JP2012099624A - 露光方法、露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
スループットの向上を図ることができる露光方法、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
基板Ｐの複数のショット領域Ｓに複数の目標積算露光量Ｓが設定されている。この場合に、各ショット領域の露光時の走査方向への基板ステージ２の移動速度Ｖを最高速度Ｖｍａｘよりも遅い速度で露光する。また、設定される目標積算露光量Ｓに基づいて、各ショット領域Ｓの露光時の調整可能な露光光ＥＬの特性および、基板Ｐ上での走査方向の露光光ＥＬの幅の少なくとも一方を調整する。
【選択図】図５

Description

本発明は、露光方法、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。

半導体デバイス、電子デバイス等のマイクロデバイスの製造工程においては、露光装置等の基板処理装置を用いて基板が処理される。基板上の複数の区画領域（以下、適宜「ショット領域」という）にレチクルのパターンを順次転写するために、基板処理装置の基板を保持するステージが走査方向に移動する。下記の特許文献には、基板処理装置のステージの移動に関する動作方法に関する技術の一例が開示されている。

米国特許出願公開第２００５／００２４６１０号明細書

例えば、スループット（基板を処理する能力）の向上を図ることができる露光方法の案出が望まれている。

本発明の態様は、スループットの向上を図ることができる露光方法、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、露光光に対して、第１物体とステージに保持される第２物体とを所定の走査方向に同期移動して、第１物体のパターンを経た露光光で第２物体上に配置される第１区画と第２区画とを含む複数の領域のそれぞれを走査露光する露光方法であって、露光光に対してステージの最高速度よりも遅い第１走査速度で第２物体を移動させながら第１区画を露光することと、露光光に対して第１走査速度で第２物体を移動させながら、第１区画の目標積算量よりも目標積算露光量が低い第２区画を露光することと、を含み、第２物体に対する積算露光量を調整可能な露光光の特性、及び第２物体上での走査方向の露光光の幅の少なくとも一方が、第１区画を露光するときと第２区画を露光するときとで異なる露光方法が、提供される。

本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の露光方法で第２物体を露光することと、露光した第２物体を現像することとを含むデバイスの製造方法が、提供される。

本発明の第３の態様に従えば、第１物体と第２物体とを所定の走査方向に同期移動して、第１物体のパターンを経た露光光で、第２物体上に目標積算露光量が異なる第１区画と第２区画とを含む複数の領域のそれぞれを走査露光する露光装置であって、第２物体を保持して移動可能なステージと、第２物体に対する積算露光量を調整可能な露光光の特性、及び第２物体上での走査方向の露光光の幅、及びステージの走査速度の少なくとも一つを、変える変更装置と、を備え、露光光に対してステージの最高速度よりも遅い第１走査速度で第２物体を移動させながら第１、第２区画を露光するときの、露光光の特性、及び第２物体での走査方向の露光光の幅の少なくとも一方を、変更装置により異ならせる露光装置が、提供される。

本発明の第４の態様に従えば、第３の態様の露光装置で第２物体を露光することと、露光した第２物体を現像することとを含むデバイスの製造方法が、提供される。

本発明の態様によれば、スループットを向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図である。本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭを介した露光光ＥＬで基板Ｐを露光する露光装置である。図１において、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬをパルス発光するレーザ光源Ｓと、マスクＭを保持して移動可能なマスクステ−ジ１と、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパタ−ンの像を投影領域ＰＲに配置される基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステ−ジ２と露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。

ここで、本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。なお、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとの走査方向を同じ向きに同期移動し露光する走査型露光装置でも構わない。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な平面内でマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。

図１において、露光光源としてのレーザ光源Ｓからパルス発光された露光光ＥＬは、シリンダレンズやビームエキスパンダ等で構成される整形光学系ＳＫにより、後続のオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）としてのフライアイレンズ５に効率よく入射するように露光光ＥＬの断面形状が整形される。

本実施形態においては、パルスレーザを発振するレーザ光源Ｓを用いる。本実施形態では、ＡｒＦエキシマ−レーザ光源を用いる。したがって、本実施形態において、露光光ＥＬはＡｒＦエキシマレーザ光である。なお、ＡｒＦエキシマレーザ以外に、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）や、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）でも構わない。また、露光光源として、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）などを用いても構わない。なお、露光光ＥＸは、遠紫外光（ＤＵＶ光）や、真空紫外光（ＶＵＶ光）等の光でも構わない。

図２は、本実施形態に係るレーザ光源Ｓの一例を示す概略構成図である。図２において、レーザ光源Ｓの内部において、レーザ共振器１ａからパルス的に放出されたレーザビームは透過率が高く僅かな反射率を有するビームスプリッタ1ｂに入射し、ビームスプリッタ１ｂを透過したレーザビーム（露光光ＥＬ）が外部に射出される。また、ビームスプリッタ１ｂで反射されたレーザビームが光電変換素子よりなるエネルギーモニタ１ｃに入射し、エネルギーモニタ１ｃからの光電変換信号が不図示のピークホールド回路を介して出力ＥＳとしてエネルギーコントローラ１ｄに供給されている。エネルギ−モニタ１ｃの出力ＥＳに対応するエネルギーの制御量の単位は「ｍＪ／パルス」である。

