JP5489534B2 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、原版及び基板を走査しながら該基板を露光する露光装置に関する。

露光装置は、開口数ＮＡを最大限にして用いるため、正方画角の一括露光方式（ステッパ）から、走査露光方式（スキャナ）へ変遷してきた。走査露光方式とは、露光領域をレンズの製作可能な最大直径まで用いる短冊型として画角の横幅を稼ぎ、縦方向に走査しながら露光する方式である。走査露光方式は、短冊露光領域によってレンズの最大径を使いきる大画角が達成できることに加え、走査露光中にフォーカスを合わせ続けられること、また、走査方向の画角を大きくとれること等、微細化の観点で利点が多い。

一方、露光装置は、解像度とともに生産性の向上も進められてきた。一般に、生産設備の生産性の尺度には、ＣｏＯ（Ｃｏｓｔ ｏｆ Ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）という指標が用いられる。これは、１枚のウエハを製造するための総コストを表す指標であり、露光装置の価格、露光装置が単位時間に処理可能なウエハ枚数、光源やレジスト消耗品等のランニングコスト及び稼働率等の因子から計算されるものである。露光装置では、特に、単位時間あたりの処理枚数をいかに向上させるかという点が重要な課題となっている。

露光装置の処理は、ウエハ処理時間として以下の４つの因子（１）〜（４）に大別される。すなわち、（１）ウエハを搬送してステージ上にセットする時間、（２）ウエハ上のパターンを観察してその位置を確定する時間、（３）ウエハを所定位置に移動して露光光による露光を行う時間、（４）ウエハを搬出する時間、である。この中でも、時間の占める割合が大きいのは、（３）の露光を行う時間である。

従来から、この露光時間を短縮するための工夫がなされてきた。走査露光装置では、ウエハステージの移動動作によって、例えば図９中の破線矢印で示される順番で、それぞれのショット（Ａ、Ｂ）が順次露光される。このような露光装置では、短冊形状の露光スリット（露光光の照射範囲）に対してウエハステージを上から下ヘ又は下から上へ走査（移動）しながら、各ショットを露光していく。

ウエハステージは、各ショットの直前で加速し、所定の速度になるまで加速を続ける。ウエハステージは、所定の速度近傍に到達した後、加速度を連続関数的に緩やかに変化させ、等速移動に移行する。そして、この加速度変化で生じた振動等の整定を待って露光を開始する。ショットの露光終了後、走査の列替えが行われ、次のショットの露光に移行する。このように、いわゆるステップ・アンド・スキャンの連続動作によって、マスクのパターンがウエハ上の各ショットに転写される。

このステップ・アンド・スキャン動作を短縮するには、いかに短時間で規定の速度に加速できるかが重要な課題であった。このため、アクチュエータの大型化や投入エネルギーの増大、駆動反力の増大等、生産性と省エネの観点で大きな課題があった。

上記の課題を解決するため、ステップ動作の回数を減らすための構成が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された装置は、ウエハステージの加速及び減速の回数を減らすため、ウエハステージを一定速度で一方向に連続移動させて露光する。その際、レチクルステージの動きに工夫を加えるとともに、間欠ショットを間に入れることで、連続露光を実現している。

また、特許文献２には、同一パターンのレチクル２枚をレチクルステージ上に搭載して、１回の走査動作で２ショットを連続露光する構成が開示されている。このような構成により、加速及び減速の回数を減少させ、整定時間を短縮することができる。

また、特許文献３には、２つのレチクルステージを備え、間欠ショットを中間に挟んだ飛び石露光を行う構成が開示されている。このような構成により、スループットを向上させることができる。この一例を図８に示す。

図８は、ウエハステージ駆動の速度プロファイルを示す図である。ウエハステージは、露光速度Ｖ_１１に至るまで加速し（ｔ_１１）、一定の整定時間ｔ_２１の後、速度偏差がトレランスに入ったところで露光を開始する。１ショットを露光した後（Ａ、ｔ_３１）、そのまま１ショット分空走して（ｔ_４１）、その次の１ショットを露光する（Ｂ、ｔ_５１）。２つのレチクルステージは、ウエハステージのこのプロファイルに連動して、最初のショット（Ａ）を第１のレチクルで、次のショット（Ｂ）を第２のレチクルで、同期スキャンを行いながら露光する。

