JP2674578C - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する分野】 本発明は、半導体素子や液晶表示素子等の製造過程中のリソグラフィー工程で
使用される投影露光装置とその露光方法に関し、特に投影光学系に対してマスク
と感光基板とが相対走査される走査露光装置とその露光方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】 従来、この種の投影露光装置には大別して２つの方式があり、１つはマスク（
レチクル）のパターン全体を内包し得る露光フィールドを持った投影光学系を介
してウェハやプレート等の感光基板をステップ・アンド・リピート方式で露光す
る方法であり、もう１つはマスクと感光基板とを投影光学系を挟んで対向させて
円弧状スリット照明光のマスク照明のもとで相対走査して露光するスキャン方法
である。 【０００３】 前者のステップ・アンド・リピート露光方式を採用したステッパーは、最近の
リソグラフィー工程で主流をなす装置であり、後者のスキャン露光方式を採用し
たアライナーにくらべて、解像力、重ね合せ精度、スループット等がいずれも高
くなってきており、今後もしばらくはステッパーが主流であるものと考えられて
いる。 【０００４】 ところで、最近スキャン露光方式においても高解像力を達成する新たな方式が
、ＳＰＩＥ Vol.１０８８ Optical/Laser Microlithography II（１９８９）の
第４２４頁〜４３３頁においてステップ・アンド・スキャン方式として提案され
た。ステップ・アンド・スキャン方式とは、マスク（レチクル）を一次元に走査
しつつ、ウェハをそれと同期した速度で一次元に走査するスキャン方式と、走査
露光方向と直交する方向にウェハをステップ移動させる方式とを混用したもので
ある。 【０００５】 図９は、ステップ＆スキャン方式の概念を説明する図であるが、ここではウェ
ハＷ上のＸ方向のショット領域（１チップ、又はマルチチップ）の並びを円弧状
スリット照明光ＲＩＬで走査露光し、Ｙ方向についてはウェハＷをステッピング
する。同図中、破線で示した矢印がステップ＆スキャン（以下、Ｓ＆Ｓとする）
の露光順路を表わし、ショット領域ＳＡ1、ＳＡ2、……ＳＡ6の順にＳ＆Ｓ露光
を行ない、次にウェハＷの中央にＹ方向に並んだショット領域ＳＡ7、ＳＡ8、…
…ＳＡ12の順に同様のＳ＆Ｓ露光を行なう。 【０００６】 上記文献に開示されたＳ＆Ｓ方式のアライナーでは、円弧状スリット照明光Ｒ
ＩＬで照明されたレチクルパターンの像は、１／４倍の縮小投影光学系を介して
ウェハＷ上に結像されるため、レチクルステージのＸ方向の走査速度は、ウェハ
ステージのＸ方向の走査速度の４倍に精密に制御される。また、円弧状スリット
照明光ＲＩＬを使うのは、投影光学系として屈折素子と反射素子とを組み合せた
縮小系を用い、光軸から一定距離だけ離れた像高点の狭い範囲（輪帯状）で各種
収差がほぼ零になるという利点を得るためである。そのような反射縮小投影系の
一例は、例えばＵＳＰ.４,７４７,６７８に開示されている。 【０００７】 このような円弧状スリット照明光を使うＳ＆Ｓ露光方式の他に、円形のイメー
ジフィールドを有する通常の投影光学系（フル・フィールドタイプ）をＳ＆Ｓ露
光方式に応用する試みが、例えば特開平２−２２９４２３号公報で提案された。
この公開公報には、レチクル（マスク）を照明する露光光の形状を投影レンズ系
の円形フィールドに内接する正六角形にし、その正六角形の対向する２辺のエッ
ジが走査露光方向と直交する方向に伸びるようにすることで、スループットをよ
り向上させたＳ＆Ｓ露光を実現することが開示されている。 【０００８】 すなわちこの公開公報においては、スキャン露光方向のレチクル（マスク）照
明領域を極力大きく取ることによって、レチクルステージ、ウェハステージの走
査速度を、円弧状スリット照明光を使ったＳ＆Ｓ露光方式にくらべて格段に高く できることが示されている。 【０００９】 【発明が解決しようとする課題】 上記、特開平２−２２９４２３号公報に開示された従来技術によれば、走査露
光方向に関するマスク照明領域を極力広くしてあるため、スループット上では有
利である。ところが、実際のマスクステージ、ウェハステージの走査シーケンス
を考慮すると、上記公開公報に開示された装置においても、図９のようなジクザ
クのＳ＆Ｓ方式にせざるを得ない。 【００１０】 なぜなら、ウェハＷの直径を１５０mm（６インチ）として、１回の連続したＸ
方向走査のみでウェハ直径分の一列のショット領域の並びの露光を完了しようと
すると、１／５倍の投影レンズ系を使うことを前提としたとき、レチクルの走査
方向（Ｘ方向）の長さは７５０mm（３０インチ）にも達してしまい、このような
レチクルの製造が極めて困難だからである。 【００１１】 仮りにそのようなレチクルが製造できたとしても、そのレチクルをＸ方向に走
査するレチクルステージのストロークは７５０mm以上必要であることから、装置
が極めて大型化することは必須である。このため、上記公開公報のような装置で
あっても、ジクザク走査をせざるを得ない。 従って、走査露光方向に隣接したショット領域、例えば図９中のショット領域
ＳＡ1とＳＡ12とでは、隣りのショット領域内にレチクルパターンが転写されな
いようにレチクル上のパターン領域の周辺を遮光体で広く覆っておく必要があっ
