JPH1022203A

JPH1022203A - 露光装置

Info

Publication number: JPH1022203A
Application number: JP8176233A
Authority: JP
Inventors: Hidemi Kawai; 秀実川井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】１台の露光装置でステップ・アンド・スキャ
ン方式による露光モードとステップ・アンド・リピート
方式による露光モードとを切り換えて実行できる露光装
置を提供する。【解決手段】ステップ・アンド・スキャン方式の露光
モードのときスキャン方向がステージ移動質量の軽い方
向に一致するように、基板ステージの配置、アライメン
ト系の配置等を設定する。ステップ・アンド・リピート
方式の露光モードが選択されると、ショットの縦横サイ
ズと基板ステージのＸ方向及びＹ方向の移動性能から演
算手段によってステップ時間の短いステッピング方向を
求め（Ｓ２）、ステップ時間の短い方向をステップ方向
に設定し（Ｓ４，Ｓ５）、ステージ移動のシーケンスを
決定して（Ｓ６）、露光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フォトリソグラフ
ィー技術で半導体デバイスや液晶デバイスを製造する際
に用いられる露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体デバイス等をフォトリ
ソグラフィー技術を用いて製造する際に、フォトマスク
又はレチクル（以下、レチクルという）に形成されたパ
ターンを投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤
が塗布された半導体ウエハ又はガラスプレート等の感光
基板上の各ショット領域に投影露光する露光装置が使用
されている。

【０００３】露光装置としては、感光基板を２次元的に
移動自在な基板ステージ上に載置し、この基板ステージ
により感光基板をステッピングさせてレチクルのパター
ン像を感光基板上の各ショット領域に一括露光する動作
を順次繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光
装置（以下、一括露光装置という）、特に縮小投影型の
露光装置が多用されている。また、感光基板上の各ショ
ット領域へのパターン露光を縮小投影で、かつスキャン
露光方式で行うとともに、各ショット間の移動をステッ
ピング方式で行うステップ・アンド・スキャン方式の露
光装置（以下、スキャン露光装置という）も用いられて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一括露光装置とスキャ
ン露光装置はそれぞれ一長一短があり、ショットの大き
さや形状、パターンの線幅等によっては一括露光装置を
用いた方が高いスループットが得られ、またショットの
寸法等によっては一括露光装置よりスキャン露光装置の
方が適している場合がある。そのため、１台の露光装置
でステップ・アンド・スキャン方式による露光モードと
ステップ・アンド・リピート方式による露光モードとを
切り換えて実行できる両方式共用の露光装置が望まれて
いる。

【０００５】本発明は、このような要請に応えるために
なされたもので、１台の露光装置でステップ・アンド・
スキャン方式による露光モードとステップ・アンド・リ
ピート方式による露光モードとを切り換えて実行できる
両方式共用の露光装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】ところで、スキャン露光
装置は、できるだけ径の小さな投影光学系を用いて大き
な露光ショットを得る点にメリットを求められるので、
スキャン方向は長方形ショットの長辺方向にとられる。
この方向はレチクル上に形成された長方形パターンの長
辺方向に対応する。スキャン露光装置は、スキャン露光
の制御性を高めるために、基板ステージの移動質量が軽
い方向とスキャン方向とが一致するように設計される。
したがって、レチクル上でのパターン領域の長辺と基板
ステージの移動質量が小さい方向が一致することにな
る。

【０００７】一方、一括露光装置は、単位時間当たりの
ショット数を増大してスループットを上げるために、構
造的にステッピング時間が短い基板ステージの方向が長
方形ショットの短辺方向（レチクルの長方形パターンの
短辺方向）と一致するように設計されている。一般にス
テッピング時間が短い方向とは移動質量が軽い方向であ
るから、一括露光装置では、レチクル上に形成されたパ
ターン領域の短辺と基板ステージの移動質量が小さい方
向が一致することになる。

【０００８】図１は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能な基
板ステージの概念図である。いま、基板ステージ１５０
は、感光基板を保持する載物台１５１がＹガイド１５２
に沿ってＹ方向に移動し、載物台１５１とＹガイド１５
２はＸガイド１５３に沿ってＸ方向に移動する構造を有
するものとする。すると、この基板ステージ１５０は、
Ｙ方向が構造的に移動質量が軽い方向であり、従ってス
テップ時間が短い方向である。

