JP2001319871A

JP2001319871A - 露光方法、濃度フィルタの製造方法、及び露光装置

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Publication number: JP2001319871A
Application number: JP2001017797A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Irie; 信行入江
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-01-26
Publication date: 2001-11-16
Also published as: EP1130472A3; TW518658B; EP1130472A2; KR20010085644A; US20010018153A1; US6607863B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ショット領域の周辺部を部分的に重ね合わせ
て露光する場合に、該重合部の露光量と該重合部以外の
部分の露光量とを一致させることである。【解決手段】基板上で周辺部が部分的に重なる複数の
領域にそれぞれパターンを転写する際に、周辺部におい
て露光量を除々に減少させて露光を行う方法であって、
周辺部でのエネルギー量が所定の第１分布となるように
設定された濃度フィルタを介して基板の一のショット領
域を露光する（ＳＡ６）とともに、基板上で周辺部に対
応する部分での露光量分布を計測し（ＳＡ７）、計測さ
れた露光量分布に基づいて周辺部での露光量が目標値と
なる第２分布を決定し（ＳＡ８）、この第２分布となる
ように設定された濃度フィルタを介して該一のショット
領域の隣のショット領域を露光する（ＳＡ９，１０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路、
液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバ
イス、又はフォトマスク等をリソグラフィ技術を用いて
製造する際に使用される露光方法及び露光装置並びに当
該露光方法及び露光装置で用いられる濃度フィルタの製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロデバイスの製造工程の一つであ
るフォトリソグラフィ工程では、露光対象としての基板
（フォトレジストが塗布された半導体ウエハやガラスプ
レート、又はブランクスと称される光透過性の基板等）
にフォトマスク又はレチクルのパターンの像を投影露光
する露光装置が使用される。近時においては、基板の大
型化等に伴う露光領域の大面積化に対応するため、基板
の露光領域を複数の単位領域（以下、ショット又はショ
ット領域という場合がある）に分割して、各ショットに
対して対応するパターンの像を順次投影露光するように
したスティチング型の露光装置が開発されている。

【０００３】このような露光装置においては、投影光学
系の収差、マスクや基板の位置決め誤差等により、各シ
ョットの継ぎ目部分に不整合が生じることがあるため、
一のショットについてのパターンの像の一部とこれに隣
接する他のショットについてのパターンの像の一部を重
ね合わせて露光するようにしている。かかるパターンの
像の重合部においては、露光量が重合部以外の部分に対
して大きくなるので、例えば、基板上に形成されたパタ
ーンの該重合部における線幅（ライン又はスペースの
幅）がフォトレジストの特性に応じて細く又は太くな
る。

【０００４】そこで、各ショットの重合部となる部分の
露光量分布をその外側に行くに従って小さくなるように
傾斜的に設定して、該重合部の露光量が２回の露光によ
って全体として、該重合部以外の部分の露光量と等しく
なるようにして、かかる重合部における線幅変化を防止
するようにしている。

【０００５】ショットの重合部におけるかかる傾斜的な
露光量分布を実現するための技術としては、レチクル自
体の該重合部に対応する部分に透過光量を傾斜的に制限
する減光部を形成するようにしたものが知られている。
しかし、レチクル自体に減光部を形成するのは、レチク
ルの製造工数やコストが増大し、マイクロデバイス等の
製造コストを上昇させる。

【０００６】このため、ガラスプレートに上記と同様な
減光部を形成してなる濃度フィルタを、レチクルのパタ
ーン形成面とほぼ共役な位置に設けるようにしたもの、
あるいは、レチクルのパターン形成面とほぼ共役な位置
に光路に対して進退可能な遮光板（ブラインド）を有す
るブラインド機構を設けて、基板に対する露光処理中に
該遮光板を進出又は退去させることにより、かかる傾斜
的な露光量分布を実現するようにしたものが開発されて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の露光装置において、重合部の露光量と重合部以外の
部分の露光量を等しくするために用いられる濃度フィル
タは以下のように製造される。即ち、基板が載置される
ステージ上に設けられた露光量を計測する露光量センサ
を用い、当該露光量センサを基板面内において移動させ
ることにより重合部付近の露光量分布の計測を行う。そ
して、露光量センサの計測結果に基づいて重合部の露光
量が重合部以外の部分の露光量と等しくなるよう濃度フ
ィルタでの透過光量分布（即ち、減光部の透過率分布）
の傾斜度を設計する。

【０００８】このように設計された濃度フィルタを用い
て重合部の露光量を傾斜的に制限してパターンの像の一
部を重ね合わせて露光すると、設計通りの露光量で露光
が行われれば重合部の露光量と重合部以外の部分の露光
量とが一致し、重合部に形成されたパターンの線幅と重
合部以外の部分に形成されたパターンの線幅は等しくな
る。しかしながら、実際に露光を行ってみると、重合部
におけるラインの幅は細くなり、スペースの幅は太くな
る現象が生ずる。かかる現象は以下の原因により生ずる
ものと考えられる。

【０００９】第１に、露光装置が備える投影光学系内に
おける多重反射や、基板と投影光学系との間、基板とレ
チクルとの間、又はレチクルと基板との間における多重
反射が原因で生ずるフレア（迷光）が考えられる。つま
り、フレアが生じている場合、重合部以外の部分が受け
るフレアの影響は一定であるが、重合部は複数回露光さ
れるためフレアの影響を２回又は４回受けるため、重合
部における露光量が重合部以外の部分の露光量よりも大
となる。従って、結果として重合部の露光量が重合部以
外の部分の露光量よりも大となるためラインの幅は細く
なり、スペースの幅は太くなると考えられる。

【００１０】第２に、基板上に塗布されるフォトレジス
トは、一度露光されると露光された部分の光学的な透過
率が高くなるという特性を有する。従って、重合部にお
いて２回又は４回の露光が行われると、フォトレジスト
を透過して基板表面で反射される光の量が増加するた
め、結果として設計した露光量よりも多くの量で露光が
行われることになる。よって、結果として重合部の露光
量が重合部以外の部分の露光量よりも大となるためライ
ンの幅は細くなり、スペースの幅は太くなると考えられ
る。

【００１１】第３に、濃度フィルタの設計の誤差による
ものが考えられる。前述したように、重合部の露光量と
重合部以外の露光量とを同一にするために用いられる濃
度フィルタは、上述したように露光量センサを用いて重
合部付近の露光量分布を計測して露光量分布がその外側
に行くに従って小さくなるように傾斜的に設定してい
る。この露光量センサは、光電センサと当該光電センサ
の受光面上に設けられたスリット板を備えており、スリ
ット板に形成されたスリットを透過した露光光のみを光
電センサで計測することにより露光量を計測している。
スリットは、一般的に石英基板にクロム（Ｃｒ）を蒸着
したものにパターニング処理を施して形成される。かか
るスリットを用いた場合、露光光の計測時に露光光がス
リット板で反射し、その反射光が投影光学系やレチクル
で反射されることによりフレアが発生する。一般的に、
露光光の波長域においては、フォトレジストが塗布され
た基板表面の反射率よりもクロム表面の反射率が高いた
め、露光量センサを用いて露光量の空間分布を計測して
いる場合に生ずるフレアの量は実際の露光時に生ずるフ
レアの量よりも大となる。従って、露光量センサでは実
際の露光光量よりも多くの量の露光光が計測され、この
計測結果に基づいて濃度フィルタが作成される。このよ
うに作成された濃度フィルタは実際は重合部の露光量と
重合部以外の部分の露光量とを等しくするものではない
ので、かかる濃度フィルタを用いて露光を行った場合
に、その結果重合部に形成される線幅と重合部以外の部
分に形成される線幅とは異なったものになると考えられ
る。

【００１２】また、重合部の線幅が重合部以外の部分の
線幅と異なって形成される場合に、濃度フィルタの特性
を変更するのではなく、レチクルに形成されたパターン
のうち、重合部に相当する部分に形成されたパターンの
線幅を調整したレチクルを用意して露光を行うことが行
われていた。つまり、重合部と重合部以外の部分の線幅
を等しくするために、濃度フィルタを含めた露光装置の
構成を変えることなく、レチクルの該重合部に相当する
部分のパターンの線幅を調整していた。しかしながら、
この方法では、膨大なレチクルデータの中から該当する
パターンの一部を選んで、その部分の線幅を微調整する
必要があり、その作業は極めて煩雑である。なお、上記
説明では重合部と重合部以外の部分とで、基板上に転写
すべきパターンの線幅が等しいことを前提としている
が、パターンの線幅が異なるときは、重合部と重合部以
外の部分との一方で線幅が設計値と一致しても、他方で
線幅が設計値と異なることになり、上記と全く同様の問
題が生じる。

【００１３】よって、本発明の目的は、感応物体上で周
辺部が部分的に重なる複数の領域にそれぞれパターンを
転写する場合に、該周辺部が重ね合わされる重合部と該
重合部以外の部分に形成されるパターンの線幅やピッチ
の均一性を向上させる、即ち重合部と重合部以外の部分
とでそれぞれパターンの線幅やピッチを所定値とほぼ一
致させ、各領域内ないしは複数の領域の全面でパターン
（転写像）の線幅などの均一性またはその制御精度の向
上を図って高精度なパターンを形成できるようにするこ
とである。本発明の他の目的は、感応物体上で周辺部が
部分的に重なる複数の領域をそれぞれエネルギービーム
で露光するとき、各領域または複数の領域の全面で露光
量分布を均一化する、あるいは各領域または複数の領域
の各点で露光量を対応する目標値とほぼ一致させ、各領
域ないしは複数の領域の全面で露光量の制御精度の向上
を図ることである。本発明のさらに他の目的は、以下の
説明を通じて明らかになる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以下、この項に示す説明
では、本発明を、実施形態を表す図面に示す参照符号に
対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら
参照符号を付した図面に示すものに限定されない。

【００１５】本発明の第１の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装
置（Ｆｊ、ＢＬ）を介して前記各領域をエネルギービー
ム（ＩＬ）で露光する方法であって、前記周辺部でのエ
ネルギー量が所定の第１分布となるように設定された前
記設定装置を介して前記エネルギービームを照射し、前
記感応物体上で前記周辺部に対応する部分での露光量分
布を計測し、前記計測された露光量分布に基づいて、前
記周辺部での露光量が目標値となる第２分布を決定する
ようにした露光方法が提供される。

【００１６】周辺部が部分的に重なる複数の領域を露光
する場合に、第１の分布となるようなエネルギー量でエ
ネルギービームを照射するとともに、このときの周辺部
の露光量分布を計測し、実際に計測して得られた露光量
分布に基づいて周辺部での露光量が目標値となる第２分
布を決定するようにしているので、露光時にフレアー等
の影響があったとしても、該周辺部が重ね合わされる重
合部と該重合部以外の部分の露光量をほぼ等しくするこ
とができる。従って、例えば重合部と重合部以外の部分
とで線幅やピッチが等しいパターンを転写するとき、重
合部に形成されるパターンと重合部以外の部分に形成さ
れるパターンとで線幅やピッチの均一性を向上すること
ができ、その結果微細なパターンを精度よく形成するこ
とができる。

【００１７】この場合において、前記第１分布を、前記
設定装置（Ｆｊ，ＢＬ）を介して前記エネルギービーム
（ＩＬ）を検出して得られる、前記感応物体（４）が配
置される所定面上でのエネルギー量又はその積算値の分
布に基づいて設定してもよい。また、前記第１分布を、
理論的に設定するようにしてもよい。ここで、理論的に
設定するとは、該第１分布を、例えば、傾斜直線的な減
衰率分布となるように幾何学的に設定することをいい、
そのような幾何学的に設定した分布を既知の光学特性に
基づいて補正したものも含まれる。例えば、エネルギー
ビームをパターンに照射する照明系の光学特性（ディス
トーション、像面湾曲など）、あるいは設定装置が濃度
フィルタを有し、その減衰部（ドットなどで構成され
る）から照明系の開口数（ＮＡ）を越える回折光が発生
することによる誤差を補正することなどがある。

【００１８】前記第１分布が前記感応物体（４）が配置
される所定面上でのエネルギー量又はその積算値の分布
に基づいて設定される場合において、前記露光量分布を
計測する光検出装置（１２６）が遮光板（５５）に光検
出部（５６）を設けて構成されている場合、前記遮光板
の表面の反射率を前記感応物体の表面の反射率とほぼ同
一となるように設定するとよい。また、前記遮光板（５
５）の大きさを前記エネルギービーム（ＩＬ）の照射領
域と同程度以上となるように設定するとよい。このよう
にすることにより、エネルギー量又はその積算値の分布
を計測する際に、遮光板の反射の影響を無くし、実際に
感応物体が露光されている状態に近い状態でエネルギー
量又はその積算値の分布を計測することができるため、
より高い精度で重合部の露光量を重合部以外の露光量と
等しくすることができる。

【００１９】なお、本願明細書中における光検出装置の
光検出部は、少なくとも受光面を含んでいればよい。具
体的には、例えば、光検出部を基板移動用の基板ステー
ジ上に設ける場合、該基板ステージ上に光検出部の全て
の構成部分を設けてもよいが、該基板ステージ上には光
検出部の構成部分のうち、少なくとも受光面のみを設け
て、その余の部分は該基板ステージ外に設けるようにし
てもよい。

【００２０】また、前記第１分布が前記感応物体（４）
が配置される所定面上でのエネルギー量又はその積算値
の分布に基づいて設定される場合において、前記露光量
分布を計測する光検出装置（１２６）が遮光板（５５）
に光検出部（５６）を設けて構成されている場合、前記
光検出部の検出値を、前記遮光板の表面の反射率が前記
感応物体の表面の反射率と異なることにより生じ、及び
／又は前記遮光板の大きさが前記エネルギービーム（Ｉ
Ｌ）の照射領域と異なることにより生じる、該光検出部
の検出値の差異に相当する値に基づいて補正して、前記
露光量分布を求めるようにするとよい。これによれば、
露光量分布を求める際に反射率及び／又は遮光板の大き
さの差異を考慮して補正しているので、遮光板の反射率
や大きさを感応物体と等しくすることができなくとも、
より高い精度で重合部の露光量を重合部以外の露光量と
等しくすることができる。

【００２１】前記第２分布は、前記周辺部の多重露光に
よるその光学特性の変化をも考慮して決定するとよい。
多重露光によるその光学特性の変化とは、例えば露光に
よる基板上のレジストの透過率変動などである（以下同
じ）。また、前記設定装置は、前記周辺部でのエネルギ
ー量を前記第１分布に規定する前記エネルギービーム
（ＩＬ）の減衰部（１２３）を有する濃度フィルタ（Ｆ
ｊ）を含み、前記決定された第２分布に基づいて前記減
衰部の減衰特性を調整し、前記調整された濃度フィルタ
を介して前記エネルギービームで前記複数の領域（Ｓ
１，Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）をそれぞれ露光するように
できる。減衰特性の調整は、例えば濃度フィルタの交
換、液晶素子などによる透過率分布の変更、及び濃度フ
ィルタの再加工などにより行われる。

【００２２】また、上記露光方法において、前記エネル
ギービーム（ＩＬ）で感応物体（４）を多重露光して前
記露光量分布を計測するようにしてもよい。この場合に
おける当該感応物体には、パターンが転写される「前記
感応物体」と同一及びこれとは別の感応物体が含まれ
る。また、この場合における露光量分布の計測とは、露
光のみで露光量分布を計測すること、及び照度むらセン
サによる露光量分布の計測に加えて、多重露光によるレ
ジストの透過率変動などに起因した露光量の誤差を補償
することをいずれも含むものとする。

【００２３】前記設定装置としては、前記エネルギービ
ーム（ＩＬ）のエネルギー量を除々に減少させる減衰部
（１２３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）を含むものを
用いることができる。この場合には、前記決定された第
２分布に基づいて、前記周辺部が重ね合わされる第１重
合部の幅を変化させることなく、転写すべきパターンが
形成されたマスクに対する前記濃度フィルタの位置を変
更して、前記減衰部の像が重ね合わされる第２重合部の
幅を変化させることにより、該第１重合部の露光量を調
整するようにできる。前記第１重合部の露光量の調整
は、濃度フィルタの交換などを行うことなくその位置の
変更だけで行う場合、及び濃度フィルタの交換などと、
その位置の変更の両方を用いて行う場合が含まれる。前
記露光量の調整を、濃度フィルタの交換などと、その位
置の変更の両方を用いて行う場合には、前記濃度フィル
タとしてその減衰特性が前記決定された第２分布に基づ
いて設定されたものを用いるようにできる。一例とし
て、エネルギービームを光電検出して得られる露光量分
布に基づいて濃度フィルタの減衰特性を設定し、この濃
度フィルタを用いても残存する露光量の誤差（例えば、
多重露光によるレジストの光学特性の変動などに起因し
て生じる）を濃度フィルタの位置変更で相殺してもよ
い。また、前記濃度フィルタによって規定される前記エ
ネルギービームの分布と、転写すべきパターンとの相対
位置を変化させることにより、前記周辺部が重ね合わさ
れる重合部での露光量を調整することができる。この場
合において、前記転写すべきパターンを重合部方向（つ
なぎ方向）に拡大したパターンを用いることができる。
このようにすることにより、マスクと濃度フィルタの相
対位置を変更するだけで重合部の露光量を容易に調整す
ることができる。また、単にマスクと濃度フィルタの相
対位置を変更するだけであるので処理に時間を必要とせ
ず、その結果スループットを向上できる。

【００２４】また、前記設定装置として、前記エネルギ
ービーム（ＩＬ）のエネルギー量を除々に減少させる減
衰部（１２３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）を含むも
のを用いた場合には、前記決定された第２分布に基づい
て、前記周辺部が重ね合わされる第１重合部の幅を変化
させることなく、前記濃度フィルタから転写すべきパタ
ーンが形成されたマスクに至る光学系の光学特性（例え
ば、倍率）を変更して、前記減衰部の像が重ね合わされ
る第２重合部の幅を変化させることにより、該第１重合
部の露光量を調整するようにできる。前記第１重合部の
露光量の調整は、濃度フィルタの交換などを行うことな
く光学系の光学特性の変更だけで行う場合、及び濃度フ
ィルタの交換などと、光学系の光学特性の変更の両方を
用いて行う場合が含まれる。前記露光量の調整を、濃度
フィルタ（Ｆｊ）の交換などと、光学系の光学特性の変
更の両方を用いて行う場合には、前記濃度フィルタとし
てその減衰特性が前記決定された第２分布に基づいて設
定されたものを用いるようにできる。一例として、エネ
ルギービームを光電検出して得られる露光量分布に基づ
いて濃度フィルタの減衰特性を設定し、この濃度フィル
タを用いても残存する露光量の誤差（例えば、多重露光
によるレジストの光学特性の変動などに起因して生じ
る）を濃度フィルタの位置変更で相殺してもよい。

【００２５】また、前記濃度フィルタ（Ｆｊ）から転写
すべきパターンに至る光学系（１１３，１１４，１１
６）の光学特性（例えば、倍率）を変更して、該濃度フ
ィルタによって規定される前記エネルギービーム（Ｉ
Ｌ）の分布と、転写すべきパターンとの相対位置を変化
させることにより、前記周辺部が重ね合わされる重合部
での露光量を調整するようにできる。このようにするこ
とにより、光学系の倍率を変更するだけで重合部の露光
量を容易に調整することができ、更に光学系の調整（倍
率変更など）に時間を必要としないためスループットを
向上できる。

【００２６】尚、本願明細書中において、「濃度フィル
タの減衰部の像が重ね合わされる第２重合部の幅を変化
させる」という記載における当該「減衰部の像」とは、
露光光の光路上に介在する遮光物（例えば、ブラインド
やマスクの遮光帯等）がないとした場合における減衰部
の像の意味である。