特開２０００−２１７０２号公報 特開２００５−２０３３９９号公報 特開２００７−２７７３２号公報

前述の従来技術においては、スループット向上に対して大きな効果があるものの、以下の課題が残る。

まず、１回のスキャン動作で２ショットを連続して露光すると、ステップ回数を半減することができるが、Ｕターン後の第１ショットでは、加速から等速に移行する段階で、整定時間をなくすことができない。また、整定時の振動を早く収束させるため、ステージの反力処理や防振対策が必要である。振動そのものを小さくするため、可動部の固有振動を高く維持する必要があり、コストがかかる。

また、できるだけ短時間の加速で高速度にするため、高い加速能力のステージが要求される。このため、アクチュエータの最大負荷が大きく設定され、ステージの大型化や電力設備の増強が必要となる。さらに、２つのショット間にある間欠ショットを空走する時間は、そのまま無駄時間であり、スループット向上に寄与しない。

本発明は、例えば、スループットの点で有利な露光装置を提供する。

本発明の一側面としての露光装置は、第１の原版のパターン及び第２の原版のパターンを基板に露光する露光装置であって、前記第１の原版及び前記第２の原版を走査方向に並べて保持し、前記走査方向に移動可能な原版走査手段と、前記基板を保持して前記走査方向に移動可能な基板走査手段と、前記原版走査手段及び前記基板走査手段を制御する制御手段と、を有し、前記第２の原版のパターンが露光される第２のショットは、前記第１の原版のパターンが露光された第１のショットに対して前記走査方向に並ぶように配置され、前記制御手段は、前記第１のショットの露光開始から前記第１のショットの露光終了までの第１の期間では、前記原版走査手段及び前記基板走査手段を互いに同期させながら加速させ、前記第２のショットの露光開始から前記第２のショットの露光終了までの第２の期間では、前記原版走査手段及び前記基板走査手段を互いに同期させながら減速させ、前記第１のショットの露光終了から前記第２のショットの露光開始までの期間では、前記原版走査手段及び前記基板走査手段の移動状態を加速状態から減速状態へ切り替えることを特徴とする。

本発明の他の一側面としてのデバイス製造方法は、前記露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光された前記基板を現像する工程とを有する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、例えば、スループットの点で有利な露光装置を提供することができる。

実施例１の走査露光時におけるウエハステージの駆動プロファイルを示す図である。 実施例１におけるウエハ上のショット露光順序を示す平面図である。 実施例１における走査型露光装置の概略構成図である。 実施例１において、２つのレチクルの位置関係を示す平面図である。 実施例２におけるレチクルステージの構成を示す平面図である。 実施例２におけるウエハステージの駆動プロファイルを示す図である。 実施例３において、２重露光を行う際の露光順序を示す平面図である。 従来のウエハステージ駆動のプロファイルを示す図である。 従来のウエハ上の露光順序を示す平面図である。 本実施例における他のウエハステージ駆動のプロファイルを示す図である。 本実施例における他のウエハステージ駆動のプロファイルを示す図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

本実施例における露光装置は、原版のパターンを投影光学系を介して基板に投影し、投影光学系の光軸に対し垂直に原版と基板を同期して移動することにより、原版のパターンを基板に露光する走査型露光装置である。また、本実施例の露光装置は、複数の原版（第１の原版、第２の原版）を保持可能な原版走査手段を有し、基板上に複数の原版パターンを所定の順序で、露光転写するように構成されている。さらに、原版走査手段は、露光に際し、所定の加速度状態又は減速加速度状態で移動する。

以下、本発明の実施例１について、図面を参照して説明する。
＜露光装置の構成＞
まず、本実施例における露光装置の構成について説明する。図３は、本実施例における走査型露光装置１００の概略構成図である。

図３において、１は露光光を発光する光源及び照明光学系を備えた照明系（照明手段）である。照明系１は原版（レチクル２、３）を照明するように構成されている。光源としては、例えばエキシマレーザやｉ線ランプ等が用いられる。照明光学系には、コヒーレントな光の角度を振動させることで照度分布のムラをなくし、光のビーム形状を整形してインコヒーレント化するビーム整形光学系を含む。

１９は、露光光の照射範囲を規定する露光スリットである。２０〜２３は、走査露光の際におけるショット開始端部及びショット終端部の露光範囲を動的に規定するマスキングブレード（遮光板）である。

２、３は、転写パターンが形成されたレチクル（第１の原版、第２の原版）である。４、５は、レチクル２、３をそれぞれ保持して走査方向に移動可能なレチクルステージ（原版走査手段）である。本実施例では、レチクル２（第１の原版）を保持するレチクルステージ４（第１の原版ステージ）、及び、レチクル３（第２の原版）を保持するレチクルステージ５（第２の原版ステージ）の２つのレチクルステージを備える。ただし、これに限定されるものではなく、１つのレチクルステージでレチクル２、３の両方を保持するように構成することもできる。

