JPH0855796A

JPH0855796A - 走査露光装置および走査露光方法

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Publication number: JPH0855796A
Application number: JP7220446A
Authority: JP
Inventors: Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-08-29
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 1996-02-27
Anticipated expiration: 2012-11-12
Also published as: JP2674579B2

Abstract

(57)【要約】【課題】走査露光方式で感光基板上に投影露光されるパ
ターン像の質や重ね合せ精度を向上させる。【解決手段】投影光学系を介してマスクのパターンの一
部分を感光基板上に投影しつつ、マスクと感光基板とを
投影視野に対して相対的に一次元移動させることによっ
てマスクのパターン全体を感光基板上に走査露光する
際、ヨーイングに起因したマスクと感光基板との相対的
な微小回転誤差を補正するために、走査露光中は常に投
影光学系による露光視野の中央領域を中心としてマスク
又は感光基板を微小回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術の属する分野】本発明は、半導体素子や液晶表示
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
投影露光装置に関し、特にマスクと感光基板とを相対移
動させて露光を行う走査露光装置とその露光方法に関す
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もとで相対走査して露
光するスキャン方法である。

【０００３】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
たアライナーにくらべて、解像力、重ね合せ精度、スル
ープット等がいずれも高くなってきており、今後もしば
らくはステッパーが主流であるものと考えられている。

【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.１
０８８ Optical/Laser Microlithography II（１９８
９）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９は、ステップ＆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＆スキャン（以下、Ｓ＆Ｓとする）の
露光順路を表わし、ショット領域ＳＡ1 、ＳＡ2 、……
ＳＡ6 の順にＳ＆Ｓ露光を行ない、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、……Ｓ
Ａ12の順に同様のＳ＆Ｓ露光を行なう。

【０００６】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。

【０００７】このような円弧状スリット照明光を使うＳ
＆Ｓ露光方式の他に、円形のイメージフィールドを有す
る通常の投影光学系（フル・フィールドタイプ）をＳ＆
Ｓ露光方式に応用する試みが、例えば特開平２−２２９
４２３号公報で提案された。この公開公報には、レチク
ル（マスク）を照明する露光光の形状を投影レンズ系の
円形フィールドに内接する正六角形にし、その正六角形
の対向する２辺のエッジが走査露光方向と直交する方向
に伸びるようにすることで、スループットをより向上さ
せたＳ＆Ｓ露光を実現することが開示されている。

【０００８】すなわちこの公開公報においては、スキャ
ン露光方向のレチクル（マスク）照明領域を極力大きく
取ることによって、レチクルステージ、ウェハステージ
の走査速度を、円弧状スリット照明光を使ったＳ＆Ｓ露
光方式にくらべて格段に高くできることが示されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記、特開平２−２２
９４２３号公報に開示された従来技術によれば、走査露
光方向に関するマスク照明領域を極力広くしてあるた
め、スループット上では有利である。ところが実際のマ
スクステージ、ウェハステージの走査シーケンスを考慮
すると、上記公開公報に開示された装置においても図９
のようなジグザグのＳ＆Ｓ方式にせざるを得ない。

【００１０】なぜなら、ウェハＷの直径を１５０mm（６
インチ）として、１回の連続したＸ方向走査のみでウェ
ハ直径分の一列のショット領域の並びの露光を完了しよ
うとすると、１／５倍の投影レンズ系を使うことを前提
としたとき、レチクルの走査方向（Ｘ方向）の長さは７
５０mm（３０インチ）にも達してしまい、このようなレ
チクルの製造が極めて困難だからである。

【００１１】仮りにそのようなレチクルが製造できたと
しても、そのレチクルをＸ方向に走査するレチクルステ
ージのストロークは７５０mm以上必要であることから、
装置が極めて大型化することは必須である。このため、
上記公開公報のような装置であっても、ジグザグな走査
をせざるを得ない。従って、走査露光方向に隣接したシ
ョット領域、例えば図９中のショット領域ＳＡ1 とＳＡ
12とでは、隣りのショット領域内にレチクルパターンが
転写されないようにレチクル上のパターン領域の周辺を
遮光体で広く覆っておく必要があった。

【００１２】図１０は六角形の照明領域ＨＩＬ、投影レ
ンズ系の円形イメージフィールドＩＦ、及びレチクルＲ
の走査露光時の配置を示し、図１０（Ａ）は六角形照明
領域ＨＩＬがレチクルＲ上のスキャン開始位置に設定さ
れた状態を表し、この状態からレチクルＲのみが同図中
の右方向に一次元移動する。そして１回のスキャン終了
時には図１０（Ｂ）のようになる。

【００１３】この図１０中でＣＰ1 、ＣＰ2 、……ＣＰ
6 の夫々はレチクルＲ上にＸ方向に並べて形成されたチ
ップパターンであり、これら６つのチップパターンの並
びがＸ方向の１回のスキャンで露光されるべきショット
領域に対応している。尚、同図中、六角形照明領域ＨＩ
Ｌの中心点はイメージフィールドＩＦの中心、すなわち
投影レンズ系の光軸ＡＸとほぼ一致している。

