CN1639844A - 曝光装置和曝光方法 - Google Patents

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Abstract

为了高精度形成目标线宽的微细图案，通过调整浓度滤光片(Fj)的对掩模的共轭面(PL1)的散焦量(d)，校正衬底(4)上的浓度滤光片(Fj)的减光部(123)的图像宽度变化。

Description

曝光装置和曝光方法
技术领域
本发明涉及用光刻制板技术制造半导体集成电路、液晶显示元件、薄膜磁头、其它微器件或光掩模时使用的曝光装置和曝光方法。
背景技术
作为微器件制造工序之一的光刻制板工序中，使用曝光装置，将光掩模或中间掩模(下文总称为掩模)的图案的图像投影并曝光在作为曝光对象的衬底(涂覆光刻胶的半导体晶片、玻璃片或称为坯料的透光衬底等)上。近来，为了适应衬底大型化等带来的受曝光区的大面积化，正在开发将衬底的受曝光区划分成多个单元区域(下文有时称为曝光单元或曝光单元区)，并对各曝光单元依次投影相应的图案的图像进行曝光的针脚式连接型曝光装置。
这种曝光装置中，由于投影光学系统的像差、掩模和衬底的定位误差等、各曝光单元的接头部分有时产生不匹配，所以使对一个曝光单元的部分图案图像与其相邻的另一曝光单元的部分图案图像叠在一起，进行曝光。在该图案图像的重叠部，曝光量大于重叠部以外的部分，因而例如衬底上形成的图案的该重叠部的线宽(线条或间隔的宽度)随光刻胶的特性变粗或变细。
因此，倾斜状设定各曝光单元的成为重叠部的部分的曝光量分布，使其随着往该部分外侧而减小，并利用2次曝光，使该重叠部的曝光量总体上等于该重叠部以外的部分的曝光量，以防止此重叠部的线宽变化。
作为实现此曝光单元的重叠部相关的倾斜曝光量分布的技术，已知在掩模本身对应于该重叠部的部分形成倾斜状限制透射光量的减光部的技术。然而，在掩模本身形成减光部的滤光片，掩模的制造工时和费用增多，使微器件等的制造成本升高。因此，正在开发的是：在与掩模的图案形成面大致共轭的位置设置玻璃片上形成与上述相同的减光部，或者在与掩模的图案形成面大致共轭的位置设置具有可对光路进退的遮光片(光帘)的遮光机构，并且在对衬底的曝光处理中，使该遮光片进入或退出，从而实现该倾斜曝光分布。
可是，用上述曝光装置将掩模的图案复制到衬底上时，要求ΔCD的图案疏密依赖性(OPE特性：Optical Proximity Effect，光邻近效应)小。这里，ΔCD是指对衬底上应形成的图案的目标线宽的偏移量(线宽误差)。OPE特性所指的特性为：即使掩模上的图案线宽相同，ΔCD也依赖于该图案是孤立图案还是密集图案、是线条还是间隔，进行变化。ΔCD的变化程度不仅依赖于图案的疏密，而且依赖于照明掩模的照明光的波长、投影光学系统的数值孔径(NA)、图案尺寸和照明σ(σ值＝照明光学系统的出射端数值孔径/照明光学系统的入射端数值孔径)等。这是已知的。
说明一例具有KrF准分子激光器(波长：248nm)光源，并且具有数值孔径为0.75的光学系统的曝光装置的OPE特性。图14是示出使图案尺寸为360nm的图案的疏密度和照明σ变化时的OPE特性的图，图15是示出使图案尺寸为200nm的图案的疏密度和照明σ变化时的OPE特性的图。这里所指的图案尺寸是衬底上的图案的尺寸(线宽)。图14和图15中，横轴是线条与间隔的比率，纵轴是离开目标线宽的偏移量(ΔCD)。
参考图14，可知图案尺寸为360nm的情况下，线条与间隔的比率变化时的离开目标线宽的偏移量，除将照明σ设定为0.55时外，具有随着图案成为孤立线条而变差的趋势。从图14的结果可知，将照明σ设定为0.55时，使图案疏密度变化时的离开目标线宽的偏移量的宽度(ΔCD宽度)最小，因而对此图案尺寸(360nm)的最佳照明σ为0.55。
接着，参考图15，可知图案尺寸为200nm的情况下，线条与间隔的比率变化时的离开目标线宽的偏移量，不拘照明σ的设定值，具有随着图案成为孤立线条而变差的趋势。在图15所示的结果中可知，使图案疏密度变化时的离开目标线宽的偏移量的宽度(ΔCD宽度)最小是在将照明σ设定为0.85的情况下，因而对图案尺寸(200nm)的最佳照明σ为0.85。根据上文，为了使OPE特性(ΔCD的图案疏密依赖性)良好，每一图案需要设定最佳照明σ。
可是，例如为了使上述OPE特性良好，每一进行复制的图案其尺寸改变照明σ时，上述曝光单元重叠部的宽度变化。其原因为：为了在曝光单元的重叠部获得倾斜的曝光量分布而使用例如具有使微量的点的存在概率变化的减光部的浓度滤光片时，有时将浓度滤光片配置得偏离掩模图案形成面的共轭面，以便不对该微量点析像。这样配置时，使照明σ变化，则对浓度滤光片的光束入射角变化，因而曝光单元重叠部的宽度变化。
图16是示出使照明σ变化时的曝光量变化的图，图17是示出使照明σ变化时的重叠部曝光量的图。图16和图17中，PRO是将照明σ设定为标准值时的曝光量分布。W是将照明σ设定为标准值时的曝光区宽度(图案复制宽度)，W0是重叠部的宽度，PR1是缩小照明σ时的曝光量分布，PR2是扩大照明σ时的曝光量分布。
从图16和图17可知，缩小照明σ时，重叠部宽度缩小，从W0变化到W1，重叠部的曝光量斜率陡峭。因此，曝光单元略为产生错位，则相对于该错位的重叠部曝光量大为变化。结果，线宽变化对错位敏感。反之，扩大照明σ时，重叠部宽度扩大，从W0变化到W2，重叠部曝光量的斜率平缓，因而相对于曝光单元错位的重叠部曝光量变化小。然而，部分重叠部扩大到曝光区外，掩模形成的遮光带遮挡该曝光区外的部分，
如图17所示，将照明σ设定为标准值时，重叠部W0上的合成曝光量PR10与重叠部以外的曝光量线条，并且所需照明σ时，重叠部W1的合成曝光量PR11也与重叠部以外的曝光量相同。然而，扩大照明σ时，产生重叠部W2的合成曝光量PR12与重叠部以外的曝光量不同的部位(图17中标注符号Q的部位)，因而在重叠部W2内产生线宽变化。
这样，以往为了例如使OPE特性良好，存在改变照明σ等照明条件时，相对于曝光单元错位的重叠部合成曝光量的变化量大、线宽变化敏感，而且产生重叠部内的合成曝光量不足的部位，在重叠部内发生线宽变化的问题。
发明内容
本发明是鉴于此已有技术的问题而完成的，其目的为：提供一种曝光装置和曝光方法，即使改变照明条件也不产生重叠部曝光量不足，而且对曝光单元的位置误差不会敏感地产生重叠部曝光量变化，能高精度(高逼真度)地形成目标线宽的微细图案。
下面，在本节的说明中，与表示实施方式的附图所示的构件标号对应地说明本发明。但本发明的各组成关键不限于带有这些构件标号的附图所示的构件。
根据本发明的第1观点，提供一种曝光装置，以图案为中介，分别对感应物体(4)上周边部局部重叠的多个区域照射光能束(IL)，其中具有设定成所述光能束照射造成的所述周边部上的累积能量为逐渐减小的分布的设定装置(Fj、BL)、以及校正随所述图案的照明条件改变而产生的所述周边部的宽度变正装置(9、DR1)。
改变照明条件时，如上文所述，倾斜状设定累积能量的该周边部的宽度变化，将周边部及其相邻的其它周边部叠在一起的重叠部中的累积能量不为期望值。与此相反，本发明中，如由校正装置进行校正，即使改变照明条件，该周边部的宽度也不变化，因而改变照明条件，也能将该重叠部的宽度设定为所希望的值。因此，不在该重叠部内产生局部累积能量不足，或者重叠部能量变化不对复制图案的区域的位置误差敏感，能使该重叠部中的累积能量均匀地为所希望的值。结果，能高精度逼真地形成目标线宽的微细图案。
作为所述设定装置，不受特殊限定，但可采用的装置包含具有使所述光能束在所述周边部所对应的部分的透射能量逐渐减小的衰减部的浓度滤光片(Fj)，或具有所述光能束的在所述周边部所对应的部分该光能束照射期间进退的遮光片(127A～127D)的遮光装置(BL)。这种设定装置最好配置在所述图案附近或与所述图案光学上共轭的面附近。
所述设定装置可包含调整所述浓度滤光片或所述遮光装置的沿所述光能束的前进路径(AX)的方向的位置的位置调整装置(DR1)。这时，可通过根据所述照明条件的改变，使所述浓度滤光片或所述遮光装置沿该光能束前进路径的方向移动，对该周边部的宽度进行校正。通过在与所述光能束的前进路径(AX)正交的方向上移动所述遮光装置，也能校正该周边部的宽度。
作为所述设定装置，可采用的装置包含所述衰减部的宽度相互不同的多个浓度滤光片。这时，所述校正装置可通过根据所述照明条件的改变，将配置在所述光能束前进路径上的所述浓度滤光片换成能校正该周边部的宽度变化的浓度滤光片，校正该周边部的宽度。
所述校正装置可不改变所述设定装置的位置，或者与此同时，调整配置在从所述设定装置至所述图案的所述光能束前进路径上的光学元件(113、114、116)的光学特性，从而校正该周边部的宽度。
随着周边部宽度校正，将该周边部叠在一起的重叠部与该重叠部以外的部分中，累积能量产生不同时，或积极地想使该累积能量不同时，通过使所述设定装置规定的所述光能束的分布与所述图案的相对位置变化，调整将所述周边部叠在一起的重叠部中所累积能量。
根据本发明的第2观点，提供一种曝光方法，为了在感应物体(4)上将图案分别复制到周边部局部重叠的多个区域，通过设定成所述周边部上的累积能量为逐渐减小的分布的设定装置，用光能束照射所述各区域，并且具有以下各步骤：根据所述图案的结构改变照明条件的照明条件更改步骤；以及根据所述照明条件校正所述周边部的宽度的校正步骤。
此情况下，所述校正步骤可包含调整所述设定装置和沿所述光能束的前进路径(AX)的方向的位置的位置调整步骤。所述校正步骤可包含调整配置在从所述设定装置至所述图案的所述光能束前进路径上的光学元件(113、114、116)的光学特性的特性调整步骤。