た。 【００１２】 図１０は六角形の照明領域ＨＩＬ、投影レンズ系の円形イメージフィールドＩ
Ｆ、及びレチクルＲの走査露光時の配置を示し、図１０（Ａ）は六角形照明領域
ＨＩＬがレチクルＲ上のスキャン開始位置に設定された状態を表し、この状態か
らレチクルＲのみが同図中の右方向に一次元移動する。そして１回のスキャン終
了時には図１０（Ｂ）のようになる。 【００１３】 この図１０中でＣＰ1、ＣＰ2、……ＣＰ6の夫々はレチクルＲ上にＸ方向に並
べて形成されたチップパターンであり、これら６つのチップパターンの並びがＸ
方向の１回のスキャンで露光されるべきショット領域に対応している。尚、同図
中、六角形照明領域ＨＩＬの中心点はイメージフィールドＩＦの中心、すなわち
投影レンズ系の光軸ＡＸとほぼ一致している。 【００１４】 この図１０からも明らかなように、レチクルＲ上の走査開始部分や走査終了部
分では、パターン領域の外側に、少なくとも六角形照明領域ＨＩＬの走査方向の
幅寸法以上の遮光体を必要とする。同時に、レチクルＲ自体も走査方向の寸法が
大きくなるとともにレチクルステージのＸ方向の移動ストロークも、チップパタ
ーンのＣＰ1〜ＣＰ6全体のＸ方向の寸法と六角形照明領域ＨＩＬの走査方向の寸
法との合計分だけ必要となる等、装置化にあたっての問題点が考えられる。 【００１５】 さらに、レチクルステージの移動ストロークが十分に大きいことから、レチク
ル上のパターン領域周辺の遮光体の面積を大きくできたとしても、走査露光の開
始期間と終了期間とでは露光用の照明光が周辺の遮光体を広い面積に渡って照射
することになり、遮光体中のピンホール欠陥による迷光の発生確率や照射による
レチクルの温度変化が増大すると言った重大な問題点が生じる。 【００１６】 本発明は上述のような問題点に鑑み、走査露光処理の際のレチクル（マスク）
に対する照明光の照射を時間的または面積的に最適化し、ピンホール欠陥による
迷光発生の確率の低減、照射によるマスクへの各種影響の低減を図った走査露光
装置、及びそのような装置を使った露光方法を提供することを目的とする。 さらに本発明は、マスク上のパターン露光領域の周辺に格別に広い遮光体を設
けることなく、しかもレチクル（マスク）ステージの走査露光時の移動ストロー
クも最小限にしつつ、スループットを高めたスキャン方式（又はＳ＆Ｓ方式）の
走査露光装置を提供することを目的とする。 【００１７】 【課題を達成する為の手段】 本願の第１、第２発明は、所定形状（矩形またはスリット状）に制限された照
明光で照射されるマスク（レチクルＲ）上の回路パターン（ＣＰｎ）の一部の像
を感光基板（ウェハＷ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）と、回路パターンの全
体を感光基板上に所定のシーケンスで走査露光するためにマスクと感光基板とを
投影光学系に対して相対移動させる移動手段（ステージ３０，４８）とを備えた
走査露光装置に適用される。 【００１８】 そして本願の第１発明による装置では、露光用光源（ランプ２）からの光を入
射して２次光源像を作る２次光源生成手段（フライアイレンズ系１４）と、その
２次光源像からの光を所定形状（矩形状またはスリット状）の照明光としてマス
ク（レチクルＲ）上に集光する集光光学系（レンズ系２４，ミラー２６，メイン
コンデンサーレンズ２８）と、２次光源生成手段（１４）と集光光学系（２４，
２６，２８）との間に配置されて、走査露光のシーケンスに同期して照明光のマ
スク（Ｒ）上での照射面積を変化させる遮光手段（ブラインド機構２０の可動ブ
レードＢＬ1〜ＢＬ4）とを設けることを特徴している。 【００１９】 さらに本願の第２発明による装置では、第１発明と同様の露光用光源（ランプ
２）と２次光源生成手段（フライアイレンズ系１４）との他に、２次光源生成手
段（１４）と光源（２）との間に配置されて光源からの光の遮断と開放を切り替
える第１の遮光手段（ロータリーシャッター６）と、２次光源像からの光を所定
形状（矩形状またはスリット状）の照明光としてマスク（Ｒ）上に集光する集光
光学系（レンズ系２４，ミラー２６，メインコンデンサーレンズ２８）と、２次
光源生成手段（１４）と集光光学系（２４，２６，２８）との間に配置されてマ
スクに対する照明光の照射状態と非照射状態とを切り替える第２の遮光手段（ブ
ラインド機構２０の可動ブレードＢＬ1〜ＢＬ4）と、第１の遮光手段（６）と第
２の遮光手段（ＢＬ1〜ＢＬ4）のいずれ一方または双方を感光基板（Ｗ）に対す
る走査露光のシーケンスに応じて連携制御する手段（主制御部１００）とを設け
ることを特徴している。 【００２０】 また本願の第３発明は、所定形状（矩形状またはスリット状）に制限された照
明光で照射されるマスク（レチクルＲ）上の回路パターン（ＣＰｎ）の一部の像
を投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板（ウェハＷ）上の複数の被露光領域のう
ちの１つの領域に投影しつつ、マスクと感光基板とを投影光学系に対して相対的
に一次元移動させて回路パターンの全体を感光基板上の１つの被露光領域に走査
露光することを、複数の被露光領域の各々に対して繰り返す露光方法、いわゆる
ステップ・アンド・スキャン方法に適用される。 【００２１】 そしてこの第３発明による方法では、感光基板（ウェハＷ）上の１つの被露光
領域に対する走査露光が完了して次の被露光領域に対する走査露光が開始される
