JP2001166497A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の投影光学系を介してマスクに形成され
たパターンの像を基板上に転写するに際し、基板上に形
成されるパターンの寸法が各投影領域において均一化で
きる露光方法及び露光装置を提供することを目的とす
る。 【解決手段】 露光装置１は、複数の照明光学系４に対
応して配された複数の投影光学系５と、基板Ｗに形成さ
れたパターンの寸法を計測する寸法計測系３０と、寸法
計測系３０の計測結果に基づいて、照明光学系４の露光
光の照射量、照明光学系４の光学特性、投影光学系５の
光学特性のうち少なくとも１つを、投影領域のそれぞれ
を決定する光学系４、５ごとにそれぞれ個別に変更する
制御系７とを備えているので、各投影領域ごとのパター
ンの寸法をそれぞれの光学系４、５の特性の違いの影響
を受けること無く均一にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の照明光学系
からマスクに露光光を照明し、前記各照明光学系に対応
して配された複数の投影光学系を介して前記マスクのパ
ターンの像を基板上に転写する露光方法及び露光装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータやテレビ
ジョン受像機の表示素子として液晶表示基板が多用され
るようになっている。この液晶表示基板は、ガラス基板
上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の
形状にパターンニングして作られる。このリソグラフィ
のための装置として、マスク上に形成された原画パター
ンを投影光学系を介してガラス基板上のフォトレジスト
層に露光する投影露光装置が用いられている。

【０００３】ところで、最近では液晶表示基板の大面積
化が要求されており、それに伴って投影露光装置におい
ても露光領域（ショット領域）の拡大が望まれている。
このショット領域の拡大の手段として、複数の投影光学
系を有する走査型露光装置が挙げられる。この走査型露
光装置は、光源から射出された光束の光量を均一化する
フライアイレンズ等を含む照明光学系と、この照明光学
系によって光量を均一化された光束を所望の形状に整形
してマスクのパターン領域を照明する視野絞りとを複数
備えている。

【０００４】そして、マスクは、複数配置された照明光
学系のそれぞれから射出される光束によって異なる領域
（照明領域）をそれぞれ照明される。マスクを透過した
光束は、それぞれ各照明光学系に対応して設けられた投
影光学系を介してガラス基板上の異なる投影領域にマス
クのパターンの像を結像する。そして、マスクとガラス
基板とを同期させつつ投影光学系に対して走査すること
によって、マスク上のパターン領域の全面がガラス基板
上に転写される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した構成の走査型
露光装置においては、マスクに形成されたパターンの像
は複数の投影光学系によって分割されてガラス基板上に
投影される。この場合、分割されたパターンの像は隙間
無くあるいは所定量だけオーバーラップするようにガラ
ス基板上に投影される。このような複数の投影光学系を
備える露光装置において、基板上の各投影領域（各投影
光学系からの露光光によって照射される基板上の各領
域）に形成されるパターンの線幅は均一化されることが
望ましい。しかしながら各々の投影光学系の特性（結像
特性など）に差があると、複数の照明光学系のそれぞれ
の照射量を均一にしても基板に形成されるパターンの線
幅が投影領域毎に異なるという問題があった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、複数の照明光学系からマスクに露光光を照明
し、各照明光学系に対応して配された複数の投影光学系
を介してマスクに形成されたパターンの像を基板上に転
写するに際し、基板上に形成されるパターンの線幅が各
投影領域において均一化できる露光方法及び露光装置を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、実施の形態に示す図１〜図９に対応付けし
た以下の構成を採用している。請求項１に記載の露光方
法は、複数の照明光学系（４ａ〜４ｇ）からマスク
（Ｍ）に露光光を照明し、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の
それぞれに対応して配された複数の投影光学系（５ａ〜
５ｇ）を介してマスク（Ｍ）のパターンの像を基板
（Ｗ）上に転写する露光方法において、予め、基板
（Ｗ）上における投影光学系（５ａ〜５ｇ）のそれぞれ
に対応する投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）の露光光の照射量を
所定量に設定して露光処理を行い、この露光処理によっ
て基板（Ｗ）上に形成された各投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）
に対応するパターンの像のそれぞれの寸法を計測し、こ
の計測結果に基づいて各寸法が目標値となるように、照
明光学系（４ａ〜４ｇ）の露光光の照射量、照明光学系
（４ａ〜４ｇ）の光学特性、投影光学系（５ａ〜５ｇ）
の光学特性のうち少なくとも１つを、投影領域（Ｐａ〜
Ｐｇ）のそれぞれを決定する光学系（４ａ〜４ｇ、５ａ
〜５ｇ）ごとにそれぞれ個別に変更することを特徴とす
る。

【０００８】本発明によれば、基板（Ｗ）上の各投影領
域（Ｐａ〜Ｐｇ）に形成されたパターンの寸法のそれぞ
れの計測結果に基づいて、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の
露光光の照射量、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の光学特
性、投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光学特性のうち少なく
とも１つを、投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）のそれぞれを決定
する光学系（４ａ〜４ｇ、５ａ〜５ｇ）ごとにそれぞれ
個別に変更することにより、各光学系（４ａ〜４ｇ、５
ａ〜５ｇ）の特性に違い等がある場合でもこれらの影響
を受けることなく基板（Ｗ）上の複数の投影領域（Ｐａ
〜Ｐｇ）に形成されるパターンの寸法を確実に一致する
ことができる。このとき、予め、基板（Ｗ）上の各投影
光学系（５ａ〜５ｇ）に対応する投影領域（Ｐａ〜Ｐ
ｇ）の露光光の照射量を例えば均一にするなど所定量に
設定して露光処理を行うことにより、形成されるパター
ンの寸法はある程度一致する。そして、このパターンの
寸法を計測することにより、計測は、例えば短い処理時
間を実現することができるなど、効率良く行われる。な
お、寸法とは、パターンの線幅や間隔、パターン位置な
ど、基板Ｗの板面に沿う方向の寸法値を指す。この場
合、ホール状のパターンの径も含まれる。また、投影領
域とは、各投影光学系からの露光光によって照射される
基板上の各領域を指す。

【０００９】このとき、請求項２に記載のように、照明
光学系（４ａ〜４ｇ）のそれぞれの露光光の照射量を変
更する際、露光光の照射量変化量とパターンの像の寸法
変化量との関係を予め求め、この関係に基づいて照明光
学系（４ａ〜４ｇ）の露光光の照射量を変更することに
よって、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の最適な露光光の照
射量が効率良く求められる。

【００１０】請求項７に記載の露光装置は、光源（１
１）からの露光光をマスク（Ｍ）に照明する複数の照明
光学系（４ａ〜４ｇ）と、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の
それぞれに対応して配され、露光光によって照明される
マスク（Ｍ）のパターンの像を基板（Ｗ）上に転写する
複数の投影光学系（５ａ〜５ｇ）とを備えた露光装置に
おいて、基板（Ｗ）上に形成された投影光学系（５ａ〜
５ｇ）のそれぞれの投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）に対応する
パターンの像の寸法を計測する寸法計測系（３０）と、
寸法計測系（３０）の計測結果に基づいて、照明光学系
（４ａ〜４ｇ）の露光光の照射量、照明光学系（４ａ〜
４ｇ）の光学特性、投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光学特
性のうち少なくとも１つを、投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）の
それぞれを決定する光学系（４ａ〜４ｇ、５ａ〜５ｇ）
ごとにそれぞれ個別に変更する制御系（７）とを備える
ことを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、基板（Ｗ）上の各投影領
域（Ｐａ〜Ｐｇ）のパターンの寸法は寸法計測系（３
０）によって計測され、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の露
光光の照射量、照明光学系（４ａ〜４ｇ）の光学特性、
投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光学特性のうち少なくとも
１つがこの寸法計測系（３０）の計測結果によってそれ
ぞれ変更される。このように、各照明光学系（４ａ〜４
ｇ）の露光光の照射量、各照明光学系（４ａ〜４ｇ）の
光学特性、各投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光学特性は、
基板（Ｗ）上の各投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）に形成された
それぞれのパターンの寸法の計測結果に基づいて調整さ
れるので、例えばそれぞれの光学系（４ａ〜４ｇ、５ａ
〜５ｇ）の特性などが異なっている場合においてもこれ
らの影響を受けること無く、基板（Ｗ）上に形成される
投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）ごとのパターンの寸法は均一化
される。

