対する露光処理工程には、可動ブラインドを走査速度まで加速する加速工程Sk、走査速度で等速移動させる等速工程St、走査速度から減速させる減速工程Sgが含まれている。また、等速工程Stには、走査速度まで加速された可動ブラインドを整定する整定時間Ts、実際に露光処理を行う露光時間Tr、露光終了後に空走する空走時間Tkが含まれている。なお、この速度パターンは、可動ブラインドのみならず、レチクルステージ及びウエハステージも同様である。
【0009】
従来、可動ブラインドは、走査時のレチクルの移動方向に対応する一方向で往復移動しており、図10に示すショット領域S1〜S6の配列では、例えばショット領域S1への露光終了時のY方向の位置がショット領域S2へ露光する際の移動開始位置とするために、整定時間Tsと同一の空走時間Tkを設けている。
【0010】
また、可動ブラインドの駆動については、加速開始から露光終了までの期間(図11中、Tbで示す)、一方向(Y方向)に移動してレチクルステージ(すなわちレチクル)の位置に追従するように制御されるが、露光終了から次の加速開始までの間は一定距離空走後、可動ブラインド単体での減速カーブを設定し、設定したカーブに基づいて減速停止している。また、加速や減速時には追従のための遅れ量が伝播し、最後に追従するブラインドステージの遅れが大きくなってしまい、追従精度確保が厳しくなっていた。応答周波数から見た場合でも、レチクルステージ(マスクステージ)>ウエハステージ(基板ステージ)≧ブラインドステージの順の帯域であり、レチクルステージは、ブラインドステージより高い応答周波数を有しているので、ブラインドステージを高応答で追従させることができなかった。そのため、整定時間の条件が厳しくなる傾向にあった。
また、ブラインドステージは、レチクルステージに追従して移動するため、レチクルステージ位置がウエハステージ位置と異なって移動すると、ブラインドもそれに追従し、ウエハ上の露光領域外をブラインド(遮光)することができなかった。
【0011】
【特許文献1】
特開平4−196513号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のブラインド駆動方法と照明領域規制装置および走査型露光方法並びに走査型露光装置には、以下のような問題が存在する。
【0013】
複数のショット領域に対して、連続して可動ブラインドの移動方向を反転させる場合は、空走時間Tkを設けることで移動終了位置から次のショットの移動開始位置までの移動が不要になり効率的な駆動が可能になるが、図10のショット領域S3、S4を連続して露光する場合のように、走査方向が同一のショット領域が連続する場合には、先のショット領域に対する走査移動が終了した後に、次のショット領域の走査開始位置まで逆方向に戻る必要が生じてしまう。このとき、先のショット領域に対する走査移動時に空走時間Tkを設定していると、空走距離分だけ、次の走査開始位置まで戻る距離・時間が大きくなり、スループットが低下するという問題が生じる。この問題は、走査移動方向が交互に反転する場合でも、ショット領域列が切り替わる際(例えば図10におけるショット領域S3を+Y方向で露光した後、ショット領域S4を−Y方向走査で露光する場合)に生じてしまう。
【0014】
一方、設定した減速カーブに基づいて可動ブラインドを減速停止させる場合、空走後の減速点検出や減速カーブ計算に誤差が含まれ、必ずしも正確な位置に位置決めすることができないため、次の走査開始前に誤差分の移動(前位置決め;図11参照)を行う必要がありスループット低下の一因となりうる。また、加速・減速カーブ曲線はレチクルステージと同じ曲線にする必要があるが、常に高速化に向けた改良が重ねられるため、その都度レチクルステージに合わせたカーブを形成しなければならないという問題もあった。
【0015】
さらに、可動ブラインドは、Y方向に関してレチクルステージ(レチクル)と追従するように移動するが、走査露光中、X軸方向の位置ずれが大きい場合は、この方向にも追従する必要があり、同様に、光軸周りの回転成分についても大きな範囲で回転する場合には回転方向にも追従しないと、特にレチクルの回路パターンが大きい場合に誤差を生じる虞がある。そのため、固定レチクルブラインドや可動ブラインドに対しても、光軸周りの回転方向にもレチクルに追従させる必要に迫られていた。この問題は、可動ブラインドのみならず、レチクルステージやウエハステージの駆動に関しても同様に生じる。
【0016】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、走査露光に係るスループットの向上に寄与できるブラインド駆動方法と照明領域規制装置および走査型露光方法並びに走査型露光装置を提供することを目的とする。
【0017】
また、本発明の別の目的は、一方向に限られることなくレチクルの移動にブラインドが追従可能な照明領域規制装置および走査型露光方法並びに走査型露光装置を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図1ないし図8に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の走査型露光方法は、露光光の照明領域に対して移動体(13Y)を走査速度で等速移動させる等速工程(T2)と、移動体(13Y)を走査速度から減速させる減速工程(T3)とを含み、等速工程(T2)中に移動体(13Y)を用いて走査露光を行う走査型露光方法であって、走査露光終了時に減速工程(T3)を開始することを特徴とするものである。
【0019】
従って、本発明の走査型露光方法では、連続する等速工程における移動体(13Y)の移動方向が同一の場合には、空走時間を設けずに走査露光終了後に減速工程を開始することで、空走時間で移動体(13Y)が空走してしまう距離分、次の走査開始位置までの移動距離を短くすることができる。また、移動体(13Y)の移動方向が交互に反転する場合には等速工程に、走査速度到達後の整定時間と同一の空走時間を設定することで、次の走査開始位置まで移動する必要がなくなり、露光処理に係るスループットを向上させることができる。この移動体としては、パターンを有するマスク(R)と、マスク(R)に対する照明領域の範囲を規制するブラインド(13Y)と、パターンの像が転写される基板(W)との少なくとも一つに適用可能である。
【0020】
また、本発明のブラインド駆動方法は、加速工程で走査速度まで加速され、等速工程で露光光の照明領域に対して走査速度で等速移動し、減速工程で走査速度から減速され、等速工程中に走査露光が行われるマスク(R)及び基板(W)に対して、照明領域の範囲を規制するブラインド(13Y)の駆動方法であって、ブラインド(13Y)を少なくとも加速工程開始時から減速工程終了時までマスク(R)又は基板(W)に追従移動させることを特徴とするものである。
【0021】
従って、本発明のブラインド駆動方法では、走査露光の連続動作が終了するまで、ブラインド(13Y)の駆動に関するコマンド送出を行う必要がなくなる。そのため、前位置決めや減速カーブの設定が不要になり、スループットの低下を防止することができる。また、ブラインド(ブラインドステージ)を基板ステージに追従させる構成にすれば、遅れ量の伝播や応答周波数の違いによる制御性の問題から解放され、基板上の露光領域以外を露光してしまうなどの問題が解消される。本手段により、ブラインド機能の意味が、従来はマスクに対するブラインドのためにあったものが、基板に対するブラインドのための機能を持つことになる。
【0022】
そして、本発明の照明領域規制装置は、露光光の照明領域に対して移動するマスク(R)に追従移動して、マスク(R)に対する照明領域の範囲を規制するブラインド(13Y)を備えた照明領域規制装置(28)であって、ブラインド(13Y)を露光光の光軸周りに駆動する駆動装置(15)を有することを特徴とするものである。
【0023】
従って、本発明の照明領域規制装置では、マスク(R)の移動方向のみならず、露光光の光軸周りにもブラインド(13Y)をマスク(R)に追従させることが可能になり、マスク(R)又は基板(W)の回転成分の移動に起因するパターンの転写誤差を防止することができる。
【0024】
そして、本発明の走査型露光装置は、露光光の照明領域に対してマスク(R)と基板(W)とを同期移動してマスク(R)のパターン像を基板(W)に転写する走査型露光装置(10)であって、マスク(R)に追従移動してマスク(R)に対する照明領域の範囲を規制する照明領域規制装置として、請求項9から12のいずれか1項に記載の照明領域規制装置(28)が用いられることを特徴とするものである。
【0025】
従って、本発明の走査型露光装置では、マスク(R)の回転成分及び二次元の移動に起因するパターンの転写誤差を防止することができ、基板(W)上に形成されるパターンの転写精度を向上させることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のブラインド駆動方法と照明領域規制装置および走査型露光方法並びに走査型露光装置の実施の形態を、図1ないし図9を参照して説明する。ここでは、例えば露光装置として、レチクルとウエハとを同期移動しつつ、レチクルに形成された半導体デバイスの回路パターンをウエハ上に転写する、スキャニング・ステッパ(走査型露光装置)を使用する場合の例を用いて説明する。これらの図において、従来例として示した図10と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【0027】
図1には、本発明に係る走査型露光装置10の全体構成が概略的に示されている。この露光装置10は、マスクとしてのレチクルRと、基板としてのウエハWとを一次元方向(ここでは、図1における紙面内左右方向であるY軸方向とする)に同期移動しつつ、レチクルRに形成された回路パターンを投影光学系PLを介してウエハW上の各ショット領域に転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。
【0028】
図1に示す露光装置10は、光源12からの露光用照明光によりレチクル(マスク)R上の矩形状(あるいは円弧状)の照明領域を均一な照度で照明する照明光学系IOP、レチクルRを保持して移動するレチクルステージ(マスクステージ)RST、レチクルRから射出される照明光(パルス紫外光)をウエハ(基板)W上に投影する投影光学系PL、ウエハWを保持して移動するウエハステージ(基板ステージ)WSTを備えている。
【0029】
さらに、露光装置10は、前記照明光学系IOPの一部,レチクルステージRST,投影光学系PL,及びウエハステージWST等を保持する本体コラム14、本体コラム14の振動を抑制あるいは除去する防振ユニット、及びこれらの制御系等を備えている。なお、ここで投影光学系PLの光軸方向をZ方向とし、このZ方向と直交する方向でレチクルRとウエハWの同期移動方向をY方向とし、非同期移動方向をX方向とする。また、それぞれの軸周りの回転方向をθZ、θY、θXとする。
【0030】
光源12としては、ここでは波長192〜194nmの間で酸素の吸収帯を避けるように狭帯化されたパルス紫外光を出力するArFエキシマレーザ光源が用いられており、この光源12の本体は、半導体製造工場のクリーンルーム内の床面FD上に設置されている。光源12には、不図示の光源制御装置が併設されており、この光源制御装置では、射出されるパルス紫外光の発振中心波長及びスペクトル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御、レーザチャンバ内のガスの制御等を行うようになっている。
【0031】
なお、光源12として、波長248nmのパルス紫外光を出力するKrFエキシマレーザ光源あるいは波長157nmのパルス紫外光を出力するF2レーザ光源等用いても良い。また、光源12をクリーンルームよりクリーン度が低い別の部屋(サービスルーム)、あるいはクリーンルームの床下に設けられるユーティリティスペースに設置しても構わない。
【0032】
光源12は、図1では作図の都合上その図示が省略されているが、実際には遮光性のベローズ及びパイプを介してビームマッチングユニットBMUの一端(入射端)に接続されており、このビームマッチングユニットBMUの他端(出射端)は、内部にリレー光学系を内蔵したパイプ16を介して照明光学系IOPの第1照明光学系IOP1に接続されている。ビームマッチングユニットBMU内には、リレー光学系や複数の可動反射鏡等(いずれも不図示)が設けられており、これらの可動反射鏡等を用いて光源12から入射する狭帯化されたパルス紫外光(ArFエキシマレーザ光)の光路を第1照明光学系IOP1との間で位置的にマッチングさせている。
【0033】
照明光学系IOPは、第1照明光学系IOP1と第2照明光学系IOP2との2部分から構成されている。第1照明光学系IOP1は、床面FDに水平に載置された装置の基準となるフレームキャスタと呼ばれるベースプレートBP上に設置されている。また、第2照明光学系IOP2は、本体コラム14を構成する後述する第2の支持コラム52によって下方から支持されている。
【0034】
第1照明光学系IOP1は、所定の位置関係で配置されたミラー、可変減光器、ビーム成形光学系、オプティカルインテグレータ、集光光学系、振動ミラー、照明系開口絞り板、ビームスプリッタ、リレーレンズ系、及びレチクルブラインド機構を構成する可動視野絞りとしての可動レチクルブラインド(照明領域規制装置)28等を備えている。光源12からのパルス紫外光がビームマッチングユニットBMU及びリレー光学系を介して第1照明光学系IOP1内に水平に入射すると、このパルス紫外光は、可変減光器のNDフィルタにより所定のピーク強度に調整された後、ビーム整形光学系により、オプティカルインテグレータに効率よく入射するようにその断面形状が整形される。
【0035】
次いで、このパルス紫外光がオプティカルインテグレータに入射すると、射出端側に面光源、すなわち多数の光源像(点光源)から成る2次光源が形成される。これらの多数の点光源の各々から発散するパルス紫外光は、照明系開口絞り板上のいずれかの開口絞りを通過した後、露光光として可動レチクルブラインド28に到達する。
