JP3487368B2

JP3487368B2 - 走査型露光装置

Info

Publication number: JP3487368B2
Application number: JP23676694A
Authority: JP
Inventors: 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 2004-01-19
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: JPH08102437A; US5793474A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マスクと感光基板とを
同期してそれぞれ所定の方向に走査することによりマス
ク上のパターンを逐次感光基板上に露光する走査型露光
装置に関し、特に感光基板上の各ショット領域をステッ
ピング方式で走査開始位置に移動した後、それらショッ
ト領域に走査露光方式でマスクパターンを露光するステ
ップ・アンド・スキャン方式の投影式走査型露光装置に
適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子又は液晶表示素子等をフォト
リソグラフィ工程で製造する際に、レチクル又はフォト
マスクのパターンを感光材が塗布されたウエハ（又はガ
ラスプレート等）上の各ショット領域に露光する露光装
置が使用されている。この種の露光装置としては、ウエ
ハが載置されたウエハステージを歩進（ステッピング）
させて、レチクルのパターンをウエハ上の各ショット領
域に順次露光する動作を繰り返す、所謂ステップ・アン
ド・リピート方式の露光装置（ステッパー等）が多く使
われていた。

【０００３】図７は、従来のステッパ型の投影露光装置
の概略構成を示し、この図７において照明光学系ＡＬか
らの露光用照明光ＩＬは、レチクルホルダ１０２に保持
されたレチクル１０１上の回路パターンを照明し、レチ
クル１０１を透過した光が投影光学系１０３を介してウ
エハ１０４上に達し、レチクル１０１上のパターンの像
を結像する。ウエハ１０４上にはフォトレジストが塗布
されており、そのフォトレジスト上にレチクル１０１上
の回路パターンが投影露光される。ここで、投影光学系
１０３の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平
面内で図７の紙面に垂直にＹ軸を、図１の紙面に平行に
Ｘ軸を取る。

【０００４】ウエハ１０４はウエハステージ１０６上の
ウエハホルダ１０５上に真空吸着により保持されてい
る。ウエハステージ１０６の所定の端部には移動鏡１０
７が固定され、ウエハステージ１０６の周辺に配置され
たレーザ干渉計１１３と移動鏡１０７とによりウエハス
テージ１０６の位置が計測される。また、ウエハステー
ジ１０６は、不図示の駆動系により光軸ＡＸに垂直なＸ
方向及びＹ方向に移動することができ、このウエハステ
ージ１０６を介してウエハ１０４の各ショット領域を露
光位置に移動させ、各ショット領域毎の一括露光を繰り
返しながら行う、所謂ステップ・アンド・リピート方式
によりウエハ１０４の全面にレチクル１０１上の回路パ
ターンが露光転写される。

【０００５】図８（Ａ）は図７のウエハホルダ１０５を
拡大した平面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＩＩ線に沿
う断面図、図８（Ｃ）は図８（Ｂ）の一部の拡大図を示
す。この図８（Ａ）に示すように、円形のウエハホルダ
１０５の上面には、ウエハホルダ１０５の外周部から中
心部に向けてウエハ１０４の裏面と接触してウエハ１０
４を保持する同心円状の複数の凸部よりなる接触部１１
０ａ〜１１０ｅが設けられている。また、これらの接触
部１１０ａ〜１１０ｅのほぼ中央部に沿ってウエハ１０
４を真空吸着するための同心円状の複数の吸着溝１０８
ａ〜１０８ｅが順次形成されている。そして、吸着溝１
０８ａ〜１０８ｅのそれぞれの底部の所々に外部の真空
ポンプに接続された排気孔１１２ａ等が設けられている
（図８（Ｃ）参照）。また、それぞれの接触部１１０ａ
〜１１０ｅの間の複数の平坦部１０９ａ〜１０９ｅ、及
びそれら接触部の外側の平坦部１１４はウエハ１０４に
は接触しないため、ウエハホルダ１０５とウエハ１０４
との接触面積が小さくなっている。

【０００６】図８（Ｂ）において、最も外側の接触部１
１０ａに形成された吸着溝１０８ａは、接触部１１０ａ
の上面とウエハ１０４の裏面とを緊密に接触させること
により密閉構造となり、吸着溝１０８ａの中を真空状態
にすることによりウエハ１０４がウエハホルダ１０５上
に吸着保持される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
ステッパ等の一括露光方式の露光装置では、同心円状の
接触部を有するウエハホルダが使用されていた。この場
合、ウエハは種々のプロセスを経ることにより、その表
面には常に反りや歪みが生ずる恐れがある。ウエハの表
面に反りや歪みがあると、ウエハの表面を投影光学系に
よる結像面に対して焦点深度の範囲内で合わせるのが困
難となるが、従来の一括露光方式では露光フィールドが
狭いため、特にウエハホルダに補正機構を設けるまでも
なく、ウエハの表面を結像面に合わせることができてい
た。

