JPH09186083A - 回路素子製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 マスクの回路パターンの一部分を縮小投影系
を通して感光基板上に投影しつつ、マスクと基板とを投
影視野に対して１次元走査して基板上に回路パターンの
全体像を転写する工程を含む回路素子の製造にあたっ
て、回路パターンの部分投影像を１次元走査の方向と直
交した方向に細長く延び、且つ１次元走査方向にほぼ一
定の幅を有するスリット状に制限した上でマスクと基板
とを縮小率に応じた速度比で相対走査し、この相対走査
の間は、回路パターンのスリット状の部分投影像の１次
元走査方向に関する両端付近の各々での最良像面位置と
該両端付近に対応した基板の表面位置との各フォーカス
差が焦点深度の幅内に維持されるようにフォーカス又は
レベリングを制御する。 【効果】 累進焦点露光方法を実施する場合は、投影光
学系の結像面と基板上の被露光領域内の表面とを相対的
に焦点深度内で傾けるといった極めて簡単な操作を加え
るだけで、ショット領域内の全体に対してほぼ均一な焦
点深度拡大効果と高いコントラストとを伴って回路パタ
ーンを転写することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
れる投影露光装置を用いた回路素子の製造方法に関する
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下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。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
光中に感光基板と投影光学系を投影光学系の光軸方向に
相対移動させる露光方法（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 Microlithography II（1989）の第４２
４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１次元に走査しつつ、ウェハをそれ
と同期した速度で１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，ＳＡ
２，…，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。

【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が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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記文献
に開示のステップアンドスキャン装置にステップアンド
リピート方式と同様の累進焦点露光方法をそのまま適用
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、レチクルと照明光束／ウェハと露光光
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（Ｚ方向）に相対移動
させることで転写領域内を複数の焦点位置で多重露光す
ることができる。

【０００８】それに対して上記のステップアンドスキャ
ン装置の場合は、レチクルと照明光束／ウェハと露光光
束とが投影光学系の光軸に垂直な方向（Ｘ又はＹ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
と投影光学系とを単純に光軸方向に相対移動させると転
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。従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単純に適用しただけ
では、焦点深度拡大の効果が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。

【０００９】そこで本発明は、従来の累進焦点露光方法
が容易に適用し得るステップアンドスキャン方式等の走
査露光による回路素子の製造方法を提供することを第１
の目的とし、さらに累進焦点露光方法を適用した走査露
光の場合は従来よりもスループットを向上させ得る回路
素子の製造方法を提供することを第２の目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１に記載の
発明は、マスク（レチクルＲ）に形成された回路パター
ンの一部分を縮小投影系（ＰＬ）を通して感応性の基板
（ウェハＷ）上に投影しつつ、マスク（Ｒ）と基板
（Ｗ）とを縮小率に応じた速度比で縮小投影系（ＰＬ）
の投影視野（ＩＦ）に対して１次元走査させて基板上の
所定領域に回路パターンの全体像を走査露光するリソグ
ラフィー工程を含む回路素子の製造方法に適用される。
そして本発明においては、基板（Ｗ）上に投影される回
路パターンの部分像を１次元走査の方向と直交した方向
に細長く延び、且つ１次元走査方向にほぼ一定の幅を有
する矩形状又はスリット状に制限した状態で、マスク
（Ｒ）の回路パターンと基板（Ｗ）の所定領域との相対
位置関係が所定のアライメント誤差内に抑えられるよう
にマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを縮小率に応じた速度比
で１次元走査方向に相対走査する段階と、その相対走査
の間は、基板（Ｗ）上で矩形状又はスリット状に制限さ
れた回路パターンの部分像の１次元走査方向に関する両
端付近の各々での最良像面位置と該両端付近に対応した
基板の表面位置との各フォーカス差が縮小投影系（Ｐ
Ｌ）の焦点深度の幅内に維持されるように基板（Ｗ）の
フォーカス又はレベリングの状態を制御する段階とを実
施する。

