JP3123524B2 - 走査露光方法、走査型露光装置、及び素子製造方法 - Google Patents
走査露光方法、走査型露光装置、及び素子製造方法Info
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- JP3123524B2 JP3123524B2 JP10332501A JP33250198A JP3123524B2 JP 3123524 B2 JP3123524 B2 JP 3123524B2 JP 10332501 A JP10332501 A JP 10332501A JP 33250198 A JP33250198 A JP 33250198A JP 3123524 B2 JP3123524 B2 JP 3123524B2
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子、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
れる走査露光方法、走査型露光装置に関するものであ
る。
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
れる走査露光方法、走査型露光装置に関するものであ
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下で相対走査して露光
するスキャン方法である。
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下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
たアライナーに比べて、解像力、重ね合わせ精度、スル
ープット等が何れも高くなってきており、今後も暫くは
ステッパーが主流であるものと考えられている。このス
テップアンドリピート露光方式では、投影光学系の見か
け上の焦点深度を大きくするため、１つの露光領域の露
光中に感光基板と投影光学系を投影光学系の光軸方向に
相対移動させる露光方法（累進焦点露光方法と呼ぶこと
にする）を併用することも提案されている。この累進焦
点露光方法における光軸方向の移動量は投影光学系の本
来の焦点深度や感光基板上の微小な凹凸を考慮したもの
であり、移動中には感光基板上の凹凸の少なくとも上部
と下部とに投影光学系の最良結像面がくるようになって
いる。
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
たアライナーに比べて、解像力、重ね合わせ精度、スル
ープット等が何れも高くなってきており、今後も暫くは
ステッパーが主流であるものと考えられている。このス
テップアンドリピート露光方式では、投影光学系の見か
け上の焦点深度を大きくするため、１つの露光領域の露
光中に感光基板と投影光学系を投影光学系の光軸方向に
相対移動させる露光方法（累進焦点露光方法と呼ぶこと
にする）を併用することも提案されている。この累進焦
点露光方法における光軸方向の移動量は投影光学系の本
来の焦点深度や感光基板上の微小な凹凸を考慮したもの
であり、移動中には感光基板上の凹凸の少なくとも上部
と下部とに投影光学系の最良結像面がくるようになって
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４２
４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１次元に走査しつつ、ウェハをそれ
と同期した速度で１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。
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４２
４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１次元に走査しつつ、ウェハをそれ
と同期した速度で１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１１は、ステップアンドスキャン方式の
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アンドスキャン（以下、Ｓ＆Ｓ
とする）の露光順路を表し、ショット領域ＳＡ１，ＳＡ
２，…，ＳＡ６の順にＳ＆Ｓ露光を行い、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露光を行う。
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アンドスキャン（以下、Ｓ＆Ｓ
とする）の露光順路を表し、ショット領域ＳＡ１，ＳＡ
２，…，ＳＡ６の順にＳ＆Ｓ露光を行い、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ＲＩＬで照明されたレ
チクルパターンの像が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
子とを組み合わせた縮小系を用い、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。
ナーでは、円弧状スリット照明光ＲＩＬで照明されたレ
チクルパターンの像が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
子とを組み合わせた縮小系を用い、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】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記文献
に開示のステップアンドスキャン装置にステップアンド
リピート方式と同様の累進焦点露光方法を適用すること
は不可能である。つまりステップアンドリピート方式の
場合は、レチクルと照明光束／ウェハと露光光束とが投
影光学系の光軸に垂直な方向（ウェハの面内方向）に相
対移動しない構成となっているため、露光中にウェハと
投影光学系とを光軸方向（Ｚ方向）に相対移動させるこ
とで転写領域内を複数の焦点位置で多重露光することが
できる。
に開示のステップアンドスキャン装置にステップアンド
リピート方式と同様の累進焦点露光方法を適用すること
は不可能である。つまりステップアンドリピート方式の
場合は、レチクルと照明光束／ウェハと露光光束とが投
影光学系の光軸に垂直な方向（ウェハの面内方向）に相
対移動しない構成となっているため、露光中にウェハと
投影光学系とを光軸方向（Ｚ方向）に相対移動させるこ
とで転写領域内を複数の焦点位置で多重露光することが
できる。
【０００８】それに対して上記のステップアンドスキャ
ン装置の場合は、レチクルと照明光束／ウェハと露光光
束とが投影光学系の光軸に垂直な方向（Ｘ又はＹ方向）
に相対移動する構成となっているため、露光中にウェハ
と投影光学系とを単純に光軸方向に相対移動させると転
写領域内の位置によって合焦する部分と合焦しない部分
とが混在することになる。従ってステップアンドリピー
ト方式と同様の累進焦点露光方法を単純に適用しただけ
では、焦点深度拡大の効果が期待できないばかりでな
く、かえって像の解像度が低下する。またステップアン
ドスキャン方式の場合、走査露光中にレチクルとウエハ
とが高速に移動するため、レチクルとウエハとの位置関
係を十分な精度に保つことが困難であり、レチクルとウ
エハとの間に相対的な位置合わせ（重ね合わせ）誤差が
生じてしまい、ウエハ上に形成される像の質が低下して
しまうことがあった。
ン装置の場合は、レチクルと照明光束／ウェハと露光光
束とが投影光学系の光軸に垂直な方向（Ｘ又はＹ方向）
に相対移動する構成となっているため、露光中にウェハ
と投影光学系とを単純に光軸方向に相対移動させると転
写領域内の位置によって合焦する部分と合焦しない部分
とが混在することになる。従ってステップアンドリピー
ト方式と同様の累進焦点露光方法を単純に適用しただけ
では、焦点深度拡大の効果が期待できないばかりでな
く、かえって像の解像度が低下する。またステップアン
ドスキャン方式の場合、走査露光中にレチクルとウエハ