【００１４】この図１０からも明らかなように、レチク
ルＲ上の走査開始部分や走査終了部分では、パターン領
域の外側に、少なくとも六角形照明領域ＨＩＬの走査方
向の幅寸法以上の遮光体を必要とする。同時に、レチク
ルＲ自体も走査方向の寸法が大きくなるとともにレチク
ルステージのＸ方向の移動ストロークも、チップパター
ンのＣＰ1 〜ＣＰ6 全体のＸ方向の寸法と六角形照明領
域ＨＩＬの走査方向の寸法との合計分だけ必要となる
等、装置化にあたっての問題点が考えられる。

【００１５】さらに重要な問題は、投影光学系が１／４
縮小である場合、レチクルＲの走査速度はウェハＷの走
査速度に対して４倍になり、レチクルステージとして十
分な直進性を保ちつつより高速な移動性能を持つものを
採用しなければならないことである。特に１回の走査露
光に必要とされる移動ストロークが大きくなればなる
程、レチクルステージの直進性（いわゆるヨーイング特
性）を十分な精度に保つことが難しくなる。

【００１６】縮小投影系の場合、レチクルのＸ，Ｙ方向
の微小変位量はウェハ上では投影倍率分だけ縮小される
が、レチクルやウェハの相対的な回転変位量は縮小され
ることなくウェハ上に転写された像の回転としてそのま
ま反映されてしまう。そこで本発明はそのような問題点
に鑑み、レチクル（マスク）とウェハ（基板）との走査
露光中の相対回転誤差を低減して、転写された像の質を
向上させたスキャン方式（又はＳ＆Ｓ方式）の露光装
置、及び走査露光方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を達成する為の手段】本発明は、マスク（レチク
ルＲ）に形成された回路パターン（ＣＰｎ）の一部を所
定形状（ブラインド機構２０の開口ＡＰの形状）に制限
された照明光で照射する照明手段（ランプ２〜コンデン
サーレンズ２８）と、照明光により照射された回路パタ
ーンの一部の像を感光基板（Ｗ）上に投影する投影光学
系（ＰＬ）と、マスクを保持して少なくとも第１方向
（Ｘ方向）に移動するマスクステージ（３０）と、感光
基板を保持して少なくとも第１方向に移動する基板ステ
ージ（４４，４６，４８）とを備え、マスクステージと
基板ステージとの同期走査によって回路パターンの全体
像を感光基板上に走査露光する装置に適用される。

【００１８】そして本発明による装置の特徴的な構成
は、走査露光の間に生じるマスクステージ（３０）のヨ
ーイング量を逐次計測する第１干渉計（３８）と、走査
露光の間に生じる基板ステージ（４８）のヨーイング量
を逐次計測する第２干渉計（５０）と、第１干渉計（３
８）と第２干渉計（５０）とで計測される各ヨーイング
量の差が一定になるように、マスクと感光基板の少なく
とも一方をマスク上での照明光の照射領域、又は感光基
板上での回路パターンの投影領域を中心としつつ走査露
光中に微小回転補正する制御手段（３４、５４、１０
０）とを設けたことにある。

【００１９】さらに本発明は、所定形状（矩形状または
スリット状）の照明光で照射されるマスク（レチクル
Ｒ）上の回路パターン（ＣＰｎ）の一部の像を縮小投影
光学系（ＰＬ）を介して感光基板（ウェハＷ）上に投影
しつつ、マスクを保持するマスクステージ（３０）と感
光基板を保持する基板ステージ（４４、４６、４８）と
を縮小投影光学系の投影倍率に応じた速度比（例えば
１：５）で相対的に一次元移動させることにより回路パ
ターンの全体像を感光基板上に走査露光する方法に適用
される。

【００２０】そして本発明による方法の特徴的な構成
は、走査露光の際のマスクステージ（３０）と基板ステ
ージ（４８）との各ヨーイングに起因して生じるマスク
と感光基板との間の微小な相対回転誤差を干渉計（３
８，５０）を使って計測する段階と、走査露光中に計測
される相対回転誤差が所定の値に保たれるように、マス
クと感光基板のいずれか一方を走査露光中に常に縮小投
影光学系（ＰＬ）の投影視野（イメージフィールドＩ
Ｆ）内の所定領域を中心として微小回転補正する段階と
を設けたことである。

【００２１】このように本発明では、走査露光中に生じ
るマスクと感光基板との相対回転誤差が補正されるよう
に走査露光中にマスク等を微小回転する際、その回転中
心を常に投影光学系の投影視野内の所定領域、例えばマ
スク上の照明光照射領域の中央（光軸位置）に設定する
ことを特徴としている。

