JPWO2020145044A1 - 露光装置 - Google Patents

Abstract

一部の感光材料では、露光が時間的に複数に分割して行われた場合には、時間的に連続して行われた場合に比べて、実効感光量が低下することがある。このような材料を用いてつなぎ露光を行った場合、オーバーラップ部と非オーバーラップ部とで、実効感光量が異なることから、転写されたパターンの線幅や厚さが変化してしまうという課題があった。そこで、当該課題を解決するために、投影光学系による走査露光視野を複数個オーバーラップさせて被露光基板を走査露光するように構成された露光装置において、照明光学系又は投影光学系に、被露光基板上でオーバーラップなしで露光される非オーバーラップ部の露光量が、被露光基板上でオーバーラップされて露光されるオーバーラップ部の露光量に比べて小さくなるように設定する照度変更部材（１０ｃ１、１０ｃ２）を設けた。

Description

本発明は、露光装置に関する。

マスク上のパターン原版を大型基板に露光転写するための装置として、マスクおよび基板を、投影光学系に対して相対走査して露光を行なうスキャン型露光装置が知られている。スキャン露光により、露光視野はスキャン方向（走査方向）に拡大されるが、さらにスキャン方向と交差する方向（非スキャン方向）にも露光視野を拡大するために、複数回のスキャン露光を、その露光領域を非スキャン方向にオーバーラップさせて行う露光装置も知られている。
さらに、複数の投影光学系を非スキャン方向に並列的に備え、複数の投影光学系が露光する露光視野の一部をオーバーラップさせつつ露光を行うことで、一回の走査により基板上に電子回路を露光転写する方法も知られている（例えば特許文献１）。

日本国特開２０１６−５４２３０号公報

第１の態様によると、露光装置は、投影光学系と、前記投影光学系に照明光を供給する照明光学系と、被露光基板と前記投影光学系とを走査方向に相対走査する走査ステージと、を備え、前記走査ステージは、前記投影光学系による走査露光視野を複数個オーバーラップさせて前記被露光基板を露光するよう、前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対走査させ、前記照明光学系または前記投影光学系は、前記露光において、前記被露光基板上でオーバーラップなしで露光される非オーバーラップ部の露光量が、前記被露光基板上でオーバーラップされて露光されるオーバーラップ部の露光量に比べて小さくなるように設定する照度変更部材を有する。

第１実施形態の露光装置の構成を示す側面図。 第１実施形態の露光装置の一部分を示す斜視図。 第１実施形態の露光装置のフライアイレンズからマスクまでを拡大して示した斜視図。 第１実施形態の露光装置のマスク上の視野と基板上の視野との関係を表す図。図４（ａ１）、図４（ａ２）および図４（ａ３）は、それぞれ図１中の投影光学系１９ｃにおけるマスク上の視野、投影光学系内の視野絞り、基板上の視野を示す図、図４（ｂ１）、図４（ｂ２）および図４（ｂ３）は、それぞれ図１中の投影光学系１９ｂにおけるマスク上の視野、投影光学系内の視野絞り、基板上の視野を示す図。 第１実施形態の露光装置が基板に対して走査露光する際に、基板上に照射される露光エネルギー、および感光材料における実効感光量の一例を示す図。図５（ａ）は各投影光学系の基板上の露光視野を示す図、図５（ｂ）は基板２２上に形成される露光領域を示す図、図５（ｃ）は基板上に照射される積算露光量の一例を示す図、図５（ｄ）は感光材料における実効感光量の一例を示す図。 第１実施形態の露光装置のフライアイレンズ、遮光部材および遮光部材保持部を、光源側から見た図。 第１実施形態の露光装置が基板に対して走査露光する際に、基板上に照射される露光エネルギー、および感光材料における実効感光量の一例を示す図。図７（ａ）は各投影光学系の基板上の露光視野を示す図、図７（ｂ）は基板上に照射される積算露光量の一例を示す図、図７（ｃ）は感光材料における実効感光量の一例を示す図。

（露光装置の第１実施形態）
図１は、第１実施形態の露光装置１００を示す側面図である。後述するように露光装置１００は、５本の投影光学系１９ａ〜１９ｅを備えているが、図１には、そのうちの２本である投影光学系１９ａ、１９ｂのみが示されている。
投影光学系１９ａ〜１９ｅは、投影倍率（横倍率）が＋１倍の正立正像を形成する光学系であり、マスク１５に描画されているパターンを、基板２２の上面に形成されている感光材料に露光転写する。

基板２２は、不図示の基板ホルダーを介して基板ステージ２７により保持される。基板ステージ２７は、不図示のリニアモータ等により、基板ステージ定盤２８上をＸ方向に走査するとともに、Ｙ方向に移動可能となっている。基板ステージ２７のＸ方向の位置は、基板ステージ２７に取り付けられている移動鏡２４の位置を介してレーザー干渉計２５により計測される。同様に基板ステージ２７のＹ方向の位置も、不図示のレーザー干渉計により計測される。
位置検出光学系２３は、基板２２上に形成されているアライメントマーク等の既存のパターンの位置を検出する。

マスク１５は、マスクステージ１６により保持される。マスクステージ１６は、不図示のリニアモータ等により、マスクステージ定盤１７上をＸ方向に走査するとともに、Ｙ方向に移動可能となっている。マスクステージ１６のＸ方向の位置は、マスクステージ１６に取り付けられている移動鏡１３の位置を介してレーザー干渉計１４により計測される。同様にマスクステージ１６のＹ方向の位置も、不図示のレーザー干渉計により計測される。