とが高速に移動するため、レチクルとウエハとの位置関
係を十分な精度に保つことが困難であり、レチクルとウ
エハとの間に相対的な位置合わせ（重ね合わせ）誤差が
生じてしまい、ウエハ上に形成される像の質が低下して
しまうことがあった。
【０００９】そこで、本発明は、ステップアンドスキャ
ン露光方式の場合にも、マスク（レチクル）と基板（ウ
エハ）との相対的な位置合わせ（重ね合わせ）誤差を低
減して、基板上に形成されるパターンの像の質を向上さ
せることを目的とするものである。
ン露光方式の場合にも、マスク（レチクル）と基板（ウ
エハ）との相対的な位置合わせ（重ね合わせ）誤差を低
減して、基板上に形成されるパターンの像の質を向上さ
せることを目的とするものである。
【００１０】上記課題を解決するために、本発明は、露
光ビームに対してマスク（Ｒ）を第１方向に相対移動す
るとともに、投影系（ＰＬ）を通過する露光ビームに対
して基板（Ｗ）を第２方向に相対移動して、その基板を
走査露光する方法において、走査露光のためにマスクと
基板とを各々別の駆動系（５１，５２）を用いて駆動す
るとともに、その走査露光中、マスク（Ｒ）のヨーイン
グ情報を計測するようにしたものである。
光ビームに対してマスク（Ｒ）を第１方向に相対移動す
るとともに、投影系（ＰＬ）を通過する露光ビームに対
して基板（Ｗ）を第２方向に相対移動して、その基板を
走査露光する方法において、走査露光のためにマスクと
基板とを各々別の駆動系（５１，５２）を用いて駆動す
るとともに、その走査露光中、マスク（Ｒ）のヨーイン
グ情報を計測するようにしたものである。
【００１１】上記のごとき本発明によれば、走査露光中
にマスクと基板とを別々の駆動系を用いて移動する場合
にも、マスクのヨーイング情報を計測するようにしてい
るので、マスクと基板との相対的な位置合わせ（重ね合
わせ）誤差を走査露光中に監視することができ、その計
測されたヨーイング情報に基づいてマスクと基板との位
置合わせ誤差を低減することができる。
にマスクと基板とを別々の駆動系を用いて移動する場合
にも、マスクのヨーイング情報を計測するようにしてい
るので、マスクと基板との相対的な位置合わせ（重ね合
わせ）誤差を走査露光中に監視することができ、その計
測されたヨーイング情報に基づいてマスクと基板との位
置合わせ誤差を低減することができる。
【００１２】また本発明は、露光ビームに対してマスク
（Ｒ）を第１方向に相対移動するとともに、投影系（Ｐ
Ｌ）を通過する露光ビームに対して基板（Ｗ）を第２方
向に相対移動しながらその基板を走査露光する方法にお
いて、その走査露光中、基板（Ｗ）のヨーイング情報を
計測するとともに、その走査露光中、基板（Ｗ）の傾斜
に関する情報を検出するようにしたものである。
（Ｒ）を第１方向に相対移動するとともに、投影系（Ｐ
Ｌ）を通過する露光ビームに対して基板（Ｗ）を第２方
向に相対移動しながらその基板を走査露光する方法にお
いて、その走査露光中、基板（Ｗ）のヨーイング情報を
計測するとともに、その走査露光中、基板（Ｗ）の傾斜
に関する情報を検出するようにしたものである。
【００１３】上記のごとき本発明によれば、走査露光中
に基板のヨーイング情報および基板の傾き情報を計測す
るようにしているので、その計測されたヨーイング情報
に基づいてマスクと基板との位置合わせ（重ね合わせ）
誤差を低減することができるばかりでなく、像面に対す
る基板の傾きも所望状態に制御することができ、基板上
に形成されるパターンの像質を向上させることができ
る。
に基板のヨーイング情報および基板の傾き情報を計測す
るようにしているので、その計測されたヨーイング情報
に基づいてマスクと基板との位置合わせ（重ね合わせ）
誤差を低減することができるばかりでなく、像面に対す
る基板の傾きも所望状態に制御することができ、基板上
に形成されるパターンの像質を向上させることができ
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明によれば、マスクと基板と
を投影光学系に対して相対移動させて走査露光する際
に、投影光学系により基板上に投影される回路パターン
の一部の像を、投影光学系の円形視野内で１次元走査方
向と交差した方向に延びるとともに、１次元走査方向に
ほぼ一定の幅を有する直線的な１つのスリット領域内、
又は複数の平行なスリット領域内に制限するように構成
したため、投影光学系の最良結像面と基板上の被露光領
域の表面とを必要に応じて相対的に１次元走査方向に関
して傾けて走査露光することが可能となり、見かけ上の
焦点深度を拡大するような累進焦点露光法が容易に実現
できる。
を投影光学系に対して相対移動させて走査露光する際
に、投影光学系により基板上に投影される回路パターン
の一部の像を、投影光学系の円形視野内で１次元走査方
向と交差した方向に延びるとともに、１次元走査方向に
ほぼ一定の幅を有する直線的な１つのスリット領域内、
又は複数の平行なスリット領域内に制限するように構成
したため、投影光学系の最良結像面と基板上の被露光領
域の表面とを必要に応じて相対的に１次元走査方向に関
して傾けて走査露光することが可能となり、見かけ上の
焦点深度を拡大するような累進焦点露光法が容易に実現
できる。
【００１５】また累進焦点露光法を実施する場合は、投
影光学系の円形視野内で制限されたスリット領域内の像
面と基板上の被露光領域の表面との相対的な傾きが投影
光学系の焦点深度の幅内に維持されるように１次元走査
時の基板の移動に連動してレベリング状態とフォーカス
状態とを制御するだけで、スリット領域の長手方向（非
走査方向）に関してほぼ均一な焦点深度拡大効果が得ら
れることになる。そこで本発明による走査露光方法が適
用される投影露光装置の構成とその動作について以下に
説明する。
影光学系の円形視野内で制限されたスリット領域内の像
面と基板上の被露光領域の表面との相対的な傾きが投影
光学系の焦点深度の幅内に維持されるように１次元走査
時の基板の移動に連動してレベリング状態とフォーカス
状態とを制御するだけで、スリット領域の長手方向（非
走査方向）に関してほぼ均一な焦点深度拡大効果が得ら
れることになる。そこで本発明による走査露光方法が適
用される投影露光装置の構成とその動作について以下に
説明する。
【００１６】図１は本発明の実施に好適な縮小投影型露
光装置の構成を示し、本装置では屈折素子のみ、或いは
屈折素子と反射素子との組み合わせで構成された１／５
縮小の両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを使うも
のとする。水銀ランプ１からの露光用照明光は楕円鏡２
で第２焦点に集光される。この第２焦点には、モータ４
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３が配置される。シャッター３を通った照明
光束はミラー５で反射され、インプットレンズ６を介し
てフライアイレンズ系７に入射する。
光装置の構成を示し、本装置では屈折素子のみ、或いは
屈折素子と反射素子との組み合わせで構成された１／５
縮小の両側テレセントリックな投影光学系ＰＬを使うも
のとする。水銀ランプ１からの露光用照明光は楕円鏡２
で第２焦点に集光される。この第２焦点には、モータ４
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３が配置される。シャッター３を通った照明
光束はミラー５で反射され、インプットレンズ６を介し
てフライアイレンズ系７に入射する。
【００１７】フライアイレンズ系７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８を介してレンズ系（コンデンサーレ
ンズ）９に入射する。レンズ系９の後側焦点面には、レ
チクルブラインド機構１０の可動ブレードＢＬ１，ＢＬ
２，ＢＬ３，ＢＬ４が図２のように配置されている。４
枚のブレードＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４は夫々駆
動系５０によって独立に移動される。本装置例ではブレ
ードＢＬ１，ＢＬ２のエッジによってＸ方向（走査露光
