(57)【要約】【課題】非回転対称な領域のパターンを投影光学系を介してウエハ上に転写する場合に、投影光学系に発生する非回転対称な収差を抑制する。【解決手段】露光光に対してマスクと基板とを同期移動させて、マスクのパターン像を投影光学系を介して基板に露光する。マスクに対して、矩形状の照明領域ＳＹ、ＳＸを設定する設定装置ＲＢと、マスクに対する矩形状の照射領域ＳＹ、ＳＸの方向を、露光時と非露光時とで異ならせる制御装置とを備えた。【選択図】　　　図２
2004079791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光に対してマスクと基板とを同期移動させて、前記マスクのパターン像を投影光学系を介して前記基板に露光する走査型露光装置において、
前記マスクに対して、矩形状の照明領域を設定する設定装置と、
前記マスクに対する前記矩形状の照射領域の方向を、露光時と非露光時とで異ならせる制御装置とを備えたことを特徴とする走査型露光装置。
【請求項２】
請求項１記載の走査型露光装置において、
前記投影光学系を透過した前記露光光を遮光する遮光部材を有することを特徴とする走査型露光装置。
【請求項３】
請求項２記載の走査型露光装置において、
前記遮光部材には、前記投影光学系を透過した前記露光光を当該投影光学系に向けて反射する反射面が設けられていることを特徴とする走査型露光装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の走査型露光装置において、
前記基板を保持して移動する基板ステージと、該基板ステージを移動自在に支持するベースとの少なくとも一方には、前記投影光学系を透過した前記露光光を当該投影光学系に向けて反射する反射面が設けられていることを特徴とする走査型露光装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の走査型露光装置において、
前記照射領域は、前記露光時と前記非露光時とで互いに略直交する方向に延在させて設定されることを特徴とする走査型露光装置。
【請求項６】
露光光に対してマスクと基板とを同期移動させて、前記マスクのパターン像を投影光学系を介して前記基板に露光する走査型露光方法において、
前記マスクに対して、矩形状の照明領域を設定するステップと、
前記マスクに対する前記矩形状の照射領域の方向を、露光時と非露光時とで異ならせるステップとを含むことを特徴とする走査型露光方法。
【請求項７】
請求項６記載の走査型露光方法において、
前記非露光時に前記投影光学系を透過した前記露光光を遮光するステップを含むことを特徴とする走査型露光方法。
【請求項８】
請求項６または７記載の走査型露光方法において、
前記非露光時に前記投影光学系を透過した前記露光光を当該投影光学系に向けて反射させることを特徴とする走査型露光方法。
【請求項９】
請求項６から８のいずれかに記載の走査型露光方法において、
前記非露光時に前記露光光を前記投影光学系に照射する前に、前記マスクを前記露光光の光路から離間させるステップを含むことを特徴とする走査型露光方法。
【請求項１０】
請求項６から９のいずれかに記載の走査型露光方法において、
前記照射領域は、前記露光時と前記非露光時とで互いに略直交する方向に延在させて設定されることを特徴とする走査型露光方法。
【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、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程でマスク上のパターンを投影光学系を介して感光性の基板上に露光するために使用される走査型露光装置および走査型露光方法に関し、特にマスク上の実質的な照明領域が投影光学系の光軸に関して回転非対称な走査型露光装置および走査型露光方法に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィ工程では、マスクとしてのレチクル上のほぼ正方形状の照明領域内のパターンを投影光学系を介して感光性基板としてのウエハ（又はガラスプレート等）上に露光するステッパー等の一括露光方式の投影露光装置が多用されていた。これに対して最近は、半導体素子等のチップパターンの大型化に対応するために、より大きなレチクルのパターンをウエハ上の各ショット領域に転写することが求められている。ところが、広い露光フィールドの全面でディストーションや像面湾曲等の収差を所定の許容値以下に抑制した投影光学系の設計及び製造は困難である。
【０００３】