【０００９】図２は、露光装置に装填されたレチクルの
パターン領域と露光装置のアライメント系の光路との関
係を図示したものである。露光装置の基板ステージは図
１に示した構造を有し、Ｙ方向の移動質量がＸ方向の移
動質量より軽いものとする。図２（Ａ）は、スキャン露
光装置に装填されたレチクルの上面図である。破線で示
した円は、露光装置の投影光学系ＰＬを表す。レチクル
Ｒには、Ｙ方向に長いパターン領域Ｐ１とＰ２がＸ方向
に並べて形成されている。Ｐ１とＰ２を合わせた全体の
パターン領域ＰＡは、スキャン方向であるＹ方向に長い
矩形形状であり、パターン領域ＰＡの一部分にはＸ方向
に長い矩形形状の照明光ＩＬが照射されている。パター
ン領域ＰＡをＸ方向に挟んでその両側にはレチクルをア
ライメントするためのマーク（レチクルマーク）が形成
されたマーク領域ＲＭ１，ＲＭ２が設けられ、さらにそ
の外側には感光基板上に設けられたアライメントマーク
（基板マーク）を検出するためのアライメント光を通す
透明窓ＷＤ１，ＷＤ２が設けられている。

【００１０】レチクルＲの上方にはレチクルＲと感光基
板を位置合わせ（アライメント）するためのアライメン
ト系が設けられており、アライメント系から射出された
アライメント光ＡＬ２，ＡＬ３はレチクルのマーク領域
ＲＭ１，ＲＭ２を照射してレチクルマークを検出する。
また、アライメント系から射出されたアライメント光Ａ
Ｌ１，ＡＬ４は、レチクルＲの透明窓ＷＤ１，ＷＤ２を
通り、投影光学系ＰＬを透過して基板マークを照射す
る。基板マークによって反射、回折又は散乱されたアラ
イメント光は再び投影光学系ＰＬを通り、レチクルＲの
透明窓ＷＤ１，ＷＤ２を通ってアライメント系に入射
し、基板マークの検出が行われる。

【００１１】次に、この露光装置を一括露光装置として
使用することを考える。前述のように、一括露光装置
は、スループットの点からするとレチクルＲ上に形成さ
れたパターン領域ＰＢの短辺方向を基板ステージの移動
質量が小さい方向（Ｙ方向）と一致させるべきであるか
ら、レチクルＲを図２（Ｂ）に示したように配置するの
が有利である。しかし、図から明らかなようにアライメ
ント系のアライメント光ＡＬ１〜ＡＬ４がパターン領域
ＰＢの中に入ってしまうため、このような配置をとるこ
とができない。

【００１２】したがって、図示したパターン領域ＰＢの
ような細長いパターン形状を有するレチクルＲは、図２
（Ｃ）に示すように、パターン領域ＰＢの短辺方向を基
板ステージの移動質量が重いＸ方向に向けて配置せざる
を得ない。このような細長い矩形のパターン形状のとき
には、基板ステージのステッピング方向を、基板ステー
ジの移動質量が軽いＹ方向よりむしろ基板ステージの移
動質量が重いＸ方向に設定した方がスループット上有利
になる場合がある。一方、図２（Ｄ）に図示するよう
に、レチクルＲに形成されたパターン領域ＰＣが正方形
に近い場合には、基板ステージのステッピング方向を移
動質量の軽いＹ方向とすべきであるのは当然である。

【００１３】本発明は、このような検討のもとに完成さ
れたものであり、一括露光モードのとき、ショットの縦
横比（レチクルパターンの縦横比）に応じてステッピン
グ方向を自動的に選択する機能を露光装置に付加するこ
とにより、１台の露光装置でステップ・アンド・スキャ
ン方式による露光モードとステップ・アンド・リピート
方式による露光モードとを切り換えて実行する場合の問
題点を軽減するものである。

