JP2008060458A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハステージの振動の、露光精度への影響を抑制する。
【解決手段】主制御装置２０が、ウエハＷ上の複数のショット領域に対して順次露光する際に、ウエハを保持して２次元面に沿って移動可能なウエハステージＷＳＴの走査方向に関する加速度と速度が同時に零とならないように、ウエハステージの移動を制御する。これにより、１枚のウエハを露光する間に、ウエハステージが停止することがないので、スループットの向上を図ることが可能となり、また、各ショット領域に対する走査露光開始直前に、ウエハステージを急激に加速しなくても良いため、加速に起因するウエハステージの振動が露光精度に与える影響を極力抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は露光装置及び露光方法に係り、更に詳しくは、物体を走査方向に移動しつつ物体上の複数の区画領域を走査露光し、各区画領域にパターンを順次形成する露光装置及び露光方法に関する。

従来より、半導体素子（集積回路）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）が比較的多く用いられている。

このスキャニング・ステッパは、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）を保持するレチクルステージと、ウエハ又はガラスプレート等の感光性の基板（以下、「基板」又は「ウエハ」と呼ぶ）を保持するウエハステージとを、投影光学系の投影倍率に応じた速度比を保ちながら、走査方向に関して同期移動させつつ（両ステージに対する同期制御動作を行いつつ）露光を行い、レチクルに形成されたパターンをウエハの複数のショット領域にそれぞれ転写する。

スキャニング・ステッパでは、ウエハ上の複数のショット領域にレチクルのパターンを順次転写するに際し、スループットの向上のため、通常レチクルを交互スキャン（往復スキャン）させることで、順次次のショット領域に対する露光を行う。このため、１つのショット領域に対するレチクルパターンの転写が終了した後、露光開始前のプリスキャン時（目標速度（露光時の走査速度）までの加速時間＋加速終了後に速度が所定の誤差範囲で目標速度に収束するまでの整定時間）の移動距離と同じ距離だけ、露光終了時点から更にレチクルを移動して、レチクルを次のショット領域の露光のための走査開始位置まで戻す動作（オーバースキャン）が必要であり、これに対応して、ウエハを次のショット領域（１つのショット領域の非走査方向に隣接する別のショット領域）へステッピングさせる動作に加えて走査方向に移動させる動作も必要となる。

かかるウエハのショット領域間の移動動作は、従来は、次の（１）〜（３）の手順で行われていた。（１）露光終了後にウエハステージを次のショット領域の走査開始位置と同一の走査方向の座標位置に一旦移動後、（２）次のショット領域の走査開始位置まで非走査方向にステッピングし、（３）次のショット領域の露光のための走査を開始する。したがって、ウエハはほぼコ字状の経路に沿って移動されていた。このような経路を採用していた理由の一つとして、上記（１）、（２）の間、若しくは（２）、（３）の間又は（２）の動作中に、次のショット領域の露光のために必要となる制御情報を、上位装置からステージを制御するステージ制御に伝送していたことがあげられる（例えば、特許文献１参照）。

しかるに、上記のようにしてステージの駆動を行う場合、ステッピングに要する時間はなるべく短時間にすることが望ましいが、ステージの加速度を上げるなどすることにより、該加速に起因してステージ自体に生じる振動が、露光精度に影響を与えることが懸念されている。

特開平９-２５１９５５号公報

本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第１の観点からすると、物体を走査方向に移動しつつ前記物体上の複数の区画領域を走査露光し、前記各区画領域にパターンを順次形成する露光装置であって、前記物体を保持して２次元面に沿って移動可能な物体ステージと；前記パターンを前記物体上の複数の区画領域に順次形成する際に、前記物体ステージの前記走査方向に関する加速度と速度が同時に零とならないように、前記物体ステージの移動を制御する制御装置と；を備える露光装置である。

これによれば、制御装置が、パターンを物体上の複数の区画領域に順次形成する際に、物体を保持して２次元面に沿って移動可能な物体ステージの走査方向に関する加速度と速度が同時に零とならないように、物体ステージの移動を制御するので、物体ステージが停止することなく、スループットの向上を図ることが可能となる。また、パターン形成開始前（走査露光開始前）に、物体ステージを急激に加速しなくても良いため、加速に起因する物体ステージの振動がパターン形成精度に与える影響を極力抑制することができる。

本発明は第２の観点からすると、物体を走査方向に移動しつつ前記物体上の複数の区画領域を走査露光し、前記各区画領域にパターンを順次形成する露光方法において、前記パターンを前記物体上の区画領域に対してパターンを順次形成する際に、前記物体を、前記走査方向に関して加速度と速度が同時に０とならないように移動させることを特徴とする露光方法である。

