JP3303827B2

JP3303827B2 - 露光方法、及び該方法を用いる素子製造方法

Info

Publication number: JP3303827B2
Application number: JP06566999A
Authority: JP
Inventors: 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2002-07-22
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JPH11317365A

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、特にパルス発光する光
源を用いて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。斯かる投影露光装置におい
ては、解像力をより向上することが求められているが、
解像力を向上するため１つの方法が露光光の短波長化で
ある。現在実用化レベルにある光源の中で波長が比較的
短いものは、ＡｒＦエキシマレーザー（波長：１９３ｎ
ｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長：２４８ｎｍ）等
のエキシマレーザー及び金属蒸気レーザー等である。し
かしながら、エキシマレーザー光源及び金属蒸気レーザ
ー光源はパルス発光（パルス発振）型であるため、その
使用に際しては水銀灯のような連続発光の光源の場合と
は違う配慮が必要である。

【０００３】図７は従来のパルス発光型のレーザー光源
を備えた投影露光装置を示し、この図７において、パル
ス発光型のレーザー光源１から射出されたレーザービー
ムＬＢは、ビームエクスパンダ２によりビーム径が拡大
されて第１フライアイレンズ３に入射する。第１フライ
アイレンズ３の後側焦点面にはレンズエレメントの個数
に応じて２次光源が形成され、これら２次光源から発散
するレーザー光がそれぞれ偏向ミラー４及びコンデンサ
ーレンズ５を経て第２フライアイレンズ６に入射する。
第２フライアイレンズ６の後側焦点面にもレンズエレメ
ントの個数に応じて２次光源が形成され、これら２次光
源から発散するレーザー光がそれぞれ第１リレーレンズ
７及び偏向ミラー８を介して視野絞り９上に集光され
る。この視野絞り９の開口部に集光されるレーザー光
は、フライアイレンズ６の各レンズエレメントから射出
される互いにインコヒーレントで且つそれぞれ正規分布
的な照度分布を有する多数のレーザー光を重畳したもの
である。

【０００４】視野絞り９の開口を通過した露光光として
のパルスレーザー光ＩＬは、第２リレーレンズ１０及び
コンデンサーレンズ１１を経て均一な照度でレチクル１
２を照明する。視野絞り９の配置面はレチクル１２のパ
ターン形成面と共役であり、視野絞り９の開口の形状に
より、レチクル１２上のパルスレーザー光ＩＬによる照
明領域が設定される。パルスレーザー光ＩＬのもとで、
レチクル１２のパターンの像が投影光学系１３を介して
ウエハステージ１４上のウエハ１５上に結像投影され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
パルス発光型のレーザー光源を用いた投影露光装置とし
ては、レチクル１２のパターン形成面のチップパターン
の像を一括してウエハ１５上に露光する一括露光方式が
主流であった。そのため、投影光学系１３もそのチップ
パターンの像を一度に露光するだけの露光フィールドを
備えていた。ところが、近年は露光光を短波長化するの
みならず、レチクル１２上のより大きいチップパターン
の像をウエハ１５上に露光する大フィールド化に対する
要求も高まっている。

【０００６】大フィールド化に対する要求に応えるため
には、レチクル１２及びウエハ１５を視野絞り９により
設定される例えばスリット状の照明領域に対して同期し
て走査する所謂スリットスキャン露光方式が有効であ
る。これにより、レチクル１２上のその照明領域よりも
広いパターンの像をウエハ１５上に露光することができ
る。しかしながら、パルス発光型のレーザー光源を使用
する投影露光装置において単純にそのスリットスキャン
露光方式を適用すると、ウエハ１５上の露光位置により
露光されるパルスレーザー光ＩＬの数がばらついて、照
度むらが発生するという不都合があった。