不図示の制御系は、レーザー干渉計１４，２５等の計測値に基づいて、不図示のリニアモータ等を制御して、マスクステージ１６および基板ステージ２７のＸＹ位置を制御する。不図示の制御系は、基板２２へのマスクパターンの露光に際しては、マスク１５と基板２２とを、投影光学系１９ａ〜１９ｅによる結像関係を保ったまま、投影光学系１９ａ〜１９ｅに対して相対的に、Ｘ方向に略同一速度で走査させる。
本明細書では、露光に際して、基板２２が走査される方向（Ｘ方向）を「走査方向」および「スキャン方向」とも呼ぶ。また、基板２２の面内に含まれる方向であってＸ方向と直交する方向（Ｙ方向）を「非走査方向」および「非スキャン方向」とも呼ぶ。Ｚ方向は、Ｘ方向およびＹ方向と直交する方向である。
なお、図１および以下の各図に矢印で示したＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、その矢印の指し示す方向を＋方向とする。

図２は、第１実施形態の露光装置１００の照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅの下流部から基板２２までの部分を示す斜視図である。以下、図２も参照して説明を続ける。
図２に示したとおり、５つの投影光学系１９ａ〜１９ｅのうち、３つの投影光学系１９ａ、１９ｃ、１９ｅ（以下、総称してまたは個々に「第１列の投影光学系１９Ｆ」とも呼ぶ）は、Ｙ方向に並んで配置されている。そして、２つの投影光学系１９ｂ、１９ｄ（以下、総称してまたは個々に「第２列の投影光学系１９Ｒ」とも呼ぶ）は、Ｙ方向に並んで、第１列の投影光学系１９Ｆよりも＋Ｘ側に配置されている。
第１列の投影光学系１９Ｆの各投影光学系は、その光軸がＹ方向に所定の間隔で離れて配置される。第２列の投影光学系１９Ｒの各光学系も第１列の投影光学系１９Ｆと同様に配置される。また、投影光学系１９ｂは、その光軸のＹ方向の位置が、投影光学系１９ａと投影光学系１９ｃのそれぞれの光軸を結んだ直線の略中心と一致するように、配置される。また、投影光学系１９ｄも、投影光学系１９ｂと同様に、配置される。

第１実施形態の露光装置１００は、各投影光学系１９ａ〜１９ｅのそれぞれに対応して、複数の照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅを備えている。一例として、図１に示されるように、投影光学系１９ａに対応する照明光学系ＩＬａは、光軸ＩＸａに沿って、インプットレンズ８ａ、フライアイレンズ１１ａおよびコンデンサーレンズ１２ａを備えている。他の照明光学系ＩＬｂ〜ＩＬｅも同様に、インプットレンズ８ｂ〜８ｅ、フライアイレンズ１１ｂ〜１１ｅ、およびコンデンサーレンズ１２ｂ〜１２ｅを含んでいる。なお、上述のように図２には、各照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅのうち、フライアイレンズ１１ａ〜１１ｅ、およびコンデンサーレンズ１２ａ〜１２ｅのみが示されている。
なお、側面図である図１には、投影光学系１９ｃ〜１９ｅは、投影光学系１９ａまたは１９ｂとＸ方向の位置が重なるため示していない。同様に、照明光学系ＩＬｃ〜ＩＬｅも、照明光学系ＩＬａまたはＩＬｂとＸ方向の位置が重なるため示していない。

ランプ等の光源１から供給される照明光は、楕円ミラー２、折り曲げミラー３、リレーレンズ４、折り曲げミラー５、リレーレンズ６、光ファイバー７等の導光光学系を介して、各照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅに供給される。光ファイバー７は、１つの入射側７１に入射した照明光を略均等に分岐して、５つの射出側７２ａ〜７２ｅに射出する。光ファイバー７の５つの射出側７２ａ〜７２ｅのそれぞれから射出された照明光は、各照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅの中のインプットレンズ８ａ〜８ｅに入射する。そして、照明光は、さらにフライアイレンズ１１ａ〜１１ｅ、およびコンデンサーレンズ１２ａ〜１２ｅを経て、マスク１５上の各照明領域ＭＩａ〜ＭＩｅに照射される。

図３は、一例として、照明光学系ＩＬｃに含まれるフライアイレンズ１１ｃ、およびコンデンサーレンズ１２ｃと、マスク１５上の照明領域ＭＩｃを拡大して示した斜視図である。
フライアイレンズ１１ｃは、照明領域ＭＩｃと相似形の、Ｙ方向に長い長方形の断面形状（ＸＹ面内の形状）を有するレンズエレメント１１０が、Ｘ方向およびＹ方向に複数個配列されて形成されている。各レンズエレメント１１０の入射面（図３中の上方の面、すなわち＋Ｚ側の面）は、各レンズエレメント１１０およびコンデンサーレンズ１２ｃからなる光学系により、マスク１５上の照明領域ＭＩｃに対する共役面となっている。従って、基板２２上の露光視野ＰＩｃに対する共役面でもある。それぞれのレンズエレメント１１０の入射面に照射される照明光は、マスク１５上の照明領域ＭＩｃに重畳して照射される。これにより、照明領域ＭＩｃ内の照明光の照度が略均一化される。

照明光学系ＩＬｃを除く他の照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅの構成も、図３に示した構成と同様である。
フライアイレンズ１１ａ〜１１ｅは、それぞれの照明領域ＭＩａ〜照明領域ＭＩｅに照明光を重畳して照射するオプチカルインテグレーターの一例である。

投影光学系１９ａ〜１９ｅのそれぞれは、正立正像の像を形成するために、例えば２回結像型の光学系により構成される。この場合、各投影光学系１９ａ〜１９ｅの上半分を構成する光学系により、各投影光学系１９ａ〜１９ｅの光軸ＰＸａ〜ＰＸｅの方向（Ｚ方向）の中間付近にある中間像面２０に、マスク１５のパターンの中間像が形成される。中間像は、各投影光学系１９ａ〜１９ｅの下半分を構成する光学系により再度結像され、基板２２上に、マスク１５のパターンの像が形成される。