【００１４】すなわち、本発明は、レチクルに形成され
たパターンを感光基板上のショット領域に投影する投影
光学系と、感光基板を載置して第１方向及び該第１方向
と直交する第２方向に移動可能な基板ステージとを含む
露光装置において、第１方向に移動するときの基板ステ
ージの第１移動性能と第２方向に移動するときの基板ス
テージの第２移動性能とを記憶した記憶手段と、ショッ
ト領域の第１方向のサイズ及び第２方向のサイズに関係
するパラメータを入力する入力手段と、基板ステージの
第１移動性能及び第２移動性能と、ショット領域の第１
方向のサイズ及び第２方向のサイズに関係するパラメー
タとに基いて、ショット領域間を第１方向へステップ移
動する際のステップ時間及び第２方向へのステップ移動
する際のステップ時間を演算する演算手段と、演算手段
によって演算された第１方向へのステップ時間及び第２
方向へのステップ時間のうちステップ時間の短い方向へ
基板ステージを移動させる制御手段とを備えることを特
徴とする。基板ステージの第１移動性能及び第２移動性
能は、基板ステージの加速度、最大速度及び整定時間等
とすることができる。

【００１５】また、制御手段は、レチクルと感光基板と
を同期して移動させながら露光するスキャン露光モード
の制御と、感光基板をレチクルに対して相対的に移動さ
せて一括露光する一括露光モードの制御とを選択的に行
うようにすることができる。本発明による露光装置は、
スキャン露光モードのときスキャン方向がステージ移動
質量の軽い方向に一致するように、基板ステージの配
置、アライメント系の配置等が設定されている。すなわ
ち、露光装置の構造はスキャン露光モードに対して最適
化されている。

【００１６】一括露光モードが選択されたときは、ショ
ットが正方形に近い場合には基板ステージの移動質量が
小さい方向にステッピングを行う。長方形のショットに
対しては、ショットの縦横比がある程度までは、移動質
量が小さい方向にステッピングした方が長方形の長手方
向にステッピングを行うといえどもステッピング時間が
短い。ショットの縦横比がある程度をこえると、ステー
ジの移動質量の大きい方向にステッピングを行う方がス
テッピング距離が短いためにステッピング時間が短くな
る。制御手段は、記憶手段に記憶されている基板ステー
ジの各方向に対する移動性能、すなわち加速度、最大速
度及び整定時間等と、ショットサイズ等から演算手段に
よってステップ時間の短いステッピング方向を求め、そ
の方向にステッピングさせて一括露光モードでの露光を
行う。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図３は本発明による露光装置の一
例を示す概略図、図４は基板ステージ（ＸＹステージ）
の概略構成を示す斜視図である。

【００１８】光源及びオプティカル・インテグレータ等
を含む光源系１からの露光用の照明光ＩＬは、第１リレ
ーレンズ２、レチクルブラインド（可変視野絞り）３、
第２リレーレンズ４、ミラー５、及びメインコンデンサ
ーレンズ６を介して、均一な照度分布でレチクル７を照
明する。レチクルブラインド３の配置面はレチクル７の
パターン形成面とほぼ共役である。光源系１には複数の
オプティカル・インテグレータが例えばターレットに取
り付けられて交換可能に設けられ、レチクルブラインド
３によって設定されるレチクル照明領域の形状に応じ
て、最も光利用効率の高いものが選択的に光路上に挿入
されて使用される。

【００１９】レチクル７上のパターンの投影光学系１１
を介した像が、フォトレジストが塗布された感光基板５
２に投影露光される。ここで、投影光学系１１の光軸に
平行にＺ軸を取り、その光軸に垂直な２次元平面内で図
３の紙面に平行にＹ軸を、図３の紙面垂直にＸ軸を取
る。レチクル７はレチクルステージＲＳＴ上に保持さ
れ、レチクルステージＲＳＴはレチクルベースＲＳＢ上
でスキャン方向であるＹ方向に例えばリニアモータによ
り駆動される。Ｙ移動鏡８及び外部のレーザ干渉計９に
よりレチクル７のＹ座標が計測され、このＹ座標が装置
全体の動作を統轄制御する主制御系１０に供給される。
主制御系１０は、レチクルステージ駆動系１９を介して
レチクル７の位置及び移動速度の制御を行う。主制御系
１０には、キーボードやマウス等の入力手段８５、演算
手段８６、及び記憶手段８７が接続されている。