【００１２】このとき、請求項８に記載のように、基板
（Ｗ）上における投影光学系（５ａ〜５ｇ）のそれぞれ
に対応する投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）の露光光の照射量を
計測する照射量計測系（２２）を設けるとともに、制御
系（７）は、照射量計測系（２２）の計測結果に基づい
て照明光学系（４ａ〜４ｇ）のそれぞれの露光光の照射
量を変更可能とすることにより、各照明光学系（４ａ〜
４ｇ）の露光光の照射量の調整は、例えば基板（Ｗ）上
の各投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）における露光光の照射量を
照射量計測系（２２）によって計測し、このときの各照
射量が均一になるように各照明光学系（４ａ〜４ｇ）の
照射量を調整した後、寸法計測系（３０）の計測結果に
基づいて行われる。

【００１３】請求項３に記載の露光方法や請求項９に記
載の露光装置のように、投影光学系（５ａ〜５ｇ）の光
学特性としてそれぞれの焦点位置を焦点位置調整装置
（５８、５８ａ、６１、６１ａ、ＬＣ）を用いて変更す
ることにより、投影光学系の解像力が変化してパターン
の像の見かけ上の寸法が変化するので、基板（Ｗ）上の
複数の投影領域（Ｐａ〜Ｐｇ）に形成されるそれぞれの
パターンの寸法を調整することができる。

【００１４】また、請求項４に記載の露光方法や請求項
１０に記載の露光装置のように、照明光学系（４ａ〜４
ｇ）の光路上の所定の位置に、露光光を通過可能な可変
の開口を有する光学部材（７０）を設け、この光学部材
（７０）の開口を変更することによっても、解像力が変
化するので、パターンの寸法を調整することができる。

【００１５】あるいは、請求項５に記載の露光方法や請
求項１１に記載の露光装置のように、投影光学系（５ａ
〜５ｇ）の光学特性としてそれぞれの開口数を開口数調
整装置（８０）を用いて変更することによっても、パタ
ーンの像の見かけ上の寸法が変化するので、形成される
パターンの寸法を調整することができる。

【００１６】さらには、請求項６に記載の露光方法や請
求項１２に記載の露光装置のように、照明光学系（４ａ
〜４ｇ）の光学特性としてこの照明光学系（４ａ〜４
ｇ）のそれぞれによる露光光の波長を波長調整装置（１
３）を用いて変更することによっても、パターンの寸法
を調整することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】《第１実施形態》以下、本発明の
露光方法及び露光装置の第１実施形態について図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の露光装置の概略構
成図であり、図２は図１のうち、マスクＭ及び基板Ｗを
保持したキャリッジ９を説明するための斜視図である。

【００１８】図１、図２において、露光装置１は、光源
１１からの光束（露光光）をマスクＭに照明する複数の
照明光学系４（４ａ〜４ｇ）と、この照明光学系４内に
配され、光束を通過させる開口Ｓの面積を調整してこの
光束によるマスクＭの照明範囲を規定する視野絞り８
と、これら各照明光学系４に対応して配され、露光光に
よって照明されるマスクＭのパターンの像を基板Ｗ上に
転写する複数の投影光学系５（５ａ〜５ｇ）と、各照明
光学系４の露光光の照射量を調整する制御部（制御系）
７とを備えている。

【００１９】さらにこの露光装置１には、基板Ｗ上に形
成された各投影光学系５に対応する位置（投影領域）の
パターンの像の形状のうち、寸法を計測する寸法計測系
３０が備えられており、制御部７は寸法計測系３０の計
測結果に基づいて各照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照
射量を独立して調整可能となっている。また、基板Ｗは
キャリッジ９のうち下段側に設けられている基板ステー
ジ９ａに保持されており、一方、マスクＭはキャリッジ
９の上段側に設けられているマスクステージ９ｂに保持
されている。そして、これら基板Ｗ及びマスクＭはキャ
リッジ９によって一体的に保持されている。

【００２０】照明光学系４は、超高圧水銀ランプ等から
なる光源１１と、この光源１１を駆動するための光源駆
動部（電源）１１ａと、光源１１から射出された光束を
集光する楕円鏡１２と、この楕円鏡１２によって集光さ
れた光束のうち露光に必要な波長のみを通過させる波長
フィルタ（波長調整装置）１３と、この波長フィルタ１
３を通過した光束を均一な照度分布の光束に調整するフ
ライアイレンズ１５と、レンズ系１４、１６、１７とを
備えている。このとき、視野絞り８はフライアイレンズ
１５からの光束が入射されるレンズ系１６とレンズ系１
７との間に配されている。

【００２１】照明光学系４は複数（本実施形態では４ａ
〜４ｇの７つ）配置されており（但し、図１中では便宜
上レンズ系１７に対応するもののみ示している）、複数
の照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれから射出された露光
光はマスクＭ上の異なる少量域（照明領域）をそれぞれ
照明する。

【００２２】視野絞り８は、例えば平面Ｌ字状に屈曲す
る一対の羽根を光束の光軸と直交させた状態で組み合わ
せて矩形状の開口Ｓを生じさせるものであって、これら
の羽根は図示しない駆動機構によって光軸と直交する面
内で移動可能とされている。すなわち視野絞り８はこれ
ら羽根の位置の変化に伴って開口Ｓの大きさを変化可能
とされており、フライアイレンズ１５から入射される光
束のうち開口Ｓを通過した光束（露光光）のみをレンズ
系１７側に送るようになっている。この視野絞り８は、
各照明光学系４ａ〜４ｇに対応するように複数設けられ
ている。

【００２３】マスクステージ９ｂに保持されているマス
クＭには、基板Ｗに転写されるべきパターンが形成され
ている。そして、各視野絞り８によりその照明領域を規
定され各レンズ系１７を透過した各露光光によって、マ
スクＭは異なる領域（照明領域）をそれぞれ照明される
ようになっている。

【００２４】照明光学系４ａ〜４ｇの各光路中のうち、
フライアイレンズ１５とレンズ系１６との間にはハーフ
ミラー１８が設けられている。このハーフミラー１８は
照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれの光束の一部をレンズ
系１９を介してディテクタ２０に入射させるようになっ
ている。このディテクタ２０は、各照明光学系４ａ〜４
ｇに対応して複数（この場合７つ）設けられており、常
時、各照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれの光束の強度を
独立して検出するとともに、各検出信号を制御部７に送
出するようになっている。すなわち、各照明光学系４ａ
〜４ｇの露光光の照射量（各照明光学系４ａ〜４ｇにそ
れぞれ設けられている各光源１１の照射量）は、各ディ
テクタ２０によって独立して検出可能に設けられてお
り、それぞれの検出信号は制御部７に送出されるように
なっている。

【００２５】レンズ系１４の光路下流側にはフィルタ４
１が設けられている。このフィルタ４１は、図３に示す
ように、ガラス板４１ａ上にＣｒ等ですだれ状にパター
ンニングされたものであって、透過率がＹ方向に沿って
ある範囲で線形に漸次変化するように形成されている。
そして、このフィルタ４１に接続したフィルタ駆動部４
２は、制御部７の指示に基づいてフィルタ４１をＹ方向
に移動させるものである。制御部７はディテクタ２０の
検出結果に基づいて、フィルタ駆動部４２を駆動してフ
ィルタ４１を移動し、各光路毎の光量を調整するように
なっている。

【００２６】投影光学系５（５ａ〜５ｇ）は、開口Ｓに
よって規定されたマスクＭの照明範囲に存在するパター
ンの像を基板Ｗに結像させ、基板Ｗの特定領域にパター
ンの像を露光するためのものであって、各照明光学系４
ａ〜４ｇに対応して配置されている。このとき投影光学
系５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇと投影光学系５ｂ、５ｄ、５
ｆとが２列に千鳥状に配列されており、これら各投影光
学系５ａ〜５ｇは照明光学系４ａ〜４ｇから射出しマス
クＭを透過した複数の露光光を透過させ、基板ステージ
９ａに保持されている基板ＷにマスクＭに形成されたパ
ターンの像を投影するようになっている。すなわち各投
影光学系５ａ〜５ｇを透過した露光光は、基板Ｗ上の異
なる投影領域にマスクＭの照明領域に対応したパターン
の像を結像する。

【００２７】各投影光学系５ａ〜５ｇは、図４に示すよ
うに、マスクＭを透過した露光光が入射する像シフト機
構５３と、２組の反射屈折型光学系５４、５５と、視野
絞り５６と、倍率調整機構５７とを備えている。