中間像面２０は基板２２と共役であるため、各投影光学系１９ａ〜１９ｅ内の中間像面２０にそれぞれ視野絞り２１ａ〜２１ｅを配置することにより、基板２２上の各投影光学系１９ａ〜１９ｅによる露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅを規定することができる。

図４は、マスク１５上の照明領域ＭＩａ〜ＭＩｅと、視野絞り２１ａ〜２１ｅと、露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅとの関係を示す図である。
図４（ａ１）は、投影光学系１９ｃに対応するマスク１５上の照明領域ＭＩｃを示す図であり、照明領域ＭＩｃは、フライアイレンズ１１ｃのレンズエレメント１１０の断面形状と相似な長方形となっている。

図４（ａ２）は、投影光学系１９ｃ内の視野絞り２１ｃと、そこに照射される照明光ＭＩｃ２を示す図である。視野絞り２１ｃには、マスク１５上の照明領域ＭＩｃの中間像である破線で示した照明光ＭＩｃ２が照射される。照明光ＭＩｃ２のうち、視野絞り２１ｃの遮光部（斜線で示した部分）に照射された照明光は視野絞り２１ｃにより遮光される。
一方、視野絞り２１ｃの開口部２１ｃｏを透過した照明光は、投影光学系１９ｃの下半分を構成する光学系により基板２２上で再度結像し、基板２２上に露光視野ＰＩｃを形成する。

図４（ａ３）は、基板２２上の露光視野ＰＩｃを示す図である。
一例として、投影光学系１９ｃ〜１９ｅが全屈折光学系から成るとき、中間像である照明光ＭＩＣ２は照明領域ＭＩｃに対する倒立正像（像のＸ方向およびＹ方向が共に反転し、鏡像ではない像）であり、露光視野ＰＩｃは視野絞り２１ｃに対する倒立正像となる。従って、図４（ａ２）および図４（ａ３）に示したとおり、視野絞り２１ｃの開口部２１ｃｏの形状と、露光視野ＰＩｃの形状は、相互にＺ軸回りに１８０度回転したものと一致する。

露光視野ＰＩｃは、一例として、Ｙ方向に平行な２辺のうちの短辺が＋Ｘ側に、長辺が−Ｘ側にある台形である。ここで、露光視野ＰＩｃのうち、＋Ｘ側の短辺の全てと−Ｘ側の長辺の一部で囲まれた長方形の領域を、中心領域ＰＩｃｃと呼ぶ。一方、露光視野ＰＩｃのうち、中心領域ＰＩｃｃに含まれない＋Ｙ方向の端部を左端領域ＰＩｃｌと呼び、露光視野ＰＩｃのうち、中心領域ＰＩｃｃに含まれない−Ｙ方向の端部を右端領域ＰＩｃｒと呼ぶ。
中心領域ＰＩｃｃのＹ方向の長さ（幅）を幅Ｗｓと呼び、左端領域ＰＩｃｌおよび右端領域ＰＩｃｒのＹ方向の長さ（幅）は等しく、これを幅Ｗｏと呼ぶ。

一方、図４（ｂ１）〜図４（ｂ３）は、それぞれ投影光学系１９ｂに対応する、マスク１５上の照明領域ＭＩｂと、視野絞り２１ｂと、露光視野ＰＩｂとを示す図である。図４（ｂ２）に示すとおり、投影光学系１９ｂにおいては、視野絞り２１ｂの開口部２１ｂｏの形状は、投影光学系１９ｃの視野絞り２１ｃの開口部２１ｃｏの形状をＸ方向に反転した形状となっている。その結果、図４（ｂ３）に示すとおり、投影光学系１９ｂの露光視野ＰＩｂの形状は、投影光学系１９ｃの露光視野ＰＩｃの形状をＸ方向に反転した形状となっている。

上述の露光視野ＰＩｃと同様に、露光視野ＰＩｂについても、−Ｘ側の短辺の全てと＋Ｘ側の長辺の一部で囲まれた長方形の領域を、中心領域ＰＩｂｃと呼ぶ。露光視野ＰＩｂのうち、中心領域ＰＩｂｃに含まれない＋Ｙ方向の端部を左端領域ＰＩｂｌと呼び、露光視野ＰＩｂのうち、中心領域ＰＩｂｃに含まれない−Ｙ方向の端部を右端領域ＰＩｃｒと呼ぶ。

図５（ａ）は、基板２２上での、５つの投影光学系１９ａ〜１９ｅの各露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅを示す図である。第１列の投影光学系１９Ｆである投影光学系１９ａ、１９ｅの露光視野ＰＩａ、ＰＩｅは、上述した投影光学系１９ｃの露光視野ＰＩｃと同様に、Ｙ方向に平行な２辺のうちの短辺が＋Ｘ側に、長辺が−Ｘ側にある台形である。一方、第２列の投影光学系１９Ｒである投影光学系１９ｄの露光視野ＰＩｄは、上述した投影光学系１９ｂの露光視野ＰＩｂと同様に、Ｙ方向に平行な２辺のうちの短辺が−Ｘ側に、長辺が＋Ｘ側にある台形である。