【0036】
可動レチクルブラインド28は、図2に示すように、互いに間隔をあけて配置され走査方向であるY方向に延在する一対のガイド11Y、11Yと、X方向に沿って延在し一端側がガイド11Y、11Yに沿ってそれぞれ移動自在なブレード(移動体)13Y、13Yと、ガイド11Y、11Yの一端側にX方向に延在して配置されたガイド11Xと、Y方向に延在しガイド11Xに沿ってそれぞれ独立して移動自在なブレード(移動体)13X、13Xとから構成されている。これらブレード13Y、13Xは、後述する固定レチクルブラインドによって規定されるレチクルR上の照明領域を更に制限するための矩形開口Kを形成するものであり、その駆動は後述する主制御装置(制御装置)50によって制御される。
【0037】
また、各ブレード13Y、13Xには、エアベアリング19(図3参照)がガイド11Y、11Xに対向してそれぞれ配置されており、各ブレード13Y、13Xはガイド11Y、11Xに対して非接触で相対移動する。さらに、各ブレード13Y、13Xには、図3(a)、(b)に示すように、エアベアリング19と対をなして電歪素子であるピエゾ素子(駆動装置)15が配設されている。ピエゾ素子15は、エアベアリング19とブレード13Y、13Xとの間に配置されており、主制御装置50の制御により伸縮することで、エアベアリング19をガイド11Y、11Xに対してそれぞれ離間・接近させる。そして、図3(a)に示すように、これらエアベアリング19及びピエゾ素子15の対を、ガイド11Y、11Xの開口K側に一箇所、逆側に互いに間隔をあけて二箇所配置し、各ピエゾ素子15の駆動を制御することで、各ブレード13Y、13Xを露光光の光軸と平行な軸周りに回転駆動することが可能な構成になっている。
【0038】
第2照明光学系IOP2は、照明系ハウジング17内に所定の位置関係で収納された固定レチクルブラインド(照明領域規制装置)21(図4参照)、レンズ、ミラー、リレーレンズ系、メインコンデンサレンズ等(いずれも不図示)を備えている。固定レチクルブラインド21は、照明系ハウジング17の入射端近傍のレチクルRのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、図4に示すように、レチクルR上の照明領域を規定する矩形状の開口部が形成されている。この固定レチクルブラインド21の開口部21aは、投影光学系PLの円形視野内の中央で走査露光時のレチクルRの移動方向(Y軸方向)と直交したX軸方向に直線的に伸びたスリット状又は矩形状に形成されている。
【0039】
また、固定レチクルブラインド21のX方向の一端縁には、互いに間隔をあけて電歪素子であるピエゾ素子(駆動装置)23が配設されている。ピエゾ素子23は、固定レチクルブラインド21と当該固定レチクルブラインド21を支持する支持部(不図示)との間に配置されており、主制御装置50の制御により伸縮することで、固定レチクルブラインド21を支持部に対してそれぞれ離間・接近させる。そして、各ピエゾ素子23の駆動を個別に制御することで、固定レチクルブラインド21を露光光の光軸と平行な軸周りに回転駆動することが可能な構成になっている。
【0040】
可動レチクルブラインド28のブレード13Y、13Xで形成される開口部Kを通過したパルス紫外光は、固定レチクルブラインド21の開口部21aを一様な強度分布で照明する。固定レチクルブラインド21の開口部21aを通ったパルス紫外光は、レンズ、ミラー、リレーレンズ系、主コンデンサレンズ系を経て、レチクルステージRST上に保持されたレチクルR上の所定の照明領域(X軸方向に直線的に伸びたスリット状又は矩形状の照明領域)を均一な照度分布で照明する。
【0041】
なお、第1照明光学系IOP1と第2照明光学系IOP2とを強固に接合すると、可動レチクルブラインド28の駆動に起因して露光動作中に第1照明光学系IOP1に生じる振動が第2のコラム52に支持された第2照明光学系IOP2にそのまま伝達されることとなって、好ましくない。このため、本実施形態では、第1照明光学系IOP1と第2照明光学系IOP2との間は、両者の相対変位を可能にし、かつその内部を外気に対して気密状態にすることが可能な接続部材としての伸縮自在の蛇腹状部材94を介して接合されている。
【0042】
図1に戻り、本体コラム14は、ベースプレートBP上に設けられた複数本(ここでは4本)の支持部材40A〜40D(但し、紙面奥側の支柱40C、40Dは図示省略)及びこれらの支持部材40A〜40Dの上部にそれぞれ固定された防振ユニット42A〜42D(但し、図1においては紙面奥側の防振ユニット42C、42Dは図示せず、図5参照)を介してほぼ水平に支持された鏡筒定盤44と、この鏡筒定盤44の下面から下方に吊り下げられた吊り下げコラム46と、鏡筒定盤44上に設けられた第1、第2の支持コラム48、52とを備えている。
【0043】
前記防振ユニット42A〜42Dは、支持部材40A〜40Dそれぞれの上部に直列(又は並列)に配置された内圧が調整可能なエアマウントとボイスコイルモータ(不図示)とを含んで構成されている。これらの防振ユニット42A〜42Dによって、ベースプレートBP及び支持部材40A〜40Dを介して鏡筒定盤44に伝わる床面FDからの微振動がマイクロGレベル(Gは重力加速度)で絶縁される構成になっている。
【0044】
前記鏡筒定盤44は鋳物等で構成されており、その中央部に平面視円形の開口が形成され、その内部に投影光学系PLがその光軸方向をZ軸方向として上方から挿入されている。投影光学系PLの鏡筒部の外周部には、該鏡筒部に一体化されたフランジFLGが設けられている。このフランジFLGの素材としては、低熱膨張の材質、例えばインバー(Inver;ニッケル36%、マンガン0.25%、及び微量の炭素と他の元素を含む鉄からなる低膨張の合金)が用いられており、このフランジFLGは、投影光学系PLを鏡筒定盤44に対して点と面とV溝とを介して3点で支持するいわゆるキネマティック支持マウントを構成している。このようなキネマティック支持構造を採用すると、投影光学系PLの鏡筒定盤44に対する組み付けが容易で、しかも組み付け後の鏡筒定盤44及び投影光学系PLの振動、温度変化、姿勢変化等に起因する応力を最も効果的に軽減できるという利点がある。
【0045】
前記吊り下げコラム46は、ウエハベース定盤54と、該ウエハベース定盤54をほぼ水平に吊り下げ支持する4本の吊り下げ部材56とを備えている。また、第1の支持コラム48は、鏡筒定盤44の上面に投影光学系PLを取り囲んで植設された4本の脚58(紙面奥側の脚は図示省略)と、これら4本の脚58によってほぼ水平に支持されたレチクルベース定盤60とを備えている。同様に、第2の支持コラム52は、鏡筒定盤44の上面に、第1の支持コラム48を取り囲む状態で植設された4本の支柱62(紙面奥側の支柱は図示省略)と、これら4本の支柱62によってほぼ水平に支持された天板64とによって構成されている。この第2の支持コラム52の天板64によって、前述した第2部分光学系IOP2が支持されている。
【0046】
また、本体コラム14を構成する鏡筒定盤44には、図1では図示が省略されているが、実際には、本体コラム14のZ方向の振動を計測する3つの振動センサ(例えば加速度計)とXY面内方向の振動を計測する加速度計などの3つの振動センサ(例えば、この内の2つの振動センサは、本体コラム14のY方向の振動を計測し、残りの振動センサは、本体コラム14のX方向の振動を計測する)とが取り付けられている。以下においては、便宜上、これら6つの振動センサを総称して振動センサ群66と呼ぶものとする。
【0047】
この振動センサ群66の計測値は、主制御装置50に供給されるようになっている(図5参照)。従って、主制御装置50では、振動センサ群66の計測値に基づいて本体コラム14の6自由度方向の振動を求めることができる。そして、主制御装置50では、例えばレチクルステージRST、ウエハステージWSTの移動時等には、振動センサ群66の計測値に基づいて求めた本体コラム14の6自由度方向の振動を除去すべく、防振ユニット42A〜42Dの速度制御を例えばフィードバック制御あるいはフィードバック制御及びフィードフォワード制御によって行い、本体コラム14の振動を効果的に抑制することが可能である。
【0048】
前記レチクルステージRSTは、本体コラム14を構成する第1の支持コラム48を構成するレチクルベース定盤60上に配置されている。レチクルステージRSTは、例えば磁気浮上型の2次元リニアアクチュエータ等から成るレチクルステージ駆動系68(図1では図示せず、図5参照)によって駆動され、レチクルRをレチクルベース定盤60上でY軸方向に大きなストロークで直線駆動するとともに、X軸方向とθz方向(Z軸回りの回転方向)に関しても微小駆動が可能な構成となっている。
【0049】
前記レチクルステージRSTの一部には、その位置や移動量を計測するための位置検出装置であるレチクルレーザ干渉計70からの測長ビームを反射する移動鏡72が取り付けられている。レチクルレーザ干渉計70は、レチクルベース定盤60に固定され、投影光学系PLの上端部側面に固定された固定鏡Mrを基準として、レチクルステージRST(すなわちレチクルR)のXY面内の位置(θz回転を含む)を例えば、0.5〜1nm程度の分解能で検出するようになっている。
【0050】
上記のレチクルレーザ干渉計70によって計測されるレチクルステージRST(即ちレチクルR)の位置情報(又は速度情報)は主制御装置50に送られる(図5参照)。主制御装置50は、基本的にはレチクルレーザ干渉計70から出力される位置情報(或いは速度情報)が指令値(目標位置、目標速度)と一致するように(具体的にはウエハステージWSTと追従するように)レチクルステージ駆動系68を制御する。
【0051】
前記投影光学系PLとしては、ここでは、物体面(レチクルR)側と像面(ウエハW)側の両方がテレセントリックで円形の投影視野を有し、石英や螢石を光学硝材とした屈折光学素子(レンズ素子)のみから成る1/4、1/5、又は1/6縮小倍率の屈折光学系が使用されている。このため、レチクルRにパルス紫外光が照射されると、レチクルR上の回路パターン領域のうちのパルス紫外光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系PLに入射し、その回路パターンの部分倒立像がパルス紫外光の各パルス照射の度に投影光学系PLの像面側の円形視野の中央にスリット状または矩形状(多角形)に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系PLの結像面に配置されたウエハW上の複数のショット領域のうちの1つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
【0052】
前記ウエハステージWSTは、前述した吊り下げコラム46を構成するウエハベース定盤54上に配置され、例えば磁気浮上型の2次元リニアアクチュエータ等から成るウエハステージ駆動系74(図1では図示せず、図5参照)によってXY面内で自在に駆動されるようになっている。
【0053】
ウエハステージWSTの上面に、ウエハホルダ76を介してウエハWが真空吸着等によって固定されている。ウエハステージWSTのXY位置及び回転量(ヨーイング量、ローリング量、ピッチング量)は、投影光学系PLの鏡筒下端に固定された参照鏡Mwを基準としてウエハステージWSTの一部に固定された移動鏡78の位置変化を計測するウエハレーザ干渉計80によって所定の分解能、例えば0.5〜1nm程度の分解能でリアルタイムに計測される。このウエハレーザ干渉計80の計測値は、主制御装置50に供給されるようになっている(図5参照)。
【0054】
図5には、上述した露光装置10の制御系の構成が簡単に示されている。この制御系は、ワークステーション(又はマイクロコンピュータ)から成る主制御装置50を中心として構成されている。主制御装置50は、これまでに説明した各種の制御を行う他、装置全体を統括的に制御する。
【0055】
次に、上述のようにして構成された露光装置10における露光動作の概略についてまず説明する。
ウエハステージWST上にウエハWが搬送され、フォーカス調整が終了すると、不図示のアライメント系を用いてレチクルRとウエハWとを位置決め(アライメント)する。このようにして、ウエハWの露光のための準備動作が終了すると、主制御装置50では、アライメント結果に基づいてウエハレーザ干渉計80の計測値をモニタしつつウエハステージ駆動系74を制御してウエハWの第1ショットの露光のための走査開始位置にウエハステージWSTを移動する。
【0056】
そして、主制御装置50ではレチクルステージ駆動系68及びウエハステージ駆動系74を介してレチクルステージRSTとウエハステージWSTとのY方向の走査を開始し、両ステージRST、WSTがそれぞれの目標走査速度に達すると、パルス紫外光によってレチクルRのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。なお、この走査露光の開始に先立って、光源12の発光は開始されているが、主制御装置50によってレチクルブラインド装置を構成する可動ブラインド28の各可動ブレード13Y、13Xの移動がレチクルステージRST(すなわちレチクルR)の移動と同期制御されているため、レチクルR上のパターン領域外へのパルス紫外光の照射が遮光される。
【0057】
主制御装置50では、特に上記の走査露光時にレチクルステージRSTのY軸方向の移動速度VrとウエハステージWSTのY軸方向の移動速度Vwとが投影光学系PLの投影倍率(1/4倍、1/5倍あるいは1/6倍)に応じた速度比に維持されるようにレチクルステージ駆動系68及びウエハステージ駆動系74を介してレチクルステージRST及びウエハステージWSTを同期制御する。
【0058】