【００２８】像シフト機構５３は、例えば、２枚の平行
平板ガラスがそれぞれＹ軸まわりもしくはＺ軸まわりに
回転することで、マスクＭのパターンの像をＸ方向もし
くはＹ方向にシフトさせるものである。像シフト機構５
３を透過した露光光は、１組目の反射屈折型光学系５４
に入射する。

【００２９】反射屈折型光学系５４は、マスクＭのパタ
ーンの中間像を形成するものであって、直角プリズム５
８とレンズ５９と凹面鏡６０とを備えている。直角プリ
ズム５８にはプリズム移動装置５８ａが接続されてお
り、このプリズム移動装置５８ａによって、直角プリズ
ム５８はＺ軸まわりに回転し、マスクＭのパターンの像
を回転させるようになっている。さらに、直角プリズム
５８は、プリズム移動装置５８ａによって図中、光路に
対して出し入れ方向（Ｘ方向）に移動可能となってい
る。

【００３０】マスクＭのパターンの中間像の位置には視
野絞り５６が配置されている。視野絞り５６は、基板Ｗ
上での投影領域Ｐａ〜Ｐｇ（図５参照）を設定するもの
である。視野絞り５６を通過した露光光は、２組目の反
射屈折型光学系５５に入射する。反射屈折型光学系５５
は、反射屈折型光学系５４と同様に、直角プリズム６１
とレンズ６２と凹面鏡６３とを備えている。また、直角
プリズム６１にもプリズム移動装置６１ａが接続されて
いて、Ｚ軸まわりに回転自在となっており、マスクＭの
パターンの像を回転させるようになっている。さらに、
直角プリズム６１は、プリズム移動装置６１ａによって
図中、光路に対して出し入れ方向（Ｘ方向）に移動可能
となっている。

【００３１】反射屈折型光学系５５から出射された露光
光は、基板Ｗ上にマスクＭのパターンの像を正立等倍で
結像する。反射屈折型光学系５５には、倍率調整機構５
７が、レンズ６２を通り、直角プリズム６１に至る光路
中に設けられている。倍率調整機構５７は、例えば、平
凸レンズ、両凸レンズ、平凸レンズの３枚のレンズから
構成され、平凸レンズと平凹レンズとの間に位置する両
凸レンズを光軸方向に移動させることにより、マスクＭ
のパターンの像の倍率を変化させるようになっている。
なお、倍率調整機構５７は、凹面鏡６３で反射され、レ
ンズ６２に至る光路中に設けるようにしてもよい。又、
反射屈折型光学系５５と基板Ｗとの間に倍率調整機構５
７を設けるようにしてもよい。

【００３２】マスクＭ及び基板Ｗを一体的に保持するキ
ャリッジ９は、図中Ｘ方向に移動可能に設けられてい
る。この場合、図２に示すように、キャリッジ９は図示
しない駆動源によってＸガイド軸２３に沿って移動可能
に設けられている。すなわち、キャリッジ９をＸガイド
軸２３に沿って移動させることにより、キャリッジ９は
照明光学系４及び投影光学系５に対して相対移動するよ
うに設けられている。このとき各照明光学系４ａ〜４ｇ
と各投影光学系５ａ〜５ｇとは図示しない固定支持部に
よって固定されている。

【００３３】千鳥格子状に配置されている各投影光学系
５ａ〜５ｇは、隣合う投影光学系どうし（例えば投影光
学系５ａと５ｂ、５ｂと５ｃ）をＸ方向に所定量変位さ
せるように配置されている。したがって、図５に示すよ
うに、各投影光学系５ａ〜５ｇを透過する露光光によっ
て形成される基板Ｗ上の投影領域Ｐａ〜Ｐｇのうち、隣
合う領域どうし（例えばＰａとＰｂ、ＰｂとＰｃ）は図
のＸ方向に所定量変位されるように投影される。このと
き、隣合う投影領域の端部どうしが、図５のＹ方向に所
定量（例えば５ｍｍ）重複させるように配置されてい
る。すなわち、上記複数の投影光学系５ａ〜５ｇは各投
影領域Ｐａ〜Ｐｇの配置に対応するようにＸ方向に所定
量変位するとともにＹ方向に重複して配置されている。
また、複数の照明光学系４ａ〜４ｇの配置は、マスクＭ
上の照明領域が上記の投影領域Ｐａ〜Ｐｇと同様の配置
となるように、すなわち投影光学系５ａ〜５ｇに対応す
るように配置される。なお、この場合、各投影光学系５
ａ〜５ｇはいずれも等倍正立系となっている。

【００３４】そして、マスクＭ及び基板Ｗを一体で保持
するキャリッジ９がＸガイド軸２３に沿って移動される
ことにより、つまり照明光学系４及び投影光学系５に対
してＸ方向に走査されることにより、マスクＭに形成さ
れたパターンの像の全面が、基板Ｗ上のショット領域Ｅ
Ａに転写される。

【００３５】キャリッジ９のうち、基板Ｗを保持する側
である基板ステージ９ａの一部には、この基板Ｗ上の各
投影光学系５ａ〜５ｇに対応する位置の露光光の照射量
を計測する照度センサ（照射量計測系）２２が設けられ
ている。この照度センサ２２は、キャリッジ９上にＹ方
向にガイド軸２４を有しており、基板Ｗと同一平面の高
さになるように設置されている。すなわち照度センサ２
２は、照度センサ駆動部２１によってキャリッジ９（基
板ステージ９ａ）の移動方向（Ｘ方向）と直交する方向
（Ｙ方向）に移動可能に設けられている。

【００３６】この照度センサ２２は、１回又は複数回の
露光に先立ち、キャリッジ９のＸ方向の移動と照度セン
サ駆動部２１のＹ方向の移動とによって投影光学系５ａ
〜５ｇに対応する各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの下で走査され
る。したがって基板Ｗの露光面上の照明光強度（照度）
は照度センサ２２によって２次元的に検出されるように
なっている。そしてこの照度センサ２２によって検出さ
れた照度データは制御部７に送出される。

【００３７】線幅計測機（寸法計測系）３０は、各投影
光学系５ａ〜５ｇに対応する各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに形
成されたパターンの寸法を計測するためのものである。
この場合、線幅計測機３０は、基板Ｗ上に形成されたパ
ターンの線幅を計測するものであって、例えば光波干渉
式測定機や測長ＳＥＭなどの、光学式、あるいは電子ビ
ーム式などの測定機を用いることができる。なお、ここ
で言う寸法とは、パターンの線幅や間隔、パターン位置
など、基板Ｗの板面に沿う方向の寸法値を指す。この場
合、ホール状のパターンの径も含まれる。

【００３８】この線幅計測機３０は、マスクＭのパター
ンの像を投影され現像処理を終えた基板Ｗ上の各投影領
域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの線幅を計測するためのもので
あって、現像処理を施され基板ステージ９ａに保持され
た基板Ｗのパターンの線幅の計測を行うためにキャリッ
ジ９近傍に設けられる。そして、この線幅計測機３０に
よって検出された基板Ｗ上の各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパ
ターンの線幅データ（寸法データ）は、制御部７に送出
されるようになっている。

【００３９】このような構成を持つ露光装置１によって
マスクＭのパターンの像を基板Ｗ上に転写する動作につ
いて説明する。露光に先立ち、照度センサ２２が照度セ
ンサ駆動部２１によってＹ方向に駆動されるとともに、
キャリッジ９がＸ方向に駆動される。これによって照度
センサ２２は投影光学系５ａ〜５ｇに対応した投影領域
Ｐａ〜Ｐｇの下で走査される。このとき基板Ｗの露光面
上の照度は走査する照度センサ２２によって計測され
る。

【００４０】照度センサ２２によって検出された、基板
Ｗ上における各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれの照度の
検出信号は制御部７に送出される。制御部７は、この照
度センサ２２の検出信号に基づいて、各投影光学系５ａ
〜５ｇに対応する投影領域Ｐａ〜Ｐｇの照度を均一にす
るように、各照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量を
各ディテクタ２０によって検出しつつ調整する。すなわ
ち、露光処理を行う前に、照度センサ２２を用いて各投
影領域Ｐａ〜Ｐｇの露光光の照度が均一になるように設
定する。