【００２０】また、後述するリニアモータ駆動ＸＹステ
ージの天板部３８の上端に固定されたＹ軸用の移動鏡５
０、及び外部のレーザ干渉計４６により、感光基板５２
のＹ座標が常時モニタされ、検出されたＹ座標が主制御
系１０に供給されている。主制御系１０は、供給された
座標に基づいて駆動系２３を介してＸリニアモータ２
４，２６及びＹリニアモータ３２，３４の動作を制御す
る。例えばスキャン露光方式で露光を行う場合には、投
影光学系１１が投影倍率β（βは例えば１／４等）で倒
立像を投影するものとして、レチクルステージＲＳＴを
介してレチクル７を＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖ
Ｒでスキャンするのと同期して、後述する第２移動体３
６が−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度ＶＷ(＝β・ＶＲ
）でスキャンされる。このように第２移動体がスキャ
ンする際には、第２移動体は空気噴出部と真空予圧部と
を備えた真空予圧型静圧空気軸受で支えられる。

【００２１】次に、感光基板５２の表面のＺ方向の位置
（焦点位置）を検出するための焦点位置検出系（ＡＦセ
ンサ）１３の構成につき説明する。このＡＦセンサ１３
において、光源１３１からフォトレジストに対して非感
光性の検出光が照射される。光源１３１から出射された
検出光はコンデンサーレンズ１３２を介して送光スリッ
ト板１３３内のスリットを照明し、そのスリットの像が
対物レンズ１３４を介して、投影光学系１１の光軸に対
して斜めに感光基板５２上に投影される。感光基板５２
の計測点からの反射光は、集光レンズ１２５を介して振
動スリット板１３６上に集光され、振動スリット板１３
６上に計測点に投影されたスリット像が再結像される。

【００２２】振動スリット板１３６は、主制御系１０か
らの駆動信号ＤＳにより駆動される加振器１５により所
定方向に振動している。振動スリット板１３６のスリッ
トを通過した光は光電検出器１３７上の光電変換素子に
より光電変換され、その光電変換信号が信号処理系１７
に供給され、信号処理された後に主制御系１０に供給さ
れる。ＡＦセンサ１３は、送光スリット１３３のスリッ
ト像が投影される感光基板５２上の計測点が投影光学系
１１のベストフォーカス面と一致しているとき焦点位置
信号がゼロとなるように較正されている。次に、感光基
板５２を載置してステップ動作とスキャン動作を行う基
板ステージ（ＸＹステージ）について図４、図５及び図
６を用いて説明する。このＸＹステージ１００は、移動
質量の軽い方向がＹ方向となっている。

【００２３】ＸＹステージ１００は、定盤１２と、定盤
１２上に固定されたガイドバーとしてのＸガイド１４
と、定盤１２上面及びＸガイド１４に沿ってＸ方向に移
動可能な第１の移動体１６と、この第１の移動体１６を
構成する移動ガイドとしてのＹガイド２２に沿ってＸ方
向に直交するＹ方向に移動可能な第２の移動体３６とを
備えている。定盤１２はアルミナセラミックス製の長方
形状のものであり、定盤１２の上面は基準面とされてい
る。Ｘガイド１４は同じくアルミナセラミックス製であ
り、Ｘガイド１４は定盤１２上のＹ方向の一端面近傍に
Ｘ方向に沿って配置されている。このＸガイド１４のＹ
方向の他端側の面は基準面とされている。

【００２４】第１の移動体１６は、定盤１２上にＸガイ
ド１４に近接してＸ方向に沿って配置された断面Ｌ字状
部材から成る第１の移動ガイド搬送体としての第１のＹ
ガイド搬送体１８と、この第１のＹガイド搬送体１８か
ら所定距離隔てて当該第１のＹガイド搬送体１８と平行
に定盤１２上に配置された細長い板状部材から成る第２
の移動ガイド搬送体としての第２のＹガイド搬送体２０
と、これら第１、第２のＹガイド搬送体１８，２０相互
間に架設されたＹ方向に延びるＹガイド２２とを有して
いる。

【００２５】定盤１２上のＸガイド１４のＹ方向の一側
には、第１のＸリニアモータ２４の固定子２４Ａが、Ｘ
ガイド１４に近接してＸ方向に延設されている。また、
定盤１２上のＹ方向の他端部近傍で第２のＹガイド搬送
体２０のＹ方向の他側には、第２のＸリニアモータ２６
の固定子２６Ａが、Ｘ方向に延設されている。この例で
は、第１、第２のＸリニアモータ２４，２６には、いわ
ゆるムービングマグネット型のリニアモータが使用され
ている。