１０、１１は、レチクルステージ４、５の位置を計測するレーザ干渉計（位置計測手段）である。また、１２は、ウエハステージ８の位置を計測するレーザ干渉計（位置計測手段）である。レーザ干渉計１０、１１、１２は、非接触で長い計測スパンを精度よく計測することができる。

レチクル２、３を透過したパターン情報を持つ光は、投影光学系６を介して、ウエハ７（基板）上に照射される。ウエハステージ８（基板走査手段）は、ベース部１３の上に載置されており、ウエハ７を保持して走査方向に移動する。ウエハ７は、ウエハステージ８によって保持固定された状態で、所定のショット毎に走査露光される。

１６は制御装置（制御手段）である。制御装置１６は、原版走査手段であるレチクルステージ４、５、基板走査手段であるウエハステージ８、及び、照明系１を制御する。
＜駆動プロファイル＞
次に、本実施例の走査型露光装置１００におけるステージ駆動方法について説明する。図１は、本実施例における走査露光時のステージ駆動プロファイルを示す図である。

図１に示される２つのグラフのうち、上段のグラフはウエハステージ８のＹ方向速度プロファイルを表し、下段のグラフはウエハステージ８のＸ方向速度プロファイルを表す。また、それぞれのグラフにおいて、縦軸は速度（Ｖｙ、Ｖｘ）であり、横軸は時間（ｔｉｍｅ）である。

また、図２は、本実施例におけるウエハ７上のショット露光順序を示している。図1に示される露光のプロファイルは、図２に示されるウエハステージ８の動作を表している。図１のプロファイルに従うと、図２に示されるように、各ショットを、矢印（破線）のとおりＡ、Ｂ、Ｂ’、Ａ’の順序で露光していく。

本実施例において、レチクルステージ４、５は、一方向に移動する１回の動作によって、２枚のレチクル２、３のパターンをウエハ７上に複数ショット転写露光することができる。このような複数ショット（Ａ、Ｂ）は、少なくとも１つ以上の間欠ショットを空けて露光される。

図１に示されるように、ウエハステージ８は、Ａのショットを露光するために、Ｙ方向に等加速度で加速を開始し、ｔ_１時間経過後に、Ｙ速度ｖ_１に至った瞬間からレチクルＡのパターンで露光を開始する。その後も等加速度で加速しながら露光を続け、ｔ_２時間経過後に、ショットＡの露光を完了する。レチクルＡのパターンで露光を行う期間（ｔ_２の期間）を第１の期間とする。ステージ（ウエハステージ８）は第１の期間経過後もそのまま加速を続け、ｔ_３／２時間経過後に、等減速加速度状態に切り替わる。

本実施例の露光装置は、このような中間の空走時間帯で、加速状態から減速状態に移行するため、その瞬間に振動が生じても十分な減衰時間を確保することができる。このため、本実施例の露光装置によれば、加速状態の移行時に、スループットに影響を与えることがない。このため、振動減衰を高めるための付加的な要素や技術を必要としない。

また、本実施例の露光装置は、常時加速を続けるため、加速力の小さなステージであっても露光時の速度を早くすることができる。このため、高い加速度のステージが要求されるものではない。従って、小さなアクチュエータすなわち小さな推力で、高い生産性を達成することができる。

また、間欠ショットを通過する空走時には、最高速度時に通過するため、空走時間を大幅に低減することができる。

ウエハステージ８は、最高速度（ｖ_３）に到達してからｔ_３／２時間経過後、Ｂのショットを露光するために、ｔ_４時間だけＹ方向に減速加速度の状態でレチクルＢのパターンで露光する。レチクルＢのパターンで露光を行う期間（ｔ_４の期間）を第２の期間とする。

このように、制御装置１６は、レチクルステージ４、５及びウエハステージ８を互いに同期して加速させる第１の期間に、ウエハ７の第１のショットを、レチクル２（第１の原版）を介して露光するように制御する。また、制御装置１６は、レチクルステージ４、５及びウエハステージ８を減速させる第２の期間に、第１のショットに対して走査方向に配列されているウエハ７の第２のショットを、レチクル３（第２の原版）を介して露光するように制御する。

制御装置１６によるこのような制御は、レチクルステージ４、５、ウエハステージ８、及び、照明系１に対して行われる。なお、後述のとおり、ウエハ７の第２のショットは、第１のショットに対して走査方向に１ショット以上の間隔を有する。