【００４１】次いで、マスクＭ及び基板Ｗが図示しない
ローダによってそれぞれマスクステージ９ｂ及び基板ス
テージ９ａに供給される。各ステージ９ａ及び９ｂに供
給された基板Ｗ及びマスクＭは、照明光学系４及び投影
光学系５に対し図示しないアライメント系によってアラ
イメントを施される。

【００４２】マスクＭ及び基板Ｗのアライメント終了
後、キャリッジ９がＸガイド軸２３に沿って駆動され
る。マスクＭ及び基板Ｗはキャリッジ９に保持された状
態で一体に走査される。一方、照明光学系４ａ〜４ｇか
らはマスクＭに向かって露光光が射出される。これらの
露光光は走査するマスクＭを透過し、それぞれ各照明光
学系４ａ〜４ｇに対応して設けられた投影光学系５ａ〜
５ｇを介して、マスクＭとともに走査する基板Ｗ上の異
なる投影領域Ｐａ〜ＰｇにマスクＭのパターンの像を結
像する。こうしてマスクＭに形成されたパターンの像は
基板Ｗに転写される。 このように、各投影領域Ｐａ〜
Ｐｇの照度が均一になるように制御された状態で、基板
Ｗに対する１回の露光が施される。

【００４３】各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれの照度を
均一化された状態で露光処理された基板Ｗに対して現像
処理が施される。現像処理を終えた基板Ｗは、各投影領
域Ｐａ〜Ｐｇに形成されたパターンの線幅を線幅計測機
３０によって計測される。線幅計測機３０は、計測した
線幅データを制御部７に送出する。制御部７は、線幅計
測機３０の計測結果に基づいて各照明光学系４ａ〜４ｇ
の露光光の照射量を調整する。

【００４４】制御部７は、予め基板Ｗ上に各投影光学系
５ａ〜５ｇに対応して形成された各投影領域Ｐａ〜Ｐｇ
のパターンの寸法を線幅計測機３０に計測させ、この計
測結果に基づいて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの線
幅が目標値となるように各照明光学系４ａ〜４ｇの露光
光の照射量を調整する。

【００４５】このとき制御部７は、予め求めておいた露
光光の照射量変化量とパターンの像の線幅変化量（寸法
変化量）との関係に基づいて照明光学系４ａ〜４ｇの露
光光の照射量の調整を行う。

【００４６】この場合、露光光の照射量を任意に変化さ
せたときの、基板Ｗ上のパターンの像の線幅変化量のデ
ータを予め複数求め、この複数のデータ（データテーブ
ル）に基づいて線幅計測機３０の計測結果と目標値（目
標の線幅）とを一致させるように照明光学系４ａ〜４ｇ
の露光光の照射量が調整される。すなわち、照明光学系
４の照射量変化量と基板Ｗのパターンの像の線幅変化量
との関係は、照明光学系４の照射量変化量に対する基板
Ｗのパターンの像の線幅変化量の実験的な同定結果に基
づいて予め設定することができる。

【００４７】あるいは、上述したようなデータテーブル
に基づいて、照明光学系４ａ〜４ｇの露光光の照射量変
化量とこれに対する基板Ｗのパターンの像の線幅変化量
との関係を関係式として求め、この関係式に基づいて、
線幅計測機３０の計測結果から照明光学系４ａ〜４ｇの
露光光の照射量を調整してもよい。すなわち、照射量変
化量と線幅変化量との関係の複数条件におけるデータを
求め、このデータに対してフィッティングを行うことに
より、関係式が求められる。

【００４８】上述のようなデータテーブルあるいは関係
式に基づいて、制御部７は基板Ｗ上のパターンの像の線
幅を目標の線幅とするように照明光学系４ａ〜４ｇの露
光光の照射量の調整を行う。つまり、線幅計測機３０に
よるパターンの像の線幅の計測結果と前記データテーブ
ル或いは関係式とに基づいて、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの
それぞれのパターンの線幅が目標値となるように、具体
的には各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれのパターンの線
幅が均一になるように、照明光学系４ａ〜４ｇに付設さ
れたディテクタ２０で露光光の照射量を検出しつつ、制
御部７によって各照明光学系４ａ〜４ｇ（つまり光源１
１の電源１１ａ）の出力が調整される。そして、露光光
の照射量の調整が終了したら、改めて基板Ｗに対する露
光処理が施される。

【００４９】このように、基板Ｗ上に形成されたパター
ンの線幅（寸法）を計測しこの計測結果に基づいて各投
影領域Ｐａ〜Ｐｇの線幅が均一になるように各照明光学
系４ａ〜４ｇの露光光の照射量が独立して調整されるの
で、基板Ｗ上に形成される複数の投影領域Ｐａ〜Ｐｇの
パターンの線幅は確実に均一化される。

【００５０】つまり、例えば各照明光学系４ａ〜４ｇの
露光光の照射量が均一に設定されていても、投影光学系
５をはじめとする各レンズ系の特性の違いなどによって
基板Ｗ上に形成される線幅は各投影領域Ｐａ〜Ｐｇによ
ってばらつきを生じる場合がある。

【００５１】しかしながら、露光及び現像処理によって
基板Ｗに形成された各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの
線幅を直接的に計測し、この計測結果に基づいて各照明
光学系４ａ〜４ｇの照射量をそれぞれ独立して調整する
ことにより、投影光学系５をはじめとする各レンズ系や
各機器の特性のばらつき、あるいはレジスト感度などの
ばらつきがあっても、基板Ｗの各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの
線幅は確実に均一化される。したがって、製造される基
板Ｗの歩留まりは向上される。

【００５２】そして照明光学系４の露光光の照射量変化
量と基板Ｗ上に形成されたパターンの像の線幅変化量と
の関係を関係式としてあるいはデータテーブルとして予
め求め、この関係に基づいて照明光学系４ａ〜４ｇの露
光光の照射量の調整を行うことによって、照明光学系４
ａ〜４ｇは最適な露光量に効率良く設定される。

【００５３】なお、関係式は、前述したように、照射量
変化量に伴う線幅変化量の複数のデータに基づくフィッ
ティングによって求められるが、この場合の一例とし
て、 ΔＤ＝（ａ（Ｅ／Ｅ₀ ）＋ｂ）ΔＥ ・・・（１） が挙げられる。ここで、 Ｅ：照射量 ΔＥ：照射量変化量 Ｄ：線幅（μｍ） ΔＤ：線幅変化量（μｍ） Ｅ₀ ：最適照射量（ライン・アンド・スペースが一致す
る照射量） ａ：フィッティングより求められるパラメータ ｂ：フィッティングより求められるパラメータ である。例えば、ａ＝−３、ｂ＝５においてＥ＝Ｅ₀ の
場合、照射量変化量ΔＥ１０％に対して線幅変化量ΔＤ
は０．２μｍとなる。この（１）式のような関係式を予
め求め、目標とする線幅変化量ΔＤに対して照射量を変
化させることにより、容易に効率良く各照明光学系４ａ
〜４ｇの最適な照射量が求められる。

【００５４】線幅計測機３０によって基板Ｗのパターン
の線幅を計測する際において、予め基板Ｗの各投影領域
Ｐａ〜Ｐｇに対する露光光の照射量を照度センサ２２に
よって計測しこれに基づいて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの照
度を均一化しておくことにより、線幅計測機３０による
線幅計測（寸法計測）は均一な照度によって露光された
基板Ｗに対して行われる。したがって線幅計測は効率良
く行われる。

【００５５】すなわち、基板Ｗ上の各投影領域Ｐａ〜Ｐ
ｇにおける露光光の照射量を均一化された状態としてお
くことにより、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのパターンの線幅
はある程度一致される。したがって、線幅計測機３０に
おける基板Ｗ上の各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの線幅の計測
は、例えば短い処理時間を実現することができるなど、
効率良く行われる。また、露光装置１に線幅計測機３０
の信号線を接続するように説明したが、オペレータが露
光装置１とは別の線幅計測装置でのパターンの寸法を計
測し、露光装置１にそのパターンの寸法の値を入力する
ようにしてもよい。また、求めたパターンの寸法から最
適な照射量を制御部７に指示するようにしてもよい。

【００５６】なお、基板Ｗ上に形成されるパターンの形
状は、線幅を有するものに限るものではない。例えば、
この露光装置１は、コンタクトホールの製造に適用する
ことができる。液晶表示素子パターン用基板に形成され
るコンタクトホールは基板Ｗ上に均一の大きさで形成さ
れる必要があるが、本実施形態の露光方法及び露光装置
によって製造することにより、パターンの形状がホール
状のものであっても、複数の投影領域のそれぞれのパタ
ーンの形状を均一に設けることができる。