方向）の開口ＡＰの幅が決定され、ブレードＢＬ３，Ｂ
Ｌ４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ＢＬ１〜ＢＬ４の各エッジで規定された開口ＡＰ
の形状は投影光学系ＰＬの円形イメージフィールド（視
野）ＩＦ内に包含されるように定められる。
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８を介してレンズ系（コンデンサーレ
ンズ）９に入射する。レンズ系９の後側焦点面には、レ
チクルブラインド機構１０の可動ブレードＢＬ１，ＢＬ
２，ＢＬ３，ＢＬ４が図２のように配置されている。４
枚のブレードＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４は夫々駆
動系５０によって独立に移動される。本装置例ではブレ
ードＢＬ１，ＢＬ２のエッジによってＸ方向（走査露光
方向）の開口ＡＰの幅が決定され、ブレードＢＬ３，Ｂ
Ｌ４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ＢＬ１〜ＢＬ４の各エッジで規定された開口ＡＰ
の形状は投影光学系ＰＬの円形イメージフィールド（視
野）ＩＦ内に包含されるように定められる。
【００１８】さて、ブラインド機構１０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１０の開口Ａ
Ｐを通過した照明光は、レンズ系１１，ミラー１２、及
びメインコンデンサーレンズ１３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１０の４枚のブレ
ードＢＬ１〜ＢＬ４で規定された開口ＡＰの像がレチク
ルＲ下面のパターン面に結像される。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１５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
１４に保持される。
は均一な照度分布となり、ブラインド機構１０の開口Ａ
Ｐを通過した照明光は、レンズ系１１，ミラー１２、及
びメインコンデンサーレンズ１３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１０の４枚のブレ
ードＢＬ１〜ＢＬ４で規定された開口ＡＰの像がレチク
ルＲ下面のパターン面に結像される。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１５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
１４に保持される。
【００１９】コラム１５は、投影光学系ＰＬの鏡筒を固
定する不図示のコラムと一体になっている。レチクルス
テージ１４は駆動系５１によってＸ方向の１次元走査移
動、ヨーイング補正のための微小回転移動等を行う。ま
たレチクルステージ１４の一端にはレーザ干渉計３０か
らの測長ビームを反射する移動鏡３１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３
０によってリアルタイムに計測される。尚、レーザ干渉
計３０用の固定鏡（基準鏡）３２は投影光学系ＰＬの鏡
筒上端部に固定されている。
定する不図示のコラムと一体になっている。レチクルス
テージ１４は駆動系５１によってＸ方向の１次元走査移
動、ヨーイング補正のための微小回転移動等を行う。ま
たレチクルステージ１４の一端にはレーザ干渉計３０か
らの測長ビームを反射する移動鏡３１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３
０によってリアルタイムに計測される。尚、レーザ干渉
計３０用の固定鏡（基準鏡）３２は投影光学系ＰＬの鏡
筒上端部に固定されている。
【００２０】レチクルＲに形成されたパターンの像は投
影光学系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、且つ任意の角度
に傾斜可能なウェハホルダー１６に基準マーク板ＦＭと
ともに保持される。ホルダー１６は投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に微小移動可能なＺステージ１７
上に設けられる。そしてＺステージ１７はＸ，Ｙ方向に
２次元移動するＸＹステージ１８上に設けられ、このＸ
Ｙステージ１８は駆動系５２で駆動される。
影光学系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、且つ任意の角度
に傾斜可能なウェハホルダー１６に基準マーク板ＦＭと
ともに保持される。ホルダー１６は投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に微小移動可能なＺステージ１７
上に設けられる。そしてＺステージ１７はＸ，Ｙ方向に
２次元移動するＸＹステージ１８上に設けられ、このＸ
Ｙステージ１８は駆動系５２で駆動される。
【００２１】またＸＹステージ１８の座標位置とヨーイ
ング量とはレーザ干渉計３３によって計測され、そのレ
ーザ干渉計３３のための固定鏡（基準鏡）３４は投影光
学系ＰＬの鏡筒下端部に、移動鏡３５はＺステージ１７
の一端部に夫々固定される。本装置例では投影倍率を１
／５としたので、スキャン露光時のＸＹステージ１８の
Ｘ方向の移動速度Ｖｗｓは、レチクルステージ１４の速
度Ｖｒｓの１／５である。
ング量とはレーザ干渉計３３によって計測され、そのレ
ーザ干渉計３３のための固定鏡（基準鏡）３４は投影光
学系ＰＬの鏡筒下端部に、移動鏡３５はＺステージ１７
の一端部に夫々固定される。本装置例では投影倍率を１
／５としたので、スキャン露光時のＸＹステージ１８の
Ｘ方向の移動速度Ｖｗｓは、レチクルステージ１４の速
度Ｖｒｓの１／５である。
【００２２】さらに本装置例では、レチクルＲと投影光
学系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４０と、レチクル
Ｒの下方空間から投影光学系ＰＬ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
４１とを設け、Ｓ＆Ｓ露光の開始前、或いはスキャン露
光中にレチクルＲとウェハＷとの相対的な位置合わせを
行うようにした。
学系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４０と、レチクル
Ｒの下方空間から投影光学系ＰＬ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
４１とを設け、Ｓ＆Ｓ露光の開始前、或いはスキャン露
光中にレチクルＲとウェハＷとの相対的な位置合わせを
行うようにした。
【００２３】また図１中に示した光電センサー４２は、
基準マークＦＭを発光タイプにしたとき、その発光マー
クからの光を投影光学系ＰＬ、レチクルＲ、コンデンサ
ーレンズ１３、レンズ系１１，９、及びビームスプリッ
タ８を介して受光するもので、ＸＹステージ１８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４０，４１の検出中心の位置を規定す
る場合に使われる。但し、これらのアライメントシステ
ムは本発明を達成するためにことさら必須の要件ではな
い。
基準マークＦＭを発光タイプにしたとき、その発光マー
クからの光を投影光学系ＰＬ、レチクルＲ、コンデンサ
ーレンズ１３、レンズ系１１，９、及びビームスプリッ
タ８を介して受光するもので、ＸＹステージ１８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４０，４１の検出中心の位置を規定す
る場合に使われる。但し、これらのアライメントシステ
ムは本発明を達成するためにことさら必須の要件ではな
い。
【００２４】ところでブラインド機構１０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
長くすることによって、Ｘ方向の走査回数、即ちウェハ