そして、レチクルRのパターン領域がパルス紫外光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハW上の第1ショットの走査露光が終了する。これにより、レチクルRのパターンが投影光学系PLを介して第1ショットに縮小転写される。このようにして、第1ショットの走査露光が終了すると、主制御装置50によりウエハステージ駆動系74を介してウエハステージWSTがX軸方向にステップ移動され、第2ショットへの露光のため走査開始位置に移動される。このステッピングの際に、主制御装置50ではウエハステージWSTの位置(ウエハWの位置)を検出するウエハレーザ干渉計80の計測値に基づいてウエハステージWSTのX、Y、θz方向の位置変位をリアルタイムに計測する。この計測結果に基づき、主制御装置50ではウエハステージ駆動系74を制御してウエハステージWSTのXY位置変位が所定の状態になるようにウエハステージWSTの位置を制御する。
【0059】
また、主制御装置50ではウエハステージWSTのθz方向の変位の情報に基づいてレチクルステージ駆動系68を制御し、そのウエハW側の回転変位の誤差を補償するようにレチクルステージRSTを回転制御する。そして、主制御装置50では第2ショット領域に対して上記と同様の走査露光を行う。このようにして、ウエハW上のショットの走査露光(走査ステップ)と次ショット露光のためのステッピング動作(移動ステップ)とが繰り返し行われ、ウエハW上の露光対象ショット領域の全てにレチクルRのパターンが順次転写される。
【0060】
以下、図6乃至図8を参照して、ウエハW上の複数のショット領域S1〜S6を露光する際に、照明領域と各ショット領域とを相対移動させる動作について詳細に説明する。なお、ここでも便宜上、照明領域が図6(a)に示すショット領域S1〜S6に対して移動するものとして説明する。また、図6(b)においては、ブレード13Y、13Xで規制(設定)された照明領域I1〜I6を単に矩形で示す。さらに、これらの照明領域I1〜I6はX方向へのステップ移動を行わないが、ここでは便宜上ステップ移動するかのように図示している。また、レチクルステージRST(レチクルR)は、ウエハステージWST(ウエハW)の移動(X、Y、θz)に対して追従するため、ここでは主にウエハW上のショット領域S1〜S6と照明領域との相対移動について言及する。
【0061】
照明領域は、ショット領域S1に対する走査露光を行うべく、加速工程において走査速度まで加速した後に、等速工程において一定の走査速度で等速移動し、走査露光後には減速工程において減速を行う。また、上述したように、主制御装置50はウエハWの位置に追従移動するようにレチクルRを位置制御及び速度制御するが、同様にレーザ干渉計70の計測結果によりレチクルRの位置・速度を検出し、レチクルRの位置に追従移動するようにブレード13Y、13Xを位置制御及び速度制御する。
【0062】
このとき、主制御装置50は、レチクルRのY方向への移動に関してはブレード13Y、13Yを駆動し、レチクルRのX方向への移動に関してはブレード13X、13Xを駆動する。また主制御装置50はレチクルRがθZ方向(Z軸周りの回転方向)へ移動(回転)した際には、ピエゾ素子15を駆動することで、ブレード13Y、13XをθZ方向へ回転させる。このように、ブレード13Y、13XをレチクルRにY方向、X方向、θZ方向のいずれの方向についても追従させることが可能である。
【0063】
ここで、Y方向に関するブレード13Yの、時間と速度との関係を図7に示す。この図に示すように、ブレード13Yは、加速工程の期間T1で走査速度Vyまで加速し、等速工程である期間T2で等速移動した後に減速工程である期間T3で減速する。この期間T2では、加速後の整定及びショット領域S1への走査露光が行われるが、主制御装置50はショット領域S1を走査露光する際のブレード13Yの減速工程終了時の位置I2と、ショット領域S2を走査露光する際のブレード13Yの加速開始位置I3との位置関係に基づいて空走時間を設けるか否かを選択する。
【0064】
具体的には、ショット領域S1、S2を走査露光する際の走査方向が逆方向(両方向)である場合には、ショット領域S1を走査露光する際のブレード13Yの減速工程終了時の位置I2をショット領域S2を走査露光する際のブレード13Yの加速開始位置I3と一致させるために、等速期間T2内の走査露光時間T22後に整定時間T21と同一時間の空走時間T23を設けるモード(第2モード)を選択する。これにより、ブレード13Yは等速期間T2において走査露光時間T22後に空走時間(所定時間)T23経過後に減速を開始し、以後走査方向を反転して加速期間T1、等速期間T2、減速期間T3を順次繰り返すことになる(図7中、実線で示す速度パターン)。
【0065】
図8(a)に、ショット領域S1、S2に対して両方向での走査露光を順次行う場合にブレード13Yが移動する軌跡を簡略的に示す。
この図に示すように、ショット領域S1を走査露光する際には、加速区間D1、整定区間D2、走査露光区間D3、空走区間D4、減速区間D5が設けられており、ブレード13Yは減速区間D5の終端部位置P1で速度がゼロになる(停止する)。このときの空走区間D4の距離は、ショット領域S2を露光する際に走査速度Vyまで加速した後の整定距離と同一に設定される。
【0066】
そして、ショット領域S2を走査露光する際には、位置P1を加速開始位置として、加速区間D6、空走区間D4と同一距離の整定区間D7、走査露光区間D8、整定区間D2と同一距離の空走区間D9、減速区間D10が設けられる。このように、走査方向が両方向のショット領域を順次走査露光する場合、整定区間と同距離の空走区間を設けることで、減速終了位置と次露光の加速開始位置とが同一になり、ブレード13Yの移動工程を別途設ける必要がなくなる。
【0067】
一方、走査方向が同一のショット領域を順次走査露光する場合、例えばショット領域S3、S4を順次露光する場合、図6(b)に示すように、ショット領域S3を走査露光した後の減速工程終了時の位置I6はショット領域S4を露光する際の走査開始位置I5と一致しないため、図中矢印I7で示すように、ブレード13Yを走査開始位置I5へ移動させる必要が生じる。ここで、ショット領域S3の露光時に走査露光時間T22後に空走時間T23を設けていると、減速工程終了時の位置は、その分ショット領域S3の走査開始位置と離間することになり、移動時間が多くかかってしまう。そこで、このような場合、主制御装置50は走査露光時間T22後に空走時間T23を設けずに直ちに減速工程に入るモード(第1モード)を選択する。これにより、ショット領域S3を走査露光する際の等速期間T’2は、空走時間を含まない整定時間T21及び走査露光時間T22から構成されることになる(図7中、破線で示す速度パターン)。
【0068】
図8(b)に、ショット領域S3、S4に対して一方向(片方向)での走査露光を順次行う場合にブレード13Yが移動する軌跡を簡略的に示す。
この図に示すように、ショット領域S3を走査露光する際には、加速区間D1、整定区間D2、走査露光区間D3、減速区間D5が設けられており、ブレード13Yは図8(a)に対して空走区間D4の距離分短い、減速区間D5の終端部位置P2で速度がゼロになる(停止する)。
【0069】
そして、ショット領域S4を走査露光する際には、ブレード13Yは位置P2から、加速区間D6、走査露光区間D8(露光は行わない)、空走区間D9、減速区間D10を経て、ショット領域S4の走査開始位置P3まで一旦移動する。この後、ショット領域S3と同様に、走査開始位置P3から加速区間D’1、整定区間D’2、走査露光区間D’3、減速区間D’5を経ることでショット領域S4に対する走査露光を行う。なお、詳述していないが、レチクルステージRST(レチクルR)及びウエハステージWST(ウエハW)の移動に関しては、ブレード13Yの移動と同様に、減速工程終了時の位置と次の走査開始位置との位置関係に基づいて空走時間の有無が設定されているものとする。
【0070】
このように、本実施の形態では、片方向での走査露光を順次行う場合には、先のショット領域への露光時に空走区間を設けずに、走査露光終了時に直ちに減速工程を実施することで、図8(c)に示すように、位置P2、P1間の距離L1を空走する必要がなくなるとともに、走査開始位置P3まで移動する距離L2も距離L1分だけ短くすることができる。結果として、ブレード13Yの移動距離が2×L1分、短くなり、移動に要する時間を短縮することができるため、走査露光に係るスループットを向上させることができる。特に、本実施の形態では、減速工程終了時の位置と次の走査開始位置との位置関係に基づいて、空走時間の有無が異なる二つのモードを選択することで種々の走査方向(露光順序)に応じて最適なシーケンスを設定することが可能になり、一層のスループット向上に寄与することができる。
【0071】
また、本実施の形態では、ブレード13Y、13XをY方向、X方向及びθZ方向に駆動可能なので、走査露光時にレチクルRに位置ずれが生じた場合でもレチクルRに正確に追従移動させることができる。そのため、レチクルR上の不要なパターンがウエハW上に露光されたり、露光された回路パターンに誤差が生じることを防止できる。しかも、本実施の形態では、ブレード13Y、13Xを加速工程から減速工程に亘ってレチクルRに追従移動させているので、減速カーブの設定が不要で前位置決めを削除でき、スループットの向上に寄与できるとともに、走査露光の連続動作が終了するまで、ブレードの駆動に関するコマンド送出を行う必要がなくなり処理を簡明化することができる。加えて、本実施の形態では、露光レシピに基づいてではなく、実際にレチクルRの位置情報を計測した結果に基づいてブレードを移動させているので、より高精度に追従させることも可能である。
【0072】
なお、上記実施の形態では、走査方向をY方向として説明したが、これに限定されるものではなく、例えばX方向成分を含む斜め方向に走査移動させてもよい。この場合、レチクルステージRST及びウエハステージWSTの斜め方向の移動に対して、上述したようにブレード13Y、13Xを追従移動させるとともに、ピエゾ素子23を駆動して固定レチクルブラインド21を回転させることで、開口部21aの延在方向を走査方向に対応させればよい。これにより、走査露光期間中にレチクルR及びウエハWをX方向に移動させることができるため、走査露光後にX方向にステップ移動させる距離が短くなり、移動時間を短縮することが可能になる。
【0073】
上記実施の形態では、ウエハステージWST(ウエハW)に対してレチクルステージRST(レチクルR)を追従移動させ、さらにレチクルステージRST(レチクルR)に対してブレード13Y、13Xを追従移動させる方式としたが、以下にブレード13Y、13XをウエハステージWST(ウエハW)に対して追従移動させる方式について説明する。
【0074】
図12は、上記実施形態で用いたブレード13Y、13XをレチクルRに追従移動させる場合の制御ループ図であり、図13はその時の時間と速度との関係を示す図である。
図12に示すように、ウエハステージ(基板ステージ)においては、位置指令(X、Y、Z、θZ、θX、θY)が基準入力要素NWに設定され、基準入力要素NWからの基準入力信号が制御動作信号としてウエハステージ駆動系74を含む制御要素SWに出力される。制御要素SWは、制御動作信号に基づき制御対象TWとしてのウエハステージWSTを駆動する。レーザ干渉計80を含むフィードバック要素FWで計測されたウエハステージWSTの位置はフィードバックされ、制御要素SWの制御動作信号に反映される。
【0075】
また、レチクルステージ(マスクステージ)においては、ウエハステージWSTの位置が入力し、投影光学系PLの投影倍率(例えば4倍)に応じた位置が基準入力要素NRに設定され、基準入力要素NRからの基準入力信号が制御動作信号としてレチクルステージ駆動系68を含む制御要素SRに出力される。制御要素SRは、制御動作信号に基づき制御対象TRとしてのレチクルステージRSTを駆動する。レーザ干渉計70を含むフィードバック要素FRで計測されたレチクルステージRSTの位置はフィードバックされ、制御要素SRの制御動作信号に反映される。
【0076】
同様に、ブレード(ブラインドステージ)においては、レチクルステージRSTの位置が入力し、ブレード13Y、13Xで形成される開口部Kの大きさと、開口部Kで形成されるレチクルRの照明領域の大きさとの比(倍率)に応じた位置が基準入力要素NBに設定され、基準入力要素NBからの基準入力信号が制御動作信号としてピエゾ素子15を含む制御要素SBに出力される。制御要素SBは、制御動作信号に基づき制御対象TBとしてのブレード13Y、13Xを駆動する。ブレード13Y、13Xの位置はフィードバック要素FBによりフィードバックされ、制御要素SBの制御動作信号に反映される。
【0077】
この制御ループでの制御下では、図13に示されるように、位置指令に対する基板ステージ、基板ステージに追従するマスクステージ、マスクステージに追従するブラインドステージにそれぞれ遅れ量が生じる。その結果、ブラインドステージは、基板ステージに対して遅れが伝播することになり遅れ量が大きくなってしまうため、各ステージが走査速度に達した後の整定時間が長くなる。そこで、本実施の形態では、図14に示すように、マスクステージ及びブラインドステージの双方において、ウエハステージWSTの位置が入力し、それぞれ基板ステージに対する倍率に応じた位置が基準入力要素NR、NBに設定される。
【0078】
この場合、ブラインドステージは、マスクステージではなく基板ステージに追従移動することになり、図15に示されるように、遅れが伝播しないため、基板ステージに対するブラインドステージの遅れ量がマスクステージと同等に小さくなる。その結果、各ステージが走査速度に達した後の整定時間を短くすることができる。
【0079】
また、上記実施の形態におけるブレード13YのレチクルRへの追従移動は、加速工程開始時から減速工程終了時までを含めば、ステップ移動時にも実施させてもよい。また、上記実施の形態では、ブレード13Y、13X及び固定レチクルブラインド21をθZ方向に回転駆動する手段としてピエゾ素子を用いる構成としたが、これに限られず、電動モータ等、他の駆動手段を用いる構成としてもよい。
【0080】
