JP2004319780A

JP2004319780A - 露光方法及び露光装置並びにデバイス製造方法

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Publication number: JP2004319780A
Application number: JP2003111908A
Authority: JP
Inventors: Osamu Arai; 治荒井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2003-04-16
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】マスク及び基板を同期移動しつつ露光を行う露光装置において、同期移動方向におけるショット領域の大きさに応じて最適な移動速度及び露光量設定を行うことで、露光処理に要する時間を短縮することができる露光方法及び露光装置を提供する。
【解決手段】主制御系２４は、ウェハＷに設定された各ショット領域の同期移動方向ＳＤにおける大きさに応じてレチクルＲのパターンをウェハＷ上のショット領域に転写する際の最適な移動速度を求め、駆動制御ユニット３５，４１に出力して設定する。また、主制御系２４は設定したレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の移動速度に応じて、露光量が目標露光量に等しくなるように露光光源１から射出される露光光ＩＬのパルス数、又は可変減光器３の減光率を求めて露光制御ユニット２３に出力して調整する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光方法及び露光装置並びに当該方法又は装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ、半導体デバイス、撮像装置（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、投影光学系を介して、マスク又はレチクル（以下、これらを総称する場合にはマスクという）に形成された回路パターンを、表面にフォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等の感光基板に投影する露光装置が用いられている。この露光装置の一つとして、レチクルに形成されたパターンをウェハ上の各ショット領域に一括して縮小投影するようにしたステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）が知られている。ステッパーでは１つのショット領域に対して一括露光を行い、露光が終了するとウェハをステップ移動して次のショット領域に対する一括露光を行う動作が繰り返し行われる。
【０００３】
また、レチクルに形成されたパターンの露光範囲を拡大するために、照明光学系からのパルス状の露光光（以下、パルス露光光という）をスリット状に制限し、このスリット光を用いてレチクルに形成されたパターンの一部をウェハ上に縮小投影した状態で、レチクルとウェハとを投影光学系に対して同期移動させてパターンをウェハ上に逐次転写するようにしたステップ・アンド・スキャン方式の走査型の露光装置も用いられている。
【０００４】
上記のステップ・アンド・スキャン方式の走査型の露光装置は、レチクルとウェハとを高い精度をもって同期移動する必要がある。このため、レチクルを保持するレチクルステージ及びウェハを保持するウェハステージの加速を開始してから各々のステージがそれぞれの目標速度に達した後で、レチクルに対してスリット状のパルス露光光を照射して露光動作を開始する。ウェハ上に設定された１つのショット領域に対する各ステージの制御期間は、加速動作を行う加速時間、加速を終えて振動が抑制されるまでの整定時間、一定速度でレチクル及びウェハを移動させる移動時間（この時間内でレチクルのパターンがウェハ上に転写される）、レチクル及びウェハを空走させる空走時間、及びレチクル及びウェハを減速させる減速期間に大別される。
【０００５】
従来の露光装置は、上記の加速時間と減速時間とをほぼ等しく設定するとともに、整定時間と空走時間とをほぼ等しく設定して各ステージの動作を制御している。また、通常、ウェハ上には複数のショット領域が設定されるが、ショット領域の大きさは製造するデバイスの種類及び露光工程の種類毎に様々である。従来の露光装置は、同期移動方向のショット領域の大きさの変化に応じて移動時間を設定しているが、移動時間内におけるレチクルステージ及びウェハステージの移動速度は一定に設定されていた。尚、従来のステップ・アンド・スキャン方式の露光装置の詳細については、例えば以下の特許文献１，２を参照されたい。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２３０１８３号公報
【特許文献２】
特開平１０−２７０３４３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年においてはマイクロデバイスの製造効率を高めるために、スループット、即ち単位時間に露光処理を行うことができるウェハの枚数を向上させることが要求されている。この要求を達成するためには、レチクルステージ及びウェハステージの移動速度を向上させれば良いと考えられる。レチクルステージ及びウェハステージの速度は、上述した移動時間内において最大となる。この時間を短縮する観点から、従来の露光装置はレチクルステージ及びウェハステージの速度を極力最大にする方法で制御していた。
【０００８】
しかしながら、レチクルステージ及びウェハステージの速度が極力最大となるように設定されていても、同期移動方向におけるショット領域の大きさによっては必ずしも最短時間で露光処理が終了するとは限らず無駄な時間が生じており、スループットの低下を招く要因の一つになっていたという問題があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、マスク及び基板を同期移動しつつ露光を行う露光装置において、同期移動方向におけるショット領域の大きさに応じて最適な移動速度の設定を行うことで、露光処理に要する時間を短縮することができる露光方法及び露光装置、並びに当該方法及び装置を用いることで高いスループットでデバイスを製造することができるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点による露光方法は、パターンが形成されたマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを同期移動しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上の複数のショット領域（ＳＡ、ＳＡ１、ＳＡ２）に順次転写する露光方法であって、前記ショット領域の前記同期移動方向（ＳＤ）の大きさに応じて、前記マスク及び前記基板の移動速度の設定を行って露光することを特徴としている。
この発明によれば、同期移動方向におけるショット領域の大きさに応じてマスク及び基板の移動速度の設定を行って露光するようにしているため、各ショット領域が同期移動方向の大きさに応じた最適な速度で露光され、その結果として露光処理に要する時間を短縮することができる。
ここで、本発明の第１の観点による露光方法は、設定した前記移動速度に応じて、前記基板に照射される露光光の強度の設定を行うことが好ましい。
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点による露光方法は、パターンが形成されたマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを同期移動しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に転写する露光方法であって、前記パターンを前記基板上へ転写するときの前記基板の移動速度Ｖは以下の式で表されることを特徴としている。
【数４】

但し、前記Ｌはショット領域（ＳＡ、ＳＡ１、ＳＡ２）の前記同期移動方向における大きさであり、前記Ａｃｃは前記基板の加減速時における平均加速度である。
この発明によれば、上記式で表される通り、同期移動方向におけるショット領域の大きさＬに応じて基板の移動速度Ｖの設定を行って露光するようにしているため、各ショット領域が同期移動方向の大きさに応じた最適な速度で露光され、その結果として露光処理に要する時間を短縮することができる。
ここで、本発明の第２の観点による露光方法は、前記マスクに照射する露光光はパルス状の露光光であり、前記パターンを前記ショット領域へ転写するときの露光量は以下の式で表されるように調整されることが好ましい。
【数５】