【０００８】ところが、最近は投影光学系を大型化する
ことなく、半導体素子等のチップパターンが大面積化す
るのに対応するため、レチクルとウエハとを同期して走
査することにより、レチクルの大きなパターン像をウエ
ハ上に逐次露光するスリットスキャン方式等の走査型露
光装置が注目されている。このような走査型露光装置で
上述の同心円状の接触部を有するウエハホルダを利用し
ても、走査露光が行われる広いショット領域の全面で、
ウエハの表面を結像面に合わせるのは困難であるという
不都合があった。

【０００９】なお、ウエハの表面と結像面とが合致しな
い場合には主に図９に示す場合がある。図９（Ａ）は、
投影光学系の収差等により結像面が湾曲している例を示
す図、図９（Ｂ）はウエハの表面が反っている例を示す
図である。図９（Ａ）において、ウエハの表面（ウエハ
面）Ｓ１は歪みも傾斜もなく平坦性を保っているが、結
像面Ｆ１は湾曲している。このため、結像面Ｆ１とウエ
ハの表面Ｓ１とが一致する点Ｐ１及びＰ２以外の点にお
いて結像位置の誤差が生じ像は不鮮明となる。一方、図
９（Ｂ）において、結像面Ｆ２は湾曲もなくフラットで
あるが、ウエハ面Ｓ２は反っている。このため、結像面
Ｆ２とウエハ面Ｓ２とが一致する点Ｐ３及びＰ４以外の
点における結像位置の誤差が生じ像は不鮮明となる。従
って、そのウエハの表面と結像面とを一致させることが
できるウエハホルダが望まれていた。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、ショット領域の
拡大というニーズに応えつつ、その広いショット領域の
全面でウエハ面と結像面とを焦点深度の範囲内で容易に
一致させることができる走査型露光装置を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による走査型露光
装置は、転写用のパターン（ＭＰ）が形成されたマスク
（１２）を照明し、そのマスク（１２）を第１の走査方
向（＋Ｙ方向）に走査するのと同期して、移動ステージ
（２，２３）を介して感光基板（５）をその第１の走査
方向に対応する第２の走査方向（−Ｙ方向）に走査する
ことにより、その感光基板（５）上にそのマスク（１
２）のパターン（ＭＰ）を逐次露光する走査型露光装置
において、その移動ステージ（２，２３）のその感光基
板（５）との接触部を、その第２の走査方向に平行な方
向に延びた複数の直線状の凸部（２４ａ〜２４ｉ）とし
たものである。

【００１２】この場合、その移動ステージ（２，２３）
に、それら複数の直線状の凸部（２４ａ〜２４ｉ）上に
載置されるその感光基板（５）のその第２の走査方向に
直交する非走査方向（Ｘ方向）での高さ分布を調整する
高さ分布調整手段を設けることが望ましい。また、その
高さ分布調整手段の一例は、その移動ステージ（２，２
３）上でそれらの複数の直線状の凸部（２４ａ〜２４
ｉ）の間に上下移動自在に配置された移動部材（３１
ａ，３１ｂ）と、この移動部材を上下移動させる駆動手
段（３４ａ，３４ｂ）とから構成されるものである。

【００１３】また、その高さ分布調整手段の別の例
は、その移動ステージ（２，２３）上のそれらの複数の
直線状の凸部（２４ａ〜２４ｉ）とその感光基板（５）
とで形成される少なくとも一部の空間内の気体の圧力を
調整する圧力可変手段（３５ａ，４２，４３）である。
また、本発明による別の走査型露光装置は、上記の本発
明の走査型露光装置と同じ前提部において、その第２の
走査方向と平行な方向に配置された接触部と、その移動
ステージに設けられて、その第２の走査方向と直交する
非走査方向での高さ分布を調整する高さ分布調整手段と
を有するものである。

【００１４】

【作用】斯かる本発明の走査型露光装置によれば、移動
ステージ（２，２３）と感光基板（５）との接触部を、
走査方向（Ｙ方向）に平行な方向に延びた複数の直線状
の凸部（２４ａ〜２４ｉ）としているので、従来の同心
円状の接触部を有する場合に比較して基本的に感光基板
（５）の走査方向の凹凸を小さくすることができる。更
に、非走査方向に対しては感光基板（５）は主に下方に
反り易くなるが、その反りの状態は一様であるため、容
易に補正できる。従って、感光基板（５）上の広いショ
ット領域の全面でその表面と結像面とを焦点深度の範囲
内で容易に一致させることができる。更に、移動ステー
ジ（２，２３）上に非走査方向での感光基板（５）の高
さ分布を調整する高さ分布調整手段を設けた場合には、
その感光基板（５）の非走査方向への反り等を正確に補
正できる。

【００１５】基本的に、走査型の露光装置ではスリット
状の露光領域の走査方向の長さは短く、露光用のマスク
（１２）と感光基板（５）とを走査する際に、感光基板
（５）面のフォーカス位置（高さ）と傾斜角とを計測し
て感光基板（５）を結像面に合わせることができるの
で、走査方向における感光基板の表面と結像面との一致
度は高い。しかしながら、長手方向（非走査方向）に関
しては一括で露光されるので、感光基板（５）の曲がり
や結像面の像面湾曲による焦点ずれを軽減することがで
きない。

