JPH1041215A

JPH1041215A - 走査型露光装置

Info

Publication number: JPH1041215A
Application number: JP8197700A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Aoto; 和明青砥; Takechika Nishi; 健爾西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1996-07-26
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】マスクパターンの全領域をベストフォーカス
状態で感光基板上に露光する。【解決手段】小さな照明領域に対してマスクを走査す
るのと同期して、その照明領域と光学的に共役な露光領
域２３に対して感光基板ＰＴを走査する。さらに、マス
ク及び感光基板の走査方向と交差する方向に照明領域を
走査することにより、マスクのパターン全体を感光基板
上に走査露光する。このとき感光基板ＰＴ上に形成され
る露光領域２３は、感光基板ＰＴ上をジグザグ走査
（Ａ）、又は一方向走査（Ｂ）するので、その小さな露
光領域に対して逐次フォーカス調整を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造す
る際に使用される露光装置に関し、特に照明領域に対し
てマスク及び感光基板を同期して走査する走査型露光装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体素子等を製造する際に使用
されていた露光装置は、主にレチクル又はフォトマスク
（以下、マスクという）に形成されたパターンを投影光
学系を介してステップ・アンド・リピート方式でフォト
レジストが塗布された半導体ウエハやガラスプレート等
の感光基板上の各ショット領域に露光する一括露光方法
の露光装置（ステッパー等）であった。

【０００３】一括露光方式の露光装置では、ショット領
域の中心が投影光学系のベストフォーカス面に一致する
ように、又はショット領域全面の平均的高さ位置が投影
光学系のベストフォーカス面に一致するようにフォーカ
ス制御が行われ、また、ショット領域内に設定された複
数の計測点について計測を行なって求められたショット
領域の平面が投影光学系のベストフォーカス面に一致す
るように感光基板の傾きを制御して、露光が行われる。

【０００４】最近では、半導体素子の１つのチップの大
型化あるいは大面積の液晶表示素子等のパターンを露光
するために、マスクと感光基板とを投影光学系に対して
同期して走査することで投影光学系の有効露光フィール
ドより広い範囲のショット領域への露光が可能な走査型
露光装置が開発されている。走査型露光装置には、１枚
のマスクのパターンを全体を等倍で１枚の感光基板の全
面に逐次投影露光するアライナーと、感光基板上の各シ
ョット領域への露光を縮小投影で且つ走査露光方式で行
うと共に各ショット領域間の移動をステッピング方式で
行うステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置
が知られている。

【０００５】走査型露光装置の露光領域は、投影光学系
の対角方向を有効に使用して露光するために、走査方向
に短いスリット状になり、一括露光方式の露光装置の露
光領域（ショット領域）より小さい。したがって、フォ
ーカス位置制御が比較的容易であり、感光基板の平面度
に乱れがあっても対応しやすい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】走査型露光装置におい
ても、投影すべきパターンの大型化にあわせて、投影光
学系を有効に利用して一度に照明できる照明領域が広く
なる傾向がある。広くなった照明領域内での投影光学系
の結像特性を良好に保つためには、投影光学系の製造段
階で、照明領域の各点における結像位置を単一平面内に
調整する必要がある。また、感光基板の平面度の基準値
が厳しくなり、感光基板を保持している保持部の平面度
に対する要求も厳しくなる。

【０００７】走査露光の際には、投影光学系のベストフ
ォーカス面に感光基板の感光面を位置づける制御を行な
うことで微細なパターンの焼き付けを行なうことができ
るが、露光面積が広がり、投影露光装置の照明領域が拡
大していく中で、感光性基板のすべての照明領域で投影
光学系の焦点を合わせることは難しくなっている。特に
スリット状の照明領域のスリット長手方向の全ての部分
を投影光学系のベストフォーカス面に一致させるのは困
難である。

【０００８】本発明は、走査型露光装置のこのような問
題点に鑑みてなされたもので、マスクパターンの全領域
をベストフォーカス状態で感光基板上に露光することの
できる走査型露光装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、投影
光学系に対してマスクと感光基板を第１の方向に同期し
て走査する。このとき、第１の方向に対する照明領域の
寸法を小さくし、第１の方向と交差する方向に照明領域
を走査することにより、マスクのパターン全体を感光基
板上に走査露光する。つまり、小さな照明領域をマスク
に対して相対的に２次元走査することで、感光基板上を
小さな露光領域で２次元的に走査露光し、感光基板上に
形成されるその小さな露光領域に対して逐次焦点位置検
出及び焦点位置調整を実行することにより前記目的を達
成する。