エネルギーコントローラ１ｄは、エネルギーモニタ１ｃの出力ＥＳが、１パルス当たりのエネルギーの目標値に対応した値となるように、レーザ共振器１ａに供給される電圧を制御し、この電圧に応じてレーザ共振器１ａにおける１パルス当たりのエネルギーＥを変えることができる。なお、エネルギーコントローラ１ｄは、１パルス以上の合計のエネルギーに対応して、レーザ共振器１ａに供給される電圧を制御しても構わない。

なお、エネルギーコントローラ１ｄは、パルス毎のエネルギーのばらつきを計測しても構わない。パルス毎のエネルギーのばらつきを計測し、そのばらつきが所定の範囲を超えた場合には、そのばらつきが所定の範囲内になるように、パルス毎のエネルギーを調整しても構わない。すなわち、ばらつきを所定の範囲内にすることで、露光不良を抑制することができる。

また、エネルギーコントローラ１ｄは、レーザ共振器に供給される周波数を変えるための電気信号を制御し、この電気信号に応じてレーザ共振器１ａにおける発光されるレーザの周波数ｆを変えることができる。なお、エネルギーコントローラ１ｄは、パルス発光周波数を計測しても構わない。パルス発光周波数のばらつきを計測し、そのばらつきが所定の範囲を超えた場合には、そのばらつきが所定の範囲内になるように、パルス発光周波数を調整しても構わない。すなわち、ばらつきを所定の範囲内にすることで、露光不良を抑制することができる。 また、レーザ光源Ｓの内部には、ビームスプリッタ１ｂの外側に、レーザビームを遮光するためのシャッタ１ｆが配置されており、エネルギーコントローラ１ｄよりレーザビームを遮光するように、シャッタ１ｆを動作させることが可能である。 図１において、露光光源としてのレーザ光源Ｓからパルス発光された露光光ＥＬは、シリンダレンズやビームエキスパンダ等で構成される整形光学系ＳＫにより、後続のオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザ−）としてのフライアイレンズ５に効率良く入射するように露光光ＥＬの断面形状が整形される。整形光学系に関しては、米国特許出願公開第２００９／０３１６１３２号明細書に一例が開示されている。

整形光学系ＳＫから射出された露光光ＥＬは、減光部材を備えるエネルギー粗調器３に入射する。エネルギー粗調器３は、回転自在な不図示のレボルバを含む。レボルバ上にそれぞれ透過率の異なる複数のＮＤフィルタを配置され、ＮＤフィルタを透過した露光光ＥＬが外部に射出される。そのレボルバを不図示の駆動モータで回転させることにより、入射する露光光ＥＬに透過率を１００％から複数段階で切り替えることが可能である。したがって、エネルギー粗調器３は、射出する露光光ＥＬのエネルギーを変えることができる。レボルバに関しては、例えば、国際公開番号ＷＯ０１／０３１７０号に開示されている。

図１において、エネルギー粗調器３から射出された露光光ＥＬは、光路折り曲げ用ミラーＭｒを介してフライアイレンズ５に入射する。フライアイレンズ５に入射した露光光ＥＬは、多数の微小レンズにより二次元的に分割され、実質的な面光源からなる二次光源が形成される。フライアイレンズ５の射出面には、開口絞り（いわゆる「σ絞り」）６が配置される。開口絞り６は大きさを変えることができ、後続のビームスプリッタ７に入射する露光光ＥＬを制限することができる。

開口絞り６を通過した露光光ＥＬは、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ７に入射する。

ビームスプリッタ７により反射された露光光ＥＬは、不図示の集光レンズを介して光電変換素子よりなるインテグレータセンサ２５で受光される。インテグレータセンサ２５の光電変換信号が不図示のピークホールド回路を介して不図示のコントローラに供給されている。コントローラに供給される光電変換信号から、インテグレータセンサで受光した露光光ＥＬの１パルス当たりのエネルギーを算出することができる。なお、コントローラに供給される光電変換信号に基づいて、レーザ光源のエネルギーコントローラ１ｄからレーザ共振器１ａに供給される電圧を変えても構わない。また、コントローラに供給される光電変換信号に基づいて、レーザ光源のエネルギーコントローラ１ｄからレーザ共振器１ａに供給される発光周波数を調整するための電気信号を変えても構わない。

なお、インテグレータセンサ２５は、パルス毎のエネルギーのばらつきを計測しても構わない。パルス毎のエネルギーのばらつきを計測し、そのばらつきが所定の範囲を超えた場合には、そのばらつきが所定の範囲内になるように、パルス毎のエネルギーを調整しても構わない。すなわち、ばらつきを所定の範囲内にすることで、露光不良を抑制することができる。

ビームスプリッタ７を透過する露光光ＥＬは、第１リレーレンズ８Ａを経て固定照野絞り（固定マスクブラインド、固定レチクルブラインド）９Ａの矩形の開口部を通過する。また、固定照野絞り９Ａの近傍に、マスクＭの走査方向に対応する位置及び幅が可変の開口部を有する可動照野絞り９Ｂも配置され、走査露光の開始時及び終了時にその可動照野絞り９Ｂを介して照野フィールドを更に制限することによって、不要な部分への露光が防止されるように構成されている。この場合、可動照野絞り９Ｂは、マスクＭのパターン面に対する共役面上に配置され、固定照野絞り９Ａは、その共役面から僅かにデフォーカスした位置に配置されている。