までの間は、マスク（レチクルＲ）に達する照明光の形状（矩形状またはスリッ
ト状）を変化させずに照度を一様に変化させるための第１の照明制御手段（ロー
タリーシャッター６）を動作させて照明光の照度を零に保ち、感光基板（Ｗ）の
被露光領域に対する走査露光の期間中は、マスク（Ｒ）に達する照明光の照度の
一様性を変化させずに面積を変化させる第２の照明制御手段（ブラインド機構２
０）を動作させてマスクと感光基板との相対的な移動位置に応じて照明光の面積
を変更する段階を実行することを特徴している。 【００２２】 このように構成された本願の各発明によれば、マスク上の回路パターン領域の
周辺に形成される遮光体の幅を小さくできるとともに、遮光体に対する照明光の
照射時間や照射量も従来の特開平２−２２９４２３号公報に開示された方式に比
べて格段に短くなり、照射による影響（マスクの温度変化等）も低減されること
になるから、特に光源として連続発光する水銀ランプ等を用いたときに有効であ
る。 【００２３】 また、走査露光の際は本質的に第２の遮光手段（照明制御手段）のみでもマス
クに対する迷光防止が可能であるが、第１の遮光手段（照明制御手段）を併用す
ることでより確実な迷光防止ができるばかりでなく、２次光源生成手段等の光学 部品や第２の遮光手段（照明制御手段）自体を照明光の照射から保護することが
可能となる。 【００２４】 【発明の実施の態様】 以下、本発明の各実施例を図面を参照して説明する。まず図１は本発明の第１
の実施例による投影露光装置の構成を示し、本実施例では両側テレセントリック
で１／５縮小の屈折素子のみ、あるいは屈折素子と反射素子との組み合わせで構
成された投影光学系（以下、簡便のため単に投影レンズと呼ぶ）ＰＬを使うもの
とする。 【００２５】 水銀ランプ２からの露光用照明光は楕円鏡４で第２焦点に集光される。この第
２焦点には、モータ８によって照明光の遮断と透過とを切り替えるロータリーシ
ャッター６が配置される。シャッター６を通った照明光束はミラー１０で反射さ
れ、インプットレンズ１２を介してフライアイレンズ系１４に入射する。フライ
アイレンズ系１４の射出側には、多数の２次光源像が形成され、各２次光源像か
らの照明光はビームスプリッタ１６を介してレンズ系（コンデンサーレンズ）１
８に入射する。 【００２６】 レンズ系１８の後側焦点面には、レチクルブラインド機構２０の可動ブレード
ＢＬ1、ＢＬ2、ＢＬ3、ＢＬ4が図２のように配置されている。４枚のブレードＢ
Ｌ1、ＢＬ2、ＢＬ3、ＢＬ4は夫々駆動系２２によって独立に移動される。本実施
例ではブレードＢＬ1、ＢＬ2のエッジによってＸ方向（走査露光方向）の開口Ａ
Ｐの幅が決定され、ブレードＢＬ3、ＢＬ4のエッジによってＹ方向（ステッピン
グ方向）の開口ＡＰの長さが決定されるものとする。また、４枚のブレードＢＬ
1〜ＢＬ4の各エッジで規定された開口ＡＰの形状は、投影レンズＰＬの円形イメ
ージフィールドＩＦ内に包含されるように定められる。 【００２７】 さて、ブラインド機構２０の位置で照明光は均一な照度分布となり、ブライン
ド機構２０の開口ＡＰを通過した照明光は、レンズ系２４、ミラー２６、及びメ インコンデンサーレンズ２８を介してレチクルＲを照射する。このとき、ブライ
ンド機構２０の４枚のブレードＢＬ1〜ＢＬ4規定された開口ＡＰの像（矩形状ま
たはスリット状に規定された均一な照度分布の光）がレチクルＲ下面のパターン
面に結像される。 【００２８】 尚、レンズ系２４とコンデンサーレンズ２８とによって任意の結像倍率を与え
ることができるが、ここではブラインド機構２０の開口ＡＰを約２倍に拡大して
レチクルＲに投影しているものとする。従ってスキャン露光時のレチクルＲの走
査速度ＶrsとレチクルＲ上に投影されたブラインド機構２０のブレードＢＬ1、
ＢＬ2のエッジ像の移動速度とを一致させるためには、ブレードＢＬ1、ＢＬ2の
Ｘ方向の移動速度ＶblをＶrs／２に設定すればよい。 【００２９】 さて、開口ＡＰで規定された照明光を受けたレチクルＲは、コラム３２上を少
なくともＸ方向に等速移動可能なレチクルステージ３０に保持される。コラム３
２は不図示ではあるが、投影レンズＰＬの鏡筒を固定するコラムと一体になって
いる。レチクルステージ３０は駆動系３４によってＸ方向の一次元走査移動、ヨ
ーイング補正のための微少回転移動等を行なう。またレチクルステージ３０の一
端にはレーザ干渉計３８からの測長ビームを反射する移動鏡３６が固定され、レ
チクルＲのＸ方向の位置とヨーイング量がレーザ干渉計３８によってリアルタイ
ムに計測される。尚、レーザ干渉計３８用の固定鏡（基準鏡）４０は投影レンズ
ＰＬの鏡筒上端部に固定されている。 【００３０】 レチクルＲ上の矩形領域内に形成された回路パターンの像は投影レンズＰＬに
よって１／５に縮小されてウェハＷ上に結像される。ウェハＷは微小回転可能な
ウェハホルダ４４に基準マーク板ＦＭとともに保持される。ホルダ４４は投影レ
ンズＰＬの光軸ＡＸ（Ｚ）方向に微動可能なＺステージ４６上に設けられる。そ
してＺステージ４６はＸ、Ｙ方向に二次元移動するＸＹステージ４８上に設けら
れ、このＸＹステージ４８は駆動系５４で駆動される。 【００３１】 またＸＹステージ４８の座標位置とヨーイング量とはレーザ干渉計５０によっ
て計測され、そのレーザ干渉計５０のための固定鏡４２は投影レンズＰＬの鏡筒
