JPH04277612A - 投影露光装置及び投影露光方法 - Google Patents

投影露光装置及び投影露光方法

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JPH04277612A
JPH04277612A JP3039874A JP3987491A JPH04277612A JP H04277612 A JPH04277612 A JP H04277612A JP 3039874 A JP3039874 A JP 3039874A JP 3987491 A JP3987491 A JP 3987491A JP H04277612 A JPH04277612 A JP H04277612A
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projection optical
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】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
投影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。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。
【０００３】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及び投影光学系を投
影光学系の光軸方向に相対移動させるという露光方法（
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　Ｍｉｃｒｏ
ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ　ＩＩ（１９８９）の第４２４
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）を一次元に走査しつつ、ウェハをそれと
同期した速度で一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　，Ｓ
Ａ２　，…，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
。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
ーンの像は、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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ステップアンドスキャン方式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
レチクル及びウェハと照明光束及び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に相対移動することによって転写領
域内の１点に複数の焦点位置で露光することが可能であ
る。それに対して、ステップアンドスキャン方式の場合
はレチクル及びウェハと照明光束及び露光光束とが投影
光学系の光軸に垂直な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光軸方向に
相対移動す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。よって、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
用いたのでは焦点深度拡大の効果は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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記問題点解決のため本
発明では、マスク（Ｒ）上の転写領域内に形成されたパ
ターン（ＩＲ）を感光基板（Ｗ）上の被露光領域に投影
するための投影光学系（ＰＬ）と、マスク（Ｒ）を転写
領域の一方向の幅寸法以上の範囲に渡って一次元移動さ
せるマスクステージ（１４）と、感光基板（Ｗ）をマス
クステージ（１４）の一次元移動方向に沿ってマスクス
テージ（１４）の移動速度と同期した速度で一次元移動
させる基板ステージ（１７，１８）とを有し、マスク（
Ｒ）のパターン（ＩＲ）を感光基板（Ｗ）上の被露光領
域に走査露光する投影露光装置において、投影光学系（
ＰＬ）の投影視野（ＩＦ）内に含まれる大きさの矩形、
若しくはスリット形状を有し、且つ一次元移動の方向に
関してほぼ一定の幅をもつ露光用の照明光束をマスク（
Ｒ）に照射する照明手段（１〜１３）と；マスク（Ｒ）
と投影光学系（ＰＬ）とを介して感光基板（Ｗ）上で得
られる照明光束によって形成される照射領域の一次元移
動方向に関して、感光基板（Ｗ）を一定量だけ傾けて基
板ステージ（１７，１８）上に保持する基板ホルダー（
１６）と；感光基板（Ｗ）上の照射領域内のほぼ中央部
が投影光学系（ＰＬ）の最良結像面（ＢＦ）、若しくは
その近傍に位置するように基板ホルダー（１６）を投影
光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）の方向に移動させるホル
ダー駆動手段（２１）と；走査露光の間、照射領域内の
一次元移動方向の位置に応じてマスク（Ｒ）のパターン
像の感光基板（Ｗ）上での結像状態を維持するようにホ
ルダー駆動手段（２１）を制御する制御手段（５４）と
を設けた投影露光装置を使用することとした。
【０００８】また、マスク（Ｒ）上の転写領域内に形成
されたパターン（ＩＲ）を投影光学系（ＰＬ）を介して
感光基板（Ｗ）上の被露光領域に投影露光するために、
マスク（Ｒ）と感光基板（Ｗ）とを投影光学系（ＰＬ）
の投影視野（ＩＦ）に対して、少なくとも一次元に相対
走査する投影露光方法において、投影光学系（ＰＬ）を
介して感光基板（Ｗ）上に投影されるパターン像の領域
を一次元走査の方向に関してほぼ一定の幅に制限すると
ともに、パターン像の領域が形成される感光基板（Ｗ）
上の局所表面と投影光学系（ＰＬ）の最良結像面（ＢＦ
）とを、一次元走査方向に関して相対的に傾けた状態で
走査露光することとした。
【０００９】
【作用】本発明によれば、走査露光方式の投影露光装置
においてウェハ等の感光基板を照明光束の照射領域の一
次元走査方向に関して一定量だけ傾けて保持する基板ホ
ルダーを設ける構成としたため、投影光学系の最良結像
面と感光基板上の照射領域とを相対的に傾けることが可
能となる。また、この基板ホルダーを投影光学系の光軸
方向に並進移動させるホルダー駆動手段を設け、感光基
板上の照射領域内のほぼ中央部が投影光学系の最良結像
面、若しくはその近傍に位置するようにホルダー駆動手
段を駆動するようにしたため、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
まま走査露光することが可能となる。
【００１０】
【実施例】図１は本発明の実施例による投影露光装置の
構成を示し、本実施例では、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。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　，ＢＬ２　，ＢＬ３　，ＢＬ４　が図２
のように配置されている。４枚のブレードＢＬ１　，Ｂ
Ｌ２　，ＢＬ３　，ＢＬ４　は夫々駆動系５０によって
独立に移動される。本実施例ではブレードＢＬ１　，Ｂ
Ｌ２　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　，ＢＬ４　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Ｂ
Ｌ１　〜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ＩＦ内
に包含されるように定められる。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ＡＰ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。
【００１１】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。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方向の一次元走査移動、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３０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。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方向に二
次元移動するＸＹステージ１８上に設けられ、このＸＹ
ステージ１８は駆動系５２で駆動される。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３
３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
。本実施例では投影倍率を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。 さらに本実施例では、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
。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１
３、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
を達成するのに必須の要件ではない。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。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。
【００１２】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。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。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５
３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。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１９Ｂ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。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ＡＰ′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　〜ＣＰ４　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
。
【００１３】次に本実施例の装置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１
００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。そして本実
施例の主制御部１００は、その動作に加えて投影光学系
ＰＬの最良結像面とウェハＷ上の転写領域とを相対的に
傾けて、且つ転写領域内のほぼ中央部が投影光学系ＰＬ
の最良結像面、若しくはその近傍に位置させて照射領域
内の一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５３
、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。
【００１４】図４は、本発明の実施例による投影露光装
置を用いた露光方法を概略的に示す図である。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。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。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１８をＸ方向に駆動すると同時に、
Ｚステージ１７を光軸ＡＸ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。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ＡＰ′の幅をＤａｐ
、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　
≧ΔＺ１　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。
【００１５】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
。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）に示す状態とは反対の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。
【００１６】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，ＬＣ，Ｌ
Ｌ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。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一次元走査方向に関
して少なくとも２ヶ所で極大となるようにすればよい。 このため、例えば図７に示すように開口ＡＰ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。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ＤＯＦ）
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。 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ＬＲ，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。さらに、矩
形状の照明光束の強度分布が走査露光の一次元走査方向
に関して３ヶ所で極大となるようにしてもよい。これに
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。 よって、ウェハＷに達する露光光束は図４に示す光束Ｌ
Ｒ，ＬＣ，ＬＬに相当する光束のみとなる。また光束Ｌ
Ｒ，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
査露光を行った場合も、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。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
露光の一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。
【００１７】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フィルター等の遮
光部材を設ける構成としても同様の効果が得られる。
【００１８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ウェハ等
の感光基板を照明光束の照射領域の一次元走査方向に関
して傾斜状態で、且つ感光基板上の照射領域（転写領域
）内のほぼ中央部が投影光学系のほぼ最良結像面に位置
するように走査するようにしたため、転写領域内の位置
によってレチクルのパターン像のフォーカス状態を変化
させた状態で走査露光することが可能となる。つまり、
焦点深度拡大の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による投影露光装置の構成を示
す図
【図２】レチクルブラインドを構成するブレードの配置
を示す図
【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
【図４】本発明の実施例による投影露光装置を用いた露
光方法を概略的に示す図
【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
【図６】本発明
の実施例による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
【図７】レチクルブラインドを構成するブレードの他の
例を示す図
【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
【図９】本発明
の他の実施例による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
【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
【図１１】従
来の技術によるステップアンドスキャン露光方式の概念
を説明する図
【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 ＢＦ　　投影光学系の最良結像面 Ｒ　　マスク（レチクル） ＩＲ　　パターン Ｗ　　感光基板 ＰＬ　　投影光学系