【００１６】しかし本発明においては、走査方向に平行
に接触部を配置し、且つ高さ分布調整手段を設けたの
で、基本的に感光基板（５）の非走査方向の曲がりを容
易に補正することができる。更に、例えばその凸状の接
触部（２４ａ〜２４ｉ）が感光基板（５）上のショット
領域間のストリートラインの真下に来るようにした場合
には、移動ステージ（２，２３）の接触部（２４ａ〜２
４ｉ）上に塵等の異物が付着すると、感光基板（５）の
異物上の表面は凸部状に突き出るが、感光基板５の曲が
りの大きな部分は接触部（２４ａ〜２４ｉ）の上部、即
ち、回路パターンの外側のストリートラインに位置する
ため、その回路パターンの転写精度に直接影響を与える
ことはない。また、例えば図３に示すように接触部（２
４ａ）と次の接触部（２４ｂ）との間の感光基板（５）
の部分は所定のショット領域にあるので、マスク（１
２）のパターンの投影倍率を変えることにより横方向へ
のずれ量を少なくすることができる。

【００１７】以上のように非走査方向の焦点ずれを少な
くできる特徴は、ショット領域を拡大できる走査型の露
光装置を採用する上で極めて有効なものである。即ち、
走査型露光法では、走査方向に短い矩形（又は円弧状
等）の露光領域を用いるために、例えば図４（Ａ）に示
されるように投影光学系による円形の有効露光領域（３
７）をステッパ型の一括露光方式に比較して非走査方向
に長く利用できる。

【００１８】走査型露光法による矩形の露光領域（３
６）の走査方向及び非走査方向の長さをそれぞれＭ及び
Ｌとし、破線で示される一括露光方式での正方形の露光
領域の一辺の長さをＦとすると、走査型露光法の場合、
一括露光方式での露光領域Ｆ×Ｆより非走査方向に（Ｌ
−Ｆ）だけ大きい露光領域が可能である。また、走査方
向には走査長を任意にとることができる点も露光範囲を
拡大する上で有利である。

【００１９】しかしながら、このような走査型露光装置
の特徴を生かすためには、感光基板（５）の表面と投影
光学系の結像面との非走査方向でのずれが小さいことが
必要であり、本発明により走査型露光装置の広いショッ
ト領域が有効に活用できる。また、高さ分布調整手段
が、移動ステージ（２，２３）上で複数の直線状の凸部
（２４ａ〜２４ｉ）の間に上下移動自在に配置された移
動部材（３１ａ，３１ｂ）と、この移動部材を上下移動
させる駆動手段（３４ａ，３４ｂ）とから構成されてい
る場合には、比較的簡単な構造で感光基板（５）を押し
上げることにより、速い応答速度で感光基板（５）の高
さ分布を補正することができる。

【００２０】また、高さ分布調整手段が、移動ステージ
（２，２３）上の複数の直線状の凸部（２４ａ〜２４
ｉ）とその感光基板（５）とで形成される少なくとも一
部の空間内の気体の圧力を調整する圧力可変手段（３５
ａ，４２，４３）である場合には、感光基板（５）の非
走査方向の曲がりを全体的に滑らかに修正することがで
きると共に、感光基板（５）が凹状に反っているときに
は気体の圧力を高め、凸状に反っているときには負圧に
することにより、感光基板（５）の凹状又は凸状の何れ
の反りにも対応できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明による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。本例は本発
明をスリットスキャン型の投影露光装置に適用したもの
である。図１は、本実施例の露光装置の構成を示し、こ
の図１において、照明光学系ＡＬからの照明光ＩＬによ
ってレチクル１２上の回路パターンＭＰが投影光学系８
を介してウエハ５上に投影露光される。ここで、投影光
学系８の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平
面内で図１の紙面に垂直にＹ軸を、図１の紙面に平行に
Ｘ軸を取る。

【００２２】また、投影光学系８の投影倍率をβとする
と、上記のレチクル１２の回路パターンＭＰがウエハ５
の表面に露光される際に、照明光ＩＬによるスリット状
の照明領域３６（図５参照）に対して、レチクル１２が
図１の紙面に垂直な−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に一定速
度Ｖ_Rで走査されるのに同期して、ウエハ５は図１の紙
面に垂直な＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に一定速度Ｖ
_W（＝β・Ｖ_R）で走査される。

【００２３】レチクルベース９上には走査方向（Ｙ方
向）に移動自在にレチクルＹステージ１０が載置されて
おり、レチクルステージ１０上にＸ方向、Ｙ方向及びθ
方向（回転方向）に微小で且つ高精度の位置制御ができ
るようにレチクル微動ステージ１１が載置され、レチク
ル微動ステージ１１上にレチクル１２が保持されてい
る。レチクル微動ステージ１１上の端部には移動鏡２１
が固定されており、この移動鏡２１とレチクルベース９
上の端部に配置されたレーザ干渉計１４とにより、レチ
クル微動ステージ１１のＸ方向及びＹ方向の位置が例え
ば０．０１μｍ程度の分解能で常時検出されている。