【００２７】本発明の第２の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装
置（Ｆｊ，ＢＬ）を介して前記各領域をエネルギービー
ム（ＩＬ）で露光する方法であって、前記設定装置を介
して前記エネルギービームを照射し、前記感応物体上で
前記周辺部に対応する部分での露光量分布を計測する、
光検出部（５６）及び遮光板（５５）を有する光検出装
置（１２６）の当該遮光板の表面の反射率を前記感応物
体の表面の反射率とほぼ同一とした露光方法が提供され
る。この場合において、前記計測された露光量分布と、
前記周辺部の多重露光によるその光学特性の変化とに基
づいて前記周辺部での露光量を設定するようにできる。

【００２８】本発明の第３側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装
置（Ｆｊ，ＢＬ）を介して前記各領域をエネルギービー
ム（ＩＬ）で露光する方法であって、前記設定装置を介
して前記エネルギービームを照射し、前記感応物体上で
前記周辺部に対応する部分での露光量分布を計測する、
光検出部（５６）及び遮光板（５５）を有する光検出装
置（１２６）の当該遮光板の大きさを前記エネルギービ
ームの照射領域と同程度以上とした露光方法が提供され
る。この場合において、前記計測された露光量分布と、
前記周辺部の多重露光によるその光学特性の変化とに基
づいて前記周辺部での露光量を設定するようにできる。

【００２９】本発明の第４側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装
置（Ｆｊ，ＢＬ）を介して前記各領域をエネルギービー
ム（ＩＬ）で露光する方法であって、前記設定装置を介
して前記エネルギービームを照射するとともに、前記感
応物体上で前記周辺部に対応する部分での露光量分布の
計測に用いられる光検出部（５６）及び遮光板（５５）
を有する光検出装置（１２６）で前記エネルギービーム
を検出し、前記遮光板の反射率と前記感応物体の反射率
との差異に関する情報と前記検出結果とに基づいて、前
記周辺部での露光量を設定するようにした露光方法が提
供される。この場合において、前記反射率の差異に基づ
いて前記光検出部の検出値を補正して前記露光量分布を
求めるようにできる。このとき、周辺部の多重露光によ
るその光学特性の変化をも考慮して露光量を設定するこ
とが望ましい。

【００３０】本発明の第５の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装
置（Ｆｊ，ＢＬ）を介して前記各領域をエネルギービー
ム（ＩＬ）で露光する方法であって、前記設定装置を介
して前記エネルギービームを照射するとともに、前記感
応物体上で前記周辺部に対応する部分での露光量分布の
計測に用いられる光検出部（５６）及び遮光板（５５）
を有する光検出装置（１２６）で前記エネルギービーム
を検出し、前記遮光板の大きさと前記エネルギービーム
の照射領域との差異に関する情報と前記検出結果とに基
づいて、前記周辺部での露光量を設定するようにした露
光方法が提供される。この場合において、前記遮光板の
大きさと前記エネルギービームの照射領域との差異に基
づいて前記光検出部の検出値を補正して前記露光量分布
を求めるようにできる。このとき、周辺部の多重露光に
よるその光学特性の変化をも考慮して露光量を設定する
ことが望ましい。

【００３１】本発明の第６の側面によれば、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装
置（Ｆｊ，ＢＬ）を介して前記各領域をエネルギービー
ム（ＩＬ）で露光する方法であって、前記周辺部での露
光量が所定の第１分布となるように設定された前記設定
装置を介して前記エネルギービームでテスト用感応物体
をテスト露光し、前記テスト用感応物体上に形成された
前記周辺部が重ね合わされる重合部のパターンの像の形
状を計測し、前記計測されたパターンの像の形状が目標
値となるような第２分布を決定し、前記決定した第２分
布となるように前記設定装置を設定して本露光するよう
にした露光方法が提供される。

【００３２】本発明の第７の側面によれば、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装
置を介して前記各領域をエネルギービーム（ＩＬ）で露
光する方法であって、前記設定装置は、前記エネルギー
ビームのエネルギー量を除々に減少させる減衰部（１２
３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）を含み、前記周辺部
が重ね合わされる第１重合部の幅を変化させることな
く、転写すべきパターンに対する前記濃度フィルタの位
置を変更して、前記減衰部の像が重ね合わされる第２重
合部の幅を変化させることにより、該第１重合部の露光
量を調整するようにした露光方法が提供される。この場
合において、前記転写すべきパターンを重合部方向に拡
大したパターンを用いることができる。また、前記第１
重合部の幅を前記濃度フィルタの減衰部の幅よりも大き
く設定することができる。さらに、前記周辺部の多重露
光によるその光学特性の変化をも考慮して前記周辺部で
の露光量を設定することができる。

【００３３】本発明の第８の側面によると、感応基板
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を徐々に減少させる設定装
置を介して前記各領域をエネルギービーム（ＩＬ）で露
光する方法であって、前記設定装置は、前記エネルギー
ビームのエネルギー量を徐々に減少させる減衰部（１２
３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）を含み、前記濃度フ
ィルタによって規定される前記エネルギービームの分布
と、転写すべきパターンとの相対位置を変化させること
により、前記周辺部が重ね合わされる重合部での露光量
を調整するようにした露光方法が提供される。この場合
において、前記転写すべきパターンを重合部方向に拡大
したパターンを用いることができる。また、前記周辺部
の多重露光によるその光学特性の変化をも考慮して前記
周辺部での露光量を設定することができる。

【００３４】本発明の第９の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装
置を介して前記各領域をエネルギービーム（ＩＬ）で露
光する方法であって、前記設定装置は、前記エネルギー
ビームのエネルギー量を徐々に減少させる減衰部（１２
３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）を含み、前記周辺部
が重ね合わされる第１重合部の幅を変化させることな
く、前記濃度フィルタから転写すべきパターンに至る光
学系の光学特性（例えば、倍率）を変更して、前記減衰
部の像が重ね合わされる第２重合部の幅を変化させるこ
とにより、該第１重合部の露光量を調整するようにした
露光方法が提供される。この場合において、前記周辺部
の多重露光によるその光学特性の変化をも考慮して前記
周辺部での露光量を設定することができる。

【００３５】本発明の第１０の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装
置を介して前記各領域をエネルギービーム（ＩＬ）で露
光する方法であって、前記設定装置は、前記エネルギー
ビームのエネルギー量を徐々に減少させる減衰部（１２
３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）を含み、前記濃度フ
ィルタから転写すべきパターンに至る光学系（１１３，
１１４，１１６）の光学特性（例えば、倍率）を変更し
て、該濃度フィルタによって規定される前記エネルギー
ビームの分布と、転写すべきパターンとの相対位置を変
化させることにより、前記周辺部が重ね合わされる重合
部での露光量を調整するようにした露光方法が提供され
る。この場合において、前記周辺部の多重露光によるそ
の光学特性の変化をも考慮して前記周辺部での露光量を
設定することができる。

【００３６】本発明の第１１の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装
置を介して前記各領域をエネルギービームで露光する方
法であって、前記設定装置は、前記エネルギービーム
（ＩＬ）のエネルギー量を除々に減少させる減衰部（１
２３）の減衰特性がそれぞれ異なる複数の濃度フィルタ
（Ｆｊ）を含み、前記濃度フィルタを交換することによ
り、前記周辺部が重ね合わされる重合部の露光量を調整
するようにした露光方法が提供される。この場合におい
て、前記周辺部の多重露光によるその光学特性の変化を
も考慮して前記周辺部での露光量を設定することができ
る。

【００３７】本発明の第１２の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を徐々に減少させる設定装
置（Ｆｊ，ＢＬ）を介して前記各領域をエネルギービー
ム（ＩＬ）で露光する方法において、前記周辺部の多重
露光によるその光学特性の変化に基づいて前記周辺部の
露光量を設定するようにした露光方法が提供される。

【００３８】前記第１〜第１２の側面による露光方法に
おいて、転写用のパターンを拡大したパターン（Ｐｉ）
を複数の親パターン（Ｐ１〜ＰＮ）に分割し、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域にそれぞ
れ親パターンの投影光学系（３）による縮小像を転写す
るために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定
装置（Ｆｊ，ＢＬ）を介して前記各領域（Ｓ１，Ｓ２，
Ｓ３，…，ＳＮ）をエネルギービーム（ＩＬ）で露光す
るようにできる。

【００３９】本発明の第１３の側面によると、前記第１
〜第１２の側面による露光方法を用いて製造されたフォ
トマスクが提供される。重合部の露光量が高い精度で調
整されているため、例えば重合部と重合部以外の部分と
で線幅が等しいパターンを形成するとき、重合部に形成
されるパターンの線幅と重合部以外の部分に形成される
パターンの線幅との差異が少なくなり、極めて精緻な大
面積のフォトマスクを製造することができる。

【００４０】本発明の第１４の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを転写する
ために、前記周辺部で露光量を除々に減少させる減衰部
（１２３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）を介して前記
各領域をエネルギービーム（ＩＬ）で露光する露光装置
に用いられる当該濃度フィルタの製造方法であって、前
記周辺部での露光量が所定の第１分布となるように設定
された減衰部を有するテスト用濃度フィルタを介して感
応物体を前記エネルギービームで露光するとともに、前
記感応物体上で前記周辺部に対応する部分での露光量分
布を計測し、前記計測された露光量分布に基づいて、前
記周辺部での露光量が目標値となる第２分布を決定し、
前記決定した第２分布となるように前記減衰部を形成す
るようにした濃度フィルタの製造方法が提供される。こ
の場合において、前記濃度フィルタの減衰部の減衰特性
を、該濃度フィルタを構成する透明基板の表面に形成さ
れる遮光ドットの密度分布を調整することにより設定す
るようにできる。また、前記第２分布は、前記周辺部の
多重露光によるその光学特性の変化をも考慮して決定す
るようにできる。

【００４１】また、本発明の第１５の側面によると、感
応物体（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域
（Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）にそれぞれパターンを
転写するために、前記周辺部で露光量を除々に減少させ
る減衰部（１２３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）を介
して前記各領域をエネルギービーム（ＩＬ）で露光する
露光装置に用いられる当該濃度フィルタの製造方法であ
って、前記周辺部での露光量が所定の第１分布となるよ
うに設定された減衰部を有する濃度フィルタを介して前
記エネルギービームでテスト用感応物体を露光し、前記
テスト用感応物体上に形成された前記周辺部が重ね合わ
される重合部のパターンの像の形状を計測し、前記計測
されたパターンの像の形状が目標値となる第２分布を決
定し、前記決定した第２分布となるように前記減衰部を
形成するようにした濃度フィルタの製造方法が提供され
る。この場合において、前記濃度フィルタの減衰部の減
衰特性を、該濃度フィルタを構成する透明基板の表面に
形成される遮光ドットの密度分布を調整することにより
設定するようにできる。また、前記第２分布は、前記周
辺部の多重露光によるその光学特性の変化をも考慮して
決定するようにできる。

【００４２】本発明の第１６の側面によると、前記本発
明の第１４の側面又は第１５の側面による濃度フィルタ
の製造方法を用いて製造された濃度フィルタを備える露
光装置が提供される。

【００４３】本発明の第１７の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）をそれぞれエネルギービーム
（ＩＬ）で露光する露光装置の製造方法において、前記
周辺部で露光量を徐々に減少させる濃度フィルタ（Ｆ
ｊ）を介して前記エネルギービームを照射し、前記感応
物体上で前記周辺部に対応する部分での露光量分布を計
測し、前記計測された露光量分布と前記濃度フィルタの
減衰特性に関する情報とに基づいて、前記周辺部で露光
量分布が目標値となるように前記エネルギービームの減
衰部が形成される濃度フィルタを作製するようにした露
光装置の製造方法が提供される。この場合において、前
者の濃度フィルタ（エネルギービームが照射された濃度
フィルタ）と後者の濃度フィルタ（作製される濃度フィ
ルタ）とは、同一でも異なっていてもよい。また、前記
露光量分布の目標値は、前記周辺部の多重露光によるそ
の光学特性の変化をも考慮して決定するようにできる。

【００４４】本発明の第１８の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）をそれぞれエネルギービーム
（ＩＬ）で露光する露光装置の製造方法において、前記
周辺部で露光量を徐々に減少させる濃度フィルタ（Ｆ
ｊ）を介して前記エネルギービームを照射するととも
に、前記感応物体上で前記周辺部に対応する部分での露
光量分布の計測に用いられる光検出部（５６）及び遮光
板（５５）を有する光検出装置（１２６）で前記エネル
ギービームを検出し、前記遮光板の反射率と前記感応物
体の反射率との差異に関する情報と、前記濃度フィルタ
の減衰特性に関する情報と、前記検出結果とに基づい
て、前記周辺部で露光量分布が目標値となるように前記
エネルギービームの減衰部が形成される濃度フィルタを
作製するようにした露光装置の製造方法。この場合にお
いて、前記露光量分布の目標値は、前記周辺部の多重露
光によるその光学特性の変化をも考慮して決定するよう
にできる。

【００４５】本発明の第１９の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）をそれぞれエネルギービーム
（ＩＬ）で露光する露光装置の製造方法において、前記
周辺部で露光量を徐々に減少させる濃度フィルタ（Ｆ
ｊ）を介して前記エネルギービームを照射するととも
に、前記感応物体上で前記周辺部に対応する部分での露
光量分布の計測に用いられる光検出部（５６）及び遮光
板（５５）を有する光検出装置（１２６）で前記エネル
ギービームを検出し、前記遮光板の大きさと前記エネル
ギービームの照射領域の大きさとの差異に関する情報
と、前記濃度フィルタの減衰特性に関する情報と、前記
検出結果とに基づいて、前記周辺部で露光量分布が目標
値となるように前記エネルギービームの減衰部が形成さ
れる濃度フィルタを作製するようにした露光装置の製造
方法が提供される。この場合において、前記露光量分布
の目標値は、前記周辺部の多重露光によるその光学特性
の変化をも考慮して決定するようにできる。

【００４６】本発明の第２０の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）をそれぞれエネルギービーム
（ＩＬ）で露光する露光装置の製造方法において、前記
周辺部で露光量を徐々に減少させるために、前記周辺部
の多重露光によるその光学特性の変化に基づいて、前記
周辺部で露光量分布が目標値となるように前記エネルギ
ービームの減衰部（１２３）が形成される濃度フィルタ
（Ｆｊ）を作製するようにした露光装置の製造方法が提
供される。この場合において、前記露光量分布の目標値
は、前記周辺部の多重露光によるその光学特性の変化を
も考慮して決定するようにできる。

【００４７】本発明の第２１の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）をそれぞれエネルギービーム
（ＩＬ）で露光する露光装置において、前記周辺部で露
光量を除々に減少させる設定装置を備え、前記設定装置
は、前記エネルギービームのエネルギー量を除々に減少
させる減衰部（１２３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）
を含み、前記周辺部が重ね合わされる第１重合部の幅を
変化させることなく、転写すべきパターンに対する前記
濃度フィルタの位置を変更して、前記減衰部の像が重ね
合わされる第２重合部の幅を変化させることにより、該
第１重合部の露光量を調整するようにした露光装置が提
供される。この場合において、前記周辺部の多重露光に
よるその光学特性の変化をも考慮して前記周辺部での露
光量を調整するようにできる。

【００４８】本発明の第２２の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）をそれぞれエネルギービーム
（ＩＬ）で露光する露光装置において、前記周辺部で露
光量を除々に減少させる設定装置を備え、前記設定装置
は、前記エネルギービームのエネルギー量を徐々に減少
させる減衰部（１２３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）
を含み、前記濃度フィルタによって規定される前記エネ
ルギービームの分布と、転写すべきパターンとの相対位
置を変化させることにより、前記周辺部が重ね合わされ
る重合部での露光量を調整するようにした露光装置が提
供されされさる。この場合において、前記周辺部の多重
露光によるその光学特性の変化をも考慮して前記周辺部
での露光量を調整するようにできる。

【００４９】本発明の第２３の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）をそれぞれエネルギービーム
（ＩＬ）で露光する露光装置において、前記周辺部で露
光量を除々に減少させる設定装置を備え、前記設定装置
は、前記エネルギービームのエネルギー量を徐々に減少
させる減衰部（１２３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）
を含み、前記周辺部が重ね合わされる第１重合部の幅を
変化させることなく、前記濃度フィルタから転写すべき
パターンに至る光学系の光学特性（例えば、倍率）を変
更して、前記減衰部の像が重ね合わされる第２重合部の
幅を変化させることにより、該第１重合部の露光量を調
整するようにした露光装置が提供される。この場合にお
いて、前記周辺部の多重露光によるその光学特性の変化
をも考慮して前記周辺部での露光量を調整するようにで
きる。

【００５０】本発明の第２４の側面によると、感応物体
（４）上で周辺部が部分的に重なる複数の領域（Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ）をそれぞれエネルギービーム
（ＩＬ）で露光する露光装置において、前記周辺部で露
光量を除々に減少させる設定装置を備え、前記設定装置
は、前記エネルギービームのエネルギー量を徐々に減少
させる減衰部（１２３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）
を含み、前記濃度フィルタから転写すべきパターンに至
る光学系（１１３，１１４，１１６）の光学特性（例え
ば、倍率）を変更して、該濃度フィルタによって規定さ
れる前記エネルギービームの分布と、転写すべきパター
ンとの相対位置を変化させることにより、前記周辺部が
重ね合わされる重合部での露光量を調整するようにした
露光装置が提供される。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露
光装置の概略構成を示す図であり、この露光装置は、ス
テップ・アンド・リピート方式のスティチング型投影露
光装置である。尚、以下の説明においては、図１中に示
されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標
系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。Ｘ
ＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＺ軸が紙面に対して平行と
なるよう設定され、Ｙ軸が紙面に対して垂直となる方向
に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸ
Ｙ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方
向に設定される。

【００５２】図１において、光源１００からの光（ここ
では、ＡｒＦエキシマレーザとする）としての紫外パル
ス光ＩＬ（以下、露光光ＩＬと称する）は、照明光学系
１との間で光路を位置的にマッチングさせるための可動
ミラー等を含むビームマッチングユニット（ＢＭＵ）１
０１を通り、パイプ１０２を介して光アッテネータとし
ての可変減光器１０３に入射する。

【００５３】主制御系９は基板４上のレジストに対する
露光量を制御するため、光源１００との間で通信するこ
とにより、発光の開始及び停止、発振周波数、及びパル
スエネルギーで定まる出力を制御するとともに、可変減
光器１０３における露光光ＩＬに対する減光率を段階的
又は連続的に調整する。

【００５４】可変減光器１０３を通った露光光ＩＬは、
所定の光軸に沿って配置されるレンズ系１０４、１０５
よりなるビーム整形光学系を経て、オプチカル・インテ
グレータ（ロットインテグレータ、又はフライアイレン
ズ等であって、同図ではフライアイレンズ）１０６に入
射する。尚、フライアイレンズ１０６は、照度分布均一
性を高めるために、直列に２段配置してもよい。

【００５５】フライアイレンズ１０６の射出面には開口
絞り系１０７が配置されている。開口絞り系１０７に
は、通常照明用の円形の開口絞り、複数の偏心した小開
口よりなる変形照明用の開口絞り、輪帯照明用の開口絞
り等が切り換え自在に配置されている。フライアイレン
ズ１０６から出射されて開口絞り系１０７の所定の開口
絞りを通過した露光光ＩＬは、透過率が高く反射率が低
いビームスプリッタ１０８に入射する。ビームスプリッ
タ１０８で反射された光は光電検出器よりなるインテグ
レータセンサ１０９に入射し、インテグレータセンサ１
０９の検出信号は不図示の信号線を介して主制御系９に
供給される。