【００５７】《第２実施形態》次に、本発明の露光方法
及び露光装置の第２実施形態について図面を参照しなが
ら説明する。ここで、前述した第１実施形態と同一もし
くは同等の構成部分については、同一の符号を用いると
ともに、その説明を簡略もしくは省略するものとする。

【００５８】第１実施形態においては、基板Ｗ上に形成
された各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに対応するパターンのそれ
ぞれの寸法を計測し、この計測結果に基づいて、各寸法
が目標値となるように各照明光学系の露光光の照射量の
変更を行ったが、第２実施形態においては、基板Ｗに形
成されるパターンの寸法を目標値にするために、投影光
学系５の光学特性のうち、投影光学系５ａ〜５ｇのそれ
ぞれの焦点位置の変更を行う。

【００５９】この投影光学系５（５ａ〜５ｇ）の焦点位
置を変更可能な焦点位置調整装置は、図４に示した投影
光学系５のうち、直角プリズム５８（あるいは６１）を
図中、Ｘ方向に移動可能なプリズム移動装置５８ａ（６
１ａ）によって構成されている。そして、プリズム移動
装置５８ａによって直角プリズム５８をＸ方向に所定量
だけ移動することにより、投影光学系５の焦点位置が変
化する。直角プリズム５８とこの直角プリズム５８を移
動可能なプリズム移動装置５８ａとを備えた焦点位置調
整装置によって投影光学系５の焦点位置を変更すること
により、投影光学系５の焦点位置と基板Ｗの露光処理面
とは一致しなくなり、投影光学系５を透過した露光光は
基板Ｗの露光処理面においてデフォーカス状態となる。
したがって、基板Ｗ上に形成されるパターンの像の線幅
は、見かけ上、太くなる。そして、このデフォーカス状
態で露光処理を行うことにより、基板Ｗに形成されるパ
ターンの線幅は、基板Ｗの露光処理面と投影光学系５の
焦点位置とを一致させた状態で露光処理を行った場合よ
り太く形成される。

【００６０】以上説明したような構成を備えた露光装置
１によってマスクＭに形成されたパターンの像を基板Ｗ
上に転写する動作について説明する。まず、第１実施形
態同様、露光処理を行う前に照度センサ２２を用いて各
投影領域Ｐａ〜Ｐｇの露光光の照度が均一になるように
設定する。次いで、マスクＭ及び基板Ｗをマスクステー
ジ９ｂ及び基板ステージ９ａにそれぞれロードした後、
基板Ｗに対する１回目の露光処理を行う。

【００６１】各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれの照度を
均一化した状態で露光処理された基板Ｗに対して現像処
理を行う。次いで、線幅計測機３０が、現像処理を施さ
れた基板Ｗの各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに形成されたパター
ンの線幅を計測し、計測した線幅データを制御部７に出
力する。制御部７は、線幅計測機３０の計測結果に基づ
いて、各投影光学系５ａ〜５ｇのプリズム移動装置５８
ａ（または６１ａ）をそれぞれ個別に駆動する。このプ
リズム移動装置５８ａ（６１ａ）の駆動によって直角プ
リズム５８（または６１）がそれぞれＸ方向に移動する
ことにより、各投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれの焦点
位置が個別に変更される。

【００６２】このとき、制御部７は、予め求めておいた
投影光学系５の焦点位置の変化量とそのときに形成され
るパターンの像の線幅変化量（寸法変化量）との関係
（データテーブル、関係式）に基づいて、基板Ｗ上での
パターンの像の線幅が目標値となるようにプリズム駆動
装置５８ａを駆動して投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれ
の焦点位置の調整を行う。具体的には、各投影領域Ｐａ
〜Ｐｇのそれぞれのパターンの線幅が均一になるよう
に、投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれの焦点位置を調整
する。例えば、ある投影領域でのパターンの線幅を太く
したい場合には、基板Ｗの露光処理面に対して焦点位置
を大きくずらすようにする。そして、各投影光学系５ａ
〜５ｇのそれぞれの焦点位置の調整が終了したら、改め
て基板Ｗに対する露光処理を行う。

【００６３】このように、基板Ｗに形成されたパターン
の線幅（寸法）を計測し、この計測結果に基づいて各投
影領域Ｐａ〜Ｐｇの線幅が均一になるように各投影光学
系５ａ〜５ｇの焦点位置をそれぞれ独立して変更するこ
とにより、基板Ｗ上に形成される複数の投影領域Ｐａ〜
Ｐｇのパターンの線幅は確実に均一化される。このと
き、例えば、線幅計測機３０によって、ある投影領域の
基板Ｗ上のパターンの線幅が他の投影領域のパターンの
線幅より細いと計測されたら、この投影領域に対応する
投影光学系５の焦点位置と基板Ｗの露光処理面とをずら
して見かけ上のパターンの像の線幅を太くすることによ
り、基板Ｗに形成されるパターンの線幅を太くすること
ができる。

【００６４】なお、本実施形態においては、投影光学系
５の焦点位置を変更する焦点位置調整装置は、投影光学
系５を構成する直角プリズム５８を移動するプリズム移
動装置５８ａによって構成されているが、例えば、図６
に示すように、投影光学系５の光路上の所定の位置に配
置されたレンズコントローラＬＣによって構成すること
ができる。このレンズコントローラＬＣは、図６に示す
ように、直角プリズム６１の光路下流側に設けられた露
光光を透過可能な箱体によって構成されており、この箱
体によって形成された密閉空間のガスの種類や圧力、あ
るいは温度を変化させて屈折率を調整することにより、
投影光学系５の焦点位置を所望の位置に変更可能とする
ものである。このとき、直角プリズム５８（６１）はＸ
方向に移動しない。

【００６５】あるいは、レンズコントローラＬＣを箱体
によって構成せずに、例えば、図７に示すように、複数
（２つ）のプリズムＬＣ１、ＬＣ２を組み合わせた構成
とすることもできる。そして、これらプリズムＬＣ１、
ＬＣ２を露光光の光路に対して垂直方向にそれぞれ移動
させることにより、投影光学系５の焦点位置が変更され
る。

【００６６】さらに、焦点位置調整装置を、異なる光学
特性（屈折率）を有する複数の光学部材（光学装置）
と、この光学部材のそれぞれを投影光学系の光路上の所
定の位置に対して出し入れ可能に支持する支持機構とに
よって構成し、複数用意された光学部材のうち、所定の
光学部材を光路上に配置させることにより、投影光学系
の焦点位置を変更することができる。

【００６７】《第３実施形態》次に、本発明の露光方法
及び露光装置の第３実施形態について図面を参照しなが
ら説明する。ここで、前述した第１、第２実施形態と同
一もしくは同等の構成部分については、同一の符号を用
いるとともに、その説明を簡略もしくは省略するものと
する。

【００６８】第１実施形態においては、基板Ｗ上におけ
る各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに対応するパターンの寸法を計
測し、この計測結果に基づいて各寸法が目標値となるよ
うに、照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれの露光光の照射
量を変更する構成であり、第２実施形態においては、投
影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれのの焦点位置を変更する
構成であったが、第３実施形態においては、照明光学系
４ａ〜４ｇのそれぞれの光路上の所定の位置に露光光を
通過可能な可変の開口を有する光学部材を設け、この開
口の大きさを変更することによって基板Ｗ上でのパター
ンの像の線幅を調整するものである。

【００６９】本実施形態においては、図１に示したよう
に、照明光学系４ａ（４ｂ〜４ｇ）のうちフライアイレ
ンズ１５の光路下流側に、露光光を通過可能な可変の開
口を有する可変絞り（光学部材）７０を設け、この開口
の大きさを調整することによって、基板Ｗ上に形成され
るパターンの線幅を調整する。この可変絞り７０は、フ
ライアイレンズ１５から見た瞳面に配置されている。そ
して、この開口の大きさが変化することによって光学系
の解像力が変化するようになっており、この解像力の変
化に伴って基板Ｗに形成されるパターンの線幅（寸法）
が変化するようになっている。

【００７０】つまり、可変絞り７０の開口を小さくする
と解像力が低くなるため、基板Ｗ上のパターンの像の見
かけ上の線幅は太くなり、一方、開口を大きくすると解
像力が高くなるため、基板Ｗ上のパターンの像の見かけ
上の線幅は細くなる。