还可具有能量调整步骤，该步骤在随着周边部宽度校正，将该周边部叠在一起的重叠部与该重叠部以外的部分中，累积能量产生不同时，或积极地想使该累积能量不同时，通过使所述设定装置规定的所述光能束的分布与所述图案的相对位置变化，调整将所述周边部叠在一起的重叠部中所累积能量。
根据本发明的第3观点，可提供包含用本发明的第2观点的曝光方法在物体上形成电路图案的工序的器件制造方法。
附图说明
图1是示出本发明实施方式的曝光装置的概略组成的图；。
图2A是示出一例浓度滤光片的组成的俯视图；
图2B是示出一例浓度滤光片上形成的掩模的图；
图3A～图3I是示出浓度滤光片的减光部的各种组成的图；
图4A、图4B是示出照度分布检测传感器的组成的图；
图5是说明用掩模原版制造掩模(工作掩模)时的制造工序用的图；
图6是示出图1主的遮光片至衬底的光路中的光学构件的配置的图；
图7是示出改变照明σ等照明条件时浓度滤光片中减光部的图像宽度变化的图；
图8是示出掩模校准机构的图；
图9A～图9C是说明曝光量分布的调整方法用的图；
图10A～图10C是说明曝光量分布的调整方法用的图；
图11A～图11C是说明曝光量分布的调整方法用的图；
图12A～图12C是说明曝光量分布的调整方法用的图；
图13是示出形成倾斜分布的其它组成例的图；
图14是示出使图案尺寸为360nm的图案的疏密度和照明σ变化时的OPE图像的图；
图15是示出使图案尺寸为200nm的图案的疏密度和照明σ变化时的OPE图像的图；
图16是示出使照明σ变化时的曝光量分布的变化的图；
图17是示出使照明σ变化时的重叠部的曝光量的图。
最佳实施方式
下面，参照附图说明本发明的实施方式。图1是示出本发明实施方式的曝光装置的概略组成的图，此曝光装置是分步重复式的针脚式连接型投影曝光装置。下面的说明中，设定图1中所示的XYZ正交坐标系，边参照此XYZ正交坐标系，边说明各组成构件的位置关系。XYZ正交坐标系将X轴和Z轴设定成对纸面平行，将Y轴设定成对纸面垂直的方向。图中的XYZ正交坐标系实际上将XY平面设定成与水平面平行的面，将Z轴设定为垂直向上的方向。
图1中，作为来自感应100的光(这里为波长248nm的KrF准分子激光器)的紫外脉冲光(下文称为曝光光IL)通过包含使光路与照明光学系统1之间在位置上匹配用的活动镜等的光束匹配单元(BMU)101，经管道102入射到作为光衰减器的可变减光器103。
主控制系统9为了控制对衬底4上的抗蚀剂的曝光量，通过与光源100之间的通信，进行发光的起动和停止的控制、按振荡频率和脉冲能量决定的输出的控制，同时分级或连续地调整可变减光器中对曝光光IL的减光率。
通过可变减光器103的曝光光IL经沿规定光轴配置的透镜系统104、105组成的光束整形光学系统，入射到光积分器(均化器)106。本例中，将蝇眼透镜用作光积分器106，因而下文中也将光加法器称为蝇眼透镜106。这里，作为光积分器106，也可采用棒状积分器(内表面反射型加法器)或折射光学元件等，以代替使用蝇眼透镜。还可将蝇眼透镜106串联配置2级，以进一步提高照度分布均匀性。
在蝇眼透镜106的出射面配置孔径光阑系统107。孔径光阑系统107中切换自如地配置常规照明用的孔径光阑、由多个偏心小孔径组成的变形照明用的孔径光阑、环形照明用的孔径光阑等。因此，本例中，路由孔径光阑系统107可任意改变照明光学系统1的光瞳面上的曝光光IL的光量分布(2次光源的大小(相当于照明σ)和形状)，即掩模原版Ri的照明条件。最好在光源100(尤其是可变减光器103或透镜系统104、105)与光积分器106之间配置光学单元(照明条件改变装置)，以代替孔径光阑系统107，或与其组合。该光学单元包含在照明光学系统1内交换配置以便例如使曝光光IL在照明光学系统1的光瞳面上分布到不同区域的多个折射光学元件、至少1个沿照明光学系统1的光轴AX活动以便使照明光学系统1的光轴方向所涉及的间隔可变的多个棱镜(圆锥棱镜、多面体棱镜等)以及至少1个变焦距光学系统，并且在光积分器106使蝇眼透镜时，其入射面上的曝光光IL的强度分布可变，在光积分器106是内表面反射型积分器时，对其入射面的IL曝光光大入射角范围可变，从而已知所述照明条件改变带来的光量损失。本例中，将内表面反射型积分器所形成的多个光源像(虚像)也称为2次光源。本例中照明条件的改变不仅包含照明σ，即2次光源的大小，而且包含其形状的改变。
从蝇眼透镜106出射并通过孔径光阑系统107的规定孔径光阑的曝光光IL入射到透射率高、反射率低的分束器108。在分束器108反射的光入射到光电检测器组成的积分传感器109，高乘法器109的检测信号通过信号线(未示出)供给主控制系统9。
预先高精度测量分束器108的透射率和反射率，并存储到主控制系统9内的存储器中。主控制系统9结构上做成可从积分传感器109的检测信号间接监视通过投影光学系统3的曝光光IL在衬底4上的强度(或光量)。
穿透分束器108的曝光光IL入射到掩模遮光机构110。掩模遮光机构110具有4块活动式光帘(遮光片)111(A～D)及其驱动机构(例如线性电机等)，并由这些部分组成。本实施方式中，在照明光学系统1内与掩模原版Ri的图案形成面实质上共轭的面配置掩模遮光机构110的4块遮光片111，将这4块遮光片111分别设定在始点的位置，从而在投影光学系统3的视场(本例中为圆形)形成矩形的照明区。也可在照明光学系统1内将4块遮光片111配置成与离开掩模原版Ri的图案形成面的共轭面配置的例如浓度滤光片Fi大致共轭。
由掩模遮光机构110的遮光片111整形为矩形的曝光光IL入射到放在滤光片台FS上的作为设定装置(减光构件)的浓度滤光片Fj。本实施方式中，将浓度滤光片Fj配置得在掩模遮光机构110(即照明光学系统1)内离开掩模原版Ri的图案形成面的实质上的共轭面规定距离。浓度滤光片Fj(这里为F1至F9共9块)基本上是图2A所示那样的结构。图2A是示出一例浓度滤光片Fj的组成的俯视图。此浓度滤光片Fj在诸如石英玻璃或掺杂氟的石英玻璃等透光衬底上具有蒸镀铬等遮光材料的遮光部121、不蒸镀遮光材料的透光部122、以及对该遮光材料一面使其存在概率变化一面蒸镀的减光部(衰减部)123。
减光部123是将遮光材料蒸镀成点状的，点的尺寸在图1所示的位置上设置浓度滤光片Fj的状态下，本例中为具有配置在浓度滤光片Fj与掩模原版Ri之间的多个光学元件(112～116)的光学系统的析像界限以下。形成该点，使其存在概率按照减光率随着从内侧(透光部122侧)往外侧(遮光部121侧)倾斜直线状升高的方式增大。但是，也可形成该点，使其存在概率按照减光率随着从内侧往外侧曲线状升高的方式增大。
点的配置方法中，在透射率相同的区域按照对P加上每一点产生的具有高斯分布的随机数R所得的间距P+R配置点的方法优于按同一间距P进行配置的方法。其原因在于，点的配置产生折射光，根据情况，会发生因超过照明系统的数值孔径(NA)而光没有到达感光衬底的现象，使偏离设计透射率的误差变大。
最好全部点的尺寸相同。其原因在于，使用多种尺寸，则产生上述折射造成的对设计透射率的误差时，该误差复杂，也即透射率的校正复杂。为了减小点的形状误差，浓度滤光片的描绘最好用高速EB画图机进行。点的形状最好是便于测量加工处理造成的形状误差的长方形(正方形)。存在形状误差时，能测量该误差量，则具有便于校正透射率的优点。
遮光部121形成多个校准用的标记124A、124B、124C、124D。这些标记124A、124B、124C、124D，如图2A所示，可通过去除浓度滤光片Fj的遮光部121的一部分，形成矩形或其它形状的开口(透光部)124A、124B、124C、124D，从而作为该标记。图2B是示出一例变动滤光片Fj上形成的标记的俯视图。图2B中，采用多个缝隙状开口组成的缝隙标记125。为了测量X方向和Y方向的位置，此缝隙标记125组合在X方向排列Y方向上形成的缝隙的标记单元和在Y方向排列X方向上形成的缝隙的标记单元。可根据对标记124A、124B、124C、124D的位置信息进行测量的结果，调整浓度滤光片Fj的位置和投影倍率。
设在浓度滤光片的标记数量不限于4个，可根据浓度滤光片的设定精读等，至少设1个。本例中，将浓度滤光片配置成中心与照明光学系统的光轴大致一致，并且对该中心(光轴)对称地设置4个标记，但在浓度滤光片上设多个标记时，最好将该多个标记配置成不对该中心形成点对称，或将该多个标记配置成点对称，并另外形成识别图案。这是因为在照明光学系统内配置浓度滤光片，测量能量分布后，取出该浓度滤光片，对其加以修改，并重新设定时，作为结果，为了考虑照明光学系统的光学特性(畸变等)，进行浓度滤光片的改正，对该浓度滤光片进行旋转，以重新设定，则该修改变成没有意义，可能在原来的状态下重新设定浓度滤光片。
滤光片台FS使保持的浓度滤光片Fj在XY平面内往旋转方向和平移方向微动或移动。利用激光干涉仪(未示出)测量滤光片台FS的X坐标、Y坐标和旋转角，根据此测量值和主控制系统9发来的控制信息，控制滤光片台FS的动作。本实施方式中，构成滤光片台FS可往Z方向移动。
如上所述，浓度滤光片Fj的减光部123将遮光测量蒸镀成点状，并将变动滤光片Fj配置在从掩模原版的图案形成面的共轭面散焦一定程度的位置，使该点在掩模上不析像。因此，由孔径光阑系统107改变照明光学系统1的出射端数值孔径(照明σ)等，使入射到浓度滤光片Fj的光束的入射角(入射角度范围)变化时，掩模原版Ri上的减光部123在衬底4上的图像宽度变化，进而衬底4上的重叠部的宽度变化。因此，本实施方式中，通过控制对掩模原版的图案形成面的共轭面的浓度滤光片Fj的散焦量，校正所述重叠部的宽度变化。后文说明散焦量控制方法的细节。不仅改变上述照明σ、即2次光源的大小，而且改变其形状也同样使入射到浓度滤光片Fj的光束的入射角度范围变化。