【００１０】照明領域の走査については、露光光による
照明光路中に走査ミラーを設け、その走査ミラーを振動
させることにより照明領域を走査させる方法と、照明領
域を設定する照明視野絞りの開口部を振動させることに
より照明領域を走査させる方法とがある。また、照明視
野絞りの構造をカメラのシャッタと同様の後幕、前幕の
構成とすれば、照明領域の片方向走査を実現することが
できる。

【００１１】すなわち、本発明は、露光用光源（１１）
からの照明光（ＩＬ）で転写用のパターンが形成された
マスク（１７）上の照明領域（１８）を照明し、照明領
域（１８）に対してマスク（１７）を第１の方向（例え
ばＸ方向）に走査するのと同期して照明領域（１８）と
光学的に共役な露光領域（２３）に対して感光基板（Ｐ
Ｔ）を第１の方向（Ｘ方向）に平行に走査することによ
り、マスク（１７）のパターンを逐次感光基板（ＰＴ）
上に露光する走査型露光装置において、第１の方向と略
直交する第２の方向（Ｙ方向）に照明領域（１８）を走
査する照明領域走査手段（１５，８１，８８，８９，９
６，９７，９８，９９）を備えることを特徴とする。

【００１２】照明領域走査手段は、照明光の光路中に配
置された走査ミラー（１５）と、この走査ミラー（１
５）を第１の方向（Ｘ方向）に略平行な軸（８０）の回
りに反復して回動させる手段（８１）とを備えて構成す
ることができる。このとき、走査ミラー（１５）が軸
（８０）の回りに所定方向に回動するとき照明光を通
し、逆方向に回動するとき照明光を遮光する遮光手段
（８２）を備え、照明領域（１８）の走査方向を第２の
方向（Ｙ方向）の往路走査又は復路走査のみに限っても
よい。

【００１３】照明領域（１８）を走査する手段は、マス
ク（１７）に対して光学的に略共役な位置に配置された
開口（８８Ａ，９５）と、この開口を往復移動させる手
段（８９，９９）とを備えて構成することもできる。こ
のとき、開口（８８Ａ，９５）が所定方向に移動すると
き照明光を通し、逆方向に移動するとき照明光を遮光す
る遮光手段（９０）を備え、照明領域（１８）の走査方
向を第２の方向（Ｙ方向）の往路走査又は復路走査のみ
に限ってもよい。

【００１４】感光基板（ＰＴ）のフォーカス調整は、感
光基板上に形成される露光領域（２３）の焦点位置を検
出する焦点位置検出手段（３５）と、焦点位置検出手段
（３５）の検出信号に基づいて感光基板の焦点位置を調
整する焦点位置調整手段（３０，３４，７０，７１Ａ〜
７１Ｃ，２６Ａ〜２６Ｃ）とを備えることによって行わ
れる。

【００１５】焦点位置検出手段（３５）は、感光基板
（ＰＴ）の表面に第２の方向（照明領域及び露光領域の
走査方向、Ｙ方向））に配列して設定された複数の計測
点（Ｐ₁₁〜Ｐ₅₅）と、複数の計測点からの計測信号のう
ち露光領域（２３）に包含される計測点又は露光領域に
包含される計測点と露光領域に隣接する計測点からの計
測信号を用いて露光領域（２３）の焦点位置を検出する
本発明によると、照明領域が小さいため感光基板上に形
成される露光領域も小さく、感光基板の平面度や、フォ
ーカス制御を行う対象面積が小さくなり、感光基板の全
露光領域に対して最適フォーカス制御を行って走査露光
することが可能となる。

【００１６】

【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１は、本発明による走査型露光
装置の一例を示す模式図である。水銀ランプ又はエキシ
マレーザ等の光源及びオプティカル・インテグレータ等
を含む光源系１１からの露光用の照明光ＩＬが、第１リ
レーレンズ１２、照明視野絞り１３、第２リレーレンズ
１４、駆動手段８１によって回転軸８０の回りに回動可
能な走査ミラー１５、及びメインコンデンサーレンズ１
６を介して、均一な照度分布でマスク１７のパターン形
成面（下面）の矩形の照明領域１８を照明する。照明視
野絞り１３の配置面はマスク１７のパターン形成面とほ
ぼ共役であり、照明視野絞り１３の開口の位置及び形状
により、照明領域１８の位置及び形状が設定される。