【００２４】また、ウエハベース１上には、走査方向
（Ｙ方向）に移動自在にウエハＹステージ２が載置さ
れ、ウエハＹステージ２上にはＸ方向に移動自在にウエ
ハＸステージ３が載置されている。また、ウエハＸステ
ージ３上にはＺ方向及びθ方向に微動できると共に傾斜
角の補正ができるＺレベリングステージ４が載置されて
いる。ウエハ５は、Ｚレベリングステージ４上に載置さ
れたウエハホルダ２３上に真空吸着により保持されてお
り、Ｚレベリングステージ４上の端部に設けられた移動
鏡７と外部に配置されたレーザ干渉計１３とによりＺレ
ベリングステージ４のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位置
が常時高精度に検出されている。なお、ウエハホルダ２
３については、後で詳しく述べる。

【００２５】更に、図示省略されているが、図１中には
投影光学系８の結像面付近のウエハ５の露光面に向け
て、光軸ＡＸに対して斜めにピンホール、あるいはスリ
ットパターン等の像を投影する照射光学系と、その投影
された像のウエハ５の表面での反射光束をスリットを介
して受光する受光光学系とからなる斜入射方式の焦点位
置検出系が設けられている。ウエハ５の表面のＺ方向の
位置は、この焦点位置検出系によって検出され、その検
出情報に基づきＺレベリングステージ４を動作させて、
ウエハ５の表面が投影光学系８の結像面に合致するよう
にオートフォーカスが行われる。

【００２６】なお、Ｚレベリングステージ４のＸ方向、
Ｙ方向及びθ方向の位置情報、並びにＺ方向の位置情報
は、それぞれレーザ干渉計１３及び焦点位置検出系から
制御系３７に送られ、制御系３７はその位置情報に基づ
いてウエハ駆動系２２を介し、Ｚレベリングステージ４
（ウエハ５）の位置を制御する。また、レーザ干渉計１
３により計測されるウエハ５の座標系とレーザ干渉計１
４により計測されるレチクル１２の座標系との対応をと
るために、Ｚレベリングステージ４上に基準マーク６が
設けられており、その基準マーク６とレチクル１２上の
レチクルマークとを同時に観察して、レチクル１２とウ
エハ５との座標系を対応付けるためのアライメント光学
系１９，２０がレチクル１２の上方に配置されている。
また、アライメント光学系１９，２０からの照明光をア
ライメント時にレチクルマークに導くための偏向ミラー
１５，１６、及び露光時に偏光ミラー１５，１６をそれ
ぞれ退避させるためのミラー駆動系１７，１８が配置さ
れている。

【００２７】更に、投影光学系８の側面部にオフアクシ
ス型のアライメント装置３４が設けられている。ウエハ
５上には、そのアライメント装置３４用のウエハマーク
（不図示）が形成されており、アライメント装置３４に
よりそのウエハマークの位置を検出することによりウエ
ハ５の更に高精度の位置決めが行われる。次に、ウエハ
ホルダ２３の構成について図２を参照して詳しく説明す
る。

【００２８】図２（Ａ）は図１のウエハホルダ２３の拡
大平面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＨＨ線に沿う断面
図、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）の一部を拡大した断面図を
示す。この図２（Ａ）に示すように、円形のウエハホル
ダ２３の上面には、−Ｘ方向の端部に近い方から順次複
数の直線状且つ凸状の接触部２４ａ〜２４ｉが走査方向
（Ｙ方向）に平行に設けられている。これらの接触部２
４ａ〜２４ｉは、ウエハ５の裏面に接触してウエハ５を
保持する。接触部２４ａ〜２４ｉの隣り合う接触部はそ
れぞれ、ウエハ５上の走査方向に平行なショット領域間
の隣り合うストリートラインの間隔とほぼ一致するよう
な間隔をもって形成される。更に、本例では接触部２４
ａ〜２４ｉがそれぞれウエハ５のストリートラインの真
下で且つストリートラインと平行に配置されるようにウ
エハ５がウエハホルダ２３上に載置されている。

【００２９】また、それぞれの接触部２４ａ〜２４ｉの
中央部には吸着溝２５ａ〜２５ｉが形成されている。こ
の吸着溝２５ａ〜２５ｉは、ウエハ５の裏面との間に密
閉空間を形成し、その溝内部を負圧にしてウエハ５をウ
エハホルダ２３の上に吸着して保持する。これらの吸着
溝２５ａ〜２５ｉの走査方向の両端はウエハ５の裏面と
の間に密閉空間を形成するため閉じられている。