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。但し、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。
は、走査方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向に関して極力
長くすることによって、Ｘ方向の走査回数、即ちウェハ
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。但し、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。
【００２５】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。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、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って、露光量のシー
ムレス化を行う必要がある。この場合の方法については
本発明の必須要件ではないので説明は割愛する。
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。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、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って、露光量のシー
ムレス化を行う必要がある。この場合の方法については
本発明の必須要件ではないので説明は割愛する。
【００２６】ここで、任意の角度に傾斜可能なウェハホ
ルダー１６、及びその周辺の構成について図３（ａ）を
参照して説明する。ＸＹステージ１８上のＺステージ１
７にはモータ２１が設けられ、Ｚステージ１７を光軸Ａ
Ｘ方向に駆動する。ウェハホルダー１６は、そのほぼ中
心を支持されてＺステージ１７上に載置される。またウ
ェハホルダー１６はその周縁部にレベリング駆動部２０
Ａ，２０Ｂが設けられ、ホルダー１６上のウェハＷを任
意の角度に傾斜可能となっている。
ルダー１６、及びその周辺の構成について図３（ａ）を
参照して説明する。ＸＹステージ１８上のＺステージ１
７にはモータ２１が設けられ、Ｚステージ１７を光軸Ａ
Ｘ方向に駆動する。ウェハホルダー１６は、そのほぼ中
心を支持されてＺステージ１７上に載置される。またウ
ェハホルダー１６はその周縁部にレベリング駆動部２０
Ａ，２０Ｂが設けられ、ホルダー１６上のウェハＷを任
意の角度に傾斜可能となっている。
【００２７】このウェハＷの傾斜角度を制御するため
に、非露光波長の光束ＢＰＬを照射する投光部１９Ａ
と、光束ＢＰＬがウェハ面で反射した光束ＢＲＬを受光
する受光部１９Ｂとで構成されたフォーカス及びレベリ
ングセンサが設けられている。このフォーカス及びレベ
リングセンサからの光束ＢＰＬの焦点は、ウェハＷ上に
おいて投影光学系ＰＬの光軸ＡＸが通過する点を含む線
上にほぼ一致している。
に、非露光波長の光束ＢＰＬを照射する投光部１９Ａ
と、光束ＢＰＬがウェハ面で反射した光束ＢＲＬを受光
する受光部１９Ｂとで構成されたフォーカス及びレベリ
ングセンサが設けられている。このフォーカス及びレベ
リングセンサからの光束ＢＰＬの焦点は、ウェハＷ上に
おいて投影光学系ＰＬの光軸ＡＸが通過する点を含む線
上にほぼ一致している。
【００２８】レベリング駆動部２０Ａ，２０Ｂは、受光
部１９Ｂからのレベリング情報と主制御部１００からの
情報とに基づいてウェハホルダー１６の傾き量を決定す
るレベリング制御系５３からの指令によって駆動され
る。また、受光部１９Ｂからのレベリング情報を常にフ
ィードバックすることによって適正なウェハＷの傾斜角
度を維持することもできる。
部１９Ｂからのレベリング情報と主制御部１００からの
情報とに基づいてウェハホルダー１６の傾き量を決定す
るレベリング制御系５３からの指令によって駆動され
る。また、受光部１９Ｂからのレベリング情報を常にフ
ィードバックすることによって適正なウェハＷの傾斜角
度を維持することもできる。
【００２９】さらに、フォーカス及びレベリングセンサ
からの情報により、ウェハＷ上の光軸ＡＸと交わる位置
を常に投影光学系の最良結像面に位置させるためのフォ
ーカス情報を得ることもできる。この場合、受光部１９
Ｂで得られた位置情報に基づいたＺステージ制御系５４
からの指令によってモータ２１を駆動することにより、
Ｚステージ１７を光軸ＡＸの方向に駆動する。
からの情報により、ウェハＷ上の光軸ＡＸと交わる位置
を常に投影光学系の最良結像面に位置させるためのフォ
ーカス情報を得ることもできる。この場合、受光部１９
Ｂで得られた位置情報に基づいたＺステージ制御系５４
からの指令によってモータ２１を駆動することにより、
Ｚステージ１７を光軸ＡＸの方向に駆動する。
【００３０】尚、光束ＢＰＬは図３（ｂ）に示すように
ブラインドの開口ＡＰで規定される矩形の照射領域Ａ
Ｐ′に対して例えば４５°程度傾斜したスリット状の光
ＳＬＩとしてウェハＷ上に照射される。このことによ
り、ウェハＷ上に既に形成されたチップ領域ＣＰ１〜Ｃ
Ｐ４内の回路パターンの方向性に影響されることなくウ
ェハＷの傾斜を制御することができる。レベリング駆動
部は便宜上２点のみ図示したが、３点で駆動した方がよ
り良いことは言うまでもない。
ブラインドの開口ＡＰで規定される矩形の照射領域Ａ
Ｐ′に対して例えば４５°程度傾斜したスリット状の光
ＳＬＩとしてウェハＷ上に照射される。このことによ
り、ウェハＷ上に既に形成されたチップ領域ＣＰ１〜Ｃ
Ｐ４内の回路パターンの方向性に影響されることなくウ
ェハＷの傾斜を制御することができる。レベリング駆動
部は便宜上２点のみ図示したが、３点で駆動した方がよ
り良いことは言うまでもない。
【００３１】次に本装置例の動作を説明するが、そのシ
ーケンスと制御は図１に示すように主制御部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３０，３３からの位置情報、ヨーイ
ング情報の入力、駆動系５１，５２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１４とＸＹステージ１８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抑え
たまま相対移動させることにある。
ーケンスと制御は図１に示すように主制御部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３０，３３からの位置情報、ヨーイ
ング情報の入力、駆動系５１，５２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１４とＸＹステージ１８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抑え
たまま相対移動させることにある。
【００３２】そして本装置例の主制御部１００は、その
動作に加えて累進焦点露光法を実施するために、投影光
学系ＰＬの最良結像面とウェハＷ上の転写領域とを相対
的に傾け、且つ転写領域内のほぼ中央部が投影光学系Ｐ
Ｌの最良結像面、若しくはその近傍に位置させて照射領
域内の１次元走査方向の位置に応じてレチクルのパター
ン像のフォーカス状態を連続的、若しくは離散的に変化
させたまま走査露光を行うように、レベリング制御系５
３、及びＺステージ制御系５４を連動制御することを大
きな特徴としている。
動作に加えて累進焦点露光法を実施するために、投影光
学系ＰＬの最良結像面とウェハＷ上の転写領域とを相対
的に傾け、且つ転写領域内のほぼ中央部が投影光学系Ｐ
Ｌの最良結像面、若しくはその近傍に位置させて照射領
域内の１次元走査方向の位置に応じてレチクルのパター
ン像のフォーカス状態を連続的、若しくは離散的に変化
させたまま走査露光を行うように、レベリング制御系５
３、及びＺステージ制御系５４を連動制御することを大
きな特徴としている。
【００３３】図４は、本装置例を用いた露光方法を概略
的に示す図である。レチクルＲ上の回路パターンＩＲ内