对浓度滤光片Fj的Z方向位置和Z方向倾斜量，例如使用在工作台5上至少设置一部，并且用摄像元件检测出浓度滤光片Fj的标记的装置等，使变动滤光片Fj往光轴方向移动，在多个Z位置测量标记124A、124B、124C、124D或标记125，将信号强度或信号对比度最大的Z位置作为基本焦点，以该基本焦点位置为基准，控制上述散焦量。
本实施方式中，在滤光片台FS的侧方配置架状的滤光片库16a，该滤光片库16a具有Z方向上依次排列的L(L为自然数)块支承板17a，在支承板17a上承载浓度滤光片F1、……、FL。滤光片库16a由滑动装置18a支持成在Z方向移动自如，并且在滤光片台FS与滤光片库16a之间配置具有可旋转自如地在规定范围往Z方向移动的臂的加载器19a。主控制系统9通过滑动装置18a调整滤光片库16a的Z方向的位置后，控制加载器19a的动作，以构成可在滤光片库16a中的所希望支承板17a与滤光片台FS之间交接所希望的浓度滤光片F1、……、FL。掩模原版Ri为多个掩模原版R1至RN中的某一个，是形成分别划分母图案36而得的母图案P1至PN的掩模，后文详细说明。
本实施方式中，如图3A～图3I所示，浓度滤光片Fj设置9块：F1至F9。图3A～图3I是示出本发明实施方式的曝光装置具有的浓度滤光片的组成的图。这些滤光片的减光部123的形状或位置相互不同，可根据对应进行曝光处理的曝光单元区的4条边而言，是否存在相邻曝光单元区之间将图案像叠在一起的部分(即重叠部)(下文也称为画面接合部)，选择使用。
即，曝光单元区排列是p(行)×q(列)的阵列时，对曝光单元区(1、1)使用图3A的浓度滤光片，对曝光单元区(1、2～q-1)使用图3B的浓度滤光片，对曝光单元区(1、q)使用图3C的浓度滤光片，对曝光单元区(2～p-1、1)使用图3D的浓度滤光片，对曝光单元区(2～p-1、2～q-1)使用图3E的浓度滤光片，对曝光单元区(2～p-1、q)使用图3F的浓度滤光片，对曝光单元区(p、1)使用图3G的浓度滤光片，对曝光单元区(p、2～q-1)使用图3H的浓度滤光片，对曝光单元区(p、q)使用图3I的浓度滤光片。
作为浓度滤光片Fj，不限于上述9种，可根据曝光单元形状或曝光单元排列，采用具有其它形状的减光部123的。
如果能使浓度滤光片Fj旋转90度或180度后使用，例如准备图3A、图3B和图3E等3种浓度滤光片Fj，就不需要其余的浓度滤光片，效率提高。进而，使浓度滤光片Fj为图3E所示的(即图2A示出详细结构的)一种，并且选择性地设定掩模遮光机构110的4块遮光片111的位置，又利用掩模原版Ri的遮光带，以对应的遮光片111遮盖减光部123的4条边中的1条或多条，则能用单一浓度滤光片实现图3A～图3I所示的浓度滤光片或其它浓度滤光片的功能，效率较高。
作为浓度滤光片Fj，并非仅上文所述那样用铬等遮光材料在玻璃衬底上形成减光部和遮光部，还可使用能以液晶元件等做成根据需要改变遮光部和减光部的位置、减光部的减光特性的滤光片。这时，不需要准备多个浓度滤光片，同时能灵活应对制造的工作掩模(微器件)规格方面的各种要求。
穿透浓度滤光片Fj的曝光光IL通过反射镜112和聚光透镜系统113、成像光学系统114、反射镜115和主聚光透镜系统116，在掩模原版Ri的电路图案区上以同样的强度分布照射与遮光片111的矩形开口部相似的照明区(掩模原版Ri上照射曝光光IL的区域)。即，借助聚光透镜系统113、成像光学系统114和主聚光透镜系统116的合成系统，遮光片111的开口部配置面与掩模原版Ri的图案形成面大致共轭。
本实施方式中，为了将照明光学系统1，尤其是该系统配置在浓度滤光片Fj与掩模原版Ri之间的一部分(本例中为光学系统112～116)的光学特性(焦点位置、像差)做成可变，将聚光透镜系统113、成像光学系统114和主聚光透镜系统116中的至少一个构成可动，以在主控制系统9的控制下进行光学特性的控制(调整)。照明光学系统1的至少一部分(即光学系统112～116)(对应于后文说明的光学构件)的光学特性为可变，是为了校正因基于照明光学系统1(即所述孔径光阑系统107或光学单元)的掩模原版Ri的照明条件改变而产生的掩模原版Ri上的浓度滤光片Fj中减光部123在衬底4上的图像宽度变化，进而校正衬底4上的重叠部宽度变化。
这样，本实施方式中，为了校正所述减光部123的图像宽度变化，即滤光片台FS构成在Z方向可变，并将聚光透镜系统113等的光学特性构成可变。为了校正浓度滤光片Fj的减光部123的图像宽度变化，可仅进行浓度滤光片Fj的Z方向的位置控制，也可仅进行聚光透镜系统113等的光学特性调整。还可组合进行浓度滤光片Fj的Z方向的位置控制和聚光透镜系统113等的光学特性调整。
利用从照明光学系统1出射的曝光光IL照明掩模台2保持的掩模原版Ri。掩模台2保持i号(i＝1至N)掩模原版Ri。掩模台2的侧方配置架状掩模库16b，此掩模库16b具有Z方向上依次排列的N块(N为自然数)支承板17b，在支承板17b上承载掩模原版R1、……、RN。
掩模库16b由滑动装置18b支持成在Z方向移动自如，并且在掩模台2与掩模库16b之间配置具有可旋转自如地在规定范围往Z方向移动的臂的加载器19b。主控制系统9通过滑动装置18b调整掩模库16a的Z方向的位置后，控制加载器19b的动作，以构成可在掩模库16b中的所希望支承板17b与掩模台2之间交接所希望的掩模原版F1至FL。
掩模原版Ri的照明区内的图案像通过投影光学系统3，以缩小倍率1/α(α例如为5或4等)投影到工作掩模用的衬底(坯料)4的表面。
掩模台2使保持的掩模原版Ri在XY平面内往旋转方向和平移方向移动。掩模台2设有激光干涉仪(未示出)，利用此干涉仪测量掩模台2的X坐标、Y坐标和旋转角，根据此测量值和主控制系统9发来的控制信息，控制掩模台2的动作。将掩模台2构成可往投影光学系统3的光轴AX方向移动，同时可改变对光轴AX的角度。由此，能分别调整掩模原版Ri的Z方向的位置和姿势。这些由来自主控制系统9的控制信息进行控制。
另一方面，作为感应物体的衬底4，为了不发生衬底变形造成的错位，本例中将其空吸附或软吸附在3根支杆构成的托架上，此托架固定在工作台5上，工作台5固定在衬底台6上。作为衬底托架，也可用支杆卡盘架保持衬底4。工作台5以光聚焦方式控制衬底4的聚焦位置(光轴AX方向的位置)和倾斜角，从而使衬底4的表面与投影光学系统3的像面对准。在该工作台5上装定用于定位的基准构件12和检测出衬底4上的曝光光IL的照度分布的照度分布检测传感器(“照度波动传感器”)126。衬底台6在基座7上利用例如线性电机使工作台5(衬底4)在X方向、Y方向移动，以进行定位。
在工作台5顶点上部固定移动镜8m，与该移动镜8m对置地配置激光干涉仪8。图1中进行了简化，但移动机8m在工作台5上设有往X方向延伸的移动机和往Y方向延伸的移动镜，并将激光干涉仪设置成与各移动镜对置。用激光干涉仪测量工作台5的X坐标、Y坐标和旋转角，并将该测量值供给台控制系统10和主控制系统9。台控制系统10根据该测量值和来自主控制系统9的控制信息，控制衬底台6的线性电机。图1中进行了省略，但将设在掩模台2上的激光干涉仪的测量结果供给主控制系统9，该系统9根据此测量结果控制掩模台2的X坐标、Y坐标、旋转角、Z坐标和对光轴AX的角度。也可用例如对工作台5的端面(侧面)进行镜面加工后形成的反射面代替所述移动镜。
接着，详细说明照度分布检测传感器126。图4A和图4B示出照度分布检测传感器126的组成。此照度分布检测传感器126用于受到曝光光IL通过投影光学系统3进行照明的状态下，使衬底台6在衬底4上水平面内移动，从而测量曝光光IL的空间分布，即曝光光的强度分布(照度分布)。如图4A所示，将照度分布检测传感器126构成在具有矩形(本实施方式中为正方形)的开口(或针孔)54的遮光片55的下侧设置光电传感器56，光电传感器56检测出的信息输出到主控制系统9。也可不在开口54的下侧设置光电传感器56，而用光导等对光进行引导，并且在其它部分利用光电传感器检测感光量。
通过在普通石英等的衬底上蒸镀铬(Cr)等金属，形成遮光片55，蒸镀铬等金属，则在遮光片55上曝光的曝光光的反射率高，曝光光分反射量大。结果，在投影光学系统和掩模反射遮光片55的反射光，从而产生杂光。此照度分布检测传感器126是为测量衬底2被曝光时的曝光光的照度分布而设置的，最好测量实际曝光时的曝光光的照度分布。然而，进行曝光光的照度分布测量时，存在与涉及曝光时的状况不同的状况，即曝光光的反射量大的状况，则不能准确测量实际曝光时的曝光光的照度分布。
因此，本实施方式中，为了进行尽量接近曝光时实际曝光光的照度分布的测量，使遮光片55的上表面反射率与衬底4的反射率大致相同，减小反射光的影响。在遮光片55的上表面形成曝光光的波长区中具有与衬底4的反射率大致相同的反射率的膜。为了实现该膜，例如，如图4B所示，可在石英的透明衬底57上蒸镀铬58，进而在铬58上形成氧化铬薄膜59，其上涂敷与衬底4上涂敷的光刻胶系统的光刻胶60。不仅可通过表面上形成膜的材质，而且可通过适当选择膜厚和结构(叠层数、各层厚、各层的材质)，调整此遮光片55上表面的反射率。在衬底4形成防反射膜时，考虑上述全部条件，设定该遮光片55上表面的反射率。
用此照度分布检测传感器126一面使衬底台6在衬底4表面上水平面内移动，一面测量通过遮光片55上形成的开口54的曝光光，从而能测量与实际曝光时的曝光光照度分布大致相同的照度分布。
主控制系统9连接磁盘装置等存储装置11，存储装置11存放曝光数据文件。曝光数据文件中记录掩模原版R1至RN的涉及信息、掩模原版R1至RN的相互位置关系、掩模原版R1至RN所对应的浓度滤光片F1至FL的对应关系、校准信息等。