可動照野絞り９Ｂの大きさを変えることにより、投影領域ＰＲの大きさを変えることができる。可動照野絞り９Ｂは、走査方向の投影領域ＰＲの大きさＨと、走査方向と交差する方向（例えば、走査方向とほぼ直交する方向）の投影領域ＰＲの大きさとを調整することができる。可動照野絞りは、例えば、特開平６−２５２０２２号公報に開示されている。 固定照野絞り９Ａ、及び可動照野絞り９Ｂを通過した露光光ＥＬは、第２リレーレンズ８Ｂ、及びコンデンサレンズ１０を経て、マスクステージ１上に保持されたマスクＭ上の矩形の照明領域ＩＲを照明する。照明領域ＩＲの照度分布はほぼ均一である。

なお、レーザ光源から射出される露光光ＥＬをマスクＭに引き回すための光学系は、上述の実施形態に限られず、米国特許出願公開第２００９／０３１６１３２号明細書に一例が開示されている。

マスクステージ１は、マスクＭを支持するものであって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。
マスクステージ駆動装置１Ｋは、マスクステージ１が備えるリニアモータを駆動させることができる。マスクステージ駆動装置1Ｋは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージ駆動装置１Ｋは、マスクステージ１の移動速度、およびマスクステージ１の移動方向を変えることができる。マスクステージ１上には不図示の移動鏡が設けられている。また、不図示の移動鏡に対向する位置には不図示のレーザ干渉計が設けられている。マスクステージ１上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角は不図示のレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。マスクステージ制御装置１Ｋはレーザ干渉計の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置１Ｋを駆動することでマスクステージ１に支持されているマスクＭの位置決めを行う。

投影光学系ＰＬは、投影領域ＰＲに配置された基板Ｐの少なくとも一部に、マスクＭのパタ−ンの像を所定の投影倍率で投影する。本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５または１／８等の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。投影光学系ＰＬは、投影光学系ＰＬの像面に向けて露光光ＥＬを射出する射出面１１ａを有する終端光学素子１１を備えている。終端光学素子１１は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い光学素子である。

基板ステージ２は、基板Ｐを支持するものであって、基板Ｐを基板ホルダを介して保持するＺステージ２１と、Ｚステージ２１を支持するＸＹステージ２２とを備えている。Ｚステージ２１及びＸＹステージ２２を含む基板ステージ２はステージベースＢに支持されている。基板ステージ駆動装置２Ｋは、基板ステージ２が備えるリニアモータを駆動させることができる。基板ステージ駆動装置２Ｋは、基板ステージ２の移動速度、および基板ステージ２の移動方向を変えることができる。すなわち、基板ステージ駆動装置２Ｋは、走査方向の基板ステージ２の移動速度Ｖ（以下、移動速度Ｖとする。）と、走査方向と交差する方向（例えば、走査方向とほぼ直交する方向）の移動速度とを調整することができる。基板ステージ２の移動速度を変えることで、基板ステージ２に載置される基板の所定位置が投影領域ＰＲを通過する時間を変えることができる。

Ｚステージ２１を駆動することにより、Ｚステージ２１に保持されている基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、及びθＸ、θＹ方向における位置が制御される。また、ＸＹステージ２２を駆動することにより、基板ＰのＸＹ方向における位置（投影光学系ＰＬの像面と実質的に平行な方向の位置）が制御される。すなわち、Ｚステージ２１は、基板Ｐのフォーカス位置及び傾斜角を制御して基板Ｐの表面をオートフォーカス方式、及びオートレベリング方式で投影光学系ＰＬの像面に合わせ込み、ＸＹステージ２２は、基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。なお、ＺステージとＸＹステージとを一体的に設けても構わない。

基板ステージ２には不図示の移動鏡が設けられている。また、不図示の移動鏡に対向する位置には不図示のレーザ干渉計が設けられている。基板ステージ２上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角は不図示のレーザ干渉計によりリアルタイムで計測され、計測結果は基板ステージ駆動装置２Ｋに出力される。基板ステージ駆動装置２Ｋは、基板ステージ２に支持されている基板Ｐの位置決めを行う。

制御装置ＣＯＮＴは、マスクステージ駆動装置１Ｋと、基板ステージ駆動装置２Ｋとを制御することで、マスクステージ１の速度およびマスクステージ１の移動方向と、基板ステージ２の速度および基板ステージ２の移動方向とを同期制御することができる。本実施形態は、マスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置である。したがって、マスクＭを支持するマスクステージ１と、基板Ｐを支持する基板ステージ２とを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動させることが可能である。