【００５６】ビームスプリッタ１０８の透過率及び反射
率は予め高精度に計測されて、主制御系９内のメモリに
記憶されており、主制御系９は、インテグレータセンサ
１０９の検出信号より間接的に投影光学系３に対する露
光光ＩＬの入射光量をモニタできるように構成されてい
る。

【００５７】ビームスプリッタ１０８を透過した露光光
ＩＬは、レチクルブラインド機構１１０に入射する。レ
チクルブラインド機構１１０は、４枚の可動式のブライ
ンド（遮光板）１１１（Ａ〜Ｄ）及びその駆動機構を備
えて構成されている。これら４枚のブラインド１１１を
それぞれ適宜な位置に設定することにより、投影光学系
３の視野内の略中央で矩形状の照明視野領域が形成され
る。

【００５８】レチクルブラインド機構１１０のブライン
ド１１１により矩形状に整形された露光光ＩＬは、フィ
ルタステージＦＳ上に載置された濃度フィルタＦｊに入
射する。濃度フィルタＦｊ（ここでは、Ｆ１〜Ｆ９の９
枚とする）は、基本的に図２Ａに示されているような構
成である。図２Ａは、濃度フィルタＦｊの構成の一例を
示す上面図である。この濃度フィルタＦｊは、例えば石
英ガラス、またはフッ素がドープされた石英ガラスなど
のような光透過性の基板上に、クロム等の遮光性材料を
蒸着した遮光部１２１と、該遮光性材料を蒸着しない透
光部１２２と、該遮光性材料をその存在確率を変化させ
ながら蒸着した減光部（減衰部）１２３とを有してい
る。減光部１２３は、ドット状に遮光性材料を蒸着した
もので、ドットサイズは、濃度フィルタＦｊを図１に示
した位置に設置している状態で、本例では濃度フィルタ
ＦｊとマスターレチクルＲｉとの間に配置される複数の
光学素子（１１２〜１１６）を有する光学系の解像限界
以下となるものである。そのドットは、内側（透光部１
２２側）から外側（遮光部１２１側）に行くに従って傾
斜直線的に減光率が高くなるようにその存在確率を増大
させて形成されている。但し、そのドットは、内側から
外側に行くに従って曲線的に減光率が高くなるようにそ
の存在確率を増大させて形成されていてもよい。

【００５９】尚、ドット配置方法は、同一透過率部でド
ットを同一ピッチＰで配置するよりも、Ｐに対して、ガ
ウス分布をもつ乱数Ｒを各ドット毎に発生させたものを
加えたＰ＋Ｒで配置するのがよい。その理由は、ドット
配置によって回折光が発生し、場合によっては照明系の
開口数（ＮＡ）を超えて感光基板まで光が届かない現象
が起き、設計透過率からの誤差が大きくなるためであ
る。

【００６０】また、ドットサイズは全て同一サイズが望
ましい。その理由は、複数種のドットサイズを使用して
いると、前述の回折による設計透過率からの誤差が発生
した場合に、その誤差が複雑、即ち透過率補正が複雑に
なるからである。

【００６１】ところで、濃度フィルタの描画は、ドット
形状誤差を小さくするため高加速ＥＢ描画機で描画する
のが望ましく、またドット形状は、プロセスによる形状
誤差が測定しやすい長方形（正方形）が望ましい。形状
誤差がある場合は、その誤差量が計測可能であれば透過
率補正がしやすい利点がある。

【００６２】遮光部１２１には、複数のアライメント用
のマーク１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄが形
成されている。これらのマーク１２４Ａ，１２４Ｂ，１
２４Ｃ，１２４Ｄは、図２Ａに示されているように、濃
度フィルタＦｊの遮光部１２１の一部を除去して、矩形
状あるいはその他の形状の開口（光透過部）１２４Ａ，
１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄを形成して、該マークと
することができる。また、図２Ｂに示したマークを用い
ることもできる。図２Ｂは濃度フィルタＦｊに形成され
るマークの一例を示す上面図である。図２Ｂでは、複数
のスリット状の開口からなるスリットマーク１２５を採
用している。このスリットマーク１２５は、Ｘ方向及び
Ｙ方向の位置を計測するために、Ｙ方向に形成されたス
リットをＸ方向に配列したマーク要素と、Ｘ方向に形成
されたスリットをＹ方向に配列したマーク要素とを組み
合わせたものである。濃度フィルタＦｊの位置及び投影
倍率は、マーク１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４
Ｄの位置情報を計測した結果に基づいて調整される。ま
た、濃度フィルタＦｊのＺ方向の位置及びＺ方向チルト
量については、例えば試料台５に少なくとも一部が設け
られ、濃度フィルタＦｊのマークを撮像素子で検出する
装置などを用い、濃度フィルタＦｊを光軸方向に移動し
て複数Ｚ位置でマーク１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ，
１２４Ｄ又はマーク１２５を計測し、信号強度又は信号
コントラストが最大となるＺ位置をベストフォーカスと
し、このベストフォーカス位置（投影光学系３の物体面
または像面、即ちマスターレチクルＲｉのパターン形成
面または基板４の表面と共役な位置）に濃度フィルタＦ
ｊを配置してもよいが、本例ではそのベストフォーカス
位置からある一定量デフォーカスした位置に濃度フィル
タは設置されている。

【００６３】尚、濃度フィルタに設けるマークの数は４
つに限られるものではなく、濃度フィルタの設定精度な
どに応じて少なくとも１つを設けておけばよい。さら
に、本例では照明光学系の光軸と中心がほぼ一致するよ
うに濃度フィルタが配置され、その中心（光軸）に関し
て対称に４つのマークを設けるものとしたが、濃度フィ
ルタに複数のマークを設けるときはその中心に関して点
対称とならないようにその複数のマークを配置する、あ
るいはその複数のマークは点対称に配置し、別に認識パ
ターンを形成することが望ましい。これは、照明光学系
内に濃度フィルタを配置してエネルギー分布を計測した
後にその濃度フィルタを取り出してその修正を加えて再
設定するとき、結果として照明光学系の光学特性（ディ
ストーションなど）を考慮して濃度フィルタの修正が行
われているため、その濃度フィルタが回転して再設定さ
れると、その修正が意味をなさなくなるためであり、元
の状態で濃度フィルタを再設定可能とするためである。

【００６４】本実施形態においては、フィルタステージ
ＦＳの側方に棚状のフィルタライブラリ１６ａが配置さ
れ、このフィルタライブラリ１６ａはＺ方向に順次配列
されたＬ（Ｌは自然数）個の支持板１７ａを有し、支持
板１７ａに濃度フィルタＦ１，…，ＦＬが載置されてい
る。フィルタライブラリ１６ａは、スライド装置１８ａ
によってＺ方向に移動自在に支持されており、フィルタ
ステージＦＳとフィルタライブラリ１６ａとの間に、回
転自在でＺ方向に所定範囲で移動できるアームを備えた
ローダ１９ａが配置されている。主制御系９がスライド
装置１８ａを介してフィルタライブラリ１６ａのＺ方向
の位置を調整した後、ローダ１９ａの動作を制御して、
フィルタライブラリ１６ａ中の所望の支持板１７ａとフ
ィルタステージＦＳとの間で、所望の濃度フィルタＦ１
〜ＦＬを受け渡しできるように構成されている。

【００６５】濃度フィルタＦｊの遮光部１２１、透光部
１２２、及び減光部１２３は、フィルタステージＦＳに
保持された状態で、マスターレチクルＲｉのパターン形
成面に対して共役な面と当該濃度フィルタＦｊとの光軸
に沿う方向の距離（寸法）に応じて、該パターン形成面
上で適正な形状となるように予め補正されて形成されて
いる。尚、本例では濃度フィルタＦｊがその共役面から
離れて配置される、即ちマスターレチクルＲｉのパター
ン形成面上で減光部１２３内のドットがデフォーカス像
となるので、その共役面との距離（間隔）によってはド
ットサイズを前述の解像限界以下としなくてもよい。さ
らに、濃度フィルタＦｊをその共役面から離して配置す
る代わり、あるいはそれと組み合わせて、マスターレチ
クルＲｉのパターン形成面上で減光部１２３内のドット
の像を不鮮明にする構成（例えば、濃度フィルタＦｊと
マスターレチクルＲｉとの間に配置される拡散板を微動
可能とする）を採用してもよく、この場合にもドットサ
イズを前述の解像限界以下としなくてもよい。また、詳
細は後述するが、マスターレチクルＲｉは複数のマスタ
ーレチクルＲ１〜ＲＮの何れかであり、それぞれ図６の
親パターン３６を分割した親パターンＰ１〜ＰＮが形成
されたレチクルである。

【００６６】本実施形態では、濃度フィルタＦｊは、図
３Ａ〜図３Ｉに示されているように、Ｆ１〜Ｆ９の９枚
が設けられている。図３Ａ〜図３Ｉは、本発明の実施形
態による露光装置が備える濃度フィルタの構成を示す図
である。これらは、相互に減光部１２３の形状又は位置
が異なっており、露光処理を行うべきショットの４辺に
ついて、隣接するショット間でパターンの像が重ね合わ
される部分である重合部（以下、画面継ぎ部ともいう）
が有るか否かに応じて選択的に使用される。

【００６７】即ち、ショット配列がｐ（行）×ｑ（列）
の行列である場合、ショット（１，１）については図３
Ａの濃度フィルタが、ショット（１，２〜ｑ−１）につ
いては図３Ｂの濃度フィルタが、ショット（１，ｑ）に
ついては図３Ｃの濃度フィルタが、ショット（２〜ｐ−
１，１）については図３Ｄの濃度フィルタが、ショット
（２〜ｐ−１，２〜ｑ−１）については図３Ｅの濃度フ
ィルタが、ショット（２〜ｐ−１，ｑ）については図３
Ｆの濃度フィルタが、ショット（ｐ，１）については図
３Ｇの濃度フィルタが、ショット（ｐ，２〜ｑ−１）に
ついては図３Ｈの濃度フィルタが、ショット（ｐ，ｑ）
については図３Ｉの濃度フィルタが使用される。

【００６８】尚、濃度フィルタＦｊとしては、上述のよ
うな９種類に限定されることはなく、ショット形状やシ
ョット配列に応じて、その他の形状の減光部１２３を有
するものを採用することができる。濃度フィルタＦｊは
マスターレチクルＲｉと１対１に対応していてもよい
が、同一の濃度フィルタＦｊを用いて複数のマスターレ
チクルＲｉについて露光処理を行うようにした方が、濃
度フィルタＦｊの数を削減することができ、高効率的で
ある。

【００６９】濃度フィルタＦｊを９０度又は１８０度回
転させて使用できるようにすれば、例えば、図３Ａ、図
３Ｂ及び図３Ｅの３種類の濃度フィルタＦｊを準備すれ
ば、その余の濃度フィルタは不要となり効率的である。
さらには、濃度フィルタＦｊは図３Ｅに示すもの１種類
とし、レチクルブラインド機構１１０の４枚のブライン
ド１１１の位置を選択的に設定して、また、マスターレ
チクルＲｉの遮光帯を利用して、減光部１２３の４辺の
うちの一又は複数を対応するブラインド１１１で遮蔽す
るようすれば、単一の濃度フィルタで、図３Ａ〜図３Ｉ
に示したような濃度フィルタ、その他の濃度フィルタの
機能を実現することができ、高効率的である。

【００７０】また、濃度フィルタＦｊとしては、上述の
ようなガラス基板上にクロム等の遮光性材料で減光部や
遮光部を形成したもののみならず、液晶素子等を用いて
遮光部や減光部の位置、減光部の減光特性を必要に応じ
て変更できるようにしたものを用いることもでき、この
場合には、濃度フィルタを複数準備する必要がなくなる
とともに、製造するワーキングレチクル（マイクロデバ
イス）の仕様上の各種の要請に柔軟に対応することがで
き、高効率的である。

【００７１】フィルタステージＦＳは、保持している濃
度フィルタＦｊをＸＹ平面内で回転方向及び並進方向に
微動又は移動する。不図示のレーザ干渉計によって、フ
ィルタステージＦＳのＸ座標、Ｙ座標、及び回転角が計
測され、この計測値、及び主制御系９からの制御情報に
よってフィルタステージＦＳの動作が制御される。尚、
以上説明した濃度フィルタＦｊの減光部１２３の設定方
法及び濃度フィルタＦｊの製造方法の詳細については後
述する。

【００７２】濃度フィルタＦｊを通過した露光光ＩＬ
は、反射ミラー１１２及びコンデンサレンズ系１１３、
結像用レンズ系１１４、反射ミラー１１５、及び主コン
デンサレンズ系１１６を介して、マスターレチクルＲｉ
の回路パターン領域上でブラインド１１１の矩形状の開
口部と相似な照明領域を一様な強度分布で照射する。即
ち、ブラインド１１１の開口部の配置面は、コンデンサ
レンズ系１１３、結像用レンズ系１１４、及び主コンデ
ンサレンズ系１１６との合成系によってマスターレチク
ルＲｉのパターン形成面とほぼ共役となっている。

【００７３】照明光学系１から出射された露光光ＩＬに
より、レチクルステージ２に保持されたマスターレチク
ルＲｉが照明される。レチクルステージ２には、ｉ番目
（ｉ＝１〜Ｎ）のマスターレチクルＲｉが保持されてい
る。

【００７４】本実施形態においては、レチクルステージ
２の側方に棚状のレチクルライブラリ１６ｂが配置さ
れ、このレチクルライブラリ１６ｂはＺ方向に順次配列
されたＮ（Ｎは自然数）個の支持板１７ｂを有し、支持
板１７ｂにマスターレチクルＲ１，…，ＲＮが載置され
ている。レチクルライブラリ１６ｂは、スライド装置１
８ｂによってＺ方向に移動自在に支持されており、レチ
クルステージ２とレチクルライブラリ１６ｂとの間に、
回転自在でＺ方向に所定範囲で移動できるアームを備え
たローダ１９ｂが配置されている。主制御系９がスライ
ド装置１８ｂを介してレチクルライブラリ１６ｂのＺ方
向の位置を調整した後、ローダ１９ｂの動作を制御し
て、レチクルライブラリ１６ｂ中の所望の支持板１７ｂ
とレチクルステージ２との間で、所望のマスターレチク
ルＦ１〜ＦＬを受け渡しできるように構成されている。

【００７５】マスターレチクルＲｉの照明領域内のパタ
ーンの像は、投影光学系３を介して縮小倍率１／α（α
は例えば５、又は４等）で、ワーキングレチクル用の基
板（ブランクス）４の表面に投影される。図４は、マス
ターレチクルの親パターンの縮小像を基板上に投影する
場合を示す要部斜視図である。尚、図４において、図１
に示した露光装置が備える部材と同一の部材には同一の
符号が付してある。図１及び図４において、基板４は、
石英ガラスのような光透過性の基板であり、その表面の
パターン領域にクロム、又はケイ化モリブデン等のマス
ク材料の薄膜が形成され、このパターン領域２５を挟む
ように位置合わせ用の２つの２次元マークよりなるアラ
イメントマーク２４Ａ，２４Ｂが形成されている。

【００７６】これらのアライメントマーク２４Ａ，２４
Ｂは、電子ビーム描画装置、レーザビーム描画装置、投
影露光装置（ステッパー、スキャナー）等を用いて、パ
ターンの転写を行う前に予め形成される。また、基板４
の表面にマスク材料を覆うようにフォトレジストが塗布
されている。

【００７７】レチクルステージ２は、保持しているマス
ターレチクルＲｉをＸＹ平面内で回転方向及び並進方向
に移動する。不図示のレーザ干渉計によって、レチクル
ステージ２のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角が計測され、
この計測値、及び主制御系９からの制御情報によってレ
チクルステージ２の動作が制御される。

【００７８】一方、基板４は、基板の変形による位置ず
れが起きないように、本例では３本のピンで構成される
ホルダ上に無吸着またはソフト吸着され、この基板ホル
ダは試料台５上に固定され、試料台５は基板ステージ６
上に固定されている。試料台５は、オートフォーカス方
式で基板４のフォーカス位置（光軸ＡＸ方向の位置）、
及び傾斜角を制御することによって、基板４の表面を投
影光学系３の像面に合わせ込む。この試料台５上には位
置決め用の基準マーク部材１２及び基板４上に照度分布
を検出する照度分布検出センサ（いわゆる照度ムラセン
サ）１２６が固定されている。また、基板ステージ６
は、ベース７上で例えばリニアモータによりＸ方向、Ｙ
方向に試料台５（基板４）を移動し位置決めする。

【００７９】試料台５の上部に固定された移動鏡８ｍ、
及び対向して配置されたレーザ干渉計８によって試料台
５のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角が計測され、この計測
値がステージ制御系１０、及び主制御系９に供給されて
いる。移動鏡８ｍは、図４に示すように、Ｘ軸の移動鏡
８ｍＸ、及びＹ軸の移動鏡８ｍＹを総称するものであ
る。ステージ制御系１０は、その計測値、及び主制御系
９からの制御情報に基づいて、基板ステージ６のリニア
モータ等の動作を制御する。

【００８０】次に照度分布検出センサ１２６の詳細につ
いて説明する。図５Ａ及び図５Ｂは照度分布検出センサ
１２６の構成を示す図である。この照度分布検出センサ
１２６は、露光光ＩＬが投影光学系３を介して照明され
ている状態で基板ステージ６を基板４に水平な面内で移
動させることにより露光光ＩＬの空間分布、即ち露光光
の強度分布（照度分布）を計測するためのものである。
図５Ａに示すように、照度分布検出センサ１２６は、矩
形（本実施形態においては正方形）状の開口５４を有す
る遮光板５５の下側に光電センサ５６を設けて構成さ
れ、光電センサ５６による検出信号は、主制御系９に出
力される。尚、開口５４の下側に光電センサ５６を設け
ずに、ライトガイドなどにより光を導いて他の部分で光
電センサなどにより受光量を検出するようにしてもよ
い。

【００８１】遮光板５５は、通常石英等の基板にクロム
（Ｃｒ）等の金属を蒸着することにより形成されるが、
クロム等の金属を蒸着すると、遮光板５５上に露光され
た露光光の反射率が高く露光光の反射量が多い。その結
果遮光板５５による反射光が投影光学系やレチクルで反
射されることによりフレアが発生する。この照度分布検
出センサ１２６は、基板４が露光されるときの露光光の
空間分布を計測するために設けられるものであり、実際
の露光時における露光光の空間分布を計測することが最
も好ましい。しかし、露光光の空間分布の計測を行う際
に、実際の露光時の状況と異なる状況、つまり露光光の
反射量が多くなる状況があると、実際の露光時における
露光光の空間分布を正確に計測することができない。

【００８２】そこで、本実施形態においては、露光時に
おける実際の露光光の空間分布になるべく近い計測を行
うために、遮光板５５上面の反射率を、基板４の反射率
とほぼ同程度として反射光による影響を低減している。
遮光板５５の上面には露光光の波長域において基板４の
反射率と同程度の反射率を有する膜が形成されている。
この膜を実現するためには、例えば、図５Ｂに示すよう
に、石英の透明基板５７上にクロム５８を蒸着し、更に
クロム５８上に酸化クロムの薄膜５９を形成し、その上
に基板４に塗布されるフォトレジストと同じフォトレジ
スト６０を同じ膜厚で塗布してもよい。このような遮光
板５５上面の反射率は、その表面に形成される膜の材質
のみならず、膜厚や構成（積層数、各層厚、各層の材質
等）適宜に選択することにより調整することができる。
基板４に反射防止膜等が形成されている場合には、その
ような条件の全てをも考慮して、該遮光板５５上面の反
射率を設定する。