但し、前記Ｎは前記マスクに対する前記露光光の照射回数であり、Ｇは前記露光光の減光係数であり、Ｋは定数である。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置はパターンが形成されたマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを同期移動しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上の複数のショット領域（ＳＡ、ＳＡ１、ＳＡ２）に順次転写する露光装置（ＥＸ）であって、前記マスクを保持して移動するマスクステージ（３１）と、前記基板を保持して移動する基板ステージ（３７）と、前記ショット領域の前記同期移動方向の大きさに応じて、前記マスク及び前記基板の移動速度の設定を行って前記マスクステージ及び前記基板ステージを駆動する制御装置（２３、２４、３５、４１）とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、ショット領域の同期移動方向におけるショット領域の大きさに応じた移動速度でマスクステージ及び基板ステージを駆動して露光処理を行っているため、各ショット領域が同期移動方向の大きさに応じた最適な速度で露光され、その結果として露光処理に要する時間を短縮することができる。
本発明のデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法であって、前記リソグラフィ工程において上記の露光方法、又は、上記の露光装置を用いて露光を行う露光工程（Ｓ４６）を含むことを特徴としている。
この発明によれば、各ショット領域がショット領域の同期移動方向におけるショット領域の大きさに応じた移動速度で露光され、露光処理に要する時間が短縮されるため、高スループットでデバイスを効率よく製造することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による露光方法及び露光装置並びにデバイス製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による露光装置ＥＸの全体構成の概略を示す図である。図１に示す露光装置ＥＸは、図１中の投影光学系ＰＬに対してマスクとしてのレチクルＲと基板としてのウェハＷとを相対的に移動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンをウェハＷに逐次転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
【００１２】
尚、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウェハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウェハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルＲ及びウェハＷを同期移動させる方向（同期移動方向ＳＤ）をＹ方向に設定している。
【００１３】
図１において、１は断面が略長方形状の平行光束である露光光ＩＬを射出する露光光源であり、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）である。露光光源１からの波長１９３ｎｍの紫外パルスよりなる露光光ＩＬは、ビームマッチングユニット（ＢＭＵ）２を通り、光アッテネータとしての可変減光器３に入射する。露光光源１の発光の開始及び停止、並びに出力（発振周波数、パルスエネルギー、パルス数）は、ウェハＷ上のフォトレジストに対する露光光の強度（照度）を制御するための露光制御ユニット２３が制御する。また、露光制御ユニット２３は、可変減光器３における減光率を段階的、又は連続的に調整する。
【００１４】
可変減光器３を通った露光光ＩＬは、レンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５を経て第１段のオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ、又はホモジナイザ）としての第１フライアイレンズ６に入射する。この第１フライアイレンズ６から射出された露光光ＩＬは、第１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー８、及び第２レンズ系７ｂを介して第２段のオプティカル・インテグレータとしての第２フライアイレンズ９に入射する。
【００１５】
第２フライアイレンズ９の射出面、即ちレチクルＲのパターン面に対する光学的なフーリエ変換面（照明系の瞳面、投影光学系ＰＬの瞳面と光学的に共役な面）には開口絞り板１０が、駆動モータ１０ｅによって回転自在に配置されている。図２は、開口絞り板１０の一例を示す正面図である。図２に示すように、開口絞り板１０は回転軸Ｏの周りで回転自在に構成された円板からなり、通常照明用の円形の開口絞り１０ａ、輪帯照明用の開口絞り１０ｂ、複数（例えば４極）の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り１０ｃ、及び小さいコヒーレンスファクタ（σ値）用の小円形の開口絞り１０ｄが周方向に沿って形成されている。尚、図２中に示した破線の大きな円は通常照明用の円形の開口絞り１０ａの大きさを表しており、開口絞り１０ｂ〜１０ｄとの大きさの比較のため図示している。
【００１６】
開口絞り板１０の回転軸Ｏは駆動モータ１０ｅの回転軸に接続されており、駆動モータ１０ｅを駆動して開口絞り板１０を回転軸Ｏの周りで回転させることにより、第２フライアイレンズ９の射出面に配置する開口絞りを切り替えることができる。第２フライアイレンズ９の射出面に配置される開口絞りに応じて、その射出面における露光光ＩＬの強度分布が変更される。駆動モータ１０ｅの駆動は露光装置ＥＸの全体の動作を統括制御する主制御系２４が制御する。
【００１７】
尚、変形照明（輪帯照明、４極照明等）を行うときに、露光光ＩＬの利用効率を高めて高い照度（パルスエネルギー）を得るには、露光光ＩＬが第２フライアイレンズ９に入射する段階で、露光光ＩＬの断面形状をほぼ輪帯形状に整形しておくことが望ましい。このためには、第１フライアイレンズ６を例えば多数の位相型の回折格子の集合体よりなる回折光学格子（ＤｉｆｆｒａｃｔｉｖｅＯｐｔｉｃａｌＥｌｅｍｅｎｔ：ＤＯＥ）で置き換えればよい。また、照明条件切り換え系は上記の構成に限られるものではなく、開口絞り板１０に組み合わせて又は単独で円錐プリズム（アキシコン）及び／又はズーム光学系と、回折光学素子とを用いるようにしても良い。尚、第２段のオプティカル・インテグレータとして内面反射型インテグレータ（ロッドインテグレータ等）を用いる場合には、例えばＤＯＥ、円錐プリズム、又は多面体プリズム等を用いて、照明系の光軸ＩＡＸに関して露光光ＩＬを傾けて内面反射型インテグレータに入射させるとともに、照明条件に応じてその入射面での露光光ＩＬの入射角度範囲を変更することが望ましい。
【００１８】
図１において、第２フライアイレンズ９から射出されて開口絞り板１０に形成された開口絞り１０ａ〜１０ｄの何れかを通過した露光光ＩＬは、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ１１に入射する。ビームスプリッタ１１で反射された露光光は、集光用のレンズ２１を介して光電検出器よりなるインテグレータセンサ２２に入射する。インテグレータセンサ２２の検出信号は露光制御ユニット２３に供始されている。インテグレータセンサ２２の検出信号とウェハＷ上での露光光ＩＬの照度との関係は予め高精度に計測されて、露光制御ユニット２３内のメモリに記憶されている。露光制御ユニット２３は、インテグレータセンサ２２の検出信号より間接的にウェハＷに対する露光光ＩＬの照度（平均値）、及びその積分値をモニタできるように構成されている。
【００１９】
ビームスプリッタ１１を透過した露光光ＩＬは、光軸ＩＡＸに沿ってレンズ系１２，１３を順次経て、固定ブラインド（固定照明視野絞り）１４及び可動ブラインド（可動照明視野絞り）１５に入射する。固定ブラインド１４は、後述する投影光学系ＰＬの円形視野内の中央で同期移動方向ＳＤと直交した方向に直線スリット状、又は矩形状（以下、まとめて「スリット状」という）に伸びるように配置された開口部を有する。
【００２０】
可動ブラインド１５は、光軸ＩＡＸに直交する面内において移動可能に構成されており、ウェハＷ上の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時に不要な露光を防止するために、又は照明視野領域の同期移動方向ＳＤの幅を可変とするために使用される。また、稼動ブラインド１５は、同期移動方向ＳＤと直交した方向に関してレチクルＲのバターン領域のサイズを可変するために使用される。可動ブラインド１５の開口率の情報は露光制御ユニット２３にも供給され、インテグレータセンサ２２の検出信号から求められる値にその開口率を乗じた値が、ウェハＷ上の実際の照度となる。
【００２１】
固定ブラインド１４及び可動ブラインド１５は、レチクルＲのパターンが形成されている面（以下、レチクル面という）に対する共役面から光軸ＩＡＸ方向に所定量だけデフォーカスした面に配置されている。このように、固定ブラインド１４及び可動ブラインド１５をデフォーカスさせて配置するのは、ウェハＷ上の任意の点での露光量（ＤＯＳＥ量）のばらつきを防止するため、ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬの同期移動方向ＳＤにおける照度分布を台形形状とするためである。
【００２２】
露光時に可動ブラインド１５を通過した露光光ＩＬは、光路折り曲げ用のミラー１７、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０を順次介して、マスクとしてのレチクルＲのパターン面（下面）の照明領域（照明視野領域）ＩＡを照明する。
【００２３】
尚、以上説明した露光光源１、ビームマッチングユニット２、可変減光器３、レンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５、第１フライアイレンズ６、第１レンズ系７ａ、光路折り曲げ用のミラー８、第２レンズ系７ｂ、第２フライアイレンズ９、開口絞り板１０、ビームスプリッタ１１、レンズ系１２，１３、固定ブラインド１４、可動ブラインド１５、光路折り曲げ用のミラー１７、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０は、照明光学系ＩＳを構成している。
【００２４】
露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域ＩＡ内の回路パターンの像が両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは例えば１／４又は１／５等）で、投影光学系ＰＬの結像面に配置された基板としてのウェハＷ上のスリット状の露光領域ＥＡに転写される。尚、投影光学系ＰＬは片側テレセントリックであっても良い。ここで、ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬの分布について説明する。
【００２５】