そのため、最近ではレチクル上の長方形又は円弧状等のスリット状の照明領域内のパターンを投影光学系を介してウエハ上に投影した状態で、レチクルとウエハとを投影光学系に対して同期走査しながらレチクルのパターンをウエハ上の各ショット領域に逐次露光する、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装置が注目されている。この走査露光型の投影露光装置は投影光学系の有効露光フィールドにほぼ内接するスリット状の露光領域に対してウエハを走査しながら露光するため、投影光学系の有効露光フィールドの直径を最大限に利用できる他、走査方向への転写パターンの長さはその有効露光フィールドの直径よりも長くできるため、結果として大面積のレチクルのパターンを小さい収差でウエハ上に転写できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の走査型露光装置および走査型露光方法には、以下のような問題が存在する。
一般に投影露光装置においては、露光に際し、投影光学系のレンズに対して高いエネルギーを有する照明光が照射される。そのため、投影光学系のレンズを構成する硝材の照射エネルギーの吸収率が僅かであっても、照明光がレンズ上に光軸に関して非回転対称性を有した状態で照射された場合、照射エネルギーの吸収熱によりレンズの温度分布が変化することによってレンズが非回転対称に熱変形したり、部分的な温度上昇により硝材の屈折率分布が非回転対称に変動する。これにより、投影光学系の収差が徐々に悪化するというような収差変動が生じる。このような収差変動は、今日のような高解像力、且つ高精度な転写が要求される条件下では容認できない状態となってきた。
【０００５】
また、現在、露光用の照明光としては超高圧水銀ランプを光源とする波長３６５ｎｍのｉ線が主に使用されているが、最近ではそのｉ線より短い遠紫外域の波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー光が使用されつつあり、更に波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光等の使用も検討されている。このようなパルス発光のレーザー光（以下「パルスレーザー光」という）を使用する投影露光装置の投影光学系のレンズには、短時間にパルスレーザー光が高い周波数で照射され、照射されている部分のみ透過率が低下する現象が起こる。また、レンズ中でパルスレーザ光に照射されている部分のみ、屈折率が上昇するという現象も起こる。
【０００６】
このような屈折率変化は、ガラス内の化学的な変化に起因するものであり、レンズの屈折率の回転非対称な分布での部分的な上昇は、特に投影光学系の収差に極めて悪い影響を及ぼす。また、レンズの透過率が非回転対称な分布で部分的に低下すると、レーザー照射により吸収されたエネルギーは熱となり、レンズに局所的な温度分布の上昇をもたらすことによりレンズが非回転対称に熱変形し、更に収差に悪影響を及ぼすことになる。また、温度上昇もレンズの屈折率の上昇をもたらし、それも投影光学系の収差に悪影響を及ぼすことになる。
【０００７】
従来は、このような収差の変動に対しては、投影光学系内のレンズに接する気体の圧力を制御することで対処していた。この方法でも、ほぼ正方形の照明領域を使用する一括露光型の場合には、その照明領域の非回転対称性の程度が低いため、収差変動は充分に補正されていた。しかし、走査露光型の投影露光装置のようにレチクル上の照明領域を長方形又は円弧状等のスリット状にするというような著しく光軸に関し非回転対称な照明領域を使用する場合には、その気圧制御を行っても、ディストーションや像面湾曲等の収差の変動が許容値以内に収まらない恐れがでてきた。特に非回転対称性が著しいときは、投影光学系の露光フィールドの中心でメリジオナル方向のパターンの最良像面と、それと垂直な方向のパターンの最良像面とが光軸方向に離れるというような非点収差（以下、「中心アス」という）が生じるという不都合もある。
【０００８】
これに関して、中心アスに対しては、投影光学系内の或るレンズの所定部分の側面に２方向から、光軸に関し非回転対称な外力を付加して、そのレンズを変形させることによって補正するという方法が知られている。しかしながら、非回転対称な照射エネルギーによる収差変動の場合のように、中心アスの他にウエハ上の露光領域内の全ての点においてディストーションと像面湾曲との変動を補正するためには、多くのレンズを変形させなければならない。また、収差変動の大部分は屈折率の変化による変動であるため、外力によってレンズを変形させることによってそれを補正するのには、かなり大きな圧力を加える必要があり、現実的ではない。そのため、スリット状の照明領域による収差変動を外力による変形によって完全に打ち消すことはできない。このように、収差を補正できない状態で走査露光を実施した場合、パターン線幅の均一性を維持するのが困難になり、生産したデバイスの不良率が増加する虞もあった。