【００８３】かかる照度分布検出センサ１２６を用い
て、遮光板５５に形成された開口５４を通過してきた露
光光を、基板ステージ６を基板４表面に水平な面内で移
動させつつ計測することにより、実際の露光時における
露光光の空間分布とほぼ同じ空間分布を計測することが
できる。

【００８４】また、主制御系９には、磁気ディスク装置
等の記憶装置１１が接続され、記憶装置１１に、露光デ
ータファイルが格納されている。露光データファイルに
は、マスターレチクルＲ１〜ＲＮの相互の位置関係、マ
スターレチクルＲ１〜ＲＮに対応する濃度フィルタＦ１
〜ＦＬの対応関係、アライメント情報等が記録されてい
る。

【００８５】本実施形態による露光装置は、複数のマス
ターレチクルを用いて重ね継ぎ露光を行うものである。
この露光装置は、半導体集積回路を製造する際に用いら
れるのみならず、レチクルを製造する際にも用いられ
る。ここで、マスターレチクルＲｉとこの露光装置を用
いて製造されるレチクル、即ちワーキングレチクルの製
造方法の概略について説明する。

【００８６】図６は、マスターレチクルＲｉを用いてレ
チクル（ワーキングレチクル）を製造する際の製造工程
を説明するための図である。図６中に示したワーキング
レチクル３４が最終的に製造されるレチクルである。こ
のワーキングレチクル３４は、石英ガラス等からなる光
透過性の基板（ブランクス）の一面に、クロム（Ｃ
ｒ）、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ_２等）、又はその
他のマスク材料によって転写用の原版パターン２７を形
成したものである。また、その原版パターン２７を挟む
ように２つのアライメントマーク２４Ａ，２４Ｂが形成
されている。

【００８７】ワーキングレチクル３４は、光学式の投影
露光装置の投影光学系を介して、１／β倍（βは１より
大きい整数、又は半整数等であり、一例として４，５，
又は６等）の縮小投影で使用されるものである。即ち、
図６において、ワーキングレチクル３４の原版パターン
２７の１／β倍の縮小像２７Ｗを、フォトレジストが塗
布されたウエハＷ上の各ショット領域４８に露光した
後、現像やエッチング等を行うことによって、その各シ
ョット領域４８に所定の回路パターン３５が形成され
る。

【００８８】図６において、まず最終的に製造される半
導体デバイスのあるレイヤの回路パターン３５が設計さ
れる。回路パターン３５は直交する辺の幅がｄＸ，ｄＹ
の矩形の領域内に種々のライン・アンド・スペースパタ
ーン（又は孤立パターン）等を形成したものである。こ
の実施形態では、その回路パターン３５をβ倍して、直
交する辺の幅がβ・ｄＸ，β・ｄＹの矩形の領域からな
る原版パターン２７をコンピュータの画像データ上で作
成する。β倍は、ワーキングレチクル３４が使用される
投影露光装置の縮小倍率（１／β）の逆数である。尚、
反転投影されるときは反転して拡大される。

【００８９】次に、原版パターン２７をα倍（αは１よ
り大きい整数、又は半整数等であり、一例として４，
５，又は６等）して、直交する辺の幅がα・β・ｄＸ，
α・β・ｄＹの矩形の領域よりなる親パターン３６を画
像データ上で作成し、その親パターン３６を縦横にそれ
ぞれα個に分割して、α×α個の親パターンＰ１，Ｐ
２，Ｐ３，…，ＰＮ（Ｎ＝α^２）を画像データ上で作成
する。図６では、α＝５の場合が示されている。尚、倍
率αはワーキングレチクル３４の製造に用いられる投影
露光装置の投影倍率（本例では図１、４中の投影光学系
３の倍率）の逆数である。また、この親パターン３６の
分割数αは、必ずしも原版パターン２７から親パターン
３６への倍率αに合致させる必要はない。その後、それ
らの親パターンＰｉ（ｉ＝１〜Ｎ）について、それぞれ
電子ビーム描画装置（又はレーザビーム描画装置等も使
用できる）用の描画データを生成し、その親パターンＰ
ｉをそれぞれ等倍で、親マスクとしてのマスターレチク
ルＲｉ上に転写する。

【００９０】例えば、１枚目のマスターレチクルＲ１を
製造する際には、石英ガラス等の光透過性の基板上にク
ロム、又はケイ化モリブデン等のマスク材料の薄膜を形
成し、この上に電子線レジストを塗布した後、電子ビー
ム描画装置を用いてその電子線レジスト上に１番目の親
パターンＰ１の等倍の潜像を描画する。その後、電子線
レジストの現像を行ってから、エッチング、及びレジス
ト剥離等を施すことによって、マスターレチクルＲ１上
のパターン領域２０に親パターンＰ１が形成される。

【００９１】この際に、マスターレチクルＲ１上には、
親パターンＰ１に対して所定の位置関係で２つの２次元
マークよりなるアライメントマーク２１Ａ，２１Ｂを形
成しておく。同様に他のマスターレチクルＲｉにも、電
子ビーム描画装置等を用いてそれぞれ親パターンＰｉ、
及びアライメントマーク２１Ａ，２１Ｂが形成される。
このアライメントマーク２１Ａ，２１Ｂは、基板又は濃
度フィルタに対する位置合わせに使用される。

【００９２】このように、電子ビーム描画装置（又はレ
ーザビーム描画装置）で描画する各親パターンＰｉは、
原版パターン２７をα倍に拡大したパターンであるた
め、各描画データの量は、原版パターン２７を直接描画
する場合に比べて１／α^２程度に減少している。さら
に、親パターンＰｉの最小線幅は、原版パターン２７の
最小線幅に比べてα倍（例えば５倍、又は４倍等）であ
るため、各親パターンＰｉは、それぞれ従来の電子線レ
ジストを用いて電子ビーム描画装置によって短時間に、
かつ高精度に描画できる。また、一度Ｎ枚のマスターレ
チクルＲ１〜ＲＮを製造すれば、後はそれらを繰り返し
使用することによって、必要な枚数のワーキングレチク
ル３４を製造できるため、マスターレチクルＲ１〜ＲＮ
を製造するための時間は、大きな負担ではない。このよ
うにして製造されたＮ枚のマスターレチクルＲｉを用
い、マスターレチクルＲｉの親パターンＰｉの１／α倍
の縮小像ＰＩｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を、それぞれ画面継ぎを
行いながら（互いの一部を重ね合わせつつ）転写するこ
とによってワーキングレチクル３４が製造される。

【００９３】マスターレチクルＲｉを用いたワーキング
レチクル３４の露光動作の詳細は、以下の通りである。
まず、基板ステージ６のステップ移動によって基板４上
の第１番目のショット領域が投影光学系３の露光領域
（投影領域）に移動される。これと並行して、レチクル
ライブラリ１６ｂからマスターレチクルＲ１がローダ１
９ｂを介してレチクルステージ２に搬入・保持されると
ともに、フィルタライブラリ１６ａから濃度フィルタＦ
１がローダ１９ａを介してフィルタステージＦＳに搬入
・保持される。そして、マスターレチクルＲ１及び濃度
フィルタＦ１のアライメント等が行われた後、そのマス
ターレチクルＲ１の縮小像が投影光学系３を介して基板
４上の対応するショット領域に転写される。

【００９４】基板４上の１番目のショット領域への１番
目のマスターレチクルＲ１の縮小像の露光が終了する
と、基板ステージ６のステップ移動によって基板４上の
次のショット領域が投影光学系３の露光領域に移動され
る。これと並行して、レチクルステージ２上のマスター
レチクルＲ１がローダ１９を介してライブラリ１６に搬
出され、次の転写対象のマスターレチクルＲ２がライブ
ラリ１６からローダ１９を介してレチクルステージ２に
搬入・保持されるとともに、フィルタステージＦＳ上の
濃度フィルタＦ１がローダ１９を介してライブラリ１６
に搬出され、次の転写対象のマスターレチクルＲ２に対
応する濃度フィルタＦ２がライブラリ１６からローダ１
９を介してフィルタステージＦＳ上に搬入・保持され
る。そして、マスターレチクルＲ２及び濃度フィルタＦ
２のアライメント等が行われた後、そのマスターレチク
ルＲ２の縮小像が投影光学系３を介して基板４上の当該
ショット領域に転写される。

【００９５】以下ステップ・アンド・リピート方式で基
板４上の残りのショット領域に、濃度フィルタＦ２〜Ｆ
Ｎが必要に応じて適宜に取り換えられつつ、順次対応す
るマスターレチクルＲ３〜ＲＮの縮小像の露光転写が行
われる。

【００９６】さて、このようにマスターレチクルＲ１〜
ＲＮの縮小像を基板４上に投影露光する際には、隣接す
る縮小像間の画面継ぎ（つなぎ合わせ）を高精度に行う
必要がある。このためには、各マスターレチクルＲｉ
（ｉ＝１〜Ｎ）と、基板４上の対応するショット領域
（Ｓｉとする）とのアライメントを高精度に行う必要が
ある。このアライメントのために、本実施形態の投影露
光装置にはレチクル及び基板用のアライメント機構が備
えられている。

【００９７】図７は、レチクルのアライメント機構を示
し、この図７において、試料台５上で基板４の近傍に光
透過性の基準マーク部材１２が固定され、基準マーク部
材１２上にＸ方向に所定間隔で例えば十字型の１対の基
準マーク１３Ａ，１３Ｂが形成されている。また、基準
マーク１３Ａ，１３Ｂの底部には、露光光ＩＬから分岐
された照明光で投影光学系３側に基準マーク１３Ａ，１
３Ｂを照明する照明系が設置されている。マスターレチ
クルＲｉのアライメント時には、図１の基板ステージ６
を駆動することによって、図７に示すように、基準マー
ク部材１２上の基準マーク１３Ａ，１３Ｂの中心がほぼ
投影光学系３の光軸ＡＸに合致するように、基準マーク
１３Ａ，１３Ｂが位置決めされる。

【００９８】また、マスターレチクルＲｉのパターン面
（下面）のパターン領域２０をＸ方向に挟むように、一
例として十字型の２つのアライメントマーク２１Ａ，２
１Ｂが形成されている。基準マーク１３Ａ，１３Ｂの間
隔は、アライメントマーク２１Ａ，２１Ｂの投影光学系
３による縮小像の間隔とほぼ等しく設定されており、上
記のように基準マーク１３Ａ，１３Ｂの中心をほぼ光軸
ＡＸに合致させた状態で、基準マーク部材１２の底面側
から露光光ＩＬと同じ波長の照明光で照明することによ
って、基準マーク１３Ａ，１３Ｂの投影光学系３による
拡大像がそれぞれマスターレチクルＲｉのアライメント
マーク２１Ａ，２１Ｂの近傍に形成される。

【００９９】これらのアライメントマーク２１Ａ，２１
Ｂの上方に投影光学系３側からの照明光を±Ｘ方向に反
射するためのミラー２２Ａ，２２Ｂが配置され、ミラー
２２Ａ，２２Ｂで反射された照明光を受光するようにＴ
ＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式で、画像処理方式の
アライメントセンサ１４Ａ，１４Ｂが備えられている。
アライメントセンサ１４Ａ，１４Ｂはそれぞれ結像系
と、ＣＣＤカメラ等の２次元の撮像素子とを備え、その
撮像素子がアライメントマーク２１Ａ，２１Ｂ、及び対
応する基準マーク１３Ａ，１３Ｂの像を撮像し、その撮
像信号が図１のアライメント信号処理系１５に供給され
ている。

【０１００】アライメント信号処理系１５は、その撮像
信号を画像処理して、基準マーク１３Ａ，１３Ｂの像に
対するアライメントマーク２１Ａ，２１ＢのＸ方向、Ｙ
方向への位置ずれ量を求め、これら２組の位置ずれ量を
主制御系９に供給する。主制御系９は、その２組の位置
ずれ量が互いに対称に、かつそれぞれ所定範囲内に収ま
るようにレチクルステージ２の位置決めを行う。これに
よって、基準マーク１３Ａ，１３Ｂに対して、アライメ
ントマーク２１Ａ，２１Ｂ、ひいてはマスターレチクル
Ｒｉのパターン領域２０内の親パターンＰｉ（図６参
照）が位置決めされる。

【０１０１】言い換えると、マスターレチクルＲｉの親
パターンＰｉの投影光学系３による縮小像の中心（露光
中心）は、実質的に基準マーク１３Ａ，１３Ｂの中心
（ほぼ光軸ＡＸ）に位置決めされ、親パターンＰｉの輪
郭（パターン領域２０の輪郭）の直交する辺はそれぞれ
Ｘ軸、及びＹ軸に平行に設定される。この状態で図１の
主制御系９は、レーザ干渉計８によって計測される試料
台５のＸ方向、Ｙ方向の座標（ＸＦ_０，ＹＦ_０）を記憶
することで、マスターレチクルＲｉのアライメントが終
了する。この後は、親パターンＰｉの露光中心に、試料
台５上の任意の点を移動することができる。

【０１０２】また、図１に示されているように、投影光
学系３の側部には、基板４上のマークの位置検出を行う
ために、オフ・アクシス方式で、画像処理方式のアライ
メントセンサ２３が備えられている。アライメントセン
サ２３は、フォトレジストに対して非感光性で広帯域の
照明光で被検マークを照明し、被検マークの像をＣＣＤ
カメラ等の２次元の撮像素子で撮像し、撮像信号をアラ
イメント信号処理系１５に供給する。尚、アライメント
センサ２３の検出中心とマスターレチクルＲｉのパター
ンの投影像の中心（露光中心）との間隔（ベースライン
量）は、基準マーク部材１２上の所定の基準マークを用
いて予め求められて、主制御系９内に記憶されている。

【０１０３】図７に示すように、基板４上のＸ方向の端
部に例えば十字型の２つのアライメントマーク２４Ａ，
２４Ｂが形成されている。そして、マスターレチクルＲ
ｉのアライメントが終了した後、基板ステージ６を駆動
することによって、図１のアライメントセンサ２３の検
出領域に順次、図７の基準マーク１３Ａ，１３Ｂ、及び
基板４上のアライメントマーク２４Ａ，２４Ｂを移動し
て、それぞれ基準マーク１３Ａ，１３Ｂ、及びアライメ
ントマーク２４Ａ，２４Ｂのアライメントセンサ２３の
検出中心に対する位置ずれ量を計測する。これらの計測
結果は主制御系９に供給され、これらの計測結果を用い
て主制御系９は、基準マーク１３Ａ，１３Ｂの中心がア
ライメントセンサ２３の検出中心に合致するときの試料
台５の座標（ＸＰ_０，ＹＰ_０）、及びアライメント
マーク２４Ａ，２４Ｂの中心がアライメントセンサ２３
の検出中心に合致するときの試料台５の座標（Ｘ
Ｐ_１，ＹＰ_１）を求める。これによって、基板４の
アライメントが終了する。

【０１０４】この結果、基準マーク１３Ａ，１３Ｂの中
心とアライメントマーク２４Ａ，２４Ｂの中心とのＸ方
向、Ｙ方向の間隔は（ＸＰ_０−ＸＰ_１，ＹＰ_０−
ＹＰ _１）となる。そこで、マスターレチクルＲｉのア
ライメント時の試料台５の座標（ＸＦ_０，ＹＦ_０）
に対して、その間隔（ＸＰ_０−ＸＰ_１，ＹＰ_０−Ｙ
Ｐ_１）分だけ図１の基板ステージ６を駆動することに
よって、図４に示すように、マスターレチクルＲｉのア
ライメントマーク２１Ａ，２１Ｂの投影像の中心（露光
中心）に、基板４のアライメントマーク２４Ａ，２４Ｂ
の中心（基板４の中心）を高精度に合致させることがで
きる。この状態から、図１の基板ステージ６を駆動して
試料台５をＸ方向、Ｙ方向に移動することによって、基
板４上の中心に対して所望の位置にマスターレチクルＲ
ｉの親パターンＰｉの縮小像ＰＩｉを露光できる。

【０１０５】即ち、図４は、ｉ番目のマスターレチクル
Ｒｉの親パターンＰｉを投影光学系３を介して基板４上
に縮小転写する状態を示し、この図４において、基板４
の表面のアライメントマーク２４Ａ，２４Ｂの中心を中
心として、Ｘ軸及びＹ軸に平行な辺で囲まれた矩形のパ
ターン領域２５が、主制御系９内で仮想的に設定され
る。パターン領域２５の大きさは、図６の親パターン３
６を１／α倍に縮小した大きさであり、パターン領域２
５が、Ｘ方向、Ｙ方向にそれぞれα個に均等に分割され
てショット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ（Ｎ＝α
^２）が仮想的に設定される。ショット領域Ｓｉ（ｉ＝
１〜Ｎ）の位置は、図６の親パターン３６を仮に図４の
投影光学系３を介して縮小投影した場合の、ｉ番目の親
パターンＰｉの縮小像ＰＩｉの位置に設定されている。

【０１０６】尚、１枚の基板４の露光に際しては、マス
ターレチクルＲｉの交換にかかわらず、基板４は３本の
ピンで構成された試料台５上に無吸着またはソフト吸着
され、露光時には基板４の位置がずれないように基板ス
テージ６を超低加速度、超低速度で移動させる。従っ
て、１枚の基板４の露光中に、基準マーク１３Ａ，１３
Ｂと基板４との位置関係が変化することはないので、マ
スターレチクルＲｉの交換時には、マスターレチクルＲ
ｉを基準マーク１３Ａ，１３Ｂに対して位置合わせすれ
ばよく、１枚のマスターレチクル毎に、基板４上のアラ
イメントマーク２４Ａ，２４Ｂの位置を検出する必要は
ない。

【０１０７】以上マスターレチクルＲｉと基板４との位
置合わせについて説明したが、マスターレチクルＲｉと
濃度フィルタの相対的な位置合わせもマーク１２４Ａ，
１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄやスリットマーク１２５
の位置情報を計測した結果に基づいて行われる。このと
き、基板ステージ６の特性上、ヨーイング誤差等の誤差
によって基板４に微小な回転を生じることがあり、この
ためマスターレチクルＲｉと基板４の相対姿勢に微小な
ズレを生じる。このような誤差は、予め計測され、ある
いは実処理中に計測され、これが相殺されるように、レ
チクルステージ２又は基板ステージ６が制御されて、マ
スターレチクルＲｉと基板４の姿勢が整合するように補
正されるようになっている。

【０１０８】このような処理の後、主制御系９は、その
親パターンＰｉの縮小像を基板４上のショット領域Ｓｉ
に投影露光する。図４においては、基板４のパターン領
域２５内で既に露光された親パターンの縮小像は実線で
示され、未露光の縮小像は点線で示されている。

【０１０９】このようにして、図１のＮ個のマスターレ
チクルＲ１〜ＲＮの親パターンＰ１〜ＰＮの縮小像を、
順次基板４上の対応するショット領域Ｓ１〜ＳＮに露光
することで、各親パターンＰ１〜ＰＮの縮小像は、それ
ぞれ隣接する親パターンの縮小像と画面継ぎを行いなが
ら露光されたことになる。これによって、基板４上に図
１の親パターン３６を１／α倍で縮小した投影像２６が
露光転写される。その後、基板４上のフォトレジストを
現像して、エッチング、及び残っているレジストパター
ンの剥離等を施すことによって、基板４上の投影像２６
は、図６に示すような原版パターン２７となって、ワー
キングレチクル３４が完成する。