これによれば、パターンを物体上の複数の区画領域に順次形成する際に、物体を保持して２次元面に沿って移動可能な物体ステージの走査方向に関する加速度と速度が同時に零とならないように、物体ステージが移動するので、物体ステージが停止することなく、スループットの向上を図ることが可能となる。また、パターン形成開始前（走査露光開始前）に、物体ステージを急激に加速しなくても良いため、加速に起因する物体ステージの振動がパターン形成精度に与える影響を極力抑制することができる。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図８（Ｃ）に基づいて説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る露光装置１００の概略構成が示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。この露光装置１００は、光源及び照明光学系を含み、照明光ＩＬによりレチクルＲを照明する照明系ＩＯＰ、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ、及び装置全体を統括制御する主制御装置２０等を備えている。

前記照明系ＩＯＰは、不図示のレチクルブラインドで規定されたレチクルＲ上でＸ軸方向に延びるスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光ＩＬとしては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、回路パターン等が描かれたレチクルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲの位置制御のため、レチクルステージ駆動系２３により、照明系ＩＯＰの光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置は、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、移動鏡１５を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。レチクル干渉計１６からのレチクルステージＲＳＴの位置情報は主制御装置２０に送られている。主制御装置２０は、レチクルステージＲＳＴの位置情報に基づいてレチクルステージ駆動系２３を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。

前記投影光学系ＰＬとしては、例えばＺ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。この投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍又は１／５倍）を有する。このため、照明系ＩＯＰからの照明光ＩＬによって照明領域が照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の縮小像）が、その第２面（像面側）に配置される、表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域に共役な領域（露光領域）に形成される。そしてレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域（照明光ＩＬ）に対してレチクルＲを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動するとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動することで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが形成される。すなわち、本実施形態では、照明系ＩＯＰ、レチクルＲ及び投影光学系ＰＬによってウエハＷ上にパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。

前記ウエハステージＷＳＴは、不図示のウエハホルダを介してウエハＷを保持する。このウエハステージＷＳＴは、リニアモータ、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）等を含んで構成されるウエハステージ駆動系２４により、ＸＹ２次元平面内（Ｚ軸回りの回転を含む）方向に駆動可能に構成されている。ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置は、ウエハレーザ干渉計１８（以下、「ウエハ干渉計１８」と略述する）によって、移動鏡１７を介して、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハステージＷＳＴの位置情報は、主制御装置２０に送られている。主制御装置２０は、この位置情報に基づいてウエハステージＷＳＴの位置を制御する。

ウエハステージＷＳＴは、ウエハステージ駆動系２４により、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの直交面に対し、任意方向に傾斜可能で、かつ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）にも微動可能に構成されている。露光装置１００では、例えば特開平５−１９０４２３号公報に開示されるような不図示の多点フォーカス検出系が設けられている。主制御装置２０は、この多点フォーカス検出系からのウエハの露光対象面の位置情報に基づいて、ウエハステージ駆動系２４を介して、ウエハステージＷＳＴをＺ軸方向及び傾斜方向に駆動する。

主制御装置２０は、ワークステーション（又はマイクロコンピュータ）を含み、上記検出系などの、露光装置１００の構成各部を統括制御する。また、主制御装置２０は、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴに対する軌道条件（例えば、走査開始位置（及び初期速度）、走査終了位置（及び最終速度）等）に関する情報、及びレチクル干渉計１６から送られるレチクルステージＲＳＴの位置情報及びウエハ干渉計１８から送られるウエハステージＷＳＴの位置情報に基づいて、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの駆動を制御する。

次に、本実施形態の露光装置１００における露光動作について、図２〜図８（Ｃ）に基づいて説明する。本実施形態では、図２に示されるような複数（例えば７６個）のショット領域に対して、同図に示されるような経路で露光が行われる。なお、同図に示される経路は、後述する照明スリットＳＴ（図３（Ａ）参照）の中心Ｐが各ショット領域上を通過する軌跡を示すものである。この軌跡中の実線部は、各ショット領域の露光の際の照明スリットＳＴの中心Ｐの経路を示し、点線部は、非走査方向の同一行内の隣接ショット間における中心Ｐの移動軌跡を示し、一点鎖線部は、異なる行間における中心Ｐの移動軌跡を示している。

ここでは、（ａ）連続する２つのショット領域（ただし、第１番目のショット領域でなく、また行間を跨ぐ２つのショット領域でもないものとする）の走査露光動作、（ｂ）行間を跨ぐ２つのショット領域（本実施形態では特にショット領域Ｓ₇、Ｓ₈、及びショット領域Ｓ₆₀、Ｓ₆₁）の間の行間移動動作、（ｃ）第１番目のショット領域（ファーストショット）の露光動作を代表的に採り挙げて説明するものとする。