【００７１】以上説明したような構成を有する露光装置
１によって露光処理を行う場合には、上記第１、第２実
施形態と同様、まず、露光処理を行う前に照度センサ２
２を用いて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの露光光の照度が均一
になるように設定する。そして、マスクＭ及び基板Ｗを
マスクステージ９ｂ及び基板ステージ９ａにそれぞれロ
ードした後、基板Ｗに対する１回目の露光処理を行う。
そして、この基板Ｗに対して現像処理を行い、各投影領
域Ｐａ〜Ｐｇに形成されたパターンの線幅を線幅計測機
３０によって計測する。制御部７は、線幅計測機３０の
計測結果に基づいて、各照明光学系４ａ〜４ｇにそれぞ
れ設けられた可変絞り７０の開口の大きさをそれぞれ個
別に変更する。

【００７２】このとき、制御部７は、予め求めておいた
可変絞り７０の開口の大きさの変化量とそのときに形成
されるパターンの像の線幅変化量（寸法変化量）との関
係（データテーブル、関係式）に基づいて、基板Ｗのパ
ターンの像の線幅が目標の線幅となるように、可変絞り
７０のそれぞれの開口の調整を個別に行う。具体的に
は、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれのパターンの線幅
が均一になるように、各照明光学系４ａ〜４ｇにそれぞ
れ設けられた可変絞り７０の開口の大きさをそれぞれ調
整する。例えば、ある投影領域でのパターンの線幅を太
くしたい場合には、可変絞り７０の開口を小さくする。
そして、各照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれに配置され
た可変絞り７０の開口の大きさの調整が終了したら、改
めて基板Ｗに対する露光処理を行う。

【００７３】以上説明したように、各照明光学系４ａ〜
４ｇのそれぞれの光路上の所定の位置に設けられた可変
絞り７０の開口の大きさをそれぞれ個別に調整すること
によっても、基板Ｗに形成されるパターンの線幅を調整
することができる。このとき、例えば、線幅計測機３０
によって、ある投影領域の基板Ｗ上のパターンの線幅が
他の投影領域のパターンの線幅より細いと計測された
ら、この投影領域に対応する照明光学系４の可変絞り７
０の開口を小さくして見かけ上のパターンの像の線幅を
太くすることにより、基板Ｗに形成されるパターンの線
幅を太くすることができる。一方、パターンの線幅を細
くしたい場合には、開口を大きくする。

【００７４】なお、開口絞り７０の開口を小さくするこ
とによって、基板Ｗ上での露光光の照度は低下するの
で、開口の大きさを変化させる前と同じ照度を得られる
ように、ディテクタ２０の検出結果に基づいて、光源駆
動部１１ａの出力を上昇させたり、フィルタ４１をフィ
ルタ駆動部４２によって駆動したりして、照度を上昇さ
せるようにする。

【００７５】なお、本実施形態においても、開口が可変
な可変絞り７０を設置する他に、それぞれ異なる大きさ
の開口を有する絞りを複数用意し、所定の線幅を得たい
ときに、所定の開口を有する絞りを照明光学系内に配置
する構成とすることも可能である。また、可変絞り７０
の開口を、輪帯絞りや変形絞りを用いることにより、投
影光学系の解像力を変化させるようにしてもよい。

【００７６】《第４実施形態》次に、本発明の露光方法
及び露光装置の第４実施形態について図面を参照しなが
ら説明する。ここで、前述した第１〜第３実施形態と同
一もしくは同等の構成部分については、同一の符号を用
いるとともに、その説明を簡略もしくは省略するものと
する。

【００７７】第４実施形態においては、基板Ｗに形成さ
れるパターンの寸法を目標値にするために、投影光学系
５の光学特性のうち、投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれ
の開口数の変更を行う。投影光学系５の開口数を変更す
るには、図８に示すように、投影光学系５ａ（５ｂ〜５
ｇ）のうち、反射屈折型光学系５４の直角プリズム５８
と凹面鏡６０との間に、露光光を通過可能な可変の開口
を有する可変絞り（開口数調整装置）８０を設け、この
開口の大きさを調整することによって、開口数の変更を
行う。この可変絞り８０は投影光学系５の像面から見た
瞳面の位置に設けられるものであって、開口を変化させ
ることにより投影光学系５の開口数が変化する。

【００７８】投影光学系５の開口数が変化することによ
って解像力が変化するようになっており、この解像力の
変化に伴って基板Ｗに形成されるパターンの線幅（寸
法）が変化するようになっている。つまり、可変絞り８
０の開口を小さくすると解像力が低くなるため、基板Ｗ
上のパターンの像の見かけ上の線幅は太くなり、一方、
開口を大きくすると解像力が高くなるため、基板Ｗ上の
パターンの像の見かけ上の線幅は細くなる。

【００７９】以上説明したような構成を有する露光装置
１によってマスクＭのパターンの像を基板Ｗに転写する
場合には、上記第１〜第３実施形態と同様、まず、露光
処理を行う前に照度センサ２２を用いて各投影領域Ｐａ
〜Ｐｇの露光光の照度が均一になるように設定する。そ
して、マスクＭ及び基板Ｗをマスクステージ９ｂ及び基
板ステージ９ａにそれぞれロードした後、基板Ｗに対す
る１回目の露光処理を行う。そして、この基板Ｗに対し
て現像処理を行い、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇに形成された
パターンの線幅を線幅計測機３０によって計測する。制
御部７は、線幅計測機３０の計測結果に基づいて、各投
影光学系５ａ〜５ｇの可変絞り８０の開口の大きさをそ
れぞれ個別に変更する。

【００８０】このとき、制御部７は、予め求めておいた
可変絞り８０の開口の大きさの変化量とそのときに形成
されるパターンの像の線幅変化量（寸法変化量）との関
係（データテーブル、関係式）に基づいて、基板Ｗのパ
ターンの像の線幅が目標の線幅となるように、可変絞り
８０のそれぞれの開口の調整を個別に行う。具体的に
は、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれのパターンの線幅
が均一になるように、各投影光学系５ａ〜５ｇにそれぞ
れ設けられた可変絞り８０の開口の大きさをそれぞれ調
整する。例えば、ある投影領域でのパターンの線幅を太
くしたい場合には、可変絞り８０の開口を小さくする。
そして、各投影光学系５ａ〜５ｇのそれぞれに配置され
た可変絞り８０の開口の大きさの調整が終了したら、改
めて基板Ｗに対する露光処理を行う。

【００８１】以上説明したように、各投影光学系５ａ〜
５ｇのそれぞれの光路上の所定の位置に設けられた可変
絞り８０の開口の大きさをそれぞれ個別に調整すること
によっても、基板Ｗに形成されるパターンの線幅を調整
することができる。このとき、例えば、線幅計測機３０
によって、ある投影領域の基板Ｗ上のパターンの線幅が
他の投影領域のパターンの線幅より細いと計測された
ら、この投影領域に対応する投影光学系５の可変絞り８
０の開口を小さくして見かけ上のパターンの像の線幅を
太くすることにより、基板Ｗに形成されるパターンの線
幅を太くすることができる。一方、パターンの線幅を細
くしたい場合には、開口を大きくする。

【００８２】なお、本実施形態においても、開口絞り８
０の開口を小さくすることによって、基板Ｗ上での露光
光の照度は低下するので、開口の大きさを変化させる前
と同じ照度を得られるように、ディテクタ２０の検出結
果に基づいて、光源駆動部１１ａの出力を上昇させた
り、フィルタ４１をフィルタ駆動部４２によって駆動し
たりして、照度を上昇させるようにする。

【００８３】さらに、本実施形態においても、開口が可
変な可変絞り８０を設置する他に、それぞれ異なる大き
さの開口を有する絞りを複数用意し、所定の線幅を得た
いときに、所定の開口を有する絞りを投影光学系内に配
置する構成とすることも可能である。

【００８４】本実施形態においては、可変絞り８０は反
射屈折型光学系５４に設けられた構成であるが、可変絞
り８０は投影光学系５の像面側から見た瞳面に設置され
るものであり、反射屈折型光学系５５の直角プリズム６
１と凹面鏡６３との間に設置することもできる。

