JP3271760B2 - 走査露光方法、走査型露光装置、及び前記方法を用いるデバイス製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体集積回路
又は液晶表示素子等をリソグラフィ工程で製造する際に
使用される投影露光装置に関し、特に所謂スリットスキ
ャン露光方式で露光を行う投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をリソグ
ラフィ工程で製造する際に、露光光のもとでフォトマス
ク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）のパタ
ーン像を投影光学系を介して感光基板上に投影する投影
露光装置が使用されている。斯かる装置として、スリッ
トスキャン露光方式の投影露光装置が知られている。

【０００３】図６は従来のスリットスキャン露光方式の
投影露光装置を示し、この図６において、光源系１から
射出された露光光ＩＬは、ミラー２、視野絞り３、リレ
ーレンズ４、ミラー５及びコンデンサーレンズ６を経て
均一な照度でレチクル７を照明する。光源系１は、水銀
灯又はレーザー光源等の光源及びオプティカルインテグ
レータ等より構成されている。また、視野絞り３の配置
面とレチクル７の下面のパターン形成面とは共役であ
り、視野絞り３によりレチクル７のパターン形成面にス
リット状の照明領域が設定されている。この場合、レチ
クル７に平行な面内で図６に平行な方向をＸ方向、図６
に垂直な方向をＹ方向として、スリット状の照明領域の
長手方向がＹ方向に設定され、レチクル７とそのスリッ
ト状の照明領域との相対走査の方向はＸ方向であるとす
る。

【０００４】レチクル７は、レチクル７にＸ方向及びＹ
方向への移動並びに回転を行うレチクルＸＹθステージ
８の上に保持され、レチクルＸＹθステージ８はレチク
ル側ベース９上に摺動自在に支持されている。レチクル
ＸＹθステージ８上の相対走査方向であるＸ方向の一端
に移動鏡１０が固定され、Ｘ軸用のレーザー干渉計１１
からのレーザービームが移動鏡１０により反射されてい
る。Ｘ軸用のレーザー干渉計１１は、移動鏡１０からの
レーザービームと参照鏡からのレーザービームとの干渉
ビームを光電変換することにより、レチクルＸＹθステ
ージ８のＸ方向の座標を検出している。また、レチクル
ＸＹθステージ８の相対走査の方向に垂直なＹ方向の座
標及び回転角は、図示省略した静電容量センサーにより
計測されている。Ｘ軸用のレーザー干渉計１１の計測座
標及びそれら静電容量センサーによる計測結果が主制御
系１２に供給され、主制御系１２はレチクルＸＹθステ
ージ８の移動速度、位置及び回転角を露光シーケンスに
応じて設定する。

【０００５】露光光ＩＬのもとで、レチクル７上のパタ
ーンの像が投影光学系１３を介してウエハ１４上に投影
露光される。この際、ウエハ１４上の１ショット分の領
域に対して、レチクル７上のスリット状の照明領域の共
役像、即ち投影光学系１３の露光フィールドが小さいの
で、レチクル７を例えば−Ｘ方向に走査するのに同期し
てウエハ１４をＸ方向に一定速度で走査することによ
り、ウエハ１４上の１ショット分の領域への露光が行わ
れる。そのため、ウエハ１４は、ウエハ１４にＸ方向及
びＹ方向への移動を行うウエハＸＹステージ１５上に保
持され、ウエハＸＹステージ１５はウエハ側ベース１６
上に摺動自在に支持されている。

【０００６】また、ウエハＸＹステージ１５上のＸ方向
の端部に移動鏡１７が固定され、Ｘ軸用のレーザー干渉
計１８からのレーザービームが移動鏡１７により反射さ
れている。図示省略するも、ウエハＸＹステージ１５上
のＹ方向の端部に移動鏡が固定され、図示省略したＹ軸
用のレーザー干渉計からのレーザービームがその移動鏡
により反射されている。Ｘ軸用のレーザー干渉計１８及
びＹ軸用のレーザー干渉計は、それぞれウエハＸＹステ
ージ１５上の移動鏡からのレーザービームと参照鏡から
のレーザービームとの干渉光を光電変換して、ウエハＸ
Ｙステージ１５のＸ座標及びＹ座標を検出する。これら
Ｘ座標及びＹ座標も主制御系１２に供給され、主制御系
１２はウエハＸＹステージ１５の移動速度及び位置を露
光シーケンスに応じて設定する。

【０００７】次に、従来のスリットスキャン露光方式で
露光を行う際の、ウエハ１４及びレチクル７の相対走査
方法について説明する。先ず、露光時にはウエハ１４
は、露光面の各点でそれぞれ露光量が一定になるように
等速度でＸ方向に走査する必要があるため、レーザー干
渉計１８の計測結果に基づいて速度制御が行われる。具
体的に、レーザー干渉計１８の計測結果であるＸ方向の
座標の微分値に適当なフィルタリングを施して、その値
が一定になるように制御される。

【０００８】一方、投影光学系１３のレチクル７からウ
エハ１４への縮小倍率をβ（β＜１）とすると、その際
のレチクル７の−Ｘ方向への走査は、レーザー干渉計１
８による計測結果に対して縮小倍率の逆数である１／β
を乗じた値と、レーザー干渉計１１による計測結果との
差を算出し、この差が０になるように位置制御すること
によって行われていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術
においては、ウエハ１４及びレチクル７の相対走査時の
速度安定性が要求される。そのため、ウエハＸＹステー
ジ１５及びレチクルＸＹθステージ８として、それぞれ
比較的大きな重量を有し、慣性を利用した外乱の影響が
少ないステージを採用することによって、安定した等速
度運動でウエハ１４及びレチクル７を相対走査してい
た。