ウエハステージ８は、Ｂショットの露光終了後、隣接のＢ’ショット露光のため、Ｕターン動作の工程に移る。Ｂ’ショットへのＵターン動作は、列替えの動作であるため、Ｙ速度のみならずＸ速度も変化する。そのプロファイルは、図１の下段に示されるとおりである。

Ｂショット露光の終了直後、ウエハステージ８はＸ方向に加速及び減速し、ショットのＸサイズ分の距離を移動する。Ｘ方向の移動時間ｔ_６は、少なくともｔ_５×２以下の時間であることが好ましい。

次に、このプロファイルを決定するための手順について説明する。まず、プロファイルを決定するために、Ｘ、Ｙ方向それぞれのショットサイズを（Ｌ_ｘ、Ｌ_ｙ）、露光スリット幅Ｓ、ウエハステージ８の最大加速度をＸ、Ｙ方向それぞれ（α_ｘ、α_ｙ）として与える。このとき、Ｘステップに要する時間（Ｘ方向の移動時間ｔ_６）は、式（１）で表される。

ここで、εは、Ｘステップ時に必要とされるステージ整定時間である。
Ｙステップの助走時間ｔ_１及びｔ_５は、ｔ_６／２以上であればよいため、これらの時間ｔ_１、ｔ_５がｔ_６／２と等しいとすると、式（２）のように表される。

また、Ａショットの露光時間ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４は、それぞれ、式（３）、（４）、（５）のように表される。

次に、図１に示される速度ｖ_１、ｖ_２、ｖ_３は、それぞれ、式（６）、（７）、（８）のように表される。

このように、各時間及び各速度は、式（１）〜（８）のとおり一意に求められる。このため、駆動のプロファイルを図１に示すとおり生成することができる。本実施例では、速度と時間との関係を示すプロファイルを求めているが、同様の手順により、位置関数と時間との関係を示すプロファイル、又は、それらから演算して求められる制御関数と時間との関係を示すプロファイルを生成することもできる。

ここで、本実施例の効果を定量的に見積もる。ステージ加速度α_ｘ、α_ｙはともに９．８ｍ／ｓ^２、ショットサイズはＬ_ｙ＝０．０３ｍ、Ｌ_ｘ＝０．０２ｍ、スリット幅は０．００５ｍであるとする。簡略化のため、整定時間εは０とする。

これらの値を式（１）〜（８）に代入すると、時間ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３／２を求めると、
ｔ_１＝０．０４５〔ｓｅｃ〕
ｔ_２＝０．０５１〔ｓｅｃ〕
ｔ_３／２＝ ０．００６〔ｓｅｃ〕
となる。これらの値を用いて１ショットの露光時間ｔ_ａを算出すると、
ｔ_ａ＝０．１０２〔ｓｅｃ〕
となる。

例えばウエハ１枚に１００ショット露光する場合、時間１００×ｔ_ａにその他の無駄時間５秒を加えても、１５．２秒で露光処理を完了することができる。

次に、図８に示される従来例において同様の計算を行って１ショットの露光時間ｔ_ａ’を算出すると、
ｔ_ａ’＝０．１５２〔ｓｅｃ〕
となる。このため、従来例でウエハ１枚を処理するためには、時間１００×ｔ_ａ’＋５＝２０．２秒を要することになる。本実施例の手法を従来例の手法と比較すると、処理時間が約２５％短縮されている。

本実施例では、図１に示されるように、露光中のウエハステージ速度は、等加速度の状態又は等減速加速度の状態である。ただし、これに限定されるものではない。本実施例は、速度を変化させながら露光を行うプロファイルであればよく、図１以外のプロファイルを採用することもできる。

速度を変化させながら露光を行うその他の例として、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるプロファイルがある。図１０Ａは、Ａショット、Ｂショットを連続的な等加々速度で駆動させるプロファイルである。また、図１０Ｂは、Ａショット、Ｂショット露光中に等速領域を一部含むプロファイルである。本実施例では、図１０Ａ及び図１０Ｂに示されるようなプロファイルを採用した場合でも、図１のプロファイルと同様の効果を得ることができる。
＜露光量の制御＞
次に、本実施例における露光量の制御について説明する。

本実施例では、露光中においてウエハステージの速度が変化する。このため、ウエハ上に塗布された感光レジストの任意の１点に照射する露光量を一定に維持するように、ウエハステージの速度に応じて露光照度（露光光の強度）を変化させる調整手段を設ける必要がある。この調整手段は、例えばウエハステージの速度に比例して露光光の強度を変化させる。以下、エキシマレーザ等のパルス光源を用いた手法について説明するが、本実施例はこれに限定されるものではない。