投影光学系１９ａ、１９ｄ、１９ｅの露光視野ＰＩａ、ＰＩｄ、ＰＩｅについても、上述の露光視野ＰＩｂ、ＰＩｃと同様に、中心領域ＰＩａｃ、ＰＩｄｃ、ＰＩｅｃ、および左端領域ＰＩａｌ、ＰＩｄｌ、ＰＩｅｌ、右端領域ＰＩａｒ、ＰＩｄｒ、ＰＩｅｒを定義できる。ただし、−Ｙ方向の端に配置されている露光視野ＰＩａは、視野絞り２１ａにより、その−Ｙ方向の端部がＸ方向に平行となるように照明光を遮光するため右端領域ＰＩａｒは存在しない。また、＋Ｙ方向の端に配置されている露光視野ＰＩｅは、視野絞り２１ａにより、その＋Ｙ方向の端部がＸ方向に平行となるように照明光を遮光するため左端領域ＰＩａｌは存在しない。なお、視野絞り２１ａと２１ｅとの形状を、視野絞り２１ｃの形状と異ならせるようにしても良いし、別の部材を用いて、露光視野ＰＩａでは右端領域ＰＩａｒが存在しないよう、照明光を遮光するようにしてもよい。

各露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅの各中心領域ＰＩａｃ〜ＰＩｅｃのＹ方向の長さはいずれも幅Ｗｓに等しく、左端領域ＰＩａｌ〜ＰＩｄｌおよび右端領域ＰＩｂｒ〜ＰＩｅｒの長さは、いずれも幅Ｗｏに等しい。そして、露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅのうちＹ方向に隣接する２つの露光視野において、隣接する左端領域ＰＩａｌ〜ＰＩｄｌと右端領域ＰＩｂｒ〜ＰＩｅｒのＹ方向の位置は、一致している。
各露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅのこのような形状および位置の設定は、投影光学系１９ａ〜１９ｅの配置位置、および視野絞り２１ａ〜２１ｅの開口部２１ａｏ〜２１ｅｏの形状および位置を設定することにより行なう。

図５（ｂ）は、基板２２が基板ステージによりＸ方向に走査され、図５（ａ）に示した露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅにより露光された際に、基板２２上に形成される露光領域を示す図である。基板２２上には、走査露光により各露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅにより露光される走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅが形成される。図５（ｂ）において、第１列の投影光学系１９ａ、１９ｃ、１９ｅが形成する走査露光視野ＳＩａ、ＳＩｃ、ＳＩｅは２点鎖線で示し、第２列の投影光学系１９ｂ、１９ｄが形成する走査露光視野ＳＩｂ、ＳＩｄは１点鎖線で示している。

これらの走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅは、露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅがＸ方向への走査露光によりＸ方向に延長されたものである。各走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅのＹ方向（非走査方向）の端部は、それぞれ隣接する他の走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅの非走査方向の端部とオーバーラップしている。たとえば、左端領域ＰＩａｌによる露光領域と右端領域ＰＩｂｒによる露光領域とが一致する。他の露光領域においても同様であるため、説明は省略する。

図５（ｃ）は、Ｘ方向への走査露光により基板２２上に露光される積算露光量Ｅを示すグラフである。グラフの縦軸は積算露光量、横軸はＹ方向の座標である。図５（ａ）に示したとおり、Ｙ方向の各微小区間で各露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅをＸ方向に積算した値は等しく、かつ、フライアイレンズ１１の作用等により各露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅ内の照度は均一であるため、基板２２上の積算露光量Ｅは一定の値Ｅ１となる。
すなわち、Ｙ方向のうち、各走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅの１つにより露光された部分（以下、「非オーバーラップ部」とも呼ぶ）Ｓａ〜Ｓｅにおける積算露光量Ｅと、各走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅの２つがオーバーラップして露光された部分（以下、「オーバーラップ部」とも呼ぶ）Ｏａ〜Ｏｄにおける積算露光量Ｅとは、共に積算露光量Ｅの値がＥ１となり等しくなる。

電子デバイス等の製造工程で使用されているフォトレジスト等の感光材料では、実効的な感光量（以下、「実効感光量」とも呼ぶ）は積算露光量に比例する。すなわち積算露光量が同一であれば、その露光が時間的に連続して行われた場合であっても、時間的に複数に分割して行われた場合であっても、感光材料の実効感光量は変わらない。
従って、感光材料への実効感光量も一定値となる。

しかし、一部の感光材料では、露光が時間的に連続して行われた場合と、時間的に複数に分割して行われた場合では、積算露光量が同一であっても感光材料の実効感光量が変化する。具体的には、露光が時間的に複数に分割して行われた場合には、時間的に連続して行われた場合に比べて、実効感光量が低下する。

図５（ｄ）は、このような一部の感光材料（以下、「非加算性感光材料」とも呼ぶ）に対して、図５（ａ）に示した露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅを用いてＸ方向に走査露光した場合の、非加算性感光材料の実効感光量ＥＥを示すグラフである。
各走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅの２つがオーバーラップして露光されたオーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄは、始めに第１列の投影光学系１９ａ、１９ｃ、１９ｅにより露光され、その後第２列の投影光学系１９ｂ、１９ｄにより露光されるため、露光が時間的に分割されて行われている。換言すると、オーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄは、時間的に離散的に露光が行われる。従って、各走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅの１つにより時間的に分割されずに露光された非オーバーラップ部Ｓａ〜Ｓｅの実効感光量ＥＥに対して、オーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄの実効感光量ＥＥが低下している。具体的には、非オーバーラップ部Ｓａ〜Ｓｅの実効感光量ＥＥの値がＥＥ１に対して、オーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄの実効感光量ＥＥの値はＥＥ１よりも小さくなる。

この結果、非加算性感光材料を使用してパターンの露光転写を行った場合には、オーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄと非オーバーラップ部Ｓａ〜Ｓｅとで、実効感光量ＥＥが異なることから、転写されたパターンの線幅や厚さが変化してしまうことになる。