【０１１０】ところで、以上のように濃度フィルタＦ
ｊ、レチクルＲｊ、及び基板４の位置合わせを行って画
面継ぎを行いながら露光をする場合、予め重合部付近の
露光量分布を計測し、該重合部の露光量と該重合部以外
の部分の露光量とが等しくなるように設計された濃度フ
ィルタを用いて露光を行っている。かかる濃度フィルタ
Ｆｊを用いて、画面継ぎを行いながら露光をすると図８
Ａ、図８Ｂに示すような露光量分布となる筈である。

【０１１１】図８Ａ〜図８Ｄは重合部及び重合部以外の
部分における露光量分布の一例を示す図である。図８Ａ
において、符号Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は異なるショットにお
ける露光光の分布を示している。露光光Ｅ１は区間ｐ２
において、露光光Ｅ２は区間ｐ２及び区間ｐ３におい
て、露光光Ｅ３は区間ｐ４において徐々に露光量が減少
するようそれぞれ設定されている。このような露光光Ｅ
１〜Ｅ３の分布は、前述した濃度フィルタＦｊによって
設定される。また、露光光Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は、露光光
Ｅ１と露光光Ｅ２とが区間ｐ２にて重合し、露光光Ｅ２
と露光光Ｅ３とが区間ｐ４にて重合するよう設定され
る。

【０１１２】図８Ａに示した分布をもって設計通り露光
光Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３が区間ｐ２及び区間ｐ３において重
合されれば、重合部となる区間ｐ２，ｐ４の全露光量の
分布と重合部以外の部分となる区間ｐ１，ｐ３，ｐ５の
全露光量の分布とが等しくなり、図８Ｂに示した分布Ｅ
Ｓ_１となる。しかしながら、実際の露光においては、露
光装置が備える投影光学系内における多重反射や、基板
と投影光学系との間、基板とレチクルとの間、又はレチ
クルと基板との間における多重反射等を原因とするフレ
アが生ずる。フレアの影響を受けると通常露光量は増加
し、図８Ｃに示した露光光Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３とな
る。図８Ａに示した露光光Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３と、図８Ｃ
に示した露光光Ｅ１１，Ｅ１２，Ｅ１３とは、露光光Ｅ
１１，Ｅ１２，Ｅ１３が、ほぼフレアの影響による分だ
け露光光Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３をオフセットしたものとな
る。ここで、このフレアが生ずると１回のみの露光が行
われる区間ｐ１，ｐ３，ｐ５と２回又は４回の露光が行
われる区間ｐ２，ｐ４とではフレアの影響の度合いが異
なる。よって、フレアの影響を受けた露光光Ｅ１１，Ｅ
１２，Ｅ１３を重合すると、図８Ｄに示すように、他の
部分よりもフレアの影響を受ける重合部たる区間ｐ２，
ｐ４の露光量が増加した分布ＥＳ_２となる。本実施形態
においては、かかる区間ｐ２，ｐ４の露光量分布を区間
ｐ１，ｐ３，ｐ５の露光量分布と等しくするために、重
合部の露光量分布を調整している。尚、図８Ｃ、図８Ｄ
に示した例ではフレアの影響により重合部の露光量が増
加する場合を例に挙げて説明しているが、重合部の露光
量が重合部以外の部分の露光量よりも減少する場合もあ
る。本実施形態における基本的な考え方は、重合部にお
けるフレアの影響による露光量の増加をなくすために、
重合部の露光量を設計値（図８Ａに示した露光光Ｅ１，
Ｅ２，Ｅ３の分布）よりも小さくすることで結果的に重
合部の露光量と重合部以外の部分との露光量とを等しく
するものである。

【０１１３】以下、本実施形態において、重合部におけ
る露光量分布を調整する方法について説明するがこの調
整方法は、画面継ぎを行いながら露光を行う場合一般に
ついて用いられるものである。露光量分布を調整するに
先だって予め適正露光量からの露光量のずれ量と基板４
上に形成される線幅誤差との関係を求めておく。図９
は、適正露光量からの露光量のずれ量と線幅誤差との関
係の例を示す図である。ここで、適正露光量とは、基板
４上に所定の線幅のパターンを形成するために必要とな
る露光量である。図９においては、横軸に適正露光量か
らの露光量のずれ量をとり、縦軸に生ずる線幅誤差をと
っている。尚、露光量が同一であっても、形成しようと
するパターン（例えば密集パターンと孤立パターン）の
種類に応じて生ずる誤差が異なるため、パターンの形状
に応じた計測を行う。

【０１１４】図９において、符号Ｆ１が付された直線は
孤立スペースパターンを形成する場合のスペース幅の線
幅誤差を示し、符号Ｆ２が付された直線はライン・アン
ド・スペースパターンを形成する場合のラインの線幅誤
差を示し、符号Ｆ３が付された直線は、孤立ラインパタ
ーンを形成する場合のライン幅の線幅誤差を示してい
る。図９に示した例では、露光量が多い場合にラインパ
ターンの線幅は狭くなり、逆にスペースパターンの線幅
は広くなる。このようにして得られた露光量のずれ量と
線幅誤差との関係を示すデータは、主制御系９が備える
メモリ（図示省略）に記憶される。尚、メモリに記憶さ
れた露光量のずれ量と線幅誤差との関係を示すデータ
は、以下に説明する露光量分布を調整する際に常に使用
される訳では無く、実際に基板４のショット領域に対し
て画面継ぎを行って露光を行った後に、実際に形成され
たパターンの線幅を実測してフレアの影響を考慮する際
に用いられる。

【０１１５】以下、重合部における露光量分布を調整す
る第１の方法について説明する。図１０は、第１の露光
量分布の調整方法を示すフローチャートである。尚、図
１０に示した処理は、理解を容易にするため、基板４上
に設定された複数のショット領域のうち、隣接する２つ
のショット領域に対して画面継ぎを行いながら露光する
場合の動作のみを示している。また、図１０に示した第
１の方法においては、濃度フィルタＦｊ、マスターレチ
クルＲｉ、及び基板４の相対的な位置を変えることなく
濃度フィルタＦｊの減光部１２３の減光特性を変えて露
光量分布を調整している。尚、ここでは、フィルタライ
ブラリ１６ａには、互いに減光部の減光特性が異なる矩
形状の減光部１２３を有する複数の濃度フィルタ（図２
Ａに示す構成を有する濃度フィルタ）Ｆｊが予めセット
されているものとし、これらのうちの一つをフィルタス
テージＦＳに装填し、レチクルブラインド機構１１０の
４枚のブラインド１１１の位置を適宜に設定して、減光
部の４辺のうちの一又は複数を遮蔽するものとして説明
する。

【０１１６】露光処理が開始されると、主制御系９は形
成するパターンの種類及び線幅に応じて当該線幅が設定
された線幅となるような全体の露光量を決定する。この
際に、重合部については例えば１回目に行われる露光時
の露光量と、２回目に行われる露光時の露光量とを等し
く分配して重合部における露光量分布を論理的に求める
（ステップＳＡ１）。尚、この第１の方法においては理
解を容易にするため、重合部における露光量分布が線形
的に増加又は減少する場合を例にあげて説明している
が、例えば２次関数的に変化する分布であっても非線形
的に変化する分布であってもよい。

【０１１７】そして、主制御系９は、この処理で求めた
重合部における露光量の分布が得られるであろう濃度フ
ィルタＦｊをフィルタライブラリ１６ａから搬出する制
御信号をスライド装置１８ａへ出力し、その濃度フィル
タＦｊをフィルタステージＦＳ上に搬送する（ステップ
ＳＡ２）。フィルタステージＦＳに装填された濃度フィ
ルタＦｊは、例えば前述の検出装置（不図示）または照
度分布検出センサ１２６（以下、単に照度分布検出セン
サ１２６と称する）を用いて、該濃度フィルタＦｊのマ
ーク１２４Ａ〜１２４Ｄ又はスリットマーク１２５が計
測されて、この計測結果に基づいてマスターレチクルＲ
ｉに対してアライメントされる。

【０１１８】濃度フィルタＦｊの搬送が終了すると、主
制御系９はステージ制御系１０を介して基板ステージ６
を駆動し、投影光学系３の投射位置近傍に照度分布検出
センサ１２６を移動させる。照度分布検出センサ１２６
の移動が完了すると、主制御系９は、レチクルブライン
ド機構１１０及び光源１００を制御して、試料台５上に
対する露光光ＩＬの照射を開始する。露光光ＩＬが試料
台５上に照射されている状態で、主制御系９はステージ
制御系１０を介して基板ステージ６を駆動し、照度分布
検出センサ１２６にて試料台５上に照射される露光光Ｉ
Ｌの空間分布を計測する（ステップＳＡ３）。

【０１１９】露光光ＩＬの空間分布の計測が終了する
と、主制御系９は、ステップＳＡ３の処理で得られた空
間分布の計測結果に基づいて、ステップＳＡ１で設定し
た論理的な露光量分布を補正する処理を行う（ステップ
ＳＡ４）。この処理は、実際の露光時に生ずるフレアの
影響、特に複数回露光が行われる重合部におけるフレア
の影響を少なくするために行われる処理である。つま
り、ステップＳＡ３では、フレアが含まれる実際の露光
光の分布を計測しており、ステップＳＡ４でフレアが含
まれていても、重合部の露光量がステップＳＡ１で設定
した分布となるように、論理的に設定された露光量分布
を補正している。尚、補正した露光量分布は所定の第１
分布をなす。

【０１２０】次に、主制御系９はステップＳＡ４で補正
した露光量の分布が得られるであろう濃度フィルタＦｊ
をフィルタライブラリ１６ａから搬出する制御信号をス
ライド装置１８ａへ出力し、その濃度フィルタＦｊをフ
ィルタステージＦＳ上に搬送する（ステップＳＡ５）。
フィルタステージＦＳに装填された濃度フィルタＦｊ
は、照度分布検出センサ１２６を用いて、該濃度フィル
タＦｊのマーク１２４Ａ〜１２４Ｄ又はスリットマーク
１２５が計測されて、この計測結果に基づいてマスター
レチクルＲｉに対してアライメントされる。

【０１２１】濃度フィルタＦｊの搬送が終了すると、主
制御系９はステージ制御系１０を介して基板ステージ６
を駆動し、露光対象のショット領域を投影光学系３の投
射位置に対して位置合わせを行う。その後、露光するシ
ョット領域の重合部の位置に応じて、レチクルブライン
ド機構１１０の４枚のブランド１１１のうち該当するも
のを駆動して、該重合部に対応する減光部以外の減光部
を遮蔽する。例えば、レチクルステージ２上に載置され
たレチクルＲｉが図６に示す親パターンＰ１が形成され
ているものであれば、減光部１２３の４辺のうち下辺と
右辺を遮蔽するように対応するブラインド１１１を駆動
する。次いで、主制御系９は光源１００を制御して、露
光光ＩＬの照射を開始させて、基板４の位置決めされた
ショット領域を露光する（ステップＳＡ６）。

【０１２２】この処理における露光量は、フレアが生じ
ている場合であっても、ステップＳＡ１で求めた理論的
な露光量分布とほぼ同様の露光量分布となっている。こ
のショット領域の露光が終了すると、主制御系９はレチ
クルブラインド機構１１０及び光源１００を制御して、
露光光ＩＬの照射を停止させて、基板４上に露光光ＩＬ
が到達しない状態としてから、ステージ制御系１０を介
して基板ステージ６を駆動し、投影光学系３の投射位置
近傍に照度分布検出センサ１２６を移動させる。

【０１２３】照度分布検出センサ１２６の移動が完了す
ると、主制御系９は光源１００を制御して、試料台５上
に露光光ＩＬを照射する。露光光ＩＬが試料台５上に照
射されている状態で、主制御系９はステージ制御系１０
を介して基板ステージ６を駆動し、照度分布検出センサ
１２６にて試料台５上に照射される露光光ＩＬの空間分
布を計測する（ステップＳＡ７）。この露光光ＩＬの空
間分布の計測は、ショット領域の４辺のうちの重合部と
なる部分に対応する辺に沿う方向に所定のピッチで離間
した複数箇所（例えば、４箇所）において、それぞれ当
該辺にほぼ直交する方向に実施される。この実施形態で
は、各位置（この例では、４箇所）での計測結果の平均
値を用いる。このようにして露光光ＩＬの空間分布の計
測が終了すると、主制御系９は再び基板４上に露光光Ｉ
Ｌが露光されないようレチクルブラインド機構１１０及
び光源１００を制御して、露光光ＩＬの照射を停止させ
る。

【０１２４】次に、主制御系９は、照度分布検出センサ
１２６を用いて得られた露光光ＩＬの空間分布に基づい
て、更に露光を行ったときに重合部における露光量が重
合部以外の部分の露光量と等しくなる露光光の分布を求
める（ステップＳＡ８）。尚、この分布は第２分布をな
すものである。

【０１２５】そして、主制御系９は、この処理で求めた
露光光の分布が得られるであろう濃度フィルタＦｊをフ
ィルタライブラリ１６ａから搬出する制御信号をスライ
ド装置１８ａへ出力し、その濃度フィルタＦｊをフィル
タステージＦＳ上に搬送する（ステップＳＡ９）。ま
た、ステップＳＡ９において、必要とする分布を実現す
る濃度フィルタＦｊがフィルタライブラリ１６ａ内に存
在しない場合には、必要とする分布を実現するための減
光部１２３を有する濃度フィルタを製造することで対応
する。

【０１２６】最後に、主制御系９は、ステージ制御系１
０を介して基板ステージ６を駆動し、次に露光を行うシ
ョット領域を投影光学系３の投影領域に対して位置決め
する。次いで、露光するショット領域の重合部の位置に
応じて、レチクルブラインド機構１１０の４枚のブラン
ド１１１のうち該当するものを駆動して、該重合部に対
応する減光部以外の減光部を遮蔽する。例えば、レチク
ルステージ２上に載置されたレチクルＲｉが図６に示す
親パターンＰ２が形成されているものであれば、減光部
１２３の４辺のうち右辺を遮蔽するように対応するブラ
インド１１１を駆動する。その後、ステップＳＡ６にお
いて露光を行ったショット領域に対して画面継ぎを行い
ながら位置決めしたショット領域を露光する（ステップ
ＳＡ１０）。この処理では、ステップＳＡ７において計
測された露光量に基づいて、重合部の全露光量が重合部
以外の部分の露光量と等しくなるよう設定された分布
で、位置決めされたショット領域が露光される。よっ
て、重合部の全露光量と重合部以外の部分の露光量とが
等しくなるので、結果として重合部に形成されるパター
ンの線幅と重合部以外の部分に形成されるパターンの線
幅とが等しくなるようパターンを形成することができ
る。尚、上述した第１の方法の説明においては、２つの
ショット領域の画面継ぎ露光についてのみの説明となっ
ているが、３つ以上のショット領域の画面継ぎ露光につ
いても同様である。

【０１２７】尚、図１０を用いて説明した処理において
は、最初に露光を行うショット領域に対し、ステップＳ
Ａ１で重合部の露光量分布を求め、ステップＳＡ１で求
めた重合部の露光量分布を実現する濃度フィルタＦｊを
フィルタステージＦＳ上に搬送し（ステップＳＡ２）、
基板４の露光なしに露光量分布を計測し（ステップＳＡ
３）、この計測結果に基づいて露光量分布を補正し（ス
テップＳＡ５）、補正後の露光量分布を実現するフィル
タを用いて基板４の露光を行っていた（ステップＳＡ
６，ＳＡ７）。

【０１２８】ところで、スループット、即ち単位時間に
処理することができる基板の枚数を向上させるために
は、処理工程数が少ない方が好ましい。このため、基板
４の露光を行うことなく露光量の分布のみを計測する処
理を省いてもよい。この場合には、図１０においてステ
ップＳＡ３〜ステップＳＡ５の処理が省略され、以下の
処理が行われる。つまり、理論的に設定された露光量分
布を実現する濃度フィルタＦｊを用いて最初のショット
領域が露光される（ステップＳＡ２，ＳＡ６）。この場
合、フレアの影響を受けた露光量でショット領域が露光
される。次に、フレアを含んだ最初のショット領域を露
光する際の露光量の分布を計測し（ステップＳＡ７）、
この計測結果に基づいて重合部の露光量が重合部以外の
露光量と等しくなる露光量の分布を求める処理（ステッ
プＳＡ８）を行った後、この分布を実現する濃度フィル
タを用いて隣接するショット領域が画面継ぎによって露
光される（ステップＳＡ９，ＳＡ１０）。つまり、最初
のショット領域を露光する際にはフレアの影響を受けた
状態で実際の露光量よりも多くの露光量で露光し、この
ショット領域に隣接するショット領域を露光する際に
は、先に多くの露光量で露光が行われた分を考慮して露
光量の分布が求められる。尚、このような処理におい
て、ステップＳＡ１で設定される分布が理論的に設定さ
れる第１分布となる。

【０１２９】上述した説明では、図２Ａに示した濃度フ
ィルタＦｊのみを用い、レチクルブラインド機構１１０
のブラインド１１１で減光部の一部を遮蔽するようにし
たが、図３Ａ〜図３Ｉに示した濃度フィルタＦ１〜Ｆ９
を露光するショット領域の位置に応じて適宜に交換しつ
つ用いるようにしてもよい。濃度フィルタＦｊを交換し
た場合には照度分布検出センサ１２６を用いて濃度フィ
ルタＦｊのマーク１２４Ａ〜１２４Ｄ又はスリットマー
ク１２５が計測されて、この計測結果に基づいて濃度フ
ィルタＦｊがマスターレチクルＲｉに対してアライメン
トされる。

【０１３０】また、前述したようにステップＳＡ９にて
必要とする減光特性を有する濃度フィルタＦｊがフィル
タライブラリ１６ａ内に無い場合には、露光量が必要と
する分布となるような減光特性を有する減光部１２３を
備えた濃度フィルタを製造することで対応できる。濃度
フィルタを製造するにあたって、ステップＳＡ５でフィ
ルタステージＦＳ上に搬送される濃度フィルタＦｊがテ
スト用濃度フィルタとなる。また、図１０のステップＳ
Ａ３〜ステップＳＡ５の処理が省略される場合には、ス
テップＳＡ２でフィルタステージＦＳ上に搬送される濃
度フィルタＦｊがテスト用濃度フィルタとなる。また、
この場合照度分布検出センサ１２６を用いて計測された
露光量の分布に基づいた減光特性を有する減光部１２３
を備えた濃度フィルタを製造している。

【０１３１】この製造方法以外に、例えばテスト用の基
板を実際に画面継ぎを行いながら露光を行って、重合部
が実際に多重されて形成されるパターンの線幅を測定
し、図９に示した露光量のずれ量と線幅誤差との関係を
示すデータとこの測定結果とを用いて、重合部における
露光量のずれ量を求めることにより露光量の分布を計測
し、得られた分布に基づいた減光特性を有する減光部１
２３を備えた濃度フィルタを製造するようにしてもよ
い。尚、濃度フィルタの減光特性を変化させるには、図
２Ａの遮光部１２３に形成される遮光ドットの密度分布
を調整することにより行われる。

【０１３２】上述した処理においては、露光量の分布を
計測する際には照度分布検出センサ１２６が用いられ
る。この照度分布検出センサ１２６は、図５Ａに示した
構成のものであり、露光光ＩＬに対する遮光板５５の反
射率が基板４の反射率と同程度に設定されている。従っ
て、露光量分布を計測するときの条件を実際に基板４が
露光される条件とほぼ同一に設定することができるの
で、重合部の露光量と重合部以外の部分の露光量を等し
く設定する際に極めて好適である。