本实施方式的曝光装置使用多个掩模原版，在衬底上分别对周边部局部重叠的多个曝光单元进行曝光，也即进行曝光单元之间重叠接合的曝光。此曝光装置不仅在制造半导体集成电路时使用，而且也用于制造掩模时。也可在1个曝光单元区用多个图案进行重叠接合曝光。现说明用掩模原版Ri和此曝光装置制造的掩模(即工作掩模)的制造方法梗概。
图5是说明用掩模原版Ri制造掩模(工作掩模)时的制造工序用的图。图5中所示的工作掩模34是最终制造的掩模。此工作掩模34在石英玻璃等组成的透光衬底(坯料)的一个面上，利用铬(Cr)、二硅化钼(MoSi2等)或其它掩模材料形成复制用的原版图案27。又形成校准掩模24A、24B，将该原版图案27夹在中间。
工作掩模34通过光学式投影曝光装置的投影光学系统，用于1/β倍(β是大于1的整数或半整数，例如4、5或6等)缩小投影中。即，图5中，在涂敷光刻胶的晶片W上的各曝光单元区48将工作掩模34的原版图案27缩小1/β倍的像27W曝光后，进行显影、蚀刻等，从而在各曝光单元区48形成规定的道路图案35。
图5中，首先设计最终制造的半导体器件中某层的电路图案35。电路图案35在正交边宽度为dX、dY的矩形区内形成各种线条和间隔图案(或孤立图案)等。本实施方式中，将该电路图案35放大β倍，在计算机图像数据方面编制正交边宽度为βdX、βdY的矩形区组成所原版图案。β倍是使用工作掩模34的投影曝光装置的缩小倍率(1/β)的倒数。翻转投影时进行翻转放大。
接着，将原版图案放大α倍(α为大于1的整数或半整数，例如4、5或6等)，在图像数据方面编制之间边宽度为αβdX、αβdY的矩形区组成的母图案36，将该母图案按纵横分别划分成α个区，在图像数据方面编制α×α个母图案P1、P2、P3、……、PN(N＝α2)。图5中，示出α＝5的情况。倍率α是工作掩模34制造中使用的投影曝光装置的投影倍率(本例中为图1的投影光学系统3的倍率)的倒数。此母图案36的划分数α不必与从原版图案27变到母图案36的倍率一致，也可使纵横划分数不同。然后，对这些母图案Pi(i＝1至N)分别产生电子束扫描装置(也可用激光束扫描装置)用的扫描数据，将该母图案Pi分别以等倍率复制导作为母掩模的掩模原版Ri上。
例如，制造第1块掩模原版R1时，在石英玻璃等的透光衬底上形成铬或二硅化钼等掩模材料的薄膜，并在其上涂敷电致抗蚀剂后，用电子束扫描装置在该电致抗蚀剂上扫描第1母图案P1的等倍潜像。然后，进行电致抗蚀剂的显影后，实施蚀刻和抗蚀剂剥离等，从而在掩模原版RI上的图案区20形成母图案P1。
在掩模原版R1上，对母图案P1按规定的位置关系预先形成2维标记组成的校准标记21A、21B。同样，对掩模原版Ri也用电子束扫描装置分别形成母图案Pi和校准标记21A、2B。此校准标记21A、21B用于对衬底或浓度滤光片进行对位。
这样用电子束扫描装置(或激光束扫描装置)扫描的各母图案Pi是将原版图案27放大α倍的图案，因而各扫描数据的量比直接扫描原版图案时减少1/α2。母图案Pi的最小线宽与原版图案27的最小线宽相比，是后者的α倍(例如5倍或4倍)，因而用已有的电致抗蚀剂，靠电子束扫描装置，能短实际且高精度地分别扫描各母图案。如果一次制造N块掩模原版R1至RN，则通过以后反复使用它们，能制造所需块数的工作掩模34，因而用于制造掩模原版R1至RH的时间，负担不大。
使用这样制造的N块掩模原版Ri，一面对掩模原版Ri的缩小1/α倍的图像进行画面接合，一面进行复制，从而制造工作掩模34。
制造以上说明的工作掩模34时，例如为了使上述OPE特性良好，根据掩模原版Ri上形成的图案的疏密等，设定照明σ等照明条件。改变照明σ等照明条件使，如上文所述，产生掩模原版Ri上的浓度滤光片Fj的减光部123的图像宽度变化，进而产生衬底4上的重叠部的宽度变化。下面，详细说明该宽度的校正方法。
图6是示出配置在图1中从遮光片111到衬底4的光路中的光学构件的图，图7是示出改变照明σ等照明条件时浓度滤光片Fj的减光部123的图像宽度变化的图。
如图6所示，在与掩模原版Ri共轭的面PL1(下文称为掩模共轭面PL1)的附近配置遮光片111和浓度滤光片Fj。使该掩模共轭面PL1与掩模原版Ri之间的光学构件(聚光透镜系统113、成像用透镜系统114和主聚光透镜系统116)的投影倍率为M，配置在掩模原版Ri与衬底4之间的投影光学系统3的投影倍率为N(＝1/α)。下面的说明中，使该光学构件(光学系统)为放大系统，并使M＝2、N＝1/4，投影光学系统3的数值孔径为0.75。
如图7所示，减光部123的宽度为a，从掩模共轭面PL1的浓度滤光片Fj的散焦量为d。这里，设曝光光IL的入射角为θ，则可用下面的式1至式3分别表示掩模共轭面PL1上的曝光光IL的数值孔径NA1、掩模原版Ri的位置上的曝光光IL的数值孔径NA2和衬底位置上的曝光光IL的数值孔径NA3。
NA1＝sinθ                        ……(1)
NA2＝sinθ/M         ……(2)
NA3＝sinθ/(M  N)    ……(3)
由于浓度滤光片Fj对掩模共轭面PL1散焦，掩模共轭面PL1的减光部123的图像宽度WG1、掩模原版Ri的位置上的减光部123的图像宽度WG2和衬底4的位置上的图像宽度WG3分别为以下的式4～式6。
WG1＝a+2  d  tanθ+b           ……(4)
WG2＝(a+2  d  tanθ+b)  M      ……(5)
WG3＝(a+2  d  tanθ+b)  M  N   ……(6)
上述式4～式6中，b是因照明光学系统1的像差等而产生的离焦量。
这里，如图14所示，复制衬底4上图案尺寸为360nm的图案的情况下，将照明σ设定为0.55时，即衬底4上的曝光光IL的数值孔径NA3为0.75×0.55＝0.413时，OPE特性最佳。这时，从上述式3可求照射到衬底4的曝光光IL的入射角如下。
sinθ＝NA3  M  N
     ＝0.75×0.55×2×(1/4)
     ＝0.206
   θ＝11.9度
为了使衬底4的位置的减光部123的图像宽度WG例如为1000μm(1mm)，可根据式6设定减光部123的宽度A、从掩模共轭面PL1的浓度滤光片Fj的散焦量d和照明光学系统1的像差等造成的离焦量b如下。
a＝1368μm
d＝1500μm
b＝0μm
现复制衬底上的图案尺寸为200nm的图案，以代替图案尺寸为360nm的图案的情况下，如用图15说明的那样，将照明σ设定为0.85时，即衬底4上的曝光光IL的数值孔径NA3为0.75×0.85＝0.638时，OPE特性最佳。这时，从上述式3可求照射到衬底4的曝光光IL的入射角如下。
sinθ＝NA3  M  N
     ＝0.75×0.85×2×(1/4)
     ＝0.319
   θ＝18.6度
以往，照明条件(本例中为照明σ，即相干因数)改变时，不使对掩模共轭面PL1的浓度滤光片Fj的散焦量d变化，因而使照明σ从0.55变化到0.85时，根据上述式6，衬底4的位置上的减光部123的图像宽度WG3扩大到1189μm。
现参考上述式6，则衬底4的位置上的减光部123的图像宽度WG3取决于减光部123的宽度a、从掩模共轭面PL1的浓度滤光片Fj的散焦量d、曝光光IL的入射角θ、照明光学系统1的像差等造成的离焦量b、掩模共轭面PL1与掩模原版Ri之间的光学构件的放大倍率M和投影光学系统3的缩小倍率N。因此，通过使这6个参数中的至少1个可变，可调整衬底4的位置上的图像宽度WG3。本实施方式中，通过控制这些参数中便于利用驱动机构DR1(参考图6)改变的从掩模共轭面PL1的浓度滤光片Fj的散焦量d，调整衬底4的位置上的减光部123的图像宽度WG3。
具体而言，变换式6，则成为下面的式7。
d＝(WG3/(M  N)-a-b)/(2 tan θ)    ……(7)
此式7中，设WG3＝1000μm，同时设θ＝18.6度，则d＝940μm。因此，为了复制图案尺寸为200nm的图案，使为了在衬底4上复制图案尺寸360nm的图案而设定成0.55的照明σ变化为0.85时，可同时将对掩模共轭面PL1的浓度滤光片Fj的散焦量从1500μm改变到940μm。这样，本实施方式中，根据掩模原版Ri上形成的图案尺寸及其疏密度，改变照明光学系统1的掩模原版Ri的照明条件(例如照明σ)，使OPE特性最佳，同时调整浓度滤光片Fj的Z方向的位置，从而一面调整减光部123的图像宽度WG3，一面在衬底4上复制掩模原版Ri的图案。主控制系统9最好根据存储装置11内的曝光数据文件存放的掩模原版R1至RN的设计信息，利用所述孔径光阑系统107或光学单元，对每一应复制到衬底4上的图案设定最佳照明条件，同时调整浓度滤光片Fj的Z方向的位置。也可预先求出每一掩模原版R1至RN设定的照明光学系统1的照明条件和对掩模共轭面PL1的浓度滤光片Fj的散焦量d，使该实测值(或计算值)与掩模原版R1至RN对应，并存储到存储装置11中。
这样在衬底4上对掩模原版R1至RN的缩小图像进行投影曝光时，需要高精度地进行相邻缩小图像之间的画面接合。为了进行此校准，本实施方式的投影曝光装置具有掩模和衬底用的校准机构。
图8示出掩模的校准机构。图8中，将透光的基准标记构件12固定在工作台5上衬底4的附近，基准标记构件12上在X方向以规定的间隔形成例如1对十字形的基准标记13A、13B。在基准标记13A、13B的底部用从曝光光IL分支的光在投影光学系统3方设置对基准标记进行照明的照明系统。校准掩模原版Ri时，如图8所示，通过驱动图1的衬底台6，对基准标记13A、13B定位，使基准标记构件12上的基准标记13A、13B的中心大体上与投影光学系统3的光轴AX重合。