図３は、ウェハＷ上の露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの同期移動方向ＳＤにおける分布を示す図である。図３に示す通り、露光光ＩＬは、同期移動方向ＳＤ（Ｙ方向）に台形形状の分布であり、傾斜的な強度分布を有するスロープ部ＳＬと一定の強度分布を有する平坦部ＦＬとを有する。図３に示す分布において、ＳＷ１は固定ブラインド１４の開口の大きさによって規定される同期移動方向ＳＤにおける露光光ＩＬの幅（以下、スリット幅という）を示している。つまり、固定ブラインド１４がレチクル面に対する共役面に配置されていたならば、スリット幅ＳＷ１を有する矩形状の露光光ＩＬがウェハＷ上に照射される。
【００２６】
また、図３において、ＳＷ２はスロープ幅を示している。本実施形態の露光装置においては、スロープ幅ＳＷ２はレチクル面と光学的に共役な共役面に対する固定ブラインド１４の光軸ＩＡＸ方向のデフォーカス量によって規定される。尚、本実施形態においては、ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬはＸ方向の分布が均一であり、照明条件の変更によって変化しないものとする。
【００２７】
図１に戻り、本実施形態の投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折系）であるが、カタジオプトリック系（反射屈折系）や反射系も使用できることはいうまでもない。また、本実施形態では露光光ＩＬが真空紫外光であるため、通常の空気中の酸素、二酸化炭素、水蒸気等によって大きく吸収されてしまう。これを避けるために、図１に示した露光光源１からウェハＷまでの露光光ＩＬの光路には、真空紫外光に対しても高透過率の高純度のパージガス（ヘリウム、ネオン等の希ガス、又は窒素ガス等の所謂不活性ガス）が供給されている。更に、投影光学系ＰＬを構成する屈折部材の硝材としては、例えば合成石英又は蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ_２）が用いられる。
【００２８】
図１において、レチクルＲは、マスクステージとしてのレチクルステージ３１上に吸着保持され、レチクルステージ３１は、レチクルベース３２上でＹ方向に等速移動できると共に、Ｘ方向、Ｙ方向、回転方向に傾斜できるように載置されている。レチクルステージ３１の一端には移動鏡３３が取り付けられており、移動鏡３３の鏡面に対面してレーザ干渉計３４が設けられている。このレーザ干渉計３４によってレチクルステージ３１（レチクルＲ）の２次元的な位置及び回転角がリアルタイムに計測されている。このレーザ干渉計３４の計測結果及び主制御系２４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット３５がレチクルステージ３１の走査速度、及び位置の制御を行う。
【００２９】
一方、ウェハＷは、ウェハホルダ３６を介して基板ステージとしてのウェハステージ３７上に吸着保持され、ウェハステージ３７は、ウェハベース３８上で投影光学系ＰＬの像面と平行なＸＹ平面に沿って２次元移動する。即ち、ウェハステージ３７は、ウェハベース３８上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移動する。更に、ウェハステージ３７には、ウェハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）、並びにＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角を制御するＺレベリング機構も組み込まれている。
【００３０】
また、図示は省略しているが、投影光学系ＰＬの側面に、ウェハＷの表面（ウェハ面）の複数の計測点に斜めにスリット像を投影する投射光学系と、そのウェハ面からの反射光を受光してそれらの複数の計測点のフォーカス位置に対応するフォ−カス信号を生成する受光光学系とからなる多点のオートフォーカスセンサも設けられており、それらのフォ−カス信号が主制御系２４中の合焦制御部に供給されている。走査露光時には、主制御系２４中の合焦制御部は、それらのフォーカス信号（フォーカス位置）の情報に基づいてオートフォーカス方式でウェハステージ３７中のＺレベリング機構を連続的に駆動する。これによって、ウェハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦される。
【００３１】
ウェハステージ３７の一端には移動鏡３９が取り付けられており、移動鏡３９の鏡面に対面してレーザ干渉計４０が設けられている。このレーザ干渉計４０によってウェハステージ３７のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角がリアルタイムに計測されている。レーザ干渉計４０の計測結果及び主制御系２４からの制御情報に基づいて、駆動制御ユニット４１がウェハステージ３７の走査速度、及び位置の制御を行う。尚、上述した露光制御ユニット２３、主制御系２４、駆動制御ユニット３５、及び駆動制御ユニット４１は、本発明にいう制御装置に相当するものである。
【００３２】
また、本実施形態の露光装置は、ウェハステージ３７上に、投影光学系ＰＬを介してウェハＷ上に照射される露光光ＩＬの照度ムラを測定するための照度センサ４２が固定されている。この照度センサ４２の検出信号は露光制御ユニット２３に供給されている。尚、この照度ムラの測定は、例えば定期的に実行される。その際に、図１の開口絞り板１０を駆動して照明条件を通常照明、輪帯照明、変形照明、小σ値照明等に切り換えて各照明条件毎にその照度ムラの計測が実行される。そして、露光装置の稼働時間の経過に伴う照度ムラの状態が照明方式毎にテーブルとして主制御系２４内の記憶部に記憶される。
【００３３】
主制御系２４は、レチクルステージ３１及びウェハステージ３７のそれぞれの移動位置、移動速度、移動加速度、位置オフセット等の各種情報を駆動制御ユニット３５，４１に送る。これに応じて、レチクルステージ３１を介して露光光ＩＬの照明領域ＩＡに対してレチクルＲが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖｒで走査されるのに同期して、ウェハステージ３７を介してレチクルＲのパターン像の露光領域ＥＡに対してウェハＷが−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度β・Ｖｒ（βはレチクルＲからウェハＷへの投影倍率）で走査される。この際の走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光を防止するために、主制御系２４によって可動ブラインド１５の開閉動作が制御される。レチクルＲとウェハＷとの移動方向が逆であるのは、本実施形態の投影光学系ＰＬが反転投影を行うためである。
【００３４】
主制御系２４は、ウェハＷ上の各ショット領域のフォトレジストを適正露光量で走査露光するための各種露光条件を露光データファイルより読み出して、露光制御ユニット２３とも連携して最適な露光シーケンスを実行する。即ち、ウェハＷ上の１つのショット領域への走査露光開始の指令が主制御系２４から露光制御ユニット２３に発せられると、露光制御ユニット２３は露光光源１の発光を開始すると共に、インテグレータセンサ２２を介してウェハＷに対する露光光ＩＬの照度（単位時間当たりのパルスエネルギーの和）の積分値を算出する。その積分値は走査露光開始時に０にリセットされている。そして、露光制御ユニット２３では、その照度の積分値を逐次算出し、この結果に応じて、走査露光後のウェハＷ上のフォトレジストの各点で適正露光量が得られるように、露光光源１の出力（発振周波数、パルスエネルギー、パルス数）及び可変減光器３の減光率を制御する。そして、当該ショット領域への走査露光の終了時に、露光光源１の発光が停止される。
【００３５】
また、主制御系２４は、露光データファイルから露光処理を行うウェハＷ上に設定されたショット領域に関する情報を読み出し、各ショット領域の同期移動方向ＳＤにおける大きさに応じてレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の移動速度及び露光量（単位時間にウェハＷ上に照射される露光光ＩＬのパルス数及び露光光ＩＬの強度）の設定を行う。主制御系２４が設定した移動速度を示す情報は駆動制御ユニット３５，４１に出力され、露光量を示す情報は露光制御ユニット２３に出力される。尚、これらの情報は、主制御系２４から駆動制御ユニット３５，４１及び露光制御ユニット２３へウェハＷの各ショット領域を露光する度に出力される。ここで、レチクルステージ３１又はウェハステージ３７を駆動する際の速度の経時変化について説明する。
【００３６】
図４は、レチクルステージ３１又はウェハステージ３７を駆動する際の速度の経時変化の概略を示す図である。図４の横軸は時間であり、縦軸は速度である。尚、レチクルステージ３１及びウェハステージ３７を加速、減速する際の実際の速度の経時変化は例えば５次関数等の高次関数で表されるが、図４においては簡単のために加速期間及び減速期間における加速度を平均加速度で置き換えて、速度の経時変化を一定加速度による直線で表している。また、図４においては、同期移動方向ＳＤの一方の方向（例えば、＋Ｙ方向）への移動が終了した後で、他方の方向（例えば、−Ｙ方向）へ移動させる場合の速度の経時変化を示している。
【００３７】
前述した通り、レチクルＲのパターンを転写する際にはレチクルステージ３１とウェハステージ３７とは互いに逆方向に移動する。このため、図４に示した速度の経時変化をレチクルステージ３１の速度の経時変化と見立てた場合には、ウェハステージ３７の速度の経時変化は、図４に示す速度の経時変化を縦軸に関して投影光学系ＰＬの投影倍率分だけ縮小し、縦軸の符号を入れ替えることでウェハステージ３７の速度の経時変化と見立てることができる。逆に、図４に示した速度の経時変化をウェハステージ３７の速度の経時変化と見立てた場合には、レチクルステージ３１の速度の経時変化は、図４に示す速度の経時変化を縦軸に関して投影光学系ＰＬの投影倍率の逆数分だけ拡大し、縦軸の符号を入れ替えることでレチクルステージ３１の速度の経時変化と見立てることができる。
【００３８】
図４中における時間ｔ１は加速時間、時間ｔ２は整定時間、時間ｔ３は移動時間、時間ｔ４は空走時間、時間ｔ５は減速時間である。本実施形態では、加速時間ｔ１と減速時間ｔ５が同一であり、整定時間ｔ２と空走時間ｔ４が同一であるとしている。図４を参照すると、レチクルステージ３１及びウェハステージ３７の速度は、レチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写する移動時間ｔ３において最大になることが分かる。
【００３９】
次に、ウェハステージ３７を移動させたときに、加速開始から停止までに要する時間（以下、移動完了時間という）Ｔについて考察する。尚、以下の説明では、ウェハステージ３７を駆動する場合を例に挙げて説明するが、レチクルステージ３１についても同様の方法で移動完了時間を考察することができる。
【００４０】
いま、ウェハステージ３７の最大速度をＶ、加減速時間をＴａｃｃ、整定時間をＴｓ、平均加速度をＡｃｃ、露光移動距離（図４に示す移動時間ｔ３内においてウェハステージ３７が移動する距離）をＬとすると、加速時間ｔ１は以下の（１）式で表される。
【数６】