【００１０】それら比較的大きな重量を持つウエハＸＹ
ステージ１５及びレチクルＸＹθステージ８は等速運動
中は安定している。しかしながら、レチクル７とウエハ
１４との相対位置（レーザー干渉計の計測結果の差）が
ずれた場合には、その重量のために制御性が悪くなり、
ウエハ１４上に露光された像に歪が生ずる一因になると
いう不都合があった。

【００１１】更に、レチクル７及びウエハ１４は、相対
走査方向に垂直なＹ方向及び回転方向に対しては実質的
に静止させる必要があり、そのためには、レチクル７と
ウエハ１４との相対位置をＹ方向及び回転方向に調整す
る微小位置制御可能な機構が必要である。従来はウエハ
ＸＹステージ１５及びレチクルＸＹθステージ８がその
微小位置制御可能な機構を兼ねていた。しかしながら、
両ステージ共に比較的大きな重量を有するため、応答性
が悪いと共に制御が複雑であるという不都合があった。
即ち、従来のスリットスキャン露光方式の投影露光装置
では、相対走査方向の定速度駆動制御並びにＸ方向、Ｙ
方法及び回転方向の位置合わせを同時に精度よく制御す
ることが困難であるという不都合があった。

【００１２】また、スリットスキャン露光方式で露光す
る場合には、走査露光中にもレチクル及びウエハの位置
を継続して高精度に計測する必要がある。本発明は斯か
る点に鑑み、スリットスキャン露光方式で第１物体とし
てのレチクルのパターンを第２物体としてのウエハ上に
転写する際に、レチクル及びウエハの少なくとも一方の
位置を高精度に計測できる走査露光方法及び走査型露光
装置を提供することを目的とする。

【００１３】更に本発明は、レチクル及びウエハの相対
走査方向の定速度駆動、並びにレチクルとウエハとの位
置合わせを同時に高精度に行うことができるようにする
ことをも目的とする。また、本発明はその走査露光方法
を用いて高精度にデバイスを製造できるデバイス製造方
法を提供することをも目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の走査
型露光装置は、露光ビームに対して第１物体（７）を移
動するのに同期して第２物体（１４）を移動することに
より、その第２物体を走査露光する走査型露光装置にお
いて、その露光ビームの照射領域（４３）のほぼ中心を
通る計測軸を有し、その第１物体が同期移動される走査
方向と交差する非走査方向に関するその第１物体の位置
情報を計測する非走査方向用の干渉計システム（３５）
を備えたものである。また、本発明による第２の走査型
露光装置は、露光ビームに対して第１物体を移動するの
に同期して第２物体を移動することによりその第２物体
を走査露光する走査型露光装置において、その第１物体
を保持する可動体と、その同期移動される走査方向に関
するその第１物体の位置情報を検出するための複数の計
測軸を有する走査方向用の干渉計システムと、その複数
の計測軸に対応してその可動体上に分離して配置された
反射面と、を備えたものである。

【００１５】また、本発明による第３の走査型露光装置
は、露光ビームに対して第１物体を移動するのに同期し
て第２物体を移動することによりその第２物体を走査露
光する走査型露光装置において、その走査露光中、その
第１物体の移動平面内における、その同期移動の方向に
関するその第１物体の位置情報とその同期移動の方向と
交差する方向に関するその第１物体の位置情報とその第
１物体の回転情報とを検出するために３つの計測軸を有
する干渉計システムを備えたものである。これらの場
合、その第１物体を移動するための第１駆動システム
と、該第１駆動手段とは独立して、その第２物体を移動
するための第２駆動システムとをさらに備えることが望
ましい。また、その第１駆動システムは、その第１物体
がその露光ビームで走査されるようにその第１物体を動
かす第１駆動手段と、その第１駆動システムによりその
第１物体が同期移動しているときにその第１駆動手段と
は独立して、その露光ビームとその第１物体とを相対移
動する第２駆動手段とを有することが望ましい。

【００１６】また、本発明による第４の走査型露光装置
は、露光ビームに対して第１物体を移動するのに同期し
て第２物体を移動することによりその第２物体を走査露
光する走査型露光装置において、その第１物体のパター
ン像をその第２物体上に投影する投影系と、その第２物
体のアライメント情報を検出するアライメント系とを備
え、その投影系の光軸とそのアライメント系の検出中心
とはその第２物体の同期移動の方向に離れて配置されて
いるものである。また、本発明による第１のデバイス製
造方法は、本発明の走査型露光装置を用いて露光を行う
工程を含むものである。

【００１７】次に、本発明による走査露光方法は、露光
ビームに対して第１物体を移動するのに同期して第２物
体を移動することによりその第２物体を走査露光する走
査露光方法において、その露光ビームの照射領域の中心
を通る計測軸を有する第１干渉計システムを使って、そ
の第１物体の同期移動の方向と交差する方向に関するそ
の第１物体の位置情報を計測するものである。また、本
発明による第２のデバイス製造方法は、本発明の走査露
光方法を用いるものである。

【００１８】

【作用】斯かる本発明によれば、一例としてその第１物
体（マスク）の同期移動方向に交差する方向の位置は干
渉計システムによって計測される。更に、その干渉計シ
ステムの計測軸は露光ビームの照射領域のほぼ中心を通
るため、例えばその第１物体が微小回転していても、そ
の照射領域に対してその第１物体の位置が高精度に計測
される。