作为一个例子，形成2个十字形的校准标记21A、21B，在X方向将掩模原版Ri的图案面(下表面)的图案区20夹在中间。把基准标记13A、13B的间隔设定得大致等于校准标记21A、21B的投影光学系统3的缩小图像的间隔，并且在上述那样使基准标记13A、13B的中心大体上与光轴AX重合的状态下，用与曝光光IL波长系统的照明光从基准标记构件12的底面方进行照明，从而在掩模原版Ri的校准标记21A、21B附近分别形成投影光学系统3造成的基准标记13A、13B的放大图像。
在这些校准标记21A、21B的上方设置往±X方向反射来自投影光学系统3方的照明光用的镜22A、22B，并以TTR(Through The Reticle：穿透掩模)方式配备图像处理方式的校准传感器14A、14B，对镜22A、22B反射的照明光进行感光。校准传感器14A、14B分别具有成像系统、CCD摄像机等2维摄像元件，该摄像元件拍摄校准标记21A、21B和对应的基准标记13A、13B的图像，其摄像信号供给图1的校准信号处理系统15。
校准信号处理系统15处理该摄像信号，求出对基准标记13A、13B的校准标记21A、21B往X方向、Y方向的错位量，将这2组错位量供给主控制系统9。主控制系统9对掩模台2进行定位，使这2组错位量相互对称，而且分别纳入规定范围。由此，相对于基准标记13A、13B，将校准标记21A、21B定位，进而掩模原版Ri也定位。
换句话说，实质上将投影光学系统3造成的掩模原版Ri的缩小图像的中心(曝光中心)定位在基准标记13A、13B的中心(大致在光轴AX上)。此状态下，图1的主控制系统9存储激光干涉仪8测量的工作台5的X方向、Y方向的坐标(XF0、YF0)，从而结束掩模原版Ri的校准。然后，可将工作台5上的任意点移动到母图案Pi的曝光中心。
如图1所示，为了进行衬底4上的标记位置检测，在投影光学系统2的侧部以离轴方式配备图像处理方式的校准传感器23。校准传感器23用对光刻胶不感光且宽带的照明光照明被测标记，并且用CCD摄像机等2维摄像元件拍摄被测标记的图像，其摄像信号供给校准信号处理系统15。用基准标记构件12上的规定基准标记，预先求出校准传感器23的检测中心与掩模原版Ri的图案投影中心(曝光中心)的间隔(基线量)，存储在主控制系统9内。
如图8所示，在衬底4上的X方向的端部，例如形成十字形的2个校准标记24A、24B。然后，在掩模原版Ri的校准结束后，驱动衬底台6，从而将图8的基准标记13A、13B和衬底4上的校准标记24A、24B依次移动到图1的校准传感器13的检测区，分别测量基准标记13A、13B和校准标记对校准传感器23的检测中心的错位量。把这些测量结果供给主控制系统9，该系统9用这些测量结果求基准标记13A、13B与基准传感器23的检测中心重合时的工作台5的坐标(XP0、YP0)和校准标记24A、24B与校准传感器23的检测中心重合时的工作台5的坐标(XP1、YP1)。由此，使衬底4的校准结束。
结果，基准标记13A、13B的中心与校准标记24A、24B的中心在X方向、Y方向的间隔成为(XP0-XP1、YP0-YP1)。因此，通过相对于掩模原版Ri校准时的工作台5的坐标(XF0、YF0)，对图1的衬底台6驱动该间隔(XP0-XP1、YP0-YP1)，能使衬底4的校准标记24A、14B的中心(衬底4的中心)与掩模原版Ri的校准标记21A、21B的投影图像中心(曝光中心)高精度地重合。由此状态，驱动图1的衬底台6，使工作台5往X方向、Y方向移动，从而能相对于衬底4上的中心，在所希望的位置对掩模原版Ri的母图案Pi的缩小图像PIi进行曝光。
进行1块衬底4的曝光时，不拘掩模原版Ri的交换，将衬底4空吸附或软吸附在3根支杆构成的工作台5上，在衬底4递进时，使衬底台6以超低速度、超低加速度移动，以免衬底4错位。因此，1块衬底4的曝光中，由于基准标记13A、13B与衬底4的位置关系没有变化，在交换掩模原版Ri时，只要掩模原版Ri对基准标记13A、13B位置重合即可，不必每一块掩模原版检测出衬底4上的校准标记24A、24B的位置。
上面说明了掩模原版Ri与衬底4的对位，也可根据测量标记124A、124B、124C、124D和缝隙标记125的位置信息得到的结果，进行掩模原版Ri与浓度滤光片的相对对位。这时，衬底台6的特性方面有时会因偏摆误差等误差而使衬底4产生微小旋转，从而掩模原版Ri与衬底4的相对姿势产生微小偏移。预先测量或在实际处理中测量这种误差，并控制掩模台2或衬底台6，使其相互抵消，将掩模原版Ri和衬底4的姿势校正成匹配。
这样，一面对图1的N块掩模原版R1至RN的母图案P1至PN的缩小像进行搭接，一面将其在衬底4上的对应曝光单元依次曝光，从而各母图案P1至PN的缩小像又与各自相邻的母图案的缩小像进行画面接合，又受到曝光。由此，在衬底4上周边部预卜重叠的多个曝光单元区组成的被曝光区，对以1/α倍缩小图1的母图案36所得的投影像26进行曝光并复制。此后，对衬底4上的光刻胶进行显影，并实施蚀刻和残留光刻胶图案的剥离，从而衬底4上的投影像26成为图5所示那样的原版图案27，制成工作掩模34。
上面说明的实施方式中，根据掩模原版Ri上形成的图案的图案尺寸及其疏密度，改变照明光学系统1的照明条件，进而随着照明条件的改变，调整浓度滤光片Fj的位置(对掩模共轭面的浓度滤光片Fj的散焦量)后，一面调整浓度滤光片Fj的减光部123的图像宽度(即重叠部宽度)，一面利用分步重复法在衬底4上依次复制掩模原版Ri的图案，从而制造工作掩模34。
这里，调整浓度滤光片Fj的散焦量时，有时会在重叠部的合成曝光量与重叠部以外的曝光量之间产生偏移。这种情况下，通过控制遮光片111、浓度滤光片Fj、掩模原版Ri和衬底4的相对位置，能调整该重叠部的合成曝光量。下面，说明一例该调整方法。
图9A～图9C、图10A～图10C、图11A～图11C、图12A～图14C是说明曝光量分布调整方法用的图。这些图中，为了便于理解，仅示出遮光片、浓度滤光片和掩模原版。首先说明图9A～图9C。
图9A是示出对第1曝光单元区进行曝光时浓度滤光片与掩模原版的相对位置的图，图9B是示出对第1曝光单元区相邻的第2曝光单元区进行曝光时浓度滤光片与掩模原版的相对位置的图，图9C是示出图9A、图9B所示的状态下进行曝光时曝光区的曝光量分布的图。
图9A～图9C中，与图1所示的构件相同的构件标注系统的符号。即，图9A、图9B中，F1、F2是浓度滤光片，111A、111B是遮光片，R1、R2是掩模原版。图9A、图9B中，以投影光学系统3的光轴AX为中心，示出浓度滤光片F1和F2、遮光片111A和111B、以及掩模原版R1和R2，为了便于理解，直线状示出光轴AX，不使其弯折。图1中沿光轴AX依次排列遮光片111A和111B、浓度滤光片Fj以及掩模Ri，但图9A、图9B中，为了便于理解，改换浓度滤光片F1、F2和遮光片111A、111B的排列顺序。关于掩模原版R1、R2，为了规定掩模原版R1、R2上形成的图案的位置，标注与图9A～图9C所示的位置相适应的编号。规定图案位置使，如下文那样记为图案“1”、图案“2”等。
首先，参照图9A说明对第1曝光单元区进行曝光的情况。图9A中，入射到浓度滤光片FI的曝光光IL在对光轴AX垂直的面内具有均匀的曝光量分布，但入射到浓度滤光片F1时，由于在减光部123受到减光，通过浓度滤光片F1后成为标注符号PF1的曝光量分布。图9A～图9C中，表示曝光量分布时，在与光轴AX平行的方向取表示曝光量的轴。
通过浓度滤光片Fj的曝光光入射到遮光片111A、111B，从而整形为规定的形状。图9所示的例子中，将掩模原版R1上形成的图案“1”至图案“11”整形为进行照明的形状。通过遮光片111A、111B的曝光光入射到掩模原版R1时，如标注符号Im1后所示那样，出射反映各种图案形状的像。此像Im1的曝光量分布标注符号PF11。即，通过透光部122的曝光光，其曝光量分布为一定，但通过减光部123的曝光光成为从图案“7”到图案“11”线性衰减的曝光量分布。
图9B示出对第2曝光单元区进行曝光的情况。如图9B所示，通过浓度滤光片F2后，成为标有符号PF2的曝光量分布。图9A和图9B中，为了便于理解，将曝光量分布PF1和曝光量分布PF2当作相同的分布示出。
把对第2曝光单元区进行曝光时的遮光片111A、111B的位置配置在与对第1曝光单元区曝光时的遮光片111A、111B的位置不同的位置。即，遮光片111A、111B将曝光光整形为照明掩模原版R2的图案“7”至图案“17”的形状。
通过遮光片111A、111B的曝光光入射到掩模原版R2时，如标注符号Im2后所示那样，出射反映各种图案形状的像。此像Im2的曝光量分布标注符号PF12。即，通过透光部122的曝光光，其曝光量分布为一定，但通过减光部123的曝光光成为从图案“7”到图案“11”线性衰减的曝光量分布。
图9A所示的像Im1和图9B所示的像Im2按图9C所示的位置关系进行画面接合。即，将图案“7”至图案“11”的像相互重叠，并对重叠部进行曝光、复制。这样受到曝光时，理论上如图9C中标注符号PF13后那样，该重叠部的曝光量等于该重叠部以外的部分的曝光量。图9C中，将第1曝光单元区的曝光位置与第2曝光单元区的曝光位置的距离称为步距SP1。即，步距SP1是对第1曝光单元区曝光后将第2曝光单元区移动到曝光位置的距离。图9A～图9C、图10A～图10C、图11A～图11C、图12A～图12C所示的例子中，将步距SP1设定为21mm，即21000μm。
本实施方式中，“重叠部”是指衬底4上曝光单元区的周边部相互重叠的部分、衬底4上浓度滤光片Fj的减光部123的像相互重叠的部分或衬底4上掩模原版的图案像相互重叠的部分。以上的说明中，中心部分已知，因而不作具体区分。然而，下面的说明中，它们有时不一致，仅称为“重叠部”时，主要指衬底4上曝光单元区周边部相互重叠的部分；为了与其区别，有时将衬底4上浓度滤光片Fj的减光部123的像相互重叠的部分称为“减光像重叠部”，将重叠4上掩模原版的图案像相互重叠的部分称为“图案像重叠部”。