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、レチクル上の非回転対称な領域のパターンを投影光学系を介してウエハ上に転写する場合に、投影光学系に発生する非回転対称な収差を抑制できる走査型露光装置および走査型露光方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図６に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の走査型露光装置は、露光光に対してマスク（２）と基板（６）とを同期移動させて、マスク（２）のパターン像を投影光学系（ＰＬ）を介して基板（６）に露光する走査型露光装置（１）において、マスク（２）に対して、矩形状の照明領域（ＳＹ、ＳＸ）を設定する設定装置（ＲＢ）と、マスク（２）に対する矩形状の照射領域（ＳＹ、ＳＸ）の方向を、露光時と非露光時とで異ならせる制御装置（２０）とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の走査型露光方法は、露光光に対してマスク（２）と基板（６）とを同期移動させて、マスク（２）のパターン像を投影光学系（ＰＬ）を介して基板（６）に露光する走査型露光方法において、マスク（２）に対して、矩形状の照明領域（ＳＹ、ＳＸ）を設定するステップと、マスク（２）に対する矩形状の照射領域（ＳＹ、ＳＸ）の方向を、露光時と非露光時とで異ならせるステップとを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
従って、本発明の走査型露光装置および走査型露光方法では、非露光時にマスク（２）に対する矩形状の照明領域（ＳＹ、ＳＸ）の方向を露光時に対して異ならせることで、露光光が投影光学系（ＰＬ）の光学素子を照明する方向（領域）を変更することができる。そのため、照射エネルギーの吸収熱による光学素子の温度分布の非回転対称性を緩和することができ、温度変化に起因する非回転対称性な収差を抑制することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の走査型露光装置および走査型露光方法の実施の形態を、図１ないし図７を参照して説明する。
ここでは、レチクル及びウエハを投影光学系に対して同期して走査することにより、レチクル上のパターンをそのウエハ上の各ショット領域に逐次転写露光する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置および走査型露光方法に本発明を適用した場合の例を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態の走査型露光装置の概略構成を示し、この図１において、光源、レチクル上の照度分布を均一にするフライアイレンズ、レチクルブラインド、コンデンサレンズ等を含む照明光学系１から射出された照明光（露光光）は、レチクルブラインド（設定装置）ＲＢで設定されたレチクル（マスク）２のパターン形成面（下面）のスリット状の照明領域を均一な照度分布で照明する。照明光のもとで、レチクル２上の照明領域内のパターンが投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは例えば１／４）で反転されてウエハ（基板）６上のスリット状の露光領域に結像投影される。照明光としては、ＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ２レーザ、銅蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいは超高圧水銀ランプの輝線（ｇ線、ｉ線等）等が用いられる。以下、投影光学系ＰＬの光軸に平行にＺ軸をとり、その光軸に垂直な平面内で互いに直交する方向にＹ軸及びＸ軸をとって説明する。
【００１５】
なお、照明光学系１には、照明光を分岐するビームスプリッタ（不図示）が配置されており、ビームスプリッタを透過した照明光はレチクル２を照明し、ビームスプリッタで反射した照明光はインテグレータセンサに入射する構成になっている。インテグレータセンサは、入射した照明光（の一部）の照度（強度）を検出し、主制御系２０に出力する。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、レチクルブラインドＲＢは、２枚のＬ字型の可動ブレード１１、１２と、この可動ブレードを駆動するアクチュエータ１３とを有する。２枚の可動ブレード１１、１２は、レチクル２及びウエハ６の共役面近傍に配置されており、制御装置としての主制御系２０（図４参照）の制御下でアクチュエータ１３の駆動により、照明光の光軸と直交する平面内で互いに独立して移動することで、レチクルＲに対する矩形状の照明領域の位置、大きさ及び方向をＸＹ平面内で可変に設定する構成になっている。