【００２６】第１のＸリニアモータ２４の可動子２４Ｂ
は、連結部材２８を介してＹガイド２２の一端に連結さ
れており、第２のＸリニアモータ２６の可動子２６Ｂ
は、連結部材３０を介してＹガイド２２の他端に連結さ
れている。このため、第１、第２のＸリニアモータ２
４，２６の可動子２４Ｂ，２６Ｂの移動によって第１の
移動体がＸ方向に駆動されるようになっている。Ｙガイ
ド２２のＸ方向の一側と他側には、第１、第２のＹリニ
アモータ３２，３４の固定子３２Ａ，３４ＡがＹ方向に
沿って配置され、第１、第２のＹガイド搬送体１８，２
０間に懸架されている。但し、図４では、奥側の第２の
Ｙリニアモータの可動子は図示を省略されている。第
１、第２のＹリニアモータとしてもムービングマグネッ
ト型のリニアモータが使用されている。

【００２７】第２の移動体３６は、Ｙガイド２２を上下
から挟む状態で相互に平行にかつ定盤１２の上面（基準
面）にほぼ平行に配置された天板３８及び底板４０と、
これらの天板３８と底板４０とをＹガイド２２の両側で
相互に連結する一対のＹ方向軸受体４２，４２とを有し
ている。これらのＹ方向軸受体４２，４２は、Ｙガイド
２２との間に所定のギャップを形成した状態でＹガイド
２２に平行に配置されている。これらのＹ方向軸受体４
２，４２の外面には、第２の移動体３６の駆動手段を構
成する前述した第１、第２のＹリニアモータ３２，３４
の可動子３２Ｂ，３４Ｂ（但し、３４Ｂは図示せず）が
取り付けられており、Ｙリニアモータ３２，３４の可動
子３２Ｂ，３４Ｂの移動によって第２の移動体３６がＹ
方向に駆動されるようになっている。また、Ｙ方向軸受
体４２の内面（Ｙガイド２２側）には、図示しない空気
吹き出し部が設けられている。更に、これらのＹ方向軸
受体４２の高さ方向の寸法は、Ｙガイド２２の高さ方向
の寸法より大きく設定されている。

【００２８】天板部３８は載物ステージを兼ねており、
この天板部３８の上面には、定盤１２上に固定されたＸ
座標計測用レーザ干渉計４４及びＹ座標計測用レーザ干
渉計４６から放射されるレーザ光を反射するＸ移動鏡４
８、Ｙ移動鏡５０及び感光基板５２が搭載されている。
なお、この感光基板５２は実際には、上下（Ｚ方向）の
移動、及びＸ，Ｙ，Ｚ軸回りの回転が可能な不図示のＺ
レベリングステージを介して天板部３８上に搭載され
る。

【００２９】更に、ＸＹステージ１００には、種々の箇
所に空気噴出部と真空予圧部とを備えた真空予圧型静圧
空気軸受が設けられている。以下、これについて図５を
参照しつつ説明する。図５（Ａ）は第１の移動体１６及
び第２の移動体３６の部分を中心とした要部を図４の矢
印Ａ方向から見た図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の
底面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のＣ−Ｃ線断面
図である。

【００３０】第１のＹガイド搬送体１８の定盤１２との
対向面には、図５（Ｂ）に示されるように、空気噴出部
５４（５４₁〜５４₃）と真空予圧部５６（５６₁，５
６₂）とが交互に設けられている。図６の駆動系統図に
示されるように、各空気噴出部５４にはコンプレッサ６
０からの圧搾空気が供給され、各真空予圧部５６には真
空調圧弁５８を介して真空源としての真空ポンプ６２が
接続されており、これにより空気圧と真空吸引力の釣合
で生じる軸受ギャップ（定盤１２上面とＹガイド搬送体
１８との間に生じるギャップ）の調節が可能になってい
る。

【００３１】同様に、第２のＹガイド搬送体２０の定盤
１２との対向面には、図５（Ｂ）に示されるように、空
気噴出部６４（６４₁〜６４₃）と真空予圧部６６（６６
₁，６６₂）とが交互に設けられている。図６の駆動系統
図に示されるように、各空気噴出部６４にはコンプレッ
サ６０からの圧搾空気が供給され、各真空予圧部６６に
は真空調圧弁６８を介して真空ポンプ６２が接続されて
おり、これにより空気圧と真空吸引力の釣合で生じる軸
受ギャップ（定盤１２上面とＹガイド搬送体２０との間
に生じるギャップ）の調節が可能になっている。