下端部に固定され、移動鏡５２はＺステージ４６の一端部に固定される。本実施
例では投影倍率を１／５としたので、スキャン露光時のＸＹステージ４８のＸ方
向の移動速度Ｖwsは、レチクルステージ３０の速度Ｖrsの１／５である。 【００３２】 さらに本実施例では、レチクルＲと投影レンズＰＬとを介してウェハＷ上のア
ライメントマーク（又は基準マークＦＭ）を検出するＴＴＲ（スルーザレチクル
）方式のアライメントシステム６０と、レチクルＲの下方空間から投影レンズＰ
Ｌを介してウェハＷ上のアライメントマーク（又は基準マークＦＭ）を検出する
ＴＴＬ（スルーザレンズ）方式のアライメントシステム６２とを設け、Ｓ＆Ｓ露
光の開始前、あるいはスキャン露光中にレチクルＲとウェハＷとの相対的な位置
合せを行なうようにした。 【００３３】 また図１中に示した光電センサー６４は、基準マークＦＭを発光タイプにした
とき、その発光マークからの光を投影レンズＰＬ、レチクルＲ、コンデンサーレ
ンズ２８、レンズ系２４、１８、及びビームスプリッタ１６を介して受光するも
ので、ＸＹステージ４８の座標系におけるレチクルＲの位置を規定する場合や、
各アライメントシステム６０、６２の検出中心の位置を規定する場合に使われる
。 【００３４】 ところでブラインド機構２０の開口ＡＰは、走査方向（Ｘ方向）と直交するＹ
方向に関して極力長い矩形状（又はスリット状）にすることによって、Ｘ方向の
走査回数、すなわちウェハＷのＹ方向のステッピング回数を少なくすることがで
きる。ただし、レチクルＲ上のチップパターンのサイズや形状、配列によっては
、開口ＡＰのＹ方向の長さをブレードＢＬ3、ＢＬ4の各エッジで変更した方がよ
いこともある。例えばブレードＢＬ3、ＢＬ4の対向するエッジが、ウェハＷ上の
ショット領域を区画するストリートライン上に合致するように調整するとよい。
このようにすれば、ショット領域のＹ方向のサイズ変化に容易に対応できる。 【００３５】 また１つのショット領域のＹ方向の寸法が開口ＡＰのＹ方向の最大寸法以上に
なる場合は、先の特開平２−２２９４２３号公報にみられるように、ショット領
域の内部でオーバーラップ露光を行なって、露光量のシームレス化を行なう必要
がある。この場合の方法については後で詳しく述べる。 次に本実施例の装置の動作を説明するが、そのシーケンスと制御は、主制御部
１００によって統括的に管理される。主制御部１００の基本的な動作は、レーザ
干渉計３８、５０からの位置情報、ヨーイング情報の入力、駆動系３４、５４内
のタコジェネレータ等からの速度情報の入力等に基づいて、スキャン露光時にレ
チクルステージ３０とＸＹステージ４８とを所定の速度比を保ちつつ、レチクル
パターンとウェハパターンとの相対位置関係を所定のアライメント誤差内に押え
たまま相対移動させることにある。 【００３６】 そして本実施例の主制御部１００は、その動作に加えてブラインド機構２０の
走査方向のブレードＢＬ1、ＢＬ2のエッジ位置をレチクルステージ３０の走査と
同期してＸ方向に移動させるように、駆動系２２を連動制御することを大きな特
徴としている。 尚、走査露光時の照明光量を一定すると、開口ＡＰの走査方向の最大開き幅が
大きくなるにつれてレチクルステージ３０、ＸＹステージ４８の絶対速度は大き
くしなければならない。原理的には、ウェハＷ上のレジストに同一露光量（dose
量）を与えるものとしたとき、開口ＡＰの幅を２倍にすると、ＸＹステージ４８
、レチクルステージ３０も２倍の速度にしなければならない。 【００３７】 図３は図１、図２に示した装置に装着可能なレチクルＲとブラインド機構２０
の開口ＡＰとの配置関係を示し、ここではレチクルＲ上に４つのチップパターン
ＣＰ1、ＣＰ2、ＣＰ3、ＣＰ4が走査方向に並んでいるものとする。各チップパタ
ーンはストリートラインに相当する遮光帯で区画され、４つのチップでパターン
の集合領域（ショット領域）の周辺はストリートラインよりも広い幅Ｄsbの遮光
帯でかこまれている。ここで、レチクルＲ上のショット領域の周辺の左右 の遮光帯をＳＢｌ、ＳＢｒとし、その外側にはレチクルアライメントマークＲＭ
1、ＲＭ2が形成されているものとする。 【００３８】 またブラインド機構２０の開口ＡＰは、走査方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向
に平行に伸びたブレードＢＬ1のエッジＥ1とブレードＢＬ2のエッジＥ2を有し、
このエッジＥ1、Ｅ2の走査方向の幅をＤapとする。さらに開口ＡＰのＹ方向の長
さは、レチクルＲ上のショット領域のＹ方向の幅とほぼ一致し、周辺のＸ方向に
伸びた遮光帯の中心に開口ＡＰの長手方向を規定するエッジが合致するようにブ
レードＢＬ3、ＢＬ4が設定される。 【００３９】 次に図４を参照して、本実施例のＳ＆Ｓ露光の様子を説明する。ここでは前提
として、図３に示したレチクルＲとウェハＷとをアライメントシステム６０、６
２、光電センサー６４等を用いて相対位置合せしたものとする。尚、図４は図３
のレチクルＲを横からみたもので、ここではブラインド機構２０のブレードＢＬ
1、ＢＬ2の動作をわかり易くするために、レチクルＲの直上にブレードＢＬ1、
ＢＬ2を図示した。 【００４０】 まず図４（Ａ）に示すように、レチクルＲをＸ方向の走査開始点に設定する。
同様に、ウェハＷ上の対応する１つのショット領域をＸ方向の走査開始に設定す
る。このとき、レチクルＲを照明する開口ＡＰの像は、理想的には幅Ｄapが零で