個々に発光するパルスエネルギー量が一定であるとき、ウエハ上に照射される蓄積露光量Ｐは、式（９）で表される。

ここで、ｑは１回あたりのパルス発光で蓄積される露光量、ｆはパルス発光周波数、Ｓはスリット幅、Ｖ_ｙは、Ｙ方向の走査速度である。式（９）から、蓄積露光量Ｐを一定にするには、露光量ｑ又はパルス発光周波数ｆを走査速度Ｖ_ｙに応じて変化させればよい。

露光量ｑが一定であるとして、パルス発光周波数ｆを求めると、

となる。

また、パルス発光周波数ｆが一定であるとして、１回あたりのパルス発光で蓄積される露光量ｑを求めると、

となる。

露光量ｑを可変にするための手段としては、発光エネルギーを変化させ、又は、減光フィルターによる照度調整機構を挿入すればよい。また上記の式（１０）、（１１）は、いずれもウエハステージの走査速度Ｖ_ｙの関数としているが、これに限定されるものではない。例えば、ウエハステージの位置関数もしくは時間関数、又は、それらから求められる制御関数を採用してもよい。

このように、本実施例では、露光量ｑ（露光光の強度）又はパルス発光周波数ｆを変化させる調整手段（制御装置１６）を設けることにより、ウエハステージを加速又は減速しながら露光する場合でも、均一な蓄積露光量による露光が可能となる。
＜レチクルステージの構成＞
次に、本実施例におけるレチクルステージの詳細な構成について説明する。

図３に示されるように、レチクルステージの案内面及びレチクルステージの駆動機構を有するベース部９の上に、レチクルステージ４（第１のレチクルステージ）及びレチクルステージ５（第２のレチクルステージ）が、共通の案内面上に載置されている。それぞれのレチクルステージ４、５の位置は、投影光学系６（レンズ鏡筒）との相対位置を計測する位置計測手段としてのレーザ干渉計１０、１１によって計測される。

レーザ干渉計１０、１１により計測された位置情報に基づいて、制御装置１６は演算を行う。それぞれのレチクルステージ４、５は、制御装置１６から出力される情報に基づいて、ベース部９（ステージ駆動部）によって駆動される。

位置計測手段（レーザ干渉計１０、１１）は、それぞれのレチクルステージ４、５を互いに異なる方向から計測している。ただし、本実施例はこれに限定されるものではなく、位置計測手段が同一の方向からそれぞれのレチクルステージ４、５を計測するように構成されてもよい。さらに、第１の位置計測手段（レーザ干渉計１０）でレチクルステージ５を計測し、レチクルステージ５の位置を基準としてレチクルステージ４を計測する計測手段を他に設けてもよい。また、別の構成例として、レチクルステージの代わりに、レチクル端面を直接位置計測する計測手段を設けることもできる。

それぞれのレチクルステージ４、５の上方には、レチクル２、３を搭載して搬送するためのレチクル搬送系１８が設けられている。レチクル搬送系１８は、レチクルステージ４、５上の所定の位置にレチクル２、３をそれぞれ運んで載置する。また、レチクル計測系１７は、レチクル２、３の位置ずれ、レチクル２、３の平坦度、保持状態でのたわみや変形、２枚のレチクル２、３の高さの差等に関する各測定を行う。

次に、レチクルステージ４、５の走査動作について説明する。

図２に示されるＡショットをレチクル２で露光するため、レチクルステージ４は、図３のステージ可動範囲を左から右方向（矢印方向）へ加速しながら移動する。このとき、レチクルステージ５も、レチクルステージ４と一定の間隔Ｄを維持しながら同時に加速する。

Ａショットを等加速状態で露光した後、２つのレチクルステージ４、５は減速加速度に移行し、そのままＢショットをレチクル３で露光する。その後、２つのレチクルステージ４、５は、等減速加速度状態で速度ゼロとなり、そのまま逆方向への加速過程に移行する。その間に、ウエハステージ８は列を替え、今度は、等加速状態でＢ’ショットをレチクル３で露光する。その後、減速加速度状態でＡ’ショットをレチクル２で露光する。

このように、制御装置１６は、レチクル２を介した第１のショットとレチクル３を介した第２のショットとを順に露光した後、列替えをして、レチクル３を介した第３のショットとレチクル２を介した第４のショットとを順に露光するように制御する。