【００２２】

【発明の実施の態様】そこで以下、本発明の各実施例を
図面を参照して説明する。まず図１は、本発明の第１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、両側テレセントリックで１／５縮小の屈折素子の
み、あるいは屈折素子と反射素子との組み合わせで構成
された投影光学系（以下、簡便のため単に投影レンズと
呼ぶ）ＰＬを使うものとする。

【００２３】水銀ランプ２からの露光用照明光は楕円鏡
４で第２焦点に集光される。この第２焦点には、モータ
８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６が配置される。シャッター６を通った照
明光束はミラー１０で反射され、インプットレンズ１２
を介してフライアイレンズ系１４に入射する。フライア
イレンズ系１４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１
６を介してレンズ系（コンデンサーレンズ）１８に入射
する。

【００２４】レンズ系１８の後側焦点面には、レチクル
ブラインド機構２０の可動ブレードＢＬ1 、ＢＬ2 、Ｂ
Ｌ3 、ＢＬ4 が図２のように配置されている。４枚のブ
レードＢＬ1 、ＢＬ2 、ＢＬ3 、ＢＬ4 は夫々駆動系２
２によって独立に移動される。本実施例ではブレードＢ
Ｌ1 、ＢＬ2 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。

【００２５】また、４枚のブレードＢＬ1 〜ＢＬ4 の各
エッジで規定された開口ＡＰの形状は、投影レンズ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２０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２０の開口Ａ
Ｐを通過した照明光は、レンズ系２４、ミラー２６、及
びメインコンデンサーレンズ２８を介してレチクルＲを
照射する。

【００２６】このとき、ブラインド機構２０の４枚のブ
レードＢＬ1 〜ＢＬ4 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。尚、レンズ系２４
とコンデンサーレンズ２８とによって任意の結像倍率を
与えることができるが、ここではブラインド機構２０の
開口ＡＰを約２倍に拡大してレチクルＲに投影している
ものとする。従ってスキャン露光時のレチクルＲの走査
速度ＶrsとレチクルＲ上に投影されたブラインド機構２
０のブレードＢＬ1 、ＢＬ2 のエッジ像の移動速度とを
一致させるためには、ブレードＢＬ1 、ＢＬ2 のＸ方向
の移動速度ＶblをＶrs／２に設定すればよい。

【００２７】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３２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３０に保持される。コラ
ム３２は不図示ではあるが、投影レンズＰＬの鏡筒を固
定するコラムと一体になっている。レチクルステージ３
０は駆動系３４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少回転移動等を行なう。

【００２８】またレチクルステージ３０の一端にはレー
ザ干渉計３８からの測長ビームを反射する移動鏡３６が
固定され、レチクルＲのＸ方向の位置とヨーイング量
（微小回転量）がレーザ干渉計３８によってリアルタイ
ムに計測される。尚、レーザ干渉計３８用の固定鏡（基
準鏡）４０は投影レンズＰＬの鏡筒上端部に固定されて
いる。

【００２９】レチクルＲに形成されたパターンの像は投
影レンズ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は微小回転可能なウェハホルダ４
４に基準マーク板ＦＭとともに保持される。ホルダ４４
は投影レンズＰＬの光軸ＡＸ（Ｚ）方向に微動可能なＺ
ステージ４６上に設けられる。そしてＺステージ４６は
Ｘ、Ｙ方向に二次元移動するＸＹステージ４８上に設け
られ、このＸＹステージ４８は駆動系５４で駆動され
る。

【００３０】またＸＹステージ４８の座標位置とヨーイ
ング量（微小回転量）とはレーザ干渉計５０によって計
測され、そのレーザ干渉計５０のための固定鏡４２は投
影レンズＰＬの鏡筒下端部に固定され、移動鏡５２はＺ
ステージ４６の一端部に固定される。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４８のＸ方向の移動速度Ｖwsは、レチクルステージ３
０の速度Ｖrsの１／５である。さらに本実施例では、レ
チクルＲと投影レンズ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ＴＴ
Ｒ（スルーザレチクル）方式のアライメントシステム６
０と、レチクルＲの下方空間から投影レンズ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Ｆ
Ｍ）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６２とを設け、Ｓ＆Ｓ露光の開始前、あ
るいはスキャン露光中にレチクルＲとウェハＷとの相対
的な位置合せを行なうようにした。

【００３１】また図１中に示した光電センサー６４は、
基準マークＦＭを発光タイプにしたとき、その発光マー
クからの光を投影レンズＰＬ、レチクルＲ、コンデンサ
ーレンズ２８、レンズ系２４、１８、及びビームスプリ
ッタ１６を介して受光するもので、ＸＹステージ４８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６０、６２の検出中心の位置を規
定する場合に使われる。

【００３２】ところでブラインド機構２０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
長くした矩形状（スリット状）にすることによって、Ｘ
方向の走査回数、すなわちウェハ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。ただし、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。

【００３３】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、先の特
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なって、露光量
のシームレス化を行なう必要がある。この場合の方法に
ついては後で詳しく述べる。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、主制御部１０
０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３８、５０からの位置情報、
ヨーイング情報の入力、駆動系３４、５４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３０とＸＹステージ４８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
に押えたまま相対移動させることにある。