なお、上記実施の形態では、オプティカルインテグレータ(ホモジナイザ)としてフライアイレンズを用いるものとしたが、その代わりにロッド・インテグレ一夕(内面反射型インテグレータ)、回折光学素子あるいはマイクロレンズアレイ等を用いるようにしても良い。ロッド・インテグレータを用いる照明光学系では、ロッド・インテグレータはその射出面がレチクルRのパターン面とほぼ共役になるように配置されるので、例えばロッド・インテグレータの射出面に近接して前述の可動ブラインド28Jの可動ブレードを配置する。従って、この照明光学系はロッド・インテグレータを境にして2分割され、上記実施形態と同様に、可動ブラインドはロッド・インテグレータが配置される第1部分に設けられ、固定ブラインドは本体コラムに固定される第2部分に設けられる。なお、ロッド・インテグレータを用いる照明光学系は、例えば米国特許第5675401号に開示されている。また、フライアイレンズとロッド・インテグレータとを組み合わせる、あるいは2つのロッド・インテグレータを直列に配置してダブルオプティカルインテグレータとしても良い。さらには、回折光学素子とロッド・インテグレータ又はマイクロレンズアレイ等の組み合わせでダブルインテグレータを構成してもよい。
【0081】
また、上記実施形態では、防振ユニット42A〜42Dとしてアクティブ防振装置を用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。すなわち、これらはパッシブ防振装置であっても良い。
【0082】
また、例えば、上記実施形態と同様に紫外光を用いる露光装置であっても、投影光学系として反射光学素子のみからなる反射系、又は反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射屈折系(カタッディオプトリック系)を採用しても良い。ここで、反射屈折型の投影光学系としては、例えば特開平8―171054号公報(及びこれに対応する米国特許第5,668,672号)、並びに特開平10−20195号公報(及びこれに対応する米国特許第5,835,275号)などに開示される、反射光学素子としてビームスプリッタと凹面鏡とを有する反射屈折系、又は特開平8−334695号公報(及びこれに対応する米国特許第5,689,377号)、並びに特開平10−3039号公報(及びこれに対応する米国特許出願第873,605号(出願日:1997年6月12日))などに開示される、反射光学素子としてビームスプリッタを用いずに凹面鏡などを有する反射屈折系を用いることができる。
【0083】
この他、特開平10−104513号公報(及び米国特許第5,488,229号)に開示される、複数の屈折光学素子と2枚のミラー(凹面鏡である主鏡と、屈折素子又は平行平面板の入射面と反対側に反射面が形成される裏面鏡である副鏡)とを同一軸上に配置し、その複数の屈折光学素子によって形成されるレチクルパターンの中間像を、主鏡と副鏡とによってウエハ上に再結像させる反射屈折系を用いても良い。この反射屈折系では、複数の屈折光学素子に続けて主鏡と副鏡とが配置され、照明光が主鏡の一部を通って副鏡、主鏡の順に反射され、さらに副鏡の一部を通ってウエハ上に達することになる。
【0084】
さらに、反射屈折型の投影光学系としては、例えば円形イメージフィールドを有し、かつ物体面側、及び像面側が共にテレセントリックであるとともに、その投影倍率が1/4倍又は1/5倍となる縮小系を用いても良い。また、この反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が投影光学系の視野内でその光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又はウエハの走査方向とほぼ直交する方向に沿つて延びる矩形スリット状に規定されるタイプであっても良い。かかる反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置によれば、例えば波長157nmのF2レーザ光を露光用照明光として用いても100nmL/Sパターン程度の微細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能である。
【0085】
また、真空紫外光としてArFエキシマレーザ光やF2レーザ光などが用いられるが、DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイットリビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を1.51〜1.59μmの範囲内とすると、発生波長が189〜199nmの範囲内である8倍高調波、又は発生波長が151〜159nmの範囲内である10倍高調波が出力される。特に発振波長を1.544〜1.553μmの範囲内とすると、発生波長が193〜194nmの範囲内の8倍高調波、即ちArFエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を1.57〜1.58μmの範囲内とすると、発生波長が157〜158nmの範囲内の10倍高調波、即ちF2レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を1.03〜1.12μmの範囲内とすると、発生波長が147〜160nmの範囲内である7倍高調波が出力され、特に発振波長を1.099〜1.106μmの範囲内とすると、発生波長が157〜158μmの範囲内の7倍高調波、即ちF2レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【0086】
また、本実施の形態の基板としては、半導体デバイス用の半導体ウエハWのみならず、液晶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)等が適用される。
【0087】
また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに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(遠紫外)光やVUV(真空紫外)光など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、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク(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などが用いられる。
【0088】
勿論、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子(CCDなど)の製造に用いられる露光装置などにも本発明を適用することができる。
【0089】
また、ウエハステージWSTやレチクルステージRSTにリニアモータ(米国特許第5,623,853号又は米国特許第5,528,118号の公報参照)を用いる場合は、エアべアリングを用いたエア浮上型に限らず、ローレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁気浮上型のものを用いても良い。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイブでも良いし、ガイドを設けないガイドレスタイプでも良い。
【0090】
以上のように、本願実施形態の露光装置10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。
【0091】
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、シリコン材料からウエハを製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置10によりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステップ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。
【0092】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、走査露光に係るスループットを大幅に向上させることが可能になる。また、本発明では、ブラインドを露光光の光軸周りに関してもマスクに追従させることができるとともに、ブラインドの移動に関する処理を簡明化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る走査型露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図2】同走査型露光装置を構成する可動レチクルブラインドの平面図である。
【図3】(a)は同可動レチクルブラインドを構成するブレード及びガイドの平面図であり、(b)は正面図である。
【図4】同走査型露光装置を構成する固定レチクルブラインドの平面図である。
【図5】同走査型露光装置における制御系の構成を示すブロック図である。
【図6】(a)は複数のショット領域に対する照明領域の相対的な移動経路を示す図であり、(b)はブレードで規制された照明領域の移動を示す図である。
【図7】Y方向に関するブレードの、時間と速度との関係を示す図である。
【図8】(a)は両方向での走査露光を順次行う場合にブレードが移動する軌跡を示す図であり、(b)は片方向での走査露光を順次行う場合にブレードが移動する軌跡を示す図であり、(c)は時間と速度との関係を示す図である。
【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。
【図10】従来技術における、照明領域とショット領域との相対的な移動経路を示す図である。
【図11】従来技術におけるブレードの、時間と速度との関係を示す図である。
【図12】ブレードをレチクルに追従移動させる場合の制御ループ図である。
【図13】ブレードをレチクルに追従移動させる場合の時間と速度との関係を示す図である。
【図14】ブレードをウエハに追従移動させる場合の制御ループ図である。
【図15】ブレードをウエハに追従移動させる場合の時間と速度との関係を示す図である。
【符号の説明】
R レチクル(マスク)
W ウエハ(基板)
T2、T’2 等速工程
T3 減速工程
10 走査型露光装置
13Y、13X ブレード(移動体、ブラインド)
15、23 ピエゾ素子(電歪素子、駆動装置)
21 固定レチクルブラインド(照明領域規制装置)
28 可動レチクルブラインド(照明領域規制装置)
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクに対する照明領域の範囲を規制するブラインドの駆動方法と照明領域規制装置、および露光光の照明領域に対してマスクと基板とを同期移動してマスクのパターン像を基板に転写する走査型露光方法並びに走査型露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程では、マスクとしてのレチクル上にほぼ正方形状の照明領域を設定し、該照明領域内のパターンを投影光学系を介して感光性基板としてのウエハ(又はガラスプレート等)上に露光するステッパー等の一括露光方式の投影露光装置が多用されていた。これに対して最近は、半導体素子等のチップパターンの大型化に対応するために、より大きなレチクルのパターンをウエハ上の各ショット領域に転写することが求められている。ところが、広い露光フィールドの全面でディストーションや像面湾曲等の収差を所定の許容値以下に抑制した投影光学系の設計及び製造は困難である。
【0003】
そのため、最近ではレチクル上に長方形又は円弧状等のスリット状の照明領域を設定し、該照明領域内のパターンを投影光学系を介してウエハ上に投影した状態で、レチクルとウエハとを投影光学系に対して同期走査(同期移動)しながらレチクルのパターンをウエハ上の各ショット領域に逐次露光する走査ステップと、走査方向と略直交する方向にウエハをステップ移動させる移動ステップとを交互に繰り返すステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装置が注目されている(特許文献1参照)。
【0004】
この走査露光型の投影露光装置は投影光学系の有効露光フィールドにほぼ内接するスリット状の露光領域に対してウエハを走査しながら露光するため、投影光学系の有効露光フィールドの直径を最大限に利用できる他、走査方向への転写パターンの長さはその有効露光フィールドの直径よりも長くできるため、結果として大面積のレチクルのパターンを小さい収差でウエハ上に転写できる。
【0005】
図10は、ウエハ(基板)W(及び不図示のレチクル)を露光光の矩形照明領域Aに対して相対移動させて、ウエハW上の複数のショット領域S1〜S6を露光する際の相対移動経路の例を簡略的に示す図である。この図に示すショット領域S1〜S6は、レチクルのパターンがそれぞれ転写される領域が走査方向(スキャン方向)であるY方向に2つ、ステップ移動方向(非スキャン方向)であるX方向に4つ、互いに区画されて配置されたものである。なお、実際には、位置が固定された照明領域Aに対してウエハW(ショット領域)が移動するが、ここでは便宜上照明領域Aがショット領域S1〜S6に対して移動するものとして説明する。
【0006】
この場合、X方向に延在する照明領域Aは、+Y方向に相対移動することでショット領域S1を露光した後に+X方向にステップ移動する。続いて、走査方向を−Y方向に反転してショット領域S2を露光する。このように、Y方向への走査移動と、これと直交するX方向へのステップ移動とを繰り返すことにより、ウエハW上のショット領域S1〜S6を連続的に露光することが可能である。
【0007】
この種の露光装置には、レチクル上の矩形照明領域を設定する固定レチクルブラインドの他に、レチクル上のパターン以外の不要な部分の露光を防止するために、レチクルとともに移動して固定レチクルブラインドによって設定されるレチクルR上の照明領域を更に制限する可動ブラインドが設けられている。
【0008】