【００１９】また、例えばマスクよりなる第１物体
（７）を駆動する手段が、相対走査駆動部及びガイド部
を有する第１駆動手段と、その第１物体に並進移動及び
回転を行わせる第２駆動手段とに分離されている場合に
は、これら２個の駆動手段がそれぞれ独立に制御され
る。従って、その第１駆動手段としては、例えば相対走
査時に安定した等速度運動が行えるような重量のあるス
テージ及び１軸方向のみに高精度で長距離の駆動が可能
なガイドを使用し、その第２駆動手段としては、例えば
並進方向及び回転方向に微小量の動作が可能で軽量な制
御性の良好なステージ及びガイドを使用することによ
り、等速性及び位置制御性の良好なスリットスキャン露
光が行われる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明による走査露光方法及び走査型
露光装置の一実施例につき図１〜図５を参照して説明す
る。図１は、本例のスリットスキャン露光方式の投影露
光装置を示し、この図１において、レチクル７に平行な
面内で図１の紙面に垂直な方向にＸ軸、図１の紙面に平
行な方向にＹ軸をとり、ＸＹ平面に垂直にＺ軸をとる。
また、スリットスキャン露光の際の相対走査方向をＸ方
向とする。

【００２１】先ず、レチクル７用のステージ系におい
て、レチクル側ベース１９にはＸ方向に長いエアガイド
を形成し、レチクル側ベース１９上にＸＹ平面内でＸ方
向に摺動自在にレチクル側走査ステージ２０を載置す
る。そして、レチクル側走査ステージ２０上にＸＹ平面
内での並進及び回転ができる状態でレチクル側微動ステ
ージ２１を載置し、レチクル側微動ステージ２１上にレ
チクル７を保持する。露光時には、レチクル７のパター
ン領域を、照明光学系２２からの露光光ＩＬによるスリ
ット状の照明領域で照明し、そのスリット状の照明領域
に対してレチクル７をＸ方向に走査する。照明光学系２
２は、光源、シャッター、オプティカルインテグレー
タ、スリット状の照明領域を設定するための視野絞り及
びコンデンサーレンズ等より構成されている。

【００２２】レチクル側微動ステージ２１上には、３個
の移動鏡（図１では移動鏡３３のみを表示）を固定し、
これら３個の移動鏡から反射されるレーザービームを用
いて、３個のレーザー干渉計（図１ではレーザー干渉計
３５のみを表示）によりそれぞれレチクル側微動ステー
ジ２１の位置検出を行う。これらレーザー干渉計による
計測結果を主制御系２３に供給する。３個の位置計測結
果より、レチクル側微動ステージ２１のＸＹ平面内での
位置及び回転角が求められる。主制御系２３は、相対走
査用の駆動装置２４を介してレチクル側走査ステージ２
０の動作を制御し、微動制御用の駆動装置２５を介して
レチクル側微動ステージ２１の動作を制御することによ
り、レチクル７の相対走査速度及び位置の制御を行う。

【００２３】露光時には、レチクル７のパターン領域内
のスリット状の照明領域のパターン像が投影光学系１３
を介してウエハ１４上に投影露光される。ウエハ１４用
のステージ系において、ウエハ側ベース２６にはＸ方向
に長いエアガイドを形成し、ウエハ側ベース２６上にＸ
Ｙ平面内でＸ方向に摺動自在にウエハ側Ｘステージ２７
を載置する。そして、ウエハ側Ｘステージ２７上にＸＹ
平面内でＹ方向への移動ができる状態でウエハ側Ｙステ
ージ２８を載置し、ウエハ側Ｙステージ２８上にウエハ
１４を保持する。なお、図示省略するも、ウエハ側Ｙス
テージ２８とウエハ１４との間には、Ｚステージ及びレ
ベリング用のステージ等が設けられている。ウエハ側Ｘ
ステージ２７上の一端にはステッピングモーター２９を
固定し、ステッピングモーター２９によりボールねじ３
０を介してウエハ側Ｙステージ２８をＹ方向に駆動す
る。

【００２４】ウエハ側Ｙステージ２８上には、３個の移
動鏡（図１では移動鏡４５のみを表示）を固定し、これ
ら３個の移動鏡から反射されるレーザービームを用い
て、３個のレーザー干渉計（図１ではレーザー干渉計４
７Ｂのみを表示）によりそれぞれウエハ側Ｙステージ２
８の位置検出を行う。これらレーザー干渉計による計測
結果も主制御系２３に供給する。３個の位置計測結果よ
り、ウエハ側Ｙステージ２８のＸＹ平面内での位置及び
回転角が求められる。主制御系２３は、駆動装置３１を
介してウエハ側Ｘステージ２７及びウエハ側Ｙステージ
２８の動作を制御することにより、ウエハ１４の相対走
査速度及び位置の制御を行う。

【００２５】図２は図１のレチクルステージ系の平面図
であり、この図２において、レチクル側ベース１９上に
Ｘ方向に２列のエアーガイド１９ａ及び１９ｂを形成
し、エアーガイド１９ａ及び１９ｂの両側にそれぞれＸ
方向に一列に電磁石３２Ａ及び３２Ｂを埋め込む。ま
た、エアーガイド１９ａ及び１９ｂの上にレチクル側走
査ステージ２０を載置し、レチクル側走査ステージ２０
上にレチクル側微動ステージ２１を載置する。レチクル
側走査ステージ２０の裏面には永久磁石が埋め込まれ、
レチクル側走査ステージ２０はＸ方向にリニアモーター
方式で駆動される。また、リニアモーターの熱がレチク
ル側微動ステージ２１側に伝導しないように、レチクル
側走査ステージ２０には冷却機能（例えば、温度制御さ
れた気体または流体を循環する方式）がついている。レ
チクル側微動ステージ２１のＹ方向の端部には、Ｙ軸に
垂直でＸ方向に長い反射面を有する移動鏡３３を取り付
け、レチクル側微動ステージ２１のＸ方向の端部の２箇
所に、Ｘ軸に垂直な反射面を有する移動鏡３４Ａ及び３
４Ｂを取り付ける。

