JP2004266125A - 投影露光装置及び投影露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】円形の基板の外周近傍に未露光部を形成しながら回路バターンを露光する作業のスループットを向上する。
【解決手段】円形マスキングブレード３は、円形の開口を有するプレートで構成され、基板１の外周近傍へ照射される光を遮断して、基板１の外周近傍に未露光部を形成する。１つのショットが終了して基板１をステップ移動するとき、制御装置５１は、ＸＹ移動機構３１を駆動して、基板１と円形マスキングブレード３の開口との相対位置を一定に保つように、円形マスキングブレード３のＸＹ位置を移動する。基板１及び円形マスキングブレード３の移動後、次のショットを行い、これらの動作を繰り返すことによって、基板１全体が露光される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デバイス製造工程で回路パターンの形成に用いられる投影露光装置及び投影露光方法、並びにそれらを用いたデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイスや液晶パネル等の表示デバイスの製造工程では、いわゆるフォトリソグラフィー技術を用いて、回路パターンを形成している。フォトリソグラフィー技術では、投影露光装置を用いて、レチクルやフォトマスク（以下、これらを総称して「マスク」と呼ぶ）に形成されたパターンを、感光材料（レジスト）を塗布した半導体ウェーハ等の基板上へ転写する。そして、現像処理によってレジストパターンを形成し、さらに、このレジストパターンをマスクとしてドライエッチングにより回路パターンを形成する。
【０００３】
図１２は、従来のステップ式投影露光装置の概略構成を示す図である。ステップ式投影露光装置は、基板のステップ移動と静止状態での露光とを繰り返し（ステップアンドリピート）、マスクのパターンを基板上に繰り返し露光するものであり、一般にステッパと呼ばれている。図１２では、基板上に既に形成された回路パターンとマスクのパターンとをアライメントするための光学系やアライメント機構等は、省略されている。
【０００４】
マスク２は、図示しない搬送機構によって、図示しないマスクステージ上に搭載される。マスクステージ上に搭載されたマスク２は、図示しないアライメント機構によって、正確に位置決めされる。
【０００５】
半導体ウェーハ等の基板１は、図示しない搬送機構によって、予めプリアライメントされた後、基板チャック５上に搭載される。基板チャック５上に搭載された基板１は、図示しないアライメント機構によって、正確にアライメントされる。
【０００６】
シャッター１３を一定時間開くと、水銀ランプ１０ａで発生した光は、楕円鏡１１で集光され、ミラー１２で反射して、フライアイレンズ１４へ入射する。フライアイレンズ１４で均一化された光は、照明σ絞り１５を通過して、照明コンデンサーレンズ１６からマスキングブレード４へ照射される。マスキングブレード４を通過した光は、ミラー１７で反射して、照明結像レンズ１８からマスク２へ照射される。
【０００７】
ここで、マスキングブレード面とマスク面とは、照明結像レンズ１８を介して共役な位置関係にあり、マスキングブレード４を通過した光の領域のみが正確にマスク面へ照射される。マスク２を透過した光は、投影レンズ１９から基板１へ照射され、これによりマスク２のパターンが基板１上に投影露光される。
【０００８】
シャッター１３は、基板１へ照射される光の量を制御するためのものであり、露光量が一定となるように開閉時間が制御される。また、照明σ絞り１５は、基板１上に投影されるマスク２のパターンの像のコントラストを最適に設定するための絞りであり、通常、パーシャルコヒーレンシーσ＝０．６程度に設定される。
【０００９】
マスキングブレード４は、投影露光領域を決定するための絞りであり、通常、４枚の可動プレートで構成され、矩形の開口を自由に設定することができる。一般に、ステップ式投影露光装置の投影露光領域は、基板１の面積と比較して相対的に小さく、１回の露光で基板１全体を露光することはできない。そこで、１つの投影露光領域の露光が終了すると、基板チャック５の下方に設けたＸＹＺθステージ６を駆動して基板１のＸＹ位置をステップ移動した後、再度露光を行う。これらの動作を繰り返すことによって、基板１全体が露光される。
【００１０】
ステップ式投影露光装置は高価な装置であり、処理能力を大きくするためには、１回の露光（ショット）で作成するデバイスのチップ数を多くして、ショット数を少なくする必要がある。このため、一般に、ショットサイズは、デバイスのチップサイズと比較して相対的に大きくとられている。
【００１１】
なお、このようなステップ式投影露光装置に関するものとして、特開２００１−２９７９６１号公報（特許文献１）がある。
【特許文献１】
特開２００１−２９７９６１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