図11に、走査露光における時間と可動ブラインドの速度との関係を示す。この図に示すように、各ショット領域に対する露光処理工程には、可動ブラインドを走査速度まで加速する加速工程Sk、走査速度で等速移動させる等速工程St、走査速度から減速させる減速工程Sgが含まれている。また、等速工程Stには、走査速度まで加速された可動ブラインドを整定する整定時間Ts、実際に露光処理を行う露光時間Tr、露光終了後に空走する空走時間Tkが含まれている。なお、この速度パターンは、可動ブラインドのみならず、レチクルステージ及びウエハステージも同様である。
【0009】
従来、可動ブラインドは、走査時のレチクルの移動方向に対応する一方向で往復移動しており、図10に示すショット領域S1〜S6の配列では、例えばショット領域S1への露光終了時のY方向の位置がショット領域S2へ露光する際の移動開始位置とするために、整定時間Tsと同一の空走時間Tkを設けている。
【0010】
また、可動ブラインドの駆動については、加速開始から露光終了までの期間(図11中、Tbで示す)、一方向(Y方向)に移動してレチクルステージ(すなわちレチクル)の位置に追従するように制御されるが、露光終了から次の加速開始までの間は一定距離空走後、可動ブラインド単体での減速カーブを設定し、設定したカーブに基づいて減速停止している。また、加速や減速時には追従のための遅れ量が伝播し、最後に追従するブラインドステージの遅れが大きくなってしまい、追従精度確保が厳しくなっていた。応答周波数から見た場合でも、レチクルステージ(マスクステージ)>ウエハステージ(基板ステージ)≧ブラインドステージの順の帯域であり、レチクルステージは、ブラインドステージより高い応答周波数を有しているので、ブラインドステージを高応答で追従させることができなかった。そのため、整定時間の条件が厳しくなる傾向にあった。
また、ブラインドステージは、レチクルステージに追従して移動するため、レチクルステージ位置がウエハステージ位置と異なって移動すると、ブラインドもそれに追従し、ウエハ上の露光領域外をブラインド(遮光)することができなかった。
【0011】
【特許文献1】
特開平4−196513号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のブラインド駆動方法と照明領域規制装置および走査型露光方法並びに走査型露光装置には、以下のような問題が存在する。
【0013】
複数のショット領域に対して、連続して可動ブラインドの移動方向を反転させる場合は、空走時間Tkを設けることで移動終了位置から次のショットの移動開始位置までの移動が不要になり効率的な駆動が可能になるが、図10のショット領域S3、S4を連続して露光する場合のように、走査方向が同一のショット領域が連続する場合には、先のショット領域に対する走査移動が終了した後に、次のショット領域の走査開始位置まで逆方向に戻る必要が生じてしまう。このとき、先のショット領域に対する走査移動時に空走時間Tkを設定していると、空走距離分だけ、次の走査開始位置まで戻る距離・時間が大きくなり、スループットが低下するという問題が生じる。この問題は、走査移動方向が交互に反転する場合でも、ショット領域列が切り替わる際(例えば図10におけるショット領域S3を+Y方向で露光した後、ショット領域S4を−Y方向走査で露光する場合)に生じてしまう。
【0014】
一方、設定した減速カーブに基づいて可動ブラインドを減速停止させる場合、空走後の減速点検出や減速カーブ計算に誤差が含まれ、必ずしも正確な位置に位置決めすることができないため、次の走査開始前に誤差分の移動(前位置決め;図11参照)を行う必要がありスループット低下の一因となりうる。また、加速・減速カーブ曲線はレチクルステージと同じ曲線にする必要があるが、常に高速化に向けた改良が重ねられるため、その都度レチクルステージに合わせたカーブを形成しなければならないという問題もあった。
【0015】
さらに、可動ブラインドは、Y方向に関してレチクルステージ(レチクル)と追従するように移動するが、走査露光中、X軸方向の位置ずれが大きい場合は、この方向にも追従する必要があり、同様に、光軸周りの回転成分についても大きな範囲で回転する場合には回転方向にも追従しないと、特にレチクルの回路パターンが大きい場合に誤差を生じる虞がある。そのため、固定レチクルブラインドや可動ブラインドに対しても、光軸周りの回転方向にもレチクルに追従させる必要に迫られていた。この問題は、可動ブラインドのみならず、レチクルステージやウエハステージの駆動に関しても同様に生じる。
【0016】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、走査露光に係るスループットの向上に寄与できるブラインド駆動方法と照明領域規制装置および走査型露光方法並びに走査型露光装置を提供することを目的とする。
【0017】
また、本発明の別の目的は、一方向に限られることなくレチクルの移動にブラインドが追従可能な照明領域規制装置および走査型露光方法並びに走査型露光装置を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図1ないし図8に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の走査型露光方法は、露光光の照明領域に対して移動体(13Y)を走査速度で等速移動させる等速工程(T2)と、移動体(13Y)を走査速度から減速させる減速工程(T3)とを含み、等速工程(T2)中に移動体(13Y)を用いて走査露光を行う走査型露光方法であって、走査露光終了時に減速工程(T3)を開始することを特徴とするものである。
【0019】
従って、本発明の走査型露光方法では、連続する等速工程における移動体(13Y)の移動方向が同一の場合には、空走時間を設けずに走査露光終了後に減速工程を開始することで、空走時間で移動体(13Y)が空走してしまう距離分、次の走査開始位置までの移動距離を短くすることができる。また、移動体(13Y)の移動方向が交互に反転する場合には等速工程に、走査速度到達後の整定時間と同一の空走時間を設定することで、次の走査開始位置まで移動する必要がなくなり、露光処理に係るスループットを向上させることができる。この移動体としては、パターンを有するマスク(R)と、マスク(R)に対する照明領域の範囲を規制するブラインド(13Y)と、パターンの像が転写される基板(W)との少なくとも一つに適用可能である。
【0020】
また、本発明のブラインド駆動方法は、加速工程で走査速度まで加速され、等速工程で露光光の照明領域に対して走査速度で等速移動し、減速工程で走査速度から減速され、等速工程中に走査露光が行われるマスク(R)及び基板(W)に対して、照明領域の範囲を規制するブラインド(13Y)の駆動方法であって、ブラインド(13Y)を少なくとも加速工程開始時から減速工程終了時までマスク(R)又は基板(W)に追従移動させることを特徴とするものである。
【0021】
従って、本発明のブラインド駆動方法では、走査露光の連続動作が終了するまで、ブラインド(13Y)の駆動に関するコマンド送出を行う必要がなくなる。そのため、前位置決めや減速カーブの設定が不要になり、スループットの低下を防止することができる。また、ブラインド(ブラインドステージ)を基板ステージに追従させる構成にすれば、遅れ量の伝播や応答周波数の違いによる制御性の問題から解放され、基板上の露光領域以外を露光してしまうなどの問題が解消される。本手段により、ブラインド機能の意味が、従来はマスクに対するブラインドのためにあったものが、基板に対するブラインドのための機能を持つことになる。
【0022】
そして、本発明の照明領域規制装置は、露光光の照明領域に対して移動するマスク(R)に追従移動して、マスク(R)に対する照明領域の範囲を規制するブラインド(13Y)を備えた照明領域規制装置(28)であって、ブラインド(13Y)を露光光の光軸周りに駆動する駆動装置(15)を有することを特徴とするものである。
【0023】
従って、本発明の照明領域規制装置では、マスク(R)の移動方向のみならず、露光光の光軸周りにもブラインド(13Y)をマスク(R)に追従させることが可能になり、マスク(R)又は基板(W)の回転成分の移動に起因するパターンの転写誤差を防止することができる。
【0024】
そして、本発明の走査型露光装置は、露光光の照明領域に対してマスク(R)と基板(W)とを同期移動してマスク(R)のパターン像を基板(W)に転写する走査型露光装置(10)であって、マスク(R)に追従移動してマスク(R)に対する照明領域の範囲を規制する照明領域規制装置として、請求項9から12のいずれか1項に記載の照明領域規制装置(28)が用いられることを特徴とするものである。
【0025】
従って、本発明の走査型露光装置では、マスク(R)の回転成分及び二次元の移動に起因するパターンの転写誤差を防止することができ、基板(W)上に形成されるパターンの転写精度を向上させることができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のブラインド駆動方法と照明領域規制装置および走査型露光方法並びに走査型露光装置の実施の形態を、図1ないし図9を参照して説明する。ここでは、例えば露光装置として、レチクルとウエハとを同期移動しつつ、レチクルに形成された半導体デバイスの回路パターンをウエハ上に転写する、スキャニング・ステッパ(走査型露光装置)を使用する場合の例を用いて説明する。これらの図において、従来例として示した図10と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
【0027】
図1には、本発明に係る走査型露光装置10の全体構成が概略的に示されている。この露光装置10は、マスクとしてのレチクルRと、基板としてのウエハWとを一次元方向(ここでは、図1における紙面内左右方向であるY軸方向とする)に同期移動しつつ、レチクルRに形成された回路パターンを投影光学系PLを介してウエハW上の各ショット領域に転写する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。
【0028】
図1に示す露光装置10は、光源12からの露光用照明光によりレチクル(マスク)R上の矩形状(あるいは円弧状)の照明領域を均一な照度で照明する照明光学系IOP、レチクルRを保持して移動するレチクルステージ(マスクステージ)RST、レチクルRから射出される照明光(パルス紫外光)をウエハ(基板)W上に投影する投影光学系PL、ウエハWを保持して移動するウエハステージ(基板ステージ)WSTを備えている。
【0029】
さらに、露光装置10は、前記照明光学系IOPの一部,レチクルステージRST,投影光学系PL,及びウエハステージWST等を保持する本体コラム14、本体コラム14の振動を抑制あるいは除去する防振ユニット、及びこれらの制御系等を備えている。なお、ここで投影光学系PLの光軸方向をZ方向とし、このZ方向と直交する方向でレチクルRとウエハWの同期移動方向をY方向とし、非同期移動方向をX方向とする。また、それぞれの軸周りの回転方向をθZ、θY、θXとする。
【0030】
光源12としては、ここでは波長192〜194nmの間で酸素の吸収帯を避けるように狭帯化されたパルス紫外光を出力するArFエキシマレーザ光源が用いられており、この光源12の本体は、半導体製造工場のクリーンルーム内の床面FD上に設置されている。光源12には、不図示の光源制御装置が併設されており、この光源制御装置では、射出されるパルス紫外光の発振中心波長及びスペクトル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御、レーザチャンバ内のガスの制御等を行うようになっている。
【0031】
なお、光源12として、波長248nmのパルス紫外光を出力するKrFエキシマレーザ光源あるいは波長157nmのパルス紫外光を出力するF2レーザ光源等用いても良い。また、光源12をクリーンルームよりクリーン度が低い別の部屋(サービスルーム)、あるいはクリーンルームの床下に設けられるユーティリティスペースに設置しても構わない。
【0032】
光源12は、図1では作図の都合上その図示が省略されているが、実際には遮光性のベローズ及びパイプを介してビームマッチングユニットBMUの一端(入射端)に接続されており、このビームマッチングユニットBMUの他端(出射端)は、内部にリレー光学系を内蔵したパイプ16を介して照明光学系IOPの第1照明光学系IOP1に接続されている。ビームマッチングユニットBMU内には、リレー光学系や複数の可動反射鏡等(いずれも不図示)が設けられており、これらの可動反射鏡等を用いて光源12から入射する狭帯化されたパルス紫外光(ArFエキシマレーザ光)の光路を第1照明光学系IOP1との間で位置的にマッチングさせている。
【0033】
照明光学系IOPは、第1照明光学系IOP1と第2照明光学系IOP2との2部分から構成されている。第1照明光学系IOP1は、床面FDに水平に載置された装置の基準となるフレームキャスタと呼ばれるベースプレートBP上に設置されている。また、第2照明光学系IOP2は、本体コラム14を構成する後述する第2の支持コラム52によって下方から支持されている。
【0034】
第1照明光学系IOP1は、所定の位置関係で配置されたミラー、可変減光器、ビーム成形光学系、オプティカルインテグレータ、集光光学系、振動ミラー、照明系開口絞り板、ビームスプリッタ、リレーレンズ系、及びレチクルブラインド機構を構成する可動視野絞りとしての可動レチクルブラインド(照明領域規制装置)28等を備えている。光源12からのパルス紫外光がビームマッチングユニットBMU及びリレー光学系を介して第1照明光学系IOP1内に水平に入射すると、このパルス紫外光は、可変減光器のNDフィルタにより所定のピーク強度に調整された後、ビーム整形光学系により、オプティカルインテグレータに効率よく入射するようにその断面形状が整形される。
【0035】
次いで、このパルス紫外光がオプティカルインテグレータに入射すると、射出端側に面光源、すなわち多数の光源像(点光源)から成る2次光源が形成される。これらの多数の点光源の各々から発散するパルス紫外光は、照明系開口絞り板上のいずれかの開口絞りを通過した後、露光光として可動レチクルブラインド28に到達する。
【0036】