【０００７】また、露光光を短波長化して例えば真空紫
外域のレーザー光を使用する場合には、通常の屈折素子
では透過率特性が悪くなることから、屈折素子のみから
なる屈折投影系では所望の結像特性を得ることが困難と
なる。そこで、露光光を短波長化した場合には、色収差
が無く光の吸収も少ない反射素子を含んだ反射屈折投影
系が有利である。但し、反射素子では、良像範囲が光軸
から所定量だけ離れた円弧状の領域であることから、大
フィールド化に対応するためには、特にスリットスキャ
ン露光方式が有効である。しかしながら、パルス発光型
のレーザー光源と反射屈折投影系とを備えた投影露光装
置に対してスリットスキャン露光方式を適用した場合に
は、屈折投影系を備えた投影露光装置の場合と同様に、
ウエハの走査とレーザー光源のパルス発光のタイミング
との関係等により、ウエハ上の露光位置によりパルスレ
ーザー光の照度むらが生じてしまう。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑み、パルス発光型の
光源を用いてスリットスキャン露光方式で露光を行う場
合に、被露光基板（感光基板）上の照度むらを低減させ
ることができる露光方法を提供することを目的とする。
更に本発明は、その露光方法を用いた素子製造方法を提
供することをも目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、マスク（１２）のパターンの像を投影光学系（２７
〜３３）を介して被露光基板（１５）上に投影すること
により被露光基板（１５）を露光する露光方法であっ
て、被露光基板（１５）を露光するために、露光光（Ｌ
Ｂ）をパルス発光しつつ、マスク（１２）を第１方向
（−Ｚ方向）に移動するとともに被露光基板（１５）を
第２方向（Ｘ方向）に移動し、被露光基板（１５）を露
光するときに、露光光（ＬＢ）のパルス発光のタイミン
グを補正して、被露光基板（１５）上での照度むらを少
なくするようにしたものである。また、請求項２に記載
の発明は、請求項１の露光方法において、被露光基板
（１５）を保持する基板ステージ（３５）の位置をモニ
ターし、このモニター結果に基いて、そのパルス発光の
タイミングの補正を行うようにしたものである。また、
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の露光方法に
おいて、被露光基板（１５）上の各露光点に対してそれ
ぞれ整数回のパルス発光を行うようにしたものである。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１、２、又は３
の露光方法において、マスク（１２）の移動中に、その
マスクのその第１方向の位置情報とヨーイング情報とを
干渉計（２３）を用いて計測し、被露光基板（１５）の
移動中に、その被露光基板のその第２方向の位置情報と
ヨーイング情報とを干渉計（３７）を用いて計測するよ
うにしたものである。更に、請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれか一項の露光方法において、被露
光基板（１５）の露光するために、別々の駆動装置（２
４，３８）を用いて、そのマスクとその被露光基板とを
互いに異なる速度で移動するようにしたものである。ま
た、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか
一項の露光方法を用いた素子製造方法である。

【００１０】

【作用】斯かる本発明によれば、露光光のパルス発光の
タイミングを補正するようにしているので、被露光基板
を移動しながらスリットスキャン方式で露光を行う場合
にも被露光基板上の照度むらを低減することができる。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図１〜図４を
参照して説明する。本実施例は、パルス発光型のレーザ
ー光源及び反射屈折投影系を備えたスリットスキャン露
光方式の投影露光装置に本発明を適用したものである。
図１は本実施例の投影露光装置の全体の構成を示し、こ
の図１において、エキシマレーザー光源等のパルスレー
ザー光源１６から射出されたレーザービームＬＢは、ビ
ームエクスパンダ、オプティカルインテグレータ、開口
絞り、リレーレンズ系及び可変視野絞り等よりなるビー
ム整形光学系１７に入射する。ビーム整形光学系１７か
ら射出された露光光としてのパルスレーザー光ＩＬが、
ミラー１８及びコンデンサーレンズ１９を経て均一な照
度でレチクル１２を照明する。