接着，参照图10A～图10C、图11A～图11C和图12A～图12C说明曝光量分布调整方法。下面说明的方法通过使浓度滤光片规定的光能束分布与应复制的图案的相对位置变化，调整将曝光单元周边部相互重叠的重叠部中的曝光量。具体而言，使浓度滤光片与掩模原版的相对位置变化，并使减光像重叠部的宽度变化，从而调整重叠部的曝光量。以下的说明中，举出重叠部和减光像重叠部的宽度为1mm，即1000μm的情况作为例子进行说明。
此情况下，应注意的方面是：减光像重叠部宽度变化10μm时，曝光量按1％的比例变化。即，100％/1000μm＝1％/10μm。用图10A～图10C、图11A～图11C和图12A～图12C的说明中，使掩模原版R1、R2移动，但这时应注意的方面是：移动掩模原版R1、R2，同时也移动衬底4。这时，衬底4的移动量是掩模原版R1、R2的移动量的1/α倍(α是投影光学系统3的缩小倍率)。
图10A～图10C是示出使减光像重叠部宽度减小，并使重叠部曝光量减小时浓度滤光片、遮光片和掩模原版的相对位置关系的例子的图。下面的说明中，为了方便，所说明的情况为：使遮光片111A、111B和掩模原版R1、R2的位置变化，并使变动滤光片F1、F2与掩模原版R1、R2的相对位置变化，而变动滤光片F1、F2的位置不变。但是，也可不移动掩模原版R1、R2，而改变浓度滤光片F1、F2的位置，使相对位置改变。
现在希望重叠部的曝光量减小1％时，可使减光像重叠部的宽度减小10μm。由此，在衬底4上减小第2曝光单元区的曝光时，使衬底4从第1曝光单元区的曝光位置递进21000μm+10μm＝21010μm。
从对比图9A和图10A可知，将遮光片111A和掩模原版部R1往图10A中D1方向移动掩模原版R1上形成的1图案份额。因此，相当于掩模原版R1的图案“1”移动到图9A所示的掩模原版R1的图案“2”的位置。现考虑将重叠部宽度减小10μm的情况，因而掩模原版R1的移动量换算到衬底4上，可为5μm。即，由于投影光学系统3的缩小倍率为1/α，可使掩模原版R1往具有重叠部的方向(即图10A中的D1方向)移动5×αμm。图10A中，由于仅遮光片111A移动，与图9A时相比，对掩模原版R1的照明区变小。如图10A所示，本情况下，形成图案“1”～图案“10”的像Im3。
对第1曝光单元区曝光后，如上文所述，使衬底4移动21010μm，就足以使第2曝光单元区重合到曝光位置。又使遮光片111B和掩模原版R2对图9B所示的位置，往具有重叠部的方向(即图10B中的D2方向)移动5αμm。如图10B所示，本情况下，仅形成图案“8”～图案“17”的像Im4。
图10A所示的像Im3和图10B所示的像Im4按图10C所示的关系进行画面接合。即，将图案“8”的像至图案“10”的像在重叠部曝光。也就是说，使衬底4的步距SP1为SP1+SP2＝21000μm+10μm＝21010μm，并且与图9A～图9C所示的情况相比，使掩模原版R1、R2分别往D1方向和D2方向移动，并进行曝光，从而减小重叠部的曝光量。如图10C所示，重叠部的曝光量分布为分布PF23。
图11A～图11C是示出通过增加减光像重叠部的宽度使重叠部的曝光量增加时的浓度滤光片、遮光片和掩模原版的相对位置关系的例子的图。与图10A～图10C时相同，也能改变浓度滤光片F1、F2的位置，使相对位置改变，而不使掩模原版R1、R2移动。
现希望将重叠部曝光量加大1％时，可将重叠部宽度扩大10μm。因此，在衬底4上对第2曝光单元区进行曝光时，使衬底4从第1曝光单元区递进2100μm-10μm＝20990μm。
又，如图11A所示，将遮光片111A、遮光片111B和掩模原版R1往图中D3的方向移动掩模原版R1上形成1图案的份额(即5αμm)。图11A中，遮光片111A和遮光片111B移动，因而对掩模原版R1的照明区与图9A时相同。如图11A所示，该情况下，形成图案“1”～图案“11”的像Im5。
将第1曝光单元区曝光后，如上文所述，使衬底4移动20990μm，就足以使第2曝光单元区重合到曝光位置。又使遮光片111A、111B和掩模原版R2从图9B所示的位置往没有重叠部的方向(即图11B中的D4方向)移动5αμm。如图11B所示，本情况下，仅形成图案“7”～图案“17”的像Im6。
这些像Im5和像Im6分别与图9A～图9C所示的像Im1和像Im2相同，但曝光量分布和在衬底4上成像的位置不同。例如，图11A中的像Im5与图9A中的像Im1相比，像Im1的图案“1”至图案“6”的像为一定的曝光量分布，但像Im5的图案“1”至图案“7”的像为一定的曝光量分布，成为一定曝光量分布的的部位比像Im1长1个图案。
像Im1的图案“7”的像至图案“11”的像为线性衰减的曝光量分布，曝光量在图案“11”的像的端部平缓地成为0。与此相对应，像Im5的图案“8”的像至图案“11”的像线性衰减，具有该分布的区间比像Im1短1个图案的份额。而且，不同点还有曝光量在图案“11”的像的端部从某值急剧降为0。
图11A所示的像Im5和图10B所示的像Im6按图11C所示的关系进行画面接合。即，将图案“7”的像至图案“11”的像在重叠部曝光。也就是说，使衬底4的步距SP1为SP1-SP3＝21000μm-10μm＝20990μm，并且与图9A～图9C所示的情况相比，使掩模原版R1、R2分别往D3方向和D4方向移动，并进行曝光，从而加大重叠部的曝光量。
图11C中，像Im5的分布PF31和像Im6的分布PF32的重叠部的曝光量加大，因而重叠部的曝光量分别为分布PF33。
如图11A和图11B所示，遮光片111A、111B将浓度滤光片F1、F2的减光部123的一部分遮光，这是为了使一面对应的部分不存在图案。结果，图11C中可发现减光像重叠部的宽度不变，但没有遮光片111A、111B等遮光物时，减光像重叠部的宽度变化(扩大)。
图11A～图11C所示的方法中，使重叠部的曝光量加大时，如图11A所示，图案“11”的端部的曝光量分布PF31急剧变化，同时如图11B所示，图案“7”的端部的曝光量分布PF33急剧变化。存在这种急剧变化时，可认为有关部位上形成的图案的线宽也可能急剧变化。下面说明解决此问题的方法，
图12A～图12C是示出因加大减光像重叠部的宽度而使重叠部的曝光量加大时浓度滤光片、遮光片和掩模原版的相互位置关系的变换例的图。与图10A～图10C和图11A～图11C时相同，也可改变浓度滤光片F1、F2的位置，使相对位置变化，而不移动掩模原版R1、R2。
不同点是图11A中使遮光片111A和遮光片111B都移动，但图12A中仅使遮光片111A往图中D3的方向移动。由于不移动遮光片111B，能获得包含图11A得不到的图案“12”的像Im7。这时，可获得在图案“12”的端部平缓地降为0的曝光量分布PF41。不同点还有图11B中使遮光片111A和遮光片111B都移动，但图12B中仅使遮光片111B往图中D4的方向移动。由于不移动遮光片111A，能获得包含图11B得不到的图案“6”的像Im8。这时，可获得在图案“6”的端部平缓地降为0的曝光量分布PF 42。
图12A所示的像Im7和图12B所示的像Im8按图12C所示的关系进行画面接合。即，将图案“7”的像至图案“12的像在重叠部曝光。也就是说，与图11A～图11C时相同，衬底4的步距SP1为SP1-SP3，掩模原版R1、R2的移动量也与图11A～图11C时相同，但掩模原版R1、R2上画的图案在具有重叠部的方向延伸或扩充，通过图12A中不使遮光片111B移动，图12B中不使遮光片111A移动，扩大重叠部的宽度。这时，重叠部的曝光量分布为分布PF43，与图12C的曝光量分布PF33相比，变化平缓，能抑制线宽急剧变化。
如以上所说明，通过控制遮光片111、浓度滤光片Fj、掩模原版Ri和衬底4的相对位置，能校正照明条件变化带来的重叠部中合成曝光量的变化。由此，能根据掩模原版上形成的图案的图案尺寸和疏密度，设定照明光学系统1的照明条件，使OPE特性最佳，同时不产生照明条件改变(即入射到浓度滤光片Fj的曝光光IL的入射角或角度范围变化)造成的重叠部宽度变化，而且还能高精度调整重叠部中的合成曝光量，因而能以高精度形成线宽均匀的图案。也可未必将重叠部的合成曝光量设定得等于重叠部以外的曝光量，可利用上述方法将重叠部的合成曝光量成不同于(即小于或大于)重叠部以外的曝光量。
以上说明的实施方式中，通过调整对掩模共轭面PL1的浓度滤光片Fj的散焦量，调整重叠部的宽度，即调整衬底4上的浓度滤光片Fj的减光部123的图像宽度，但也可预先准备多个设定各种减光部123的宽度的浓度滤光片，并根据设定的照明条件切换浓度滤光片Fj。
例如，上述的例子中，在衬底4上复制图案尺寸为360nm的图案时，将照明σ设定为0.55，使用减光部123的宽度为1368μm的浓度滤光片Fj，并将对掩模共轭面PL1的浓度滤光片的散焦量d取为1500μm，从而使重叠部的宽度为1000μm。
不使对掩模共轭面PL1的散焦量变化，而通过交换浓度滤光片调整重叠部宽度时，可用形成具有用变换上述式6所得的下面的式8表示的宽度a的减光部123的浓度滤光片。
a＝WG3/(M  N)-2  d  tanθ-b    ……(8)
具体而言，上述式8中，作为重叠部的宽度，代入WG＝1000μm、M＝2、N＝1/4，d＝1500μm，θ＝18.6，b＝0，则a＝990μm。即，复制图案尺寸200nm的图案时，可将照明σ设定为0.85，使OPE特性最佳，并且不使对掩模共额面PL1的散焦量1500μm变化，而交换按990μm的宽度形成减光部123的浓度滤光片。