図４は、本実施例において、２つのレチクル２、３間の位置関係を示す平面図である。

図４において、間隔Ｄは、レチクル２に描画されたパターンの端部とレチクル３に描画されたパターンの端部との間の距離を表している。間隔Ｄの値は、図２に示されるＡショットとＢショットに挟まれた少なくとも一つのショットサイズＬ_ｙを投影倍率Ｍ（例えば１／４）で割った値に等しい寸法に設定するのが好ましい。

本実施例では、２つのレチクルステージ４、５は、間隔Ｄを保ったまま、一つのレチクルステージであるかのように加減速の走査移動をすることになる。本実施例では、間隔ＤをショットサイズＬ_ｙと同一であるとしたが、これに限定されるものではない。間隔ＤをショットサイズＬ_ｙの整数倍（２倍、３倍等）に設定してもよい。

また、間隔Ｄを維持できるように、１つのレチクルステージ上に２つのレチクル２、３を搭載するように構成してもよい。この場合、２つのレチクル間の距離を変更可能な移動機構をレチクルステージ上に設けることが望ましい。

本実施例では、間隔Ｄを常時一定に維持しながらレチクルステージを移動させているが、レチクルステージ４、５は露光時間ｔ_２及びｔ_４の間のみウエハステージ８に同期すればよい。このため、間隔Ｄを常時一定に維持しなくてもよい。露光に関する諸条件を満たす範囲で、個々のレチクルステージ４、５は、駆動プロファイルを個別に決定することができる。
＜ウエハへの露光順序＞
次に、ウエハ上への露光について、図２を参照しながら説明する。

ウエハ上に露光すべきショットの配列をｎ行×ｍ列とする。本実施例では、ショットの下からｎ行目とｎ＋２行目を＋Ｘ方向に列替えしながら順次露光していく。次に、ｎ＋１行目、ｎ＋３行目を−Ｘ方向に列替えしながら順次露光する。その後、ｎをｎ＋４と置き換えて、上述と同様に露光する。

ウエハは円形であるため、外周部に欠足ショットが存在する。この欠足ショットについては、発光を止めて空駆動動作をさせることができる。また、欠足ショットは、従来のように一方のレチクルステージのみの動作で露光をしてもよい。

また、本実施例の露光装置は、１行を飛び越して露光するように構成されているが、ショットのサイズが小さい等の場合には、２行以上飛び越えるように設定してもよい。
＜遮光板の動作＞
次に、走査に合わせて照明光を遮光する遮光板（マスキングブレード２０〜２３）の動作について説明する。

本実施例の露光装置は、２枚のレチクル２、３を露光するため、それぞれのレチクルステージ４、５に対応して２対のマスキングブレード２０〜２３を備えている。２対のマスキングブレード２０〜２３は、ステージのプロファイルに応じた速度でそれぞれ駆動される。また、２対のマスキングブレードの配置は、遮光面に対して極力近接させるため、ブレードエッジを背中合わせに対向させて略同一面になるようにしている。

マスキングブレード２２、２３はレチクル２の端部の遮光のために、マスキングブレード２０、２１はレチクル３の遮光のために、それぞれ設けられている。マスキングブレード２０〜２３は、レチクル２、３のそれぞれの走査動作に連動してＺ方向に駆動される。
＜レチクル間差の補正＞
次に、２枚のレチクルを用いることで発生するレチクル間差を低減するための手法について説明する。

同一のパターン情報を有する２枚のレチクル２、３を露光する場合、精度を劣化させる要因は、レチクルのたわみ、レチクルステージの高さ誤差、レチクルの描画誤差である。いずれの要因も、露光の結果として、デフォーカス、倍率誤差、片ボケ、ディストーションとなって発現する。

本実施例では、レチクル計測系１７によって、２枚のレチクル２、３の平坦度、たわみ、レチクルステージ４、５の高さを計測することができる。また、ウエハステージ８上に搭載されたパターン計測センサ１４にレチクル透過光を照射することで、２枚のレチクル２、３の描画誤差を直接計測可能に構成されている。

上記のとおり計測された個々のレチクル２、３に関する情報は、制御装置１６で処理される。制御装置１６は、計測情報に基づき、必要に応じて、レチクルステージ４、５の位置をオフセットさせ、また、レチクル２、３に直接補正力を加えて修正する等の補正を行う。また、制御装置１６は、レンズ補正装置１５に指示して投影光学系６（投影レンズ）の内部の補正レンズを移動させる。また、制御装置１６は、ウエハステージ８の位置情報に修正を加えることによりレチクル差を補正することもできる。
＜加減速補正＞
次に、本実施例の露光装置において、加速減速時に行う補正について説明する。