そこで、第１実施形態の露光装置１００では、照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅのそれぞれのフライアイレンズ１１ａ〜１１ｅの入射面側、つまりインプットレンズ８ａ〜８ｅとフライアイレンズ１１ａ〜１１ｅとの間の位置、且つフライアイレンズ１１ａ〜１１ｅの入射面の近傍に、遮光部材１０ａ〜１０ｅを設けている。そして遮光部材１０ａ〜１０ｅは、遮光部材保持部９ａ〜９ｅにより、それぞれの照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅの光軸Ｉｘａ〜Ｉｘｅと略直交する方向であるＸ方向に移動自在に保持されている。

図６は、照明光学系ＩＬｃに設けられているフライアイレンズ１１ｃ、遮光部材１０ｃ、および遮光部材保持部９ｃを、インプットレンズ８ｃ側から見た図である。以下、図６を参照して、照明光学系ＩＬｃに設けられている遮光部材１０ｃ、および遮光部材保持部９ｃについて説明するが、他の照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅに設けられている遮光部材１０ａ〜１０ｅ、および遮光部材保持部９ａ〜９ｅについても同様である。

フライアイレンズ１１ｃは、断面がＹ方向に長い長方形であるレンズエレメント１１０がＸ方向に複数配列されたレンズブロックが、Ｙ方向に複数配列されている。各レンズエレメント１１０は、基板２２上に形成される露光視野ＰＩｃに対して共役面であるので、図６には、各レンズエレメント１１０の中に、露光視野ＰＩｃに対応する領域（露光視野対応領域）ＩＰＩｃを破線で示している。露光視野対応領域ＩＰＩｃのうち、露光視野ＰＩｃの中心領域ＰＩｃｃに対応する部分のＹ方向の幅は幅ＩＷｓである。

遮光部材１０ｃを構成する２本の遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２が、上記のレンズブロックのうちの２つに対して、それらの−Ｘ方向の側に配置されている１つ以上のレンズエレメント１１０の＋Ｚ側の近傍に配置されている。遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２のＹ方向の幅Ｗ１、Ｗ２は、上述の幅ＩＷｓと略等しい。

遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２は、遮光部材保持部９ｃの一部であるスライダー９ｃ１に保持され、スライダー９ｃ１は遮光部材保持部９ｃの本体に対して、不図示の制御系によりＸ方向に移動自在となっている。スライダー９ｃ１と遮光部材保持部９ｃの本体との相対位置関係は、エンコーダー等により計測される。
遮光部材保持部９ｃが遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２をＸ方向に移動させることにより、遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２により一部のレンズエレメント１１０を遮光することができる。先述のとおり、遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２のＹ方向の幅Ｗ１、Ｗ２は、上述の幅ＩＷｓと略等しいことから、遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２は、一部のレンズエレメント１１０から基板２２上の露光視野ＰＩｃのうちの中心領域ＰＩｃｃに照射される光を遮光することができる。さらに、スライダー９ｃ１を制御することにより、遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２により遮光されるレンズエレメント１１０の数、および１つのレンズエレメント１１０内の遮光された部分の比率を変更することができる。これにより、露光視野ＰＩｃのうち中心領域ＰＩｃｃの照度を、左端領域ＰＩｃｌおよび右端領域ＰＩｃｒの照度に対して、略連続して可変に低下させることができる。

従って、遮光部材１０ｃは、基板２２上の非オーバーラップ部への積算露光量を、オーバーラップ部への積算露光量に対して小さくする、照度変更部材と解釈することができる。
遮光部材１０ｃは、金属製の薄板であっても良く、透明なガラス板上に遮光部材により形成された遮光膜であってもよい。遮光部材１０ｃは、フィルタのように照明光を完全に遮光するものに限られず、一部の照明光のみを遮光、透過させる部材であっても良い。つまり遮光部材１０ｃは、照度を変更するための照度変更部材であればよい。
他の照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅが備える遮光部材１０ａ〜１０ｅ、および遮光部材保持部９ａ〜９ｅについても、上述の遮光部材１０ｃおよび遮光部材保持部９ｃの構造と、同様である。

図７は、遮光部材１０ａ〜１０ｅを備えた第１実施形態の露光装置１００において、非加算性感光材料を使用してパターンの露光転写を行った場合の結果を説明する図である。図７（ａ）は、図５（ａ）と同様に、基板２２上の各露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅを示す。図７（ｂ）は、図５（ｃ）と同様に、Ｘ方向への走査露光により基板２２上に露光される積算露光量Ｅを示すグラフである。
図７（ｂ）に示した場合においては、遮光部材保持部９ａ〜９ｅにより遮光部材１０ａ〜１０ｅがフライアイレンズ１１ａ〜１１ｅの入射面内に挿入されている。従って、各走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅの１つにより露光された非オーバーラップ部Ｓａ〜Ｓｅの積算露光量Ｅ２は、各走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅの２つがオーバーラップして露光されたオーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄの積算露光量Ｅ３と比較して少ない。

図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示した積算露光量により、上述の非加算性感光材料に生じる実効感光量ＥＥを示すグラフである。時間的に分割されずに露光される非オーバーラップ部Ｓａ〜Ｓｅの積算露光量Ｅ２を、時間的に分割されて露光されるオーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄの積算露光量Ｅ３に比べて低減することにより、非加算性感光材料の特性が相殺され、実効感光量ＥＥをほぼ一定の値ＥＥ２とすることができる。
これにより、非加算性感光材料を使用してパターンの露光転写を行った場合であっても、各走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅがオーバーラップするオーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄと、非オーバーラップ部Ｓａ〜Ｓｅ部との間での、転写されたパターンの線幅や厚さの変化を防止することができる。