【０１３３】また、照度分布検出センサ１２６が備える
遮光板５５の反射率を基板４の反射率とほぼ同一に設定
することができない場合には、予め遮光板５５の表面の
反射率と基板４の反射率の差異に起因する影響、例えば
光電センサ５６の出力の相違を見積もって主制御部９内
に設けられるメモリに記憶しておき、光電センサ５６の
検出値を補正して露光量の分布を求めるようにしてもよ
い。

【０１３４】更に、照度分布検出センサ１２６を用いて
露光量の分布を計測するのではなく、ショット領域の画
面継ぎを行いながら露光を行って、重合部が実際に多重
されて形成されるパターンの線幅を測定し、図９に示し
た露光量のずれ量と線幅誤差との関係を示すデータとこ
の測定結果とを用いて、重合部における露光量のずれ量
を求めることにより露光量の分布を計測するようにして
もよい。この場合には、実際にパターンが形成される基
板としてテスト用の基板が用いられる。

【０１３５】尚、実際に形成されるパターンの線幅を計
測する方法は、例えば基板又はテスト用基板上に塗布さ
れたフォトレジストに形成される潜像を計測して線幅と
してもよく、フォトレジストを現像した場合に形成され
るパターンを計測して線幅としてもよい。更には、現像
した後に実際に基板又はテスト用基板に対してエッチン
グ処理等の各種処理を施して形成されるパターンを計測
して線幅としてもよい。

【０１３６】上述した説明では、最適な濃度フィルタを
決定するための露光量分布の計測（ステップＳＡ７）
は、実際の露光処理シーケンス（基板に対して画面継ぎ
を行いながら露光する一連の処理）中に行うようにした
が、そのような実際の露光処理シーケンスを実施する前
に、予め同様の条件で露光量分布を計測して最適な濃度
フィルタＦｊを特定しておき、実際の露光処理シーケン
ス中では露光量分布の計測を実施せずに、予め特定して
おいた濃度フィルタＦｊを用いつつ処理を行うようにし
てもよい。この場合において、最適な減光特性を有する
濃度フィルタがない場合には、露光量分布の計測を行っ
た濃度フィルタＦｊを再加工した後に、フィルタステー
ジに再装填し、再度露光量分布の計測を実施するように
してもよい。濃度フィルタＦｊを再装填した場合には照
度分布検出センサ１２６を用いて濃度フィルタＦｊのマ
ーク１２４Ａ〜１２４Ｄ又はスリットマーク１２５が計
測されて、この計測結果に基づいて濃度フィルタＦｊが
マスターレチクルＲｉに対してアライメントされる。

【０１３７】次に、ショット領域の周辺部が重ね合わさ
れる重合部における露光量分布を調整する第２の方法に
ついて説明する。前述した第１の方法では、濃度フィル
タＦｊ、マスターレチクルＲｉ、及び基板４の相対的な
位置を変えることなく濃度フィルタＦｊの減光部１２３
の減光特性を変えて露光量分布を調整していた。

【０１３８】これに対し、以下に説明する第２の方法
は、濃度フィルタＦｊと、マスターレチクルＲｉ及び基
板４との相対的な位置を変えることにより重合部の露光
量分布を調整するものである。尚、この第２の方法で
は、重合部の露光量調整を行うための技術のみについて
説明することにし、実際の露光処理シーケンスについて
は、上述した第１の方法と同様であるので、その説明は
省略する。また、上述した第１の方法では、重合部と重
合部以外の部分の露光量を一致させることを前提として
説明しており、この第２の方法を用いて同様のことを実
施することができるのは勿論であるが、ここでは、重合
部の露光量を重合部以外の露光量に対して積極的に異な
らせる場合を前提として説明することにする。

【０１３９】重合部と重合部以外の部分の露光量を積極
的に異ならせる必要がある場合としては、多重露光によ
る光学特性の変化を考慮して、当該変化に相当する分を
重合部の露光量を増減することにより相殺する場合など
があげられる。多重露光による光学特性の変化として
は、例えば、基板４上に塗布されているフォトレジスト
自体の光学特性の変化によるものがある。即ち、フォト
レジストは、一度露光が行われると光に対する透過率や
感受性等が変化する場合がある。この場合、ショット領
域の重合部においては、二重露光（多重露光）が行われ
るので、一回目の露光によってフォトレジストの特性が
変化すると、その変化に相当する分だけ実質的に重合部
の露光量が変化したのと同様な状態となる。従って、こ
の変化に相当する分だけ、重合部における露光量を該重
合部以外の部分の露光量に対して増減することにより、
当該変化分を相殺するようにできる。

【０１４０】この変化分はフォトレジストの既知の光学
特性から理論的に求めることができる。また、この変化
分は実際に基板又はテスト用基板を画面継ぎを行いなが
ら露光してパターンを形成し、該パターンの線幅を計測
することなどにより求めることができる。このパターン
の線幅を計測する方法は、例えば基板又はテスト用基板
上に塗布されたフォトレジストに形成される潜像を計測
して線幅としてもよく、フォトレジストを現像した場合
に形成されるパターンを計測して線幅としてもよい。更
には、現像した後に実際に基板又はテスト用基板に対し
てエッチング処理等の各種処理を施して形成されるパタ
ーンを計測して線幅としてもよい。このようにして求め
た光学特性の変化分に相当する露光量を重合部の露光量
に対して増減する具体的方法は以下の通りである。尚、
この第２の方法は、多重露光による光学特性の変化分に
相当する露光量を増減する場合のみならず、他の理由に
よって重合部の露光量を調整したい場合にも用いること
ができることは言うまでもない。

【０１４１】図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１２Ａ〜図１２
Ｃ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、及び図１４Ａ〜１４Ｃは、第
２の露光量分布の調整方法を説明するための図である。
尚、こららの図においては、理解を容易にするため、ブ
ラインド、濃度フィルタ、及びマスターレチクルのみを
図示している。まず、図１１Ａ〜図１１Ｃについて説明
する。同図は、第１の方法においても適用される濃度フ
ィルタ、ブラインド、及びマスターレチクルの相対的な
位置関係の一般的な例を示す図である。

【０１４２】図１１Ａは第１のショット領域を露光する
ときの濃度フィルタとマスターレチクルとの相対的な位
置を示す図であり、図１１Ｂは第１のショット領域に隣
接した第２のショット領域を露光するときの濃度フィル
タとマスターレチクルとの相対的な位置を示す図であ
り、図１１Ｃは図１１Ａ、図１１Ｂに示す状態で露光が
行われた場合に露光された領域における露光量分布を示
す図である。

【０１４３】図１１Ａ〜図１１Ｃにおいて、図１に示し
た部材と同一の部材には同一の符号が付してある。つま
り、図１１Ａ、図１１Ｂにおいて、Ｆ１，Ｆ２は濃度フ
ィルタ、１１１Ａ，１１１Ｂはブラインド、Ｒ１，Ｒ２
はマスターレチクルである。尚、図１１Ａ、図１１Ｂに
おいては、投影光学系３の光軸ＡＸを中心として濃度フ
ィルタＦ１，Ｆ２、ブラインド１１１Ａ，１１１Ｂ、及
びマスターレチクルＲ１，Ｒ２を図示しており、理解を
容易にするために光軸ＡＸを折り曲げず直線的に示して
いる。また、図１では、光軸ＡＸに沿って、ブラインド
１１１Ａ，１１１Ｂ、濃度フィルタＦｊ、及びレチクル
Ｒｉの順に配列されているが、図１１Ａ、図１１Ｂにお
いては、理解を容易にするため、濃度フィルタＦ１，Ｆ
２とブラインド１１１Ａ，１１１Ｂの配列順番を入れ替
えて図示している。また、マスターレチクルＲ１，Ｒ２
に関しては、マスターレチクルＲ１，Ｒ２に形成された
パターンの位置を特定するため、図１１Ａ〜図１１Ｃに
示した位置に応じた番号を付している。尚、パターン位
置を特定する場合には、以下パターン「１」、パターン
「２」等のように記す。

【０１４４】まず、図１１Ａを参照して第１のショット
領域に対して露光を行う場合について説明する。図１１
Ａにおいて、濃度フィルタＦ１に入射する露光光ＩＬ
は、光軸ＡＸに垂直な面内において均一な露光量分布を
有するが、濃度フィルタＦ１に入射すると、減光部１２
３において減光されるため、濃度フィルタＦ１を通過し
た後は符号ＰＦ１を付した露光量分布となる。尚、図１
１Ａ〜図１１Ｃにおいて露光量分布を示す場合には、光
軸ＡＸ軸に平行な方向に露光量を示す軸をとっている。

【０１４５】濃度フィルタＦ１を通過した露光光はブラ
インド１１１Ａ，１１１Ｂに入射することにより所定の
形状に整形される。図１１Ａに示した例ではマスターレ
チクルＲ１に形成されたパターン「１」からパターン
「１１」までを照明する形状に整形される。ブラインド
１１１Ａ，１１１Ｂを通過した露光光がマスターレチク
ルＲ１に入射すると、符号Ｉｍ１を付して示したように
各々パターンの形状を反映した像が出射される。尚、こ
の像Ｉｍ１の露光量分布は、符号ＰＦ１１を付したもの
となる。つまり、透光部１２２を通過した露光光は一定
の露光量分布であるが、減光部１２３を通過した露光光
はパターン「７」からパターン「１１」にかけて直線的
に減衰する露光量分布となる。

【０１４６】また、図１１Ｂには、第２のショット領域
に対して露光を行う場合について図示している。図１１
Ｂに示したように、濃度フィルタＦ２を通過した後は符
号ＰＦ２を付した露光量分布となる。尚、図１１Ａ及び
図１１Ｂにおいては理解を容易にするため、露光量分布
ＰＦ１と露光量分布ＦＰ２とは同一の分布として図示し
ている。

【０１４７】第２のショット領域に対して露光を行う場
合のブラインド１１１Ａ，１１１Ｂの位置は第１のショ
ット領域を露光する場合のブラインド１１１Ａ，１１１
Ｂの位置とは異なる位置に配置される。つまり、ブライ
ンド１１１Ａ，１１１Ｂは、マスターレチクルＲ２のパ
ターン「７」からパターン「１７」までを照明する形状
に露光光を整形する。

【０１４８】ブラインド１１１Ａ，１１１Ｂを通過した
露光光がマスターレチクルＲ２に入射すると、符号Ｉｍ
２を付して示したように各々パターンの形状を反映した
像が出射される。尚、この像Ｉｍ２の露光量分布は、符
号ＰＦ１２を付したものとなる。つまり、透光部１２２
を通過した露光光は一定の露光量分布であるが、減光部
１２３を通過した露光光はパターン「１１」からパター
ン「７」にかけて直線的に減衰する露光量分布となる。

【０１４９】図１１Ａに示した像Ｉｍ１と図１１Ｂに示
した像Ｉｍ２は、図１１Ｃに示した位置関係で画面継ぎ
が行われる。つまり、パターン「７」からパターン「１
１」の像が重ね合わされて、重合部（第１重合部）に露
光転写される。このようにして露光されると、理論的に
は図１１Ｃ中で符号ＰＦ１３を付したように、該重合部
の露光量が該重合部以外の部分の露光量と等しくなる。
尚、図１１Ｃにおいて、第１のショット領域の露光位置
と第２のショット領域の露光位置との距離をステップピ
ッチＳＰ１と称する。つまり、ステップピッチＳＰ１
は、第１のショット領域を露光した後、第２のショット
領域を露光位置までに移動させる距離である。図１１Ａ
〜図１１Ｃ、図１２Ａ〜図１２Ｃ、図１３Ａ〜図１３
Ｃ、及び図１４Ａ〜図１４Ｃに示した例では、ステップ
ピッチＳＰ１を２１ｍｍつまり２１０００μｍに設定し
ている。

【０１５０】尚、この実施形態において、「重合部」と
は基板４上でショット領域の周辺部が重ね合わされる部
分（第１重合部）、基板４上で濃度フィルタＦｊの減光
部１２３の像が重ね合わされる部分（第２重合部）、又
は基板４上でマスターレチクルのパターンの像が重ね合
わされる部分をいい、以上の説明では、これらは一致し
ていたので、特に区別していない。しかし、以下の説明
では、これらは一致しないことがあるので、単に「重合
部」という場合には主として基板４上でショット領域の
周辺部が重ね合わされる部分をいうものとし、これと区
別するために、基板４上で濃度フィルタＦｊの減光部１
２３の像が重ね合わされる部分を「減光像重合部」とい
い、基板４上でマスターレチクルのパターンの像が重ね
合わされる部分を「パターン像重合部」という場合があ
る。

【０１５１】次に、図１２Ａ〜図１２Ｃ、図１３Ａ〜図
１３Ｃ、及び図１４Ａ〜図１４Ｃを参照して第２の露光
量分布の調整方法について説明する。以下に説明する第
２の方法は、濃度フィルタによって規定されるエネルギ
ービームの分布と、転写すべきパターンとの相対位置を
変化させることにより、ショットの周辺部が重ね合わさ
れる重合部での露光量を調整する方法である。より具体
的には、濃度フィルタとマスターレチクルとの相対的な
位置を変化させて、減光像重複部の幅を変化させること
により、重合部における露光量を調整するものである。
以下の説明では、重合部及び減光像重合部の幅が１ｍ
ｍ、即ち１０００μｍである場合を例にあげて説明す
る。

【０１５２】かかる場合、減光像重合部の幅が１０μｍ
変化すると露光量が１％の割合で変化する点に留意すべ
きである。即ち、１００％／１０００μｍ＝１％／１０
μｍである。尚、図１２Ａ〜図１２Ｃ、図１３Ａ〜図１
３Ｃ、及び図１４Ａ〜図１４Ｃを用いた説明において、
マスターレチクルＲ１，Ｒ２を移動させているが、この
場合にはマスターレチクルＲ１，Ｒ２の移動に合わせて
基板４も移動する点に注意すべきである。この場合に基
板４の移動量は、マスターレチクルＲ１，Ｒ２の移動量
の１／β倍（βは投影光学系４の縮小率）である。

【０１５３】図１２Ａ〜図１２Ｃは、減光像重合部の幅
を減少させて、重合部の露光量を減少させる場合の濃度
フィルタ、ブラインド、及びマスターレチクルの相対的
な位置関係の例を示す図である。尚、以下の説明では便
宜のため、濃度フィルタＦ１，Ｆ２の位置を変えずにブ
ラインド１１１Ａ，１１１Ｂ及びマスターレチクルＲ
１，Ｒ２の位置を変化させて濃度フィルタＦ１，Ｆ２と
マスターレチクルＲ１，Ｒ２の相対位置を変化させる場
合について説明するが、マスターレチクルＲ１，Ｒ２を
移動させずに濃度フィルタＦ１，Ｆ２の位置を変えて相
対位置を変えることもできる。

【０１５４】いま、重合部における露光量を１％だけ少
なくしたい場合には、減光像重合部の幅を１０μｍだけ
狭くすればよい。このため、基板４上において第２のシ
ョット領域の露光を行う際に、第１のショット領域の露
光位置から２１０００μｍ＋１０μｍ＝２１０１０μｍ
だけ基板４をステップさせる。

【０１５５】また、図１１Ａと図１２Ａとの対比からも
わかるように、ブラインド１１１Ａ及びマスターレチク
ルＲ１を図１２Ａ中Ｄ１方向へ、マスターレチクルＲ１
に形成された１パターン分移動する。よって、マスタレ
チクルＲ１のパターン「１」が図１１Ａに示したマスタ
ーレチクルＲ１のパターン「２」の位置へ移動したこと
になる。いま、重合部の幅を１０μｍだけ狭くする場合
を考えているので、マスターレチクルＲ１の移動量は、
基板４上に換算して５μｍであればよい。つまり投影光
学系４の縮小率をβとすると、５・βμｍだけ重合部が
ある方向、即ち図１２Ａ中のＤ１方向へ移動させればよ
い。図１２Ａにおいては、ブラインド１１１Ａのみが移
動したことにより、マスターレチクルＲ１に対する照明
領域も図１１Ａの場合と比べ狭くなっている。図１２Ａ
に示すように、かかる場合にはパターン「１」〜パター
ン「１０」の像Ｉｍ３が形成される。

【０１５６】第１のショット領域を露光した後、前述し
たように基板４を２１０１０μｍだけ移動させ、第２の
ショット領域を露光位置へ位置合わせする。また、ブラ
インド１１１ＢとマスターレチクルＲ２を、図１１Ｂに
示した位置に対して重合部がある方向、即ち図１２Ｂ中
のＤ２方向へ５・βμｍだけ移動させる。図１２Ｂに示
すように、かかる場合にはパターン「８」〜パターン
「１７」のみの像Ｉｍ４が形成される。

【０１５７】図１２Ａに示した像Ｉｍ３と図１２Ｂに示
した像Ｉｍ４は、図１２Ｃに示した位置関係で画面継ぎ
が行われる。つまり、パターン「８」からパターン「１
０」の像が重合部に露光される。即ち、基板４のステッ
プピッチＳＰ１をＳＰ１＋ＳＰ２＝２１０００μｍ＋１
０μｍ＝２１０１０μｍとし、マスターレチクルＲ１，
Ｒ２を図１１Ａ〜図１１Ｃに示した場合に比べ、Ｄ１方
向及びＤ２方向へそれぞれ移動させて露光を行うことに
より、重合部における露光量を減少させている。図１２
Ｃに示すように、重合部における露光量の分布は、分布
ＰＦ２３となる。

【０１５８】図１３Ａ〜図１３Ｃは、減光像重合部の幅
を増加させることより重合部の露光量を増加させる場合
の濃度フィルタ、ブラインド、及びマスターレチクルの
相対的な位置関係の例を示す図である。尚、図１２Ａ〜
図１２Ｃの場合と同様に、マスターレチクルＲ１，Ｒ２
を移動させずに濃度フィルタＦ１，Ｆ２の位置を変えて
相対位置を変えることもできる。

【０１５９】いま、重合部における露光量を１％だけ多
くしたい場合には、重合部の幅を１０μｍだけ広くすれ
ばよい。このため、基板４上において第２のショット領
域の露光を行う際に、第１のショット領域の露光位置か
ら２１０００μｍ−１０μｍ＝２０９９０μｍだけ基板
４をステップさせる。

【０１６０】また、図１３Ａに示したように、ブライン
ド１１１Ａ及びブラインド１１１Ｂ並びにマスターレチ
クルＲ１を図中Ｄ３方向へ、マスターレチクルＲ１に形
成された１パターン分、即ち５・βμｍだけ移動する。
図１３Ａでは、ブラインド１１１Ａ及びブラインド１１
１Ｂが移動しているため、マスターレチクルＲ１に対す
る照明領域は図１１Ａの場合と同一である。図１３Ａに
示すように、かかる場合にはパターン「１」〜パターン
「１１」の像Ｉｍ５が形成される。

【０１６１】第１のショット領域を露光した後、前述し
たように基板４を２０９９０μｍだけ移動させ、第２の
ショット領域を露光位置へ位置合わせする。また、ブラ
インド１１１Ａ，１１１ＢとマスターレチクルＲ２を図
１１Ｂに示した位置から重合部がない方向、即ち図１３
Ｂ中のＤ４方向へ５・βμｍだけ移動させる。図１３Ｂ
に示すように、かかる場合にはパターン「７」〜パター
ン「１７」の像Ｉｍ６が形成される。