本実施形態において、基板Ｐは、デバイスを製造するための円形の基板であり、感光材（フォトレジスト）の膜ＲＧを含む。

次に、図３を用い、本実施形態における露光装置ＥＸを用いた露光方法について説明する。図３には、本実施形態における露光装置ＥＸにおける露光対象の基板Ｐに一例である。

まず、露光前の基板Ｐは、所定の搬送装置を用いて、基板ステージ２にロードされる。

図３に示すように、基板Ｐ上にはＹ軸方向（走査方向）及びＸ軸方向にそれぞれ所定間隔で複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２が設定されている。すなわち、基板Ｐには、Ｙ軸方向（走査方向）及びＸ軸方向にそれぞれ所定間隔で複数（３２個）の区画領域が設定されている。走査方向と交差する方向のＸ軸方向には、複数のショットが行毎に配置されている。本実施形態においては、走査方向とほぼ直交する方向のＸ軸方向に、複数のショットが配置されているショット領域Ｓ１のＸ軸方向には、ショット領域Ｓ２〜Ｓ４が配置されている。すなわち、ショット領域Ｓ１〜Ｓ４が同一行に配置されている。また、Ｓ５のＸ軸方向にはショット領域Ｓ６〜Ｓ１０が、ショット領域Ｓ１１のＸ軸方向にはショット領域Ｓ１２〜Ｓ１６が、Ｓ１７のＸ軸方向にはショット領域Ｓ１８〜Ｓ２２が、ショット領域Ｓ２３のＸ軸方向には、ショット領域Ｓ２４〜Ｓ２８が、ショット領域Ｓ２９のＸ軸方向にはショット領域Ｓ３０〜３２がそれぞれ配置されている。なお、基板Ｐに設定される区画領域は、３２個に限られない。なお、同一行において、ショット領域Ｓ１からＳ4がＹ軸方向において、同じ位置に配置されているが異なっていても構わない。レーザ光源Ｓより露光光ＥＬが射出される。レーザ光源Ｓより射出された露光光ＥＬは、マスクＭを照明する。マスクＭを介した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬを介して、基板Ｐに照射される。これにより、マスクＭのパターンの像が基板Ｐの表面Ｐａに投影され、基板Ｐは露光光ＥＬで露光される。

本実施形態において、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上のショット領域Ｓ１から露光を開始し、その後ショット領域Ｓ２、Ｓ３、…、Ｓ３２を順次露光する。このとき、スリット状の投影領域ＡＲ１の走査軌跡は、図３に示すように、矢印Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、…の順になる。なお、図３においては、投影領域ＰＲの走査軌跡は、矢印Ｕ１〜Ｕ５まで示してある。つまり、本実施形態の露光シーケンスでは、連続した２つのショット領域を順次走査露光するときに、基板Ｐ（マスクＭ）が同一方向に移動しないように、各ショット領域の露光順序が決められており、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐを＋Ｙ軸方向と−Ｙ軸方向とに交互に移動しながら、基板Ｐ上の露光対象の複数のショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を順次露光する。本実施形態においては、Ｙ軸方向に沿って、基板Ｐが走査される。なお実際には、基板Ｐが投影領域ＰＲに対して移動しながら各ショット領域の露光が行われるので、投影領域ＰＲの走査軌跡の矢印とは逆に基板Ｐが移動されることになる。すなわち、基板ステージ駆動装置２Ｋを制御することで、基板ステージ２を投影領域ＰＲに対して移動させながら基板Ｐの各ショット領域を露光する。

また、スループットを向上させるために、所定のショット領域の露光が終了した後に、その所定のショット領域に隣りあうショット領域の露光を開始するための時間を短くすることが望ましい。すなわち、所定のショット領域の露光が終了してから、その所定のショット領域に隣りあうショット領域の露光を開始するまでの、基板ステージ２の移動動作（ステッピング動作）を短くすることが望ましい。

図４において、本実施形態における基板ステージ２のステッピング動作の一例を示している。図４においては、ショット領域Ｓ１の露光が終了した後、ショット領域Ｓ２の露光を開始するまでのステッピング動作を示している。本実施形態においては、投影領域ＰＲの走査軌跡が曲線状になるように基板ステージ２が移動される。

ショット領域Ｓ１の走査方向（−Ｙ軸方向）と、ショット領域Ｓ２の走査方向（＋Ｙ軸方向）とは異なるので、ショット領域Ｓ１の露光が終了した後に、ショット領域Ｓ２の露光を開始するために、走査方向において、少なくとも一度基板ステージ２の移動は零となる。また、走査方向において、基板ステージ２の移動が零となった後、所定期間助走し、ショット領域Ｓ２を所定の移動速度で露光する。一方、図４において、ショット領域Ｓ１とショット領域Ｓ２とは、Ｘ軸方向（走査方向と直交する方向）において異なる位置に配置されている。したがって、ショット領域Ｓ１の露光が終了した後から、ショット領域Ｓ２の露光が開始するまでの間に、Ｘ軸方向に移動する。また、ショット領域Ｓ１とショット領域Ｓ２とはＹ軸方向に沿って配置されている。したがって、ショット領域Ｓ２の露光時にはＸ軸方向への移動は行なわれず、ショット領域Ｓ２の露光を開始時には、Ｘ軸方向において基板ステージ２の移動は零となる。本実施形態においては、走査方向およびＸ軸方向の基板ステージ２の移動が同時に零とならないように移動される。これにより、ステッピング動作に必要な時間を短くすることができる。基板ステージ２のステッピング動作に関しては、例えば特開２０００−１０６３４０号に開示されている。