【００３０】また、吸着溝２５ａ〜２５ｉのそれぞれの
底部の所々に後述する気体吸引用の排気孔が設けられて
いる。また、それぞれの吸着溝２５ａ〜２５ｉの間は、
それぞれウエハと接触しない平坦部２７ａ〜２７ｈとな
っている。これらの平坦部２７ａ〜２７ｈは、ウエハホ
ルダ２３とウエハ５との接触面積を小さくするために設
けられている。更に、ウエハホルダ２３の外周部分を凹
むように切り欠いた形の外周部２９が設けられている。
この外周部２９の内径は、２点鎖線で示されるウエハ５
の内径より少し小さめに設定されている。

【００３１】次に、接触部２４ａ〜２４ｉ及び接触部２
４ａ〜２４ｉに形成された吸着溝２５ａ〜２５ｉの周辺
の構成について説明する。なお、接触部２４ａ〜２４
ｉ、吸着溝２５ａ〜２５ｉ及び平坦部２７ａ〜２７ｈは
それぞれ走査方向の長さは異なっているが、構成として
は同様なので、ここではウエハホルダ２３の外周に最も
近い１組のものだけを取り上げ、図２（Ｂ）及び図２
（Ｃ）を参照して説明する。

【００３２】図２（Ｂ）において、最も外側の吸着溝２
５ａは、ウエハ５の裏面に接触する接触部２４ａのほぼ
中央部に設けられ、接触部２４ａとウエハ５との裏面で
密閉される空間を負圧にしてウエハ５をウエハホルダ２
３に吸着し保持する。図２（Ｃ）に示すように、吸着溝
２５ａの底部のほぼ中央部には、排気孔２８ａが設けら
れており、この排気孔２８ａを通じ、配管４０を経由し
て真空装置３９により吸着溝２５ａ中の気体を吸引する
構成となっている。

【００３３】更に、ウエハホルダ２３には、ウエハ５の
歪みを矯正するための機構が設けられている。図３を参
照して説明する。図３は、ウエハ５の歪みを矯正する機
構の一例を示し、図３（Ａ）は図２のウエハホルダ２３
の一部の拡大平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＮＮ線
に沿う断面図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の一部の拡大図
を示す。

【００３４】図３（Ａ）において、接触部２４ａと接触
部２４ｂとの間の平坦部２７ａには、Ｚ方向に上下に駆
動される板状の駆動部材３１ａ，３１ｂが接触部２４
ａ，２４ｂとほぼ平行に設けられている。また、接触部
２４ｂと接触部２４ｃとの間の平坦部２７ｂにも同様
に、駆動部材３１ｃ，３１ｄが接触部２４ｂ，２４ｃと
ほぼ平行に設けられている。

【００３５】なお、前述のように接触部２４ａ〜２４ｃ
の隣り合う同士はそれぞれ、ウエハ５上の走査方向に平
行なショット領域間のストリートライン同士の間隔とほ
ぼ一致するような間隔をもって形成されている。ストリ
ートライン間の間隔は露光されるショット領域の非走査
方向（Ｘ方向）の長さに一致しており、図３（Ａ）の破
線で区切られた領域に示されるように、ショット領域３
８ａ〜３８ｄのそれぞれの非走査方向の幅の中にほぼ同
じ間隔で、駆動部材３１ａ〜３１ｄが設けられている。

【００３６】図３（Ｂ）に示されるように、駆動部材３
１ａ〜３１ｄはウエハホルダ２３の平坦部２７ａ，２７
ｂに形成された穴に挿入され、上下に動いてウエハ５の
表面形状を矯正する。これらの駆動部材３１ａ〜３１ｄ
の動きは制御系３７により制御される。図３（Ｃ）は、
駆動部材３１ａ，３１ｂの周辺の構造を更に詳細に示す
もので、ウエハホルダ２３の表面に走査方向に細長い矩
形の開口部を持つ穴３２ａ，３２ｂの中にそれぞれ駆動
部材３１ａ，３１ｂが挿入されている。駆動部材３１
ａ，３１ｂは、それぞれその下端に設けられた駆動軸３
３ａ，３３ｂを介してピエゾ素子等の駆動素子３４ａ，
３４ｂにより駆動され、ウエハ５の下面に接触してウエ
ハ５をその裏面から押上げる動作によりウエハ５の表面
の形状を矯正する。駆動部材３１ｃ，３１ｄについても
同様である。その他の接触部２４ｃ〜２４ｉの間にも駆
動部材３１ａ〜３１ｄと同様な駆動部材が設けられてい
る。

【００３７】また、本例の走査型露光装置は、ウエハホ
ルダ２３の接触部２４ａ〜２４ｉとウエハ５上のストリ
ートラインとが一致するように、ショット配列に応じて
ウエハホルダ２３のローディングポジションを変えるこ
とができる構成になっている。次に、本実施例の走査型
露光装置の動作につき主に図４及び図５を参照して説明
する。