（ａ）連続する２つのショット領域の走査露光動作
この連続する２つのショット領域の走査露光動作について、図３（Ａ）、図３（Ｂ）等を用いて説明する。図３（Ａ）には、投影光学系ＰＬの有効フィールドＰＬ’に内接する、ウエハＷ上の幅ｗのスリット状の照明領域（レチクルＲ上の照明領域と共役な領域；以下、照明スリットという）ＳＴとショット長Ｌのショット領域Ｓ_n，Ｓ_n+1との関係が平面図にて示され、図３（Ｂ）には、ステージ移動時間ｔとＹ軸方向に関するウエハステージＷＳＴの速度Ｖｙとの関係が示されている。なお、実際には、ショット領域Ｓ_nが照明スリットＳＴに対して矢印ｙの反対方向に移動することで露光が行なわれるが、図３（Ａ）では、図３（Ｂ）のステージ移動時間とウエハステージＷＳＴのＹ速度Ｖｙの関係とを対応付けるため、照明スリットＳＴがショット領域Ｓ_n，Ｓ_n+1に対し移動するように示されている。

まず、一般的な同期走査手順としては、ショット領域Ｓ_nの端部から所定距離離れた位置に照明スリットＳＴの中心Ｐが位置付けられ、その位置からウエハステージＷＳＴの加速が開始される（ただし、実際には、一点鎖線で示されるような経路を辿って加速されるが、説明の便宜上、実線で示されるような経路を辿るものとする）。それと同時にレチクルＲとウエハＷの同期制御が開始され、レチクルステージＲＳＴは、ウエハステージＷＳＴと反対向き、かつウエハステージＷＳＴの速度の投影倍率βの逆数倍の速度で、ウエハステージＷＳＴの動きに追従するように同期移動を開始する。そして、この両ステージＷＳＴ、ＲＳＴの加速開始時点から、加速が終了し一定の速度となるまでの時間Ｔ_aを、加速時間と呼ぶ。加速終了後には、ウエハＷとレチクルＲとの変位誤差が所定の関係になるまでレチクルステージＲＳＴによるウエハステージＷＳＴに対する追従制御が行われた状態で、露光が開始される。この加速終了後、露光開始までの時間Ｔ_bを、整定時間と呼ぶ。また、照明光ＩＬが照射され、実際の走査露光が行われる時間Ｔ_cを、露光時間と呼ぶ。また、露光時間終了後のウエハステージＷＳＴが、等速で移動する時間Ｔ_dを、等速度オーバースキャン時間（後整定時間）と呼び、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴが減速する時間Ｔ_eを、減速オーバースキャン時間と呼ぶ。なお、減速オーバースキャン時間Ｔ_eにおいては、ウエハステージＷＳＴは、Ｙ軸方向への駆動と並行して、Ｘ軸方向にも駆動されているので、照明スリットＳＴの中心ＰはＵ字状の軌跡を描く（以下、この動作をステッピング動作とも呼ぶ）。

その後、同様にして、ウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとをそれぞれ逆方向に駆動しつつ、隣接するショット領域Ｓ_n+1の露光を行う。

露光装置１００では、上述したような速度に従って走査露光を行うべく、主制御装置２０が、両ステージＷＳＴ，ＲＳＴが移動するような軌道条件に基づいて、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴを同期移動させる。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）それぞれには、上述したようなＵ字型の移動軌跡を描くステッピング動作を行う場合の減速動作における速度曲線、加速度曲線、ジャーク曲線（位置の時間による３階微分）が実線にて表され、従来のコ字状（矩形波状）の移動軌跡を描くステッピング動作を行なう場合の減速動作における速度曲線、加速度曲線、ジャーク曲線が点線にて示されている。

これらのうち、図４（Ａ）の各曲線それぞれを積分したときの値（すなわち、面積）を比較すると、Ｕ字状の移動軌跡を採用する場合（実線で示されている）の方がコ字状の移動軌跡を採用する場合（点線で示されている）よりも大きい。このため、本実施形態のようにＵ字状の移動軌跡を採用することにより、コ字状の移動軌跡を採用する場合と比較して、移動距離を大きくとる必要があることがわかる。

しかしながら、図４（Ｂ）に示される加速度について見ると、Ｕ字状の移動軌跡を採用する場合（実線で示される）の方が、コ字状の移動軌跡を採用する場合（点線で示される）よりも緩やかな加速（減速）を行っているため、結果的に、図４（Ｃ）に示されるように、Ｕ字状の移動軌跡を採用する方が、ジャークの絶対値を小さくすることができる。