なお、基板Ｐは、ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２まで順次露光したが、露光する順序はこれに限られない。例えば、図３において、ショット領域Ｓ１〜Ｓ４まで露光した後に、ショット領域Ｓ１０から露光を開始、その後ショット領域Ｓ９、Ｓ８、…、Ｓ５と順次露光しても構わない。

基板Ｐのショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を順次露光した後に、所定の搬送装置を用いて、露光後の基板Ｐを基板ステージ２の基板保持部５からアンロ−ドされる。以上により、基板Ｐの露光処理が終了する。

次に、図５を用い、露光対象の基板Ｐに設定されるショット領域の目標積算露光量Ｓが異なる場合の、露光方法について説明する。図５においては、本実施形態における露光対象の基板Ｐの一例である。

本実施形態において、目標積算露光量Ｓはパルス数Ｎおよびパルス当たりのエネルギーＥを用い、次式１のように表すことができる。

Ｓ＝Ｎ×Ｅ （１）
したがって、ショット領域毎に設定される目標積算露光量Ｓが異なる場合は、パルス数Ｎ、およびパルス当たりのエネルギ−Ｅをショット領域毎に変えることがある。パルス当たりのエネルギーＥは上述したように、レーザ共振器１ａに供給される電圧を制御することで、１パルス当たりのエネルギ−Ｅを変えることができる。

本実施形態において、パルス数Ｎは、走査方向の投影領域の大きさＨ、投影領域ＰＲに対するショット領域の移動速度Ｖ（基板ステージ２の移動速度Ｖ）および周波数ｆを用い、次式２ように表すことができる。

Ｎ＝Ｈ×ｆ/Ｖ （２）
したがって、ショット領域毎に設定される目標積算露光量Ｓが異なる場合は、走査方向の投影領域の大きさＨ、移動速度Ｖおよび周波数ｆをショット領域Ｓ毎に変えることがある。走査方向の投影領域の大きさＨは上述したように、可動野視野絞り９Ｂの大きさを変えることで変更することができる。基板ステージ駆動装置２Ｋにより基板ステージ２の移動速度を変えることで、移動速度Ｖを変更することができる。また、レーザ共振器１ａに供給される周波数を調整するための電気信号を変えることで、周波数ｆを変更することができる。

移動速度Ｖは、基板ステージ２が可能な移動速度の内、最高速度で移動させることが望ましい。移動速度Ｖを変えることで、投影領域ＰＲに対してショット領域Ｓが移動する時間が変わる。少なくともショット領域Ｓの露光時には、ショット領域Ｓの露光不良を抑制するように移動させることが望ましい。例えば、基板ステージ２が備えるリニアモータ等から発生する温度もしくは振動により、基板ステージ２に保持される基板Ｐの平坦度が低下するもしくは、基板Ｐが膨張する可能性がある。そこで、本実施形態においては、基板ステージ２から発生する温度もしくは振動による基板Ｐの露光不良を抑制するように、制御装置ＣＯＮＴにより基板ステージ駆動装置２Ｋを制御し、基板ステージ２を移動させる。すなわち、露光不良を抑制することが可能な速度のうち、最高速度で基板Ｐを移動させ、基板Ｐを露光すると、スループット（基板Ｐを処理する能力）を向上させることができる。また、基板ステージ２の移動速度を最高速度にすることで、ショット領域Ｓ１を露光してから、ショット領域Ｓ３２の露光を終了するまでの露光時間を短くすることができる。

図５においては、目標とする目標積算露光量Ｓが３種類、基板Ｐのショット領域Ｓ毎に設定されている。本実施形態においては、基板Ｐの中心部の第１領域Ｄ１（Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１９、Ｓ２０の４個のショット領域）の目標積算露光量は、Ｒ１に設定されている。基板Ｐの中心部を囲む第２領域Ｄ２（Ｓ６〜Ｓ９、Ｓ１２、Ｓ１５、Ｓ１８、Ｓ２１、Ｓ２４〜Ｓ２７の１２個のショット領域）の目標積算露光量は、Ｒ２に設定されている。第２領域Ｄ２を囲む第３領域Ｄ３（Ｓ１〜Ｓ５、Ｓ１０、Ｓ１１、Ｓ１６，Ｓ１７、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２８〜Ｓ３２の１６個のショット領域）の目標積算露光量は、Ｒ３に設定されている。第３領域Ｄ３は、基板Ｐの外周部に設定されている。本実施形態においては、目標積算露光量は、基板Ｐの中心に対して３段階にほぼ同心円状に設定されている。また、目標積算露光量Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３のうち、Ｒ１が最も大きく、同心円状に目標積算露光量は小さく設定されている。なお、基板Ｐに設定される目標積算露光量は、３段階に限られない。また、目標積算露光量は、同心円状に設定されずに、非走査方向（例えば、Ｓ１０を含む行とＳ１１を含む行とで、積算露光量が異なる）に沿って設定しても構わない。