【００１６】レチクル１２はレチクルステージ２０上に
保持され、レチクルステージ２０のＺ方向（図１の紙面
内の上下方向）の一端に移動鏡２１が取り付けられ、レ
チクルステージ２０及び移動鏡２１はガイド２２に沿っ
てＺ方向に等速移動できるように支持されている。レチ
クルステージ２０にはＺ方向への移動及びヨーイング補
正のための微小回転等を行うための駆動装置２４が接続
されている。また、ガイド２２に対して固定されたレー
ザー干渉計２３からのレーザービームが移動鏡２１に反
射され、レーザー干渉計２３によりレチクル１２のＺ方
向の位置及びヨーイング量が常時計測され、これらの計
測データＳ１が主制御系２５に供給されている。主制御
系２５は、駆動装置２４を介してレチクル１２の動作を
制御し、ビーム整形光学系１７中の可変視野絞りの開口
の形状等を制御すると共に、レーザー光源制御装置２６
を介してパルスレーザー光源１６の発光動作を制御す
る。

【００１７】レチクル１２のパターンを通過したパルス
レーザー光ＩＬは、第１レンズ群２７を経て第１凹面鏡
２８に導かれ、ここでの反射により所定の縮小倍率が得
られる。第１凹面鏡２８で反射されたパルスレーザー光
は、第２レンズ群２９を経て光路屈曲用の平面反射鏡３
０で反射されて負レンズ３１を介して第２凹面鏡３２に
入射し、ここでの反射により等倍よりやや大きい倍率が
与えられる。第２凹面鏡３２で反射されたパルスレーザ
ー光は、負レンズ３１を経て第３レンズ群３３により縮
小倍率が与えられてウエハ１５に入射する。ウエハ１５
上にはレチクル１２の照明領域のパターンが１／４倍に
縮小して転写される。第１レンズ群２７〜第３レンズ群
３３により投影光学系が構成されている。

【００１８】ウエハ１５は、微小回転自在なウエハホル
ダー３４上に保持され、ウエハホルダー３４はウエハス
テージ３５上に固定されている。ウエハステージ３５
は、図１の紙面内の左右方向であるＸ方向及び図１の紙
面に垂直なＹ方向よりなる２次元平面内でウエハ１５を
位置決めするＸＹステージ、及びＺ方向にウエハ１５を
位置決めするＺステージ等より構成されている。ウエハ
ステージ３５上にレーザー干渉計３７からのレーザービ
ームを反射するための移動鏡３６が固定され、レーザー
干渉計３７はウエハ１５のＸＹ平面内での位置及びヨー
イング量を常時計測し、この計測データが主制御系２５
に供給されている。主制御系２５は、駆動装置３８を介
してウエハステージ３５の動作を制御する。

【００１９】図２は図１のビーム整形光学系１７中の構
成要素を示し、回転板３９は図１のビーム整形光学系１
７のレーザービームＬＢの入射部に配置されているもの
である。回転板３９の周縁部のレーザービームＬＢの通
過領域には、レーザービームＬＢに対する透過率が段階
的に変化しているＮＤフィルター板４０Ａ，４０Ｂ，４
０Ｃ，‥‥が装着され、主制御系２５が駆動装置４１を
介して回転板３９の回転角を調整することにより、図１
のウエハ１５に照射されるパルスレーザー光ＩＬの照度
を所望の範囲に設定することができる。図示省略する
も、例えば図１のウエハステージ３５上には、パルスレ
ーザー光ＩＬの照度をモニターするための照射量モニタ
ーが配置されている。

【００２０】図２において、２枚の長いブレード４２
Ａ，４２Ｂ及び２枚の短かいブレード４４Ａ，４４Ｂに
より可変視野絞りが構成されている。これらブレード４
２Ａ，４２Ｂ及び４４Ａ，４４Ｂで囲まれた円弧状の開
口４６Ｑが、レチクル１２上の照明領域に対応する。ま
た、主制御系２５が駆動装置４３を介してブレード４２
Ａ及び４２Ｂの間隔を調整し、駆動装置４５を介してブ
レード４４Ａ及び４４Ｂの間隔を調整することにより、
開口４６Ｑの大きさを調整することができる。この開口
４６Ｑのレチクル１２のパターン形成面での投影像の領
域がレチクル１２上の円弧状の照明領域である。