【００１７】図２は、照明視野絞り１３の平面図であ
る。照明視野絞り１３は投影光学系ＰＬの光軸上に矩形
の開口１３Ａを有し、この矩形の開口１３Ａの像がマス
ク１７のパターン面に形成されて、照明領域１８とな
る。したがって、照明領域１８の形状は開口１３Ａと相
似形の矩形形状である。照明視野絞り１３に隣接して移
動ブラインド８２が設けられている。照明視野絞り１３
の開口１３Ａを通る照明光ＩＬを移動ブラインド８２で
遮光すると、マスク１７を照明する照明領域１８は消失
し、感光基板ＰＴへのパターン露光が中断される。

【００１８】マスク１７上の照明領域１８内のパターン
の投影光学系ＰＬを介した像が、フォトレジストが塗布
された感光基板ＰＴ上の矩形の露光領域２３に投影露光
される。ここで、投影光学系ＰＬ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１の紙面に平
行にＸ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取る。なお、図
１では走査ミラー１５の回転軸８０はＹ軸方向に平行に
描かれているが、これは図示の都合上のことであり、実
際には回転軸８０はＸ軸に平行に設定されている。

【００１９】マスク１７はマスクステージ１９上に保持
され、マスクステージ１９はマスクベース２０上で走査
方向であるＸ方向に例えばリニアモータにより駆動され
る。マスクステージ１９上の移動鏡２８、及び外部のレ
ーザ干渉計２９によりマスク１７のＸ座標が計測され、
このＸ座標が装置全体の動作を統轄制御する主制御系３
０に供給され、主制御系３０は、マスクステージ駆動系
３１及びマスクステージ１９を介してマスク１７の位置
及び移動速度の制御を行う。

【００２０】一方、感光基板ＰＴは、不図示の感光基板
ホルダを介してＺチルトステージ２４上に保持され、Ｚ
チルトステージ２４は３個のＺ方向に移動自在なアクチ
ュエータ２６Ａ〜２６Ｃを介してＹステージ２５Ｙ上に
載置され、Ｙステージ２５Ｙは、Ｘステージ２５Ｘ上に
例えばリニアモータでＹ方向に移動されるように載置さ
れ、Ｘステージ２５Ｘは、装置ベース２７上に例えばリ
ニアモータでＸ方向に移動されるように載置されてい
る。３個のアクチュエータ２６Ａ〜２６Ｃを並行に伸縮
させることにより、Ｚチルトステージ２４のＺ方向の位
置（焦点位置）の調整が行われ、３個のアクチュエータ
２６Ａ〜２６Ｃの伸縮量を個別に調整することにより、
Ｚチルトステージ２４のＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角の
調整が行われる。

【００２１】また、Ｚチルトステージ２４の上端に固定
されたＸ軸用の移動鏡３２Ｘ、及び外部のレーザ干渉計
３３Ｘにより、感光基板ＰＴのＸ座標が常時モニタさ
れ、Ｙ軸用の移動鏡３２Ｙ（図１１参照）及び外部のレ
ーザ干渉計３３Ｙにより、感光基板ＰＴのＹ座標が常時
モニタされ、検出されたＸ座標、Ｙ座標が主制御系３０
に供給されている。

【００２２】主制御系３０は、供給された座標に基づい
て基板ステージ駆動系３４を介してＸステージ２５Ｘ、
Ｙステージ２５Ｙ、及びＺチルトステージ２４の動作を
制御する。投影光学系ＰＬが投影倍率β（βは例えば１
／４等）で倒立像を投影する場合には、マスクステージ
１９を介してマスク１７を照明領域１８に対して＋Ｘ方
向（又は−Ｘ方向）に速度Ｖ_Rで走査するのと同期し
て、Ｘステージ２５Ｘを介して感光基板ＰＴが露光領域
２３に対して−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度Ｖ_W（＝
β・Ｖ_R）で走査される。

【００２３】次に、走査ミラー１５の作用について説明
する。図１では図を見やすくするために走査ミラー１５
の回転軸８０をＹ方向に平行に描いてあるが、実際には
図３に示すように、走査ミラー１５の回転軸８０はマス
ク１７及び感光基板ＰＴの走査方向であるＸ方向に平行
に設定されている。走査ミラー１５はメインコンデンサ
ーレンズ１６の瞳面の近傍に配置されており、主制御系
３０は駆動手段８１によって走査ミラー１５を回転軸８
０の回りに所定の振幅で正逆回動させる。走査ミラー１
５の回動により、マスク１７上に形成される照明視野絞
り１３の開口１３Ａの像、すなわち矩形の照明領域１８
は、図３に矢印で示すようにＹ方向に走査される。