【００３８】図４（Ａ）は、本実施例の走査型露光装置
の走査露光領域を説明する平面図、図４（Ｂ）は、走査
方向における結像面とウエハ表面との関係を表す側面
図、図４（Ｃ）は、非走査方向における結像面とウエハ
表面との関係を表す側面図を示している。この図４
（Ａ）において、投影光学系８の円形の有効露光フィー
ルド３７中で、走査方向にＭ、非走査方向にＬの長さを
有するスリット状の露光領域３６に対して、図１のウエ
ハ５を＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に走査して露光が行わ
れる。破線で示される走査方向及び非走査方向共にＦの
長さの従来の露光領域３７ａでは、１回のショットの露
光領域としてＦ×Ｆの面積しかとれないが、本例に使用
されるような走査型の場合はＬ×Ｍの露光領域３６に対
して、例えば矢印方向にウエハ５を相対的に走査するこ
とによりショット領域が走査方向に広げられ、走査長を
Ｓとすると、一回の走査でＳ×Ｌの大きさのショット領
域が露光される。

【００３９】図４（Ｂ）は、この走査時のウエハ５と露
光領域３６に対応する結像面との関係をＸ方向から見た
もので、この図４（Ｂ）に示すように、結像面となるウ
エハ５の表面は凹凸状に歪み、露光領域３６に対応する
結像面が走査方向に移動するに従ってウエハの表面に一
致しなくなる。この場合、ウエハ５の凹凸面に対して前
述の焦点検出系により位置を計測し、制御系３７を通じ
てレチクル微動ステージ１１又はＺレベリングステージ
４により、例えば結像面３６ａ，３６ｂ，３６ｃのよう
にウエハ５の表面が結像面に合うように操作が行われ
る。露光領域３６の操作方向の長さＭが短いため、その
露光領域にあるウエハ５の凹凸の幅がそれほど大きくな
らず、ウエハ５の表面と結像面とをほぼ一致させること
ができる。

【００４０】ところが、これをＹ方向から見ると通常図
４（Ｃ）に示されるように、非走査方向の露光範囲が広
いためにウエハ５の凹凸面に対して結像面３６ａを合わ
せることができずウェハ５の表面と結像面３６ａとに大
きなずれが生ずる。しかし、本例では前述のように走査
方向に伸びた接触部を設け、その接触部の間に設けた駆
動部材によりウエハの裏面を押し上げるようにしている
ので、基本的に非走査方向のずれは、従来の方法に比較
して小さくなる。

【００４１】更に、本例の構成によれば、結像面３６ａ
の両端に接触部２４ａ及び接触部２４ｂがくるような配
置にしている。この結像位置３６ａの両端は、露光領域
３６の非走査方向の両端に対応するものである。図５
（Ａ）は、露光されるショット領域と接触部との関係を
表す平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の側面図、図５
（Ｃ）は図５（Ｂ）を一部拡大して例えば異物が接触面
に付着した時の動作を説明するための図を示す。なお、
これらの図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）では駆動部材の図
示を省略している。

【００４２】この図５（Ａ）において、例えば接触部２
４ａと、接触部２４ｂとは、それぞれ破線で区切られた
ショット領域３８ａ又は３８ｂのそれぞれの非走査方向
の幅とほぼ同じ間隔で形成されている。図５（Ｂ）に示
されるように、例えばショット領域３８ｂ，３８ｄの非
走査方向の両端はそれぞれ、接触部２４ａ，接触部２４
ｂの中央部に位置する。このショット領域３８ａ，３８
ｂはそれぞれ、露光領域３６により一回の走査で走査さ
れる領域を示している。従って上述のように、本例によ
れば、結像位置の両端に接触部がくるような配置になっ
ている。他の接触部及びショット領域についても同様で
ある。

【００４３】以上のような構成のウエハホルダ２３とウ
エハ５との間で且つウエハホルダ２３の接触部２４ｂ上
に例えば図５（Ｃ）に示されるように異物３０が付着し
た場合、ウエハ５の異物３０上の表面は凸部状に突き出
るが、ウエハ５の曲がりの大きな部分は接触部２４ｂの
上部であり、本例によればウエハ５の露光範囲の間のス
トリートラインに位置する。また、接触部２４ａと接触
部２４ｂとに接触する間のウエハ５の部分はショット領
域にあるので、例えば投影光学系８の投影倍率を変える
ことにより非走査方向への伸縮量を補正することができ
る。

【００４４】また、本例では図３に示すようにウエハ５
の曲がりを強制的に矯正する機構を設けている。例えば
平坦部２７ａに設けられた駆動部材３１ａ，３１ｂは、
その両端に設けられた駆動素子３３ａ，３３ｂにより上
下に駆動されるが、例えば図３（Ｃ）において、平坦部
２７ａの上部のウエハ５の部分が、接触部２４ａ，又は
接触部２４ｂの上部表面より凹んでいる場合には、駆動
部材３１ａ，３１ｂによりウエハ５の裏面から持ち上げ
てウエハ５の凹みを修正することができる。なお、平坦
部２７ａの上部のウエハ５の部分が接触部２４ａ又は接
触部２４ｂの頂部より上に突き出ている場合には、駆動
部材３１ａ，３１ｂにより修正することはできない。