このように、本実施形態では、従来（コ字状の移動軌跡を採用する場合）と比較してジャークの絶対値を小さくすることができるので、従来よりも振動の励起を抑制することができ、該振動による露光精度への影響を極力抑制することが可能となっている。

（ｂ）行間を跨ぐ２つのショット領域を露光する場合の行間移動動作
次に、本実施形態における、行間を跨ぐ２つのショット領域を露光する場合の行間移動動作についてについて、従来の行間移動と比較しつつ説明する。

まず、従来の行間移動動作のうち、マイナススキャン（本実施形態では、照明スリットがウエハＷに対して＋Ｙ側から−Ｙ側に移動する露光動作をいう）からプラススキャン（本実施形態では、照明スリットがウエハＷに対して−Ｙ側から＋Ｙ側に移動する露光動作をいう）への改行動作について説明する。

図５（Ａ）には、図２に示されるショット領域Ｓ₇の露光（マイナススキャン）終了後、ショット領域Ｓ₈の露光（プラススキャン）開始までの間の移動動作を行う際に、照明スリットの中心がウエハ上を移動する移動軌跡が示されている。また、図５（Ｂ）には、図５（Ａ）の移動軌跡に沿って移動した場合のウエハステージＷＳＴの走査方向（Ｙ軸方向）に関する速度曲線が点線にて示され、レチクルステージＲＳＴの走査方向に関する速度曲線が実線にて示されている（なお、ウエハステージＷＳＴは、実際には図５（Ａ）の移動軌跡とは反対側に移動するため、図５（Ｂ）の速度曲線はプラスマイナスが反転するが、説明の便宜上、図５（Ａ）の移動軌跡に合わせて、図５（Ｂ）の速度曲線を示している。また、レチクルステージＲＳＴの速度曲線については、図示の便宜上、投影倍率βを用いて換算して示している）。また、図５（Ｃ）には、図５（Ｂ）に対応して、ウエハステージＷＳＴの走査方向に関する加速度変化が示されている。

これらの図から分かるように、従来においては、ショット領域Ｓ₇の露光終了からショット領域Ｓ₈露光開始までの間に、点Ａ₁、点Ａ₂、点Ａ₃、点Ａ₄を経由するが、そのうちの２点（点Ａ₂、点Ａ₃）において、ウエハステージＷＳＴが停止（速度０かつ加速度０）するように駆動制御されていた。この一方で、レチクルステージＲＳＴ側では、できる限りウエハステージＷＳＴに追従するように制御することとしていたが、行間移動中においては、追従を解除することとしていた。このようにレチクルステージＲＳＴを制御していた理由は、レチクルステージＲＳＴの移動ストロークを長くとらずに、装置の大型化を抑制するため、及び２回目の停止位置（点Ａ₃）から、ウエハステージＷＳＴを再度加速するのと同時に、レチクルステージＲＳＴも加速（ただし、逆向き（−Ｙ方向）に加速）することにより、両ステージの制御を容易にするためである。

この一方で、本実施形態では、ショット領域Ｓ₇の露光終了後、ショット領域Ｓ₈の露光開始までの間は、図６（Ａ）に示されるような移動軌跡に沿って、ウエハステージＷＳＴの駆動を行うこととしている。

本実施形態においては、従来と異なり、ウエハステージＷＳＴが実質的に停止することなく、行間移動を行う。ここで、「ウエハステージＷＳＴが実質的に停止することなく」とは、厳密には、ウエハステージＷＳＴが方向転換する際に、瞬間的に速度が零となるが、その間もウエハステージＷＳＴが加速状態にあることをいう。すなわち、本実施形態では、行間移動中に、ウエハステージＷＳＴの速度及び加速度がともに零にならないように、ウエハステージＷＳＴを駆動している。

この場合のウエハステージＷＳＴの速度曲線が、図６（Ｂ）において点線にて示され、レチクルステージＲＳＴの速度曲線が実線にて示されている。また、図６（Ｂ）のウエハステージＷＳＴの速度曲線に対応するウエハステージＷＳＴの加速度曲線が、図６（Ｃ）において、点線にて示されている。

これらのうち、図６（Ｂ）に示されるウエハステージＷＳＴの速度曲線（点線）に着目すると、ショット領域Ｓ₇の露光終了後、時刻ｔ₁から加速（減速）を開始し、時刻ｔ₂で、速度が零になり、速度の符号が反転するので、方向転換する。そして、時刻ｔ₃で、速度が一定（所定の走査速度）になるので、時刻ｔ₃以降は等速移動を継続する。