可動レチクルブラインド28は、図2に示すように、互いに間隔をあけて配置され走査方向であるY方向に延在する一対のガイド11Y、11Yと、X方向に沿って延在し一端側がガイド11Y、11Yに沿ってそれぞれ移動自在なブレード(移動体)13Y、13Yと、ガイド11Y、11Yの一端側にX方向に延在して配置されたガイド11Xと、Y方向に延在しガイド11Xに沿ってそれぞれ独立して移動自在なブレード(移動体)13X、13Xとから構成されている。これらブレード13Y、13Xは、後述する固定レチクルブラインドによって規定されるレチクルR上の照明領域を更に制限するための矩形開口Kを形成するものであり、その駆動は後述する主制御装置(制御装置)50によって制御される。
【0037】
また、各ブレード13Y、13Xには、エアベアリング19(図3参照)がガイド11Y、11Xに対向してそれぞれ配置されており、各ブレード13Y、13Xはガイド11Y、11Xに対して非接触で相対移動する。さらに、各ブレード13Y、13Xには、図3(a)、(b)に示すように、エアベアリング19と対をなして電歪素子であるピエゾ素子(駆動装置)15が配設されている。ピエゾ素子15は、エアベアリング19とブレード13Y、13Xとの間に配置されており、主制御装置50の制御により伸縮することで、エアベアリング19をガイド11Y、11Xに対してそれぞれ離間・接近させる。そして、図3(a)に示すように、これらエアベアリング19及びピエゾ素子15の対を、ガイド11Y、11Xの開口K側に一箇所、逆側に互いに間隔をあけて二箇所配置し、各ピエゾ素子15の駆動を制御することで、各ブレード13Y、13Xを露光光の光軸と平行な軸周りに回転駆動することが可能な構成になっている。
【0038】
第2照明光学系IOP2は、照明系ハウジング17内に所定の位置関係で収納された固定レチクルブラインド(照明領域規制装置)21(図4参照)、レンズ、ミラー、リレーレンズ系、メインコンデンサレンズ等(いずれも不図示)を備えている。固定レチクルブラインド21は、照明系ハウジング17の入射端近傍のレチクルRのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、図4に示すように、レチクルR上の照明領域を規定する矩形状の開口部が形成されている。この固定レチクルブラインド21の開口部21aは、投影光学系PLの円形視野内の中央で走査露光時のレチクルRの移動方向(Y軸方向)と直交したX軸方向に直線的に伸びたスリット状又は矩形状に形成されている。
【0039】
また、固定レチクルブラインド21のX方向の一端縁には、互いに間隔をあけて電歪素子であるピエゾ素子(駆動装置)23が配設されている。ピエゾ素子23は、固定レチクルブラインド21と当該固定レチクルブラインド21を支持する支持部(不図示)との間に配置されており、主制御装置50の制御により伸縮することで、固定レチクルブラインド21を支持部に対してそれぞれ離間・接近させる。そして、各ピエゾ素子23の駆動を個別に制御することで、固定レチクルブラインド21を露光光の光軸と平行な軸周りに回転駆動することが可能な構成になっている。
【0040】
可動レチクルブラインド28のブレード13Y、13Xで形成される開口部Kを通過したパルス紫外光は、固定レチクルブラインド21の開口部21aを一様な強度分布で照明する。固定レチクルブラインド21の開口部21aを通ったパルス紫外光は、レンズ、ミラー、リレーレンズ系、主コンデンサレンズ系を経て、レチクルステージRST上に保持されたレチクルR上の所定の照明領域(X軸方向に直線的に伸びたスリット状又は矩形状の照明領域)を均一な照度分布で照明する。
【0041】
なお、第1照明光学系IOP1と第2照明光学系IOP2とを強固に接合すると、可動レチクルブラインド28の駆動に起因して露光動作中に第1照明光学系IOP1に生じる振動が第2のコラム52に支持された第2照明光学系IOP2にそのまま伝達されることとなって、好ましくない。このため、本実施形態では、第1照明光学系IOP1と第2照明光学系IOP2との間は、両者の相対変位を可能にし、かつその内部を外気に対して気密状態にすることが可能な接続部材としての伸縮自在の蛇腹状部材94を介して接合されている。
【0042】
図1に戻り、本体コラム14は、ベースプレートBP上に設けられた複数本(ここでは4本)の支持部材40A〜40D(但し、紙面奥側の支柱40C、40Dは図示省略)及びこれらの支持部材40A〜40Dの上部にそれぞれ固定された防振ユニット42A〜42D(但し、図1においては紙面奥側の防振ユニット42C、42Dは図示せず、図5参照)を介してほぼ水平に支持された鏡筒定盤44と、この鏡筒定盤44の下面から下方に吊り下げられた吊り下げコラム46と、鏡筒定盤44上に設けられた第1、第2の支持コラム48、52とを備えている。
【0043】
前記防振ユニット42A〜42Dは、支持部材40A〜40Dそれぞれの上部に直列(又は並列)に配置された内圧が調整可能なエアマウントとボイスコイルモータ(不図示)とを含んで構成されている。これらの防振ユニット42A〜42Dによって、ベースプレートBP及び支持部材40A〜40Dを介して鏡筒定盤44に伝わる床面FDからの微振動がマイクロGレベル(Gは重力加速度)で絶縁される構成になっている。
【0044】
前記鏡筒定盤44は鋳物等で構成されており、その中央部に平面視円形の開口が形成され、その内部に投影光学系PLがその光軸方向をZ軸方向として上方から挿入されている。投影光学系PLの鏡筒部の外周部には、該鏡筒部に一体化されたフランジFLGが設けられている。このフランジFLGの素材としては、低熱膨張の材質、例えばインバー(Inver;ニッケル36%、マンガン0.25%、及び微量の炭素と他の元素を含む鉄からなる低膨張の合金)が用いられており、このフランジFLGは、投影光学系PLを鏡筒定盤44に対して点と面とV溝とを介して3点で支持するいわゆるキネマティック支持マウントを構成している。このようなキネマティック支持構造を採用すると、投影光学系PLの鏡筒定盤44に対する組み付けが容易で、しかも組み付け後の鏡筒定盤44及び投影光学系PLの振動、温度変化、姿勢変化等に起因する応力を最も効果的に軽減できるという利点がある。
【0045】
前記吊り下げコラム46は、ウエハベース定盤54と、該ウエハベース定盤54をほぼ水平に吊り下げ支持する4本の吊り下げ部材56とを備えている。また、第1の支持コラム48は、鏡筒定盤44の上面に投影光学系PLを取り囲んで植設された4本の脚58(紙面奥側の脚は図示省略)と、これら4本の脚58によってほぼ水平に支持されたレチクルベース定盤60とを備えている。同様に、第2の支持コラム52は、鏡筒定盤44の上面に、第1の支持コラム48を取り囲む状態で植設された4本の支柱62(紙面奥側の支柱は図示省略)と、これら4本の支柱62によってほぼ水平に支持された天板64とによって構成されている。この第2の支持コラム52の天板64によって、前述した第2部分光学系IOP2が支持されている。
【0046】
また、本体コラム14を構成する鏡筒定盤44には、図1では図示が省略されているが、実際には、本体コラム14のZ方向の振動を計測する3つの振動センサ(例えば加速度計)とXY面内方向の振動を計測する加速度計などの3つの振動センサ(例えば、この内の2つの振動センサは、本体コラム14のY方向の振動を計測し、残りの振動センサは、本体コラム14のX方向の振動を計測する)とが取り付けられている。以下においては、便宜上、これら6つの振動センサを総称して振動センサ群66と呼ぶものとする。
【0047】
この振動センサ群66の計測値は、主制御装置50に供給されるようになっている(図5参照)。従って、主制御装置50では、振動センサ群66の計測値に基づいて本体コラム14の6自由度方向の振動を求めることができる。そして、主制御装置50では、例えばレチクルステージRST、ウエハステージWSTの移動時等には、振動センサ群66の計測値に基づいて求めた本体コラム14の6自由度方向の振動を除去すべく、防振ユニット42A〜42Dの速度制御を例えばフィードバック制御あるいはフィードバック制御及びフィードフォワード制御によって行い、本体コラム14の振動を効果的に抑制することが可能である。
【0048】
前記レチクルステージRSTは、本体コラム14を構成する第1の支持コラム48を構成するレチクルベース定盤60上に配置されている。レチクルステージRSTは、例えば磁気浮上型の2次元リニアアクチュエータ等から成るレチクルステージ駆動系68(図1では図示せず、図5参照)によって駆動され、レチクルRをレチクルベース定盤60上でY軸方向に大きなストロークで直線駆動するとともに、X軸方向とθz方向(Z軸回りの回転方向)に関しても微小駆動が可能な構成となっている。
【0049】
前記レチクルステージRSTの一部には、その位置や移動量を計測するための位置検出装置であるレチクルレーザ干渉計70からの測長ビームを反射する移動鏡72が取り付けられている。レチクルレーザ干渉計70は、レチクルベース定盤60に固定され、投影光学系PLの上端部側面に固定された固定鏡Mrを基準として、レチクルステージRST(すなわちレチクルR)のXY面内の位置(θz回転を含む)を例えば、0.5〜1nm程度の分解能で検出するようになっている。
【0050】
上記のレチクルレーザ干渉計70によって計測されるレチクルステージRST(即ちレチクルR)の位置情報(又は速度情報)は主制御装置50に送られる(図5参照)。主制御装置50は、基本的にはレチクルレーザ干渉計70から出力される位置情報(或いは速度情報)が指令値(目標位置、目標速度)と一致するように(具体的にはウエハステージWSTと追従するように)レチクルステージ駆動系68を制御する。
【0051】
前記投影光学系PLとしては、ここでは、物体面(レチクルR)側と像面(ウエハW)側の両方がテレセントリックで円形の投影視野を有し、石英や螢石を光学硝材とした屈折光学素子(レンズ素子)のみから成る1/4、1/5、又は1/6縮小倍率の屈折光学系が使用されている。このため、レチクルRにパルス紫外光が照射されると、レチクルR上の回路パターン領域のうちのパルス紫外光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系PLに入射し、その回路パターンの部分倒立像がパルス紫外光の各パルス照射の度に投影光学系PLの像面側の円形視野の中央にスリット状または矩形状(多角形)に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系PLの結像面に配置されたウエハW上の複数のショット領域のうちの1つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。
【0052】
前記ウエハステージWSTは、前述した吊り下げコラム46を構成するウエハベース定盤54上に配置され、例えば磁気浮上型の2次元リニアアクチュエータ等から成るウエハステージ駆動系74(図1では図示せず、図5参照)によってXY面内で自在に駆動されるようになっている。
【0053】
ウエハステージWSTの上面に、ウエハホルダ76を介してウエハWが真空吸着等によって固定されている。ウエハステージWSTのXY位置及び回転量(ヨーイング量、ローリング量、ピッチング量)は、投影光学系PLの鏡筒下端に固定された参照鏡Mwを基準としてウエハステージWSTの一部に固定された移動鏡78の位置変化を計測するウエハレーザ干渉計80によって所定の分解能、例えば0.5〜1nm程度の分解能でリアルタイムに計測される。このウエハレーザ干渉計80の計測値は、主制御装置50に供給されるようになっている(図5参照)。
【0054】
図5には、上述した露光装置10の制御系の構成が簡単に示されている。この制御系は、ワークステーション(又はマイクロコンピュータ)から成る主制御装置50を中心として構成されている。主制御装置50は、これまでに説明した各種の制御を行う他、装置全体を統括的に制御する。
【0055】
次に、上述のようにして構成された露光装置10における露光動作の概略についてまず説明する。
ウエハステージWST上にウエハWが搬送され、フォーカス調整が終了すると、不図示のアライメント系を用いてレチクルRとウエハWとを位置決め(アライメント)する。このようにして、ウエハWの露光のための準備動作が終了すると、主制御装置50では、アライメント結果に基づいてウエハレーザ干渉計80の計測値をモニタしつつウエハステージ駆動系74を制御してウエハWの第1ショットの露光のための走査開始位置にウエハステージWSTを移動する。
【0056】
そして、主制御装置50ではレチクルステージ駆動系68及びウエハステージ駆動系74を介してレチクルステージRSTとウエハステージWSTとのY方向の走査を開始し、両ステージRST、WSTがそれぞれの目標走査速度に達すると、パルス紫外光によってレチクルRのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。なお、この走査露光の開始に先立って、光源12の発光は開始されているが、主制御装置50によってレチクルブラインド装置を構成する可動ブラインド28の各可動ブレード13Y、13Xの移動がレチクルステージRST(すなわちレチクルR)の移動と同期制御されているため、レチクルR上のパターン領域外へのパルス紫外光の照射が遮光される。
【0057】
主制御装置50では、特に上記の走査露光時にレチクルステージRSTのY軸方向の移動速度VrとウエハステージWSTのY軸方向の移動速度Vwとが投影光学系PLの投影倍率(1/4倍、1/5倍あるいは1/6倍)に応じた速度比に維持されるようにレチクルステージ駆動系68及びウエハステージ駆動系74を介してレチクルステージRST及びウエハステージWSTを同期制御する。
【0058】
そして、レチクルRのパターン領域がパルス紫外光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハW上の第1ショットの走査露光が終了する。これにより、レチクルRのパターンが投影光学系PLを介して第1ショットに縮小転写される。このようにして、第1ショットの走査露光が終了すると、主制御装置50によりウエハステージ駆動系74を介してウエハステージWSTがX軸方向にステップ移動され、第2ショットへの露光のため走査開始位置に移動される。このステッピングの際に、主制御装置50ではウエハステージWSTの位置(ウエハWの位置)を検出するウエハレーザ干渉計80の計測値に基づいてウエハステージWSTのX、Y、θz方向の位置変位をリアルタイムに計測する。この計測結果に基づき、主制御装置50ではウエハステージ駆動系74を制御してウエハステージWSTのXY位置変位が所定の状態になるようにウエハステージWSTの位置を制御する。