【００４１】
ここで、露光移動距離Ｌについて説明する。図５は、露光移動距離Ｌを説明するための図である。図５において、ＳＡは露光すべき領域である矩形形状のショット領域を示しており、このショット領域ＳＡの同期移動方向ＳＤの長さはＬＳであるとする。また、図５中において、ＥＡはウェハＷ上において露光光ＩＬが照射されるスリット状の露光領域を示している（図１参照）。ウェハＷが図中左方向に移動しているものとし、相対的に露光領域ＥＡが図中左側から右側へショット領域ＳＡに接近しているとすると、露光移動距離Ｌは、同期移動方向ＳＤに交差する露光領域ＥＡの一辺Ａ１が同期移動方向ＳＤに直交するショット領域の一辺Ｂ１に達してから露光領域ＳＡの他辺Ｂ２に至るまでの距離である。よって、図５に示した例においては、露光移動距離ＬはＬＳ＋ｗ１になる。ショット領域ＳＡは、例えばウェハＷに形成するデバイスの種類毎に変化し、これにより露光移動距離Ｌも変化する。
【００４２】
上述したように、図４中の加速時間ｔ１と減速時間ｔ５が同一であり、整定時間ｔ２と空走時間ｔ４が同一であるため、移動完了時間Ｔは以下の式で表すことができる。
移動完了時間Ｔ＝（加速時間ｔ１＋整定時間ｔ２）×２＋移動時間ｔ３
この式を、最大速度Ｖ、平均加速度Ａｃｃ、整定時間Ｔｓ、及び露光移動距離Ｌを用いて表すと、以下の（２）式となる。
【数７】