【００３４】そして本実施例の主制御部１００は、その
動作に加えてブラインド機構２０の走査方向のブレード
ＢＬ1 、ＢＬ2 のエッジ位置をレチクルステージ３０の
走査と同期してＸ方向に移動させるように、駆動系２２
を連動制御することを大きな特徴としている。尚、走査
露光時の照明光量を一定すると、開口ＡＰの走査方向の
最大開き幅が大きくなるにつれてレチクルステージ３
０、ＸＹステージ４８の絶対速度は大きくしなければな
らない。原理的には、ウェハＷ上のレジストに同一露光
量（dose量）を与えるものとしたとき、開口ＡＰの幅を
２倍にすると、ＸＹステージ４８、レチクルステージ３
０も２倍の速度にしなければならない。

【００３５】図３は図１、図２に示した装置に装着可能
なレチクルＲとブラインド機構２０の開口ＡＰとの配置
関係を示し、ここではレチクルＲ上に４つのチップパタ
ーンＣＰ1 、ＣＰ2 、ＣＰ3 、ＣＰ4 が走査方向に並ん
でいるものとする。各チップパターンはストリートライ
ンに相当する遮光帯で区画され、４つのチップでパター
ンの集合領域（ショット領域）の周辺はストリートライ
ンよりも広い幅Ｄsbの遮光帯でかこまれている。

【００３６】ここで、レチクルＲ上のショット領域の周
辺の左右の遮光帯をＳＢｌ、ＳＢｒとし、その外側には
レチクルアライメントマークＲＭ1 、ＲＭ2 が形成され
ているものとする。またブラインド機構２０の開口ＡＰ
は、走査方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向に平行に伸び
たブレードＢＬ1 のエッジＥ1 とブレードＢＬ2 のエッ
ジＥ2 を有し、このエッジＥ1 、Ｅ2 の走査方向の幅を
Ｄapとする。さらに開口ＡＰのＹ方向の長さは、レチク
ルＲ上のショット領域のＹ方向の幅とほぼ一致し、周辺
のＸ方向に伸びた遮光帯の中心に開口ＡＰの長手方向を
規定するエッジが合致するようにブレードＢＬ3 、ＢＬ
4 が設定される。

【００３７】次に図４を参照して、本実施例のＳ＆Ｓ露
光の様子を説明する。ここでは前提として、図３に示し
たレチクルＲとウェハＷとをアライメントシステム６
０、６２、光電センサー６４等を用いて相対位置合せし
たものとする。尚、図４は図３のレチクルＲを横からみ
たもので、ここではブラインド機構２０のブレードＢＬ
1 、ＢＬ2 の動作をわかり易くするために、レチクルＲ
の直上にブレードＢＬ1、ＢＬ2 を図示した。

【００３８】まず図４（Ａ）に示すように、レチクルＲ
をＸ方向の走査開始点に設定する。同様に、ウェハＷ上
の対応する１つのショット領域をＸ方向の走査開始に設
定する。このとき、レチクルＲを照明する開口ＡＰの像
は、理想的には幅Ｄapが零であることが望ましいが、ブ
レードＢＬ1 、ＢＬ2 のエッジＥ1 、Ｅ2 の出来具合に
よって完全に零にすることは難しい。

【００３９】そこで本実施例では、開口ＡＰの像のレチ
クル上での幅ＤapがレチクルＲの右側の遮光帯ＳＢｒの
幅Ｄsbよりも狭くなる程度に設定する。通常、遮光帯Ｓ
Ｂｒの幅Ｄsbは４〜６mm程度であり、開口ＡＰの像のレ
チクル上での幅Ｄapは１mm程にするとよい。そして、図
４（Ａ）に示すように開口ＡＰのＸ方向の中心を、光軸
ＡＸに対してΔＸｓだけ、レチクルＲの走査進行方向と
逆方向（同図中の左側）にずらしておく。

【００４０】この距離ΔＸｓは、このレチクルＲに対す
る開口ＡＰの最大開き幅Ｄapの約半分に設定する。より
詳しく述べると、開口ＡＰの長手方向の寸法はレチクル
Ｒのショット領域のＹ方向の幅で自ずと決ってしまうた
め、開口ＡＰのＸ方向の幅Ｄapの最大値ＤＡmax もイメ
ージフィールドＩＦの直径によって決ってくる。その最
大値はＤＡmax は主制御部１００によって予め計算され
る。さらに図４（Ａ）の走査開始点での開口ＡＰの幅
（最小）をＤＡmin とすると、厳密には、ＤＡmin ＋２
・ΔＸｓ＝ＤＡmax の関係を満たすように距離ΔＸｓが
決められる。