【００３２】また、同様に、第２の移動体３６の底板４
０の定盤１２との対向面には、図５（Ｂ）に示されるよ
うに、空気噴出部７０（７０₁〜７０₄）と真空予圧部７
２（７２₁〜７２₄）とが設けられている。図６の駆動系
統図に示されるように、各空気噴出部７０にはコンプレ
ッサ６０からの圧搾空気が供給され、各真空予圧部７２
には真空調圧弁７４を介して真空ポンプ６２が接続され
ており、これにより空気圧と真空吸引力の釣合で生じる
軸受ギャップ（定盤１２と底板４０との間のギャップ）
の調節が可能になっている。この場合、このギャップの
調整により、Ｙガイド２２と天板３８及び底板４０との
間には、所定のクリアランスが設定・維持できるように
なる。

【００３３】また、同様に、第１のＹガイド搬送体１８
のＸガイド１４との対向面には、図５（Ｃ）に示される
ように、空気噴出部７６（７６₁〜７６₃）と真空予圧
部７８（７８₁，７８₂）とが交互に設けられている。図
６の駆動系統図に示されるように、空気噴出部７６には
コンプレッサ６０からの圧搾空気が供給され、真空予圧
部７８には真空調圧弁８０を介して真空ポンプ６２が接
続されており、空気圧と真空吸引力の釣合で生じる軸受
ギャップ（第１のＹガイド搬送体１８のＸガイド１４と
の間のギャップ）の調節が可能になっている。更に、Ｙ
方向軸受体４２，４２のＹガイド２２との対向面にはそ
れぞれ空気噴出部８２₁，８２₂（図６参照）が設けられ
ており、両者の空気圧の釣合により所定の軸受ギャップ
が保たれるようになっている。

【００３４】次に、上述のようにして構成されたＸＹス
テージ１００の作用を説明する。それぞれの真空予圧型
静圧空気軸受を構成する真空予圧部５６，６６，７２，
７８の圧力が真空調圧弁５８，６８，７４，８０により
各別に調整されると、各真空予圧型静圧空気軸受の軸受
ギャップが適切に設定される。この場合、真空調圧弁５
８，６８，７４，８０は手動により操作されるが、所定
の条件に基づいてコンピュータ制御により自動的に真空
予圧部の圧力を自動調整できるものであってもよい。

【００３５】各真空予圧型静圧空気軸受の軸受ギャップ
が適切に設定された状態で、第１、第２のＸリニアモー
タ２４，２６、第１、第２のＹリニアモータ３２，３４
が駆動されると、これに応じて感光基板５２が搭載され
た第２の移動体３６がＸ，Ｙ２次元方向に移動し、その
移動位置がレーザ干渉計４４，４６によって計測され
る。

【００３６】このＸＹステージ１００は、定盤１２及び
Ｘガイド１４を軽量、高剛性のアルミナセラミックス製
とし、第１の移動体１６の上下方向とＹ方向の支持及び
第２の移動体３６の上下方向の支持方法を真空部圧力を
個々独立に調整可能な真空予圧型静圧空気軸受とするこ
とにより、軸受ギャップを例えば０．１μｍの高精度で
調整することが可能である。また、ＸＹステージ１００
装置全体の機械的共振周波数が高くなり、載物ステージ
（第２の移動体３６）の位置決め時の位置及び速度の整
定時間の短縮を図ることができる。

【００３７】さて、主制御系１０に接続された記憶手段
８７には、ＸＹステージ１００のＸ方向への移動性能及
びＹ方向への移動性能が記憶されている。Ｘ方向への移
動性能とは、ステージのＸ方向加速度α_X、Ｘ方向最高
速度Ｖ_X、Ｘ方向駆動時の整定時間Ｔ_X等である。ま
た、Ｙ方向への移動性能とは、ステージのＹ方向加速度
α_Y、Ｙ方向最高速度Ｖ_Y、Ｙ方向駆動時の整定時間Ｔ_Y
等である。整定時間とは、基板ステージ移動後に目標位
置に対して位置誤差がゼロとなるようにサーボ駆動を開
始したのち、基板ステージの位置変動が露光に影響を与
えない範囲に収束するまでに要する時間をいう。

【００３８】次の表１は、記憶手段８７に記憶されてい
る基板ステージ１００のＸ方向への移動性能及びＹ方向
への移動性能の例を示すものである。基板ステージ１０
０はＹ方向への移動質量がＸ方向への移動質量より軽い
ため、Ｙ方向の整定時間Ｔ_YがＸ方向の整定時間Ｔ_Xよ
り短くなっている。