【００４３】
上記（２）式を参照すると、移動完了時間Ｔはウェハステージ３７の最大速度Ｖの関数となっている。よって、移動完了時間Ｔを最大速度Ｖで微分すると以下の（３）式となる
【数８】

上記（２）式が極値を取るための条件はｄＴ／ｄＶ＝０であるため、上記（３）式において左辺を０とすると、（２）式が極値をとるための最大速度Ｖは、以下の（４）式で表される。
【数９】

【００４４】
図６は、移動完了時間Ｔと最大速度Ｖとの関係を示すグラフである。尚、移動完了時間Ｔと最大速度Ｖとの関係は上記（２）式で表されている。図６においては横軸に最大速度Ｖをとり、縦軸に移動完了時間Ｔをとっている。ここで、最大速度Ｖ（レチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写する移動時間ｔ３における速度：図４参照）を高く設定した方が移動完了時間Ｔが短縮されると考えられる。しかしながら、図６を参照すると最大速度Ｖに単純比例して移動完了時間Ｔが短縮される訳ではなく、移動完了時間Ｔを最短にする最大速度Ｖが存在する。最短の移動完了時間Ｔｍｉｎを得ることができる最大速度Ｖが上記（４）式で示した最大速度である。
【００４５】
更に、図６を参照すると、ウェハステージ３７の最大速度Ｖが（５）式で示される最大速度以下であるときには、最大速度Ｖが上昇するに従って移動完了時間Ｔは短縮されるが、ウェハステージ３７の最大速度Ｖが（５）式で示される最大速度よりも速くなると、最大速度Ｖが上昇するに従って移動完了時間Ｔが長くなることが分かる。このように、ウェハステージ３７の最大速度Ｖを上記（４）式で示した値に設定することで移動完了時間Ｔを最短の移動完了時間Ｔｍｉｎとすることができる。
【００４６】
ここで、（４）式を参照すると、最短の移動完了時間Ｔｍｉｎを得ることができるウェハステージ３７の速度は、平均加速度Ａｃｃと露光移動距離Ｌとの関数である。ウェハステージ３７を移動させる際には同一の平均加速度Ａｃｃで加減速させるとすると、（４）式において平均加速度Ａｃｃを定数とみなすことができる。このため、最短の移動完了時間Ｔｍｉｎを得ることができるウェハステージ３７の速度は、露光移動距離Ｌ、即ちショット領域の同期移動方向ＳＤにおける長さのみの関数となる。このため、ショット領域の同期移動方向ＳＤにおける長さに応じて（４）式からウェハステージ３７の最大速度を設定すればウェハステージ３７の移動完了時間を、最短の移動完了時間Ｔｍｉｎにすることができる。
【００４７】
次に、上記（４）式で求められた最大速度Ｖを（２）式に代入することにより、最短の移動完了時間Ｔｍｉｎは以下の（５）式で表される。
【数１０】

【００４８】
ここで、加減速時間Ｔａｃｃは加速時間ｔ１と減速時間ｔ５とを加算して求められ、加速時間ｔ１は減速時間ｔ５と同一であって（１）式で表されるため、最短の移動完了時間Ｔｍｉｎが得られるときの加速時間Ｔａｃｃは以下の（６）式で表すことができる。
【数１１】

また、最短移動完了時間Ｔｍｉｎが得られるときのレチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写する移動時間ｔ３は以下の（７）式で表すことができる。
【数１２】

【００４９】
上記（６）式と（７）式とを比較すると両式は同じ式であることが分かる。つまり、最短の移動完了時間Ｔｍｉｎを得るためにウェハステージ３７の最大速度Ｖを（４）式に示された最大速度に設定すると、加減速間ＴａｃｃとレチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写する移動時間ｔ３とが等しくなる。換言すると、加減速時間ＴａｃｃとレチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写する移動時間ｔ３とを等しく設定すると、ウェハステージ３７の移動完了時間Ｔを最短にの移動完了時間Ｔｍｉｎに設定することができる。
【００５０】
このように、主制御系２４は、露光対象であるショット領域の同期移動方向ＳＤの長さに応じてレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の移動速度（最大速度Ｖ）を設定し、レチクルステージ３１及びウェハステージ３７を駆動することで、これらのステージの移動完了時間を最短の移動完了時間Ｔｍｉｎにしている。
【００５１】
ウェハＷ上のショット領域を露光するときには、ショット領域の各点における露光量（ＤＯＳＥ量）を一定にする必要がある。上述した通り、レチクルステージ３１及びウェハステージ３７の最大速度Ｖを変化させると最大速度Ｖに応じて露光時間が変化し、この結果として露光量も変化してしまう。このため、主制御系２４は、設定したレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の最大速度Ｖに応じて単位時間にウェハＷ上に照射される露光光ＩＬのパルス数又は露光光ＩＬの強度を可変する制御を行う。
【００５２】
具体的には、レチクルステージ３１及びウェハステージ３７の最大速度Ｖに拘わらずショット領域内の任意の点における露光量を一定にする（目標露光量と等しくなるようにする）必要があるため、以下の（８）式が満足されるように制御する。
【数１３】