【００４５】次に、本発明による走査型露光装置の別の
実施例について、図６を参照して説明する。本例は、先
の実施例において示されたウエハホルダ２３の構成を変
更したものであり、図３に対応する部分には同一符号を
付し、その詳細説明を省略する。図６（Ａ）は本例のウ
エハホルダ２３Ａの一部の平面図、図６（Ｂ）は図６
（Ａ）のＰＰ線に沿う断面図、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）
の一部を拡大した断面図を示し、この図６（Ａ）に示さ
れるように、ウエハホルダ２３Ａのショット領域３８ａ
〜３８ｄのほぼ中央部にはそれぞれ圧力調整孔３５ａ〜
３５ｄが設けられている。また、ウエハホルダ２３Ａの
外周部は、接触部２４ａ〜２４ｃと同じ高さの密閉用の
壁４１により囲まれた構成となっている。

【００４６】また、図６（Ｂ）に示されるように、圧力
調整孔３５ａ，３５ｃはそれぞれ接触部２４ａと接触部
２４ｂとのほぼ中央部及び接触部２４ｂと接触部２４ｃ
とのほぼ中央部に設けられ、ウエハホルダ２３Ａの表面
から底部に向かって貫通するように形成される。圧力調
整孔３５ａ〜３５ｄの形、大きさに制限はなく、本例の
目的に沿うものであれば任意の形、大きさで形成すれば
よい。

【００４７】本例は、この壁４１、接触部２４ｂ〜２４
ｃ、ウエハ５の裏面及び平坦部２７ａ，２７ｂにより形
成される密閉空間４４ａ，４４ｂの圧力を調整してウエ
ハ５の曲がりを矯正するものであり、形成される密閉空
間４４ａ，４４ｂの気体圧力は、図６（Ｃ）に示される
ように例えば圧力調整孔３５ａを通じ、配管４３を経由
して圧力調整装置４２により気体を出し入れすることに
より調節される。この圧力調整装置４２は、ウエハ５の
表面と投影光学系８による結像面との位置を制御する制
御系３７の指令に基づき密閉空間４４ａの圧力を調整す
る。なお、この密閉空間４４ａの圧力は吸着溝２５ａ，
２５ｂによるウエハ５の吸着力に影響を与えることのな
い大きさで設計される。即ち、密閉空間４４ａでの圧力
が高いためにウエハ５が接触部２４ａ又は接触部２４ｂ
から持ち上げられたりすること等のない気体圧力に調節
される。

【００４８】以上、本例のウエハホルダ２３Ａの一部の
構成を説明したが、全体としても同様な構成を有するも
のである。本例によれば、ウエハ５の表面が非走査方向
に凹んでいる場合はもとより、凸状の場合にも矯正する
ことができる。即ち、ウエハ５の露光ショット部分が凹
んでいる場合は圧力調整装置４２により密閉空間４４
ａ，４４ｂの圧力を高くし、露光ショット部分が接触部
より突きでている場合は密閉空間４４ａ，４４ｂの圧力
を下げることによりウエハ５の曲がりを修正することが
できる。

【００４９】なお、本実施例では、露光装置として投影
型の露光装置を用いたが、本実施例の走査型露光装置
は、投影型のみならず、プロキシミティー方式の走査型
露光装置としても有効なものである。また、レチクルと
ウエハとを独立に駆動する構成について本発明を適用す
るものとしたが、例えばレチクルとウエハとを同一の可
動コラムに載置して一体に移動する方式の走査型露光装
置に本発明を適用しても良く、同様の効果が得られる。
このように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。

【００５０】

【発明の効果】本発明による走査型露光装置によれば、
感光基板（ウエハ）の裏面と接する移動ステージ（ウエ
ハホルダ）の凸状の接触部を走査方向に平行に配置して
いるので、基本的に走査方向への感光基板の曲がりが少
なくなり、且つ非走査方向への感光基板の曲がりが一様
になるため、その曲がりが容易に補正できる。そのた
め、非走査方向での結像面と感光基板の表面とのずれが
小さくできる。従って、走査型露光装置のように非走査
方向に広い露光領域でも、良好な結像性能を保ち、広い
露光領域を有効に利用することができる。

【００５１】また、感光基板の裏面と接する移動ステー
ジの接触部を感光基板上のストリートラインと一致させ
るように設計した場合には、例えば異物が接触部に付着
しても、異物が付着した接触部と接する感光基板の部分
はストリートラインであり、感光基板上のパターン像の
精度に影響がない。また、異物による感光基板と結像面
との横ずれも、例えば投影光学系を使用するときにはそ
の倍率を投影光学系の内部圧力調整等で変えることで補
正することができる。