【００２１】図３はレチクル１２上の照明領域４６を示
し、照明領域４６は間隔Ｌの平行な２個の円周と間隔Ｍ
の平行な２個の直線とにより囲まれた円弧状の領域であ
る。即ち、照明領域４６の長手方向の幅はＭであり、そ
の長手方向に垂直な幅の狭い方向（ＤＲ方向）の照明領
域４６の幅はどこでもＬである。この幅の狭いＤＲ方向
にレチクル１２を走査することにより、照明領域４６内
のパルスレーザー光がレチクル１２上のより広いパター
ン領域を順次照明する。また、図３のＤＲ方向は図１の
−Ｚ方向と同じである。

【００２２】本実施例でスリットスキャン露光を行う際
には、図１において、レチクル１２上の円弧状の照明領
域４６をパルスレーザー光ＩＬで照明した状態で、駆動
装置２４及びレチクルステージ２０を介してレチクル１
２を−Ｚ方向（即ち、図３のＤＲ方向）に一定の速度Ｖ
で走査する。その照明領域４６と共役なウエハ１５上の
露光領域４６Ｐに、その照明領域４６内のレチクル１２
のパターンの像が結像投影される。また、第１レンズ群
２７〜第３レンズ群３３よりなる投影光学系のレチクル
１２からウエハ１５に対する投影倍率をβとして（本例
ではβ＝１／４）、駆動装置３８及びウエハステージ３
５を介してウエハ１５をＸ方向に一定の速度β・Ｖで走
査する。

【００２３】レチクル１２及びウエハ１５を走査する際
には、例えばレチクル１２上の所定のアライメントマー
クとウエハ１５上の所定のアライメントマークとが合致
したときの、レーザー干渉計２３の計測値とレーザー干
渉計３７の計測値との差を基準値として記憶しておき、
レーザー干渉計２３の計測値とレーザー干渉計３７の計
測値との差がその予め記憶した基準値となるように駆動
装置２４及び３８の動作を制御する。従って、レチクル
１２及びウエハ１５は常に所定の関係で互いに静止した
状態で、それぞれ照明領域４６及び露光領域４６Ｐに対
して幅の狭い方向に走査される。

【００２４】次に、円弧状の露光領域４６Ｐの幅の狭い
方向、即ち相対的な走査方向の幅の条件につき説明す
る。図４（ａ）は本実施例のウエハ１５上の円弧状の露
光領域４６Ｐを示し、この図４（ａ）において、露光領
域４６Ｐに対してウエハ１５が走査される方向をＤＷ方
向（これはＸ方向でもある）とすると、投影光学系の投
影倍率がβであるため、ＤＷ方向の露光領域４６Ｐの幅
はβ・Ｌである。また、図１のパルスレーザー光源１６
のパルス発光の周期（即ち、発光周波数の逆数）をＴと
して、スリットスキャン露光を行っているときに１周期
Ｔの間にウエハ１５がＤＷ方向に走査される距離をΔＬ
とする。この場合、露光領域４６Ｐの走査方向であるＤ
Ｗ方向の幅β・Ｌを、距離ΔＬの整数倍に設定する。ま
た、ウエハ１５のＤＷ方向の速度はβ・Ｖであるため、
距離ΔＬはＴ・β・Ｖである。即ち、ｎを１以上の整数
として次式が成立する。