预先准备多个浓度滤光片，不是仅着眼于重叠部的宽度变化地进行设计，最好调整点的间距，以便能校正照明条件变化带来的合成曝光量的变化。也可例如用液晶元件构成浓度滤光片，使减光部123的宽度a可随照明条件改变而改变，以代替进行浓度滤光片的交换。
以上说明的实施方式中，举出将浓度滤光片Fj用作设定装置(减光手段)的情况为例，进行了说明，但也能用浓度滤光片以外的设定装置。例如，利用图13所示的遮光机构BL，也能达到与浓度滤光片相同功能。图13是示出形成倾斜分布的另一组成例的图。
此遮光机构BL具有与图1所示的掩模遮光机构基本相同的机构，具有4块活动式遮光片及其驱动机构(未示出)，并由其组成。通过将这4块遮光片127A～127D分别设定在适当的位置，由各遮光片127A～127D在投影光学系统3的视场内形成矩形照明区。
将该照明区设定成大小基本上对应于衬底4上的曝光单元区(应复制到曝光单元区的掩模图案)。曝光中，以规定的速度连续移动这4块遮光片127A～127D中的一块或多块，使其对曝光光IL通过的照明光学系统1进退，因而能倾斜状设定遮光片127A～127D的前端缘128A～128D的移动区的透射光量。
在各曝光单元区的画面接合部所对应的部分使遮光片127A～127D全部移动或有选择地移动，从而能使该画面接合部的曝光量随着往外侧倾斜状减小，实现与浓度滤光片相同的功能。此减光用遮光机构BL在需要各遮光片127A～127D的驱动机构方面结构比浓度滤光片略为复杂，但其优点在于，不需要浓度滤光片那样根据曝光单元区准备多个以进行交换，用单一机构就能灵活应对。
使用图13所示的遮光机构BL时，由于例如将各遮光片127A～127D配置成从掩模共轭面散焦的状态，也产生与浓度滤光片相同的问题。因此，构成使整个遮光机构BL能随着照明条件的改变往Z方向移动。或者，由于各遮光片127A～127D根据其移动设定透射光量，在照射曝光光IL的状态下，前端缘128A～128D的移动区相当于浓度滤光片Fj的减光部123。因此，使前端缘128A～128D的移动区可随照明条件的改变而变化。即，可通过改变与沿照明光学系统1的光轴AX的方向(图1中为Z方向)正交的方向(图1中为X方向或Y方向)上的遮光片127A～127D中的至少1个(例如为了使衬底4上的曝光光IL的累积光量分布在周边(重叠部)逐渐减小而在曝光光IL照射中被移动的遮光片)的移动量，校正重叠部的宽度变化。使用遮光机构BL时，为了校正重叠部的宽度，可调整沿照明光学系统1的光轴AX的方向(Z方向)和与光轴AX正交的方向(X方向或Y方向)中的至少一方上的遮光机构BL的位置。也可将遮光机构BL与浓度滤光片Fj并用。这时，为了校正重叠部的宽度变化，可调整遮光机构BL和浓度滤光片Fj中至少一方的位置。遮光机构BL可与上述掩模遮光机构110分开设置，但通过兼用上述掩模遮光机构110，可不专门设置遮光机构BL。
上述实施方式中，所说明的掩模曝光装置使用多个掩模原版Ri，在坯料4上对图案依次一面进行画面接合，一面复制，但也同样可用于器件曝光装置(例如制造半导体元件或液晶显示元件等的曝光装置)，用这样制造的或利用别的方法制造的多个工作掩模，不在衬底(坯料)4上，而代之以在器件衬底(晶片、玻璃片)上依次对图案一面进行画面接合，一面复制。
上述实施方式中，用具有微小开口54的照度分布检测传感器126检测出曝光光IL的强度分布，但也可用线传感器或者1维或2维CCD等检测出曝光光IL谋求缩短强度分布的测量时间。上述实施方式中，在照明光学系统内设置浓度滤光片Fj，但例如也可配置成靠近掩模，或者还可在投影光学系统3形成掩模图案的中间像(一次像)时，配置在该中间像的形成面或其附近。将棒状积分器(内表面反射型积分器)用作光积分器106时，可将浓度滤光片配置成靠近与掩模的图案形成面大致共轭配置棒状积分器的出射面。与浓度滤光片相同，掩模遮光机构110也可设置在照明光学系统外。掩模遮光机构110具有4块遮光片111，但其结构可任意，例如也可用2块L字形的遮光片。
上述实施方式中，曝光单元区的形状为矩形，未必是矩形，例如可为5角形、6角形。其它多角形。各曝光单元区和曝光单元区不必形状相同，可为不同形状和大小。进行画面接合的部分的形状不必是长方形，可为Z形带状、蠕动带状、其它形状。本申请说明书中的“画面接合”，其含义不仅指使图案接合，而且包括按所希望的位置关系对图案和图案进行配置(即不存在图案的接合部)。也可不在多个曝光单元区的重叠部(多重曝光的周边部)进行图案复制。
也可每一单元图案划分放大工作掩模34上形成的器件图案所得的器件掩模，例如分为密集图案和孤立图案，形成掩模原版，以消除或减少衬底4上的母图案接合部。这时，根据工作掩模的前级图案，有时在衬底4上的多个区分别复制1块掩模原版的母图案，因而能减少用于制造工作掩模的掩模原版的数量。或者，可按功能块单元划分该放大的图案，例如分别将CPU、DRAM、SRAM、A/D变换器、D/A变换器作为1个单元，在多块掩模原版上分别形成至少1个功能块。这点在制造半导体元件等的器件制造用的曝光装置中也完全相同，也可按功能块单元划分应在器件衬底上形成的电路图案的放大图案，以形成多个工作掩模。
部分复制在衬底上周边部局部重叠的多个曝光单元区的图案不必全部不同，例如至少2个曝光单元区中复制的图案可以相同。上述实施方式中，用多块掩模，以针脚式连接方式分别对多个曝光单元区进行曝光，但只用一块形成多个图案的掩模也同样可进行针脚式连接方式的曝光。衬底式各曝光单元区的曝光不仅可用上述实施方式中采用的静止曝光方式，而且可用同步移动掩模和衬底的扫描曝光方式进行。此扫描曝光方式中，也与掩模和衬底的移动同步地移动浓度滤光片。根据上述实施方式，例如即使在针脚式连接方式的曝光(搭接曝光)时改变照明条件，也能在衬底上周边部局部重叠的多个曝光单元区，全部形成线宽均匀的微细图案，同时即使线宽不同的图案混杂，也能每一图案以正确的线宽形成，即可在衬底上高逼真度地形成该混杂图案。
上述实施方式中，将KrF准分子激光(波长248nm)用作曝光用照明光，但也可用g线(波长436nm)、i线(波长365nm)、ArF激光(波长193nm)、F2激光(波长157nm)或Ar2激光(波长126nm)等。将F2激光器作为光源的曝光装置中，例如采用反射折射光学系统作为投影光学系统，同时照明光学系统和投影光学系统中使用的折射光学构件(透镜单元)全部为硅石，而且例如用氦气置换激光光源、照明光学系统、照明相同和投影光学系统内的空气，同时也用氦气填充在照明光学系统与投影光学系统之间和投影光学系统与衬底之间。
使用F2激光器的曝光装置中，使用的掩模和浓度滤光片由氟石、掺氟的合成石英、氟化镁、LiF、LaF3、锂钙铝萤石(ラィカフ晶体)或水晶制造。
也可用具有例如在波长248nm、193nm或157nm上振荡的频谱的YAG激光器等高次谐波固体激光器，以代替准分子激光器。
还可使用例如在掺铒(或铒和钇两者)光纤放大器中放大DFB半导体激光器或光纤激光器激励的红外区或可见区的单一波长激光，并且用非线性光学晶体将波长变换到紫外光的高次谐波。
例如，设单一波长激光器的振荡波长为1.51～1.59μm的范围内，则输出振荡波长189～199nm范围内的8倍高次谐波或振荡波长151～159nm范围内的10倍高次谐波。尤其设振荡波长为1.544～1.553μm的范围内，则可得193～194nm范围内的8倍高次谐波，即与ArF准分子激光器波长大致相同的紫外光；设振荡波长为1.57～1.58μm的范围内，则可得157～158nm范围内的10倍高次谐波，即与F2激光器波长大致相同的紫外光。
设振荡波长为1.03～1.12μm的范围内，则输出振荡波长147～160nm范围内的7倍高次谐波，尤其设振荡波长为1.099～1.106μm的范围内，则输出振荡波长157～158nm范围内的7倍高次谐波，即与F2激光器波长大致相对的紫外光。作为单一波长振荡激光器，使用掺钇光纤激光器。也可用激光等离子光源或SOR产生的软X射线区，例如波长13.4nm或11.5nm的EUV(ExtremeUltra Violet：极紫外)光。
本发明不仅可用于分步重复方式曝光装置，而且可用于分布扫描方式的曝光装置。投影光学系统不仅可用缩小的相同，而且可用等倍系统或放大系统(例如制造液晶显示器或等离子显示器用的曝光装置)。投影光学系统可用反射光学系统、照射光学系统或反射折射光学系统。还可将本发明用于接近式曝光装置、镜透射校准器和例如国际公开WO99/49504号专利等揭示的在投影光学系统与晶片之间填充液体的浸液型曝光装置。
本发明不仅是制造光掩模和半导体元件中用的曝光装置，而且可用于制造包含液晶显示元件等的显示器，制造在玻璃片上复制器件图案的曝光装置，制造在陶瓷圆片上复制器件图案的曝光装置，制造摄像元件、(CCD等)、微型机器和DNA片等的曝光装置。
用于光掩模(工作掩模)制造以外的曝光装置利用真空吸附或静电吸附将复制器件图案的被曝光衬底(器件衬底)保持在衬底台6上。使用EUV光的曝光装置中采用反射型掩模，接近式X射线曝光装置或电子束曝光装置等则用透射型掩模(型版掩模、薄膜掩模)，因而作为掩模原版，使用硅晶片等。
将多个透镜构成的照明光学系统、投影光学系统装入曝光装置主体，进行光学调整，同时将许多机械部件组成的掩模台和衬底台装入曝光装置主体，连接布线和管线，并且进行总调(电调整、工作确认等)，从而能制造本实施方式的曝光装置。最好在管理温度和清净度的清净室内进行曝光装置的制造。
通过进行器件功能和性能设计的步骤、根据此设计步骤利用上述实施方式的曝光装置制造工作掩模的步骤、从硅材料制造晶片的步骤、利用上述实施方式的曝光装置在晶片上对掩模图案进行曝光并复制的步骤、器件组装步骤(包括切割成片工序、压焊工序、封装工序)、检查步骤等，制造半导体器件。