１枚の基板からできるだけ多くのデバイスを製造するためには、基板表面のできるだけ広い範囲にデバイスのチップを作成しなければならない。しかしながら、基板の外周近傍にまで微細なパターンを転写した場合、基板の外周近傍では、面取り等の影響で表面の平面度が十分でないため、パターンの形成が不完全となって、パターンのはがれ等が起こり易くなる。はがれたパターンは異物となって、デバイスの歩留まり低下の原因となる。
【００１３】
この対策として、ポジ型レジストの場合、基板の外周近傍をリング状に露光して、外周近傍に形成されたパターンを除去する処理が行われる。しかしながら、この方法は、はがれやすい金属系の成膜（デポジション膜）については必ずしも有効ではない。はがれやすい金属系の成膜については、基板の外周近傍に未露光のレジストを保護膜として残した上でエッチング処理を行った方が、パターンのはがれが少なく歩留まりが向上する。
【００１４】
このため、従来は、基板の外周付近を露光するショット毎に、マスキングブレードの開口の形状を変更して、基板の外周近傍に未露光部を形成している。このため、マスキングブレードの可動プレートの移動に時間が掛かり、スループットが低下するという問題があった。
【００１５】
１枚の基板当たりのチップ取得数を多くする程、基板上のチップの配置は複雑となる。また、ステップ式投影露光装置において、処理能力を大きくするために、ショットサイズを広くして１つのショット当たりのチップ数を多くする程、基板上のチップの配置は複雑となる。そして、基板上のチップの配置が複雑となる程、基板の外周近傍に未露光部を形成するためにマスキングブレードの開口の形状を何度も変更しなければならず、スループットの低下が顕著となる。
【００１６】
感光性ポリイミド等のネガ型の感光材料では、さらに深刻な問題を引き起こす場合がある。感光性ポリイミドは、半導体の保護膜として用いられることが多いが、有機材料で弾力性があるため、基板を切断する際にダイシングブレードとの相性が非常に悪い。このため、基板の外周近傍の面取り部分で、スクライブラインのパターンが十分に解像できずに感光性ポリイミドが残ってしまうと、上手に切断ができなくなる。しかも、ネガ型の場合は、ポジ型の場合の様に基板の外周近傍をリング状に露光して除去することもできない。従って、マスキングブレードの開口の形状を変更して、基板の外周近傍に未露光部を形成することが不可欠となる。感光性ポリイミドは感度が低く、より多くの露光量を必要とするため、スループットが著しく低下する。
【００１７】
本発明は、円形の基板の外周近傍に未露光部を形成しながら回路バターンを露光する作業のスループットを向上することを目的とする。
【００１８】
本発明また、デバイスの製造コストを削減することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の投影露光装置は、投影光学系を備え、マスクのパターンを円形の基板上へ投影する投影露光装置であって、円形の開口又はその一部を有し、基板の外周近傍へ照射される光を遮断する遮断手段を備えたものである。
【００２０】
また、本発明の投影露光方法は、投影光学系を用いて、マスクのパターンを円形の基板上へ投影する投影露光方法であって、円形の開口又はその一部を有する遮光手段を用いて、基板の外周近傍へ照射される光を遮断し、基板の外周近傍に未露光部を形成するものである。
【００２１】
遮断手段の開口の直径は、基板の直径と未露光部の幅とに応じた固定値となり、ショットサイズ及びショット数に依存しない。従って、同じ遮断手段を、どのようなショットサイズ及びショット数にも適用することができる。そして、基板の外周近傍に未露光部を形成する際、従来のようにマスキングブレードの可動プレートを移動して開口の形状を変更する必要がなくなり、スループットが向上する。
【００２２】
ステップ式投影露光においては、複数のショットで基板全体を露光し、各ショットの位置へ基板を移動したとき、または基板の外周付近を露光するショットの位置へ基板を移動したとき、基板と遮光手段の開口との相対位置を一定に保つように遮光手段を移動する。このため、投影露光装置は、基板をステップ移動する第１の移動手段と、基板と遮光手段の開口との相対位置を一定に保つように遮光手段を移動する第２の移動手段とを備える。第２の移動手段が、第１の移動手段による基板の移動に同期して遮光手段を移動すると、移動時間が短くなり、スループットがさらに向上する。あるいは、第２の移動手段が、基板の外周付近を露光するショットの位置へ基板を移動したとき遮光手段を移動すると、基板の外周付近に及ばないショットでは遮断手段の移動を省略でき、スループットがさらに向上する。
【００２３】
ステップアンドスキャン式投影露光おいては、さらに、各ショットを、投影光学系に対して相対的に基板とマスクとを１次元方向又は２次元方向へ同期走査して行い、基板の走査に同期して遮光手段を移動する。このため、投影露光装置は、さらに、投影光学系に対して相対的に基板とマスクとを１次元方向へ同期走査する走査手段又は２次元方向へ同期走査する走査手段と、走査手段による基板の走査に同期して遮光手段を移動する第３の移動手段とを備える。第３の移動手段は、第２の移動手段を兼ねてもよい。