【００２６】そして、移動鏡３３に対向するようにＹ軸
用のレーザー干渉計３５をレチクル側ベース１９に対し
て固定するように配置し、移動鏡３４Ａに対向するよう
にＸ軸用のレーザー干渉計３６Ａをレチクル側ベース１
９に対して固定するように配置し、移動鏡３４Ｂに対向
するように回転計測用のレーザー干渉計３６Ｂをレチク
ル側ベース１９に対して固定するように配置する。Ｙ軸
用のレーザー干渉計３５により計測されたレチクル側微
動ステージ２１のＹ座標データＲＳｙ、Ｘ軸用のレーザ
ー干渉計３６Ａにより計測されたレチクル側微動ステー
ジ２１のＸ座標データＲＳｘ、及び回転計測用のレーザ
ー干渉計３６Ｂにより計測されたレチクル側微動ステー
ジ２１の回転角データＲＳθを図１の主制御系２３に供
給する。尚、Ｘ軸用のレーザー干渉計３６Ａのビーム
は、光路が長い為に独立した空調機構（図示省略）が搭
載されている。具体的には、ビーム光路を覆う固定カバ
ー（筒）を、移動鏡３４Ａと固定鏡（例えば投影光学系
１３の鏡筒部に固定）との各々に向かうビームを射出す
るビームスプリッターと移動鏡との間の光路、及び／又
はそのビームスプリッターと固定鏡との間の光路のほぼ
全域又は一部を覆うように設ける。その固定カバーの内
部に温度制御された気体を流しても良い。

【００２７】また、図２のレチクル側走査ステージ２０
上には、レチクル側微動ステージ２１をそれぞれＸ方向
に微動するアクチュエータ３８，４０及びレチクル側微
動ステージ２１をＹ方向に微動するアクチュエータ４２
を固定する。アクチュエータ３８及び４０とレチクル側
微動ステージ２１との接触位置はほぼ移動鏡３４Ａ及び
３４Ｂと対称な位置である。そして、レチクル側微動ス
テージ２１は３対のばね３７Ａ，３７Ｂ、３９Ａ，３９
Ｂ及び４１Ａ，４１Ｂを介してそれぞれアクチュエータ
３８、４０及び４２の方向に付勢されている。３個のア
クチュエータ３８，４０及び４２の変位量を調整するこ
とにより、レチクル側微動ステージ２１及びレチクル７
にＸＹ平面内での移動及び回転を行わせることができ
る。

【００２８】また、レチクル７上には露光光ＩＬにより
Ｙ方向に長いスリット状の照明領域４３が形成される
が、この照明領域４３の中心４３ａを通りＹ軸に平行な
直線上に、Ｙ軸用のレーザー干渉計３５の光軸が設定さ
れている。レチクル７を回転させる際には、その照明領
域４３の中心４３ａを軸として回転させる必要がある
が、レチクル７をＸ方向に走査するとその中心４３ａも
レチクル７上の位置が変化する。そこで、３個のアクチ
ュエータ３８，４０及び４２の変位量を調整することに
より、その中心４３ａの位置に追従してレチクル７の回
転中心をずらすようにする。

【００２９】図３はウエハステージ系を示す平面図であ
り、この図３において、ウエハ側ベース２６上にＸ方向
に２列のエアーガイド２６ａ及び２６ｂを形成し、エア
ーガイド２６ａ及び２６ｂの両側にそれぞれＸ方向に一
列に電磁石４４Ａ及び４４Ｂを埋め込む。また、エアー
ガイド２６ａ及び２６ｂの上にウエハ側Ｘステージ２７
を載置し、ウエハ側Ｘステージ２７上にウエハ側Ｙステ
ージ２８を載置する。ウエハ側Ｘステージ２７の裏面に
は永久磁石が埋め込まれ、ウエハ側Ｘステージ２７はＸ
方向にリニアモーター方式で高精度に駆動される。リニ
アモーターの熱がウエハ側Ｙステージ２８側に伝導しな
いように、ウエハ側Ｘステージ２７には冷却機能がつい
ている。また、ウエハ側Ｘステージ２７上にＹ方向に２
列のエアーガイド２７ａ及び２７ｂを形成し、これらエ
アーガイド２７ａ及び２７ｂに沿ってステッピングモー
ター２９によりウエハ側Ｙステージ２８をＹ方向に駆動
する。

【００３０】このウエハ側Ｙステージ２８のＹ方向の端
部には、Ｙ軸に垂直でＸ方向に長い反射面を有する移動
鏡４５を取り付け、Ｘ方向の端部には、Ｘ軸に垂直でＹ
方向に長い反射面を有する移動鏡４６を取り付ける。そ
して、移動鏡４５に対向するようにＸ方向に所定間隔を
開けて、Ｙ軸用のレーザー干渉計４７Ａ及び回転計測用
のレーザー干渉計４７Ｂをウエハ側ベース２６に対して
固定するように配置し、移動鏡４６に対向するようにＸ
軸用のレーザー干渉計４８をウエハ側ベース２６に対し
て固定するように配置する。Ｙ軸用のレーザー干渉計４
７Ａにより計測されたウエハ側Ｙステージ２８のＹ座標
データＷＳｙ、Ｘ軸用のレーザー干渉計４８により計測
されたウエハ側Ｙステージ２８のＸ座標データＷＳｘ、
及び回転計測用のレーザー干渉計４７Ｂにより計測され
たウエハ側Ｙステージ２８の回転角データＷＳθが図１
の主制御系２３に供給されている。