【数１】β・Ｌ＝ｎ・ΔＬ＝ｎ・Ｔ・β・Ｖ

【００２５】図４（ａ）において、レチクル１２上の照
明領域のウエハ１５上の投影像としての露光領域４６Ｐ
の相対的な走査方向（ＤＷ方向）の幅β・Ｌが、光源１
６のパルス発光の１周期の間にウエハ１５がそのＤＷ方
向に移動する距離ΔＬのｎ倍（ｎは１以上の整数）であ
るとする。即ち、次式が成立している。 β・Ｌ＝ｎ・ΔＬこの場合、ウエハ１５上で光源１６がパルス発光した時
点でその露光領域４６Ｐのエッジ部に在る露光位置を点
Ｐ１として、１回のパルス発光でウエハ１５上の各露光
位置に照射されるエネルギー量をΔＥとする。従って、
パルス発光時に露光領域４６Ｐのエッジ部に在る点には
ΔＥ／２のエネルギーが照射される。すると、点Ｐ１に
照射されるエネルギー量ＥP1は次のようになる。ＥP1＝２・ΔＥ／２＋（ｎ−１）・ΔＥ＝ｎ・ΔＥまた、パルス発光時に露光領域４６Ｐのエッジ部の僅か
に内側に在る点Ｐ２については、露光領域４６Ｐの中に
在る間にｎ回のパルス発光が行われるので、点Ｐ２に照
射されるエネルギー量もｎ・ΔＥとなり、ウエハ１５上
の全ての露光位置において照射されるエネルギー量はそ
れぞれｎ・ΔＥとなり、照度むらは無くなる。これに対
して、図４（ｂ）に示すように、照明領域のウエハ１５
上の露光領域４６Ｐの相対的な走査方向（ＤＷ方向）の
幅β・Ｌ１が、光源１６のパルス発光の１周期の間にウ
エハ１５がそのＤＷ方向に移動する距離ΔＬ１の例えば
３．５倍であるとする。この場合、ウエハ１５上で光源
１６がパルス発光した時点でその露光領域４６Ｐのエッ
ジ部に在る露光位置を点Ｑ１とすると、点Ｑ１に照射さ
れるエネルギー量ＥQ1は、３．５・ΔＥとなる。また、
パルス発光時に露光領域４６Ｐのエッジ部の僅かに内側
に在る点Ｑ２に照射されるエネルギー量ＥQ2は４・ΔＥ
となり、パルス発光時に露光領域４６Ｐのエッジ部の僅
かに外側に在る点Ｑ３に照射されるエネルギー量ＥQ3は
３・ΔＥとなる。従って、ウエハ１５上の露光位置に応
じて照射されるエネルギー量は３・ΔＥ〜４・ΔＥの間
でばらつくため、照度むらが発生する。繰り返しになる
が、図４を用いて照度むらの低減原理を具体的に説明す
る。図４（ａ）では、β・Ｌ＝３・ΔＬの場合を示して
いる。このときには、例えばパルス発光があった時点で
露光領域４６Ｐのエッジ部に存在するウエハ１５上の点
Ｐ１は、それに続くパルス発光時点で順次位置Ｐ１Ａ，
Ｐ１Ｂ，Ｐ１Ｃと走査される。また、１回のパルス発光
で露光領域４６Ｐの内部の露光点に照射される露光エネ
ルギーをΔＥとすると、露光点Ｐ１には、３・ΔＥ（＝
ΔＥ／２＋２・ΔＥ＋ΔＥ／２）の露光エネルギーが照
射される。また、例えばパルス発光があった時点で露光
領域４６Ｐのエッジ部の内側に存在するウエハ１５上の
露光点Ｐ２は、それに続くパルス発光時点で順次位置Ｐ
２Ａ，Ｐ２Ｂ，Ｐ２Ｃと走査される。そして、露光点Ｐ
２には、３・ΔＥの露光エネルギーが照射される。従っ
て、本例によれば、ウエハ１５上の露光領域４６Ｐによ
って走査される全ての露光点に対して、同一のｎ・ΔＥ
の露光エネルギーが照射される。従って、照度むらがな
くなり、ウエハ１５上の結像特性が向上する。但し、露
光エネルギーにはパルス発光毎のばらつきがあるので、
このばらつきの影響については後述する。

【００２６】それに対して、例えば図４（ｂ）に示すよ
うに、露光領域４６Ｐの走査方向であるＤＷ方向の幅を
β・Ｌ１として、この幅β・Ｌ１を、パルスレーザー光
源１６のパルス発光の１周期Ｔの間にウエハ１５がＤＷ
方向に走査される距離ΔＬの３．５倍とする。この場
合、パルス発光があった時点で露光領域４６Ｐのエッジ
部に存在するウエハ１５上の露光点Ｑ１には、３．５・
ΔＥの露光エネルギーが照射され、パルス発光があった
時点で露光領域４６Ｐのエッジ部の内側に存在するウエ
ハ１５上の露光点Ｑ２には、４・ΔＥの露光エネルギー
が照射され、パルス発光があった時点で露光領域４６Ｐ
のエッジ部の外側に存在するウエハ１５上の露光点Ｑ３
には、３・ΔＥの露光エネルギーが照射される。従っ
て、照度むらが発生していることが分かる。