本実施例では、等加速度状態での露光を行うため、可動部に対して一定の慣性力が作用する。この慣性力により、各部は変形し、この変形が誤差要因となる。変形の影響が大きいものとしては、例えば、ウエハステージ８の位置基準となるバーミラー、ウエハステージ天板構造体、レチクルステージ天板構造体、レチクル自身等である。

これらの変形を表す関数は、加速度に依存した関数であるとともに、ステージ座標、レチクルステージの選択、走査方向等にも依存した関数である。そこで本実施例では、複数の補正テーブルを用いて、条件によって補正値を切り替える手段を設ける。

まず、補正テーブルは、ウエハ座標のＸ、Ｙ関数で作成される。複数の補正テーブルは、レチクルステージ４、５のいずれを用いて露光するか、走査方向は＋Ｙ又は−Ｙであるか、加速露光又は減速露光であるか等の各条件によってそれぞれ作成される。

制御装置１６（制御系）は、露光条件に見合う補正テーブルを選択して、その補正テーブルに加速度を掛け合せ、補正値を生成する。本実施例では、補正テーブルを複数作成しているが、それぞれの補正条件を加味した数式による関数演算により、補正値を生成してもよい。

本実施例では、走査露光中の速度は、十分高速であり逐次変化している。このため、レチクルを透過した光がウエハ上に達するまでの光伝達遅延時間を考慮する必要がある。前述の見積もりによる計算では、露光開始の初速は０．４４ｍ／ｓ、終速は０．９４ｍ／ｓである。ウエハステージは、その間に０．５ｍ／ｓの速度変化を生じる。この結果、約１ｍの空気間隔に相当するレンズを介して光が通過する間に、ショットの開始点終了点間で約１．７ｎｍの位置ずれを起こすことになる。

そこで、前述の補正関数や補正テーブルにおいて、補正値は、ウエハステージの速度関数として、速度に依存したオフセット値を走査方向の位置指令値に加算することが望ましい。
＜露光情報の格納と掃きだし＞
本発明の露光方法によれば、ウエハ上には、（１）Ａレチクル／Ｂレチクル、（２）加速露光／減速露光、（３）アップ方向走査／ダウン方向走査、の各条件下で露光されたショットが混在して形成される。この条件差による誤差は、前述の補正によって最小化するものの、完全にゼロにすることはできない。

そこで、本実施例では、図７に示されるように、これらの条件を各ショットの履歴情報として制御装置１６に格納保存する手段及び装置外部に履歴情報を引き渡す手段を有する。この情報に基づき、後工程ではショット条件を加味した、アライメントや重ね合わせ及び検査を実施することが可能となる。

次に、本発明の実施例２について説明する。

図５は、本実施例におけるレチクルステージの構成を示す平面図である。図５に示されるように、本実施例では、３つのレチクルステージ４１、４２、４３と３枚のレチクル３１、３２、３３が設けられている。

図６は、本実施例におけるウエハステージの駆動プロファイルを示す図である。図６に示されるように、本実施例におけるウエハステージの駆動は３段階に分かれる。まず、時間Ａにおいて、レチクルステージ４１（第１のレチクルステージ）で等加速露光を行う。次に、１ショット間欠ショットを飛ばした後、時間Ｂにおいて、レチクルステージ４２（第２のレチクルステージ）で加速度ゼロ（等速）露光を行う。最後に、１ショット間欠ショットを飛ばした後、時間Ｃにおいて、レチクルステージ４３（第３のレチクルステージ）で減速加速度露光を行う。

本実施例では、３つのレチクルステージに限定されるものではなく、４つ以上のレチクルステージを用いることもできる。４枚以上のレチクル及び４つ以上のレチクルステージを用いて露光しても、上述と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の実施例３について説明する。

本実施例の露光装置は、異なるパターン情報を有する２枚のレチクル（第１のレチクル、第２のレチクル）による２重露光を行う。２重露光においては、第１のレチクルでの露光に第２のレチクル露光を重ねて露光する。

図７は、本実施例において、２重露光を行う際の露光順序を示す平面図である。

ウエハ上のｎ行×ｍ列のショット配列で、まず下から２行までを第１のレチクル（ここではＢレチクル）で最初に露光する。その後、２つのレチクルステージを実施例１と同様に、間欠ショットを間に入れ、飛び石で加減速露光をすることで、Ｂレチクルのパターンの上にＡレチクルのパターンを重ね焼く。実施例１とは異なり、改行を１行ずつ行いながら、各ショットに２回の露光を行う。