【００１７】
レチクル２は、不図示のレチクルホルダを介してレチクルステージ（マスクステージ）３上に保持・載置されている。レチクルステージ３には、底面に複数の不図示のエアベアリング（エアパッド）が固定されており、これらのエアベアリングによってレチクルステージ３がレチクル定盤１４上に設けられた上部突出部１４ａ上に数ミクロン程度のクリアランスを介して移動可能に浮上支持されている。
【００１８】
また、レチクルステージ３は、レチクル定盤１４上を一対のＹリニアモータ１５、１５によってＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるレチクル粗動ステージ、このレチクル粗動ステージ上をボイスコイルモータによってＸ、Ｙ、θＺ方向に微小駆動されるレチクル微動ステージとを備えた構成になっている（なお、図１では、これらを１つのステージとして図示しており、以下の説明では単にレチクルステージと総称する）。
【００１９】
各Ｙリニアモータ１５は、レチクル定盤１４上に非接触ベアリングである複数のエアベアリング（エアパッド；不図示）によって浮上支持されＹ軸方向に延びる固定子１６と、この固定子１６に対応して設けられ、レチクルステージ３に固定された可動子１７とから構成されている。このため、運動量保存の法則により、レチクルステージ３の＋Ｙ方向の移動に応じて、固定子１６はカウンターマスとして−Ｙ方向に移動する。この固定子１６の移動によりレチクルステージ３の移動に伴う反力を相殺するとともに、重心位置の変化を防ぐことができる。
【００２０】
レチクルステージ３の端部には、レーザ干渉計２１（図４参照）からのレーザビームを反射する移動鏡（不図示）がそれぞれＹ方向、Ｘ方向に沿って固定されており、レチクルステージ３のＸ方向及びＹ方向の位置は、レーザ干渉計２１により常時モニタされている。レーザ干渉計２１からのレチクルステージ３の位置情報は主制御系２０に供給され、主制御系２０はその位置情報に基づき、レチクルベース４上の不図示の駆動系を介してレチクルステージ３の位置及び速度を制御している。
【００２１】
一方、ウエハ６は不図示のウエハホルダを介してウエハステージ（基板ステージ）７上に保持・載置されている。ウエハステージ７の底面には、非接触ベアリングである複数の不図示のエアベアリング（エアパッド）が固定されており、これらのエアベアリングによってウエハステージ７がウエハ定盤（ベース）８上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持されている。また、ウエハステージ７は、Ｘ方向に延在するＸガイドバーＸＧに移動自在に支持されている。ＸガイドバーＸＧは、Ｘ方向に沿った長尺形状を呈しており、その長さ方向両端には電機子ユニットからなる可動子３１、３１がそれぞれ設けられている。これらの可動子３１、３１に対応する磁石ユニットを有する固定子３２、３２は、ウエハ定盤８上にＹ方向に沿って設けられている。そして、これら可動子３１および固定子３２によってムービングコイル型のリニアモータ３３が構成されており、可動子３１が固定子３２との間の電磁気的相互作用により駆動されることで、ＸガイドバーＸＧはＹ方向に移動するとともに、リニアモータ３３、３３の駆動を調整することでθＺ方向に回転移動する。すなわち、このリニアモータ３３によってＸガイドバーＸＧとほぼ一体的にウエハステージ７がＹ方向およびθＺ方向に駆動されるようになっている。
【００２２】
また、ウエハステージ７の端部には外部のレーザ干渉計２２（図４参照）からのレーザビームを反射する移動鏡９Ｘ、９ＹがそれぞれＹ方向、Ｘ方向に沿って固定されており、ウエハステージ７（ウエハ６）の位置はレーザ干渉計２２により、常時モニタされている。レーザ干渉計２２からのウエハステージ７の位置情報は主制御系２０に送られており、主制御系２０はその位置情報に基づいてリニアモータ３３を介してウエハステージ７の位置及び速度を制御している。
【００２３】
なお、図示していないものの、ウエハステージ７上には、投影光学系ＰＬを透過した露光光の照度を検出する照度計が設けられており、検出された露光光の照度は主制御系２０に出力される。
【００２４】
本実施形態では走査露光時に、レチクル２が照明領域に対して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）へ、例えば速度ＶＲで走査されるのと同期して、ウエハ６上の露光対象のショット領域が露光領域に対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度ＶＷで走査される。走査速度ＶＲと速度ＶＷとの比（ＶＷ／ＶＲ）は投影光学系ＰＬの投影倍率βに正確に一致したものになっており、これによってレチクル２上のパターン像がウエハ６の各ショット領域に正確に転写される。