【００２７】次に、本実施例でスリットスキャン露光方
式で露光を行う場合の動作について説明する。先ず、図
１においてウエハ１５のＸ方向への走査速度β・Ｖは、
パルスレーザー光ＩＬのウエハ１５上での１パルス当り
の平均的な照度Ｐ、ウエハ１５に塗布されたレジストの
感度Ｓ及びパルスレーザー光ＩＬのパルス発光毎の照度
のばらつきΔＰi （ｉ＝１，２，‥‥）により決定され
る。また、上述のように本例ではウエハ１５上の各露光
点にｎ回パルスレーザー光ＩＬが照射されるので、各露
光点の積算照度ＰＴは次のようになる。但し、Σは添字
ｉに関する１からｎまでの和を意味する。

【数２】ＰＴ＝Σ（Ｐ＋ΔＰi ）

【００２８】これにより、パルスレーザー光ＩＬが照射
される回数ｎを大きくする程に積算照度ＰＴのばらつ
き、即ち照度むらが減少することが分かる。従って、そ
の積算照度ＰＴのばらつきをどの程度に抑えるかによっ
て、パルスレーザー光ＩＬの照射の回数（パルス数）ｎ
の値が決定される。例えばｎを２０に設定すると、照度
むらは０．０５％程度に抑制される。また、ウエハ１２
上の各露光点の積算照度ＰＴはほぼｎ・Ｐであるため、
レジスト感度Ｓより、図１のパルスレーザー光源１６か
ら射出されるレーザービームＬＢのパワーをどの程度に
設定すればよいかが決定される。この決定されたレベル
にパルスレーザー光源１６のレーザービームＬＢのパワ
ーを設定するために、図２に示すように、主制御系２５
は各種透過率のＮＤフィルター板が装着された回転板３
９の角度を対応する角度に設定する。

【００２９】次に、図３に示すように、レチクル１２上
の照明領域４６の走査方向であるＤＲ方向の幅Ｌに対応
させて、レチクル１２及びウエハ１５の駆動速度を設定
する。先ず、図４（ａ）において、ウエハ１５上の露光
領域４６ＰのＤＷ方向の幅はβ・Ｌであり、ＤＷ方向の
ウエハ１５の走査速度はβ・Ｖである。また、図１のパ
ルスレーザー光源１６のパルス発光の周期Ｔの間にウエ
ハ１５が方向ＤＷに移動する距離はＴ・β・Ｖである。
従って、（数１）と同じ次の関係が成立している。

【数３】β・Ｌ＝ｎ・ΔＬ＝ｎ・Ｔ・β・Ｖ

【００３０】これにより、レチクル１２の走査方向への
走査速度Ｖは次のようになる。この走査速度Ｖを用いて
ウエハ１５の走査速度はβ・Ｖに設定される。

【数４】Ｖ＝Ｌ／（ｎ・Ｔ）また、機構部の構成によりレチクル１２の走査速度Ｖに
は上限Ｖmax があるので、（数４）より、Ｖ≦Ｖmax と
なるように、レチクル１２上の照明領域４６の走査方向
の幅Ｌの値を調整する。そのためには、図２のブレード
４２Ａ及び４２Ｂの間隔を調整すればよい。その後、ス
リットスキャン露光方式でレチクル１２のパターンの像
をウエハ１５上に露光すると、ウエハ１５上の全ての露
光領域において、パルスレーザー光ＩＬによる照度がほ
ぼ同一レベルとなり、良好な転写特性が得られる。