当然，本发明不限于上述各实施方式，可在本发明范围内作各种改变。
根据本发明，即使照明条件改变，也校正成倾斜状设定累积能量的周边部的宽度不变，因而将最佳照明条件不加限制地用于复制的图案。而且，将该周边部和其相邻周边部相互重叠的重叠部的累积能量可达到均匀无起伏，同时使该重叠部和该重叠部以外的部分的累积能量实质上一致。结果，能高精度形成目标线宽的微细图案。
本揭示与2002年1月29日提出的日本国专利申请第2002-20336号包含的主题关联，将其全部揭示作为参考事项明确地编入本说明书。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1、一种曝光装置，以图案为中介，分别对感应物体上周边部局部重叠的多个区域照射光能束，其特征在于，具有
设定成所述光能束照射造成的所述周边部上的累积能量为逐渐减小的分布的设定装置、以及
校正随所述图案的照明条件改变而产生的所述周边部的宽度变化的校正装置。
2、如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述设定装置包含具有使所述光能束在所述周边部所对应的部分的透射能量逐渐减小的衰减部的浓度滤光片。
3、如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述设定装置包含对所述浓度滤光片的沿所述光能束的前进路径的方向的位置进行调整的位置调整装置，
所述校正装置根据所述照明条件的改变，改变所述浓度滤光片的位置，从而进行所述校正。
4、如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述设定装置包含所述衰减部的宽度相互不同的多个浓度滤光片；
所述校正装置根据所述照明条件的改变，交换配置在所述光能束前进路径上的所述浓度滤光片，从而进行所述校正。
5、如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述设定装置包含具有所述光能束的在所述周边部所对应的部分照射该光束的期间移动的遮光片的遮光装置、以及对所述遮光装置在沿所述光能束前进路径的方向和与该前进路径正交的方向的至少一方上的位置进行调整的调整装置，
所述校正装置根据所述照明条件的改变，改变所述遮光装置的位置，从而进行所述校正。
6、如权利要求1至5中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
所述校正装置通过调整配置在从所述设定装置至所述图案的所述光能束的前进路径上的光学系统的光学特性，进行所述调整。
7、(修改)如权利要求1至5中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
通过使所述设定装置规定的所述光能束的分布与所述图案的相对位置变化，调整将所述周边部相互重叠的重叠部的累积能量。
8、一种曝光方法，其特征在于，
为了在感应物体上将图案分别复制到周边部局部重叠的多个区域，通过设定成所述周边部上的累积能量为逐渐减小的分布的设定装置，用光能束照射所述各区域，并且具有以下各步骤：
根据所述图案的结构改变照明条件的照明条件更改步骤；
根据所述照明条件校正所述周边部的宽度的校正步骤。
9、如权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，
所述校正步骤包含调整所述设定装置的沿所述光能束的前进路径的方向的位置的位置调整步骤。
10、如权利要求9所述的曝光方法，其特征在于，
所述设定装置包含在所述周边部所对应的部分使所述光能束的能量逐渐减小的浓度滤光片，并且在所述校正步骤校正所述浓度滤光片的位置。
11、(修改)如权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，
所述设定装置在所述光能束照射期间使规定所述光能束的照射区的遮光装置移动，并且在所述校正步骤调整沿所述光能束的前进路径的方向和与所述前进路径正交的方向中的至少一方上的所述遮光装置的位置。
12、如权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，
所述校正步骤包含调整配置在从所述设定装置至所述图案的所述光能束前进路径上的光学系统的光学特性的调整步骤。
13、如权利要求8至12中任一项所述的曝光方法，其特征在于，还具有
通过使所述设定装置规定的所述光能束的分布与所述图案的相对位置变化调整将所述周边部相互重叠的重叠部的累积能量的能量调整步骤。
14、一种器件制造方法，其特征在于，
包含用权利要求13所述的曝光方法在物体上形成电路图案的工序。
15、(增加)一种曝光装置，具有对图案照射光能束的照明系统，以所述图案为中介，用所述光能束分别对感应物体上的多个区域进行曝光，其特征在于，具有
配置在所述光能束的光路上将所述感应物体上涉及规定方向的所述光能束的强度分布实质上设定成梯形的光学装置、
通过使所述照明系统的光瞳面上的所述光能束的强度分布变化而改变基于所述光能束的所述图案的照明条件的改变装置、以及
对因所述照明条件改变而产生的所述光能束强度分布中强度逐渐减小的端部的宽度变化进行校正的校正部。
16、(增加)如权利要求15所述的曝光装置，其特征在于，
所述校正装置根据所述照明条件的改变，使所述光学系统的位置变化，以校正所述端部的宽度变化。
17、(增加)如权利要求15或16所述的曝光装置，其特征在于，
所述校正装置调整配置在所述光学装置与所述感应物体之间的光学系统的光学特性，以校正所述端部的宽度变化。
18、(增加)如权利要求15或16所述的曝光装置，其特征在于，
所述改变装置配置在产生所述光能束的光束源与所述照明系统的光积分器之间，同时具有可交换地配置在所述照明系统内的多个衍射光学元件、以及沿所述照明系统的光轴活动的多个光学元件。

Claims (14)

1、一种曝光装置，以图案为中介，分别对感应物体上周边部局部重叠的多个区域照射光能束，其特征在于，具有
设定成所述光能束照射造成的所述周边部上的累积能量为逐渐减小的分布的设定装置、以及
校正随所述图案的照明条件改变而产生的所述周边部的宽度变化的校正装置。
2、如权利要求1所述的曝光装置，其特征在于，
所述设定装置包含具有使所述光能束在所述周边部所对应的部分的透射能量逐渐减小的衰减部的浓度滤光片。
3、如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述设定装置包含对所述浓度滤光片的沿所述光能束的前进路径的方向的位置进行调整的位置调整装置，
所述校正装置根据所述照明条件的改变，改变所述浓度滤光片的位置，从而进行所述校正。
4、如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述设定装置包含所述衰减部的宽度相互不同的多个浓度滤光片；
所述校正装置根据所述照明条件的改变，交换配置在所述光能束前进路径上的所述浓度滤光片，从而进行所述校正。
5、如权利要求2所述的曝光装置，其特征在于，
所述设定装置包含具有所述光能束的在所述周边部所对应的部分照射该光束的期间移动的遮光片的遮光装置、以及对所述遮光装置在沿所述光能束前进路径的方向和与该前进路径正交的方向的至少一方上的位置进行调整的调整装置，
所述校正装置根据所述照明条件的改变，改变所述遮光装置的位置，从而进行所述校正。
6、如权利要求1至5中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
所述校正装置通过调整配置在从所述设定装置至所述图案的所述光能束的前进路径上的光学系统的光学特性，进行所述调整。
7、如权利要求1至6中任一项所述的曝光装置，其特征在于，
通过使所述设定装置规定的所述光能束的分布与所述图案的相对位置变化，调整将所述周边部相互重叠的重叠部的累积能量。
8、一种曝光方法，其特征在于，
为了在感应物体上将图案分别复制到周边部局部重叠的多个区域，通过设定成所述周边部上的累积能量为逐渐减小的分布的设定装置，用光能束照射所述各区域，并且具有以下各步骤：
根据所述图案的结构改变照明条件的照明条件更改步骤；
根据所述照明条件校正所述周边部的宽度的校正步骤。
9、如权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，
所述校正步骤包含调整所述设定装置的沿所述光能束的前进路径的方向的位置的位置调整步骤。
10、如权利要求9所述的曝光方法，其特征在于，
所述设定装置包含在所述周边部所对应的部分使所述光能束的能量逐渐减小的浓度滤光片，并且在所述校正步骤校正所述浓度滤光片的位置。
11、如权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，
所述设定装置在所述光能束照射期间使规定所述光能束的照射区的遮光装置移动，并且在所述校正步骤调整沿所述光能束的前进路径的方向和与所述前进路径正交的方法中的至少一方上的所述遮光装置的位置。
12、如权利要求8所述的曝光方法，其特征在于，
所述校正步骤包含调整配置在从所述设定装置至所述图案的所述光能束前进路径上的光学系统的光学特性的调整步骤。
13、如权利要求8至12中任一项所述的曝光方法，其特征在于，还具有
通过使所述设定装置规定的所述光能束的分布与所述图案的相对位置变化调整将所述周边部相互重叠的重叠部的累积能量的能量调整步骤。
14、一种器件制造方法，其特征在于，
包含用权利要求13所述的曝光方法在物体上形成电路图案的工序。
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