【００２４】
スキャン式投影露光においては、基板全体の露光を、投影光学系に対して相対的に基板とマスクとを２次元方向へ同期走査して行い、基板の走査に同期して遮光手段を移動する。このため、投影露光装置は、投影光学系に対して相対的に基板とマスクとを２次元方向へ同期走査する走査手段と、走査手段による基板の走査に同期して遮光手段を移動する手段とを備える。
【００２５】
ステップアンドスキャン式投影露光又はスキャン式投影露光において、凹面鏡と、単一光学ガラスからなる凹レンズ及び異なる光学ガラスからなる３種類のレンズで構成されたアクロマート凸レンズを含む組み合わせレンズとを備えた投影光学系を用いて、マスクのパターンの等倍正立像を基板上へ投影すると、高い照度で高コントラストな投影露光を行うことができる。また、投影光学系のコストが大幅に削減し、装置のコストが削減する。
【００２６】
本発明のデバイス製造方法は、上記の投影露光方法を用いて回路パターンの形成を行う工程を含むものである。上記の投影露光方法により、基板の外周近傍に未露光部を形成しながら回路パターンを露光する作業のスループットを向上するので、デバイスの製造コストが削減する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施の形態による投影露光装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、ステップ式投影露光装置の例を示す。投影露光装置は、マスク２、円形マスキングブレード３、基板チャック５、ＸＹＺθステージ６、水銀ランプ１０ａ、楕円鏡１１、ミラー１２，１７、シャッター１３、フライアイレンズ１４、照明σ絞り１５、照明コンデンサーレンズ１６、照明結像レンズ１８、投影レンズ１９、ＸＹ移動機構３１、及び制御装置５１を含んで構成されている。なお、図１では、基板上に既に形成された回路パターンとマスクのパターンとをアライメントするための光学系やアライメント機構等は、省略されている。
【００２８】
マスク２は、図示しない搬送機構によって、図示しないマスクステージ上に搭載される。マスクステージ上に搭載されたマスク２は、図示しないアライメント機構によって、正確に位置決めされる。
【００２９】
半導体ウェーハ等の基板１は、図示しない搬送機構によって、予めプリアライメントされた後、基板チャック５上に搭載される。基板チャック５上に搭載された基板１は、図示しないアライメント機構によって、正確にアライメントされる。
【００３０】
シャッター１３を一定時間開くと、水銀ランプ１０ａで発生した光は、楕円鏡１１で集光され、ミラー１２で反射して、フライアイレンズ１４へ入射する。フライアイレンズ１４で均一化された光は、照明σ絞り１５を通過して、照明コンデンサーレンズ１６から円形マスキングブレード３へ照射される。円形マスキングブレード３を通過した光は、ミラー１７で反射して、照明結像レンズ１８からマスク２へ照射される。
【００３１】
ここで、円形マスキングブレード面とマスク面とは、照明結像レンズ１８を介して共役な位置関係にあり、円形マスキングブレード３を通過した光の領域のみが正確にマスク面へ照射される。マスク２を透過した光は、投影レンズ１９から基板１へ照射され、これによりマスク２のパターンが基板１上に投影露光される。
【００３２】
シャッター１３は、基板１へ照射される光の量を制御するためのものであり、露光量が一定となるように開閉時間が制御される。また、照明σ絞り１５は、基板１上に投影されるマスク２のパターンの像のコントラストを最適に設定するための絞りであり、通常、パーシャルコヒーレンシーσ＝０．６程度に設定される。
【００３３】
円形マスキングブレード３は、基板１の外周近傍に未露光部を形成するための絞りであり、円形の開口を有するプレートで構成されている。円形マスキングブレード３は、ＸＹ移動機構３１に取り付けられており、ＸＹ方向へ移動可能となっている。
【００３４】
１つのショットが終了すると、制御装置５１は、ＸＹＺθステージ６を駆動して、基板１のＸＹ位置をステップ移動する。また、制御装置５１は、ＸＹ移動機構３１を駆動して、基板１と円形マスキングブレード３の開口との相対位置を一定に保つように、円形マスキングブレード３のＸＹ位置を移動する。なお、この円形マスキングブレード３の移動は、基板１の移動後に行ってもよく、また基板１の移動に同期して行ってもよい。基板１の移動に同期して円形マスキングブレード３を移動すると、移動時間が短くなり、スループットをさらに向上させることができる。基板１及び円形マスキングブレード３の移動後、次のショットを行い、これらの動作を繰り返すことによって、基板１全体が露光される。
【００３５】
図２は、基板と円形マスキングブレードの開口との位置関係を示す側面図である。図２は、投影光学系及び照明光学系の結像倍率が等倍の例を示している。図２（ａ）は基板１の中央部を露光する場合であり、光軸が基板１の中心と一致している。一方、図２（ｂ）は基板１の外周付近を露光する場合であり、光軸が基板１の中心からずれている。