【００５２】また、移動ステージに、複数の直線状の凸
部上に載置される感光基板の第２の走査方向に直交する
非走査方向での高さ分布を調整する高さ分布調整手段を
設けた場合には、非走査方向の感光基板の凹凸部の高さ
を任意に変えることができ、非走査方向の焦点位置のず
れを少なくできる利点がある。また、感光基板の裏面を
上下方向に動かすと、感光基板の裏面と表面との伸縮量
の差により横ずれが生ずる。従って、逆に高さ分布調整
手段により投影光学系のディストーションに合わせた横
ずれを発生させて、ディストーションを軽減することに
も応用できる。

【００５３】また、高さ分布調整手段が、移動ステージ
上で複数の直線状の凸部の間に上下移動自在に配置され
た移動部材と、この移動部材を上下移動させる駆動手段
とから構成されている場合には、比較的簡単な構造で且
つ速い応答速度で感光基板の凹状の高さ分布を補正する
ことができる利点がある。また、高さ分布調整手段が、
移動ステージ上の複数の直線状の凸部とその感光基板と
で形成される少なくとも一部の空間内の気体の圧力を調
整する圧力可変手段である場合には、感光基板の非走査
方向の曲がりを全体的に滑らかに修正することができる
と共に、感光基板の非走査方向に凹んでいる部分だけで
なく、凸部も容易に修正することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による走査型露光装置の一実施例を示す
構成図である。

【図２】（Ａ）は図１のウエハホルダの構成を示す拡大
平面図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＨＨ線に沿う断面図、
（Ｃ）は図２（Ｂ）の一部の拡大図である。

【図３】（Ａ）は図２のウエハホルダの一部を拡大した
平面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＮＮ線に沿う断面図、
（Ｃ）は図３（Ｂ）の一部の拡大図である。

【図４】露光領域に対応する結像面とウエハ表面との関
係を示す図である。

【図５】（Ａ）は図１のウエハホルダのウエハとの接触
部とウエハのショット領域間のストリートラインとの関
係を示す拡大平面図、（Ｂ）は図５（Ａ）の側面図、
（Ｃ）は図５（Ｂ）の一部の拡大図である。

【図６】本発明による走査型露光装置の他の実施例を示
し、（Ａ）はウエハホルダの要部の拡大平面図、（Ｂ）
は図６（Ａ）のＰＰ線に沿う断面図、（Ｃ）は図６
（Ｂ）の一部の拡大図である。

【図７】従来のステッパ型の投影露光装置を示す構成図
である。

【図８】（Ａ）は図７のウエハホルダの拡大平面図、
（Ｂ）は図８（Ａ）のＩＩ線に沿う断面図、（Ｃ）は図
８（Ｂ）の一部の拡大図である。

【図９】結像面とウエハ表面とのずれを示す図である。

【符号の説明】

５ウエハ８投影光学系１２レチクル２３，２３Ａウエハホルダ２４ａ〜２４ｉ接触部２５ａ〜２５ｉ吸着溝２７ａ〜２７ｈ平坦部２８ａ排気孔３１ａ，３１ｂ駆動部材３４ａ，３４ｂ駆動素子３５ａ〜３５ｄ圧力調整孔３６露光領域４２圧力調整装置

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 7/20 521

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】転写用のパターンが形成されたマスクを
照明し、前記マスクを第１の走査方向に走査するのと同
期して、移動ステージを介して感光基板を前記第１の走
査方向に対応する第２の走査方向に走査することによ
り、前記感光基板上に前記マスクのパターンを逐次露光
する走査型露光装置において、前記移動ステージの前記感光基板との接触部を、前記第
２の走査方向に平行な方向に延びた複数の直線状の凸部
としたことを特徴とする走査型露光装置。
【請求項２】前記移動ステージに、前記複数の直線状
の凸部上に載置される前記感光基板の前記第２の走査方
向に直交する非走査方向での高さ分布を調整する高さ分
布調整手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の走
査型露光装置。
【請求項３】前記高さ分布調整手段は、前記移動ステ
ージ上で前記複数の直線状の凸部の間に上下移動自在に
配置された移動部材と、該移動部材を上下移動させる駆
動手段とから構成されることを特徴とする請求項２記載
の走査型露光装置。
【請求項４】前記高さ分布調整手段は、前記移動ステ
ージ上の前記複数の直線状の凸部と前記感光基板とで形
成される少なくとも一部の空間内の気体の圧力を調整す
る圧力可変手段であることを特徴とする請求項２記載の
走査型露光装置。
【請求項５】転写用のパターンが形成されたマスクを
照明し、前記マスクを第１の走査方向に走査するのと同
期して、移動ステージを介して感光基板を前記第１の走
査方向に対応する第２の走査方向に走査することによ
り、前記感光基板上に前記マスクのパターンを逐次露光
する走査型露光装置において、前記第２の走査方向と平行な方向に配置された接触部
と、前記移動ステージに設けられて、前記第２の走査方向と
直交する非走査方向での高さ分布を調整する高さ分布調
整手段とを有することを特徴とする走査型露光装置。
【請求項６】前記接触部は、感光基板上のパターンが
転写される複数の露光領域を区画するラインの一方向に
沿って配置されることを特徴とする請求項５に記載の走
査型露光装置。