【００３１】なお、以上の説明ではパルスの発光間隔
（周期Ｔ）を一定としていたが、例えば走査速度ＶをＶ
max 、幅ＬをＶmax に対応した値としたままで周期Ｔを
調整するようにしても良い。これは、主制御系２５から
の指令に基づいて制御装置２６により行われる。また、
図２のブレード４２Ａ及び４２Ｂの間隔（Ｌ）が固定の
場合には、予め定められたｎの値に基づいて（数４）よ
り図１のパルスレーザー光源１６のパルス発光の周期
Ｔ、及び／又はレチクル１２の走査速度Ｖを調整するよ
うにしても良い。要は、投影像４６Ｐとウエハ１５とが
その投影像４６Ｐの走査方向の巾（β・Ｌ）だけ相対移
動する間に整数ｎ回だけパルス発光させるように、間隔
Ｌ、周期Ｔ、走査速度Ｖのうちの少なくとも１つを調整
すれば良い。このとき、ｎの値は、ウエハ上で要求され
る所望の照度均一性を達成するのに最低限必要なパルス
数（前述の如く、パルス間のエネルギー量のばらつきに
応じて一義的に定められる）であることが望ましい。
尚、この必要パルス数の決定方法は、例えば特開平３−
１７９３５７号公報に開示されている。また、パルス発
光の周期Ｔの変更によりレーザービームのパワーが変化
する場合には、図２の回転板３９の角度を調整してレー
ザービームのパワーを再調整する必要がある。

【００３２】また、本実施例では、レチクル１２の走査
速度Ｖ、パルス発光の周期Ｔ及びレチクル１２上の円弧
状の照明領域４６の走査方向の幅Ｌの間には、１以上の
整数ｎを用いて、（数４）の関係があればよい。従っ
て、（数４）を満たす範囲内で、走査速度Ｖは振動の少
ない最適速度に近い速度、パルス発光の周期Ｔはパルス
毎の照度むらが最も少なく出力が安定した周期に近い周
期、照明領域の幅Ｌは歪曲収差の平均化及びウエハ１５
のレベリング等を考慮した最適幅に近い幅にそれぞれ設
定することができる。これにより、ウエハ１５上の照度
むらを最小限に維持した上で、投影露光装置としての性
能を最大限に引き出すことができる。すなわち、本実施
例ではｎの値を照度均一性を達成するのに必要なパルス
数に定めた上で、例えば装置のスループットを重視する
場合には走査速度ＶをＶmaxとし、周期Ｔと幅Ｌとの少
なくとも一方を調整すれば良く、また投影光学系の結像
特性（歪曲収差等）を重視する場合には幅Ｌを最適な結
像特性が得られる幅に設定し、周期Ｔと走査速度Ｖとの
少なくとも一方を調整するようにしても良い。

【００３３】なお、本実施例の方法を適用しても、実際
にはウエハステージ３５の位置誤差分だけ照度むらが生
じる虞がある。そこで、パルスレーザー光源１６のパル
ス発光の直前にウエハステージ３５の位置をモニターし
て、パルス発光時にウエハステージ３５の位置を補正す
るか、又はパルス発光のタイミングをそのステージの位
置誤差分だけ補正すれば、照度むらをより少なくするこ
とができる。

【００３４】次に、本発明の他の実施例につき図５及び
図６を参照して説明する。本実施例は、図７に示すよう
に投影光学系として屈折投影系を用いた投影露光装置に
本発明を適用したものである。図５は本例の投影露光装
置の投影光学系１３の近傍の構成を示し、パルスレーザ
ー光ＩＬのもとでレチクル１２のパターン像がウエハ１
５上に露光される。そのパルスレーザー光ＩＬはレチク
ル１２上の矩形の照明領域を照明し、レチクル１２はそ
の照明領域の幅の狭い方向であるＸ方向に一定速度Ｖで
走査される。それに同期して、投影光学系１３の投影倍
率をβとして、ウエハ１５は−Ｘ方向に速度β・Ｖで走
査される。