【００１１】さらに請求項２に記載の発明では、請求項
１に規定した縮小投影系を、屈折素子と反射素子の組合
わせ、或いは屈折素子のみで構成された両側テレセント
リットな縮小投影光学系とし、光軸中心の円形投影視野
（ＩＦ）を有するものとした。さらに請求項３に記載の
発明では、請求項２に規定された矩形状又はスリット状
の回路パターンの部分像を得るために、矩形状又はスリ
ット状の分布を有する露光エネルギーをマスク（Ｒ）に
照射するようにし、その露光エネルギーの分布が縮小投
影光学系（ＰＬ）の円形投影視野（ＩＦ）内で光軸（Ａ
Ｘ）中心を含むように配置した。

【００１２】また請求項４に記載の発明は、マスク（レ
チクルＲ）に形成された回路パターンの一部分を投影光
学系（ＰＬ）を通して感応性の基板（ウェハＷ）上に投
影しつつ、マスク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを投影倍率に応
じた速度比で投影光学系（ＰＬ）の投影視野（ＩＦ）に
対して１次元走査させて基板（Ｗ）上の所定領域に回路
パターンの全体像を走査露光するリソグラフィー工程を
含む回路素子の製造方法に適用される。そして本発明に
おいては、基板（Ｗ）上に投影される回路パターンの部
分像を１次元走査の方向と直交した方向に細長く延び、
且つ１次元走査方向にほぼ一定の幅を有する矩形状又は
スリット状に制限した状態で、マスク（Ｒ）を載置する
マスクステージ（１４）と基板（Ｗ）を載置する基板ス
テージ（１６〜１８）とを投影倍率（例えば１／５）に
応じた速度比で１次元走査方向に相対走査する段階と、
その相対走査の間は、基板ステージ（１６〜１８）の走
査位置に応じて基板（Ｗ）を投影光学系の結像面（Ｂ
Ｆ）と垂直な方向に連続的に微動させる段階とを実施す
る。

【００１３】さらに請求項５に記載の発明では、請求項
４に規定された投影光学系（ＰＬ）を屈折素子と反射素
子の組合わせ、或いは屈折素子のみで構成された両側テ
レセントリットな縮小投影光学系とし、光軸（ＡＸ）中
心の円形投影視野（ＩＦ）を有するものとした。さらに
請求項６に記載の発明では、請求項５に規定された矩形
状又はスリット状分布の回路パターンの部分投影像を縮
小投影光学系（ＰＬ）の円形投影視野（ＩＦ）内で光軸
（ＡＸ）中心を含む範囲内に制限した。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明によれば、マスクと基板と
を投影光学系に対して相対移動させて走査露光する際
に、投影光学系により基板上に投影される回路パターン
の一部の像を、投影光学系の円形視野内で１次元走査方
向と交差した方向に延びるとともに、１次元走査方向に
ほぼ一定の幅を有する直線的な１つのスリット領域内、
又は複数の平行なスリット領域内に制限するように構成
したため、投影光学系の最良結像面と基板上の被露光領
域の表面とを必要に応じて相対的に１次元走査方向に関
して傾けて走査露光することが可能となり、見かけ上の
焦点深度を拡大する累進焦点露光法を容易に適用した回
路素子の製造が実現できる。

【００１５】また累進焦点露光法を実施する場合は、投
影光学系の円形視野内で制限されたスリット領域内の像
面と基板上の被露光領域の表面との相対的な傾きが投影
光学系の焦点深度の幅内に維持されるように１次元走査
時の基板の移動に連動してレベリング状態とフォーカス
状態とを制御するだけで、スリット領域の長手方向（非
走査方向）に関してほぼ均一な焦点深度拡大効果が得ら
れることになる。そこで、リソグラフィ工程において走
査露光方式で回路素子を製造するのに好適な投影露光装
置の構成とその動作について、以下に図面を参照して説
明する。