【００４１】次にレチクルステージ３０とＸＹステージ
４８とを投影倍率に比例した速度比で互いに逆方向に移
動させる。このとき図４（Ｂ）に示すように、ブライン
ド機構２０のうち、レチクルＲの進行方向のブレードＢ
Ｌ2 のみをレチクルＲの移動と同期して動し、ブレード
ＢＬ2 のエッジＥ2 の像が遮光帯ＳＢｒ上にあるように
する。

【００４２】そしてレチクルＲの走査が進み、ブレード
ＢＬ2 のエッジＥ2 が図４（Ｃ）のように開口ＡＰの最
大開き幅を規定する位置に達したら、それ以後ブレード
ＢＬ2 の移動を中止する。従ってブラインド機構２０の
駆動系２２内には各ブレードの移動量と移動速度とをモ
ニターするエンコーダ、タコジェネレータ等が設けら
れ、これらからの位置情報と速度情報とは主制御部１０
０に送られ、レチクルステージ３０の走査運動と同調さ
せるために使われる。

【００４３】こうしてレチクルＲは、最大幅の開口ＡＰ
を通した照明光で照射されつつ、一定速度でＸ方向に送
られ、図４（Ｄ）の位置までくる。すなわち、レチクル
Ｒの進行方向と逆方向にあるブレードＢＬ1 のエッジＥ
1 の像が、レチクルＲのショット領域の左側の遮光帯Ｓ
Ｂｌにかかった時点から図４（Ｅ）に示すように、ブレ
ードＢＬ1 のエッジＥ1 の像をレチクルＲの移動速度と
同期させて同一方向に走らせる。

【００４４】そして、左側の遮光帯ＳＢｌが右側のブレ
ードＢＬ2 のエッジ像によって遮へいされた時点（この
とき左側のブレードＢＬ1 も移動してきて、開口ＡＰの
幅Ｄapは最小値ＤＡmin になっている）で、レチクルス
テージ３０とブレードＢＬ1の移動を中止する。以上の
動作によってレチクルの１スキャンによる露光（１ショ
ット分の露光）終了し、シャッター６が閉じられる。た
だしその位置で開口ＡＰの幅Ｄapが遮光帯ＳＢｌ（又は
ＳＢｒ）の幅Ｄsbにくらべて十分に狭く、ウェハＷへも
れる照明光を零にすることができるときは、シャッター
６を開いたままにしてもよい。

【００４５】次にＸＹステージ４８をＹ方向にショット
領域の一列分だけステッピングさせ、今までと逆方向に
ＸＹステージ４８とレチクルステージ３０とを走査し
て、ウェハＷ上の異なるショット領域に同様のスキャン
露光を行なう。以上の本実施例によれば、レチクルステ
ージ３０の走査方向のストロークを最小限にすることが
でき、また走査方向に関するショット領域の両側を規定
する遮光帯ＳＢｌ、ＳＢｒの幅Ｄsbも少なくて済む等の
利点がある。

【００４６】尚、レチクルステージ３０が図４（Ａ）の
状態から加速して等速走査になるまでは、ウェハＷ上で
走査方向に関する露光量むらが発生する。このため、走
査開始時に図４（Ａ）の状態になるまでプリスキャン
（助走）範囲を定める必要もある。その場合、プリスキ
ャンの長さに応じて遮光帯ＳＢｒ、ＳＢｌの幅Ｄsbを広
げることになる。このことは、１回のスキャン露光終了
時にレチクルステージ３０（ＸＹステージ４８）の等速
運動を急激に停止させられないことに応じて、オーバー
スキャンを必要とする場合においても同様にあてはまる
ことである。

【００４７】ただし、プリスキャン、オーバースキャン
を行なう場合でも、シャッター６を高速にし、開放応答
時間（シャッターの全閉状態から全開までに要する時
間）と閉成応答時間とが十分に短いときは、レチクルス
テージ３０がプリスキャン（加速）を完了して本スキャ
ンに入った時点（図４（Ａ）の位置）、又は本スキャン
からオーバーラン（減速）に移った時点で、シャッター
６を連動させて開閉すればよい。

【００４８】例えばレチクルステージ３０の本スキャン
時の等速走査速度をＶrs（mm／sec)、遮光帯ＳＢｌ、Ｓ
Ｂｒの幅をＤsb（mm）、開口ＡＰのレチクルＲ上での最
小幅をＤＡmim(mm）とすると、Ｄsb＞ＤＡmin の条件の
もとで、シャッター６の応答時間ｔs は、次の関係を満
たしていればよい。（Ｄsb−ＤＡmin)／Ｖrs＞ｔs そして本実施例の装置では、レチクルステージ３０のヨ
ーイング量とＸＹステージ４８のヨーイング量とがレー
ザ干渉計３８、５０によって夫々独立に計測されている
ので、２つのヨーイング量の差を主制御部１００で求
め、その差が零になるようにレチクルステージ３０、又
はウェハホルダー４４をスキャン露光中に微小回転させ
る。ただしその場合、微小回転の回転中心は常に開口Ａ
Ｐの中心（すなわち投影レンズＰＬの光軸ＡＸ）になる
ようにする必要があり、装置の構造を考慮すると、レチ
クルステージ３０のＸ方向のガイド部分を光軸ＡＸを中
心として微小回転させる方式が容易に実現できる。