【００３９】

【表１】

【００４０】主制御系１０は、入力手段８５からの指定
により、レチクル７と感光基板５２とを同期して移動さ
せながら露光するスキャン露光モードの制御と、感光基
板５２をレチクル７に対して相対的にステップ移動させ
て一括露光を繰り返す一括露光モードの制御を選択して
実行することができる。スキャン露光モードが選択され
たときには、常にスキャン方向をＸＹステージ１００の
移動質量の軽いＹ方向に設定して露光制御を行う。

【００４１】ここで、図７のフローチャートを参照し
て、入力手段８５から一括露光モードでの露光が指定さ
れた場合の制御について説明する。一括露光モードの選
択時には、オペレータは同時に、感光基板５２上に形成
されるショット領域のＸ方向サイズとＹ方向サイズ、あ
るいはレチクル７に形成されたパターン領域のＸ方向サ
イズとＹ方向サイズと投影光学系１１の倍率、感光基板
５２上に形成されるショット配列のＸ方向のピッチとＹ
方向のピッチ等、ショット領域のＸ方向のサイズとＹ方
向のサイズに関係するパラメータを入力する（図７のス
テップ１）。

【００４２】ショット領域のサイズに関するパラメータ
の入力を受けると、ステップ２において、主制御系１０
は演算手段８６に、基板ステージ１００のＸ方向のステ
ップ長Ｌ_X及びＹ方向のステップ長Ｌ_Yの計算、及び基
板ステージをＸ方向にステッピングさせて一括露光を行
うときのステップ時間Ｔ_SXと、基板ステージ１００をＹ
方向にステッピングさせて一括露光を行うときのステッ
プ時間Ｔ_SYの計算を指令する。演算手段８６によるＸ方
向のステップ時間Ｔ_SXとＹ方向のステップ時間Ｔ_SYの計
算は記憶手段８７に記憶されているステージ移動性能の
数値を用いて行われる。

【００４３】図８は、演算手段８６におけるＸ方向のス
テップ時間Ｔ_SX計算の概念図である。Ｘ方向のステップ
長はＬ_Xであるとする。時刻ｔ₁に基板ステージ１００
をＸ方向に加速度α_Xで駆動し、最高速度Ｖ_Xに達する
まで加速する。最高速度Ｖ_Xに達した時刻はｔ₂であ
る。時刻ｔ₂から時刻ｔ₃までは、最高速度Ｖ_Xで定速
度運動する。その後、加速度α_Xで減速し、時刻ｔ₄で
停止する。このような運動サイクルを考え、その間の移
動距離がステップ長Ｌ_Xになるように、すなわち次の等
式が成立するようにして時刻ｔ₄を求める。 ∫Ｖ(ｔ)＝Ｌ_X このとき、Ｘ方向のステップ時間Ｔ_SXは次式で表され
る。Ｔ_SX＝（ｔ₄−ｔ₁）＋Ｔ_X

【００４４】同様にして、Ｙ方向のステップ時間Ｔ_SYが
計算される。図７のステップ３において主制御系１０
は、Ｘ方向のステップ時間Ｔ_SXとＹ方向のステップ時間
Ｔ_SYの大小を比較する。もし、Ｔ_SX＞Ｔ_SYであれば、図
７のステップ４に進み、基板ステージ１００のステップ
方向をＹ方向に設定し、また、Ｔ_SX≦Ｔ_SYであれば図７
のステップ５に進んで基板ステージのステップ方向をＸ
方向に設定する。その後、主制御系１０は図７のステッ
プ６において、ステップ４又はステップ５で設定された
基板ステージ１００のステップ方向に基づいて感光基板
５２上のショット配列に対するステージ移動のシーケン
スを決定し、一括露光モードによるパターン露光を実行
する。

【００４５】次の表２は、Ｘ方向ステップ長Ｌ_X及びＹ
方向ステップ長Ｌ_Yの組に対して、表１のステージ移動
性能の数値を用いてＸ方向のステップ時間Ｔ_SX及びＹ方
向のステップ時間Ｔ_SYを計算した例である。この例で
は、ショット領域の形状をＸ方向のサイズが増すとＹ方
向のサイズが減少するように、すなわちＸ方向ステップ
長Ｌ_Xが大きい場合にはＹ方向ステップ長Ｌ_Yが短くな
るように設定してある。