【００８５】《第５実施形態》次に、本発明の露光方法
及び露光装置の第５実施形態について図面を参照しなが
ら説明する。ここで、前述した第１〜第４実施形態と同
一もしくは同等の構成部分については、同一の符号を用
いるとともに、その説明を簡略もしくは省略するものと
する。本実施形態においては、基板Ｗに形成されるパタ
ーンの寸法を目標値にするために、露光光の波長の変更
を行う。露光光の波長の変更を行うには、図１に示した
ように、照明光学系４ａ（４ｂ〜４ｇ）に設けられた波
長フィルタ（波長調整装置）１３を調整することによ
て、露光光の波長の変更を行う。

【００８６】露光光の波長が変化することによって解像
力が変化し、この解像力の変化に伴って基板Ｗに形成さ
れるパターンの線幅（寸法）が変化する。つまり、露光
光の波長が長くなると解像力が低くなって、基板Ｗ上の
パターンの像の見かけ上の線幅は太くなり、一方、波長
を短くすると解像力が高くなって、基板Ｗ上のパターン
の像の見かけ上の線幅は細くなる。

【００８７】以上説明したような構成を有する露光装置
１によって露光処理を行う場合には、上記第１〜第４実
施形態と同様、まず、露光処理を行う前に照度センサ２
２を用いて各投影領域Ｐａ〜Ｐｇの露光光の照度が均一
になるように設定する。そして、マスクＭ及び基板Ｗを
マスクステージ９ｂ及び基板ステージ９ａにそれぞれロ
ードした後、基板Ｗに対する１回目の露光処理を行う。
そして、この基板Ｗに対して現像処理を行い、各投影領
域Ｐａ〜Ｐｇに形成されたパターンの線幅を線幅計測機
３０によって計測する。制御部７は、線幅計測機３０の
計測結果に基づいて、各照明光学系４ａ〜４ｇの波長フ
ィルタ１３をそれぞれ調整し、各照明光学系４ａ〜４ｇ
の露光光の波長をそれぞれ個別に変更する。

【００８８】このとき、制御部７は、予め求めておいた
露光光の波長の変化量とそのときに形成されるパターン
の像の線幅変化量（寸法変化量）との関係（データテー
ブル、関係式）に基づいて、基板Ｗのパターンの像の線
幅が目標の線幅となるように、波長フィルタ１３の調整
を行う。具体的には、各投影領域Ｐａ〜Ｐｇのそれぞれ
のパターンの線幅が均一になるように、各照明光学系４
ａ〜４ｇにそれぞれ設けられた波長フィルタ１３をそれ
ぞれ調整し、所望の波長を有する露光光が各照明光学系
４ａ〜４ｇからそれぞれ射出されるようにする。例え
ば、露光光がｇ線、ｈ線、ｉ線からなっている場合にお
いて、ある投影領域でのパターンの線幅を太くしたい場
合には、最も長波長であるｇ線成分を増やす（あるいは
最も短波長であるｉ線成分を減らす、カットする）こと
によって、パターンの線幅を太くすることができる。そ
して、各照明光学系４ａ〜４ｇのそれぞれに配置された
波長フィルタ１３の調整が終了したら、改めて基板Ｗに
対する露光処理を行う。

【００８９】以上説明したように、各照明光学系４ａ〜
４ｇのそれぞれに設けられた波長フィルタ１３をそれぞ
れ個別に調整し、それぞれの照明光学系４ａ〜４ｇから
射出される露光光の波長を変更することによっても、基
板Ｗに形成されるパターンの線幅を調整することができ
る。このとき、例えば、線幅計測機３０によって、ある
投影領域の基板Ｗ上のパターンの線幅が他の投影領域の
パターンの線幅より細いと計測されたら、露光光の長波
長成分を増やして見かけ上のパターンの像の線幅を太く
することにより、基板Ｗに形成されるパターンの線幅を
太くすることができる。一方、パターンの線幅を細くし
たい場合には、露光光の短波長成分を増やす。

【００９０】なお、本実施形態においても、露光光の長
波長成分を増やすことによって、基板Ｗ上での露光光の
照度は低下するので、露光光の波長を変化させる前と同
じ照度を得られるように、ディテクタ２０の検出結果に
基づいて、光源駆動部１１ａの出力を上昇させたり、フ
ィルタ４１をフィルタ駆動部４２によって駆動したりし
て、照度を上昇させるようにする。

【００９１】なお、上記第１〜第５実施形態において
は、露光処理を行った後に現像処理を行うことによって
基板Ｗに実際にパターンを形成し、このパターンの寸法
を計測し、この計測結果に基づいて、パターンの線幅が
均一になるように、露光光の照射量の調整や、光学系の
光学特性の変更を行う構成であるが、実際に形成された
パターンの線幅（寸法）を計測しなくても、例えばＣＣ
Ｄなどの検出装置によって投影領域のパターンの像を検
出し、この検出結果に基づいて光学系の光学特性を変更
することも可能である。この場合、現像処理を行って実
際にパターンを形成し寸法計測をすることなく、このパ
ターンの像の状態（解像力の変化状態）を検出できるの
で、パターンの像の状態（解像力の変化状態）を任意の
時間間隔や所定のタイミングで検出することができる。
そして、この検出結果に基づいてパターンの像の状態の
調整をその都度行うことができる。

【００９２】本実施形態の露光装置として、マスクＭと
基板Ｗとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光
し、基板Ｗを順次ステップ移動させるステップ・アンド
・リピート型の露光装置にも適用することができる。ま
た、図１では、複数の照明光学系４ａ〜４ｇに対して一
対一の関係になるように示しているが、光源１１の光束
を光ファイバーなどで分けて複数の照明光学系４ａ〜４
ｇのそれぞれに分配するようにしてもよい。また、光源
１１は複数設けて光束を混合して分配してもよい。この
際、照射される露光光の照射量は、ＮＤフィルタなどの
透過する光量を変えるフィルタを光路中に挿入すること
により所望の照射量となるように調整し、各投影領域Ｐ
ａ〜Ｐｇにおける露光光の照射量を制御するようにして
もよい。

【００９３】また、本実施形態の露光装置として、投影
光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマ
スクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも
適用することができる。

【００９４】露光装置の用途としては、角型のガラスプ
レートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光
装置に限定されることなく、例えば、半導体ウェーハに
回路パターンを露光する半導体製造用の露光装置や、薄
膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当で
きる。

【００９５】本実施形態の露光装置の光源は、ｇ線（４
３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｍｍ）、ｉ線（３６５ｎ
ｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエ
キシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ₂ レーザ（１５７ｎ
ｍ）のみならず、Ｘ線や電子線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（La
B6）、タンタル（Ta）を用いることができる。さらに、
電子線を用いる場合はマスクを用いる構成としてもよい
し、マスクを用いずに直接基板上にパターンを形成する
構成としてもよい。

【００９６】投影光学系の倍率は等倍系のみならず縮小
系および拡大系のいずれでもよい。

【００９７】投影光学系としては、エキシマレーザなど
の遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの
遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用
いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（レチ
クルも反射型タイプのものを用いる）、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いい。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。

【００９８】基板ステージ９ａやマスクステージ９ｂに
リニアモータを用いる場合は、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いい。また、ステ
ージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガ
イドを設けないガイドレスタイプでもよい。

【００９９】ステージの駆動装置として平面モ−タを用
いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニット
のいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電
機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に
設ければよい。

【０１００】基板ステージ９ａの移動により発生する反
力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されている
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。本発明は、このような構造を備えた露光
装置においても適用可能である。

【０１０１】マスクステージ９ｂの移動により発生する
反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されてい
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。本発明は、このような構造を備えた露
光装置においても適用可能である。

【０１０２】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。

【０１０３】半導体デバイスは、図９に示すように、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、デバイスの基材となる基板（ウェーハ、
ガラスプレート）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マスクのパターンを基板に露
光する基板処理ステップ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。

【０１０４】

【発明の効果】本発明の露光方法及び露光装置は以下の
ような効果を有するものである。請求項１に記載の露光
方法及び請求項７に記載の露光装置によれば、基板上の
各投影領域のパターンの寸法は寸法計測系によって計測
され、各照明光学系のそれぞれの露光光の照射量や光学
系の光学特性はこの寸法計測系の計測結果によってそれ
ぞれ調整される。このように、各照明光学系のそれぞれ
の露光光の照射量や各光学系の光学特性は、基板上の各
投影領域に形成されたそれぞれのパターンの寸法の計測
結果に基づいて調整されるので、例えば光学系のそれぞ
れの特性に違い等がある場合でもこれらを補正して、基
板上の複数の投影領域に形成されるパターンの寸法を一
致することができる。したがって、製造される基板の歩
留まりは向上する。