本実施形態において、第１、第２、第３領域Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３では、基板Ｐ上の感光材の膜ＲＧの厚さが異なる。例えば、回転している基板Ｐに対して、感光材を塗布すると、基板Ｐの上に生成される感光材の膜ＲＧは、基板Ｐの中心に対してほぼ同心円状に基板Ｐの厚さが異なる。本実施形態では、基板Ｐの中心の感光材の膜ＲＧの厚さよりも、基板Ｐの外周部の感光材の膜ＲＧの厚さが薄い。厚さの異なる感光材の膜ＲＧに、同じ積算露光量で露光すると、感光材の膜ＲＧに形成するパターン（例えば、線幅）が異なり、露光不良が発生する。その結果、不良デバイスが発生する可能性がある。したがって、本実施形態では、基板Ｐの中心に対して３段階にほぼ同心円状に設定されている。なお、基板Ｐの中心の感光材の膜ＲＧの厚さは、基板Ｐの外周部の感光材の膜ＲＧよりも厚くても構わない。

上述したように、基板ステージ２を最高速度で走査するのが最もスループットが高いため、先ず移動速度Ｖを移動速度Ｖmaxとして、設定される目標積算露光量Ｓが露光されるように、パルス当たりのエネルギーＥ、走査方向の投影領域の大きさＨおよび周波数ｆを設定する。本実施形態において、変更できるパラメータは、パルス当たりのエネルギーＥである。なお、走査方向の投影領域の大きさＨおよび周波数ｆが変更可能であっても構わない。

本実施形態において、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｐ上のショット領域Ｓ１から露光を開始する。ショット領域Ｓ１〜Ｓ５まで順次露光する。本実施形態においては、ショット領域Ｓ６はショット領域Ｓ５とは目標積算露光量が異なるので、ショット領域Ｓ５の露光が終了した後に、ショット領域Ｓ６の露光を開始するまでに、ショット領域Ｓ１〜Ｓ５までと同様に、設定される目標積算露光量Ｒ２と移動速度Ｖｍａｘから算出されたパルス毎のエネルギーＰに変える。ショット領域Ｓ６〜Ｓ９まで順次露光する。また、ショット領域Ｓ１〜Ｓ５と同様に、ショット領域Ｓ１０及びショット領域Ｓ１１を露光し、順次、ショット領域Ｓ１２を露光する。

本実施形態において、ショット領域Ｓ１３には移動速度Ｖｍａｘで露光できない目標積算露光量Ｒ１が設定されている。例えば、設定される目標積算露光量Ｒ１と移動速度Ｖｍａｘから算出されるパルス毎のエネルギーＥに対応する値となるように、レーザ共振器１ａに供給する電圧を制御すると、レーザ共振器１ａから射出される露光光ＥＬがばらついてしまい、露光不良が発生する可能性がある。そこで、本実施形態では、レーザ共振器１ａから射出可能なパルス毎のエネルギーの最大値Ｅｍａｘと、ショット領域Ｓ１３に設定される積算露光量Ｒ１とに基づいて、ショット領域Ｓ１３での移動速度ＶＳ１３を算出する。ショット領域Ｓ１３での移動速度ＶＳ１３は、移動速度Ｖｍａｘとは異なる。ショット領域Ｓ１３での移動速度ＶＳ１３は、移動速度Ｖｍａｘよりも低い。したがって、本実施形態では、ショット領域Ｓ１２で移動速度Ｖｍａｘを露光し、ショット領域Ｓ１３では移動速度ＶＳ１３で露光する。ショット領域Ｓ１３で露光し、順次ショット領域Ｓ１４を露光する。ショット領域Ｓ１５〜Ｓ３２までは、前述と同様に順次露光する。基板Ｐのショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を順次露光した後に、所定の搬送装置を用いて、露光後の基板Ｐを基板ステージ２の基板保持部５からアンロ−ドされる。以上により、基板Ｐの露光処理が終了する。

ところで、基板Ｐのショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を露光する場合に、ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２において、隣りあうショット領域で移動速度Ｖを変えると、スループットが悪くなる場合がある。例えば、隣りあうショット領域で移動速度Ｖを変えることで、ショット領域の移動速度Ｖに到達するための基板ステージ２の助走区間が変わり、助走区間の算出に時間が必要になる。助走区間の算出に時間が必要となり、ステッピング動作中に、走査方向における基板ステージ２の移動と、Ｘ軸方向における基板ステージ２の移動とが同時に零となってしまう。したがって、移動速度Ｖを変えることに時間が必要となり、ショット領域の露光を開始するまでがかかってしまう。

そこで、本実施形態では、移動速度Ｖを変えることがないように、移動速度ＶＳ１３で、ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２の露光を行う。すなわち、基板Ｐに設定された複数のショット領域の内、設定される目標積算露光量が最も高い値Ｒ１と、レーザ共振器１ａから射出可能なパルス毎のエネルギーの最大値Ｅｍａｘとに基づいて、移動速度ＶＳ１３を算出し、算出された移動速度Ｖでショット領域Ｓ１〜Ｓ３２の露光を行う。本実施形態においては、ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２の露光において、移動速度Ｖを一定にしたので、ショット領域Ｓ１２の露光が終了してから、ショット領域Ｓ１３の露光を開始するまでの時間（Ｓ１２→Ｓ１３）、Ｓ１４→Ｓ１５、Ｓ１８→Ｓ１９、Ｓ２０→Ｓ２１を、移動速度Ｖを変える場合に比べて、時間ｔ１だけ短くすることができる。一方で、第１、第２領域、Ｄ１、Ｄ２において、最高移動速度Ｖｍａｘよりも遅い移動速度ＶＳ１３で露光するので、時間ｔ２だけ長くなってしまう。しかしながら、本実施形態において、時間ｔ１が時間ｔ２よりも大きいので、ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２の露光において、移動速度ＶＳ１３で露光することで、ショット領域Ｓ１の露光を開始してから、ショット領域Ｓ３２の露光が終了するまでの時間を短くすることができる。