【００４６】

【表２】

【００４７】前述のような条件設定の場合、上記表２か
らＸ方向のステップ長Ｌ_Xが１８ｍｍ以下のショットに
対してステッピング方向をＸ方向にとったほうがステッ
ピング時間が短くなることが分かり、主制御系１０はそ
のような制御を行う。

【００４８】

【発明の効果】本発明によると、１台の露光装置でステ
ップ・アンド・スキャン方式による露光モードとステッ
プ・アンド・リピート方式による露光モードとを切り換
えて実行でき、ステップ・アンド・リピート方式による
露光モード実行時にもスループットの低下を防止するこ
とのできる露光装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ方向及びＹ方向に移動可能な基板ステージの
概念図。

【図２】露光装置に装填されたレチクルのパターン領域
と露光装置のアライメント系の光路との関係の説明図。

【図３】本発明による露光装置の一例を示す概略図。

【図４】ＸＹステージ装置の概略構成を示す斜視図。

【図５】（Ａ）はＸＹステージの要部を図４の矢印Ａ方
向から見た図、（Ｂ）は（Ａ）の底面図、（Ｃ）は
（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図。

【図６】駆動系統図。

【図７】ステップ方向設定のフローチャート。

【図８】Ｘ方向のステップ時間Ｔ_SX計算の概念図。

【符号の説明】

１…光源系、３…レチクルブラインド、７…レチクル、
８…Ｙ移動鏡、９…レーザ干渉計、１０…主制御系、１
１…投影光学系、１３…ＡＦセンサ、１４…Ｘガイド、
１６…第１の移動体、１７…信号処理系、１８，２０…
Ｙガイド搬送体、１９…レチクルステージ駆動系、２２
…Ｙガイド、２３…駆動系、２４，２６…Ｘリニアモー
タ、２８…連結部材、３２，３４…Ｙリニアモータ、３
６…載物ステージ（第２の移動体）、４２…Ｙ方向軸受
体、４６…レーザ干渉計、５０…Ｙ移動鏡、５２…感光
基板、５４，６４，７０，７６…空気噴出部、５６，６
６，７２，７８…真空予圧部、８５…入力手段、８６…
演算手段、８７…記憶手段、１００…ＸＹステージ、１
５０…基板ステージ、１５１…載物台、１５２…Ｙガイ
ド、１５３…Ｘガイド、ＡＬ１〜ＡＬ４…アライメント
光、ＩＬ…照明光、Ｐ１，Ｐ２，ＰＡ，ＰＢ，ＰＣ…パ
ターン領域、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、ＲＭ
１，ＲＭ２…マーク領域、ＷＤ１，ＷＤ２…透明窓

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レチクルに形成されたパターンを感光基
板上のショット領域に投影する投影光学系と、前記感光
基板を載置して第１方向及び該第１方向と直交する第２
方向に移動可能な基板ステージとを含む露光装置におい
て、前記第１方向に移動するときの前記基板ステージの第１
移動性能と前記第２方向に移動するときの前記基板ステ
ージの第２移動性能とを記憶した記憶手段と、前記ショット領域の前記第１方向のサイズ及び前記第２
方向のサイズに関係するパラメータを入力する入力手段
と、前記基板ステージの第１移動性能及び第２移動性能と、
前記ショット領域の前記第１方向のサイズ及び前記第２
方向のサイズに関係するパラメータとに基いて、前記シ
ョット領域間を前記第１方向へステップ移動する際のス
テップ時間及び前記第２方向へのステップ移動する際の
ステップ時間を演算する演算手段と、前記演算手段によって演算された前記第１方向へのステ
ップ時間及び前記第２方向へのステップ時間のうちステ
ップ時間の短い方向へ前記基板ステージを移動させる制
御手段とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記基板ステージの第１移動性能及び第
２移動性能は、前記基板ステージの加速度、最大速度及
び整定時間を含むことを特徴とする請求項１に記載の露
光装置。
【請求項３】前記制御手段は、前記レチクルと前記感
光基板とを同期して移動させながら露光するスキャン露
光モードの制御と、前記感光基板を前記レチクルに対し
て相対的に移動させて一括露光する一括露光モードの制
御とを選択的に行うことができることを特徴とする請求
項１又は２に記載の露光装置。