【0059】
また、主制御装置50ではウエハステージWSTのθz方向の変位の情報に基づいてレチクルステージ駆動系68を制御し、そのウエハW側の回転変位の誤差を補償するようにレチクルステージRSTを回転制御する。そして、主制御装置50では第2ショット領域に対して上記と同様の走査露光を行う。このようにして、ウエハW上のショットの走査露光(走査ステップ)と次ショット露光のためのステッピング動作(移動ステップ)とが繰り返し行われ、ウエハW上の露光対象ショット領域の全てにレチクルRのパターンが順次転写される。
【0060】
以下、図6乃至図8を参照して、ウエハW上の複数のショット領域S1〜S6を露光する際に、照明領域と各ショット領域とを相対移動させる動作について詳細に説明する。なお、ここでも便宜上、照明領域が図6(a)に示すショット領域S1〜S6に対して移動するものとして説明する。また、図6(b)においては、ブレード13Y、13Xで規制(設定)された照明領域I1〜I6を単に矩形で示す。さらに、これらの照明領域I1〜I6はX方向へのステップ移動を行わないが、ここでは便宜上ステップ移動するかのように図示している。また、レチクルステージRST(レチクルR)は、ウエハステージWST(ウエハW)の移動(X、Y、θz)に対して追従するため、ここでは主にウエハW上のショット領域S1〜S6と照明領域との相対移動について言及する。
【0061】
照明領域は、ショット領域S1に対する走査露光を行うべく、加速工程において走査速度まで加速した後に、等速工程において一定の走査速度で等速移動し、走査露光後には減速工程において減速を行う。また、上述したように、主制御装置50はウエハWの位置に追従移動するようにレチクルRを位置制御及び速度制御するが、同様にレーザ干渉計70の計測結果によりレチクルRの位置・速度を検出し、レチクルRの位置に追従移動するようにブレード13Y、13Xを位置制御及び速度制御する。
【0062】
このとき、主制御装置50は、レチクルRのY方向への移動に関してはブレード13Y、13Yを駆動し、レチクルRのX方向への移動に関してはブレード13X、13Xを駆動する。また主制御装置50はレチクルRがθZ方向(Z軸周りの回転方向)へ移動(回転)した際には、ピエゾ素子15を駆動することで、ブレード13Y、13XをθZ方向へ回転させる。このように、ブレード13Y、13XをレチクルRにY方向、X方向、θZ方向のいずれの方向についても追従させることが可能である。
【0063】
ここで、Y方向に関するブレード13Yの、時間と速度との関係を図7に示す。この図に示すように、ブレード13Yは、加速工程の期間T1で走査速度Vyまで加速し、等速工程である期間T2で等速移動した後に減速工程である期間T3で減速する。この期間T2では、加速後の整定及びショット領域S1への走査露光が行われるが、主制御装置50はショット領域S1を走査露光する際のブレード13Yの減速工程終了時の位置I2と、ショット領域S2を走査露光する際のブレード13Yの加速開始位置I3との位置関係に基づいて空走時間を設けるか否かを選択する。
【0064】
具体的には、ショット領域S1、S2を走査露光する際の走査方向が逆方向(両方向)である場合には、ショット領域S1を走査露光する際のブレード13Yの減速工程終了時の位置I2をショット領域S2を走査露光する際のブレード13Yの加速開始位置I3と一致させるために、等速期間T2内の走査露光時間T22後に整定時間T21と同一時間の空走時間T23を設けるモード(第2モード)を選択する。これにより、ブレード13Yは等速期間T2において走査露光時間T22後に空走時間(所定時間)T23経過後に減速を開始し、以後走査方向を反転して加速期間T1、等速期間T2、減速期間T3を順次繰り返すことになる(図7中、実線で示す速度パターン)。
【0065】
図8(a)に、ショット領域S1、S2に対して両方向での走査露光を順次行う場合にブレード13Yが移動する軌跡を簡略的に示す。
この図に示すように、ショット領域S1を走査露光する際には、加速区間D1、整定区間D2、走査露光区間D3、空走区間D4、減速区間D5が設けられており、ブレード13Yは減速区間D5の終端部位置P1で速度がゼロになる(停止する)。このときの空走区間D4の距離は、ショット領域S2を露光する際に走査速度Vyまで加速した後の整定距離と同一に設定される。
【0066】
そして、ショット領域S2を走査露光する際には、位置P1を加速開始位置として、加速区間D6、空走区間D4と同一距離の整定区間D7、走査露光区間D8、整定区間D2と同一距離の空走区間D9、減速区間D10が設けられる。このように、走査方向が両方向のショット領域を順次走査露光する場合、整定区間と同距離の空走区間を設けることで、減速終了位置と次露光の加速開始位置とが同一になり、ブレード13Yの移動工程を別途設ける必要がなくなる。
【0067】
一方、走査方向が同一のショット領域を順次走査露光する場合、例えばショット領域S3、S4を順次露光する場合、図6(b)に示すように、ショット領域S3を走査露光した後の減速工程終了時の位置I6はショット領域S4を露光する際の走査開始位置I5と一致しないため、図中矢印I7で示すように、ブレード13Yを走査開始位置I5へ移動させる必要が生じる。ここで、ショット領域S3の露光時に走査露光時間T22後に空走時間T23を設けていると、減速工程終了時の位置は、その分ショット領域S3の走査開始位置と離間することになり、移動時間が多くかかってしまう。そこで、このような場合、主制御装置50は走査露光時間T22後に空走時間T23を設けずに直ちに減速工程に入るモード(第1モード)を選択する。これにより、ショット領域S3を走査露光する際の等速期間T’2は、空走時間を含まない整定時間T21及び走査露光時間T22から構成されることになる(図7中、破線で示す速度パターン)。
【0068】
図8(b)に、ショット領域S3、S4に対して一方向(片方向)での走査露光を順次行う場合にブレード13Yが移動する軌跡を簡略的に示す。
この図に示すように、ショット領域S3を走査露光する際には、加速区間D1、整定区間D2、走査露光区間D3、減速区間D5が設けられており、ブレード13Yは図8(a)に対して空走区間D4の距離分短い、減速区間D5の終端部位置P2で速度がゼロになる(停止する)。
【0069】
そして、ショット領域S4を走査露光する際には、ブレード13Yは位置P2から、加速区間D6、走査露光区間D8(露光は行わない)、空走区間D9、減速区間D10を経て、ショット領域S4の走査開始位置P3まで一旦移動する。この後、ショット領域S3と同様に、走査開始位置P3から加速区間D’1、整定区間D’2、走査露光区間D’3、減速区間D’5を経ることでショット領域S4に対する走査露光を行う。なお、詳述していないが、レチクルステージRST(レチクルR)及びウエハステージWST(ウエハW)の移動に関しては、ブレード13Yの移動と同様に、減速工程終了時の位置と次の走査開始位置との位置関係に基づいて空走時間の有無が設定されているものとする。
【0070】
このように、本実施の形態では、片方向での走査露光を順次行う場合には、先のショット領域への露光時に空走区間を設けずに、走査露光終了時に直ちに減速工程を実施することで、図8(c)に示すように、位置P2、P1間の距離L1を空走する必要がなくなるとともに、走査開始位置P3まで移動する距離L2も距離L1分だけ短くすることができる。結果として、ブレード13Yの移動距離が2×L1分、短くなり、移動に要する時間を短縮することができるため、走査露光に係るスループットを向上させることができる。特に、本実施の形態では、減速工程終了時の位置と次の走査開始位置との位置関係に基づいて、空走時間の有無が異なる二つのモードを選択することで種々の走査方向(露光順序)に応じて最適なシーケンスを設定することが可能になり、一層のスループット向上に寄与することができる。
【0071】
また、本実施の形態では、ブレード13Y、13XをY方向、X方向及びθZ方向に駆動可能なので、走査露光時にレチクルRに位置ずれが生じた場合でもレチクルRに正確に追従移動させることができる。そのため、レチクルR上の不要なパターンがウエハW上に露光されたり、露光された回路パターンに誤差が生じることを防止できる。しかも、本実施の形態では、ブレード13Y、13Xを加速工程から減速工程に亘ってレチクルRに追従移動させているので、減速カーブの設定が不要で前位置決めを削除でき、スループットの向上に寄与できるとともに、走査露光の連続動作が終了するまで、ブレードの駆動に関するコマンド送出を行う必要がなくなり処理を簡明化することができる。加えて、本実施の形態では、露光レシピに基づいてではなく、実際にレチクルRの位置情報を計測した結果に基づいてブレードを移動させているので、より高精度に追従させることも可能である。
【0072】
なお、上記実施の形態では、走査方向をY方向として説明したが、これに限定されるものではなく、例えばX方向成分を含む斜め方向に走査移動させてもよい。この場合、レチクルステージRST及びウエハステージWSTの斜め方向の移動に対して、上述したようにブレード13Y、13Xを追従移動させるとともに、ピエゾ素子23を駆動して固定レチクルブラインド21を回転させることで、開口部21aの延在方向を走査方向に対応させればよい。これにより、走査露光期間中にレチクルR及びウエハWをX方向に移動させることができるため、走査露光後にX方向にステップ移動させる距離が短くなり、移動時間を短縮することが可能になる。
【0073】
上記実施の形態では、ウエハステージWST(ウエハW)に対してレチクルステージRST(レチクルR)を追従移動させ、さらにレチクルステージRST(レチクルR)に対してブレード13Y、13Xを追従移動させる方式としたが、以下にブレード13Y、13XをウエハステージWST(ウエハW)に対して追従移動させる方式について説明する。
【0074】
図12は、上記実施形態で用いたブレード13Y、13XをレチクルRに追従移動させる場合の制御ループ図であり、図13はその時の時間と速度との関係を示す図である。
図12に示すように、ウエハステージ(基板ステージ)においては、位置指令(X、Y、Z、θZ、θX、θY)が基準入力要素NWに設定され、基準入力要素NWからの基準入力信号が制御動作信号としてウエハステージ駆動系74を含む制御要素SWに出力される。制御要素SWは、制御動作信号に基づき制御対象TWとしてのウエハステージWSTを駆動する。レーザ干渉計80を含むフィードバック要素FWで計測されたウエハステージWSTの位置はフィードバックされ、制御要素SWの制御動作信号に反映される。
【0075】
また、レチクルステージ(マスクステージ)においては、ウエハステージWSTの位置が入力し、投影光学系PLの投影倍率(例えば4倍)に応じた位置が基準入力要素NRに設定され、基準入力要素NRからの基準入力信号が制御動作信号としてレチクルステージ駆動系68を含む制御要素SRに出力される。制御要素SRは、制御動作信号に基づき制御対象TRとしてのレチクルステージRSTを駆動する。レーザ干渉計70を含むフィードバック要素FRで計測されたレチクルステージRSTの位置はフィードバックされ、制御要素SRの制御動作信号に反映される。
【0076】
同様に、ブレード(ブラインドステージ)においては、レチクルステージRSTの位置が入力し、ブレード13Y、13Xで形成される開口部Kの大きさと、開口部Kで形成されるレチクルRの照明領域の大きさとの比(倍率)に応じた位置が基準入力要素NBに設定され、基準入力要素NBからの基準入力信号が制御動作信号としてピエゾ素子15を含む制御要素SBに出力される。制御要素SBは、制御動作信号に基づき制御対象TBとしてのブレード13Y、13Xを駆動する。ブレード13Y、13Xの位置はフィードバック要素FBによりフィードバックされ、制御要素SBの制御動作信号に反映される。
【0077】
この制御ループでの制御下では、図13に示されるように、位置指令に対する基板ステージ、基板ステージに追従するマスクステージ、マスクステージに追従するブラインドステージにそれぞれ遅れ量が生じる。その結果、ブラインドステージは、基板ステージに対して遅れが伝播することになり遅れ量が大きくなってしまうため、各ステージが走査速度に達した後の整定時間が長くなる。そこで、本実施の形態では、図14に示すように、マスクステージ及びブラインドステージの双方において、ウエハステージWSTの位置が入力し、それぞれ基板ステージに対する倍率に応じた位置が基準入力要素NR、NBに設定される。
【0078】
この場合、ブラインドステージは、マスクステージではなく基板ステージに追従移動することになり、図15に示されるように、遅れが伝播しないため、基板ステージに対するブラインドステージの遅れ量がマスクステージと同等に小さくなる。その結果、各ステージが走査速度に達した後の整定時間を短くすることができる。
【0079】
また、上記実施の形態におけるブレード13YのレチクルRへの追従移動は、加速工程開始時から減速工程終了時までを含めば、ステップ移動時にも実施させてもよい。また、上記実施の形態では、ブレード13Y、13X及び固定レチクルブラインド21をθZ方向に回転駆動する手段としてピエゾ素子を用いる構成としたが、これに限られず、電動モータ等、他の駆動手段を用いる構成としてもよい。
【0080】