【００２５】
また、上記ウエハステージ７と投影光学系ＰＬとの間には、投影光学系ＰＬを透過した露光光を遮光するための遮光機構が設けられている。この遮光機構は、図３に示すように、投影光学系ＰＬ（の鏡筒）の下端部に、Ｚ軸と平行な軸周りに回転する回転軸３４と、回転軸３４に連結板３５を介して連結された遮光板（遮光部材）３６とから構成されており、回転軸３４の回転は主制御系２０により制御されている。遮光板３６は、ＸＹ平面に沿って配置された平面視円板形状を有しており、回転軸３４周りに回転することで投影光学系ＰＬを透過した露光光に対して遮光及び遮光解除自在な構成となっている。遮光板３６の上面（投影光学系ＰＬ側の面）３６ａは、アルミ蒸着等により鏡面加工が施された反射面となっている。
【００２６】
図４には、本実施形態に係る露光装置の制御系の主要な構成がブロック図にて示されている。この制御系は、マイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）から成る主制御系２０を中心として構成されている。この図に示すように、レーザ干渉計２１、２２の計測結果は、主制御系２０に出力される。主制御系２０は、レチクルレーザ干渉計システム２１およびウエハレーザ干渉計システム２２の計測結果に基づいてリニアモータ１５、３３の駆動を制御するとともに、レシピ（露光データ）に基づいてアクチュエータ１３及び回転軸３４の駆動を制御する。
また、主制御系２０は、投影光学系ＰＬに対する非回転対称な照明領域（後述する露光時の照明領域ＳＹ）の照射時間と、投影光学系ＰＬの光学性能（例えば、非回転対称な収差としての非点収差、ディストーション等）の変化情報とを予め実験又はシミュレーションによって求め記憶している。さらに、主制御系２０は、後述する非露光時の照明領域ＳＸの照射時間と、この照明領域ＳＸに対応した範囲の照明光が投影光学系ＰＬに入射したときに、非回転対称な照明領域の光の入射によって変化した投影光学系ＰＬの光学性能の回復時間とを予め実験又はシミュレーションによって求め記憶している。
【００２７】
続いて、上記の構成の露光装置による露光シーケンスを図５に示すフローチャートを用いて説明する。
露光処理がスタートすると（ステップＳ０）、レジストが塗布されたウエハ６がウエハステージ７上に搬送される（ステップＳ１）。また、ステップＳ２では、レチクルステージ３上のレチクル２をステージの移動座標系（投影光学系ＰＬ）に対して位置合わせ（アライメント）する。なお、ステップＳ２におけるレチクル・アライメントは、レチクルの交換処理後からウエハ搬送処理の完了までの間であればどこで実施してもよい。
【００２８】
レチクルアライメントが終了すると、主制御系２０はアクチュエータ１３を介して可動ブレード１１、１２を駆動し、Ｙ軸方向への走査露光を行うために、図２（ｂ）に示すように、Ｘ軸方向に延在する矩形照明領域（照射領域）ＳＹを設定する（ステップＳ３）。また、ウエハ６が搬送されると、露光装置では、ステップＳ４においてフォーカス調整が行われ、ウエハＷの光軸方向の位置決めを実施する。そして、フォーカス調整が完了したら露光装置では、ステップＳ５においてウエハ・アライメントを実施して、レチクル２とウエハ６との位置合わせを行う。露光装置は、ウエハ・アライメント後に、不図示のアライメント系で計測したウエハアライメントマークの位置情報に基づいて算出されたＥＧＡパラメータ（スケーリングパラメータ）に基づいてステップＳ６で投影光学系ＰＬの投影倍率等、結像特性を調整する。
【００２９】
この後、上記ＥＧＡパラメータと各ショットの設計上の座標値とに基づいて算出されたウエハ６上の各ショットの位置情報（座標値）に応じてウエハ６を走査露光開始位置に位置決めし、リニアモータ１５、３３を駆動してレチクルステージ３とウエハステージ７とを照明領域ＳＹに対してＹ軸方向に同期移動させることで、レチクル２とウエハ６との走査露光を実施する（ステップＳ７）。このとき、投影光学系ＰＬ（の光学素子）においては、照明領域ＳＹに対応した範囲に照明光が照射され、所定のショット領域上に、レチクル２上に形成されたパターンが投影・転写される。
【００３０】