上記（８）式中における変数ＮはレチクルＲ（ひいては、ウェハＷ）に対する露光光ＩＬの照射回数であり、Ｇは露光光ＩＬの減光係数であり、Ｋは定数である。例えば、（８）式中の最大速度Ｖを高く設定した場合には、露光光ＩＬの照射回数を増大させ、又は減光係数Ｇを小さく設定する。
【００５３】
露光光ＩＬの照射回数Ｎを可変して露光量を制御する場合には、主制御系２４は設定した最大速度Ｖから（８）式を用いて露光光ＩＬの照射回数Ｎを求め、求めた照射回数Ｎを露光制御ユニット２３に出力する。一方、減光係数Ｇを可変して露光量を制御する場合には、主制御系２４は設定した最大速度Ｖから（８）式を用いて露光光ＩＬの減光係数Ｇを求め、求めた減光係数Ｇを露光制御ユニット２３に出力する。主制御系２４からの照射回数Ｎ又は減光係数Ｇを受けた露光制御ユニット２３は、露光光源１又は可変減光器３を制御することで、露光光源１から射出される露光光ＩＬのパルス数又は露光光ＩＬの減光率をそれぞれ制御する。
【００５４】
尚、図５においては、ショット領域ＳＡの形状が矩形形状である場合を例示し、このショット領域ＳＡの同期走査方向ＳＤにおける長さＬがデバイスの種類毎に変化する旨を説明した。しかしながら、近年においてはウェハＷを有効に活用するために、より多くのショット領域をウェハＷ上に設定する場合がある。このため、ウェハＷ上には、ウェハＷ上に矩形形状のショット領域全体が載っているショット領域（フルショット領域）と、ウェハＷのエッジによって一部が欠けたショット領域（欠けショット領域）とが存在する。
【００５５】
図７は、ウェハＷ上に設定されたショット領域の一例を示す図である。図７（ａ）において、例えば符号ＳＡ１を付したショット領域がフルショット領域であり、符号ＳＡ２を付したショット領域が欠けショット領域である。図７（ｂ）に示す如く、欠けショット領域ＳＡ２は本来は矩形形状に設定されるべきものであったが、図中の破線で示す部分が欠けてしまっている。
【００５６】
フルショット領域ＳＡ１の同期移動方向ＳＤの長さをＬＳとすると、フルショット領域ＳＡ１を露光する場合には、フルショット領域ＳＡ１の同期移動方向ＳＤの長さＬＳと露光領域ＥＡの同期移動方向ＳＤの長さｗ１とに基づいて露光移動距離Ｌを設定し、上述した（４）式からレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の最大速度Ｖを設定するとともに、（８）式から露光量の設定を行って露光を行えばよい。
【００５７】
一方、欠けショット領域ＳＡ２を露光する場合には、図７（ｂ）に示す通り、欠けショット領域ＳＡ２の同期移動方向における長辺の長さＬＳ１をショット領域の長さに設定し、この長さＬＳ１と露光領域ＥＡの同期移動方向ＳＤの長さｗ１とに基づいて露光移動距離Ｌを設定して最大速度Ｖ及び露光量を設定し、露光を行えばよい。或いは、図７（ｃ）に示す通り、欠けショット領域ＳＡ２内において露光したい領域ＳＡ２０を設定し、この領域ＳＡ２０の同期移動方向ＳＤにおける長さＬＳ２をショット領域の長さに設定し、この長さＬＳ２と露光領域ＥＡの同期移動方向ＳＤの長さｗ１とに基づいて露光移動距離Ｌを設定して最大速度Ｖ及び露光量を設定し、露光を行えばよい。
【００５８】
以上、本発明の一実施形態による露光装置ＥＸの構成について説明したが、次に露光時の動作について説明する。図８は、本発明の一実施形態による露光装置ＥＸの露光時における動作の概略を示すフローチャートである。尚、図８に示すフローチャートは、ウェハステージ３７上に載置された１枚のウェハＷに対して露光処理を行うフローチャートを示しており、ウェハＷを交換して複数枚のウェハＷの露光処理を行う場合には、図８に示すフローチャートの各処理が繰り返される。
【００５９】
露光動作が開始されると、まず主制御系２４は、露光データファイルから各種露光条件を読み出す（ステップＳ１０）。ここで、露光データファイルから読み出される露光条件は、ウェハＷ上に設定された各ショット領域の同期移動方向ＳＤにおける長さを含むショット領域の大きさに関する情報、ウェハＷ上におけるショット領域の配列、ウェハＷ上に塗布されたフォトレジストを露光するための適正露光量を示す情報、照明条件、使用するレチクルＲの種類を示す情報、露光時のレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の加速度等の各種情報を含むものである。
【００６０】
各種露光条件の読み出しが完了すると、主制御系２４は駆動モータ１０ｅを駆動して開口絞り１０ａ〜１０ｄの何れか１つを第２フライアイレンズ９の射出面に配置し、読み出した露光条件で設定されている照明条件を設定する。次に、主制御系２４は、露光条件に含まれるレチクルＲの種類を示す情報に基づいて、レチクルライブラリ（図示省略）から使用するレチクルＲを搬入してレチクルステージ３１上に配置し、配置完了後にレチクルステージ３１上のレチクルＲとウェハステージ３７との相対的な位置合わせを行う。その後で、ウェハＷをウェハステージ３７上に配置し、ウェハステージ３７上におけるウェハＷの位置情報を計測する。
【００６１】
以上の処理が終了すると、主制御系２４は読み出した露光条件からショット領域の大きさに関する情報から各ショット領域の同期移動方向ＳＤにおける長さＬＳ（図５、図７参照）を抽出し、これらの長さと露光領域ＥＡの同期移動方向の幅ｗ１（図５参照）とから露光移動距離Ｌを算出し、各ショット領域を露光する際のレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の最大速度Ｖを算出する。ここで、最大速度Ｖの算出は前述した（４）式を用いて行う。また、図７を参照して説明した通り、欠けショット領域がある場合には、欠けショット領域ＳＡ２の同期移動方向における長辺の長さ、又は欠けショット領域内において露光したい領域を設定し、この領域の同期移動方向ＳＤにおける長さをショット領域の長さに設定して最大速度Ｖを算出する（ステップＳ１１）。
【００６２】
各ショット領域毎の最大速度Ｖの算出を終えると、主制御系２４は駆動制御ユニット３５を制御してレチクルＲを移動開始位置に配置するとともに、駆動制御ユニット４１を駆動して露光すべきショット領域を露光開始位置に配置する（ステップＳ１２）。ここで、露光開始位置とは、露光すべきショット領域を露光するために、ウェハステージ３７の加速を開始する位置である。
【００６３】
以上の処理が終了すると、主制御系２４はステップＳ１１で算出した最大速度Ｖの内、露光開始位置に配置されたショット領域に関する最大速度Ｖを駆動制御ユニット４１に出力し、ウェハステージ３７の最大速度Ｖ（本発明にいう移動速度）を露光対象のショット領域の同期移動方向ＳＤにおける長さ（大きさ）に応じた最大速度Ｖに設定する。ウェハステージ３７の最大速度の設定に合わせて、主制御系２４はレチクルステージ３１の最大速度の設定も行う。具体的には、レチクルステージ３１の最大速度は、ウェハステージ３７に設定された最大速度の４倍（投影光学系ＰＬの投影倍率の逆数）に設定される（ステップＳ１３）。
【００６４】
尚、ここで設定される最大速度Ｖは、前述した通り、そのショット領域の移動完了時間を（５）式に示した最短の移動完了時間Ｔｍｉｎにする速度である。かかる最大速度Ｖが設定されると、（６）式及び（７）式を用いて説明した通り、加減速間ＴａｃｃとレチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写する移動時間ｔ３とが等しくなる。
【００６５】
最大速度Ｖの設定が完了すると、主制御系２４は設定した移動速度に応じて露光量を調整する（ステップＳ１４）。具体的には、ウェハステージ３７の最大速度Ｖに拘わらずショット領域内の任意の点における露光量を一定にする（目標露光量と等しくなるようにする）ため、前述した（８）式が満足されるように設定した最大速度Ｖから露光光ＩＬの照射回数Ｎ又は減光係数Ｇを求め、求めた値を露光制御ユニット２３に出力して、露光光源１から射出される露光光ＩＬのパルス数又は可変減衰器３の減光率を調整する。
【００６６】
露光量の調整が完了すると、主制御系２４は露光開始命令を駆動制御ユニット３５，４１に出力してレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の加速を開始さる。加速を開始するとレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の速度が上昇する。各々のステージが加速を終えて整定時間ｔ２（図４参照）が経過すると、速度が設定された最大速度となり、この時点においてレチクルＲに露光光ＩＬを照射し、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンを逐次ウェハＷ上の１つのショット領域に転写する。
【００６７】
ショット領域へのレチクルＲのパターン転写が完了すると、空走時間ｔ４（図４参照）経過後にレチクルステージ３１及びウェハステージ３７を減速して１つのショット領域に対する露光処理が終了する。次に、主制御系２４はウェハステージ３７上に載置されたウェハＷ上に露光すべきショット領域が有るか否かを判断し、有ると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、ステップＳ１２の処理に下って他のショット領域の露光処理を行う。一方、ウェハＷに設定された全てのショット領域の露光処理が完了し、露光すべきショット領域が無いと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）は一連の処理が完了する。連続して他のウェハＷに対する露光処理を行う場合には、ウェハステージ３７上に載置さている露光処理を終えたウェハＷを搬出するとともに、新たなウェハＷを搬入して図８に示す処理を行う。
【００６８】
図９は、最大速度Ｖを可変させて露光処理を行ったときのスループットの変化を示すシミュレーション結果である。尚、このシミュレーションにおいては、ウェハＷ上のショット数を７６に設定し、露光領域ＥＡの同期移動方向ＳＤにおける幅を８［ｍｍ］に設定し、ウェハステージ３７の平均加速度を０．８Ｇに設定し、整定時間を０．０３［ｓｅｃ］に設定している。図９（ａ）は、同期移動方向ＳＤにおけるショット領域の長さが１２ｍｍである場合のシミュレーション結果であり、図９（ｂ）は、同期移動方向ＳＤにおけるショット領域の長さが３３ｍｍである場合のシミュレーション結果である。
【００６９】
図９（ａ）に示す通り、同期移動方向ＳＤのショット領域の長さが１２［ｍｍ］と比較的短い場合には、最大速度Ｖを高く設定するにつれて、ウェハ１枚当たりの露光処理時間が長くなる傾向を示していることが分かる。ウェハステージ３７の最大速度Ｖを２８８．６２［ｍｍ／ｓｅｃ］に設定した場合のスループット（１時間当たりの処理枚数）は１４１枚であり、最大速度Ｖを５００［ｍｍ／ｓｅｃ］に設定した場合のスループット１３３枚と比較するとウェハＷを８枚分多く露光処理できることが分かる。
【００７０】
また、図９（ｂ）に示す通り、同期移動方向ＳＤのショット領域の長さが３３［ｍｍ］と比較的長い場合には、最大速度Ｖを４１３．２４［ｍｍ／ｓｅｃ］に設定した場合に、ウェハ１枚当たりの露光処理時間が最短となることが分かる。また、最大速度Ｖを４１３．２４［ｍｍ／ｓｅｃ］に設定した場合には、最大速度Ｖを他の値に設定した場合よりもスループットが向上していることが分かる。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、露光光源１から射出される露光光ＩＬのパルス数又は可変減光器３による減光率の制御により露光量の制御を行っていたが、露光光源１から射出される露光光ＩＬの出力強度を調整することで露光量の制御を行っても良い。
【００７２】
また、上記実施形態においては、露光量を設定する際に、ウェハＷ上に設定された各ショット領域内における任意の点における露光量が一定の目標露光量に等しくなるよう設定する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、ウェハＷ上に形成された線幅がウェハＷ上の位置に応じてばらつくことがある。この原因は、ウェハＷ上に塗布されたフォトレジストの厚みのばらつき、ウェハＷ上に照射される露光光ＩＬの照度むら、レチクルステージ３１とウェハステージ３７との同期誤差、投影光学系ＰＬの像面に対するウェハＷの位置誤差（フォーカス誤差）等が挙げられる。