【００３６】
投影光学系及び照明光学系が等倍正立像を結像する場合、基板１の中心の座標を（Ｘｗ，Ｙｗ）、円形マスキングブレード３の開口の中心の座標を（Ｘｍ，Ｙｍ）とすると、制御装置５１は、各ショットにおいて、
Ｘｍ＝Ｘｗ
Ｙｍ＝Ｙｗ
となるように、基板１及び円形マスキングブレード３のＸＹ位置を制御する。
【００３７】
投影光学系又は照明光学系で像が反転したり倍率が変わる場合、制御装置５１は、上式で符号を反転したり倍率を掛けることにより、円形マスキングブレード３の開口の中心が、基板１の中心と一致するように制御を行う。
【００３８】
図２（ａ），（ｂ）において、光が円形マスキングブレード３を及びマスク２を通過した領域が、基板１上で投影露光領域となる。一方、図２（ｂ）において、光が円形マスキングブレード３によって遮断された領域が、基板１上で未露光部となる。
【００３９】
図３は、基板と円形マスキングブレードの開口との位置関係を示す上面図である。図３は、一例として、投影光学系及び照明光学系の結像倍率が等倍で、基板全体の露光と外周近傍の未露光部の形成とを９つのショットで行う場合を示している。
【００４０】
基板のステップ移動により、ショットの中心は９点移動する。各ショットにおいて、円形マスキングブレード３の開口の中心は、基板１の中心と一致する。円形マスキングブレード３の開口の直径は、基板１の外周の直径よりわずかに小さい。基板１の表面のうち、円形マスキングブレード３の開口位置の内側は光が通過して投影露光領域となり、外側は光が遮断されて未露光部となる。
【００４１】
円形マスキングブレード３の開口の直径は、基板１の直径から未露光部の幅の２倍を引いた値であり、固定値となる。また、円形マスキングブレード３の開口の直径は、ショットサイズ及びショット数に依存しない。従って、同じ円形マスキングブレードを、どのようなショットサイズ及びショット数にも適用することができる。
【００４２】
なお、図３は基板全体の露光と外周近傍の未露光部の形成とを９つのショットで行う場合であったが、ショット数がさらに多い場合には、基板の外周付近を露光するショットの位置へ基板を移動したときだけ円形マスキングブレード３を移動し、基板の外周付近に及ばないショットでは円形マスキングブレード３の移動を省略してもよい。これにより、スループットをさらに向上させることができる。
【００４３】
投影光学レンズは、通常、複数のレンズ群からなる。ステップ式投影露光装置のショットサイズを広くして処理能力を大きくするためには、高精度で広い投影露光領域を有する投影レンズが必要であるが、高精度で広い投影露光領域を有する投影レンズを製作することは大変難しい。そこで、小さな投影露光領域の投影レンズを用い、投影レンズに対して相対的に基板とマスクとを同期走査するスキャン式投影露光装置が知られている。しかしながら、スキャン式投影露光装置において、スキャンニング露光の範囲を広くしすぎると、非常に大きなマスクが必要となって、マスクのコストが増大する。これらのバランスを取ったものとして、基板をステップ動作させる機構をスキャン式投影露光装置に付加したステップアンドスキャン式投影露光装置がある。
【００４４】
図４は、本発明の他の実施の形態による投影露光装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、１次元方向のスキャンニング露光を行うステップアンドスキャン式投影露光装置の例を示す。投影露光装置は、マスク２、円形マスキングブレード３、基板チャック５、ＸＹＺθステージ６、レーザー光源１０ｂ、ミラー１２，１７、シャッター１３、フライアイレンズ１４、照明σ絞り１５、照明コンデンサーレンズ１６、照明結像レンズ１８、投影レンズ１９、スキャン機構２２、スキャン／ＸＹ移動機構３２、及び制御装置５２を含んで構成されている。なお、図４では、基板上に既に形成された回路パターンとマスクのパターンとをアライメントするための光学系やアライメント機構等は、省略されている。また、図１と同等の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４５】
図４に示したステップアンドスキャン式投影露光装置では、露光用の光源として、エキシマレーザー等のレーザー光源１０ｂが用いられる。マスク２を搭載したマスクステージには、スキャン機構２２が取り付けられている。また、円形マスキングブレード３には、スキャン／ＸＹ移動機構３２が取り付けられている。
【００４６】
各ショットにおいて、スキャンニング露光時、制御装置５２は、ＸＹＺθステージ６及びスキャン機構２２を駆動して、投影レンズ１９に対して相対的に基板１とマスク２とをＹ方向（又はＸ方向）へ同期走査する。この時、制御装置５２は、スキャン／ＸＹ移動機構３２を駆動して、円形マスキングブレード３を基板１に同期して走査し、基板１と円形マスキングブレード３の開口との相対位置を一定に保持する。