次に、１枚のウエハの複数のショット領域に対する露光処理が完了したか否かを判断し（ステップＳ８）、完了の場合は処理を終える（ステップＳ１３）。そして、露光処理が未完であれば、投影光学系に対する露光光の照射時間が、所定時間（主制御系２０に記憶されている照射時間と光学性能の変化情報との関係に基づいて、投影光学系ＰＬに対する非回転対称な照明によって生じた収差が許容範囲を超える時間）を経過しているか否かを判断し、所定時間を経過していると判断された場合に、主制御系２０は、露光時の照明領域の方向を非露光時の照明領域に切り換える。即ち、主制御系２０は、まず回転軸３４を回転させて、図６（ａ）に示すように、ショット領域ＳＡに対して照射される照明光を遮光する位置（非露光時用の位置）に遮光板３６を位置決めする（ステップＳ９）。続いて主制御系２０は、アクチュエータ１３を介して可動ブレード１１、１２を駆動し、露光時にレチクルＲに対して設定された照明領域の方向に対して交差する方向に、照明領域の方向をレチクルＲに設定する。具体的には、図２（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に延在する矩形照明領域ＳＸを設定し、そして照明光を照射させる（ステップＳ１０）。これにより、レチクル２及び投影光学系ＰＬ（の光学素子）においては、ウエハ６（のレジスト）が感光しない状態で、露光時の照明領域ＳＹとは異なる非露光時の照明領域ＳＸに対応した範囲に照明光が照射される。また、投影光学系ＰＬを透過した照明光は、遮光板３６の上面３６ａで反射した後に、投影光学系ＰＬ内の光学素子を再度照射することになる。
【００３１】
なお、非露光時に照明光を照射する際には、より大きな照射エネルギで投影光学系ＰＬを照射するために、レチクル２を照明光の光路から退避（離間）させるステップを設けることが好ましい。この場合、レチクル２を不図示の搬送系を用いてレチクルステージ３から離脱させてもよいが、その後にレチクルアライメントを実施する必要が生じることから、レチクル交換位置にレチクルステージ３を移動させることでレチクル２を照明光の光路から退避させれば、アライメント工程を別途設ける必要がなくなり好適である。さらに、レチクル２でパターンが形成されていない領域で照明光を透過させれば、レチクルステージ３の移動距離が短くなるため、スループットの向上につながる。
【００３２】
次に、処理中のウエハ６に対する露光処理が完了してウエハ交換を行うか否かを判断し（ステップＳ１１）、他のショット領域に対する露光処理が残っていれば、主制御系２０は露光時用の矩形照明領域ＳＹを設定するとともに、回転軸３４を回転させて、図６（ｂ）に示すように、ショット領域ＳＡに対して照射される照明光を遮光しない（且つフォーカス調整作業に支障を来さない）露光時用の位置に遮光板３６を位置決めする（ステップＳ１２）。そして、全てのショット領域に露光処理が施され、露光処理が完了するまで上記ステップＳ７〜Ｓ１２のシーケンスを順次繰り返す。
【００３３】
一方、ステップＳ１１でウエハ交換を実施する場合は、ステップＳ１２と同様に、ステップ
Ｓ３において露光時用の矩形照明領域ＳＹを設定するとともに、露光時用の位置に遮光板３６を位置決めする。そして、全てのショット領域に露光処理が施され、露光処理が完了するまで上記ステップＳ３〜Ｓ１２のシーケンスを順次繰り返す。
【００３４】
このように、投影光学系ＰＬに対する露光光の照射時間が所定時間経過した後、可動ブレード１１、１２が露光時の照明領域ＳＹから非露光時の照明領域ＳＸを形成するように制御され、この照明領域ＳＸに対応した光が投影光学系ＰＬに入射する。そして、主制御系２０は、照明領域ＳＹに対応した光が投影光学系ＰＬに入射することによって生じた収差の変動がなくなる又は抑制されるまでの間、照明領域ＳＸに対応した光を投影光学系ＰＬに入射させる。
【００３５】
なお、ここでは、露光光の照射時間で説明したが、投影光学系ＰＬに入射する露光光の積算量で、照明領域ＳＹによる照射時間を制御してもよい。具体的には、本実施の形態における露光装置は、ウエハＷに対する露光光の積算量をモニタするインテグレータセンサを備えている。このインテグレータセンサがモニタする露光光の積算量を、非露光時の積算量と露光時の積算量とがほぼ同一になるまで露光光を照射するようにしてもよい。
【００３６】
なお、上記説明では省略したが、上記の露光処理ではウエハステージ７上の照度計と照明光学系１内のインテグレータセンサとの検出結果を相互に関連付けるための照度キャリブレーションが実施される。この照度キャリブレーションは、レチクル２がレチクルステージ３にセットされない状態で照度計を投影光学系ＰＬの光軸上に移動して照明光を照射し、そして、この照明光をインテグレータセンサで受光してその出力信号を計測すると同時に、投影光学系ＰＬを透過した照明光を照度計で受光してその出力信号を計測することで、両センサの検出結果に関連づけを行うものであるが、この照度キャリブレーションを実施する際に、照明領域ＳＸにて照明光を照射することが望ましい。
【００３７】
以上のように、本実施の形態では、露光時と非露光時とで矩形照明領域の方向を異ならせるので、投影光学系ＰＬに対する照明光の照明領域を時間平均で考慮すると、照明領域ＳＹ、ＳＸを合成した十字形と等価にすることができる。そのため、本実施形態では、投影光学系ＰＬの光学素子における照射エネルギーの吸収熱を分散させることができ、吸収熱による光学素子の温度分布の非回転対称性を緩和することが可能になる。結果として本実施形態では、投影光学系ＰＬに発生する非回転対称な収差を抑制することで、優れた結像特性を維持することが可能になり、ウエハ６上に均一で所望の線幅を有する微細パターンを形成して集積度の高いデバイスを製造することができるとともに、非回転対称な収差に起因するデバイス不良を低減することが可能になる。