【０１０５】請求項２に記載の露光方法によれば、露光
光の照射量変化量とパターンの像の寸法変化量との関係
を予め求め、この関係に基づいて照明光学系の露光光の
照射量の調整を行うことによって、照明光学系の最適な
露光量が効率良く求められるとともに、基板上の複数の
投影領域に形成されるパターンの寸法は効率良く一致さ
れる。

【０１０６】請求項８に記載の露光装置によれば、基板
上の各投影光学系に対応する位置の露光光の照射量を計
測する照射量計測系を設けるとともに、この照射量計測
系の計測結果に基づいて制御系は各照明光学系の露光光
の照射量を調整可能とすることにより、各照明光学系の
露光光の照射量の調整は、例えば基板上の各投影領域に
おける露光光の照射量を照射量計測系によって計測し、
このときの各照射量が均一になるように各照明光学系の
照射量を調整した後、寸法計測系の計測結果に基づいて
行うことができる。したがって、基板上の各投影領域の
パターンの形状は効率良く均一化される。

【０１０７】請求項３に記載の露光方法及び請求項９に
記載の露光装置によれば、投影光学系の光学特性として
それぞれの焦点位置を変更することにより、投影光学系
の解像力が変化してパターンの像の見かけ上の寸法が変
化するので、基板上の複数の投影領域に形成されるパタ
ーンの寸法を均一にすることができる。

【０１０８】請求項４に記載の露光方法及び請求項１０
に記載の露光装置によれば、照明光学系の光路上の所定
の位置に、露光光を通過可能な可変の開口を有する光学
部材を設け、この光学部材の開口を変更することによ
り、投影光学系の解像力が変化してパターンの像の見か
け上の寸法が変化するので、基板上の複数の投影領域に
形成されるパターンの寸法を均一にすることができる。

【０１０９】請求項５に記載の露光方法及び請求項１１
に記載の露光装置によれば、投影光学系の光学特性とし
てそれぞれの開口数を変更することにより、投影光学系
の解像力が変化してパターンの像の見かけ上の寸法が変
化するので、形成されるパターンの寸法を均一にするこ
とができる。

【０１１０】請求項６に記載の露光方法及び請求項１２
に記載の露光装置によれば、照明光学系の光学特性とし
てこの照明光学系のそれぞれによる露光光の波長を変更
することにより、投影光学系の解像力が変化してパター
ンの像の見かけ上の寸法が変化するので、形成されるパ
ターンの寸法を均一にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す構成図で
ある。

【図２】本発明の露光装置の一実施形態を示す斜視図で
ある。

【図３】フィルタを説明するための平面図である。

【図４】投影光学系を説明するための概略構成図であ
る。

【図５】基板上の投影領域を説明するための図である。

【図６】本発明の露光装置の第２実施形態のうち焦点位
置調整装置を説明するための図である。

【図７】焦点位置調整装置の他の実施形態を説明するた
めの図である。

【図８】本発明の露光装置の第３実施形態のうち開口数
調整装置を説明するための図である。

【図９】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】

１ 露光装置 ４（４ａ〜４ｇ） 照明光学系 ５（５ａ〜５ｇ） 投影光学系 ７ 制御部（制御系） １１ 光源 １３ 波長フィルタ（波長調整装置） ２２ 照度センサ（照射量計測系） ３０ 線幅計測機（寸法計測系） ５８、６１ 直角プリズム（焦点位置調整装置） ５８ａ、６１ａ プリズム移動装置（焦点位置調整装
置） ＬＣ レンズコントローラ（焦点位置調整装置） ７０ 可変絞り（光学部材） ８０ 可変絞り（開口数調整装置） Ｐａ〜Ｐｇ 投影領域 Ｍ マスク Ｗ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 BA01 BB01 BB02 BB10 CA12 GB00 LA12 5F046 AA18 BA05 CA02 CB03 CB05 CB10 CB13 CB20 CB23 CB25 CC01 CC02 DA01 DA02 DA08 DA13 DA14 DB01 DB12 DC02 DD03 DD06

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の照明光学系からマスクに露光光を
   照明し、前記照明光学系のそれぞれに対応して配された
   複数の投影光学系を介して前記マスクのパターンの像を
   基板上に転写する露光方法において、 予め、前記基板上における前記投影光学系のそれぞれに
   対応する投影領域の露光光の照射量を所定量に設定して
   露光処理を行い、 該露光処理によって前記基板上に形成された各投影領域
   に対応するパターンの像のそれぞれの寸法を計測し、該
   計測結果に基づいて前記各寸法が目標値となるように、 照明光学系の露光光の照射量、照明光学系の光学特性、
   投影光学系の光学特性のうち少なくとも１つを、前記投
   影領域のそれぞれを決定する光学系ごとにそれぞれ個別
   に変更することを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の露光方法において、 前記照明光学系のそれぞれの露光光の照射量を変更する
   際、 露光光の照射量変化量とパターンの像の寸法変化量との
   関係を予め求め、該関係に基づいて前記照明光学系の露
   光光の照射量を変更することを特徴とする露光方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の露光方法におい
   て、 前記投影光学系の光学特性としてそれぞれの焦点位置を
   変更する際、 焦点位置の変化量とパターンの像の寸法変化量との関係
   を予め求め、該関係に基づいて前記投影光学系の焦点位
   置を変更することを特徴とする露光方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の露光方
   法において、 前記照明光学系の光路上の所定の位置に、露光光を通過
   可能な可変の開口を有する光学部材を設け、 開口の変化量とパターンの像の寸法変化量との関係を予
   め求め、該関係に基づいて前記光学部材の開口を変更す
   ることを特徴とする露光方法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の露光方
   法において、 前記投影光学系の光学特性としてそれぞれの開口数を変
   更する際、 開口数の変化量とパターンの像の寸法変化量との関係を
   予め求め、該関係に基づいて前記投影光学系の開口数を
   変更することを特徴とする露光方法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の露光方法において、 前記照明光学系の光学特性として該照明光学系のそれぞ
   れによる露光光の波長を変更する際、 波長の変化量とパターンの像の寸法変化量との関係を予
   め求め、該関係に基づいて前記照明光学系による露光光
   の波長を変更することを特徴とする露光方法。
7. 【請求項７】 光源からの露光光をマスクに照明する複
   数の照明光学系と、 前記照明光学系のそれぞれに対応して配され、前記露光
   光によって照明される前記マスクのパターンの像を基板
   上に転写する複数の投影光学系とを備えた露光装置にお
   いて、 前記基板上に形成された前記投影光学系のそれぞれの投
   影領域に対応するパターンの像の寸法を計測する寸法計
   測系と、 該寸法計測系の計測結果に基づいて、照明光学系の露光
   光の照射量、照明光学系の光学特性、投影光学系の光学
   特性のうち少なくとも１つを、前記投影領域のそれぞれ
   を決定する光学系ごとにそれぞれ個別に変更する制御系
   とを備えることを特徴とする露光装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の露光装置において、 前記基板上における前記投影光学系のそれぞれに対応す
   る投影領域の露光光の照射量を計測する照射量計測系を
   備え、 前記制御系は、前記照射量計測系の計測結果に基づいて
   前記照明光学系のそれぞれの露光光の照射量を変更可能
   であることを特徴とする露光装置。
9. 【請求項９】 請求項７又は８に記載の露光装置におい
   て、 前記制御系は、前記投影光学系のそれぞれの焦点位置を
   変更可能な焦点位置調整装置を備えることを特徴とする
   露光装置。
10. 【請求項１０】 請求項７〜９のいずれかに記載の露光
    装置において、 前記制御系は、前記照明光学系の光路上の所定の位置に
    設けられ、露光光を通過可能な可変の開口を有する光学
    部材を備えることを特徴とする露光装置。
11. 【請求項１１】 請求項７〜１０のいずれかに記載の露
    光装置において、 前記制御系は、前記投影光学系のそれぞれの開口数を変
    更可能な開口数調整装置を備えることを特徴とする露光
    装置。
12. 【請求項１２】 請求項７〜１１のいずれかに記載の露
    光装置において、 前記制御系は、前記照明光学系のそれぞれによる露光光
    の波長を変更可能な波長調整装置を備えることを特徴と
    する露光装置。