なお、上記実施の形態では、オプティカルインテグレータ(ホモジナイザ)としてフライアイレンズを用いるものとしたが、その代わりにロッド・インテグレ一夕(内面反射型インテグレータ)、回折光学素子あるいはマイクロレンズアレイ等を用いるようにしても良い。ロッド・インテグレータを用いる照明光学系では、ロッド・インテグレータはその射出面がレチクルRのパターン面とほぼ共役になるように配置されるので、例えばロッド・インテグレータの射出面に近接して前述の可動ブラインド28Jの可動ブレードを配置する。従って、この照明光学系はロッド・インテグレータを境にして2分割され、上記実施形態と同様に、可動ブラインドはロッド・インテグレータが配置される第1部分に設けられ、固定ブラインドは本体コラムに固定される第2部分に設けられる。なお、ロッド・インテグレータを用いる照明光学系は、例えば米国特許第5675401号に開示されている。また、フライアイレンズとロッド・インテグレータとを組み合わせる、あるいは2つのロッド・インテグレータを直列に配置してダブルオプティカルインテグレータとしても良い。さらには、回折光学素子とロッド・インテグレータ又はマイクロレンズアレイ等の組み合わせでダブルインテグレータを構成してもよい。
【0081】
また、上記実施形態では、防振ユニット42A〜42Dとしてアクティブ防振装置を用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないことは勿論である。すなわち、これらはパッシブ防振装置であっても良い。
【0082】
また、例えば、上記実施形態と同様に紫外光を用いる露光装置であっても、投影光学系として反射光学素子のみからなる反射系、又は反射光学素子と屈折光学素子とを有する反射屈折系(カタッディオプトリック系)を採用しても良い。ここで、反射屈折型の投影光学系としては、例えば特開平8―171054号公報(及びこれに対応する米国特許第5,668,672号)、並びに特開平10−20195号公報(及びこれに対応する米国特許第5,835,275号)などに開示される、反射光学素子としてビームスプリッタと凹面鏡とを有する反射屈折系、又は特開平8−334695号公報(及びこれに対応する米国特許第5,689,377号)、並びに特開平10−3039号公報(及びこれに対応する米国特許出願第873,605号(出願日:1997年6月12日))などに開示される、反射光学素子としてビームスプリッタを用いずに凹面鏡などを有する反射屈折系を用いることができる。
【0083】
この他、特開平10−104513号公報(及び米国特許第5,488,229号)に開示される、複数の屈折光学素子と2枚のミラー(凹面鏡である主鏡と、屈折素子又は平行平面板の入射面と反対側に反射面が形成される裏面鏡である副鏡)とを同一軸上に配置し、その複数の屈折光学素子によって形成されるレチクルパターンの中間像を、主鏡と副鏡とによってウエハ上に再結像させる反射屈折系を用いても良い。この反射屈折系では、複数の屈折光学素子に続けて主鏡と副鏡とが配置され、照明光が主鏡の一部を通って副鏡、主鏡の順に反射され、さらに副鏡の一部を通ってウエハ上に達することになる。
【0084】
さらに、反射屈折型の投影光学系としては、例えば円形イメージフィールドを有し、かつ物体面側、及び像面側が共にテレセントリックであるとともに、その投影倍率が1/4倍又は1/5倍となる縮小系を用いても良い。また、この反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が投影光学系の視野内でその光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又はウエハの走査方向とほぼ直交する方向に沿つて延びる矩形スリット状に規定されるタイプであっても良い。かかる反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置によれば、例えば波長157nmのF2レーザ光を露光用照明光として用いても100nmL/Sパターン程度の微細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能である。
【0085】
また、真空紫外光としてArFエキシマレーザ光やF2レーザ光などが用いられるが、DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイットリビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。例えば、単一波長レーザの発振波長を1.51〜1.59μmの範囲内とすると、発生波長が189〜199nmの範囲内である8倍高調波、又は発生波長が151〜159nmの範囲内である10倍高調波が出力される。特に発振波長を1.544〜1.553μmの範囲内とすると、発生波長が193〜194nmの範囲内の8倍高調波、即ちArFエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を1.57〜1.58μmの範囲内とすると、発生波長が157〜158nmの範囲内の10倍高調波、即ちF2レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を1.03〜1.12μmの範囲内とすると、発生波長が147〜160nmの範囲内である7倍高調波が出力され、特に発振波長を1.099〜1.106μmの範囲内とすると、発生波長が157〜158μmの範囲内の7倍高調波、即ちF2レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【0086】
また、本実施の形態の基板としては、半導体デバイス用の半導体ウエハWのみならず、液晶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)等が適用される。
【0087】
また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、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などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに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(遠紫外)光やVUV(真空紫外)光など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、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のX線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク(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などが用いられる。
【0088】
勿論、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子(CCDなど)の製造に用いられる露光装置などにも本発明を適用することができる。
【0089】
また、ウエハステージWSTやレチクルステージRSTにリニアモータ(米国特許第5,623,853号又は米国特許第5,528,118号の公報参照)を用いる場合は、エアべアリングを用いたエア浮上型に限らず、ローレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁気浮上型のものを用いても良い。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイブでも良いし、ガイドを設けないガイドレスタイプでも良い。
【0090】
以上のように、本願実施形態の露光装置10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。
【0091】
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、シリコン材料からウエハを製造するステップ203、前述した実施形態の露光装置10によりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステップ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。
【0092】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、走査露光に係るスループットを大幅に向上させることが可能になる。また、本発明では、ブラインドを露光光の光軸周りに関してもマスクに追従させることができるとともに、ブラインドの移動に関する処理を簡明化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る走査型露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図2】同走査型露光装置を構成する可動レチクルブラインドの平面図である。
【図3】(a)は同可動レチクルブラインドを構成するブレード及びガイドの平面図であり、(b)は正面図である。
【図4】同走査型露光装置を構成する固定レチクルブラインドの平面図である。
【図5】同走査型露光装置における制御系の構成を示すブロック図である。
【図6】(a)は複数のショット領域に対する照明領域の相対的な移動経路を示す図であり、(b)はブレードで規制された照明領域の移動を示す図である。
【図7】Y方向に関するブレードの、時間と速度との関係を示す図である。
【図8】(a)は両方向での走査露光を順次行う場合にブレードが移動する軌跡を示す図であり、(b)は片方向での走査露光を順次行う場合にブレードが移動する軌跡を示す図であり、(c)は時間と速度との関係を示す図である。
【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。
【図10】従来技術における、照明領域とショット領域との相対的な移動経路を示す図である。
【図11】従来技術におけるブレードの、時間と速度との関係を示す図である。
【図12】ブレードをレチクルに追従移動させる場合の制御ループ図である。
【図13】ブレードをレチクルに追従移動させる場合の時間と速度との関係を示す図である。
【図14】ブレードをウエハに追従移動させる場合の制御ループ図である。
【図15】ブレードをウエハに追従移動させる場合の時間と速度との関係を示す図である。
【符号の説明】
R レチクル(マスク)
W ウエハ(基板)
T2、T’2 等速工程
T3 減速工程
10 走査型露光装置
13Y、13X ブレード(移動体、ブラインド)
15、23 ピエゾ素子(電歪素子、駆動装置)
21 固定レチクルブラインド(照明領域規制装置)
28 可動レチクルブラインド(照明領域規制装置)
Claims (13)
- 露光光の照明領域に対して移動体を走査速度で等速移動させる等速工程と、前記移動体を前記走査速度から減速させる減速工程とを含み、前記等速工程中に前記移動体を用いて走査露光を行う走査型露光方法であって、
前記走査露光終了時に前記減速工程を開始することを特徴とする走査型露光方法。 - 請求項1記載の走査型露光方法において、
前記減速工程を前記走査露光終了時に開始する第1モードと、前記走査露光終了後、所定時間経過後に開始する第2モードとを有することを特徴とする走査型露光方法。 - 請求項2記載の走査型露光方法において、
前記移動体の前記減速工程終了時の位置と、次の走査露光の前記走査速度への加速開始位置との位置関係に基づいて、前記第1モードと前記第2モードとを選択することを特徴とする走査型露光方法。 - 請求項1から3のいずれかに記載の走査型露光方法において、
前記移動体は、パターンを有するマスクと、前記マスクに対する前記照明領域の範囲を規制するブラインドと、前記パターンの像が転写される基板との少なくとも一つであることを特徴とする走査型露光方法。 - 加速工程で走査速度まで加速され、等速工程で露光光の照明領域に対して前記走査速度で等速移動し、減速工程で前記走査速度から減速され、前記等速工程中に走査露光が行われるマスク及び基板に対して、前記照明領域の範囲を規制するブラインドの駆動方法であって、
前記ブラインドを少なくとも前記加速工程開始時から前記減速工程終了時まで前記マスク又は基板に追従移動させることを特徴とするブラインド駆動方法。 - 請求項5記載のブラインド駆動方法において、
前記マスク又は基板の位置を計測し、計測した結果に基づいて前記ブラインドを移動させることを特徴とするブラインド駆動方法。 - 請求項5または6記載のブラインド駆動方法において、
前記ブラインドを前記等速移動方向、該等速移動方向および前記露光光の光軸方向と略直交する方向、前記光軸周り方向に関して前記マスク又は基板に追従移動させることを特徴とするブラインド駆動方法。 - 請求項5から7のいずれかに記載のブラインド駆動方法において、
前記マスクと同期移動して該マスクのパターン像が転写される前記基板に、前記マスクを追従移動させることを特徴とするブラインド駆動方法。 - 露光光の照明領域に対して移動するマスクに追従移動して、前記マスクに対する前記照明領域の範囲を規制するブラインドを備えた照明領域規制装置であって、
前記ブラインドを前記露光光の光軸周りに駆動する駆動装置を有することを特徴とする照明領域規制装置。 - 請求項9記載の照明領域規制装置において、
前記駆動装置は、電歪素子であることを特徴とする照明領域規制装置。 - 請求項9または10記載の照明領域規制装置において、
前記駆動装置は、前記ブラインドを前記照明領域に対する前記マスクの移動方向と、該マスクの移動方向及び前記露光光の光軸と略直交する方向とに関して駆動することを特徴とする照明領域規制装置。 - 請求項9から11のいずれかに記載の照明領域規制装置において、
前記マスクの位置情報を計測する計測装置と、
該計測装置の計測結果に基づいて前記駆動装置を制御する制御装置とを有することを特徴とする照明領域規制装置。 - 露光光の照明領域に対してマスクと基板とを同期移動して前記マスクのパターン像を前記基板に転写する走査型露光装置であって、
前記マスクに追従移動して前記マスクに対する前記照明領域の範囲を規制する照明領域規制装置として、請求項9から12のいずれか1項に記載の照明領域規制装置が用いられることを特徴とする走査型露光装置。
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