【００１６】図１は本発明の実施に好適な縮小投影型露
光装置の構成を示し、本装置では屈折素子のみ、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。

【００１７】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，ＢＬ
２，ＢＬ３，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５０によって独立に移動される。本装置例ではブレ
ードＢＬ１，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，Ｂ
Ｌ４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ＢＬ１〜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（視
野）ＩＦ内に包含されるように定められる。

【００１８】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Ａ
Ｐ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。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。

【００１９】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１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３
０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。

【００２０】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
２次元移動するＸＹステージ１８上に設けられ、このＸ
Ｙステージ１８は駆動系５２で駆動される。

【００２１】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３３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。本装置例では投影倍率を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。

【００２２】さらに本装置例では、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。

【００２３】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１３、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ためにことさら必須の要件ではな
い。

【００２４】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。

【００２５】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これ以上の説明は割愛す
る。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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５３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。

【００２９】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１９
Ｂ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。

【００３０】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Ａ
Ｐ′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〜Ｃ
Ｐ４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。

【００３１】次に本装置例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１００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。

【００３２】そして本装置例の主制御部１００は、その
動作に加えて累進焦点露光法を実施するために、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、且つ転写領域内のほぼ中央部が投影光学系Ｐ
Ｌ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１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５
３、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。

【００３３】図４は、本装置例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。

【００３４】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。

【００３５】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１
８をＸ方向に駆動すると同時にＺステージ１７を光軸Ａ
Ｘ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。

【００３６】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（被露光領域）ＡＰ′の幅をＤａ
ｐ、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≧Δ
Ｚ１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／ＮＡ
²（λ：露光波長，ＮＡ：投影光学系の開口数）であ
る。

【００３７】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の像は最良結像面ＢＦからずれた
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。

【００３８】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）の状態とは反対の最良結像面ＢＦからずれ
た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。

【００３９】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，Ｌ
Ｃ，ＬＬ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。

【００４０】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１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。

【００４１】このため、例えば図７に示すように開口Ａ
Ｐ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。

【００４２】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ＤＯ
Ｆ）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。

【００４３】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Ｌ
Ｒ，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。

【００４４】さらに、矩形状の照明光束の強度分布が走
査露光の１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。そのためには、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。

【００４５】よって、ウェハＷに達する露光光束は図４
に示す光束ＬＲ，ＬＣ，ＬＬに相当する光束のみとな
る。また光束ＬＲ，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した場合も、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。

【００４６】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１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。

【００４７】また上記の例では、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フィルター等の減
光部材を設ける構成としても同様の効果が得られる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、感光性の
基板上に投影される回路パターンの一部の像を投影光学
系の投影視野内で１次元走査方向と交差した方向に延び
た直線状のスリット領域（矩形領域）内に制限して走査
露光するようにしたので、焦点深度を拡大させる累進焦
点露光方法を実施する場合は、単に投影光学系の結像面
と基板上の被露光領域内の表面とを相対的に１次元走査
の方向について所定量だけ傾けるといった極めて簡単な
操作を加えるだけで、基板上の１つのショット領域内の
全体に対してほぼ均一な焦点深度拡大効果を伴って回路
パターンを転写することが可能となる。

【００４９】また本発明によれば、回路パターンの部分
像の直線的なスリット領域（矩形領域）の１次元走査方
向に関する幅を最適化したり、そのスリット領域内の部
分像の１次元走査方向に関する強度分布を最適化（２〜
３ヶ所の極大化）したりすることによって、所望の解像
力を達成しつつスループットを向上させた回路素子製造
が可能になるといった顕著な効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に好適な投影露光装置の構成を示
す図である。

【図２】レチクルブラインドを構成するブレードの配置
を示す平面図である。

【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である。

【図４】本発明に好適な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。

【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である。

【図６】本発明の走査露光方法によって累進焦点露光法
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
強度分布を示す図である。