【００３５】図６は、図５のウエハ１５上の矩形の露光
領域４８を示し、露光領域４８内にレチクル１２のパタ
ーンが露光されている。露光領域４８の走査方向（−Ｘ
方向）の幅はβ・Ｌ２であり、長手方向の幅はβ・Ｍ２
（Ｍ２＞Ｌ２）である。この場合、円形の領域４９を図
５の投影光学系１３の最大限の露光領域とすると、露光
領域４８の長手方向の幅β・Ｍ２は、円形の露光領域４
９の直径とほぼ等しい。これに対して、通常の一括露光
方式の場合のウエハ１５上の露光領域５０は、円形の露
光領域４９に内接するほぼ正方形の領域である。従っ
て、矩形の露光領域４８に対してウエハ１５を−Ｘ方向
に走査して露光を行うことにより、一括露光方式の場合
よりも幅の広い領域に露光を行うことができる。

【００３６】また、パスルレーザー光ＩＬの発光周期を
Ｔとして、周期Ｔの間にウエハ１５が−Ｘ方向に走査さ
れる距離をΔＬ２とすると、本例ではその露光領域４８
の走査方向である−Ｘ方向の幅β・Ｌ２を、１以上の整
数ｎを用いて次のように設定する。

【数５】β・Ｌ２＝ｎ・ΔＬ２

【００３７】他の構成は図１の実施例と同様である。こ
れにより、ウエハ１５上の各露光点ではパルスレーザー
光がそれぞれｎ回分照射される。従って、ウエハ１５上
の全ての露光点のパルスレーザー光ＩＬによる照度はほ
ぼ同一となり、照度むらが最小になる。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。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、パルス発光型の光源を
用いてスリットスキャン露光方式で露光を行う場合に
も、被露光基板上の照度むらを低減することができる利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】図１のビーム整形光学系１７中の光学素子を示
す斜視図である。

【図３】その実施例のレチクル上の円弧状の照明領域を
示す平面図である。

【図４】（ａ）はその実施例のウエハ上の円弧状の露光
領域を示す拡大平面図、（ｂ）は本発明を適用しない場
合の円弧状の露光領域を示す拡大平面図である。

【図５】本発明の他の実施例の投影露光装置の要部を示
す概略構成図である。

【図６】図５の実施例のウエハ上の矩形の露光領域を示
す拡大平面図である。

【図７】従来のパルス発光型のレーザー光源を備えた投
影露光装置を示す構成図である。

【符号の説明】

１２レチクル１５ウエハ１６パルスレーザー光源１７ビーム整形光学系１９コンデンサーレンズ２０レチクルステージ２２ガイド２３，３７レーザー干渉計２４，３８駆動装置２５主制御系２８第１凹面鏡３２第２凹面鏡３５ウエハステージ４６レチクル上の照明領域４６Ｐ，４８ウエハ上の露光領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクのパターンの像を投影光学系を介
して被露光基板上に投影することにより前記被露光基板
を露光する露光方法において、前記被露光基板を露光するために、露光光をパルス発光
しつつ、前記マスクを第１方向に移動するとともに前記
被露光基板を第２方向に移動し、前記被露光基板を露光するときに、前記露光光のパルス
発光のタイミングを補正して、前記被露光基板上での照
度むらを少なくすることを特徴とする露光方法。
【請求項２】前記被露光基板を保持する基板ステージ
の位置をモニターし、該モニター結果に基いて、前記パ
ルス発光のタイミングの補正を行うことを特徴とする請
求項１に記載の露光方法。
【請求項３】前記被露光基板上の各露光点に対して整
数回のパルス発光を行うことを特徴とする請求項１又は
２に記載の露光方法。
【請求項４】前記マスクの移動中に、前記マスクの前
記第１方向の位置情報とヨーイング情報とを干渉計を用
いて計測し、前記被露光基板の移動中に、前記被露光基板の前記第２
方向の位置情報とヨーイング情報とを干渉計を用いて計
測することを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の
露光方法。
【請求項５】前記被露光基板を露光するために、別々
の駆動装置を用いて、前記マスクと前記被露光基板とを
互いに異なる速度で移動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方法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか一項に記載の露
光方法を用いる素子製造方法。