【００２４】図４は、マスク１７上での照明領域１８の
移動範囲を示す図である。マスク１７には感光基板ＰＴ
に転写すべきパターンが描かれたパターン領域１７Ａが
設けられており、走査ミラー１５の回動に伴いマスク１
７上に形成される照明領域１８はパターン領域１７Ａの
外側に位置する第１の位置１８Ａと第２の位置１８Ｂの
間を走査する。

【００２５】図５は、投影光学系ＰＬに対してマスク１
７と感光基板ＰＴをＸ方向に同期走査しながら、走査ミ
ラー１５を回転軸８０の回りに所定の振幅で正逆回動さ
せたとき、感光基板ＰＴ上を露光領域２３が相対的に走
査する様子を示した図である。図では、感光基板ＰＴは
投影光学系ＰＬに対して＋Ｘ方向に移動し、露光領域２
３は感光基板ＰＴ上を矢印方向に走査する。

【００２６】図５（Ａ）は、移動ブラインド８２を照明
視野絞り１３の開口１３Ａを遮らない位置に固定した状
態で照明領域１８を走査したとき、感光基板ＰＴ上での
露光領域２３の走査状態を示す。マスク１７上に形成さ
れる照明領域１８が、図４に示した第１の位置１８Ａと
第２の位置１８Ｂの間を往復走査するとき、露光領域２
３は往復走査で一部が重なり合いながら感光基板ＰＴ上
を斜め方向にジグザグ走査する。矩形の露光領域２３の
うちＹ方向に平行な辺を含む領域で走査される感光基板
ＰＴ上の細帯領域８５は他の領域に比べて露光量が低下
するが、図６に示すように同じ方向に向かう隣接走査時
に重ねて露光されるため、全体としての露光量は感光基
板ＰＴ上の全ての部分で同一になる。

【００２７】図５（Ｂ）は、照明開口絞り１３に隣接す
る移動ブラインド８２を、例えば照明領域１８がマスク
１７上の位置１８Ｂから１８Ａに向かって走査するとき
照明視野絞り１３の開口１３Ａを開放し、位置１８Ａか
ら位置１８Ｂに向かって逆方向に走査すべきとき開口１
３Ａを閉じるように駆動制御したとき、感光基板ＰＴ上
での露光領域２３の走査状態を示す。このとき露光領域
２３は細帯領域８５で重なり合いながら感光基板ＰＴ上
を一方向、例えば−Ｙ方向に反復して走査する。細帯領
域８５は一回の走査露光では露光量が他の部分より少な
いが、図６で説明したように２回重ねて露光することに
より他の部分と露光量が同じになり、結果的に感光基板
ＰＴの全ての領域は適正露光量で露光される。

【００２８】図５（Ａ）に示したように感光基板ＰＴ上
で照明領域２３をジグザグに往復走査する場合には、よ
り多くの露光量を得ることが可能となる。また、重ね合
わせ露光される細帯領域８５の上にももう一度二重露光
されるため、重ね合わせ部分に対する位置精度が緩和さ
れるとともに感光基板ＰＴの全面をより均一に露光する
ことができる。一方、図５（Ｂ）に示したように、露光
領域２３の往復走査ではなく一方向走査で感光基板ＰＴ
を露光する場合には、ステージの走り方向に依存して発
生する正逆差（ステージ加速時の装置振動が大きい場合
に発生するステージ追従オフセット）問題もないため、
基板ステージの走査に同期をとることが容易になる。

【００２９】次に、図１に戻り、感光基板１２の表面の
Ｚ方向の位置（焦点位置）を検出するための多点の焦点
位置検出系（以下、「多点ＡＦセンサ」という）３５の
構成につき説明する。この多点ＡＦセンサ３５におい
て、光源３６から射出されたフォトレジストに対して非
感光性の検出光が、コンデンサーレンズ３７を介して送
光スリット板３８内の多数のスリットを照明し、それら
スリットの像が対物レンズ３９を介して、投影光学系Ｐ
Ｌの光軸に対して斜めに感光基板ＰＴ上の照明領域２３
を含むスリット状の領域２３Ａ、及びこの前後の先読み
領域４５Ａ，４５Ｂ（図７参照）の２５個の計測点Ｐ₁₁
〜Ｐ₅₅に投影される。