以上、本実施形態では、ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２を同じ移動速度ＶＳ１３で露光した。したがって、ショット領域Ｓ１の露光を開始してから、ショット領域Ｓ１３の露光が終了するまでの時間を短くすることができる。したがって、スループットの向上を図ることができる。

なお、本実施形態では、基板Ｐに設定されたショット領域Ｓ１〜Ｓ３２の全てを同じ移動速度で露光したが、基板Ｐに設定されたショット領域Ｓ１〜Ｓ３２のうち一部を同じ移動速度で露光しても構わない。例えば、図５において、ショット領域Ｓ１１〜Ｓ１６の全てを同じ移動速度ＶＳ１３で露光する場合、ショット領域Ｓ１〜Ｓ４を移動速度ＶＳ１３とは異なる速度（例えば、Ｖｍａｘ、ＶｍａｘとＶＳ１３とも異なる速度）で露光しても構わない。

なお、本実施形態では、基板Ｐに設定された目標積算露光量の中で最も高い値と、レーザ共振器１ａから射出可能なパルス毎のエネルギーの最大値Ｅｍａｘとに基づいて、移動速度ＶＳ１３を算出し、ショット領域Ｓ１〜Ｓ３２の露光をしたが、この場合、移動速度Ｖの算出に用いられる目標積算露光量は、基板Ｐにおいて最も高い値に限られない。例えば、図５において、ショット領域Ｓ１２に基づいて、移動速度を算出し、第２、第３領域、Ｄ２、Ｄ３を同じ移動速度Ｖ１１で露光しても構わない。

なお、図５において、第１、第２、第３領域、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３を移動速度ＶＳ１３で露光するために必要な時間と、第１、第２、第３領域、Ｄ１、Ｄ２，Ｄ３の少なくとも一部を同じ移動速度で露光するために必要な時間とを、露光前に算出し、時間が短くなる方を選択しても構わない。この場合、第１、第２、第３領域、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の少なくとも一部とは、例えば、第２、第３領域Ｄ２，Ｄ３である。

なお、上述の実施形態においては、基板ステージ２とマスクステージ１とを同期して移動させるスキャナ露光装置なので、ステージ駆動装置２Ｋにより、基板ステージ２の移動速度を制御するのと同時に、ステージ駆動装置２Ｋによりマスクステージ１も同様に制御される。本実施形態では、マスクＭのパターンの像を所定の縮小倍率で投影するので、例えば１／４の縮小系の場合、照明領域ＩＲに対するマスクステージ１の速度に対して、投影領域ＰＲに対する基板ステージ２の速度は、１／４である。

なお、上述の各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、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。

また、例えば対応米国特許第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の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などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。

また、本発明は、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書等に開示されているような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

更に、例えば対応米国特許第６８９７９６３号明細書等に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。

更に、例えば対応米国特許出願公開第２００５／０２１９４８８号明細書、欧州特許出願公開第１７１３１１５号明細書、米国特許出願公開第２００７／０２７３８５６号明細書、米国特許出願公開第２００９／０２０８８８３号明細書等に開示されているように、液体を介して露光光で基板を露光する液浸露光装置にも適用できる。

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

また、上述の各実施形態では、露光光ＥＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光を発生する光源装置として、ＡｒＦエキシマレーザを用いてもよいが、例えば、米国特許第７０２３６１０号明細書に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長１９３ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置を用いてもよい。さらに、上記実施形態では、前述の各照明領域と、投影領域がそれぞれ矩形状であるものとしたが、他の形状、例えば円弧状などでもよい。

なお、上述の各実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、反射型マスクでも構わない。また、例えば米国特許第６７７８２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。可変成形マスクは、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）等を含む。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。自発光型画像表示素子としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）等が挙げられる。

上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（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。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図６に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする

本実施形態における露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図である。 本実施形態におけるレーザ光源Ｓ一例を示す概略構成図である。 本実施形態における露光対象の基板Ｐの一例を示す概略構成図である。 本実施形態における基板ステージ２のステッピング動作の一例を示す図である。 本実施形態における露光対象の基板Ｐの一例を示す概略構成図である。 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。

Ｐ---基板、２----基板ステージ、Ｓ----ショット領域、Ｖ----移動速度

Claims (14)