遮光部材１０ｃは、フライアイレンズ１１ｃの入射面からＺ方向に所定距離だけ離れた位置に配置されるので、フライアイレンズ１１ｃの入射面においては、遮光部材１０ｃのＸＹ方向のエッジは、ぼやけて投影される。逆に言えば、遮光部材１０ｃをフライアイレンズ１１ｃの入射面からＺ方向にどれだけ離して配置すれば良いかは、基板２２上における遮光部材１０ｃのエッジの半影ボケの量を決定するパラメータである、フライアイレンズ１１ｃの入射面と基板２２との横倍率、およびフライアイレンズ１１ｃの入射面における照明光の開口数に基づいて、決定することができる。さらに、基板２２上のオーバーラップ部Ｏａ〜ＯｄのＹ方向の幅も加味して決定することができる。なお、遮光部材保持部９ａ〜９ｅは、遮光部材１０ａ〜１０ｅのフライアイレンズ１１ａ〜１１ｅの入射面に対するＺ方向の位置を変更可能、つまりＺ方向における遮光部材１０ａ〜１０ｅとフライアイレンズ１１ａ〜１１ｅとの距離を変更可能な構成を有していても良い。

一例として、オーバーラップ部Ｏａ〜ＯｄのＹ方向の幅をＤＷ、フライアイレンズ１１ｃの入射面に対する基板２２の横倍率をβ、フライアイレンズ１１ｃの入射面における照明光の開口数をＮＡとするとき、遮光部材１０ｃの、フライアイレンズ１１ｃの入射面からのＺ方向の距離Ｄは、
０ ≦ Ｄ ≦ １．２×ＤＷ／（β・ＮＡ） ・・・（１）
とするのが良い。
距離Ｄが式（１）を満たす場合、遮光部材１０ｃのエッジによる基板２２上の露光量変化（露光量ムラ）の影響をさらに低減することができ、かつ、オーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄの積算露光量が必要以上に低下することを防止できる。

なお、時間的に分割して行う露光に対する非加算性感光材料の実効感光量と積算露光量との関係は、それぞれの非加算性感光材料により異なる。従って、特定の非加算性感光材料に対して実際の露光を行う前に、例えば、遮光部材１０ｃの挿入量（Ｘ方向の位置）を異なる数段階に設定した複数の条件でテスト露光、つまり遮光部材１０ｃにより遮光するレンズエレメント１１０の数を変更してテスト露光を行い、その結果から最適な挿入量を決定すると良い。
また、遮光部材１０ｃの挿入量の決定に際しては、基板ステージ２７上に設けた照度センサ２６を使用して、露光視野ＰＩｃ内の中心領域ＰＩｃｃの照度を計測しながら行うと良い。

なお、図６に示した遮光部材１０ｃを構成する２本の遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２のそれぞれの＋Ｘ方向の端部は、それぞれフライアイレンズ１１ｃのレンズエレメント１１０のＸ方向の配列のピッチＰＸの半分だけずれている。上述のとおり、各レンズエレメント１１０中には、露光視野ＰＩｃに対応する露光視野対応領域ＩＰＩｃが存在するが、露光視野対応領域ＩＰＩｃは、レンズエレメント１１０のＸ方向の全面に渡って広がっているわけではない。すなわち、レンズエレメント１１０のＸ方向の両端部は、基板２２上の露光視野ＰＩｃとは対応せず、投影光学系１９ｃ内の視野絞り２１ｃ上に投影され、視野絞り２１ｃにより遮光される部分である。

従って、遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２の＋Ｘ方向の端部が、レンズエレメント１１０のＸ方向の両端部の近傍にある場合には、遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２をＸ方向に移動しても、基板２２上の積算露光量を変更することができない。
そこで、第１実施形態においては、２本の遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２のそれぞれの＋Ｘ方向の端部を、レンズエレメント１１０のＸ方向の配列のピッチＰＸの半分だけずらしている。

このような配置により、２本の遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２のうちの一方の＋Ｘ方向端部が、レンズエレメント１１０のＸ方向の両端部の近傍にある場合には、他方の＋Ｘ方向端部はレンズエレメント１１０のＸ方向の中心の近傍に配置される。よって、２本の遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２をともにＸ方向に移動することにより、常に基板２２上の積算露光量を変更することができる。なお、２本の遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２のＸ方向の長さを等しくしてもよい。この場合、遮光部材１０ｃ１と１０ｃ２とをそれぞれＸ方向に独立して移動させられる構成とすることが好ましい。これにより、レンズエレメント１１０ごとに遮光量を異ならせることができる。

なお、遮光部材１０ｃ１、１０ｃ２は上述の２本に限られるわけではなく３本以上であって、それぞれが異なるレンズブロックに配置されていてもよい。この場合にも、遮光部材の本数がｍ本（ｍは２以上の自然数）であれば、各遮光部材の＋Ｘ方向の端部は、ピッチＰＸに対して、ＰＸ／ｍだけずれて設定されていることが好ましい。

なお、遮光部材１０ｃは、フライアイレンズ１１ｃの入射面からＺ方向に所定距離だけ離れた位置に配置されるとしたが、これに限定されない。遮光部材１０ｃは、フライアイレンズ１１ｃの入射面、つまり基板の共役面となる位置に設けられても良い。この場合、遮光部材１０ｃは、Ｙ方向の形状（幅）がＸ方向の位置に応じて変化するもの、または場所に応じて透過率が変わるフィルタのように、Ｙ方向の位置に応じて照明光の遮光率が連続的に変化するものであると良い。遮光部材１０ｃが照明光を完全に遮光するものであると、オーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄの積算露光量の、非オーバーラップ部Ｓａ〜Ｓｅ部の積算露光量に対する比率が、不連続的に変化してしまう恐れがあり、それを防ぐことができる。