【００３０】図７は、感光基板ＰＴ上のそれら計測点Ｐ
₁₁〜Ｐ₅₅の配置を示し、この図７において、矩形状の露
光領域２３を含むスリット状の領域２３Ａに対して＋Ｘ
方向、及び−Ｘ方向側にそれぞれ先読み領域４５Ａ及び
４５Ｂが設定されている。そして、露光領域２３を含む
スリット状の領域２３Ａ内に５行×３列の計測点Ｐ₂₁〜
Ｐ₄₅が設定され、先読み領域４５Ｂ内に５個の計測点Ｐ
₁₁〜Ｐ₁₅が設定され、先読み領域４５Ａ内に５個の計測
点Ｐ₅₁〜Ｐ₅₅が設定されている。この例では、スリット
状の領域２３Ａ内の露光領域２３に含まれる、あるいは
その近傍の計測点での焦点位置の情報から露光領域２３
内での平均的な焦点位置、及び傾斜角を求める。そし
て、必要に応じて、先読み領域４５Ａ（又は４５Ｂ）内
の５個の計測点での焦点位置の情報を使用して感光基板
ＰＴの表面の段差の補正等を行う。

【００３１】図１に戻り、それらの計測点からの反射光
が、集光レンズ４０を介して振動スリット板４１上に集
光され、振動スリット板４１上にそれら計測点に投影さ
れたスリット像が再結像される。振動スリット板４１
は、主制御系３０からの駆動信号ＤＳにより駆動される
加振器４２により所定方向に振動している。振動スリッ
ト板４１の多数のスリットを通過した光が光電検出器４
３上の多数の光電変換素子によりそれぞれ光電変換さ
れ、これら光電変換信号が信号処理系４４に供給され
る。

【００３２】図８は、図１中の送光スリット板３８を示
し、この図８において、送光スリット板３８には図７の
感光基板上の計測点Ｐ₁₁〜Ｐ₅₅に対応する位置にそれぞ
れスリット３８₁₁〜３８₅₅が形成されている。また、図
１中の振動スリット板４１上にも、図９に示すように図
７の感光基板上の計測点Ｐ₁₁〜Ｐ₅₅に対応する位置にそ
れぞれスリット４１₁₁〜４１₅₅が形成され、振動スリッ
ト板４１は加振器４２により各スリットの長手方向に直
交する計測方向に振動している。

【００３３】次に、図１０は、図１中の光電検出器４
３、及び信号処理系４４を示し、この図１０において、
光電検出器４３上の１行目の光電変換素子４３₁₁〜４３
₁₅には、それぞれ図７の計測点Ｐ₁₁〜Ｐ₁₅から反射され
て、且つ振動スリット板４１中の対応するスリットを通
過した光が入射し、２行目〜４行目の光電変換素子４３
₂₁〜４３₄₅には、それぞれ図７の計測点Ｐ₂₁〜Ｐ₄₅から
反射されて、且つ振動スリット板４１中の対応するスリ
ットを通過した光が入射し、５行目の光電変換素子４３
₅₁〜４３₅₅には、それぞれ図７の計測点Ｐ₅₁〜Ｐ₅₅から
反射されて、且つ振動スリット板４１中の対応するスリ
ットを通過した光が入射する。

【００３４】そして、光電変換素子４３₁₁〜４３₅₅から
の検出信号は、増幅器５６₁₁〜５６₅₅を介して同期整流
器５７₁₁〜５７₅₅に供給される。同期整流器５７₁₁〜５
７₅₃はそれぞれ加振器４２用の駆動信号ＤＳを用いて入
力された検出信号を同期整流することにより、対応する
計測点の焦点位置に所定範囲でほぼ比例して変化するフ
ォーカス信号を生成する。この例では、同期整流器５７
₁₁〜５７₅₅から出力されるフォーカス信号は、それぞれ
図１において、例えばマスク１７が走査方向の中央に静
止した状態で、対応する計測点が投影光学系ＰＬの結像
面（ベストフォーカス面）に合致しているときに０にな
るようにキャリブレーションが行われている。

【００３５】同期整流器５７₁₁〜５７₅₅から出力される
フォーカス信号は、並列にマルチプレクサ５８に供給さ
れ、マルチプレクサ５８は、主制御系３０内のマイクロ
プロセッサ（ＭＰＵ）６０からの切り換え信号に同期し
て、供給されるフォーカス信号から順番に選ばれたフォ
ーカス信号をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器５９
に供給し、Ａ／Ｄ変換器５９から出力されるデジタルの
フォーカス信号が順次主制御系３０内のメモリ６１内に
格納される。

【００３６】図１１は、図１に示した３個のアクチュエ
ータ２６Ａ〜２６Ｃの駆動系を示し、この図１１の主制
御系３０において、メモリ６１の各アドレス６１₁₁〜６
１₅₅内にそれぞれ図７に示した計測点Ｐ₁₁〜Ｐ₅₅での焦
点位置を示すデジタルのフォーカス信号が格納されてい
る。なお、これらのフォーカス信号は、所定のサンプリ
ング周期で逐次書き換えられているものである。それら
メモリ６１の各アドレス₁₁〜６１₅₅内に格納されている
フォーカス信号は並列に演算部６２に供給される。