【００４９】図５は、図１、図２に示した装置に装着可
能なレチクルＲのパターン配置例を示し、チップパター
ンＣＰ1 、ＣＰ2 、ＣＰ3 は、図３に示したレチクルＲ
と同様にスリット状開口ＡＰからの照明光を使ったステ
ップ・アンド・スキャン方式でウェハを露光するように
使われる。また同一のレチクルＲ上に形成された別のチ
ップパターンＣＰ4 、ＣＰ5 は、ステップ・アンド・リ
ピート（Ｓ＆Ｒ）方式でウェハを露光するように使われ
る。

【００５０】このような使い分けは、ブラインド機構２
０のブレードＢＬ1 〜ＢＬ4 による開口ＡＰの設定によ
って容易に実現でき、例えばチップパターンＣＰ4 を露
光するときは、レチクルステージ３０を移動させてチッ
プパターンＣＰ4 のパターン中心が光軸ＡＸと一致する
ように設定するとともに、開口ＡＰの形状をチップパタ
ーンＣＰ4 の外形に合わせるだけでよい。そしてＸＹス
テージ４８のみをステッピングモードで移動させればよ
い。以上のように図５に示したレチクルパターンにする
と、Ｓ＆Ｓ露光とＳ＆Ｒ露光とが同一装置によって選択
的に、しかもレチクル交換なしに実行できる。

【００５１】図６は、露光すべきレチクル上のチップパ
ターンのスキャン方向と直交する方向（Ｙ方向）のサイ
ズが、投影光学系のイメージフィールドＩＦに対して大
きくなる場合に対応したブラインド機構２０のブレード
ＢＬ1 〜ＢＬ4 の形状の一例を示し、開口ＡＰの走査方
向（Ｘ方向）の幅を規定するエッジＥ1 、Ｅ2 は、先の
図２と同様にＹ方向に平行に伸びているが、開口ＡＰの
長手方向を規定するエッジＥ3 、Ｅ4 は互いに平行では
あるが、Ｘ軸に対して傾いており、開口ＡＰは平行四辺
形（矩形）になる。

【００５２】この場合、４枚のブレードＢＬ1 〜ＢＬ4
はスキャン露光時のレチクル移動に連動してＸ、Ｙ方向
に移動する。ただし、スキャン露光方向のブレードＢＬ
1 、ＢＬ2 のエッジＥ1 、Ｅ2 の像のＸ方向の移動速度
Ｖbxは、レチクルの走査速度Ｖrsとほぼ同一であるが、
ブレードＢＬ3 、ＢＬ4 を動かす必要のあるときは、そ
のエッジＥ3 、Ｅ4 のＹ方向の移動速度Ｖbyは、エッジ
Ｅ3 、Ｅ4 のＸ軸に対する傾き角をθｅとすると、Ｖby
＝Ｖbx・ tanθｅの関係に同期させる必要がある。

【００５３】図７は、図６に示した開口形状によるＳ＆
Ｓ露光時の走査シーケンスを模式的に示したものであ
る。図７中、開口ＡＰはレチクルＲ上に投影したものと
して考え、その各エッジＥ1 〜Ｅ4 で表示した。また図
６、図７の第２実施例では、ウェハＷ上に投影すべきレ
チクルＲ上のチップパターン領域ＣＰが開口ＡＰの長手
方向の寸法の約２倍の大きさをもつものとする。このた
め第２実施例ではレチクルステージ３０も走査方向と直
交したＹ方向に精密にステッピングする構造にしてお
く。

【００５４】まず、図６中のブレードＢＬ1 、ＢＬ2 を
調整して、走査開始上では図７（Ａ）のような状態に設
定する。すなわち、最も幅をせばめた状態の開口ＡＰが
レチクルＲの右側の遮光帯ＳＢｒ上に位置するようにす
ると共に、開口ＡＰの左側のエッジＥ1 は、光軸ＡＸか
ら最も離れた位置（開口ＡＰをＸ方向に最も広げたとき
のエッジ位置）に設定する。

【００５５】また図７中、走査方向（Ｘ方向）にベルト
状に伸びた領域Ａｄ、Ａｓは一回の走査露光では露光量
不足となる部分である。この領域Ａｄ、Ａｓは開口ＡＰ
の上下のエッジＥ3 、Ｅ4 がＸ軸に対して傾いているこ
とによって生じるものであり、各領域Ａｄ、ＡｓのＹ方
向の幅は、エッジＥ3 、Ｅ4 の傾き角θｅとエッジＥ1
とＥ2 の最大開口幅ＤＡmax とによって、ＤＡmax ・ t
anθe として一義的に決まる。この露光量ムラとなる領
域Ａｄ、Ａｓのうち、パターン領域ＣＰ中に設定される
領域Ａｄに対しては、開口ＡＰのエッジＥ3 、Ｅ4 によ
る三角形部分をＹ方向に関してオーバーラップさせて走
査露光することで、露光量の均一化を図るようにした。
また、他方の領域Ａｓに関しては、ここを丁度レチクル
Ｒ上の遮光帯に合せるようにした。