【００３８】
特に、本実施の形態では、照明領域ＳＸに対応した範囲の露光光を投影光学系に入射させる照射時間をシミュレーションによって予め求める構成としたが、照明領域ＳＹに対応した範囲の露光光を投影光学系に入射した照射時間と、照明領域ＳＸに対応した範囲の露光光を投影光学系に入射させる照明時間とを実質的に同一の時間としてもよい。また、インテグレータセンサを用いて、露光時と非露光時とにおけるウエハＷに対する露光光の積算量に基づいて、投影光学系に入射する露光光の積算量を求める場合、露光時と非露光時とにおける投影光学系に対する露光光の積算量をほぼ同一に制御してもよい。このように、本実施の形態では、投影光学系ＰＬの光学素子の温度分布の非回転対称性をより効果的に緩和することが可能になる。さらに、本実施の形態では、非露光時に投影光学系ＰＬを透過した照明光を遮光板３６の上面３６ａで反射させて投影光学系ＰＬ内の光学素子を再照射しているので、非露光時に必要な照明光の照射時間を短縮することができ、スループットの向上にも寄与できる。
【００３９】
なお、上記実施の形態では、反射面を遮光板３６に形成する構成としたが、これに限定されるものではなく、非露光時に投影光学系ＰＬの直下（光軸上）の投影領域がウエハ６以外のウエハステージ７上に位置する工程がある場合は、当該投影領域を含むウエハステージ７上のエリアに反射面を形成したり、ウエハ交換時に投影光学系ＰＬの直下（光軸上）の投影領域がウエハ定盤８上に位置する工程がある場合は、当該投影領域を含むウエハ定盤８上のエリアに反射面を形成してもよい。この場合も、反射面で反射した照明光で投影光学系ＰＬ内の光学素子を再照射できるので、非露光時に必要な照明光の照射時間を短縮することが可能になる。
【００４０】
また、上記実施の形態では、投影光学系に入射する露光光の照射時間に基づいて、照明領域ＳＹを照明領域ＳＸに変更する構成にしたが、照射時間によらず、ウエハ交換時、レチクル交換時、または照度キャリブレーション時に変更する構成でもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態では、露光時と非露光時との照明領域の切替を可動ブレード１１、１２の駆動で行う構成としたが、例えば、可動ブレードの代わりに、一方向に延在するスリットが形成されたスリット板をレチクル２及びウエハ６の共役面近傍に配置し、露光シーケンスと同期させて光軸周りに回転させる構成としてもよい。また、本実施の形態では、非露光時の照明領域ＳＸとして、露光時の照明領域ＳＹと直交する領域を用いたが、非露光時の照明領域ＳＸは、直交することなく、交差していればよい。また、非露光時の照明領域ＳＸを光軸周りに、例えば、所定角度（３０°、４５°、６０°等）毎に複数設定することにより、複数の照明領域を合成することができ、投影光学系ＰＬの光学素子における照射エネルギーの吸収熱をより確実に分散させることが可能になる。
さらに、照明領域ＳＸの走査方向の幅と、照明領域ＳＹの走査方向の幅は異ならせてもよい。例えば、照明領域ＳＸの幅を照明領域ＳＹよりも大きくしてもよい。
【００４２】
さらに、上記実施の形態では、非露光時に投影光学系ＰＬを透過した照明光を、遮光板３６により遮光する構成としたが、例えば投影光学系ＰＬ直下の光路上に液晶表示装置を配設し、露光時には照明光を透過させ、非露光時（照明領域ＳＸでの照明光照射時）には照明光を遮光するように液晶表示装置の駆動を切り換える構成とすることも可能である。
【００４３】
なお、本実施の形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハ６のみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【００４４】
露光装置としては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパー；ＵＳＰ５，４７３，４１０）の他に、回転対称でない収差が生じる光学素子を有する場合、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【００４５】
露光装置の種類としては、ウエハ６に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００４６】