の位置１〜９は夫々ウェハＷ上の位置１〜９に対応して
おり、パターンＩＲに対してウェハＷは相対的に傾斜し
ている。尚、ここでは便宜上ウェハＷの直上に回路パタ
ーンＩＲを表示し、回路パターンＩＲのウェハＷ上への
投影倍率は１として示した。また、単一の開口ＡＰで規
定された露光光束のうちＬＲ，ＬＣ，ＬＬの３光束を示
してある。
的に示す図である。レチクルＲ上の回路パターンＩＲ内
の位置１〜９は夫々ウェハＷ上の位置１〜９に対応して
おり、パターンＩＲに対してウェハＷは相対的に傾斜し
ている。尚、ここでは便宜上ウェハＷの直上に回路パタ
ーンＩＲを表示し、回路パターンＩＲのウェハＷ上への
投影倍率は１として示した。また、単一の開口ＡＰで規
定された露光光束のうちＬＲ，ＬＣ，ＬＬの３光束を示
してある。
【００３４】これら３光束のうちの光束ＬＲ，ＬＬは、
夫々図２に示すブレードＢＬ１，ＢＬ２のエッジで規定
されるものであり、スキャン露光方向に関して光軸ＡＸ
を中心にほぼ対称に位置する。光束ＬＲとＬＬとの幅は
開口ＡＰのＸ方向の幅に対応しており、露光光束の走査
方向の照射範囲を表している。この照射範囲内では露光
光束の強度分布はほぼ一様となっている。光束ＬＣは露
光光束の照射範囲のほぼ中心を通る主光線を有し、この
主光線は投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致しているもの
とする。
夫々図２に示すブレードＢＬ１，ＢＬ２のエッジで規定
されるものであり、スキャン露光方向に関して光軸ＡＸ
を中心にほぼ対称に位置する。光束ＬＲとＬＬとの幅は
開口ＡＰのＸ方向の幅に対応しており、露光光束の走査
方向の照射範囲を表している。この照射範囲内では露光
光束の強度分布はほぼ一様となっている。光束ＬＣは露
光光束の照射範囲のほぼ中心を通る主光線を有し、この
主光線は投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致しているもの
とする。
【００３５】さらに、投影光学系ＰＬの最良結像面は破
線ＢＦで示してある。この走査露光は、ＸＹステージ１
８をＸ方向に駆動すると同時にＺステージ１７を光軸Ａ
Ｘの方向に駆動して、ウェハＷの照射領域内のほぼ中心
（露光光束の照射範囲のほぼ中心と一致）が常に投影光
学系ＰＬの最良結像面ＢＦに位置するように制御され
る。
線ＢＦで示してある。この走査露光は、ＸＹステージ１
８をＸ方向に駆動すると同時にＺステージ１７を光軸Ａ
Ｘの方向に駆動して、ウェハＷの照射領域内のほぼ中心
（露光光束の照射範囲のほぼ中心と一致）が常に投影光
学系ＰＬの最良結像面ＢＦに位置するように制御され
る。
【００３６】尚、このとき走査露光の走査方向に関する
ウェハＷ上の照射領域（被露光領域）ＡＰ′の幅をＤａ
ｐ、ウェハＷ上の照射領域ＡＰ′と最良結像面ＢＦとの
傾き角をθ１、投影光学系ＰＬの焦点深度の光軸方向の
幅（ＤＯＦ）をΔＺ１として、Ｄａｐ・ｓｉｎθ１≧Δ
Ｚ１の関係を満たすように、照射領域の幅Ｄａｐと傾き
角θ１との少なくとも一方を調整するようにする。尚、
一般的に理論上の焦点深度幅はΔＺ１＝λ／ＮＡ2
（λ：露光波長，ＮＡ：投影光学系の開口数）である。
ウェハＷ上の照射領域（被露光領域）ＡＰ′の幅をＤａ
ｐ、ウェハＷ上の照射領域ＡＰ′と最良結像面ＢＦとの
傾き角をθ１、投影光学系ＰＬの焦点深度の光軸方向の
幅（ＤＯＦ）をΔＺ１として、Ｄａｐ・ｓｉｎθ１≧Δ
Ｚ１の関係を満たすように、照射領域の幅Ｄａｐと傾き
角θ１との少なくとも一方を調整するようにする。尚、
一般的に理論上の焦点深度幅はΔＺ１＝λ／ＮＡ2
（λ：露光波長，ＮＡ：投影光学系の開口数）である。
【００３７】さて、走査露光が開始された直後のウェハ
ＷとパターンＩＲとの露光光束に対する位置関係は図４
（ａ）に示すような状態であり、回路パターンＩＲ内の
位置２に着目すると、この位置２は露光光束の照射範囲
内に入ったところである。しかし、この状態では対応す
るウェハＷ上の位置２の像は最良結像面ＢＦからずれた
デフォーカス状態であり、投影像の強度分布はピークの
緩やかな状態となっている。
ＷとパターンＩＲとの露光光束に対する位置関係は図４
（ａ）に示すような状態であり、回路パターンＩＲ内の
位置２に着目すると、この位置２は露光光束の照射範囲
内に入ったところである。しかし、この状態では対応す
るウェハＷ上の位置２の像は最良結像面ＢＦからずれた
デフォーカス状態であり、投影像の強度分布はピークの
緩やかな状態となっている。
【００３８】さらに走査露光が進んだ状態が図４（ｂ）
であり、ウェハＷ上の位置２は最良結像面ＢＦに位置し
ている。この状態では位置２の像はベストフォーカス状
態であり、像の強度分布のピークは鋭くなっている。ウ
ェハＷが図４（ｃ）に示す位置まで移動すると、位置２
は図４（ａ）の状態とは反対の最良結像面ＢＦからずれ
たデフォーカス状態となり、像の強度分布のピークは緩
やかな状態となる。
であり、ウェハＷ上の位置２は最良結像面ＢＦに位置し
ている。この状態では位置２の像はベストフォーカス状
態であり、像の強度分布のピークは鋭くなっている。ウ
ェハＷが図４（ｃ）に示す位置まで移動すると、位置２
は図４（ａ）の状態とは反対の最良結像面ＢＦからずれ
たデフォーカス状態となり、像の強度分布のピークは緩
やかな状態となる。
【００３９】以上の走査露光（等速スキャン）によって
ウェハＷ上の位置２に照射される露光量の光軸ＡＸ方向
（Ｚ方向）の分布は図５に示すようになる。つまり位置
２での露光量は、Ｚ方向のＤａｐ・ｓｉｎθ１の範囲
（焦点深度の幅ＤＯＦ）でほぼ均一となっている。ま
た、その結果位置２に与えられた像の強度分布を図６に
示す。強度分布ＥＲ，ＥＣ，ＥＬは、夫々光束ＬＲ，Ｌ
Ｃ，ＬＬによって得られる像強度を表すものであり、強
度分布Ｅは光束ＬＲ，ＬＣ，ＬＬを含めた露光光束によ
って得られる像強度の積算値を表すものである。
ウェハＷ上の位置２に照射される露光量の光軸ＡＸ方向
（Ｚ方向）の分布は図５に示すようになる。つまり位置
２での露光量は、Ｚ方向のＤａｐ・ｓｉｎθ１の範囲
（焦点深度の幅ＤＯＦ）でほぼ均一となっている。ま
た、その結果位置２に与えられた像の強度分布を図６に
示す。強度分布ＥＲ，ＥＣ，ＥＬは、夫々光束ＬＲ，Ｌ
Ｃ，ＬＬによって得られる像強度を表すものであり、強
度分布Ｅは光束ＬＲ，ＬＣ，ＬＬを含めた露光光束によ
って得られる像強度の積算値を表すものである。
【００４０】この場合、位置２は露光光束の照射範囲内
にある間中、光束を照射されている（光エネルギーを受
けている）ため、積算された強度分布Ｅはピークの緩や
かな分布となる。よって、ウェハＷ上のフォトレジスト
を感光（完全に除去）する露光量Ｅｔｈ以上の強度を持
つ幅Ｗは、図示するように比較的広くなる。この幅Ｗを
狭くするためには、矩形状の照明光束の強度分布が走査
露光の１次元走査方向に関して少なくとも２ヶ所で極大
となるようにすればよい。
にある間中、光束を照射されている（光エネルギーを受
けている）ため、積算された強度分布Ｅはピークの緩や
かな分布となる。よって、ウェハＷ上のフォトレジスト
を感光（完全に除去）する露光量Ｅｔｈ以上の強度を持
つ幅Ｗは、図示するように比較的広くなる。この幅Ｗを
狭くするためには、矩形状の照明光束の強度分布が走査
露光の１次元走査方向に関して少なくとも２ヶ所で極大
となるようにすればよい。
【００４１】このため、例えば図７に示すように開口Ａ
Ｐの中央部を遮光した構造（ダブルスリット状の開口）
のレチクルブラインド機構を用いるようにする。これ
は、ブラインド機構１０の４枚のブレードのうちのブレ
ードＢＬ４を、開口ＡＰの中央部をＸ方向に所定の幅で
遮光するようにＹ方向に伸びた遮光片を有するような形
状としたものである。
Ｐの中央部を遮光した構造（ダブルスリット状の開口）
のレチクルブラインド機構を用いるようにする。これ
は、ブラインド機構１０の４枚のブレードのうちのブレ
ードＢＬ４を、開口ＡＰの中央部をＸ方向に所定の幅で
遮光するようにＹ方向に伸びた遮光片を有するような形
状としたものである。
【００４２】このようなブラインド機構を用いた場合、
走査露光（等速スキャン）によってウェハＷ上の位置２