【００４７】
１つのショットが終了すると、制御装置５２は、ＸＹＺθステージ６を駆動して、基板１のＸＹ位置をステップ移動する。また、制御装置５２は、スキャン／ＸＹ移動機構３２を駆動して、基板１と円形マスキングブレード３の開口との相対位置を一定に保つように、円形マスキングブレード３のＸＹ位置を移動する。なお、この円形マスキングブレード３の移動は、基板１の移動後に行ってもよく、また基板１の移動に同期して行ってもよい。基板１の移動に同期して円形マスキングブレード３を移動すると、移動時間が短くなり、スループットをさらに向上させることができる。基板１及び円形マスキングブレード３の移動後、次のショットを行い、これらの動作を繰り返すことによって、基板１全体が露光される。
【００４８】
なお、図４示した実施の形態では、スキャンニング露光時の円形マスキングブレード３の走査と、基板１のステップ移動に伴う円形マスキングブレード３の移動とを、スキャン／ＸＹ移動機構３２で兼ねて行っているが、これらは別々の機構を設けて行ってもよい。
【００４９】
図４に示した実施の形態によれば、１次元方向のスキャンニング露光を行うことにより、小さな投影露光領域の投影レンズを用いて広い範囲を露光することができる。
【００５０】
図５は、本発明のさらに他の実施の形態による投影露光装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、２次元方向のスキャンニング露光を行うステップアンドスキャン式投影露光装置の例を示す。投影露光装置は、マスク２、円形マスキングブレード３、基板チャック５、ＸＹＺθステージ６、水銀ランプ１０ａ、楕円鏡１１、ミラー１２，１７、シャッター１３、フライアイレンズ１４、照明σ絞り１５、照明コンデンサーレンズ１６、照明結像レンズ１８、投影レンズ１９、ＸＹ移動機構２３，３３、投影光学系４０、及び制御装置５３を含んで構成されている。なお、図５では、基板上に既に形成された回路パターンとマスクのパターンとをアライメントするための光学系やアライメント機構等は、省略されている。また、図１と同等の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００５１】
図５に示したステップアンドスキャン式投影露光装置では、後述する投影光学系４０が用いられる。マスク２を搭載したマスクステージには、ＸＹ移動機構２３が取り付けられている。また、円形マスキングブレード３には、ＸＹ移動機構３３が取り付けられている。
【００５２】
各ショットにおいて、スキャンニング露光時、制御装置５３は、ＸＹＺθステージ６及びＸＹ移動機構２３を駆動して、投影光学系４０に対して相対的に基板１とマスク２とをＸ方向及びＹ方向へ同期走査する。この時、制御装置５３は、ＸＹ移動機構３３を駆動して、円形マスキングブレード３を基板１に同期して走査し、基板１と円形マスキングブレード３の開口との相対位置を一定に保持する。
【００５３】
図６は、本発明の一実施の形態による投影光学系の概略構成を示す図である。水銀ランプ１０ａの光のうち露光に寄与する波長は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）の３波長である。そこで、本実施の形態では、より高い照度を得るために、ｇ線、ｈ線、ｉ線の３波長が使用できる等倍正立像の投影光学系を使用する。
【００５４】
投影光学系４０は、三角ミラー４１ａ，４１ｂ、組み合わせレンズ４２ａ，４２ｂ、ＮＡ絞り４３ａ，４３ｂ、凹面鏡４４ａ，４４ｂ、及び露光領域絞り４６を含んで構成されている。組み合わせレンズ４２ａ，４２ｂは、それぞれレンズ筒４８ａ，４８ｂ内に取り付けられており、レンズ筒４８ａ，４８ｂの可動部の先端には、それぞれ凹面鏡４４ａ，４４ｂが取り付けられている。レンズ筒４８ａ，４８ｂは、支持ブロック４７で支持されている。
【００５５】
本実施の形態による投影光学系４０の基本特性は、組み合わせレンズ４２ａ，４２ｂ及び凹面鏡４４ａ，４４ｂの加工精度と、相対位置とで決まる。従って、それぞれのレンズ筒４８ａ，４８ｂ単位で、光学的な精密調整が実施される。図７は、図６の投影光学系の相対位置を示す図である。本実施の形態では、一例として、Ｇ＝４９．５ｍｍ、Ｈ＝７５ｍｍ、Ｌ＝４５０ｍｍとする。
【００５６】
図６及び図７において、マスク面から入射した光は、三角ミラー４１ａで反射し、組み合わせレンズ４２ａ及びＮＡ絞り４３ａを通って、凹面鏡４４ａへ到達する。凹面鏡４４ａで反射した照明光は、ＮＡ絞り４３ａ及び組み合わせレンズ４２ａを通って、三角ミラー４１ａに到達する。三角ミラー４１ａで反射した照明光は、第１結像面で結像する。凹面鏡４４ａは第１瞳面に配置されており、マスク面と第１結像面は、第１瞳面に対して対象に配置されている。
【００５７】