一方、レチクルステージＲＳＴは、実線にて示されるように、一旦速度が０になった時点（ｔ₂）で停止し、その後、ショット領域Ｓ₈の露光が始まる直前にあわせて、ウエハステージＷＳＴに追従するように、時刻ｔ₄において加速を開始する。なお、レチクルステージＲＳＴの加速度は予め分かっているので、主制御装置２０は、当該加速度と目標速度（所定の走査速度）とから加速開始時刻ｔ₄を算出しておく必要がある。

ここで、図５（Ｃ）及び図６（Ｃ）において、一点鎖線で囲んだ部分を比較するとわかるように、図５（Ｃ）の一点鎖線で囲んだ部分のほうが、図６（Ｃ）の一点鎖線で囲んだ部分よりも露光直前に存在している。したがって、本実施形態の方が、露光開始時刻よりも相当時間はなれたところで既に加速が終了していることから、加速によりウエハステージＷＳＴ自体に生じる振動が露光精度に与える影響を小さくすることができる。

また、図５（Ｃ）の一点鎖線で囲んだ部分のほうが、図６（Ｃ）の一点鎖線で囲んだ部分よりも急激に変化している（傾きが大きい）ことから、図６（Ｃ）の場合に発生するジャーク（加速度を時間で微分したもの）が図５（Ｃ）の場合に発生するジャークよりも小さくなる（ここでは、略半分となる）。したがって、ジャークによるステージの振動励起が起こりにくいので、これによっても、振動による露光精度への影響を抑制することが可能となる。

次に、従来の行間移動動作のうち、プラススキャンからマイナススキャンへの改行動作について説明する。

図７（Ａ）には、図２に示されるショット領域Ｓ₆₀の露光（プラススキャン）終了後、ショット領域Ｓ₆₁の露光（マイナススキャン）開始までの間の移動動作を行う際に、照明スリットの中心がウエハ上を移動する移動軌跡が示されている。また、図７（Ｂ）には、図７（Ａ）の移動軌跡に沿って移動した場合のウエハステージＷＳＴの走査方向（Ｙ軸方向）に関する速度曲線が点線にて示され、レチクルステージＲＳＴの走査方向に関する速度曲線が実線にて示されている（この場合においても、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）同様、レチクルステージＲＳＴの速度曲線は、投影倍率βを用いて換算したものである）。また、図７（Ｃ）には、ウエハステージＷＳＴの走査方向に関する加速度曲線が点線にて示されている。

これらの図から分かるように、従来においては、ショット領域Ｓ₆₀の露光終了後、ショット領域Ｓ₆₁の露光開始までの間に、点Ｂ₁、点Ｂ₂、点Ｂ₃を経由するが、そのうちの１点（点Ｂ₂）において、ウエハステージＷＳＴが停止（速度０かつ加速度０）するように駆動制御されていた。そして、点Ｂ₂以降において、ウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとを同期移動させて、所定の走査速度に達した状態で、露光動作を開始することとしていた。従来、このような制御をしていた理由は、前述したマイナススキャンからプラススキャンへの行間移動（図５（Ａ）参照）の場合と同様である。

この一方で、本実施形態では、ショット領域Ｓ₆₀の露光終了後、ショット領域Ｓ₆₁の露光開始までの間は、図８（Ａ）に示されるような移動軌跡に沿って、ウエハステージＷＳＴ及びレチクルステージＲＳＴの駆動を行うこととしている。本実施形態においては、従来と異なり、ウエハステージＷＳＴが実質的に停止することなく、行間移動を行う。

この場合のウエハステージＷＳＴの速度曲線が、図８（Ｂ）において点線にて示され、レチクルステージＲＳＴの速度曲線が実線にて示されている。また、図８（Ｂ）のウエハステージＷＳＴの速度曲線に対応するウエハステージＷＳＴの加速度曲線が、図８（Ｃ）において、点線にて示されている。

これらのうち、図８（Ｂ）に示されるウエハステージＷＳＴの速度曲線（点線）に着目すると、ショット領域Ｓ₆₀の露光終了後、時刻ｕ₁から加速（減速）を開始し、時刻ｕ₂で、速度が零になり、符号が反転するので、方向転換する。そして、時刻ｕ₃で、速度が一定（所定の走査速度）になるので、時刻ｕ₃以降は等速移動を継続する。一方、レチクルステージＲＳＴは、実線にて示されるように、一旦速度が０になった時刻（ｕ₄）で停止し、その後、ショット領域Ｓ₈の露光が始まる直前（時刻ｕ₃）に、ウエハステージＷＳＴに追従するように、時刻ｕ₂から加速を開始する。なお、レチクルステージＲＳＴの加速度は予め分かっているので、主制御装置２０は、当該加速度と目標速度（所定の走査速度）とから加速開始時刻ｕ₂を算出しておく必要がある。