に照射される露光量の光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）の分布は
図８に示すようになる。つまり位置２での露光量は、Ｚ
方向のＤａｐ・ｓｉｎθ１の範囲（焦点深度の幅ＤＯ
Ｆ）の両端付近の２ヶ所に同程度の強度を有する状態と
なっている。よって、図４に示す露光光束のうちの光束
ＬＲ，ＬＬに相当する部分のみに強度を持たせることが
可能となる。
走査露光（等速スキャン）によってウェハＷ上の位置２
に照射される露光量の光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）の分布は
図８に示すようになる。つまり位置２での露光量は、Ｚ
方向のＤａｐ・ｓｉｎθ１の範囲（焦点深度の幅ＤＯ
Ｆ）の両端付近の２ヶ所に同程度の強度を有する状態と
なっている。よって、図４に示す露光光束のうちの光束
ＬＲ，ＬＬに相当する部分のみに強度を持たせることが
可能となる。
【００４３】この光束を用いて前述の走査露光（等速ス
キャン）を行った場合にウェハＷ上の任意の位置（例え
ば前述の位置２）で得られる像の強度分布は、図９に示
すようになる。強度分布ＥＲ′，ＥＬ′は夫々、光束Ｌ
Ｒ，ＬＬで与えられる像の強度分布であり、強度分布
Ｅ′は強度分布ＥＲ′，ＥＬ′を積算したものである。
このとき、強度分布Ｅ′は図６に示す強度分布Ｅよりも
鋭いピークを有しており、ウェハＷ上のフォトレジスト
を感光（完全に除去）する露光量Ｅｔｈ以上の強度を持
つ幅Ｗ′は、図６に示す幅Ｗよりも狭くすることができ
る。
キャン）を行った場合にウェハＷ上の任意の位置（例え
ば前述の位置２）で得られる像の強度分布は、図９に示
すようになる。強度分布ＥＲ′，ＥＬ′は夫々、光束Ｌ
Ｒ，ＬＬで与えられる像の強度分布であり、強度分布
Ｅ′は強度分布ＥＲ′，ＥＬ′を積算したものである。
このとき、強度分布Ｅ′は図６に示す強度分布Ｅよりも
鋭いピークを有しており、ウェハＷ上のフォトレジスト
を感光（完全に除去）する露光量Ｅｔｈ以上の強度を持
つ幅Ｗ′は、図６に示す幅Ｗよりも狭くすることができ
る。
【００４４】さらに、矩形状の照明光束の強度分布が走
査露光の１次元走査方向に関して３ヶ所で極大となるよ
うにしてもよい。そのためには、図７に示すものと同様
に開口部が３つのスリットとなるようなブレードを有す
るレチクルブラインド機構を用いる。この場合、同様に
走査露光によってウェハＷ上の位置２に照射される露光
量の光軸ＡＸ方向の分布は図１０に示すようになる。つ
まり位置２での露光量は、最良結像面ＢＦ付近とＺ方向
のＤａｐ・ｓｉｎθ１の範囲（焦点深度の幅ＤＯＦ）の
両端付近の２ヶ所との合計３ヶ所で夫々同程度の強度を
有する状態となっている。
査露光の１次元走査方向に関して３ヶ所で極大となるよ
うにしてもよい。そのためには、図７に示すものと同様
に開口部が３つのスリットとなるようなブレードを有す
るレチクルブラインド機構を用いる。この場合、同様に
走査露光によってウェハＷ上の位置２に照射される露光
量の光軸ＡＸ方向の分布は図１０に示すようになる。つ
まり位置２での露光量は、最良結像面ＢＦ付近とＺ方向
のＤａｐ・ｓｉｎθ１の範囲（焦点深度の幅ＤＯＦ）の
両端付近の２ヶ所との合計３ヶ所で夫々同程度の強度を
有する状態となっている。
【００４５】よって、ウェハＷに達する露光光束は図４
に示す光束ＬＲ，ＬＣ，ＬＬに相当する光束のみとな
る。また光束ＬＲ，ＬＬは、投影光学系の光軸ＡＸと同
一の光軸を有する光束ＬＣに対してほぼ対称となるよう
にする。この様な照射範囲内の３ヶ所で強度分布が極大
となる光束で走査露光した場合も、ウェハＷ上に投影さ
れる像の強度分布は、図６に示す強度分布Ｅより鋭いピ
ークを有することになる。よって投影される像の幅は図
６に示す幅Ｗよりも狭くすることができる。
に示す光束ＬＲ，ＬＣ，ＬＬに相当する光束のみとな
る。また光束ＬＲ，ＬＬは、投影光学系の光軸ＡＸと同
一の光軸を有する光束ＬＣに対してほぼ対称となるよう
にする。この様な照射範囲内の３ヶ所で強度分布が極大
となる光束で走査露光した場合も、ウェハＷ上に投影さ
れる像の強度分布は、図６に示す強度分布Ｅより鋭いピ
ークを有することになる。よって投影される像の幅は図
６に示す幅Ｗよりも狭くすることができる。
【００４６】尚、照明光束の光強度がほぼ同じ場合に矩
形状の照明光束の強度分布が走査露光の１次元走査方向
に関して２ヶ所の場合と３ヶ所の場合とを比較すると、
３ヶ所の場合の方がＸＹステージの移動速度を速くする
ことができ、スループットが高い。即ち、従来のUSP.4,
869,999 等で知られている累進焦点露光方法とは逆の効
果が得られることになる。
形状の照明光束の強度分布が走査露光の１次元走査方向
に関して２ヶ所の場合と３ヶ所の場合とを比較すると、
３ヶ所の場合の方がＸＹステージの移動速度を速くする
ことができ、スループットが高い。即ち、従来のUSP.4,
869,999 等で知られている累進焦点露光方法とは逆の効
果が得られることになる。
【００４７】また上記の例では、ブラインド機構のブレ
ードに遮光片を持たせた例を示したが、その他、光路中
において回路パターンＩＲとほぼ共役な位置に遮光した
い領域に応じた大きさ及び形状のＮＤフィルター等の減
光部材を設ける構成としても同様の効果が得られる。以
上のように上記の例によれば、感光性の基板上に投影さ
れる回路パターンの一部の像を投影光学系の円形投影視
野内で１次元走査方向と交差した方向に延びた直線状の
スリット領域（矩形領域）内に制限して走査露光するよ
うにしたので、焦点深度を拡大させる累進焦点露光方法
を実施する場合は、単に投影光学系の結像面と基板上の
被露光領域内の表面とを相対的に１次元走査の方向に関
して所定量だけ傾けるといった極めて簡単な操作を加え
るだけで、基板上の１つのショット領域内の全体に対し
てほぼ均一な焦点深度拡大効果を伴って回路パターンを
転写することが可能となる。また上記の例によれば、円
形投影視野内で制限される回路パターンの一部の像の直
線的なスリット領域の１次元走査方向に関する幅の最適
化、そのようなスリット領域の１次元走査方向に関する
数（例えば１〜３）の最適化によって、所望の解像力を
達成しつつスループットを向上させた走査露光法が実現
できるといった顕著な効果も得られる。
ードに遮光片を持たせた例を示したが、その他、光路中
において回路パターンＩＲとほぼ共役な位置に遮光した
い領域に応じた大きさ及び形状のＮＤフィルター等の減
光部材を設ける構成としても同様の効果が得られる。以
上のように上記の例によれば、感光性の基板上に投影さ
れる回路パターンの一部の像を投影光学系の円形投影視
野内で１次元走査方向と交差した方向に延びた直線状の
スリット領域（矩形領域）内に制限して走査露光するよ
うにしたので、焦点深度を拡大させる累進焦点露光方法
を実施する場合は、単に投影光学系の結像面と基板上の
被露光領域内の表面とを相対的に１次元走査の方向に関
して所定量だけ傾けるといった極めて簡単な操作を加え
るだけで、基板上の１つのショット領域内の全体に対し
てほぼ均一な焦点深度拡大効果を伴って回路パターンを
転写することが可能となる。また上記の例によれば、円
形投影視野内で制限される回路パターンの一部の像の直
線的なスリット領域の１次元走査方向に関する幅の最適
化、そのようなスリット領域の１次元走査方向に関する
数（例えば１〜３）の最適化によって、所望の解像力を
達成しつつスループットを向上させた走査露光法が実現
できるといった顕著な効果も得られる。
【００４８】上記のごとき本発明によれば、走査露光中
にマスクと基板とを別々の駆動系を用いて移動する場合
にも、マスクのヨーイング情報を計測するようにしてい
るので、マスクと基板との相対的な位置合わせ（重ね合
わせ）誤差を走査露光中に監視することができ、その計
測されたヨーイング情報に基づいてマスクと基板との位
置合わせ誤差を低減することもできる。
にマスクと基板とを別々の駆動系を用いて移動する場合
にも、マスクのヨーイング情報を計測するようにしてい
るので、マスクと基板との相対的な位置合わせ（重ね合
わせ）誤差を走査露光中に監視することができ、その計
測されたヨーイング情報に基づいてマスクと基板との位
置合わせ誤差を低減することもできる。