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　マスク上の転写領域内に形成されたパ
    ターンを感光基板上の被露光領域に投影するための投影
    光学系と、前記マスクを前記転写領域の一方向の幅寸法
    以上の範囲に渡って一次元移動させるマスクステージと
    、前記感光基板を前記マスクステージの一次元移動方向
    に沿って前記マスクステージの移動速度と同期した速度
    で一次元移動させる基板ステージとを有し、前記マスク
    のパターンを前記露光基板上の被露光領域に走査露光す
    る投影露光装置において、前記投影光学系の投影視野内
    に含まれる大きさの矩形、若しくはスリット形状を有し
    、且つ前記一次元移動の方向に関してほぼ一定の幅をも
    つ露光用の照明光束を前記マスクに照射する照明手段と
    ；前記マスクと前記投影光学系とを介して前記感光基板
    上で得られる前記照明光束によって形成される照射領域
    の前記一次元移動方向に関して、前記感光基板を一定量
    だけ傾けて前記基板ステージ上に保持する基板ホルダー
    と；前記感光基板上の前記照射領域内のほぼ中央部が前
    記投影光学系の最良結像面、若しくはその近傍に位置す
    るように前記基板ホルダーを前記投影光学系の光軸の方
    向に移動させるホルダー駆動手段と；前記走査露光の間
    、前記照射領域内の前記一次元移動方向の位置に応じて
    前記マスクのパターン像の前記感光基板上での結像状態
    を維持するように前記ホルダー駆動手段を制御する制御
    手段とを設けたことを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項２】　　マスク上の転写領域内に形成されたパ
    ターンを投影光学系を介して感光基板上の被露光領域に
    投影露光するために、前記マスクと前記感光基板とを前
    記投影光学系の投影視野に対して、少なくとも一次元に
    相対走査する投影露光方法において、前記投影光学系を
    介して前記感光基板上に投影されるパターン像の領域を
    前記一次元走査の方向に関してほぼ一定の幅に制限する
    とともに、前記パターン像領域が形成される前記感光基
    板上の局所表面と前記投影光学系の最良結像面とを、前
    記一次元走査方向に関して相対的に傾けた状態で走査露
    光することを特徴とする投影露光方法。
  3. 【請求項３】　　前記パターン像領域が形成される前記
    感光基板上の局所表面の前記一次元走査方向に関する寸
    法をＤａｐ、前記局所表面と前記最良結像面との傾き角
    をθｌ　、前記投影光学系の焦点深度の光軸方向の幅を
    ΔＺｆ　としたとき、 Ｄａｐ・ｓｉｎθｌ　≧ΔＺｆ　 の関係を満たすように、前記パターン像領域の幅寸法Ｄ
    ａｐと傾き角θｌ　の少なくとも一方を調整することを
    特徴とする請求項第２項に記載の方法。
  4. 【請求項４】　　前記パターン像領域の前記一次元走査
    方向に関する幅を制限するために、前記マスクを照明す
    る露光用の照明光束の前記マスク上での形状を矩形にす
    るとともに、該矩形状の照明光束の強度分布が前記一次
    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
    に制御したことを特徴とする請求項第２項、又は第３項
    に記載の方法。
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