（変形例）
以上の第１の実施形態においては、５つの投影光学系１９ａ〜１９ｅを有するものとしたが、投影光学系の本数は５つに限られるわけではなく、３つや８つなど、いくつであってもよい。
また、以上の第１の実施形態においては、複数の投影光学系１９ａ〜１９ｅを有し、１度のＸ方向の走査により、各投影光学系が形成する複数の露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅが相互にＹ方向にオーバーラップするとしている。
しかし、投影光学系は１つであり、基板２２のＸ方向への走査露光を、基板２２およびマスク１５をＹ方向に移動させつつ複数回行い、各走査露光により形成される複数の露光視野を相互にＹ方向にオーバーラップさせてもよい。この場合にも、１つの投影光学系に対応する照明光学系は、上述の照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅと同様の構成を備えることが望ましい。
なお、上述の第１実施形態のように複数の投影光学系１９ａ〜１９ｅを有する装置は、一度の走査露光で基板２２上の、より多くの面積を露光することができ、処理能力に優れている。

以上の第１の実施形態においては、複数の投影光学系１９ａ〜１９ｅは全屈折光学系から成るとしたが、これに限らず、反射屈折光学系や全反射光学系を採用することもできる。
また、以上の第１の実施形態においては、露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅの形状は台形であるとしたが、これは台形に限られるものではなく、例えば、その上記中心部分に相当する部分の形状が円弧であり、円弧の両端に三角形の右端領域および左端領域を備える視野であってもよい。

以上の実施形態においては、各投影光学系１９ａ〜１９ｅの光軸ＰＸａ〜ＰＸｅ、および各照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅの光軸ＩＸａ〜ＩＸｅは、基本的にはＺ方向と平行に設定されているものとしている。ただし、いずれかの光学系の中に折り曲げミラーが採用されている場合には、光軸の向きはＺ方向とは並行ではなくなる。
また、いずれかの光学系の中に折り曲げミラーが採用されている場合には、遮光部材１０ａ〜１０ｅの移動方向も基板２２の走査方向（Ｘ方向）とは異なる方向になる。しかし、この場合であっても、遮光部材１０ａ〜１０ｅは、折り曲げミラーを含めた基板２２とフライアイレンズ１１ａ〜１１ｅの共役関係に基づいて基板２２の走査方向に光学的に対応する方向に移動自在とすれば良い。

また、以上の実施形態においては、各投影光学系１９ａ〜１９ｅは、Ｘ方向に第１列の投影光学系１９Ｆおよび第２列の投影光学系１９Ｒの２列の光学系が配置されているものとしたが、これは２列に限られるものではなく、Ｘ方向に３列以上の光学系が配置されていてもよい。

オプチカルインテグレーターとして、上述のフライアイレンズ１１に代えて、ロッドインテグレーターを採用することもできる。ロッドインテグレーターを採用した場合には、基板２２およびマスク１５との共役面は、ロッドインテグレーターの射出側（マスク１５の側）になるので、遮光部材１０もロッドインテグレーターの射出側の近傍に配置する。そして、ロッドインテグレーターの射出面のＸ側の一端の近傍を部分的に遮光する構成とする。

遮光部材１０ａ〜１０ｅを照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅ内に配置する代わりに、投影光学系１９ａ〜１９ｅの中間像面２０近傍に配置してもよい。この場合にも、遮光部材は、中間像面２０近傍において、露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅの中心領域ＰＩａｃ〜ＰＩｅｃに対応する部分を遮光する構成とする。

投影光学系１９ａ〜１９ｅ内に視野絞り２１ａ〜２１ｅを配置する代わりに、照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅの内部に中間像面（マスク１５に対する共役面）を設け、照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅ内の中間像面に基板２２上の露光視野ＰＩａ〜ＰＩｅの形状を規定する視野絞り設けてもよい。

以上の実施形態においては、投影光学系１９ａ〜１９ｅおよび照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅは固定され、基板２２が基板ステージ２７により移動するものとしたが、代わりに、投影光学系１９ａ〜１９ｅおよび照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅが走査ステージ上に設けられ、基板２２に対して走査する構成としてもよい。
また、マスク１５は、ガラス基板上にパターンが形成されたマスクに限らず、デジタルマルチミラーデバイスや液晶デバイスからなる可変整形マスクであってもよい。

上述した第１実施形態および変形例によれば、次の作用効果が得られる。
（１）第１実施形態または変形例の露光装置は、投影光学系１９ａ〜１９ｅと、投影光学系１９ａ〜１９ｅに照明光を供給する照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅと、被露光基板２２と投影光学系１９ａ〜１９ｅとを走査方向に相対走査する走査ステージ（基板ステージ）２７と、を備え、投影光学系１９ａ〜１９ｅによる走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅを、非走査方向に複数個オーバーラップさせて前記被露光基板２２を露光するとともに、照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅまたは投影光学系１９ａ〜１９ｅは、露光において、被露光基板２２上でオーバーラップなしで露光される非オーバーラップ部Ｓａ〜Ｓｅの積算露光量が、被露光基板２２上でオーバーラップされて露光されるオーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄの積算露光量に比べて小さくなるように設定する照度変更部材１０ａ〜１０ｅを有している。
この構成により、露光が時間的に複数に分割して行われた場合に時間的に連続して行われた場合に比べて実効感光量が低下する非加算性感光材料を使用してパターンの露光転写を行った場合であっても、各走査露光視野ＳＩａ〜ＳＩｅがオーバーラップするオーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄと、非オーバーラップ部Ｓａ〜Ｓｅ部との間での、転写されたパターンの線幅や厚さの変化を防止することができる。