【図７】レチクルブラインドを構成するブレードの他の
例を示す平面図である。

【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である。

【図９】他のブレード例を使って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
す図である。

【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である。

【図１１】従来のステップアンドスキャン露光方式の概
念を説明する図である。

【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 ５３ … レベリング制御系 ５４ … Ｚステージ制御系 ＰＬ … 投影光学系 Ｒ … レチクル（マスク） ＩＲ … 回路パターン Ｗ … 感光基板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクに形成された回路パターンの一部
   分を縮小投影系を通して感応性の基板上に投影しつつ、
   前記マスクと前記基板とを縮小率に応じた速度比で前記
   縮小投影系の投影視野に対して１次元走査させて前記基
   板上の所定領域に前記回路パターンの全体像を走査露光
   するリソグラフィ工程を含む回路素子の製造方法におい
   て、 前記基板上に投影される前記回路パターンの部分像を前
   記１次元走査の方向と直交した方向に細長く延び、且つ
   前記１次元走査方向にほぼ一定の幅を有する矩形状又は
   スリット状に制限した状態で、前記マスクの回路パター
   ンと前記基板の所定領域との相対位置関係が所定のアラ
   イメント誤差内に抑えられるように前記マスクと前記基
   板とを前記縮小率に応じた速度比で前記１次元走査方向
   に相対走査する段階と、 前記相対走査の間は、前記基板上で矩形状又はスリット
   状に制限された前記回路パターンの部分像の前記１次元
   走査方向に関する両端付近の各々での最良像面位置と該
   両端付近に対応した前記基板の表面位置との各フォーカ
   ス差が前記縮小投影系の焦点深度の幅内に維持されるよ
   うに前記基板のフォーカス又はレベリングの状態を制御
   する段階とを含むことを特徴とする回路素子製造方法。
2. 【請求項２】 前記縮小投影系は、屈折素子と反射素子
   の組合わせ、或いは屈折素子のみで構成された両側テレ
   セントリットな縮小投影光学系であり、光軸中心の円形
   投影視野を持つことを特徴とする請求項第１項に記載の
   方法。
3. 【請求項３】 前記基板上に投影される前記回路パター
   ンの部分像を矩形状又はスリット状にするために、矩形
   状又はスリット状に分布する露光エネルギーを前記マス
   クに照射するとともに、該露光エネルギーの分布が前記
   縮小投影光学系の円形投影視野内で光軸中心を通るよう
   に配置され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】 マスクに形成された回路パターンの一部
   分を投影系を通して感応性の基板上に投影しつつ、前記
   マスクと前記基板とを投影倍率に応じた速度比で前記投
   影系の投影視野に対して１次元走査させて前記基板上の
   所定領域に前記回路パターンの全体像を走査露光するリ
   ソグラフィ工程を含む回路素子の製造方法において、 前記基板上に投影される前記回路パターンの部分像を前
   記１次元走査の方向と直交した方向に細長く延び、且つ
   前記１次元走査方向にほぼ一定の幅を有する矩形状又は
   スリット状に制限した状態で、前記マスクを載置するマ
   スクステージと前記基板を載置する基板ステージとを前
   記投影倍率に応じた速度比で前記１次元走査方向に相対
   走査する段階と、 前記相対走査の間は、前記基板ステージの走査位置若し
   くは走査速度に応じて前記基板を前記投影系の結像面と
   垂直な方向に連続的又は離散的に微動させる段階とを含
   むことを特徴とする回路素子製造方法。
5. 【請求項５】 前記投影系は、屈折素子と反射素子の組
   合わせ、或いは屈折素子のみで構成された両側テレセン
   トリットな縮小投影光学系であり、光軸中心の円形投影
   視野を持つことを特徴とする請求項第４項に記載の方
   法。
6. 【請求項６】 前記基板上に投影される前記回路パター
   ンの部分像の矩形状又はスリット状の分布を、前記縮小
   投影光学系の円形投影視野内で光軸中心を含む範囲内に
   制限したことを特徴とする請求項第５項に記載の方法。