ここで、図７（Ｃ）及び図８（Ｃ）において、一点鎖線で囲んだ部分を比較するとわかるように、図７（Ｃ）の一点鎖線で囲んだ部分のほうが、図８（Ｃ）の一点鎖線で囲んだ部分よりも急激に変化している（傾きが大きい）ことから、図８（Ｃ）の場合に発生するジャーク（加速度を時間で微分したもの）が図７（Ｃ）の場合に発生するジャークよりも小さくなる（ここでは、略半分となる）。したがって、ジャークによるステージの振動励起が起こりにくいので、これによっても、振動による露光精度への影響を抑制することが可能となる。

なお、説明は省略しているが、その他の、行間移動動作においても、上記と同様にして、ウエハステージＷＳＴの走査方向（Ｙ軸方向）に関する速度と加速度とが同時に零とならないように、ウエハステージＷＳＴの駆動が制御されている。

（ｃ）第１番目のショット領域（ファーストショット）の露光動作
本実施形態では、ウエハＷ上のファーストショットの露光動作においても、露光開始直前の加速により振動が極力発生しないように、例えば、以下の２種類の露光方法を採用することが可能である。なお、ファーストショットの露光動作においては、通常、図３において実線で示される移動軌跡に沿ってウエハステージＷＳＴが移動される（図３において、ｎ＝１であるものとする）。

まず、１つ目の方法としては、加速時間を長くして（図３における点Ｐの位置よりも＋Ｙ側から加速を開始して）、露光直前に発生するジャークの絶対値を小さくする方法である。この場合、加速距離が長くなるが、ジャークの絶対値を小さくすることができるので、振動が励起されにくくなり、これにより、露光精度への振動の影響を抑制することが可能となる。

また、２つ目の方法としては、ファーストショットの露光を行う以前にダミーショットを入れる方法である。この場合、図２に示されるファーストショットＳ₁の露光開始以前に、ファーストショットＳ₁の−Ｘ側にショット領域があると仮定して、当該仮のショット領域（ダミーショット）を露光するかの如きウエハステージＷＳＴの動作を行う。これにより、ファーストショットＳ₁を露光する直前の動作を、その他の行内のショット領域（例えば、ショット領域Ｓ₃）に対する露光を行う直前の動作と全く同様にすることができる。

以上説明したように、本実施形態によると、主制御装置２０が、複数のショット領域を順次露光する際に、ウエハＷを保持して２次元面に沿って移動可能なウエハステージＷＳＴの走査方向（Ｙ軸方向）に関する加速度と速度が同時に零とならないように、ウエハステージＷＳＴの駆動を制御するので、ウエハステージＷＳＴが停止せず、従来と比べて、スループットの向上を図ることが可能となる。また、このような制御を行うことにより、露光動作開始直前に、比較的高加速度で加速をしなくても、露光動作に必要とされる走査速度に達することができるので、加速に起因してウエハステージＷＳＴに発生する振動が、露光精度に与える影響を極力抑制することができる。

また、本実施形態では、主制御装置２０は、複数のショット領域のうち、走査方向（Ｙ軸方向）に直交する非走査方向（Ｘ軸方向）の任意の行内の最終区画領域（例えば、Ｓ₇，Ｓ₆₀）に対するパターンの形成が終了した後、別の行の最初の区画領域（例えばＳ₈，Ｓ₆₁）に対する露光動作のための移動（ステッピング動作）中には、ウエハステージＷＳＴのＹ軸方向に関する移動方向が逆向きになる瞬間以外は速度が零とならないように制御している。これにより、スループットを低下させることなく、行間のステッピング動作を行うことができる。

また、本実施形態では、主制御装置２０は、複数のショット領域のうちの最初のショット領域（ファーストショットＳ₁）に対する露光動作のためのウエハステージＷＳＴの加速距離及び加速時間を、その行の他の区画領域（Ｓ₂〜Ｓ₇）に対する露光のためのウエハステージＷＳＴの加速距離及び加速時間よりも長くとることで、ファーストショットＳ₁を露光する際にも、他の区画領域（Ｓ₂〜Ｓ₇）の露光を行う場合と同様に、露光直前の急激な加速を回避することができる。これにより、ファーストショットＳ₁の露光の際においても、ウエハステージＷＳＴの振動が露光精度に影響を与えるのを極力回避することができる。