【００４９】上記のごとき本発明によれば、走査露光中
に基板のヨーイング情報および基板の傾き情報を計測す
るようにしているので、その計測されたヨーイング情報
に基づいてマスクと基板との位置合わせ（重ね合わせ）
誤差を低減することができるばかりでなく、像面に対す
る基板の傾きも所望状態に制御することができ、基板上
に形成されるパターンの像質を向上させることができ
る。
に基板のヨーイング情報および基板の傾き情報を計測す
るようにしているので、その計測されたヨーイング情報
に基づいてマスクと基板との位置合わせ（重ね合わせ）
誤差を低減することができるばかりでなく、像面に対す
る基板の傾きも所望状態に制御することができ、基板上
に形成されるパターンの像質を向上させることができ
る。
【図１】本発明の実施に好適な投影露光装置の構成を示
す図である。
す図である。
【図２】レチクルブラインドを構成するブレードの配置
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図３】（ａ）はウェハホルダー周辺の概略的な構成を
示す図、（ｂ）はレベリングセンサからの光束のウェハ
上への照射状態を示す図である。
示す図、（ｂ）はレベリングセンサからの光束のウェハ
上への照射状態を示す図である。
【図４】本発明に好適な投影露光装置を用いた露光方法
を概略的に示す図である。
を概略的に示す図である。
【図５】走査露光によってウェハ上の任意の位置に照射
される露光量の光軸方向の分布を示す図である。
される露光量の光軸方向の分布を示す図である。
【図６】本発明の走査露光方法によって累進焦点露光法
を行った場合にウェハ上の任意の位置に与えられる像の
強度分布を示す図である。
を行った場合にウェハ上の任意の位置に与えられる像の
強度分布を示す図である。
【図７】レチクルブラインドを構成するブレードの他の
例を示す平面図である。
例を示す平面図である。
【図８】走査露光によってウェハ上の任意の位置に照射
される露光量の光軸方向の分布を示す図である。
される露光量の光軸方向の分布を示す図である。
【図９】他のブレード例を使って走査露光を行った場合
にウェハ上の任意の位置に与えられる像の強度分布を示
す図である。
にウェハ上の任意の位置に与えられる像の強度分布を示
す図である。
【図１０】走査露光によってウェハ上の任意の位置に照
射される露光量の光軸方向の分布を示す図である。
射される露光量の光軸方向の分布を示す図である。
【図１１】従来のステップアンドスキャン露光方式の概
念を説明する図である。
念を説明する図である。
【符号の説明】 １４ … マスクステージ １６ … 基板ホルダー １７ … Ｚステージ １８ … ＸＹステージ ２０Ａ，２０Ｂ … レベリング駆動部 ２１ … モータ ５３ … レベリング制御系 ５４ … Ｚステージ制御系 ＰＬ … 投影光学系 ＢＦ … 投影光学系の最良結像面 Ｒ … レチクル（マスク） ＩＲ … 回路パターン Ｗ … 感光基板
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−247026（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−122013（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−229423（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−12134（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−40417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−208629（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−58930（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−28312（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−57333（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20
Claims (32)
- 【請求項１】露光ビームに対してマスクを第１方向に相
対移動するとともに、投影系を通過する前記露光ビーム
に対して基板を第２方向に相対移動して、前記基板を走
査露光する方法において、 前記走査露光のために前記マスクと前記基板とを各々別
の駆動系を用いて駆動し、 前記走査露光中、前記マスクのヨーイング情報を計測す
ることを特徴とする走査露光方法。 - 【請求項２】前記走査露光中、前記マスクのヨーイング
情報の計測とは独立して、前記基板のヨーイング情報を
計測することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記走査露光中、前記マスクの前記第１方
向に関する位置情報を計測するとともに、前記基板の前
記第２方向に関する位置情報を計測することを特徴とす
る請求項１または２に記載の方法。 - 【請求項４】前記走査露光中、前記計測された情報に基
づいて、前記マスクと前記基板との相対的な位置関係を
所定の許容誤差内に調整することを特徴とする請求項１
〜３のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項５】前記走査露光中、前記投影系の光軸方向に
関する前記基板の位置情報を検出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方法。 - 【請求項６】前記走査露光中、前記検出された光軸方向
に関する位置情報に基づいて、前記基板上における照射
領域内のほぼ中心で、前記投影系の結像面と前記基板と
が合致するように、前記投影系と前記基板との相対的な
位置関係を調整することを特徴とする請求項５に記載の
方法。 - 【請求項７】前記基板上における前記露光ビームの照射
領域内に検出ビームを照射して、前記光軸方向に関する
前記基板の位置情報を検出することを特徴とする請求項
５または６に記載の方法。 - 【請求項８】前記光軸方向に関する前記基板の位置情報
を検出するために前記基板上に照射される検出ビーム
は、その基板上で、前記第２方向に関して所定幅内に分
布するとともに、前記第２方向と直交する方向に関して
所定幅内に分布することを特徴とする請求項５〜７のい
ずれか一項に記載の方法。 - 【請求項９】前記光軸方向に関する位置情報は、前記基
板の傾斜に関する情報を含むことを特徴とする請求項５
〜８のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１０】露光ビームに対してマスクを第１方向に
相対移動するとともに、投影系を通過する前記露光ビー
ムに対して基板を第２方向に相対移動しながら前記基板
を走査露光する方法において、 前記走査露光中、前記基板のヨーイング情報を計測し、 前記走査露光中、前記基板の傾斜に関する情報を検出す
ることを特徴とする走査露光方法。 - 【請求項１１】前記走査露光中、前記計測されたヨーイ
ング情報に基づいて前記マスクと前記基板との相対的な
位置関係を所定のアライメント誤差内に調整するととも
に、前記検出された傾斜に関する情報に基づいて、前記
投影系の結像面と前記基板との相対的な位置関係を調整
することを特徴とする請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】前記投影系の結像面と前記基板との相対
的な位置関係の調整は、前記基板上における露光ビーム
の照射領域のほぼ中心で、前記投影系の結像面と前記基
板とが合致するように行なわれることを特徴とする請求
項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】前記露光ビームの照射領域内に検出ビー
ムを照射して、前記基板の傾斜に関する情報を検出する
ことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記