【００３７】図７に示したスリット状の領域２３Ａ内に
おける露光領域２３の位置は走査ミラー１５の回転角に
よって決まる。演算部６２では、主制御系３０から走査
ミラー駆動手段８１に供給されている駆動信号から走査
ミラー１５の回転角、従ってスリット状の領域２３Ａ内
を走査している露光領域２３の位置を知り、その情報を
もとに１５個の計測点Ｐ₂₁〜Ｐ₄₅のうち露光領域２３内
に包含される計測点、あるいは露光領域２３の近傍に位
置する計測点を求め、それらの計測点に対応するアドレ
スからフォーカス信号を読み出す。

【００３８】演算部６２では、その読み出された計測点
に対応するフォーカス信号に基づいて、最小自乗法的に
その露光領域２３の表面に合致する平面を決定し、この
決定された平面の中心での焦点位置（Ｚ座標）Ｚ_b、Ｙ
軸の回りでの傾斜角θ_X、及びＸ軸の回りでの傾斜角θ
_Yを求める。メモリ６１内のアドレス６１₁₁〜６１₁₅及
び６１₅₁〜６１₅₅から読み出された、図７の先読み領域
４５Ａ，４５Ｂ内の計測点Ｐ₁₁〜Ｐ₁₅，Ｐ₅₁〜Ｐ₅₅に対
応するフォーカス信号は、演算部６２内の先読み補正部
６３に供給される。先読み補正部６３では例えば感光基
板ＰＴの表面の凹凸の検出等を行う。メモリから読み出
された各計測点に対応するフォーカス信号は、その計測
点が露光領域２３内に位置するか露光領域２３外に位置
するかに応じて、あるいは露光領域２３内でも中央に位
置しているか端部に位置しているか等に応じて重み付け
をした上で最小自乗法によって露光領域２３の表面に合
致する平面を計算してもよい。

【００３９】演算部６２で求められた焦点位置Ｚ_b、傾
斜角θ_X，θ_Yは、それぞれ目標位置／速度変換部６８
に供給される。また、レーザ干渉計３３Ｘ及び３３Ｙで
計測されたＺチルトステージ２４（感光基板ＰＴ）のＸ
座標及びＹ座標も目標位置／速度変換部６８に供給され
ている。

【００４０】目標位置／速度変換部６８では、先ず、供
給されたＺチルトステージ２４のＸ座標及びＹ座標よ
り、投影光学系ＰＬの光軸を原点とした場合の３個のア
クチュエータ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃのそれぞれの作用
点の座標（Ｘ₁，Ｙ₁），（Ｘ₂，Ｙ₂），（Ｘ₃，Ｙ₃）を
算出する。また、予め傾斜角θ_X、傾斜角θ_Y、及び焦
点位置Ｚ_bのそれぞれの位置制御系のループゲインＫθ
_X，Ｋθ_Y，及びＫ_Zが記憶されており、目標位置／速
度変換部６８では次の〔数１〕によって３個のアクチュ
エータ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃへのそれぞれの速度指令
値ＶＺ₁，ＶＺ₂，ＶＺ₃を算出する。

【００４１】

【数１】

【００４２】アクチュエータ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃの
座標（Ｘ₁，Ｙ₁），（Ｘ₂，Ｙ₂），（Ｘ₃，Ｙ₃）は、感
光基板ＰＴが走査されるのに応じて変化するため、目標
位置／速度変換部６８は、例えば感光基板ＰＴの位置が
所定ステップ変化する毎に、又は所定の時間間隔で逐次
前記〔数１〕の演算を行って速度指令値ＶＺ₁，Ｖ
Ｚ₂，ＶＺ₃を算出する。これらの速度指令値ＶＺ₁〜
ＶＺ₃は、速度コントローラ７０に供給され、速度コン
トローラ７０は、パワーアンプ７１Ａ〜７１Ｃを介して
アクチュエータ２６Ａ〜２６Ｃを駆動する。また、アク
チュエータ２６Ａ〜２６Ｃの内部のロータリエンコーダ
からの速度検出信号が速度コントローラ７０にフィード
バックされている。これにより、アクチュエータ２６
Ａ，２６Ｂ，２６Ｃは、それぞれ先端部が駆動速度ＶＺ
₁，ＶＺ₂，ＶＺ₃でＺ方向に駆動される。