【００５６】さて、図７（Ａ）の状態からレチクルＲと
エッジＥ2 （ブレードＢＬ2 ）を＋Ｘ方向（同図中の右
側）にほぼ同じ速度で走らせる。やがて図７（Ｂ）に示
すように開口ＡＰのＸ方向の幅が最大となり、エッジＥ
2 の移動も中止する。この図７（Ｂ）の状態では、開口
ＡＰの中心と光軸ＡＸとがほぼ一致する。その後はレチ
クルＲのみが＋Ｘ方向に等速移動し、図７（Ｃ）のよう
に開口ＡＰの左側のエッジＥ1 が左側の遮光帯ＳＢｌに
入った時点から、エッジＥ1 （ブレードＢＬ1 ）レチク
ルＲとほぼ同じ速度で右側（＋Ｘ方向）へ移動する。こ
うして、チップパターン領域ＣＰの下側の約半分が露光
され、レチクルＲと開口ＡＰとは図７（Ｄ）のような状
態で停止する。

【００５７】次に、レチクルＲを−Ｙ方向に一定量だけ
精密にステッピングさせる。ウェハＷは＋Ｙ方向に同様
にステッピングされる。すると図７（Ｅ）に示すような
状態になる。このときオーバーラップ領域Ａｄがエッジ
Ｅ4 で規定される三角形部分で重畳露光されるようにＹ
方向の相対位置関係が設定される。またこの際、開口Ａ
ＰのＹ方向の長さを変える必要があるときは、エッジＥ
3 （ブレードＢＬ3 ）、又はエッジＥ4 （ブレードＢＬ
4 ）をＹ方向に移動調整する。

【００５８】次に、レチクルＲを−Ｘ方向に走査移動さ
せるとともに、エッジＥ1 （ブレードＢＬ1 ）を−Ｘ方
向に連動して移動させる。そして図７（Ｆ）のようにエ
ッジＥ1 、Ｅ2 による開口幅が最大となったら、エッジ
Ｅ1 の移動を中止し、レチクルＲのみを−Ｘ方向に引き
続き等速移動させる。以上の動作によって、投影光学系
のイメージフィールドのＹ方向の寸法以上の大きなチッ
プパターン領域ＣＰをウェハＷ上に露光することができ
る。しかもオーバーラップ領域Ａｄを設定し、開口ＡＰ
の形状によって露光量不足となる両端部分（三角部分）
を２回の走査露光によって重畳露光するので、領域Ａｄ
内の露光量も均一化される。

【００５９】図８はブラインド機構２０の他のブレード
形状を示し、走査方向を規定するブレードＢＬ1 、ＢＬ
2 のエッジＥ1 、Ｅ2 は互いに平行な直線であり、走査
方向と直交する方向のブレードＢＬ3 、ＢＬ4 のエッジ
は光軸ＡＸを通るＹ軸に関して対称な三角形となってい
る。そしてここではブレードＢＬ3 、ＢＬ4 のエッジは
互いにＹ方向に近づけていくと、ほぼ完全に遮光できる
ような相補形状になっている。従って開口ＡＰの形状
は、所謂シェブロン形にすることができる。このような
シェブロン形の場合も、両端の三角形部分でオーバーラ
ップ露光を行なうと、同様に均一化が可能である。

【００６０】以上の各実施例では投影露光装置を前提と
したが、マスクとウェハとを近接させて、照射エネルギ
ー（Ｘ線、等）に対してマスクとウェハを一体に走査す
るプロキシミティーアライナーにおいても同様の方式が
採用できる。以上の通り本発明の各実施例によれば、従
来の走査露光方式のように固定形状の開口（六角形、円
弧状等）を介して照明光をマスクに照射するのではな
く、ブラインド機構２０の開口ＡＰ（可変視野絞り）の
走査方向の幅をレチクル走査、あるいはウェハ走査と連
動して変化させるので、レチクル上の走査開始部分や走
査終了部分で、レチクルステージを大きくオーバーラン
させなくても、開口ＡＰの幅を順次狭くしていくだけ
で、同等のＳ＆Ｓ露光方式が実現できる。

【００６１】従って、レチクルステージのオーバーラン
が不要、もしくは極めて小さくできるため、レチクルス
テージの移動ストロークも最小限にすることができ、レ
チクル上のパターン形成領域の周辺に形成される遮光体
の幅も従来のレチクルと同程度に少なくてよく、レチク
ル製造時に遮光体（通常はクロム層）中のピンホール欠
陥を検査する手間が低減されるといった利点がある。