あることが望ましいが、ブレードＢＬ1、ＢＬ2のエッジＥ1、Ｅ2の出来具合によ
って完全に零にすることは難しい。 【００４１】 そこで本実施例では、開口ＡＰの像のレチクル上での幅ＤapがレチクルＲの右
側の遮光帯ＳＢｒの幅Ｄsbよりも狭くなる程度に設定する。通常、遮光帯ＳＢｒ
の幅Ｄsbは４〜６mm程度であり、開口ＡＰの像のレチクル上での幅Ｄapは１mm程
にするとよい。そして、図４（Ａ）に示すように開口ＡＰのＸ方向の中心を、光
軸ＡＸに対してΔＸｓだけ、レチクルＲの走査進行方向と逆方向（同図中の左側
）にずらしておく。 【００４２】 この距離ΔＸｓは、このレチクルＲに対する開口ＡＰの最大開き幅Ｄapの約半
分に設定する。より詳しく述べると、開口ＡＰの長手方向の寸法はレチクルＲの
ショット領域のＹ方向の幅で自ずと決ってしまうため、開口ＡＰのＸ方向の幅Ｄ
apの最大値ＤＡmaxもイメージフィールドＩＦの直径によって決ってくる。その
最大値はＤＡmaxは主制御部１００によって予め計算される。さらに図４（Ａ）
の走査開始点での開口ＡＰの幅（最小）をＤＡminとすると、厳密には、ＤＡmin
＋２・ΔＸｓ＝ＤＡmaxの関係を満たすように距離ΔＸｓが決められる。 【００４３】 次にレチクルステージ３０とＸＹステージ４８とを投影倍率に比例した速度比
で互いに逆方向に移動させる。このとき図４（Ｂ）に示すように、ブラインド機
構２０のうち、レチクルＲの進行方向のブレードＢＬ2のみをレチクルＲの移動
と同期して動し、ブレードＢＬ2のエッジＥ2の像が遮光帯ＳＢｒ上にあるように
する。このときレチクルＲ上に照射される照明光の矩形状の面積はブレードＢＬ
2の移動に応じて順次大きくなる。 【００４４】 そしてレチクルＲの走査が進み、ブレードＢＬ2のエッジＥ2が図４（Ｃ）のよ
うに開口ＡＰの最大開き幅を規定する位置に達したら、それ以後ブレードＢＬ2
の移動を中止する。従ってブラインド機構２０の駆動系２２内には各ブレードの
移動量と移動速度とをモニターするエンコーダ、タコジェネレータ等が設けられ
、これらからの位置情報と速度情報とは主制御部１００に送られ、レチクルステ
ージ３０の走査運動と同調させるために使われる。 【００４５】 こうしてレチクルＲは、最大幅の開口ＡＰを通した照明光で照射されつつ、一
定速度でＸ方向に送られ、図４（Ｄ）の位置までくる。すなわち、レチクルＲの
進行方向と逆方向にあるブレードＢＬ1のエッジＥ1の像が、レチクルＲのショッ
ト領域の左側の遮光帯ＳＢｌにかかった時点から図４（Ｅ）に示すように、ブレ
ードＢＬ1のエッジＥ1の像をレチクルＲの移動速度と同期させて同一方 向に走らせる。このときレチクルＲを照射する照明光の面積はブレードＢＬ1の
移動に応じて順次減少する。 【００４６】 そして、左側の遮光帯ＳＢｌが右側のブレードＢＬ2のエッジ像によって遮へ
いされた時点（このとき左側のブレードＢＬ1も移動してきて、開口ＡＰの幅Ｄa
pは最小値ＤＡminになっている）で、レチクルステージ３０とブレードＢＬ1の
移動を中止する。 以上の動作によってレチクルの１スキャンによる露光（１ショット分の露光）
終了し、シャッター６が閉じられる。ただしその位置で開口ＡＰの幅Ｄapが遮光
帯ＳＢｌ（又はＳＢｒ）の幅Ｄsbにくらべて十分に狭く、ウェハＷへもれる照明
光（迷光）を零にすることができるときは、シャッター６を開いたままにしても
よい。尚、シャッター６は水銀ランプ２とフライアイレンズ系１４の間に配置さ
れているので、シャッター６の開閉によってレチクルＲ上に達し得る照明光の形
状（面積）は変化せずに光強度のみがほぼ一様に変化する。 【００４７】 次にＸＹステージ４８をＹ方向にショット領域の一列分だけステッピングさせ
、今までと逆方向にＸＹステージ４８とレチクルステージ３０とを走査して、ウ
ェハＷ上の異なるショット領域に同様のスキャン露光を行なう。 以上、本実施例によれば、レチクルステージ３０の走査方向のストロークを最
小限にすることができ、また走査方向に関するショット領域の両側を規定する遮
光帯ＳＢｌ、ＳＢｒの幅Ｄsbも少なくて済む等の利点がある。 【００４８】 尚、レチクルステージ３０が図４（Ａ）の状態から加速して等速走査になるま
では、ウェハＷ上で走査方向に関する露光量むらが発生する。このため、走査開
始時に図４（Ａ）の状態になるまでプリスキャン（助走）範囲を定める必要もあ
る。その場合、プリスキャンの長さに応じて遮光帯ＳＢｒ、ＳＢｌの幅Ｄsbを広
げることになる。このことは、１回のスキャン露光終了時にレチクルステージ３
０（ＸＹステージ４８）の等速運動を急激に停止させられないことに応じて、オ
ーバースキャンを必要とする場合においても同様にあてはまることである。 【００４９】 ただし、プリスキャン、オーバースキャンを行なう場合でも、シャッター６を
高速にし、開放応答時間（シャッターの全閉状態から全開までに要する時間）と
閉成応答時間とが十分に短いときは、レチクルステージ３０がプリスキャン（加
速）を完了して本スキャンに入った時点（図４（Ａ）の位置）、又は本スキャン
からオーバーラン（減速）に移った時点で、シャッター６を連動させて開閉すれ
ばよい。 【００５０】 例えばレチクルステージ３０の本スキャン時の等速走査速度をＶrs(mm／sec)
、遮光帯ＳＢｌ、ＳＢｒの幅をＤsb（mm）、開口ＡＰのレチクルＲ上での最小幅
をＤＡmim(mm)とすると、Ｄsb＞ＤＡminの条件のもとで、シャッター６の応答時