また、上記に代えて、ファーストショットＳ₁の露光に先立って、ファーストショットＳ₁の、ショット領域Ｓ₂が存在する側とは反対側（−Ｘ側）に、ダミーのショット領域（ダミーショット）が存在すると仮定して、該ダミーショットを露光するように、ウエハステージＷＳＴを移動することにより、同一行のその他のショット領域Ｓ₂〜Ｓ₇の露光に先立って行う移動と同様の移動を行うことができる。これにより、ファーストショットＳ₁に対する露光時の、ウエハステージＷＳＴの振動による露光精度への影響を極力抑制することができる。

また、本実施形態では、主制御装置２０は、各ショット領域に対する露光直前に、レチクルとウエハとが同期移動を開始するように、レチクルステージＲＳＴを駆動制御することから、上記のようにウエハステージの振動の影響が抑制されるようにウエハステージを移動した場合でも、レチクルステージＲＳＴの移動ストロークを大きくとることなく、露光を行うことが可能である。

また、本実施形態では、図６（Ｂ）に示されるように、マイナススキャンからプラススキャンへの行間移動においては、露光を開始する直前にウエハステージＷＳＴの速度が所定の走査速度に達するような制御をしないため、整定時間を別途とる必要がなく、この点からもスループットを向上することが可能である。

なお、上記実施形態では、ファーストショットの露光直前の動作（上記（ｃ））についても説明したが、本発明における、「速度と加速度とが同時に零にならないようにステージを駆動する」、という観点からは、ファーストショットの露光直前の動作として、上述した動作を必ずしも採用する必要はなく、従来と同様の動作を採用しても良い。

また、上記実施形態では、レチクルステージＲＳＴの駆動に関して、行間移動中は、ウエハステージＷＳＴとの同期をとらずに、露光開始直前にウエハステージＷＳＴと同期が取れるように駆動する場合について説明したが、レチクルステージＲＳＴのストロークを比較的大きくとれる場合には、レチクルステージＲＳＴをウエハステージＷＳＴに常時同期させても良い。

なお、上記実施形態では露光装置が単一のウエハステージを備える場合について説明したが、これに限らず、複数のウエハステージを備える露光装置においても、本発明を適用することが可能である。また、上記実施形態のウエハステージＷＳＴと、ウエハステージＷＳＴ近傍に設けられ、ウエハステージＷＳＴとは独立して移動可能な計測ステージとを含むステージ装置を備える露光装置に本発明を適用することも可能である。

なお、国際公開第２００４／５３９５５号パンフレットに開示される液浸露光装置に本発明を適用することも可能である。

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

また、照明光ＩＬは、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。例えば真空紫外光として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テルビウムの両方）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域に波長変換した高調波を用いても良い。

また、上記実施形態では、露光装置の照明光ＩＬとしては波長１００ｎｍ以上の光に限らず、波長１００ｎｍ未満の光を用いても良いことは言うまでもない。例えば、近年、７０ｎｍ以下のパターンを露光するために、ＳＯＲやプラズマレーザを光源として、軟Ｘ線領域（例えば５〜１５ｎｍの波長域）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光を発生させるとともに、その露光波長（例えば１３．５ｎｍ）の下で設計されたオール反射縮小光学系、及び反射型マスクを用いたＥＵＶ露光装置の開発が行われている。この装置においては、円弧照明を用いてマスクとウエハを同期走査してスキャン露光する構成が考えられるので、かかる装置にも本発明を好適に適用することができる。このほか、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。

また、上記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（レチクル）を用いたが、このレチクルに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７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、透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク）を用いても良い。

また、国際公開２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞をウエハ上に形成することによって、ウエハ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。

さらに、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。

また、物体上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置（リソグラフィシステム）に限られず、例えばインクジェット方式にて物体上にパターンを形成する装置にも本発明を適用することができる。

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。

露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写形成する液晶用の露光装置や、有機ＥＬ、薄型磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン及びＤＮＡチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。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。

なお、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記実施形態の露光方法で、レチクルに形成されたパターンをウエハ等の物体上に転写するリソグラフィステップ、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）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光方法が実行され、物体上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスの生産性を向上することが可能である。

以上説明したように、本発明の露光装置及び露光方法は、物体を走査方向に移動しつつ物体上の複数の区画領域を走査露光し、各区画領域にパターンを順次形成するのに適している。