次に、２種類のレチクルパターンを露光する際における露光装置の動作について、さらに詳細に説明する。

一般に、２重露光でスプリットされるパターンは、一方が縦線主体のパターンであり、他方が横線主体のパターン、又は、クリティカルラインとトリムラインのように露光パターンの対象が異なっているものである。このため、そのようなパターンに合わせた最適な照明光の条件や、レンズの開口数の選択を行う必要がある。

本実施例では、２枚のレチクル露光の間隙にあるわずかな時間ｔ１＋ｔ５、ｔ３の間に、照明モードの切り替え、及び、開口数の切り替えを行う切替手段を有する。この切替手段で照明モード及び開口数を切り替えることにより、最適な照明モード及び開口数を選択することができる。

次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。当該方法において、本発明を適用した露光装置を使用し得る。

半導体デバイスは、ウエハ（半導体基板）に集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路をチップ製品として完成させる後工程とを経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、その工程で露光されたウエハを現像する工程とを含みうる。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）とを含みうる。また、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を用いて、感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、その工程で露光されたガラス基板を現像する工程とを含みうる。 本実施形態のデバイス製造方法は、デバイスの性能、品質、生産性および生産コストの少なくとも一つにおいて従来よりも有利である。 上記各実施例の露光装置は、半導体集積回路素子や液晶表示素子のほか、ＭＥＭＳ要素、撮像素子、磁気ヘッド等を製造するための露光装置にも適用可能である。

以上、上記各実施例の露光装置によれば、ステージの整定時間を必要とせず、露光時に問題となる振動を生じることなく走査露光ができるため、高精度化と高スループット化とを両立させることが可能となる。また、小さな推力のステージであっても高いスループットが得られるため、装置のコストダウンに寄与する。したがって、上記各実施例によれば、スループットを向上させた露光装置を提供することができる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。

１：照明系
２、３：レチクル
４、５：レチクルステージ
６：投影光学系
７：ウエハ
８：ウエハステージ
１６：制御装置
１００：走査型露光装置

Claims (10)

1. 第１の原版のパターン及び第２の原版のパターンを基板に露光する露光装置であって、
   前記第１の原版及び前記第２の原版を走査方向に並べて保持し、前記走査方向に移動可能な原版走査手段と、
   前記基板を保持して前記走査方向に移動可能な基板走査手段と、
   前記原版走査手段及び前記基板走査手段を制御する制御手段と、を有し、
   前記第２の原版のパターンが露光される第２のショットは、前記第１の原版のパターンが露光された第１のショットに対して前記走査方向に並ぶように配置され、
   前記制御手段は、前記第１のショットの露光開始から前記第１のショットの露光終了までの第１の期間では、前記原版走査手段及び前記基板走査手段を互いに同期させながら加速させ、
   前記第２のショットの露光開始から前記第２のショットの露光終了までの第２の期間では、前記原版走査手段及び前記基板走査手段を互いに同期させながら減速させ、
   前記第１のショットの露光終了から前記第２のショットの露光開始までの期間では、前記原版走査手段及び前記基板走査手段の移動状態を加速状態から減速状態へ切り替えることを特徴とする露光装置。
2. 前記第１のショットの露光終了から前記第２のショットの露光開始までの期間では、露光を行わないことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第２のショットは、前記第１のショットに対して前記走査方向に１ショットに等しい間隔または２ショット以上の間隔を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記原版走査手段は、前記第１の原版を保持する第１の原版ステージと、前記第２の原版を保持する第２の原版ステージとを含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置。
5. 前記第１のショットの露光と前記第２のショットの露光を順に行って、前記走査方向に垂直な方向に列替えをした後、前記第２の原版のパターンを露光してから前記第１の原版のパターンを露光することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の露光装置。
6. 前記制御手段は、前記原版走査手段及び前記基板走査手段を、前記第１の期間では等加速度で加速させ、前記第２の期間では等加速度で減速させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
7. 前記制御手段は、前記原版走査手段及び前記基板走査手段を、前記第１の期間では等加々速度で加速させ、前記第２の期間では等加々速度で減速させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
8. 前記第１の原版及び前記第２の原版を照明する照明手段と、
   前記原版走査手段及び前記基板走査手段の少なくとも一方の速度に応じて、前記照明手段からの照明光の強度を調整する調整手段と、をさらに有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の露光装置。
9. 前記第１の原版のパターン及び前記第２の原版のパターンは互いに異なり、
   前記第１の原版のパターン及び前記第２の原版のパターンの一方が露光されたショットに重なるように、前記第１の原版のパターン及び前記第２の原版のパターンの他方を露光することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の露光装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    露光された前記基板を現像する工程と、
    を有することを特徴とするデバイス製造方法。