【００７３】
ウェハ上における線幅誤差を防止するためには、露光処理を行う前に予めウェハＷ上に塗布されたフォトレジストの膜厚むらを計測してショット領域毎の最適露光量を求めて露光処理を行ったり、実際に露光処理を行って形成されたパターンの線幅誤差分布を計測し、その分布に応じた最適目標露光量を求めて露光処理を行っている。このため、図８に示すフローチャートのステップＳ１１においてショット領域毎の最大速度Ｖを算出した後で、算出したショット領域毎の最大速度Ｖを示す情報と、フォトレジストの膜厚むらを示す情報（厚さ分布情報）又はパターンの線幅誤差分布を示す情報（線幅誤差分布情報）とに基づいてショット毎の最適目標露光量を求めて、ショット領域毎にレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の移動速度及び目標露光量（露光光源１から射出される露光光ＩＬの強度、発信周波数、又は減光率）を調整することが好ましい。
【００７４】
また、露光領域ＥＡの同期走査方向ＳＤにおける幅ｗ１（図５参照）の調整によっても目標露光量を調整することができる。かかる調整を行う場合には、幅ｗ１の調整によってレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の最適な最大速度Ｖ（ショット領域の同期移動方向ＳＤの大きさに応じた移動速度）も変わってしまう。このため、先に最適目標露光量から露光領域ＥＡの幅ｗ１を決定し、この幅ｗ１に応じてレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の最適な最大速度Ｖを計算するようにすることが好適である。
【００７５】
また、上記実施形態では露光光源１として、ＡｒＦエキシマレーザ光源の場合を例に挙げて説明したが、これ以外に露光光源１としては、例えばｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を射出する超高圧水銀ランプ、又はＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ_２エキシマレーザ（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高周波発生装置、若しくは半導体レーザの高周波発生装置を用いることができる。
【００７６】
更に、光源として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。
【００７７】
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Ｆ_２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Ｆ_２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。
【００７８】
また、上記実施形態では上記照明光学系内に設けられるレンズ系４ａ，４ｂよりなるビーム成形系５、第１フライアイレンズ６、第１レンズ系７ａ、第２レンズ系７ｂ、第２フライアイレンズ９、レンズ系１２，１３、結像用のレンズ系１８、コンデンサレンズ１９、及び主コンデンサレンズ系２０の硝材、及び、投影光学系ＰＬを構成する屈折部材の硝材としては蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ_２）を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、これらは、露光光ＩＬの波長に応じて蛍石（フッ化カルシウム：ＣａＦ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ_２）、ＬｉＣＡＦ（コルキライト：ＬｉＣａＡｌＦ_６）、ＬｉＳＡＦ（ＬｉＳｒＡｌＦ_６）、ＬｉＭｇＡｌＦ_６、ＬｉＢｅＡｌＦ_６、ＫＭｇＦ_３、ＫＣａＦ_３、ＫＳｒＦ_３等のフッ化物結晶又はこれらの混晶、又フッ素や水素等の物質をドープした石英硝子等の真空紫外光を透過する光学材料から選択される。尚、所定の物質をドープした石英硝子は、露光光の波長が１５０ｎｍ程度より短くなると透過率が低下するため、波長が１５０ｎｍ程度以下の真空紫外光を露光光ＩＬとして用いる場合には、光学素子の光学材料としては、蛍石（フッ化カルシウム）、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、ＬｉＣＡＦ（コルキライト）、ＬｉＳＡＦ（ＬｉＳｒＡｌＦ_６）、ＬｉＭｇＡｌＦ_６、ＬｉＢｅＡｌＦ_６、ＫＭｇＦ_３、ＫＣａＦ_３、ＫＳｒＦ_３等のフッ化物結晶又はこれらの混晶が使用される。
【００７９】
また、本発明は半導体素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも適用することができる。更には、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ェ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ェハなどが用いられる。
【００８０】
次に、本発明の一実施形態による露光装置及び露光方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図１０は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。図１０に示すように、まず、ステップＳ３０（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ３１（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクル）を製作する。一方、ステップＳ３２（ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
【００８１】
次に、ステップＳ３３（ウェハ処理ステップ）において、ステップＳ３０〜ステップＳ３２で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ３４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ３３で処理されたウェハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ３４には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ３５（検査ステップ）において、ステップＳ３４で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００８２】
図１１は、半導体デバイスの場合における、図１０のステップＳ３３の詳細なフローの一例を示す図である。図１１において、ステップＳ４１（酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップＳ４２（ＣＶＤステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ４３（電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ４４（イオン打込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ４１〜ステップＳ４４のそれぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００８３】
ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ４５（レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ４６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。次に、ステップＳ４７（現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップＳ４８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ４９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００８４】
以上説明した本実施形態のマイクロデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ４６）において、ウェハＷ上におけるショット領域の同期移動方向ＳＤの大きさに応じてレチクルステージ３１及びウェハステージ３７の移動速度が設定されて露光処理が行われており、露光処理に要する時間を短縮することができるため、結果的に最小線幅が０．１μｍ程度の高集積度のデバイスを歩留まり良く且つ高スループットで生産することができる。
【００８５】
また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置等で使用されるレチクル又はマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウェハ等ヘ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置等では、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウェハ等が用いられる。なお、このような露光装置は、ＷＯ９９／３４２５５号、ＷＯ９９／５０７１２号、ＷＯ９９／６６３７０号、特開平１１−１９４４７９号、特開２０００−１２４５３号、特開２０００−２９２０２号等に開示されている。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、同期移動方向におけるショット領域の大きさに応じてマスク及び基板の移動速度の設定を行って露光するようにしているため、各ショット領域が同期移動方向の大きさに応じた最適な速度で露光され、その結果として露光処理に要する時間を短縮することができるという効果がある。
また、各ショット領域がショット領域の同期移動方向におけるショット領域の大きさに応じた移動速度で露光され、露光処理に要する時間が短縮されるため、高スループットでデバイスを効率よく製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による露光装置ＥＸの全体構成の概略を示す図である。
【図２】開口絞り板１０の一例を示す正面図である。
【図３】ウェハＷ上の露光領域ＥＡに照射される露光光ＩＬの同期移動方向ＳＤにおける分布を示す図である。
【図４】レチクルステージ３１又はウェハステージ３７を駆動する際の速度の経時変化の概略を示す図である。
【図５】露光移動距離Ｌを説明するための図である。
【図６】移動完了時間Ｔと最大速度Ｖとの関係を示すグラフである。
【図７】ウェハＷ上に設定されたショット領域の一例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による露光装置ＥＸの露光時における動作の概略を示すフローチャートである。
【図９】最大速度Ｖを可変させて露光処理を行ったときのスループットの変化を示すシミュレーション結果である。
【図１０】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１１】半導体デバイスの場合における、図１０のステップＳ３３の詳細なフローの一例を示す図である。
【符号の説明】
１露光光源（光源）
３可変減光器（減光部材）
２３露光制御ユニット（制御装置）
２４主制御系（制御装置）
３１レチクルステージ（マスクステージ）
３５駆動制御ユニット（制御装置）
３７ウェハステージ（基板ステージ）
４１駆動制御ユニット（制御装置）
ＥＸ露光装置
ＩＳ照明光学系
Ｒレチクル
ＳＡショット領域
ＳＡ１ショット領域
ＳＡ２ショット領域
ＳＤ同期移動方向
Ｗウェハ