間ｔsは、次の関係を満たしていればよい。 (Ｄsb−ＤＡmin)／Ｖrs＞ｔs また本実施例の装置では、レチクルステージ３０のヨーイング量とＸＹステー
ジ４８のヨーイング量とがレーザ干渉計３８、５０によって夫々独立に計測され
ているので、２つのヨーイング量の差を主制御部１００で求め、その差が零にな
るようにレチクルステージ３０、又はウェハホルダー４４をスキャン露光中に微
小回転させればよい。ただしその場合、微小回転の回転中心は常に開口ＡＰの中
心になるようにする必要があり、装置の構造を考慮すると、レチクルステージ３
０のＸ方向のガイド部分を光軸ＡＸを中心として微小回転させる方式が容易に実
現できる。 【００５１】 図５は、図１、図２に示した装置に装着可能なレチクルＲのパターン配置例を
示し、チップパターンＣＰ1、ＣＰ2、ＣＰ3は、図３に示したレチクルＲと同様
にスリット状開口ＡＰからの照明光を使ったステップ・アンド・スキャン方式で
ウェハを露光するように使われる。また同一のレチクルＲ上に形成された別のチ
ップパターンＣＰ4、ＣＰ5は、ステップ・アンド・リピート（Ｓ＆Ｒ）方式でウ
ェハを露光するように使われる。 【００５２】 このような使い分けは、ブラインド機構２０のブレードＢＬ1〜ＢＬ4による開
口ＡＰの設定によって容易に実現でき、例えばチップパターンＣＰ4を露光する
ときは、レチクルステージ３０を移動させてチップパターンＣＰ4のパターン中
心が光軸ＡＸと一致するように設定するとともに、開口ＡＰの形状をチップパタ
ーンＣＰ4の外形に合わせるだけでよい。そしてＸＹステージ４８のみをステッ
ピングモードで移動させればよい。以上のように図５に示したレチクルパターン
にすると、Ｓ＆Ｓ露光とＳ＆Ｒ露光とが同一装置によって選択的に、しかもレチ
クル交換なしに実行できる。 【００５３】 図６は、露光すべきレチクル上のチップパターンのスキャン方向と直交する方
向（Ｙ方向）のサイズが、投影光学系のイメージフイールドＩＦに対して大きく
なる場合に対応したブラインド機構２０のブレードＢＬ1〜ＢＬ4の形状の一例を
示し、開口ＡＰの走査方向（Ｘ方向）の幅を規定するエッジＥ1、Ｅ2は、先の図
２と同様にＹ方向に平行に伸びている。 【００５４】 そして、開口ＡＰの長手方向を規定するエッジＥ3、Ｅ4は互いに平行ではある
がＸ軸に対して傾いており、開口ＡＰは平行四辺形（矩形）になる。この場合、
４枚のブレードＢＬ1〜ＢＬ4はスキャン露光時のレチクル移動に連動してＸ、Ｙ
方向に移動する。ただし、スキャン露光方向のブレードＢＬ1、ＢＬ2のエッジＥ
1、Ｅ2の像のＸ方向の移動速度Ｖbxは、レチクルの走査速度Ｖrsとほぼ同一であ
るが、ブレードＢＬ3、ＢＬ4を動かす必要のあるときは、そのエッジＥ3、Ｅ4の
Ｙ方向の移動速度Ｖbyは、エッジＥ3、Ｅ4のＸ軸に対する傾き角をθｅとすると
、Ｖby＝Ｖbx・ tanθｅの関係に同期させる必要がある。 【００５５】 図７は、図６に示した開口形状によるＳ＆Ｓ露光時の走査シーケンスを模式的
に示したものである。図７中、開口ＡＰはレチクルＲ上に投影したものとして考
え、その各エッジＥ1〜Ｅ4で表示した。また図６、図７の第２実施例では、ウェ
ハＷ上に投影すべきレチクルＲ上のチップパターン領域ＣＰが開口ＡＰの長 手方向の寸法の約２倍の大きさをもつものとする。このため第２実施例ではレチ
クルステージ３０も走査方向と直交したＹ方向に精密にステッピングする構造に
しておく。 【００５６】 まず、図６中のブレードＢＬ1、ＢＬ2を調整して、走査開始上では図７（Ａ）
のような状態に設定する。すなわち、最も幅をせばめた状態の開口ＡＰがレチク
ルＲの右側の遮光帯ＳＢｒ上に位置するようにすると共に、開口ＡＰの左側のエ
ッジＥ1は、光軸ＡＸから最も離れた位置（開口ＡＰをＸ方向に最も広げたとき
のエッジ位置）に設定する。また図７中、走査方向（Ｘ方向）にベルト状に伸び
た領域Ａｄ、Ａｓは一回の走査露光では露光量不足となる部分である。 【００５７】 この領域Ａｄ、Ａｓは開口ＡＰの上下のエッジＥ3、Ｅ4がＸ軸に対して傾いて
いることによって生じるものであり、各領域Ａｄ、ＡｓのＹ方向の幅は、エッジ
Ｅ3、Ｅ4の傾き角θｅとエッジＥ1とＥ2の最大開口幅ＤＡmaxとによって、ＤＡm
ax ・ tanθｅとして一義的に決まる。この露光量ムラとなる領域Ａｄ、Ａｓの
うち、パターン領域ＣＰ中に設定される領域Ａｄに対しては、開口ＡＰのエッジ
Ｅ3、Ｅ4による三角形部分をＹ方向に関してオーバーラップさせて走査露光する
ことで、露光量の均一化を図るようにした。また、他方の領域Ａｓに関しては、
ここを丁度レチクルＲ上の遮光帯に合せるようにした。 【００５８】 さて、図７（Ａ）の状態からレチクルＲとエッジＥ2（ブレードＢＬ2）を＋Ｘ
方向（同図中の右側）にほぼ同じ速度で走らせる。やがて図７（Ｂ）に示すよう
に開口ＡＰのＸ方向の幅が最大となり、エッジＥ2の移動も中止する。この図７
（Ｂ）の状態では、開口ＡＰの中心と光軸ＡＸとがほぼ一致する。 その後はレチクルＲのみが＋Ｘ方向に等速移動し、図７（Ｃ）のように開口Ａ
Ｐの左側のエッジＥ1が左側の遮光帯ＳＢｌに入った時点から、エッジＥ1（ブレ
ードＢＬ1）レチクルＲとほぼ同じ速度で右側（＋Ｘ方向）へ移動する。こうし
て、チップパターン領域ＣＰの下側の約半分が露光され、レチクルＲと開口ＡＰ
とは図７（Ｄ）のような状態で停止する。 【００５９】 次に、レチクルＲを−Ｙ方向に一定量だけ精密にステッピングさせる。ウェハ