【０１６２】これらの像Ｉｍ５及び像Ｉｍ６は、図１１
Ａ〜図１１Ｃに示した像Ｉｍ１及び像Ｉｍ２とそれぞれ
同様の像であるが、露光量分布及び基板４上において結
像される位置が異なる。例えば、図１３Ａ中の像Ｉｍ５
と図１１Ａ中の像Ｉｍ１とを比較すると、像Ｉｍ１はパ
ターン「１」の像からパターン「６」の像までが一定の
露光量分布となっているが、像Ｉｍ５はパターン「１」
の像からパターン「７」の像までが一定の露光量分布で
あって、一定の露光量分布となっている箇所が像Ｉｍ１
の場合と比べ１パターン分長い。

【０１６３】また、像Ｉｍ１はパターン「７」の像から
パターン「１１」の像までが線形的に減衰する露光量分
布であり、パターン「１１」の像の端部で露光量がなだ
らかに０となっているのに対し、像Ｉｍ５はパターン
「８」の像からパターン「１１」の像までが線形的に減
衰しており、この分布を有する区間が像Ｉｍ１と比べ１
パターン分短い。しかも、パターン「１１」の像の端部
で露光量がある値から急峻に０となっている点も異な
る。

【０１６４】図１３Ａに示した像Ｉｍ５と図１３Ｂに示
した像Ｉｍ６は、図１３Ｃに示した位置関係で画面継ぎ
が行われる。つまり、パターン「７」からパターン「１
１」の像が重合部に露光される。即ち、基板４のステッ
プピッチＳＰ１をＳＰ１−ＳＰ３＝２１０００μｍ−１
０μｍ＝２０９９０μｍとし、マスターレチクルＲ１，
Ｒ２を図１１Ａ〜図１１Ｃに示した場合に比べ、Ｄ３方
向及びＤ４方向へそれぞれ移動させて露光を行うことに
より、重合部における露光量を増加させている。

【０１６５】図１３Ｃにおいて、像Ｉｍ５の分布ＰＦ３
１と像Ｉｍ６の分布ＰＦ３２の重合部における露光量が
増加しているため、重合部の露光量の分布は、分布ＰＦ
３３となる。

【０１６６】尚、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、
ブラインド１１１Ａ，１１１Ｂによって濃度フィルタＦ
１，Ｆ２の減光部１２３の一部を遮光しているが、これ
はマスクの対応する部分にパターンが存在しないためで
ある。その結果、図１３Ｃでは、減光像重複部の幅は変
化していないように見えるが、ブラインド１１１Ａ，１
１１Ｂ等の遮光物がないとした場合には、減光像重複部
の幅は変化（拡大）している。本願明細書中において、
「減光像重複部（第２重合部）の幅を変化させる」とは
この意味であり、露光光の光路中に存在する遮光物（ブ
ラインドやマスクの遮光帯等）の有無とは無関係であ
る。

【０１６７】図１３Ａ〜図１３Ｃに示した方法で重合部
における露光量を増加させる場合、図１３Ａに示したよ
うにパターン「１１」の端部における露光量の分布ＰＦ
３１が急峻に変化するとともに、図１３Ｂに示したよう
にパターン「７」の端部における露光量の分布ＰＦ３３
が急峻に変化している。かかる急峻な変化がある場合、
当該箇所に形成されるパターンの線幅も急峻に変化する
可能性が考えられる。次に、この問題を解決する方法に
ついて説明する。

【０１６８】図１４Ａ〜図１４Ｃは、減光像重合部の幅
を増加させることにより重合部の露光量を増加させる場
合の濃度フィルタ、ブラインド、及びマスターレチクル
の相対的な位置関係の変形例を示す図である。尚、図１
２Ａ〜図１２Ｃ及び図１３Ａ〜図１３Ｃの場合と同様
に、マスターレチクルＲ１，Ｒ２を移動させずに濃度フ
ィルタＦ１，Ｆ２の位置を変えて相対位置を変えること
もできる。

【０１６９】図１３Ａにおいては、ブラインド１１１Ａ
とブラインド１１１Ｂとを共に移動させていたが、図１
４Ａではブラインド１１１Ａのみを図中Ｄ３方向に移動
させている点が異なる。ブラインド１１１Ｂを移動させ
ないため、図１３Ａでは得られなかったパターン「１
２」の像を含んだ像Ｉｍ７が得られる。この場合におい
て、パターン「１２」の端部においてなだらかに０とな
る露光量分布ＰＦ４１が得られる。また、図１３Ｂにお
いてもブラインド１１１Ａとブラインド１１１Ｂとを共
に移動させていたが、図１４Ｂではブラインド１１１Ｂ
のみを図中Ｄ４方向に移動させている点が異なる。ブラ
インド１１１Ａを移動させないため、図１３Ｂでは得ら
れなかったパターン「６」の像を含んだ像Ｉｍ８が得ら
れ、パターン「６」の端部においてなだらかに０となる
露光量分布ＰＦ４２が得られる。

【０１７０】図１４Ａに示した像Ｉｍ７と図１４Ｂに示
した像Ｉｍ８は、図１４Ｃに示した位置関係で画面継ぎ
が行われる。つまり、パターン「６」からパターン「１
２」の像が重合部に露光される。即ち、基板４のステッ
プピッチＳＰ１は図１３Ａ〜図１３Ｃの場合と同様にＳ
Ｐ１−ＳＰ３であり、マスターレチクルＲ１，Ｒ２の移
動量も図１３Ａ〜図１３Ｃの場合と同様であるが、マス
ターレチクルＲ１，Ｒ２に描画されているパターンが、
重合部がある方向に延長ないし拡張されており、図１４
Ａにおいてブラインド１１Ｂを移動させず、図１４Ｂに
おいてブラインド１１１Ａを移動させないことによっ
て、重合部の幅を広げている。この場合には、重合部に
おける露光量の分布は、分布ＰＦ４３となり、図１４Ｃ
の露光量分布ＰＦ３３に比べなだらかに変化しており、
線幅の急峻な変化を抑えることができる。

【０１７１】尚、以上説明した第２の方法のみを用いて
重合部の露光量を調整することができるが、上述した第
１の方法で最適化された濃度フィルタを用いて、さらに
この第２の方法により重合部の露光量を調整するように
してもよい。また、図１１Ａ〜図１１Ｃ、図１２Ａ〜図
１２Ｃ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、及び図１４Ａ〜図１４Ｃ
では、理解を容易にするため２つのショット領域のみの
画面継ぎを行う際の露光量の調整について説明したが、
３つ以上のショット領域の画面継ぎを行う場合や、二次
元の画面継ぎを行う場合にも本発明を適用することがで
きる。尚、二次元画面継ぎを行う場合は、一次元画面継
ぎ部と二次元画面継ぎ部の最適露光量補足値を予め求め
ておき、その最適補正値の平均値、もしくは一次元、二
次元画面継ぎ部のどちらかに重み付けをした平均値にて
補正するのが望ましい。

【０１７２】また、以上説明した第２の方法では、濃度
フィルタＦ１，Ｆ２、ブラインド１１１Ａ，１１１Ｂ、
及びマスターレチクルＲ１，Ｒ２の相対位置を変化させ
て重合部における露光量を調整していたが、これは濃度
フィルタによって形成される、ある分布をもった露光光
をレチクルに対して相対的に移動させることにより露光
量を調整するという技術的思想を具現化した１つに過ぎ
ない。よって、この技術的思想を具現化するために、濃
度フィルタＦ１，Ｆ２、ブラインド１１１Ａ，１１１
Ｂ、及びマスターレチクルＲ１，Ｒ２の相対位置を変化
させずに、濃度フィルタＦ１，Ｆ２からマスターレチク
ルＲ１，Ｒ２に至る光学系の光学特性、例えば倍率を変
化させることによっても実現することができる。この場
合には、図１において濃度フィルタＦｊとマスターレチ
クルＲｉとの間に配置されたコンデンサレンズ１１３、
結像用レンズ系１１４、及び主コンデンサレンズ系１１
６とからなる合成系の倍率を変えることにより、ブライ
ンド機構１１０によって整形された露光光の寸法を変化
させる。かかる場合、レチクルＲｉに対して濃度フィル
タＦｊを通過して得られる傾斜分布を有する露光光をマ
スターレチクルＲｊに対して相対的に移動させることが
でき、その結果、濃度フィルタＦｊをマスターレチクル
Ｒｉに対して相対的に移動させた場合と同様の効果が得
られる。また、第２の方法においても、図１に示したフ
ィルタライブラリ１６ａに格納されている濃度フィルタ
から例えば減光特性が１％高い又は１％低い濃度フィル
タを選択して用いることによっても重合部における露光
量を調整することができる。

【０１７３】また、つなぎ部の露光量調整でつなぎ部の
線幅精度を向上させるだけでなく、低感度レジストの使
用や照明パワー低減によって、露光時間を長くして、露
光中のステージ振動の影響を低減し、つなぎ部線幅精度
を向上させることもできる。

【０１７４】次に、本実施形態においては、減光手段と
して濃度フィルタＦｊを用いた場合を例に挙げて説明し
たが、例えば、上述した第２の方法では、濃度フィルタ
以外に減光する手段を用いることができる。例えば、図
１５に示すようなブラインド機構ＢＬにより濃度フィル
タと同様の機能を達成することもできる。図１５は、傾
斜分布を形成する設定装置の他の例を示す図である。

【０１７５】このブラインド機構ＢＬは、図１に示した
レチクルブラインド機構１１０と基本的に同様の構成を
有しており、４枚の可動式のブラインド１２７Ａ〜１２
７Ｄ及びその駆動機構（不図示）を備えて構成されてい
る。これら４枚のブラインド１２７Ａ〜１２７Ｄをそれ
ぞれ適宜な位置に設定することにより、各ブラインド１
２７Ａ〜１２７Ｄの先端縁１２８Ａ〜１２８Ｄによっ
て、投影光学系３の視野内の略中央で矩形状の照明視野
領域が形成される。

【０１７６】この照明視野領域は、基本的にショット領
域に対応する大きさに設定される。露光中において、こ
れらの４枚のブラインド１２７Ａ〜１２７Ｄのうちの一
又は複数を、照明光の光路に対して進出又は退去するよ
うに所定の速度で連続的に移動することにより、ブライ
ンド１２７Ａ〜１２７Ｄの先端縁１２８Ａ〜１２８Ｄの
移動した領域の透過光量を傾斜的に設定することができ
る。

【０１７７】各ショットの画面継ぎ部に対応する部分で
ブラインド１２７Ａ〜１２７Ｄを全体的にあるいは選択
的に移動することにより、該画面継ぎ部における露光量
を外側に行くに従って傾斜的に減少させることができ、
これにより濃度フィルタと同様の機能が実現される。こ
の減光用ブラインド機構ＢＬは、各ブラインド１２７Ａ
〜１２７Ｄの駆動機構が必要である点で濃度フィルタに
対して構成がやや複雑化するが、濃度フィルタのように
ショットに応じて複数のものを準備し、取り換える必要
がなく、単一の機構で柔軟に対応できる点で優れてい
る。

【０１７８】尚、上述した実施形態では、複数のマスタ
ーレチクルＲｉを用いて、ブランクス４上に順次パター
ンを画面継ぎを行いながら転写するようにしたレチクル
露光装置について説明しているが、このようにして製造
されたあるいは別の方法により製造された複数のワーキ
ングマスクを用いて、デバイス基板上に順次パターンを
画面継ぎを行いがら転写するようにしたデバイス露光装
置（例えば、液晶表示素子の製造用の露光装置）につい
ても同様に適用することができる。

【０１７９】また、上述した実施形態における投影露光
装置は、各ショットについて一括露光を順次繰り返すよ
うにした一括露光型であるが、各ショットについて走査
露光を順次繰り返すようにした走査露光型にも適用する
ことができる。この場合において、減光手段として濃度
フィルタを採用する場合には、上述した一括露光型の露
光装置と同様に、上下左右に制限なく画面継ぎを行うこ
とが可能であるが、設定装置としてブラインド機構を採
用する場合には、ブラインドの姿勢等に特別の設定が必
要である。例えば、走査方向に直交する方向に画面継ぎ
を行う場合には、４枚のブラインドのうち、走査方向に
直交する方向に対向する一対のブラインドの先端縁の姿
勢を走査方向に対して傾斜させた状態で走査露光を行
う。

【０１８０】さらに、前述の実施形態では微小開口５４
を有する照度分布検出センサ１２６を用いて露光光ＩＬ
の強度分布を検出するものとしたが、例えばラインセン
サ、あるいは一次元または二次元のＣＣＤなどを用いて
露光光ＩＬを検出して強度分布の計測時間の短縮を図る
ようにしてもよい。また、前述の実施形態では濃度フィ
ルタＦｊを照明光学系内に設けるものとしたが、例えば
レチクルに近接して配置してもよいし、あるいは投影光
学系３がレチクルパターンの中間像（一次像）を形成す
るときはその中間像の形成面またはその近傍に配置して
も構わない。なお、オプチカル・インテグレータ１０６
としてロットインテグレータ（内面反射型インテグレー
タ）を用いる場合、例えばレチクルのパターン形成面と
ほぼ共役に配置されるロットインテグレータの射出面に
近接して濃度フィルタを配置してもよい。

【０１８１】さらに、前述の実施形態では基板上で周辺
部が部分的に重なる複数の領域をそれぞれエネルギービ
ームＩＬで露光するとき、各領域内ないしはその複数の
領域の全面でパターン（転写像）の線幅などの均一性ま
たは制御精度を向上させるものとしたが、本発明は必ず
しもこの目的を達成する必要はなく、単に各領域ないし
はその複数の領域の全面で露光量の制御精度を向上させ
るだけでも構わない。即ち、各領域内または複数の領域
の全面で露光量分布を均一化する、あるいは各領域内ま
たは複数の領域の各点で露光量をそれぞれ対応する目標
値（適正露光量）とほぼ一致させるだけでもよい。な
お、例えば基板上でのフォトレジストの塗布むらなどに
起因して、同一の基板上であってもその位置に応じて適
正露光量が異なることがあり、基板上での位置に応じて
露光量を変化させるようになっている。そこで、前述の
実施形態のように基板上で周辺部が部分的に重なる複数
の領域をそれぞれエネルギービームで露光するステップ
・アンド・スティッチ方式であっても、基板上での位置
に応じて適正露光量が異なるときは、その複数の領域で
露光量を部分的に変化させるようにし、その複数の領域
の各点で露光量をそれぞれ対応する適正露光量とほぼ一
致させてもよい。このとき、１つの領域内で露光量を部
分的に異ならせてもよいし、あるいは領域毎に露光量を
異ならせるようにしてもよい。

【０１８２】なお、上述した実施の形態では、ショット
領域の形状は矩形状としているが、必ずしも矩形状であ
る必要はなく、例えば、５角形、６角形、その他の多角
形とすることができる。また、各ショットが同一形状で
ある必要もなく、異なる形状や大きさとすることができ
る。さらに、画面継ぎが行われる部分の形状も、長方形
である必要はなく、ジグザグ帯状、蛇行帯状、その他の
形状とすることができる。また、本願明細書中における
「画面継ぎ」とは、パターン同士をつなぎ合わせること
のみならず、パターンとパターンとを所望の位置関係で
配置することをも含む意味である。

【０１８３】ワーキングレチクル３４に形成するデバイ
スパターンを拡大したデバイスパターンを要素パターン
毎に分ける、例えば密集パターンと孤立パターンとに分
けてマスターレチクルに形成し、基板４上での親パター
ン同士のつなぎ部をなくす、あるいは減らすようにして
もよい。この場合、ワーキングレチクルのデバイスパタ
ーンによっては、１枚のマスターレチクルの親パターン
を基板４上の複数の領域にそれぞれ転写することもある
ので、ワーキングレチクルの製造に使用するマスターレ
チクルの枚数を減らすことができる。又は、その拡大し
たパターンを機能ブロック単位で分ける、例えばＣＰ
Ｕ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコ
ンバータをそれぞれ１単位として、少なくとも１つの機
能ブロックを、複数のマスターレチクルにそれぞれ形成
するようにしてもよい。

【０１８４】上述した実施形態では露光用照明光として
波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光としている
が、それ以上の紫外光、例えばｇ線、ｉ線、及びＫｒＦ
エキシマレーザなどの遠紫外（ＤＵＶ）光、及びＦ_２
レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（波長１２
６ｎｍ）などの真空紫外（ＶＵＶ）光を用いることがで
きる。Ｆ_２レーザを光源とする露光装置では、例えば
投影光学系として反射屈折光学系が採用されるととも
に、照明光学系や投影光学系に使われる屈折光学部材
（レンズエレメント）は全て蛍石とされ、かつレーザ光
源、照明光学系、及び投影光学系内の空気は、例えばヘ
リウムガスで置換されるとともに、照明光学系と投影光
学系との間、及び投影光学系と基板との間などもヘリウ
ムガスで満たされる。

【０１８５】また、Ｆ_２レーザを用いる露光装置で
は、レチクルや濃度フィルタは、蛍石、フッ素がドープ
された合成石英、フッ化マグネシウム、ＬｉＦ、ＬａＦ
_３、リチウム・カルシウム・アルミニウム・フロライ
ド（ライカフ結晶）又は水晶等から製造されたものが使
用される。

【０１８６】尚、エキシマレーザの代わりに、例えば波
長２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍのいずれかに発
振スペクトルを持つＹＡＧレーザなどの固体レーザの高
調波を用いるようにしてもよい。

【０１８７】また、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、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調
波を用いてもよい。

【０１８８】例えば、単一波長レーザの発振波長を１．
５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８
９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波
長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が
出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μ
ｍ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１．５７〜１．５８μ
ｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１
０倍高調波、即ちＦ_２レーザとほぼ同一波長となる紫
外光が得られる。

【０１８９】また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍ
の範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範
囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．
０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が
１５７〜１５８ｎｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ_２
レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。尚、単
一波長発振レーザとしてはイットリビウム・ドープ・フ
ァイバーレーザを用いる。また、レーザプラズマ光源、
又はＳＯＲから発生する軟Ｘ線領域、例えば波長１３．
４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ
ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）光を用いるようにしてもよ
い。

【０１９０】投影光学系は縮小系だけでなく等倍系、又
は拡大系（例えば、液晶ディスプレイ又はプラズマディ
スプレイ製造用露光装置など）を用いてもよい。更に投
影光学系は、反射光学系、屈折光学系、及び反射屈折光
学系のいずれを用いてもよい。

【０１９１】さらに、フォトマスクや半導体素子の製造
に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子などを
含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパター
ンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘ
ッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミッ
クウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤな
ど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどの製造に
用いられる露光装置等にも本発明を適用することができ
る。なお、本発明が適用される露光装置は、基板上で周
辺部が部分的に重なる複数の領域をそれぞれエネルギー
ビームで露光するステップ・アンド・スティッチ方式を
採用可能であればよく、例えばステップ・アンド・リピ
ート方式またはステップ・アンド・スキャン方式との切
替が可能であってもよい。即ち、ステップ・アンド・ス
テイッチ方式では濃度フィルタを露光光の光路中に配置
し、それ以外の方式では濃度フィルタを光路外に退出さ
せる、あるいはそれに加えてブラインド１１１とは別の
視野絞りを光路中に配置して、基板の露光を実行しても
よい。このとき、基板を保持するホルダの交換を併せて
実行してもよい。これにより、レチクルの製造に用いら
れる露光装置をデバイス製造用として使用することも可
能となる。

【０１９２】フォトマスク（ワーキングレチクル）の製
造以外に用いられる露光装置では、デバイスパターンが
転写される被露光基板（デバイス基板）が真空吸着又は
静電吸着などによって基板ステージ６上に保持される。
ところで、ＥＵＶ光を用いる露光装置では反射型マスク
が用いられ、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は
電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマス
ク、メンブレンマスク）が用いられるので、マスクの原
版としてはシリコンウエハなどが用いられる。