第１結像面には露光領域絞り４６が設置されており、露光領域絞り４６を通った照明光は、三角ミラー４１ｂで反射し、組み合わせレンズ４２ｂ及びＮＡ絞り４３ｂを通って、凹面鏡４４ｂへ到達する。凹面鏡４４ｂで反射した照明光は、ＮＡ絞り４３ｂ及び組み合わせレンズ４２ｂを通って、三角ミラー４１ｂに到達する。三角ミラー４１ｂで反射した照明光は、第２結像面で結像する。凹面鏡４４ｂは第２瞳面に配置されており、基板面は第２結像面に配置されている。第１結像面と基板面（第２結像面）は、第２瞳面に対して対象に配置されている。
【００５８】
投影光学系において、レンズの代わりに凹面鏡を用いると、照明光の波長の差による色収差が発生しない。従って、より多くの波長を用いた投影露光が可能となる。しかしながら、凹面鏡は球面収差があり、そのままでは照明光のスポットの半径方法と円周方向とで焦点位置誤差が発生する。そこで本実施の形態では、組み合わせレンズにより焦点位置誤差を補正している。組み合わせレンズ４２ａ，４２ｂは、単一光学ガラスからなる凹レンズと、凸レンズとで構成される。凸レンズは、異なる光学ガラスからなる３種類のレンズで構成されたアクロマートレンズとする。
【００５９】
組み合わせレンズ４２ａ，４２ｂは、レンズ筒４８ａ，４８ｂ内で光軸方向に移動可能となっており、組み合わせレンズ４２ａ，４２ｂを構成する各レンズの間隔を調整することにより、フォーカス位置と投影倍率を調整することができる。上述した例の設計位置に調整された場合、ベストフォーカスで倍率は完全に１倍、コマ収差等の非対称な収差は零となる。
【００６０】
図８は、図６の投影光学系の投影露光領域を示す図である。投影光学系４０は、凹面鏡を用いるため、投影露光可能領域が半円形となる。半円形のうち、円の中心線から所定距離Ｅの範囲は、三角ミラー４１ａ，４１ｂの境界線の影ができるので、投影露光可能領域から外している。露光領域絞り４６は、投影露光可能領域のうちから、図８に示すような台形の投影露光領域を設定する。本実施の形態では、一例として、Ａ＝３９ｍｍ、Ｂ＝４３ｍｍ、Ｃ＝４７ｍｍ、Ｄ＝９．５ｍｍ、Ｅ＝４．５ｍｍ、Ｒ＝２４ｍｍ（直径４８ｍｍ）とする。露光領域絞り４６は、第１結像面に設置されており、ＸＹ方向に移動可能となっている。露光領域絞り４６をＸＹ方向に移動することにより、投影露光領域の位置を調整することができる。
【００６１】
図６に示した投影光学系によれば、凹面鏡と組み合わせレンズとを備えた投影光学系を用いることにより、必要なレンズ枚数が減少して、レンズによる光の吸収や反射が少なくなる。また、アクロマート凸レンズにより色収差を補正して、より多くの波長を用いた投影露光が可能となる。従って、高い照度で高コントラストな投影露光を行うことができる。また、投影光学系のコストを大幅に削減することができ、装置のコストを削減することができる。
【００６２】
なお、図６に示した投影光学系は、投影露光可能領域の大きさとショットサイズとを調整することにより、図４に示した１次元方向のスキャンニング露光を行うステップアンドスキャン式投影露光装置にも適用することができる。
【００６３】
図９は、図５の投影露光装置のスキャンニング露光動作を説明する図である。図５において、投影光学系４０に対して相対的に基板１とマスク２とをＹ方向へ同期走査すると、投影光学系４０の投影露光領域が基板１上を相対的にＹ方向へ移動しながら露光を行う。図９の例では、１回目の走査で、完全に露光される完全露光範囲と、中間的に露光される半露光範囲と、露光されない未露光範囲とが得られる。図８において、投影露光領域のうち幅Ａの領域が走査した部分が１回目の走査の完全露光範囲、投影露光領域のうち残りの領域が走査した部分が１回目の走査の半露光範囲である。
【００６４】
次に、基板１及びマスク２をＸ方向へ移動する。移動する距離は、図８に示した寸法Ｂと同じである。そして、投影光学系４０に対して相対的に基板１とマスク２とをＹ方向へ同期走査し、２回目の走査を行う。１回目の走査の半露光範囲は、２回目の走査で重ねて露光されるため、最終的には完全に露光される。このようにして、複数回の走査により、１つのショットの範囲が一様に露光される。
【００６５】
図５において、１つのショットが終了すると、制御装置５３は、ＸＹＺθステージ６を駆動して、基板１のＸＹ位置をステップ移動する。また、制御装置５３は、ＸＹ移動機構３３を駆動して、基板１と円形マスキングブレード３の開口との相対位置を一定に保つように、円形マスキングブレード３のＸＹ位置を移動する。なお、この円形マスキングブレード３の移動は、基板１の移動後に行ってもよく、また基板１の移動に同期して行ってもよい。基板１の移動に同期して円形マスキングブレード３を移動すると、移動時間が短くなり、スループットをさらに向上させることができる。基板１及び円形マスキングブレード３の移動後、次のショットを行い、これらの動作を繰り返すことによって、基板１全体が露光される。
【００６６】
なお、図５示した実施の形態では、スキャンニング露光時の円形マスキングブレード３の走査と、基板１のステップ移動に伴う円形マスキングブレード３の移動とを、ＸＹ移動機構３３で兼ねて行っているが、これらは別々の機構を設けて行ってもよい。
【００６７】