載の方法。 - 【請求項１４】前記基板の傾斜情報を検出するために前
記基板上に照射される検出ビームは、その基板上で、前
記第２方向に関して所定幅内に分布するとともに、前記
第２方向と直交する方向に関して所定幅内に分布するこ
とを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載
の方法。 - 【請求項１５】前記走査露光中、前記基板の速度情報を
得ることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に
記載の方法。 - 【請求項１６】前記走査露光中、前記マスクの速度情報
を得ることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項
に記載の方法。 - 【請求項１７】前記露光ビームの前記基板上の照射領域
は、前記投影系の光軸を含み、且つ前記第２方向と直交
する方向に沿って直線的に延びる矩形状またはスリット
状に規定されていることを特徴とする請求項１〜１６の
いずれか一項に記載の方法。 - 【請求項１８】請求項１〜１７のいずれか一項に記載の
方法を用いる素子製造方法。 - 【請求項１９】露光ビームに対してマスクを第１方向に
相対移動するとともに、投影系を通過する前記露光ビー
ムに対して、前記マスクのパターンが転写される基板を
第２方向に相対移動して、前記基板を走査露光する走査
型露光装置において、 前記走査露光中、前記マスクを前記第１方向へ駆動する
第１駆動手段と、 前記第1駆動手段とは別に設けられ、前記走査露光中、
前記基板を前記第２方向へ駆動する第２駆動手段と、 前記走査露光中、前記マスクのヨーイング情報を計測す
る第１干渉計と、 を備えたことを特徴とする走査型露光装置。 - 【請求項２０】前記第１干渉計は、前記走査露光中に前
記マスクの前記第１方向に関する位置情報の計測も行う
ことを特徴とする請求項１９に記載の装置。 - 【請求項２１】前記走査露光中、前記マスクのヨーイン
グ情報の計測とは独立して、前記基板のヨーイング情報
を計測する第２干渉計を備えたことを特徴とする請求項
１９または２０に記載の装置。 - 【請求項２２】前記第２干渉計は、前記走査露光中に前
記基板の前記第２方向に関する位置情報の計測も行うこ
とを特徴とする請求項２１に記載の装置。 - 【請求項２３】前記走査露光中に前記投影系の光軸方向
に関する前記基板の位置情報を検出する検出手段をさら
に備えたことを特徴とする請求項１９〜２２のいずれか
一項に記載の装置。 - 【請求項２４】前記投影系の光軸方向に関する前記基板
の位置情報は、前記基板の傾斜に関する情報を含むこと
を特徴とする請求項２３に記載の装置。 - 【請求項２５】露光ビームに対してマスクを第１方向に
相対移動するとともに、投影系を通過する前記露光ビー
ムに対して基板を第２方向に相対移動して、前記基板を
走査露光する走査型露光装置において、 前記走査露光中、前記基板のヨーイング情報を計測する
干渉計と、 前記走査露光中、前記基板の傾斜に関する情報を検出す
る検出手段と、 を備えたことを特徴とする走査型露光装置。 - 【請求項２６】前記検出手段は、前記露光ビームの照射
領域内に検出ビームを照射して検出を行うことを特徴と
する請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項２７】前記走査露光中、前記検出手段の検出結
果に基づいて前記基板の傾斜を調整する調整手段をさら
に備えたことを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか
一項に記載の装置。 - 【請求項２８】前記露光ビームの前記基板上の照射領域
は、前記投影系の光軸を含み、且つ前記第２方向と直交
する方向に沿って直線的に延びる矩形状またはスリット
状に規定されていることを特徴とする請求項１９〜２７
のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項２９】前記投影系は、その光軸が折り曲げられ
ることなく一直線に伸びていることを特徴とする請求項
１９〜２８のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項３０】前記投影系は縮小系であって、 前記マスクと前記基板の各々は、前記走査露光中に、前
記投影系の投影倍率に応じた速度で移動することを特徴
とする請求項１９〜２９のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項３１】前記投影系は屈折素子のみからなる両側
テレセントリックな光学系であって、 前記露光ビームの照射領域は、前記投影系の円形イメー
ジフィールド内に包含されるように定められることを特
徴とする請求項１９〜３０のいずれか一項に記載の装
置。 - 【請求項３２】請求項１９〜３１のいずれか一項に記載
の装置を用いる素子製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10332501A JP3123524B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 走査露光方法、走査型露光装置、及び素子製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10332501A JP3123524B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 走査露光方法、走査型露光装置、及び素子製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30203998A Division JP3161430B2 (ja) | 1991-03-06 | 1998-10-23 | 走査露光方法、走査露光装置、及び素子製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10364411A Division JP3123526B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | 走査型露光装置、及び該装置を用いる素子製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11219903A JPH11219903A (ja) | 1999-08-10 |
| JP3123524B2 true JP3123524B2 (ja) | 2001-01-15 |
Family
ID=18255651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10332501A Expired - Lifetime JP3123524B2 (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 走査露光方法、走査型露光装置、及び素子製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3123524B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101549582B1 (ko) | 2014-07-25 | 2015-09-02 | 주식회사 리움 | 부착식 차량 비상 표시 장치 |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP10332501A patent/JP3123524B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101549582B1 (ko) | 2014-07-25 | 2015-09-02 | 주식회사 리움 | 부착식 차량 비상 표시 장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11219903A (ja) | 1999-08-10 |
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