【００４３】そして、そのアクチュエータ２６Ａ〜２６
Ｃにより駆動された後の感光基板ＰＴの表面の位置及び
傾斜角が、図１に示した多点ＡＦ系３５及び図１１に示
した演算部６２等により計測され、この計測結果と目標
値との偏差が速度コントローラ７０にフィードバックさ
れる。走査露光中にそのようにＺチルトステージ２４の
傾斜角及び焦点位置をサーボ制御することによって、感
光基板ＰＴの露光領域２３が、常にマスク１７の照明領
域１８内のパターンの投影像の結像面に合致した状態で
露光が行われる。

【００４４】なお、図７においては、傾斜角、及び焦点
位置検出用の計測点Ｐ₂₁〜Ｐ₄₅が露光領域２３が移動可
能なスリット状の領域２３Ａ内に分布しているが、それ
ら計測点Ｐ₂₁〜Ｐ₄₅はスリット状の領域２３Ａからはみ
出していてもよい。また、全体の計測点Ｐ₁₁〜Ｐ₅₅の個
数、及び配列は図７に示したものに限定されず、例えば
計測点をＸ方向に段違いに配置してもよい。

【００４５】更に、ここで説明した例では、感光基板Ｐ
Ｔ上の露光領域２３の傾斜角を検出するために多点ＡＦ
センサ３５が使用されているが、多点ＡＦセンサの代わ
りに計測点が１点のＡＦセンサを使用して、傾斜角検出
用に例えば感光基板ＰＴの表面に平行光束を斜めに照射
し、その反射光の集光位置の横ずれ量からその表面の傾
斜角を検出する平行光束斜入射方式のレベリングセンサ
を使用してもよい。

【００４６】次に、図１２を用いて本発明による走査型
露光装置の他の例について説明する。図１２は先の例の
図３に相当する図であり、図１２に示した照明領域１８
の走査機構を除く露光装置の装置構成は図１と同様であ
る。この例では、照明光を反射するミラー８７を固定ミ
ラーとし、その代わりマスク１７と共役な位置に矢印方
向に可動な開口板８８を配置する。開口板８８は、図２
に示した照明視野絞り１３の開口１３Ａと同様な矩形の
開口８８Ａを有し、主制御系３０からの指令を受ける開
口板駆動手段８９によって投影光学系ＰＬの光軸に垂直
な方向に往復駆動される。

【００４７】開口板８８を開口板駆動手段８９により矢
印で示すように往復駆動するとき、マスク１７上に形成
される照明領域１８は、図４に示すようにパターン領域
１７Ａの外側に位置する第１の位置１８Ａと第２の位置
１８Ｂの間を往復走査する。投影光学系ＰＬに対してマ
スク１７及び感光基板ＰＴを同期して走査しながら、開
口板８８を往復移動させると、感光基板ＰＴ上に形成さ
れる露光領域２３は図５（Ａ）に示すように感光基板Ｐ
Ｔ上をジグザグ走査する。

【００４８】また、開口板８８に隣接して移動ブライン
ド９０を設け、開口板８８が例えば図１２の下方に向け
て駆動されているときに開口８８Ａを開け、開口板８８
が図１２の上方に向けて駆動されているときに開口８８
Ａを閉じるように移動ブラインド９０の位置を制御する
と、露光領域２３は感光基板ＰＴ上を図５（Ｂ）に示し
たように一方向に走査する。

【００４９】また、移動開口は、図１３に示したよう
に、細長い開口部９５を有する固定の開口板９６と、移
動する２枚の遮光プレート９７，９８によって形成する
こともできる。２枚の遮光プレート９７，９８は、主制
御系３０からの指令を受けるプレート駆動手段９９によ
って、固定開口板９６に設けられた開口９５の長手方向
に独立して駆動される。

【００５０】この場合、遮光プレート９７，９８をその
間隔Ｄを一定に保って往復駆動すると、感光基板ＰＴ上
に形成される露光領域２３は図５（Ａ）に示すように感
光基板ＰＴ上をジグザグ走査する。また、遮光プレート
９７，９８を、例えば図１３の上方に向けて移動してい
るときは両者の間隔をＤとし、下方に向けて駆動してい
るときは両者の間隔を０、あるいはプレート９７とプレ
ート９８の端部同士をを重ね合わせた状態とすることに
より、図５（Ｂ）に示すように、露光領域２３は感光基
板ＰＴ上を図５（Ｂ）に示したように一方向に走査す
る。