【００３１】この場合、レーザー干渉計４７Ａの光軸と
レーザー干渉計４８の光軸との交点に投影光学系１３の
光軸が位置する。また、投影光学系１３のＹ方向の側方
にオフ・アクシス方式のアライメント系４９が配置され
ているが、レーザー干渉計４７Ｂの光軸上にそのアライ
メント系４９の検出中心が位置し、且つアライメント系
４９の検出中心を通りＸ軸に平行な直線上にレーザー干
渉計４８の光軸がある。また、図２のスリット状の照明
領域４３の投影光学系１３によるウエハ１４上の共役像
の領域が、Ｙ方向に長いスリット状の露光領域４３Ｐで
ある。但し、図２の照明領域４３のＹ方向の端部はレチ
クル７の遮光部で多少けられるため、露光領域４３Ｐの
Ｙ方向の長さは、照明領域４３そのものの共役像の長さ
よりも短くなっている。

【００３２】次に、図１の実施例のスリットスキャン露
光時の制御方法につき説明する。一般にレチクル７のパ
ターンはウエハ１４上に縮小投影される。その理由は、
縮小投影する方がレチクル７のパターンの寸法やゴミ管
理等の点で有利となるからである。ところが、レチクル
７からウエハ１４への投影倍率をβとすると、スリット
スキャン露光時は、その投影倍率βの逆数を乗じた分だ
けレチクル側のステージをウエハ側のステージに対して
高速で駆動する必要がある。従って、露光時の相対走査
及びステージ制御に対する処理能力は、レチクル側のス
テージの駆動能力に依存する場合が多い。

【００３３】また、図１の主制御系２３は、ウエハ１４
をＸ方向及びＹ方向へ移動する際に駆動装置３１にウエ
ハ用のＸ方向駆動指令ＯＤＷｘ及びＹ方向駆動指令ＯＤ
Ｗｙを発する。Ｘ方向駆動指令ＯＤＷｘ及びＹ方向駆動
指令ＯＤＷｙは、それぞれウエハ側Ｘステージ２７のリ
ニアモーター及びウエハ側Ｙステージ２８用のステッピ
ングモーター２９の動きを制御するものである。更に、
主制御系２３は、レチクル７を相対走査方向であるＸ方
向へ移動する際に、走査用の駆動装置２４にレチクル用
の第１の駆動指令ＯＤＲ１を発し、レチクル７にＸＹ平
面内での移動及び回転を行わせる際に、微動用の駆動装
置２５にレチクル用の第２の駆動指令ＯＤＲ２を発す
る。第１の駆動指令ＯＤＲ１はレチクル側走査ステージ
２０のリニアモーターの動作を制御し、第２の駆動指令
ＯＤＲ２はレチクル側微動ステージ２１の３個のアクチ
ュエータ３８，４０，４２（図２参照）の動作を制御す
る。

【００３４】ここで図４のフローチャート及び図５を参
照して制御方法の一例を説明する。図５（ａ）はレチク
ル７とスリット状の照明領域４３との相対的な位置関係
を示し、図５（ｂ）はウエハ１４とスリット状の露光領
域４３Ｐとの相対的な位置関係を示す。そして、本例で
はレチクル７のパターンの縮小像を、それぞれウエハ１
４上の隣り合う２個のショット領域５０Ａ及び５０Ｂに
順次露光するものとする。説明の便宜上、初期状態で
は、図５（ａ）の照明領域４３の中心がレチクル１７の
中心の位置Ａに在り、図５（ｂ）の露光領域４３Ｐの中
心がウエハ１４の第１のショット領域５０Ａの中心の位
置ＡＰに在るとする。更に、初期状態では、レチクル７
はＸ方向に速度Ｖ／βで走査され、ウエハ１４は−Ｘ方
向に速度Ｖで走査されており、レチクル７とウエハ１４
との相対的な位置及び回転角の誤差は０であるものとす
る。この初期状態から図４のステップ１０１に移行す
る。

【００３５】図４のステップ１０１において、図１の主
制御系２３は、ウエハ側Ｘステージ２７を速度Ｖで−Ｘ
方向に等速で駆動し、レチクル側走査ステージ２０を速
度Ｖ／βでＸ方向に等速で駆動する。ウエハ側Ｘステー
ジ２７を等速で駆動するには、主制御系２３はレーザー
干渉計４８から供給されるＸ座標データＷＳｘの微分値
をサンプリングして、この微分値が速度Ｖに対応する一
定値になるようにＸ方向駆動指令ＯＤＷｘを発令する。
同様に、レチクル側走査ステージ２０を等速で駆動する
には、主制御系２３はレーザー干渉計３６Ａから供給さ
れるＸ座標データＲＳｘの微分値をサンプリングして、
この微分値が速度Ｖ／βに対応する一定値になるように
第１の駆動指令ＯＤＲ１を発する。

【００３６】しかしながら、等速制御だけでは、レチク
ル７とウエハ１４との相対的な位置ずれ及び回転が生じ
ている可能性がある。そこで、主制御系２３は、ウエハ
側Ｙステージ２８の位置制御及びレチクル側微動ステー
ジ２１の位置制御を行う。即ち、主制御系２３は、ウエ
ハ１４側のＸ座標データＷＳｘとレチクル７側のＸ座標
データＲＳｘ／βとの差分ＷＳｘ−ＲＳｘ／β、ウエハ
１４側のＹ座標データＷＳｙとレチクル７側のＹ座標デ
ータＲＳｙ／βとの差分ＷＳｙ−ＲＳｙ／β、ウエハ１
４側の回転角データＷＳθとレチクル７側の回転角デー
タＲＳθとの差分ＷＳθ−ＲＳθをサンプリングする。