Ｗは＋Ｙ方向に同様にステッピングされる。すると図７（Ｅ）に示すような状態
になる。このときオーバーラップ領域ＡｄがエッジＥ4で規定される三角形部分
で重畳露光されるようにＹ方向の相対位置関係が設定される。またこの際、開口
ＡＰのＹ方向の長さを変える必要があるときは、エッジＥ3（ブレードＢＬ3）、
又はエッジＥ4（ブレードＢＬ4）をＹ方向に移動調整する。 【００６０】 次に、レチクルＲを−Ｘ方向に走査移動させるとともに、エッジＥ1（ブレー
ドＢＬ1）を−Ｘ方向に連動して移動させる。そして図７（Ｆ）のようにエッジ
Ｅ1、Ｅ2による開口幅が最大となったら、エッジＥ1の移動を中止し、レチクル
Ｒのみを−Ｘ方向に引き続き等速移動させる。 以上の動作によって、投影光学系のイメージフィールドのＹ方向の寸法以上の
大きなチップパターン領域ＣＰをウェハＷ上に露光することができる。しかもオ
ーバーラップ領域Ａｄを設定し、開口ＡＰの形状によって露光量不足となる両端
部分（三角部分）を２回の走査露光によって重畳露光するので、領域Ａｄ内の露
光量も均一化される。 【００６１】 図８はブラインド機構２０の他のブレード形状を示し、走査方向を規定するブ
レードＢＬ1、ＢＬ2のエッジＥ1、Ｅ2は互いに平行な直線であり、走査方向と直
交する方向のブレードＢＬ3、ＢＬ4のエッジは光軸ＡＸを通るＹ軸に関して対称
な三角形となっている。そしてここではブレードＢＬ3、ＢＬ4のエッジは互いに
Ｙ方向に近づけていくと、ほぼ完全に遮光できるような相補形状になっている。
従って開口ＡＰの形状は、所謂シェブロン形にすることができる。このようなシ
ェブロン形の場合も、両端の三角形部分でオーバーラップ露光を行なうと、同様
に均一化が可能である。 【００６２】 以上、本発明の各実施例では投影露光装置を前提としたが、マスクとウェハと
を近接させて、照射エネルギー（Ｘ線、等）に対してマスクとウェハを一体に走 査するプロキシミティーアライナーにおいても同様の方式が採用できる。 また以上の各実施例では、従来の走査露光方式のように固定形状の開口（六角
形、円弧状等）を介して照明光をマスクに照射するのではなく、ブラインド機構
２０の開口ＡＰ（可変視野絞り）の走査方向の幅をマスク走査、あるいは感光基
板走査と連動して変化させるようにしたため、マスク上の走査開始部分や走査終
了部分でマスクを大きくオーバーランさせなくても、開口ＡＰの幅を順次狭くし
ていくだけで、同等のＳ＆Ｓ露光方式が実現できる。 【００６３】 従って、マスクステージのオーバーランが不要、もしくは極めて小さくできる
ため、マスクステージの移動ストロークも最小限にすることができるとともに、
マスク上のパターン形成領域の周辺に形成される遮光体の幅も従来のマスクと同
程度に少なくてよく、マスク製造時に遮光体（通常はクロム層）中のピンホール
欠陥を検査する手間が低減されるといった利点がある。 【００６４】 またブラインド機構２０の開口ＡＰをマスク上のパターン形成領域に合わせる
ような形状に設定することで、従来と同等のステッパーとしても利用することが
でき、さらにブラインド機構２０（可変視野絞り）の開口位置や幾何学的な形状
を、投影光学系のイメージフィールド内で一次元、二次元又は回転方向に変化さ
せるように構成することによって、様々なチップサイズのマスクパターンに瞬時
に対応することができる。 【００６５】 【発明の効果】 以上の通り本発明によれば、走査露光のシーケンスに同期して照明光のマスク
上での照射面積を変化させるようにしたので、走査露光方式におけるマスク（レ
チクル）の移動ストロークを最小限にすることが可能になるとともに、マスク上
の遮光帯の寸法を小さくすることができる。同時に、マスク上の走査開始部分と
走査終了部分とで走査方向の照明領域を小さくし、それ以外の走査中間部分では
走査方向に関する照明領域を大きく取ることができるので、移動ストロークの減
少と相まって処理スループットを格段に高めることができる。 【００６６】 また本発明によれば、光源と２次光源生成手段との間に配置した第１の遮光手
段（シャッター）と、２次光源生成手段と集光光学系との間に配置した第２の遮
光手段（可動ブレード）とのいずれか一方または双方を走査露光のシーケンスに
応じて連携制御するようにしたので、感光基板上の複数の被露光領域の各々を順
次走査露光する際のシーケンスに対応した最適な処理スループットを得ることが
できる。 【００６７】 さらに、走査露光の際は本質的に第２の遮光手段（照明制御手段）のみでも迷
光防止が可能であるが、第１の遮光手段（照明制御手段）の併用でより確実な迷
光防止ができるばかりでなく、２次光源生成手段等の光学部品や第２の遮光手段
（照明制御手段）自体を照明光の照射から保護することも可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の実施例による投影露光装置の構成を示す図。 【図２】 ブラインド機構のブレード形状を示す平面図。 【図３】 図１の装置に好適なレチクルのパターン配置を示す平面図。 【図４】 本発明の実施例における走査露光動作を説明する図。 【図５】 図１の装置に装着可能なレチクルの他のパターン配置を示す平面図。 【図６】 第２の実施例によるブラインド機構のブレード形状を示す平面図。 【図７】 第２の実施例によるステップ＆スキャン露光のシーケンスを説明する図。 【図８】 他のブレード形状を示す平面図。 【図９】 円弧状スリット照明光を使った従来のステップ＆スキャン露光方式の概念を説