【００５１】

【発明の効果】本発明によると、感光基板の全面にマス
クのパターンを露光するにあたり、小さな露光領域をマ
スク及び感光基板の走査方向に略直交する方向に走査す
るため、露光領域に対するフォーカス位置制御を最適に
行なうことができ、投影光学系の焦点探度を実効的に増
すことができる。そのため、感光基板の平面度が悪かっ
たり、感光基板と基板のホルダとの間に介在する異物に
よって感光基板が変形した場合においても、デフォーカ
スによるパターン像の劣化等の影響を少なくすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による走査型露光装置の一例を示す模式
図。

【図２】照明視野絞りの平面図。

【図３】走査ミラーによる照明領域の移動を説明する
図。

【図４】マスク上での照明領域の移動範囲を示す図。

【図５】感光基板上を露光領域が移動する様子を示した
図。

【図６】隣接する走査領域の重ね合わせ露光を説明する
図。

【図７】感光基板上の計測点の配置を示す図。

【図８】送光スリット板を示す図。

【図９】振動スリット板を示す図。

【図１０】光電検出器及び信号処理系を示す構成図。

【図１１】アクチュエータの駆動系を示す図。

【図１２】本発明による走査型露光装置の他の例におけ
る照明領域の走査機構の説明図。

【図１３】移動開口の他の例を説明する図。

【符号の説明】

１１…光源系、１３…照明視野絞り、１３Ａ…開口、１
５…走査ミラー、１６…メインコンデンサーレンズ、１
７…マスク、１７Ａ…パターン領域、１８…照明領域、
１９…マスクステージ、２３…露光領域、２４…Ｚチル
トステージ、２６Ａ〜２６Ｃ…アクチュエータ、３０…
主制御系、３１…マスクステージ駆動系、３５…多点Ａ
Ｆ系、３８…送光スリット板、４１…振動スリット板、
４３…光電検出器、４４…信号処理系、４５Ａ，４５Ｂ
…先読み領域、５６₁₁〜５６₅₅…増幅器、５７₁₁〜５７
₅₅…同期整流器、５８…マルチプレクサ、６１…メモ
リ、６４…メモリ、６２…演算部、６８…目標位置／速
度変換部、７０…速度コントローラ、７１Ａ〜７１Ｃ…
パワーアンプ、８０…回転軸、８１…走査ミラー駆動手
段、８２…移動ブラインド、８５…細帯領域、８８…開
口板、８８Ａ…開口、８９…開口板駆動手段、９０…移
動ブラインド、９５…開口部、９６…開口板、９７，９
８…遮光プレート、９９…プレート駆動手段、ＰＬ…投
影光学系、ＰＴ…感光基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｅ５１６Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光用光源からの照明光で転写用のパタ
ーンが形成されたマスク上の照明領域を照明し、前記照
明領域に対して前記マスクを第１の方向に走査するのと
同期して前記照明領域と光学的に共役な露光領域に対し
て感光基板を前記第１の方向に平行に走査することによ
り、前記マスクのパターンを逐次前記感光基板上に露光
する走査型露光装置において、前記第１の方向と略直交する第２の方向に前記照明領域
を走査する照明領域走査手段を備えることを特徴とする
走査型露光装置。
【請求項２】前記照明領域走査手段は、前記照明光の
光路中に配置された走査ミラーと、前記走査ミラーを前
記第１の方向に略平行な軸の回りに反復して回動させる
手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の走査型
露光装置。
【請求項３】前記走査ミラーが前記軸の回りに所定方
向に回動するとき前記照明光を通し、逆方向に回動する
とき前記照明光を遮光する遮光手段を備えることを特徴
とする請求項２記載の走査型露光装置。
【請求項４】前記照明領域を走査する手段は、前記マ
スクに対して光学的に略共役な位置に配置された開口
と、前記開口を往復移動させる手段とを備えることを特
徴とする請求項１記載の走査型露光装置。
【請求項５】前記開口が所定方向に移動するとき前記
照明光を通し、逆方向に移動するとき前記照明光を遮光
する遮光手段を備えることを特徴とする請求項４記載の
走査型露光装置。
【請求項６】前記感光基板上の前記露光領域の焦点位
置を検出する焦点位置検出手段と、前記焦点位置検出手
段の検出信号に基づいて前記感光基板の焦点位置を調整
する焦点位置調整手段とを備えることを特徴とする請求
項１〜５のいずれか１項記載の走査型露光装置。
【請求項７】前記焦点位置検出手段は、前記感光基板
の表面に前記第２の方向に配列して設定された複数の計
測点と、前記複数の計測点からの計測信号のうち前記露
光領域に包含される計測点又は前記露光領域に包含され
る計測点と前記露光領域に隣接する計測点からの計測信
号を用いて前記露光領域の焦点位置を検出することを特
徴とする請求項６記載の走査型露光装置。