図５に示した実施の形態によれば、２次元方向のスキャンニング露光を行うことにより、より小さな投影露光領域の投影光学系を用いて広い範囲を露光することができる。
【００６８】
図５に示した実施の形態は、ステップアンドスキャン式投影露光装置の例であったが、同じ投影光学系４０を用いて、マスク２を大型化すると、１つのショットで基板１全体を露光するスキャン式投影露光装置となる。この場合、ＸＹＺθステージ６により基板１をステップ移動する必要はなく、それに伴ってＸＹ移動機構３３により円形マスキングブレード３を移動する必要もない。その他は、図５に示した投影露光装置と同様である。さらに、投影光学系４０を複数設けると、全体の露光時間が短くなり、スループットをさらに向上させることができる。
【００６９】
なお、以上説明した実施の形態では、円形マスキングブレード３が円形の開口を有するプレートであったが、本発明で基板の外周近傍へ照射される光を遮断する遮断手段は、円形の開口を中心に沿ってｎ等分した一部を有するものであってもよい。この場合、図１のＸＹ移動機構３１、図４のスキャン／ＸＹ移動機構３２及び図５のＸＹ移動機構３３にそれぞれθ移動機構を付加し、基板１の外周付近を露光するショットの位置に応じて遮断手段を回転させることにより、円形マスキングブレード３と同様の働きを行わせることができる。
【００７０】
図１０は、デバイス製造工程の概略を示すフローチャートである。デバイス製造工程は、次の６つの工程に大きく分けられる。
（１）設計工程（ステップ１１０）
デバイスの設計を行う作業で、論理設計、回路設計、レイアウト設計、テスト設計等の工程を含む。
（２）マスク製作工程（ステップ１２０）
マスクを製作する作業で、マスクブランク製作、パターン形成、修正、検査等の工程を含む。
（３）基板製造工程（ステップ１３０）
半導体ウェーハ等の基板を製造する作業で、単結晶製造、切断、研磨等の工程を含む。
（４）基板処理工程（前工程）（ステップ１４０）
基板上にチップを作成する作業で、洗浄、酸化、薄膜形成、イオン注入、パターン形成等の工程を含む。
（５）組立工程（後工程）（ステップ１５０）
基板上のチップをデバイス化する作業で、ダイシング、ボンディング、パッケージング、仕上げ、マーキング等の工程を含む。
（６）検査工程（ステップ１６０）
デバイスを検査する作業で、製品検査、信頼性試験等を行う。
【００７１】
図１１は、基板処理工程でパターン形成を行う際のフローチャートである。まず、基板表面にレジストを塗布する（ステップ２１０）。次に、本発明の投影露光装置を用いて、マスクのパターンを基板上へ露光する（ステップ２２０）。続いて、現像処理によってレジストパターンを形成する（ステップ２３０）。続いて、レジストパターンをマスクとしてエッチングにより回路パターンを形成する（ステップ２４０）。最後に、レジストを剥離して取り除く（ステップ２５０）。これらの処理を繰り返すことにより、基板上に複雑な回路パターンが形成される。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、円形の基板の外周近傍に未露光部を形成しながら回路バターンを露光する作業のスループットを向上することができる。基板の外周近傍に未露光部を形成することにより、回路パターンのはがれ等を防止することができ、デバイスの歩留まりが向上する。
【００７３】
また、本発明のデバイス製造方法によれば、回路パターンを形成する作業のスループットが向上するので、デバイスの製造コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】基板と円形マスキングブレードの開口との位置関係を示す側面図である。
【図３】基板と円形マスキングブレードの開口との位置関係を示す上面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態による投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態による投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態による投影光学系の概略構成を示す図である。
【図７】図６の投影光学系の相対位置を示す図である。
【図８】図６の投影光学系の投影露光領域を示す図である。
【図９】図５の投影露光装置のスキャンニング露光動作を説明する図である。
【図１０】デバイス製造工程の概略を示すフローチャートである。
【図１１】基板処理工程でパターン形成を行う際のフローチャートである。
【図１２】従来のステップ式投影露光装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１…基板
２…マスク
３…円形マスキングブレード
５…基板チャック
６…ＸＹＺθステージ
１０ａ…水銀ランプ
１０ｂ…レーザー光源
１１…楕円鏡
１２，１７…ミラー
１３…シャッター
１４…フライアイレンズ
１５…照明σ絞り
１６…照明コンデンサーレンズ
１８…照明結像レンズ
１９…投影レンズ
２２…スキャン機構
２３，３１，３３…ＸＹ移動機構