【００３７】そして、主制御系２３は、駆動装置３１に
Ｙ方向駆動指令ＯＤＷｙを発し、駆動装置２５に第２の
駆動指令ＯＤＲ２を発して、それら３個の差分が所定の
値になるように位置制御を行う。これにより、図５
（ａ）において、照明領域４３の中心は位置Ａからレチ
クル７のパターン領域外の位置Ｂに達し、図５（ｂ）に
おいて、露光領域４３Ｐの中心は位置ＡＰからウエハ１
４の第１のショット領域５０Ａの外の位置ＢＰに達し
て、１回目のスリットスキャン露光が完了する。

【００３８】次に、ステップ１０２において、主制御系
２３は、ウエハ側Ｘステージ２７を一度減速してからＸ
方向に加速するように駆動し、ウエハ側Ｙステージ２８
を一度Ｙ方向に加速してから減速する。これと並行し
て、主制御系２３は、レチクル側走査ステージ２０を減
速して、レチクル側微動ステージ２１の位置を基準位置
へリセットする。これにより、図５（ａ）において、照
明領域４３の中心は位置Ｂから更に外側の位置Ｃに達し
て停止し、図５（ｂ）において、露光領域４３Ｐの中心
は位置ＢＰからウエハ１４の第２のショット領域５０Ｂ
の外側の位置ＣＰに達する。この位置ＣＰにおいて、ウ
エハ側Ｘステージ２７は既にＸ方向への等速度走査を開
始している。

【００３９】次に、ステップ１０３において、主制御系
２３は、ウエハ側Ｘステージ２７をＸ方向に速度Ｖで等
速度で駆動し、ウエハ側Ｙステージ２８の位置を位置制
御により安定させる。これにより、ウエハ側Ｙステージ
２８の加速及び減速による振動が減衰する。また、これ
と並行して、レチクル側走査ステージ２０を−Ｘ方向に
加速する。これにより、図５（ａ）において、照明領域
４３の中心は位置Ｃからレチクル７に近い位置Ｄに達
し、図５（ｂ）において、露光領域４３Ｐの中心は位置
ＣＰからウエハ１４の第２のショット領域５０Ｂに近い
位置ＤＰに達する。位置Ｄにおいて、レチクル側走査ス
テージ２０はＸ方向へ速度Ｖ／βで等速移動を開始して
いる。従って、レチクル７とウエハ１４との相対走査速
度は設計値に達しているが、レチクル７とウエハ１４と
の相対位置及び相対回転角は、ずれている可能性があ
る。

【００４０】そこでステップ１０４に移行して、主制御
系２３は、ウエハ側Ｘステージ２７を速度ＶでＸ方向に
等速で駆動し、レチクル側走査ステージ２０を速度Ｖ／
βで−Ｘ方向に等速で駆動する。更に、主制御系２３
は、ウエハ側Ｙステージ２８の位置制御及びレチクル側
微動ステージ２１の位置制御を行う。即ち、主制御系２
３は、ウエハ１４側のＸ座標データＷＳｘとレチクル７
側のＸ座標データＲＳｘ／βとの差分ＷＳｘ−ＲＳｘ／
β、ウエハ１４側のＹ座標データＷＳｙとレチクル７側
のＹ座標データＲＳｙ／βとの差分ＷＳｙ−ＲＳｙ／
β、ウエハ１４側の回転角データＷＳθとレチクル７側
の回転角データＲＳθとの差分ＷＳθ−ＲＳθをサンプ
リングする。そして、主制御系２３は、駆動装置３１に
Ｙ方向駆動指令ＯＤＷｙを発し、駆動装置２５に第２の
駆動指令ＯＤＲ２を発して、それら３個の差分が所定の
値になるように位置制御を行う。

【００４１】このようにしてレチクル７とウエハ１４と
の位置ずれが補正される。このとき、図５（ａ）に示す
ように、照明領域４３の中心はレチクル７のパターン領
域の外側の位置Ｅに在り、図５（ｂ）に示すように、露
光領域４３Ｐの中心はウエハ１４の第２のショット領域
５０Ｂの外側の位置ＥＰに在る。その後、ステップ１０
５において、レチクル７とウエハ１４との等速度駆動及
び位置ずれ補正が完了した時点で、図５（ａ）に示すよ
うに、照明領域４３の中心はレチクル７のパターン領域
の直前の位置Ｆに在り、図５（ｂ）に示すように、露光
領域４３Ｐの中心はウエハ１４の第２のショット領域５
０Ｂの直前の位置ＦＰに在る。

【００４２】そして、ステップ１０１と同様の制御を行
うことにより、図５（ａ）に示すように、照明領域４３
はレチクル７を中心の位置Ｇまで相対的に走査し、図５
（ｂ）に示すように、露光領域４３Ｐはウエハ１４の第
２のショット領域５０Ｂを中心の位置ＧＰまで相対的に
走査する。その後、ステップ１０１以下の動作を繰り返
すことにより、ウエハ１４の第２の前ショット領域５０
Ｂ及びその次のショット領域へのレチクル７のパターン
の縮小像の露光が行われる。

【００４３】上述のように本例によれば、レチクル７側
のステージが相対走査用のレチクル側走査ステージ２０
と位置合わせ用のレチクル側微動ステージ２１とに分離
され、且つレチクル側走査ステージ２０とレチクル側微
動ステージ２１とが独立に駆動できるようになってい
る。このため、レチクル７及びウエハ１４をそれぞれ定
速度で駆動している際にも、レチクル７とウエハ１４と
の位置ずれを容易且つ迅速に補正できる。従って、レチ
クル７のパターンの像を歪なくウエハ１４の各ショット
領域に露光することができる。