（２）照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅはオプチカルインテグレーター１１ａ〜１１ｅを含み、照度変更部材１０ａ〜１０ｅは、オプチカルインテグレーター１１ａ〜１１ｅの被露光基板２２の共役面の近傍であって、オーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄの非走査方向の幅Ｗｏ、共役面と被露光基板２２との横倍率、および共役面における照明光の開口数に応じて定まる所定距離だけ、共役面から照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅの光軸ＩＸａ〜ＩＸｅ方向に離れた位置に設けられた遮光部材１０ａ〜１０ｅであり、遮光部材１０ａ〜１０ｅを、照明光学系ＩＬａ〜ＩＬｅの光軸ＩＸａ〜ＩＸｅと略直交する方向であって走査方向に光学的に対応する第１方向に移動自在に保持する、遮光部材保持部９ａ〜９ｅを有する。
この構成により、遮光部材１０ａ〜１０ｅを第１方向に移動させることにより、オーバーラップ部Ｏａ〜Ｏｄの積算露光量の、非オーバーラップ部Ｓａ〜Ｓｅ部の積算露光量に対する比率を、ほぼ連続的に変化させつつ低下させることができる。

上述では、種々の実施形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、各実施形態および変形例は、それぞれ単独で適用しても良いし、組み合わせて用いても良い。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特願２０１９−００２２３５号（２０１９年１月９日出願）

１００：露光装置、１：光源、ＩＬａ〜ＩＬｅ：照明光学系、１０ａ〜１０ｅ：遮光部材（照度変更部材）、１１ａ〜１１ｅ：フライアイレンズ、１２ａ〜１２ｅ：コンデンサーレンズ、１５：マスク、ＭＩａ〜ＭＩｅ：照明視野、１９ａ〜１９ｅ：投影光学系、２１ａ〜２１ｅ：視野絞り、２２：基板、ＳＩａ〜ＳＩｅ：走査露光視野、Ｓａ〜Ｓｅ：非オーバーラップ部、Ｏａ〜Ｏｄ：オーバーラップ部

Claims (10)

1. 投影光学系と、
   前記投影光学系に照明光を供給する照明光学系と、
   被露光基板と前記投影光学系とを走査方向に相対走査する走査ステージと、
   を備え、
   前記走査ステージは、前記投影光学系による走査露光視野を複数個オーバーラップさせて前記被露光基板を露光するよう、前記被露光基板を前記投影光学系に対して相対走査させ、
   前記照明光学系または前記投影光学系は、前記露光において、前記被露光基板上でオーバーラップなしで露光される非オーバーラップ部の露光量が、前記被露光基板上でオーバーラップされて露光されるオーバーラップ部の露光量に比べて小さくなるように設定する照度変更部材を有する、露光装置。
2. 請求項１に記載の露光装置において、
   前記照明光学系は、オプチカルインテグレーターを有し、
   前記照度変更部材は、前記オプチカルインテグレーターの前記被露光基板の共役面の近傍に設けられ、
   前記照度変更部材を、前記照明光学系の光軸と略直交する方向であって前記走査方向に光学的に対応する第１方向に移動させ露光量を制御可能に設けられる露光装置。
3. 請求項２に記載の露光装置であって、
   前記照度変更部材は、前記オーバーラップ部の前記走査方向と直交する非走査方向の幅、前記共役面と前記被露光基板との横倍率、および前記共役面における照明光の開口数に応じて定まる所定距離だけ、前記共役面から前記照明光学系の光軸方向に離れた位置に設けられる、露光装置。
4. 請求項１に記載の露光装置において、
   前記照明光学系は、フライアイレンズを有し、
   前記照度変更部材は、前記被露光基板の共役面である前記フライアイレンズの入射側面または前記入射側面より光源側にある前記入射側面と共役な面の位置、またはその位置から所定距離だけ離れた位置に設けられている、露光装置。
5. 請求項４に記載の露光装置において、
   前記照度変更部材を、前記照明光学系の光軸と略直交する方向であって前記走査方向に光学的に対応する第１方向に移動させ露光量を制御可能に設けられる、露光装置。
6. 請求項５に記載の露光装置であって、
   前記照度変更部材は、前記オーバーラップ部の前記と直交する非走査方向の幅、前記共役面と前記被露光基板との横倍率、および前記共役面における照明光の開口数に応じて定まる所定距離だけ、前記共役面から前記照明光学系の光軸方向に離れた位置に設けられる、露光装置。
7. 請求項６に記載の露光装置において、
   前記フライアイレンズは、前記第１方向に配列されている複数のレンズエレメントを含むレンズブロックが、前記照明光学系の光軸および前記第１方向と直交する第２方向に複数配列されているとともに、
   前記照度変更部材は、少なくとも１つの前記レンズブロックの中の前記第１方向の一方の側に配置されている１つ以上のレンズエレメントの、前記非オーバーラップ部と共役な部分の少なくとも一部を遮光する、露光装置。
8. 請求項７に記載の露光装置において、
   前記照度変更部材は、複数の前記レンズブロックのうちのｍ個（ｍは２以上の自然数）のレンズブロックのそれぞれに対応して、ｍ個配置される、露光装置。
9. 請求項８に記載の露光装置において、
   前記ｍ個の前記照度変更部材の前記第１方向の前記一方の側と反対側の他方の側の端部は、前記レンズブロック内の前記レンズエレメントの前記第１方向の配列の周期をＰとして、前記第１方向にそれぞれＰ／ｍだけ異なる位置に設定されている、露光装置。
10. 請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の露光装置において、
    前記投影光学系および照明光学系を複数並列して備え、
    一度の前記相対走査により複数の前記走査露光視野を非走査方向に複数個オーバーラップさせて前記被露光基板を露光する、露光装置。

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