３２…スキャン／ＸＹ移動機構
４０…投影光学系
４１ａ，４１ｂ…三角ミラー
４２ａ，４２ｂ…組み合わせレンズ
４３ａ，４３ｂ…ＮＡ絞り
４４ａ，４４ｂ…凹面鏡
４６…露光領域絞り
５１，５２，５３…制御装置

Claims (18)

1. 投影光学系を備え、マスクのパターンを円形の基板上へ投影する投影露光装置であって、
   円形の開口又はその一部を有し、基板の外周近傍へ照射される光を遮断する遮断手段を備えたことを特徴とする投影露光装置。
2. 基板をステップ移動する第１の移動手段と、
   基板と前記遮光手段の開口との相対位置を一定に保つように前記遮光手段を移動する第２の移動手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の投影光装置。
3. 前記第２の移動手段は、前記第１の移動手段による基板の移動に同期して前記遮光手段を移動することを特徴とする請求項２に記載の投影露光装置。
4. 前記第２の移動手段は、前記第１の移動手段が基板の外周付近を露光するショットの位置へ基板を移動したとき、基板と前記遮光手段の開口との相対位置を一定に保つように前記遮光手段を移動することを特徴とする請求項２に記載の投影露光装置。
5. 前記投影光学系に対して相対的に基板とマスクとを１次元方向へ同期走査する走査手段と、
   前記走査手段による基板の走査に同期して前記遮光手段を移動する第３の移動手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の投影露光装置。
6. 前記第３の移動手段は、前記第２の移動手段を兼ねたことを特徴とする請求項５に記載の投影露光装置。
7. 前記投影光学系に対して相対的に基板とマスクとを２次元方向へ同期走査する走査手段と、
   前記走査手段による基板の走査に同期して前記遮光手段を移動する第３の移動手段とを備えたことを特徴とする請求項２に記載の投影露光装置。
8. 前記第３の移動手段は、前記第２の移動手段を兼ねたことを特徴とする請求項７に記載の投影露光装置。
9. 前記投影光学系に対して相対的に基板とマスクとを２次元方向へ同期走査する走査手段と、
   前記走査手段による基板の走査に同期して前記遮光手段を移動する手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
10. 前記投影光学系は、凹面鏡と、単一光学ガラスからなる凹レンズ及び異なる光学ガラスからなる３種類のレンズで構成されたアクロマート凸レンズを含む組み合わせレンズとを備え、マスクのパターンの等倍正立像を基板上へ投影することを特徴とする請求項５、請求項７、または請求項９に記載の投影露光装置。
11. 投影光学系を用いて、マスクのパターンを円形の基板上へ投影する投影露光方法であって、
    円形の開口又はその一部を有する遮光手段を用いて、基板の外周近傍へ照射される光を遮断し、基板の外周近傍に未露光部を形成することを特徴とする投影露光方法。
12. 複数のショットで基板全体を露光し、
    各ショットの位置へ基板を移動したとき、基板と遮光手段の開口との相対位置を一定に保つように遮光手段を移動することを特徴とする請求項１１に記載の投影光方法。
13. 複数のショットで基板全体を露光し、
    基板の外周付近を露光するショットの位置へ基板を移動したとき、基板と遮光手段の開口との相対位置を一定に保つように遮光手段を移動することを特徴とする請求項１１に記載の投影露光方法。
14. 各ショットを、投影光学系に対して相対的に基板とマスクとを１次元方向へ同期走査して行い、
    基板の走査に同期して遮光手段を移動することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の投影露光方法。
15. 各ショットを、投影光学系に対して相対的に基板とマスクとを２次元方向へ同期走査して行い、
    基板の走査に同期して遮光手段を移動することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の投影露光方法。
16. 基板全体の露光を、投影光学系に対して相対的に基板とマスクとを２次元方向へ同期走査して行い、
    基板の走査に同期して遮光手段を移動することを特徴とする請求項１１に記載の投影露光方法。
17. 凹面鏡と、単一光学ガラスからなる凹レンズ及び異なる光学ガラスからなる３種類のレンズで構成されたアクロマート凸レンズを含む組み合わせレンズとを備えた投影光学系を用いて、マスクのパターンの等倍正立像を基板上へ投影することを特徴とする請求項１４、請求項１５、または請求項１６に記載の投影露光方法。
18. 請求項１１〜１７のいずれかに記載の投影露光方法を用いて回路パターンの形成を行う工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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