1. 露光光に対して、第１物体とステージに保持される第２物体とを所定の走査方向に同期移動して、前記第１物体のパターンを経た露光光で前記第２物体上に配置される第１区画と第２区画とを含む複数の領域のそれぞれを走査露光する露光方法であって、
   前記露光光に対して前記ステージの最高速度よりも遅い第１走査速度で前記第２物体を移動させながら前記第１区画を露光することと、
   前記露光光に対して前記第１走査速度で前記第２物体を移動させながら、前記第１区画の目標積算量よりも目標積算露光量が低い前記第２区画を露光することと、を含み、
   前記第２物体に対する積算露光量を調整可能な前記露光光の特性、及び前記第２物体上での走査方向の前記露光光の幅の少なくとも一方が、前記第１区画を露光するときと前記第２区画を露光するときとで異なる露光方法。
2. 前記第２物体上には、前記走査方向とほぼ直交する非走査方向に前記第１、第２区画と共に複数の区画を含む第１領域と、前記第１領域とは異なり、前記非走査方向に複数の区画を含む第２領域とが前記走査方向に沿って配列され、
   前記第１領域の全ての区画を前記第１走査速度で露光することと、
   前記第２領域の全ての区画を前記第１走査速度とは異なる第２走査速度で露光することと、をさらに含む請求項１記載の露光方法。
3. 前記第２走査速度は、前記最高速度である請求項２記載の露光方法。
4. 前記第２物体上には、前記走査方向とほぼ直交する非走査方向に第１区画と共に複数の区画を含む第３領域と、前記第３領域とは異なり、前記走査方向とほぼ直交する非走査方向に第２区画と共に複数の区画を含む第４領域とが前記走査方向に沿って配列され、
   前記第３、第４領域の全ての区画を、前記第１走査速度で露光することと、をさらに含む請求項1に記載の露光方法。
5. 前記第１、第２区画が、前記走査方向とほぼ直交する非走査方向に関し隣接して配置され、
   前記第１区画の露光が終了した後に、前記第２区画の露光を開始するまでの間に、前記走査方向の速度成分と、前記非走査方向の速度成分とが同時に零とならないように移動されることをさらに含む請求項１〜３の何れか一項記載の露光方法。
6. 前記露光光はパルスエネルギー源からパルス発振され、
   前記ステージの最高速度よりも遅い走査速度は、前記パルス発振される露光光の最大の周波数及び、前記バルス発振される露光光の最大のエネルギーの少なくとも一方に基づいて定められる請求項１〜５の何れか一項記載の露光方法。
7. 請求項１〜６の何れか一項記載の露光方法で前記第２物体を露光することと、前記露光した第２物体を現像することとを含むデバイスの製造方法。
8. 第１物体と第２物体とを所定の走査方向に同期移動して、前記第１物体のパターンを経た露光光で、前記第２物体上に目標積算露光量が異なる第１区画と第２区画とを含む複数の領域のそれぞれを走査露光する露光装置であって、
   前記第２物体を保持して移動可能なステージと、
   前記第２物体に対する積算露光量を調整可能な前記露光光の特性、及び前記第２物体上での走査方向の前記露光光の幅、及び前記ステージの走査速度の少なくとも一つを、変える変更装置と、を備え、
   前記露光光に対して前記ステージの最高速度よりも遅い第１走査速度で前記第２物体を移動させながら前記第１、第２区画を露光するときの、前記露光光の特性、及び前記第２物体での前記走査方向の前記露光光の幅の少なくとも一方を、前記変更装置により異ならせる露光装置。
9. 前記第２物体上には、前記走査方向とほぼ直交する非走査方向に前記第１、第２区画と共に複数の区画含む第１領域と、前記第１領域とは異なり、前記非走査方向に複数の区画を含む第２領域とが前記走査方向に沿って配列され、
   前記第１領域の全ての区画を前記第１走査速度で露光するとともに、前記変更装置により、前記第１走査速度とは異なる第２走査速度に変更し、前記第２領域の全ての区画を前記第２走査速度で露光する請求項８記載の露光装置。
10. 前記第２走査速度は、前記最高速度である請求項９記載の露光装置。
11. 前記第２物体上には、前記走査方向とほぼ直交する非走査方向に第１区画と共に複数の区画を含む第３領域と、前記第３領域とは異なり、前記走査方向とほぼ直交する非走査方向に第２区画と共に複数の区画を含む第４領域とが前記走査方向に沿って配列され、
    前記第３、第４領域の全ての区画を、前記第１走査速度で露光することと、をさらに含む請求項８に記載の露光装置。
12. 前記第１、第２区画が、前記走査方向とほぼ直交する非走査方向に関し隣接して配置され、
    前記第１区画の露光が終了した後に、前記第２区画の露光を開始するまでの間に、前記走査方向の速度成分と、前記非走査方向の速度成分とが同時に零とならないように、前記ステージを移動させる請求項８〜１０の何れか一項記載の露光装置。
13. さらに、前記露光光をパルス発振するパルスエネルギー源を備え、
    前記ステージの最高速度よりも遅い走査速度は、前記パルス発振される露光光の最大の周波数及び、前記バルス発振される露光光の最大のエネルギーの少なくとも一方に基づいて定められる請求項８〜１２の何れか一項記載の露光装置。
14. 請求項８〜１３の何れか一項記載の露光装置で前記第２物体を露光することと、前記露光した第２物体を現像することとを含むデバイスの製造方法。

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