【００４４】更に、本実施例では、レチクル側走査ステ
ージ２０の上にレチクル側微動ステージ２１が搭載され
ている。そこで、レチクル側走査ステージ２０及びレチ
クル側微動ステージ２１の重量をそれぞれＭ１及びＭ２
とすると、相対走査用のリニアモーターは（Ｍ１＋Ｍ
２）の重量のステージ２０，２１を駆動するのに対し
て、図２のアクチュエータ３８，４０，４２は重量Ｍ２
のレチクル側微動ステージ２１の駆動を行うことにな
る。従って、位置補正の応答性が良好である。また、レ
チクル側走査ステージ２０上でレチクル側微動ステージ
２１に加速度ａを与えたときに、レチクル側走査ステー
ジ２０に作用する反作用によるレチクル側走査ステージ
２０の加速度をｂとすると、次式が成立する。 Ｍ２・ａ＝（Ｍ１＋Ｍ２）ｂ

【００４５】従って、加速度ｂは加速度ａよりも小さく
なり、レチクル側微動ステージ２１の位置制御を行って
も、レチクル側走査ステージ２０の定速走査はほとんど
影響されない。このため、安定した速度制御が行われ
る。なお、上述実施例では、投影光学系１３として屈折
光学系が使用されているため、レチクル７上の照明領域
４３は矩形のスリット状である。これに対して、投影光
学系１３として反射屈折光学系を使用した場合等には、
レチクル７上の照明領域４３は円弧状に形成されること
がある。

【００４６】なお、本発明は上述実施例に限定されず本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得るこ
とは勿論である。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、所定の干渉計が使用さ
れているため、例えば第１物体（マスク）の位置が高精
度に計測される。また、第１物体（マスク）の駆動手段
を、第１物体を相対走査するための第１駆動手段と第１
物体の位置調整を行うための第２駆動手段とに分離した
場合には、第１物体及び第２物体（感光基板）共に等速
性を保つための最適制御と相対位置合わせのための最適
制御とを分離でき、第１物体及び第２物体の相対走査方
向の駆動並びに第１物体と第２物体との位置合わせを同
時に高精度に行うことができる利点がある。また、第２
駆動手段は相対走査のための機構を含まず軽量にできる
ため、第１物体と第２物体との位置合わせを高い応答性
で実行できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の投影露光装置の全体を示す
構成図である。

【図２】図１のレチクル側ステージ系を示す平面図であ
る。

【図３】図１のウエハ側ステージを系示す平面図であ
る。

【図４】その実施例のスリットスキャン露光動作時の制
御方法の一例を示すフローチャートである。

【図５】（ａ）はレチクルと照明領域との相対位置関係
を示す平面図、（ｂ）は図５（ａ）に対応するウエハと
露光領域との相対位置関係を示す平面図である。

【図６】従来のスリットスキャン露光方式の投影露光装
置を示す構成図である。

【符号の説明】 ７ レチクル １４ ウエハ １９ レチクル側ベース ２０ レチクル側走査ステージ ２１ レチクル側微動ステージ ２３ 主制御系 ２６ ウエハ側ベース ２７ ウエハ側Ｘステージ ２８ ウエハ側Ｙステージ ３５，３６Ａ，３６Ｂ，４７Ａ，４７Ｂ，４８ レーザ
ー干渉計 ４３ スリット状の照明領域 ４３Ｐ スリット状の露光領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１８ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521 G03F 9/00 G12B 5/00 H01L 21/68