Claims

パターンが形成されたマスクと基板とを同期移動しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上の複数のショット領域に順次転写する露光方法であって、
前記ショット領域の前記同期移動方向の大きさに応じて、前記マスク及び前記基板の移動速度の設定を行って露光することを特徴とする露光方法。
設定した前記移動速度に応じて、前記基板に照射される露光光の強度の設定を行うことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
前記基板の移動速度Ｖは、前記ショット領域の前記同期移動方向における大きさをＬ、前記基板の加減速時における平均加速度をＡｃｃとして、

に設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の露光方法。
前記マスク及び前記基板の移動速度の設定は、前記マスク及び前記基板の加減速に要する加減速時間と、前記マスク及び前記基板を一定速度で移動させて前記パターンを前記ショット領域へ転写するのに要する移動時間とが等しくなるように行われることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の露光方法。
前記露光光の強度の設定は、前記マスク及び前記基板の移動速度に拘わらず、前記ショット領域に照射される露光量が目標露光量と等しくなるように行われることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の露光方法。
前記複数のショット領域は、前記同期移動方向の大きさが異なる複数のショット領域を有し、各ショット領域毎に前記移動速度の設定を行うことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の露光方法。
パターンが形成されたマスクと基板とを同期移動しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上に転写する露光方法であって、
前記パターンを前記基板上へ転写するときの前記基板の移動速度Ｖは以下の式で表されることを特徴とする露光方法。

但し、前記Ｌはショット領域の前記同期移動方向における大きさであり、前記Ａｃｃは前記基板の加減速時における平均加速度である。
前記マスクに照射する露光光はパルス状の露光光であり、前記パターンを前記ショット領域へ転写するときの露光量は以下の式で表されるように調整されることを特徴とする請求項７記載の露光方法。

但し、前記Ｎは前記マスクに対する前記露光光の照射回数であり、Ｇは前記露光光の減光係数であり、Ｋは定数である。
前記露光量の調整は、前記マスクに対して露光光を照射する光源の発光強度、発振周波数、及び前記光源と前記マスクとの間の光路に配置された減光部材の減光量の少なくとも一つを制御することによって行われることを特徴とする請求項２から請求項６及び請求項８の何れか一項に記載の露光方法。
前記目標露光量は、前記基板上に塗布された感光剤の厚さ分布情報、又は前記基板上に形成されたパターンの線幅誤差分布情報に応じて設定されることを特徴とする請求項５記載の露光方法。
パターンが形成されたマスクと基板とを同期移動しつつ、前記マスクに形成されたパターンを前記基板上の複数のショット領域に順次転写する露光装置であって、
前記マスクを保持して移動するマスクステージと、
前記基板を保持して移動する基板ステージと、
前記ショット領域の前記同期移動方向の大きさに応じて、前記マスク及び前記基板の移動速度の設定を行って前記マスクステージ及び前記基板ステージを駆動する制御装置と
を備えることを特徴とする露光装置。
前記制御装置は、前記マスク及び前記基板の加減速に要する加減速時間と、前記マスク及び前記基板を一定速度で移動させて前記パターンを前記ショット領域へ転写するのに要する移動時間とが等しくなるように前記マスク及び前記基板の移動速度の設定を行うことを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
パルス状の露光光を射出する光源と、
少なくとも減光部材を含み、前記光源から射出される露光光を均一化して前記マスクに照射する照明光学系とを備え、
前記制御装置は、設定した前記基板の移動速度に応じて、前記ショット領域に照射される露光量が目標露光量と等しくなるように前記光源から射出される前記露光光の発光強度、発振周波数、及び前記減光部材の減光量の少なくとも一つを制御することを特徴とする請求項１１又は請求項１２記載の露光装置。
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法であって、
前記リソグラフィ工程において請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の露光方法、又は、請求項１１から請求項１３の何れか一項に記載の露光装置を用いて露光を行う露光工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。