一実施形態に係る露光装置を示す概略図である。 ウエハ上の、照明スリットの中心の移動軌跡を示す平面図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、隣接する２つのショット領域の露光動作を説明するための図である。 図４（Ａ）は、Ｕ字型及びコ字状の移動軌跡を描くステッピング動作を行う場合の減速動作における速度曲線を示すグラフであり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に対応した加速度曲線を示すグラフであり、図４（Ｃ）は、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に対応したジャーク曲線を示すグラフである。 図５（Ａ）は、従来の行間移動の移動軌跡を示す図（その１）であり、図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の場合のウエハステージの速度曲線を示すグラフであり、図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に対応する加速度曲線を示すグラフである。 図６（Ａ）は、一実施形態の行間移動の移動軌跡を示す図（その１）であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の場合のウエハステージの速度曲線を示すグラフであり、図６（Ｃ）は、図６（Ｂ）に対応する加速度曲線を示すグラフである。 図７（Ａ）は、従来の行間移動の移動軌跡を示す図（その２）であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の場合のウエハステージの速度曲線を示すグラフであり、図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）に対応する加速度曲線を示すグラフである。 図８（Ａ）は、一実施形態の行間移動の移動軌跡を示す図（その２）であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の場合のウエハステージの速度曲線を示すグラフであり、図８（Ｃ）は、図８（Ｂ）に対応する加速度曲線を示すグラフである。

符号の説明

２０…主制御装置（制御装置）、１００…露光装置、Ｒ…レチクル（マスク）、ＲＳＴ…レチクルステージ（マスクステージ）、Ｓ_n…ショット領域（区画領域）、Ｗ…ウエハ（物体）、ＷＳＴ…ウエハステージ（物体ステージ）。

Claims (11)

1. 物体を走査方向に移動しつつ前記物体上の複数の区画領域を走査露光し、前記各区画領域にパターンを順次形成する露光装置であって、
   前記物体を保持して２次元面に沿って移動可能な物体ステージと；
   前記パターンを前記物体上の複数の区画領域に順次形成する際に、前記物体ステージの前記走査方向に関する加速度と速度が同時に零とならないように、前記物体ステージの移動を制御する制御装置と；を備える露光装置。
2. 前記制御装置は、
   前記複数の区画領域のうち、前記走査方向に直交する非走査方向の任意の行内の最終区画領域に対するパターンの形成が終了した後、別の行の最初の区画領域に対するパターンの形成のための移動中には、前記物体ステージの前記走査方向に関する移動方向が逆向きになる瞬間以外は速度が零とならないように、前記物体ステージの移動を制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記制御装置は、
   前記複数の区画領域のうちの最初の区画領域に対するパターンの形成のための前記物体ステージの加速距離及び加速時間を、その行の他の区画領域に対するパターンの形成のための前記物体ステージの加速距離及び加速時間よりも長くとることを特徴する請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記制御装置は、
   前記複数の区画領域のうちの最初の区画領域へのパターンの形成に先立って、該最初の区画領域の、第２番目の区画領域が存在する側とは反対側に、ダミーの区画領域が存在すると仮定して、該ダミーの区画領域にパターンを形成するように、前記物体ステージを移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
5. 前記パターンが形成されたマスクと；
   前記マスクを保持して少なくとも前記走査方向に移動可能なマスクステージと；を更に備え、
   前記制御装置は、前記各区画領域に対してパターンを形成する直前に、前記マスクと前記物体とが同期移動を開始するように、前記マスクステージの移動を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 物体を走査方向に移動しつつ前記物体上の複数の区画領域を走査露光し、前記各区画領域にパターンを順次形成する露光方法において、
   前記パターンを前記物体上の区画領域に対してパターンを順次形成する際に、前記物体を、前記走査方向に関して加速度と速度が同時に零とならないように移動させることを特徴とする露光方法。
7. 前記複数の区画領域のうちの前記走査方向に直交する非走査方向の任意の行内の最終区画領域へのパターンの形成が終了した後、別の行の最初の区画領域に対するパターンの形成を開始のための前記物体の移動中には、前記物体の前記走査方向に関する移動方向が逆向きになる瞬間以外は速度が零とならないように移動させることを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
8. 前記複数の区画領域のうちの最初の区画領域に対するパターンの形成のための前記物体の加速距離及び加速時間を、その行の他の区画領域に対するパターンの形成のための前記物体の加速距離及び加速時間よりも長くとることを特徴する請求項６又は７に記載の露光方法。
9. 前記複数の区画領域のうちの最初の区画領域に対するパターンの形成に先立って、該最初の区画領域の、第２番目の区画領域が存在する側とは反対側にダミーの区画領域が存在すると仮定して、該ダミーの区画領域に対してパターンを形成するように、前記物体を移動させることを特徴とする請求項６又は７に記載の露光方法。
10. 前記パターンを前記物体上の区画領域に順次パターンを形成する際には、前記パターンが形成されたマスクを前記物体と前記走査方向に同期移動させることを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の露光方法。
11. 前記各区画領域に前記パターンを形成する直前に、前記マスクと前記物体との同期移動が開始されるように、前記マスクを移動させることを特徴とする請求項１０に記載の露光方法。

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