Claims (27)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光ビームに対して第１物体を移動する
   のに同期して第２物体を移動することにより、前記第２
   物体を走査露光する走査型露光装置において、 前記露光ビームの照射領域のほぼ中心を通る計測軸を有
   し、前記第１物体が同期移動される走査方向と交差する
   非走査方向に関する前記第１物体の位置情報を計測する
   非走査方向用の干渉計システムを備えたことを特徴とす
   る走査型露光装置。
2. 【請求項２】 前記走査方向に関する前記第１物体の位
   置情報を計測する走査方向用の干渉計システムをさらに
   備えたことを特徴とする請求項１に記載の走査型露光装
   置。
3. 【請求項３】 前記走査方向用の干渉計システムは複数
   の計測軸を有し、前記第１物体の回転情報も計測するこ
   とを特徴とする請求項２に記載の走査型露光装置。
4. 【請求項４】 露光ビームに対して第１物体を移動する
   のに同期して第２物体を移動することにより、前記第２
   物体を走査露光する走査型露光装置において、 前記第１物体を保持する可動体と、 前記同期移動される走査方向に関する前記第１物体の位
   置情報を検出するための複数の計測軸を有する走査方向
   用の干渉計システムと、 前記複数の計測軸に対応して前記可動体上に分離して配
   置された反射面と、 を備えたことを特徴とする走査型露光装置。
5. 【請求項５】 前記走査方向と交差する非走査方向に関
   して前記第１物体の位置情報を検出する非走査方向用の
   干渉計システムと、前記非走査方向に関する前記第１物体の位置情報を計測
   するために前記走査方向 に沿って前記可動体上に延設さ
   れた反射面と、 を備えたことを特徴とする請求項４に記載の走査型露光
   装置。
6. 【請求項６】 前記非走査方向用の干渉計システムの計
   測軸は前記露光ビームの照明領域のほぼ中心を通ること
   を特徴とする請求項５に記載の走査型露光装置。
7. 【請求項７】 前記第１物体のパターンの像を前記第２
   物体上に投影するための投影系と、 前記第２物体のアライメント情報を検出するアライメン
   ト系と、 をさらに備えたことを特徴とする請求項１から６のいず
   れか一項に記載の走査型露光装置。
8. 【請求項８】 前記投影系の光軸と前記アライメント系
   の検出位置とは、前記第２物体の同期移動の方向に離れ
   ていることを特徴とする請求項７に記載の走査型露光装
   置。
9. 【請求項９】 前記投影系の光軸を通る計測軸を有し、
   前記第２物体の計測を行う第１干渉計システムをさらに
   備えたことを特徴とする請求項７又は８に記載の走査型
   露光装置。
10. 【請求項１０】 前記アライメント系の検出中心を通る
    計測軸を有し、前記第２物体の計測を行う第２干渉計シ
    ステムをさらに備えたことを特徴とする請求項７から９
    のいずれか一項に記載の走査型露光装置。
11. 【請求項１１】 前記投影系の光軸と前記アライメント
    系の検出中心とを通る計測軸を有し、前記第２物体の計
    測を行う第３干渉計システムを備えたことを特徴とする
    請求項７から１０のいずれか一項に記載の走査型露光装
    置。
12. 【請求項１２】 露光ビームに対して第１物体を移動す
    るのに同期して第２物体を移動することにより、前記第
    ２物体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、前記第１物体の移動平面内における、
    前記同期移動の方向に関する前記第１物体の位置情報と
    前記同期移動の方向と交差する方向に関する前記第１物
    体の位置情報と前記第１物体の回転情報とを検出するた
    めに３つの計測軸を有する干渉計システムを備えたこと
    を特徴とする走査型露光装置。
13. 【請求項１３】 前記干渉計システムは、前記同期移動
    の方向に沿って配置された２つの計測軸と前記同期移動
    の方向と交差する方向に沿って配置された１つの計測軸
    を有することを特徴とする請求項１２に記載の走査型露
    光装置。
14. 【請求項１４】 前記第１物体は、前記同期移動中に前
    記露光ビームの照射領域の中心を軸として回転可能であ
    ることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に
    記載の走査型露光装置。
15. 【請求項１５】 前記第１物体を移動するための第１駆
    動システムと、 該第１駆動手段とは独立して、前記第２物体を移動する
    ための第２駆動システムとをさらに備えたことを特徴と
    する請求項１から１４のいずれか一項に記載の走査型露
    光装置。
16. 【請求項１６】 前記第１駆動システムは、前記第１物
    体が前記露光ビームで走査されるように前記第１物体を
    動かす第１駆動手段と、前記第１駆動システムにより前
    記第１物体が同期移動しているときに前記第１駆動手段
    とは独立して、前記露光ビームと前記第１物体とを相対
    移動する第２駆動手段とを有することを特徴とする請求
    項１５に記載の走査型露光装置。
17. 【請求項１７】 前記第２駆動システムは、前記第２物
    体が前記露光ビームで走査されるように前記第２物体を
    動かす第３駆動手段と、前記第２物体が前記第３駆動手
    段により移動しているときに前記第３駆動手段とは独立
    して、前記第２物体を移動する第４駆動手段とを有する
    ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の走査型露
    光装置。
18. 【請求項１８】 露光ビームに対して第１物体を移動す
    るのに同期して第２物体を移動することにより、前記第
    ２物体を走査露光する走査型露光装置において、 前記第１物体のパターン像を前記第２物体上に投影する
    投影系と、 前記第２物体のアライメント情報を検出するアライメン
    ト系とを備え、 前記投影系の光軸と前記アライメント系の検出中心とは
    前記第２物体の同期移動の方向に離れて配置されている
    ことを特徴とする走査型露光装置。
19. 【請求項１９】 請求項１から１８のいずれか一項に記
    載の走査型露光装置を用いて露光を行う工程を含むデバ
    イス製造方法。
20. 【請求項２０】 露光ビームに対して第１物体を移動す
    るのに同期して第２物体を移動することにより前記第２
    物体を走査露光する走査露光方法において、 前記露光ビームの照射領域の中心を通る計測軸を有する
    第１干渉計システムを使って、前記第１物体の同期移動
    の方向と交差する方向に関する前記第１物体の位置情報
    を計測することを特徴とする走査露光方法。
21. 【請求項２１】 前記第１物体の同期移動の方向に関す
    る前記第１物体の位置情報を第２干渉計システムを用い
    て計測することを特徴とする請求項２０に記載の走査露
    光方法。
22. 【請求項２２】 前記第２干渉計システムは複数の計測
    軸を有し、前記第１物体の回転情報も計測することを特
    徴とする請求項２１に記載の走査露光方法。
23. 【請求項２３】 前記第１物体のパターンの像を前記第
    ２物体上に投影する投影系の光軸を通る計測軸を有する
    第３干渉計システムを用いて前記第２物体の計測を行う
    ことを特徴とする請求項２０から２２のいずれか一項に
    記載の走査露光方法。
24. 【請求項２４】 前記第２物体のアライメント情報を検
    出するアライメント系の検出中心を通る計測軸を有する
    第４干渉計システムを使って、前記第２物体の計測を行
    うことを特徴とする請求項２０から２３のいずれか一項
    に記載の走査露光方法。
25. 【請求項２５】 前記第１物体のパターンの像を前記第
    ２物体上に投影するための投影系の光軸を通り、かつ前
    記第２物体のアライメント情報を検出するアライメント
    系の検出中心を通る計測軸を有する第５干渉計システム
    を用いて前記第２物体の計測を行うことを特徴とする請
    求項２０から２４のいずれか一項に記載の走査露光方
    法。
26. 【請求項２６】 前記第１物体は、前記同期移動中に前
    記露光ビームの照射領域の中心を軸として回転可能であ
    ることを特徴とする請求項２０から２５のいずれか一項
    に記載の走査露光方法。
27. 【請求項２７】 請求項２０から２６のいずれか一項に
    記載の走査露光方法を用いるデバイス製造方法。