また、光源として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）のみならず、電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高調波などを用いてもよい。
【００４７】
例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を露光光として用いてもよい。なお、単一波長レーザの発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
【００４８】
また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲから発生する波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ）光を露光光として用いてもよく、ＥＵＶ露光装置では反射型レチクルが用いられ、かつ投影光学系が複数枚（例えば３〜６枚程度）の反射光学素子（ミラー）のみからなる縮小系となっている。
【００４９】
投影光学系ＰＬは、縮小系のみならず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは屈折系、反射系、及び反射屈折系のいずれであってもよい。なお、露光光の波長が２００ｎｍ程度以下であるときは、露光光が通過する光路を、露光光の吸収が少ない気体（窒素、ヘリウムなどの不活性ガス）でパージすることが望ましい。また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。
【００５０】
ウエハステージ７やレチクルステージ３にリニアモータ（ＵＳＰ５，６２３，８５３またはＵＳＰ５，５２８，１１８参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ３、７は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００５１】
ウエハステージ７の移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（ＵＳＰ５，５２８，１１８）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
レチクルステージ３の移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（ＵＳ　Ｓ／Ｎ　０８／４１６，５５８）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
【００５２】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００５３】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図７に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、シリコン材料からウエハを製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、投影光学系に発生する非回転対称な収差を抑制することで、優れた結像特性を維持することが可能になり、基板上に均一で所望の線幅を有する微細パターンを形成して集積度の高いデバイスを製造することができるとともに、非回転対称な収差に起因するデバイス不良を低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る走査型露光装置の概略構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、同露光装置を構成するレチクルブラインドの平面図である。
【図３】投影光学系とウエハステージとの間に遮光板が配置された部分詳細図である。
【図４】露光装置における制御ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態を示すフローチャート図である。
【図６】（ａ）は非露光時、（ｂ）は露光時におけるウエハと遮光板との位置関係を示す図である。
【図７】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
ＰＬ　投影光学系
ＲＢ　レチクルブラインド（設定装置）
ＳＸ、ＳＹ　照明領域（照射領域）
１　露光装置（走査型露光装置）
２　レチクル（マスク）
６　ウエハ（基板）
７　ウエハステージ（基板ステージ）
８　ウエハ定盤（ベース）
２０　主制御系（制御装置）
３６　遮光板（遮光部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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