【００６２】さらにブラインド機構２０の開口ＡＰをレ
チクル上のパターン形成領域に合わせるような形状に設
定することで、従来と同等のステッパーとしても利用す
ることができる。またブラインド機構２０による可変視
野絞りの開口位置や幾何学的な形状を、投影光学系のイ
メージフィールド内で一次元、二次元又は回転方向に変
化させるように構成することによって、様々なチップサ
イズのマスクパターンに瞬時に対応することもできる。

【００６３】

【発明の効果】以上のような本発明によれば、マスクと
感光基板とを投影光学系の像視野に対して相対移動させ
て走査露光する際、マスクと感光基板との相対移動中に
生じる相対回転誤差（ヨーイング）が精密に補正され、
感光基板上に投影された像の質が向上すると言った利点
がある。また感光基板上にすでに形成されたパターン領
域（ショット領域）に重ね合せ露光されるマスクパター
ンの投影像との重ね合せ精度も向上すると言った利点も
ある。

【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】ブラインド機構のブレード形状を示す平面図。

【図３】図１の装置に好適なレチクルのパターン配置を
示す平面図。

【図４】本発明の実施例における走査露光動作を説明す
る図。

【図５】図１の装置に装着可能なレチクルの他のパター
ン配置を示す平面図。

【図６】第２の実施例によるブラインド機構のブレード
形状を示す平面図。

【図７】第２の実施例によるステップ＆スキャン露光の
シーケンスを説明する図。

【図８】他のブレード形状を示す平面図。

【図９】円弧状スリット照明光を使った従来のステップ
＆スキャン露光方式の概念を説明する図。

【図１０（Ａ）、（Ｂ）】正六角形照明光を使った従来
のスキャン露光方式を説明する図。

【主要部分の符号の説明】

ＲレチクルＰＬ投影光学系ＩＦ円形イメージフィールドＷウェハＡＰ開口２０ブラインド機構３０レチクルステージ３４駆動系３８レーザ干渉計４８ＸＹステージ５０レーザ干渉計５４駆動系１００主制御系。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクに形成された回路パターンの一部
を所定形状に制限された照明光で照射する照明手段と、
該照明光により照射された前記回路パターンの一部の像
を感光基板上に投影する投影光学系と、前記マスクを保
持して少なくとも第１方向に移動するマスクステージ
と、前記感光基板を保持して少なくとも前記第１方向に
移動する基板ステージとを備え、前記マスクステージと
基板ステージとの同期走査によって前記回路パターンの
全体像を前記感光基板上に走査露光する装置において、前記走査露光の間に生じる前記マスクステージのヨーイ
ング量を逐次計測する第１干渉計と；前記走査露光の間
に生じる前記基板ステージのヨーイング量を逐次計測す
る第２干渉計と；前記第１干渉計と第２干渉計とで計測
される各ヨーイング量の差が一定になるように、前記マ
スクと感光基板の少なくとも一方を前記マスク上での照
明光の照射領域、又は前記感光基板上での前記回路パタ
ーンの投影領域を中心としつつ前記走査露光中に微小回
転補正する制御手段とを備えたことを特徴とする走査露
光装置。
【請求項２】前記投影光学系は円形イメージフィール
ドを有し、前記制御手段は前記走査露光中の前記マスク
または感光基板の微小回転補正を常に前記円形イメージ
フィールド内の光軸位置を中心として行うことを特徴と
する請求項第１項に記載の装置。
【請求項３】前記照明手段は、前記投影光学系の円形
イメージフィールド内で前記第１方向と直交した方向に
延びるとともに前記光軸位置を含むように設定される矩
形状又はスリット状の強度分布の照明光を前記マスクに
照射するための整形光学部材を有することを特徴とする
請求項第２項に記載の装置。
【請求項４】前記投影光学系は、屈折光学素子のみ又
は屈折光学素子と反射光学素子の組合わせによって構成
された両側テレセントリックの縮小投影光学系であるこ
とを特徴とする請求項第１項に記載の装置。
【請求項５】前記制御手段は、前記走査露光中に計測
される各ヨーイング量の差を一定にするように前記走査
露光中に前記マスクステージを微小回転補正することを
特徴とする請求項第４項に記載の装置。
【請求項６】所定形状の照明光で照射されるマスク上
の回路パターンの一部の像を縮小投影光学系を介して感
光基板上に投影しつつ、前記マスクを保持するマスクス
テージと前記感光基板を保持する基板ステージとを前記
縮小投影光学系の投影倍率に応じた速度比で相対的に一
次元移動させることにより前記回路パターンの全体像を
前記感光基板上に走査露光する方法において、前記走査露光の際の前記マスクステージと基板ステージ
との各ヨーイングに起因して生じる前記マスクと感光基
板との間の微小な相対回転誤差を干渉計を使って計測す
る段階と；前記走査露光中に計測される前記相対回転誤
差が所定の一定値に保たれるように、前記マスクと感光
基板のいずれか一方を走査露光中に常に前記縮小投影光
学系の投影視野内の所定領域を中心にして微小回転補正
する段階とを含むことを特徴とする走査露光方法。