明する図。 【図１０（Ａ）、（Ｂ）】 正六角形照明光を使った従来のスキャン露光方式を説明する図。 【主要部分の符号の説明】 Ｒ レチクル ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウェハ ＢＬ1、ＢＬ2、ＢＬ3、ＢＬ4 ブレード ＡＰ 開口 ２０ ブラインド機構 ３０ レチクルステージ ３４ 駆動系 ４８ ＸＹステージ ５４ 駆動系 １００ 主制御部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 所定形状に制限された照明光で照射されるマスク上の回路パタ
   ーンの一部の像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記回路パターンの全体
   を前記感光基板上に所定のシーケンスで走査露光するために前記マスクと感光基
   板とを前記投影光学系に対して相対移動させる移動手段とを備えた走査露光装置
   において、 均一な照度分布の照明光を生成するために露光用光源からの光を入射して２次
   光源像を作る２次光源生成手段と；該２次光源像からの光を前記所定形状の照明
   光として前記マスク上に集光する集光光学系と；前記２次光源生成手段と前記集
   光光学系との間に配置されて前記走査露光のシーケンスに同期して前記照明光の
   マスク上での照射面積を変化させる遮光手段とを設けたことを特徴とする走査露
   光装置。 【請求項２】 前記遮光手段は、前記マスクとほぼ共役な位置に配置されて、
   前記移動手段による前記マスクと感光基板の相対移動の方向に沿って可動に設け
   られた可動ブレードを含むことを特徴とする請求項第１項に記載の装置。 【請求項３】 前記遮光手段は、前記集光光学系によって前記マスク上に結像
   される可変矩形開口を備えた照明視野絞り機構を有し、前記集光光学系は前記照
   明視野絞り機構の矩形開口の像を前記マスク上に拡大投影するような結像倍率を
   備えたことを特徴とする請求項第１項に記載の装置。 【請求項４】 前記可変矩形開口は前記マスクと感光基板の相対移動の方向と
   直交して直線的に延びたスリット状に設定され、前記照明視野絞り機構は該スリ
   ット状の可変矩形開口の幅を前記走査露光のシーケンスに同期して連続的に変化
   させる可動遮光板を含むことを特徴とする請求項第３項に記載の装置。 【請求項５】所定形状に制限された照明光で照射されるマスク上の回路パター
   ンの一部の像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記回路パターンの全体を
   前記感光基板上の複数の被露光領域の各々に所定のシーケンスで走査露光するた
   めに前記マスクと感光基板とを前記投影光学系に対して相対移動させる移動手 段とを備えた走査露光装置において、 露光用光源からの光を入射して２次光源像を作る２次光源生成手段と；該２次
   光源生成手段と前記光源との間に配置されて前記光源からの光の遮断と開放を切
   り替える第１の遮光手段と；前記２次光源像からの光を前記所定形状の照明光と
   して前記マスク上に集光する集光光学系と；前記２次光源生成手段と前記集光光
   学系との間に配置されて前記マスクに対する照明光の照射状態と非照射状態とを
   切り替える第２の遮光手段と；前記第１の遮光手段と前記第２の遮光手段のいず
   れ一方または双方を前記感光基板に対する走査露光のシーケンスに応じて連携制
   御する手段とを設けたことを特徴とする走査露光装置。 【請求項６】 所定形状に制限された照明光で照射されるマスク上の回路パタ
   ーンの一部の像を投影光学系を介して感光基板上の複数の被露光領域のうちの１
   つの領域に投影しつつ、前記マスクと感光基板とを前記投影光学系に対して相対
   的に一次元移動させて前記回路パターンの全体を前記感光基板上の１つの被露光
   領域に走査露光することを、前記複数の被露光領域の各々に対して繰り返す露光
   方法において、 前記１つの被露光領域に対する走査露光が完了して次の被露光領域に対する走
   査露光が開始されるまでの間は、前記マスクに達する照明光の形状を変化させず
   に照度を一様に変化させる第１の照明制御手段を動作させて前記照明光の照度を
   零に保ち、前記被露光領域に対する走査露光の期間中は、前記マスクに達する照
   明光の照度の一様性を変化させずに面積を変化させる第２の照明制御手段を動作
   させて前記マスクと感光基板との相対的な移動位置に応じて前記照明光の面積を
   変更することを特徴とする露光方法。 【請求項７】 前記マスク上に照射される照明光の強度分布を、前記マスクと
   感光基板との相対的な一次元移動の方向と直交した非走査方向に直線的に延びた
   長方形状またはスリット状に制限したことを特徴とする請求項第６項に記載の方
   法。 【請求項８】 前記第２の照明制御手段は、前記マスクに達する照明光の長方
   形状またはスリット状の強度分布の前記一次元移動方向に関する幅を、前記マス
   ク上の回路パターンの前記一次元移動方向の寸法よりも小さい一定値からほぼ 零までの間で連続可変させることを特徴とする請求項第７項に記載の方法。