【０１９３】複数のレンズから構成される照明光学系、
投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をすると
ともに、多数の機械部品からなるレチクルステージや基
板ステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接
続し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）をする
ことにより本実施形態の露光装置を製造することができ
る。尚、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内で行うことが望ましい。

【０１９４】半導体デバイスは、デバイスの機能・性能
設計を行うステップ、この設計ステップに基づいて、上
述した実施形態の露光装置によりワーキングレチクルを
製造するステップ、シリコン材料からウエハを製造する
ステップ、上述した実施形態の露光装置等によりレチク
ルのパターンをウエハに露光転写するステップ、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）、検査ステップ等を経て製
造される。

【０１９５】尚、本発明は、上述した各実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができることは言うまでもない。

【０１９６】

【発明の効果】本発明によると、重なる複数の領域を露
光する際に、第１の分布を有するエネルギー量で感応物
体を露光するとともに露光時における周辺部の露光量分
布を計測し、実際に計測して得られた露光量分布に基づ
いて周辺部での露光量が目標値となる第２分布を決定し
ているので、例えば重合部と重合部以外の部分とで線幅
やピッチが等しいパターンを転写するとき、露光時にフ
レアー等の影響があったとしても重合部と重合部以外の
部分の露光量を等しくすることができる。よって、重合
部に形成されるパターンの線幅と重合部以外の部分に形
成されるパターンの線幅とを等しくすることができ、そ
の結果微細なパターンを精度よく形成することができる
という効果がある。即ち、基板上で周辺部が部分的に重
なる複数の領域をそれぞれエネルギービームで露光する
とき、各領域内またはその複数の領域の全面でパターン
（転写像）の線幅などの均一性または制御精度を向上さ
せることが可能となっている。さらに、この効果に加え
て、あるいは単独で、各領域ないしはその複数の領域の
全面で露光量の制御精度を向上させることができるとい
う効果がある。

【０１９７】また、本発明によると、エネルギー量又は
その積算値の分布を計測する際に、遮光板の反射の影響
を無くし、実際に感応基板が露光されている状態に近い
状態でエネルギー量又はその積算値の分布を計測し、又
は露光量分布を求める際に反射率の差異を考慮して補正
しているので、例えば重合部とこれ以外の部分とで適正
露光量が同一であるとき、より高い精度で重合部の露光
量を重合部以外の露光量と等しくすることができるとい
う効果がある。即ち、基板上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域をそれぞれエネルギービームで露光すると
き、各領域ないしはその複数の領域の全面で露光量分布
を均一化したり、あるいは各領域またはその複数の領域
で露光量をそれぞれ対応する目標値とほぼ一致させるこ
とが可能となっている。

【０１９８】また、本発明によると、マスクに対する濃
度フィルタの位置を変更するだけ、又は光学系の倍率を
変更するだけで重合部の露光量を容易に調整することが
できるという効果がある。また、単に濃度フィルタの位
置を変更するだけであるので処理に時間を必要とせず、
その結果スループットを向上することができるという効
果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成
を示す図である。

【図２】濃度フィルタの構成の一例を示す上面図であ
る。

【図３】本発明の実施形態による露光装置が備える濃
度フィルタの構成を示す図である。

【図４】マスターレチクルの親パターンの縮小像を基
板上に投影する場合を示す要部斜視図である。

【図５】照度分布検出センサの構成を示す図である。

【図６】マスターレチクルを用いてレチクル（ワーキ
ングレチクル）を製造する際の製造工程を説明するため
の図である。

【図７】レチクルのアライメント機構を示す図であ
る。

【図８】重合部及び重合部以外の部分における露光量
分布の一例を示す図である。

【図９】適正露光量からの露光量のずれ量と線幅誤差
との関係の例を示す図である。

【図１０】第１の露光量分布の調整方法を示すフロー
チャートである。

【図１１】第２の露光量分布の調整方法を説明するた
めの図である。

【図１２】第２の露光量分布の調整方法を説明するた
めの図である。

【図１３】第２の露光量分布の調整方法を説明するた
めの図である。

【図１４】第２の露光量分布の調整方法を説明するた
めの図である。

【図１５】傾斜分布を形成する設定手段の他の例を示
す図である。

【符号の説明】

４… 基板（感応物体）５５… 遮光板５６… 光電センサ（光検出部）１１３… コンデンサレンズ１１４… 結像用レンズ系１１６… 主コンデンサレンズ系１２３… 減光部（減衰部）１２６… 照度分布検出センサ（光検出装置）Ｆｊ… 濃度フィルタ（設定手段）ＢＬ… 減光用ブラインド機構（設定手段）Ｒｉ… マスターレチクル（マスク）Ｓ１〜ＳＮ…ショット領域（領域）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感応物体上で周辺部が部分的に重なる複
数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記周
辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を介して前記
各領域をエネルギービームで露光する方法であって、前記周辺部でのエネルギー量が所定の第１分布となるよ
うに設定された前記設定装置を介して前記エネルギービ
ームを照射し、前記感応物体上で前記周辺部に対応する
部分での露光量分布を計測し、前記計測された露光量分布に基づいて、前記周辺部での
露光量が目標値となる第２分布を決定することを特徴と
する露光方法。
【請求項２】前記第１分布は、理論的に設定されること
を特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】前記第１分布は、前記設定装置を介して
前記エネルギービームを検出して得られる、前記感応物
体が配置される所定面上でのエネルギー量又はその積算
値の分布に基づいて設定されることを特徴とする請求項
１に記載の露光方法。
【請求項４】前記露光量分布を計測する光検出装置は
遮光板に光検出部を設けて構成され、前記遮光板の表面の反射率を前記感応物体の表面の反射
率とほぼ同一としたことを特徴とする請求項１，２又は
３に記載の露光方法。
【請求項５】前記露光量分布を計測する光検出装置は
遮光板に光検出部を設けて構成され、前記遮光板の大きさを前記エネルギービームの照射領域
と同程度以上としたことを特徴とする請求項１，２又は
３に記載の露光方法。
【請求項６】前記露光量分布を計測する光検出装置は
遮光板に光検出部を設けて構成され、前記光検出部の検出値を、前記遮光板の表面の反射率が
前記感応物体の表面の反射率と異なることにより生じる
該光検出部の検出値の差異に相当する値に基づいて補正
して、前記露光量分布を求めることを特徴とする請求項
１，２又は３に記載の露光方法。
【請求項７】前記露光量分布を計測する光検出装置は遮
光板に光検出部を設けて構成され、前記光検出部の検出値を、前記遮光板の大きさが前記エ
ネルギービームの照射領域と異なることにより生じる前
記光検出部の検出値の差異に相当する値に基づいて補正
して、前記露光量分布を求めることを特徴とする請求項
３に記載の露光方法。
【請求項８】前記エネルギービームで感応物体を多重
露光して前記露光量分布を計測することを特徴とする請
求項１，２又は３に記載の露光方法。
【請求項９】前記第２分布は、前記周辺部の多重露光
によるその光学特性の変化をも考慮して決定されること
を特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光
方法。
【請求項１０】前記設定装置は、前記周辺部でのエネ
ルギー量を前記第１分布に規定する前記エネルギービー
ムの減衰部を有する濃度フィルタを含み、前記決定され
た第２分布に基づいて前記減衰部の減衰特性を調整し、
前記調整された濃度フィルタを介して前記エネルギービ
ームで前記複数の領域をそれぞれ露光することを特徴と
する請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項１１】前記設定装置は、前記エネルギービー
ムのエネルギー量を除々に減少させる減衰部を有する濃
度フィルタを含み、前記決定された第２分布に基づい
て、前記周辺部が重ね合わされる第１重合部の幅を変化
させることなく、転写すべきパターンが形成されたマス
クに対する前記濃度フィルタの位置を変更して、前記減
衰部の像が重ね合わされる第２重合部の幅を変化させる
ことにより、該第１重合部の露光量を調整することを特
徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光方
法。
【請求項１２】前記設定装置は、前記エネルギービー
ムのエネルギー量を除々に減少させる減衰部を有する濃
度フィルタを含み、前記決定された第２分布に基づい
て、前記周辺部が重ね合わされる第１重合部の幅を変化
させることなく、前記濃度フィルタから転写すべきパタ
ーンが形成されたマスクに至る光学系の光学特性を変更
して、前記減衰部の像が重ね合わされる第２重合部の幅
を変化させることにより、該第１重合部の露光量を調整
することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記
載の露光方法。
【請求項１３】前記濃度フィルタはその減衰特性が前
記決定された第２分布に基づいて設定されることを特徴
とする請求項１１又は１２に記載の露光方法。
【請求項１４】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を介して前
記各領域をエネルギービームで露光する方法であって、前記設定装置を介して前記エネルギービームを照射し、
前記感応物体上で前記周辺部に対応する部分での露光量
分布を計測する、光検出部及び遮光板を有する光検出装
置の当該遮光板の表面の反射率を前記感応物体の表面の
反射率とほぼ同一としたことを特徴とする露光方法。
【請求項１５】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を介して前
記各領域をエネルギービームで露光する方法であって、前記設定装置を介して前記エネルギービームを照射し、
前記感応物体上で前記周辺部に対応する部分での露光量
分布を計測する、光検出部及び遮光板を有する光検出装
置の当該遮光板の大きさを前記エネルギービームの照射
領域と同程度以上としたことを特徴とする露光方法。
【請求項１６】前記計測された露光量分布と、前記周
辺部の多重露光によるその光学特性の変化とに基づいて
前記周辺部での露光量を設定することを特徴とする請求
項１４又は１５に記載の露光方法。
【請求項１７】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を介して前
記各領域をエネルギービームで露光する方法であって、前記設定装置を介して前記エネルギービームを照射する
とともに、前記感応物体上で前記周辺部に対応する部分
での露光量分布の計測に用いられる光検出部及び遮光板
を有する光検出装置で前記エネルギービームを検出し、
前記遮光板の反射率と前記感応物体の反射率との差異に
関する情報と前記検出結果とに基づいて、前記周辺部で
の露光量を設定することを特徴とする露光方法。
【請求項１８】前記反射率の差異に基づいて前記光検
出部の検出値を補正して前記露光量分布を求めることを
特徴とする請求項１７に記載の露光方法。
【請求項１９】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を介して前
記各領域をエネルギービームで露光する方法であって、前記設定装置を介して前記エネルギービームを照射する
とともに、前記感応物体上で前記周辺部に対応する部分
での露光量分布の計測に用いられる光検出部及び遮光板
を有する光検出装置で前記エネルギービームを検出し、
前記遮光板の大きさと前記エネルギービームの照射領域
との差異に関する情報と前記検出結果とに基づいて、前
記周辺部での露光量を設定することを特徴とするように
した露光方法。
【請求項２０】前記遮光板の大きさと前記エネルギー
ビームの照射領域との差異に基づいて前記光検出部の検
出値を補正して前記露光量分布を求めることを特徴とす
る請求項１９に記載の露光方法。
【請求項２１】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を介して前
記各領域をエネルギービームで露光する方法であって、前記周辺部での露光量が所定の第１分布となるように設
定された前記設定装置を介して前記エネルギービームで
テスト用感応物体をテスト露光し、前記テスト用感応物体上に形成された前記周辺部が重ね
合わされる重合部のパターンの像の形状を計測し、前記計測されたパターンの像の形状が目標値となるよう
な第２分布を決定し、前記決定した第２分布となるように前記設定装置を設定
して本露光することを特徴とする露光方法。
【請求項２２】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を介して前
記各領域をエネルギービームで露光する方法であって、前記設定装置は、前記エネルギービームのエネルギー量
を除々に減少させる減衰部を有する濃度フィルタを含
み、前記周辺部が重ね合わされる第１重合部の幅を変化させ
ることなく、転写すべきパターンに対する前記濃度フィ
ルタの位置を変更して、前記減衰部の像が重ね合わされ
る第２重合部の幅を変化させることにより、該第１重合
部の露光量を調整することを特徴とする露光方法。
【請求項２３】前記第１重合部の幅を前記濃度フィル
タの減衰部の幅よりも大きく設定したことを特徴とする
請求項２２に記載の露光方法。
【請求項２４】感応基板上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を徐々に減少させる設定装置を介して前
記各領域をエネルギービームで露光する方法であって、前記設定装置は、前記エネルギービームのエネルギー量
を徐々に減少させる減衰部を有する濃度フィルタを含
み、前記濃度フィルタによって規定される前記エネルギービ
ームの分布と、転写すべきパターンとの相対位置を変化
させることにより、前記周辺部が重ね合わされる重合部
での露光量を調整することを特徴とする露光方法。
【請求項２５】前記転写すべきパターンを重合部方向
に拡大したパターンを用いることを特徴とする請求項２
２，２３又は２４に記載の露光方法。
【請求項２６】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を介して前
記各領域をエネルギービームで露光する方法であって、前記設定装置は、前記エネルギービームのエネルギー量
を徐々に減少させる減衰部を有する濃度フィルタを含
み、前記周辺部が重ね合わされる第１重合部の幅を変化させ
ることなく、前記濃度フィルタから転写すべきパターン
に至る光学系の光学特性を変更して、前記減衰部の像が
重ね合わされる第２重合部の幅を変化させることによ
り、該第１重合部の露光量を調整することを特徴とする
露光方法。
【請求項２７】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を介して前
記各領域をエネルギービームで露光する方法であって、前記設定装置は、前記エネルギービームのエネルギー量
を徐々に減少させる減衰部を有する濃度フィルタを含
み、前記濃度フィルタから転写すべきパターンに至る光学系
の光学特性を変更して、該濃度フィルタによって規定さ
れる前記エネルギービームの分布と、転写すべきパター
ンとの相対位置を変化させることにより、前記周辺部が
重ね合わされる重合部での露光量を調整することを特徴
とする露光方法。
【請求項２８】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を介して前
記各領域をエネルギービームで露光する方法であって、前記設定装置は、前記エネルギービームのエネルギー量
を除々に減少させる減衰部の減衰特性がそれぞれ異なる
複数の濃度フィルタを含み、前記濃度フィルタを交換することにより、前記周辺部が
重ね合わされる重合部の露光量を調整することを特徴と
する露光方法。
【請求項２９】前記周辺部の多重露光によるその光学
特性の変化をも考慮して前記周辺部での露光量を設定す
ることを特徴とする請求項１７〜２０，２２〜２８のい
ずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３０】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を徐々に減少させる設定装置を介して前
記各領域をエネルギービームで露光する方法において、前記周辺部の多重露光によるその光学特性の変化に基づ
いて前記周辺部の露光量を設定することを特徴とする露
光方法。
【請求項３１】転写用のパターンを拡大したパターン
を複数の親パターンに分割し、感応物体上で周辺部が部
分的に重なる複数の領域にそれぞれ親パターンの投影光
学系による縮小像を転写するために、前記周辺部で露光
量を除々に減少させる設定装置を介して前記各領域をエ
ネルギービームで露光することを特徴とする請求項１〜
３０のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項３２】請求項１〜３１のいずれか一項に記載
の露光方法を用いて製造されることを特徴とするフォト
マスク。
【請求項３３】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を除々に減少させる減衰部を有する濃度
フィルタを介して前記各領域をエネルギービームで露光
する露光装置に用いられる当該濃度フィルタの製造方法
であって、前記周辺部での露光量が所定の第１分布となるように設
定された減衰部を有するテスト用濃度フィルタを介して
感応物体を前記エネルギービームで露光するとともに、
前記感応物体上で前記周辺部に対応する部分での露光量
分布を計測し、前記計測された露光量分布に基づいて、前記周辺部での
露光量が目標値となる第２分布を決定し、前記決定した第２分布となるように前記減衰部を形成す
ることを特徴とする濃度フィルタの製造方法。
【請求項３４】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域にそれぞれパターンを転写するために、前記
周辺部で露光量を除々に減少させる減衰部を有する濃度
フィルタを介して前記各領域をエネルギービームで露光
する露光装置に用いられる当該濃度フィルタの製造方法
であって、前記周辺部での露光量が所定の第１分布となるように設
定された減衰部を有する濃度フィルタを介して前記エネ
ルギービームでテスト用感応物体を露光し、前記テスト用感応物体上に形成された前記周辺部が重ね
合わされる重合部のパターンの像の形状を計測し、前記計測されたパターンの像の形状が目標値となる第２
分布を決定し、前記決定した第２分布となるように前記減衰部を形成す
ることを特徴とする濃度フィルタの製造方法。
【請求項３５】前記濃度フィルタの減衰部の減衰特性
は、該濃度フィルタを構成する透明基板の表面に形成さ
れる遮光ドットの密度分布を調整することにより設定さ
れることを特徴とする請求項３３又は３４に記載の濃度
フィルタの製造方法。
【請求項３６】前記第２分布は、前記周辺部の多重露
光によるその光学特性の変化をも考慮して決定されるこ
とを特徴とする請求項３３，３４又は３５に記載の濃度
フィルタの製造方法。
【請求項３７】請求項３３〜３６のいずれか一項に記
載された製造方法を用いて製造されたことを特徴とする
濃度フィルタを備える露光装置。
【請求項３８】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域をそれぞれエネルギービームで露光する露光
装置の製造方法において、前記周辺部で露光量を徐々に減少させる濃度フィルタを
介して前記エネルギービームを照射し、前記感応物体上
で前記周辺部に対応する部分での露光量分布を計測し、前記計測された露光量分布と前記濃度フィルタの減衰特
性に関する情報とに基づいて、前記周辺部で露光量分布
が目標値となるように前記エネルギービームの減衰部が
形成される濃度フィルタを作製することを特徴とする露
光装置の製造方法。
【請求項３９】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域をそれぞれエネルギービームで露光する露光
装置の製造方法において、前記周辺部で露光量を徐々に減少させる濃度フィルタを
介して前記エネルギービームを照射するとともに、前記
感応物体上で前記周辺部に対応する部分での露光量分布
の計測に用いられる光検出部及び遮光板を有する光検出
装置で前記エネルギービームを検出し、前記遮光板の反
射率と前記感応物体の反射率との差異に関する情報と、
前記濃度フィルタの減衰特性に関する情報と、前記検出
結果とに基づいて、前記周辺部で露光量分布が目標値と
なるように前記エネルギービームの減衰部が形成される
濃度フィルタを作製することを特徴とする露光装置の製
造方法。
【請求項４０】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域をそれぞれエネルギービームで露光する露光
装置の製造方法において、前記周辺部で露光量を徐々に減少させる濃度フィルタを
介して前記エネルギービームを照射するとともに、前記
感応物体上で前記周辺部に対応する部分での露光量分布
の計測に用いられる光検出部及び遮光板を有する光検出
装置で前記エネルギービームを検出し、前記遮光板の大
きさと前記エネルギービームの照射領域の大きさとの差
異に関する情報と、前記濃度フィルタの減衰特性に関す
る情報と、前記検出結果とに基づいて、前記周辺部で露
光量分布が目標値となるように前記エネルギービームの
減衰部が形成される濃度フィルタを作製することを特徴
とする露光装置の製造方法。
【請求項４１】前記露光量分布の目標値は、前記周辺
部の多重露光によるその光学特性の変化をも考慮して決
定されることを特徴とする請求項３８，３９又は４０に
記載の露光装置の製造方法。
【請求項４２】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域をそれぞれエネルギービームで露光する露光
装置の製造方法において、前記周辺部で露光量を徐々に減少させるために、前記周
辺部の多重露光によるその光学特性の変化に基づいて、
前記周辺部で露光量分布が目標値となるように前記エネ
ルギービームの減衰部が形成される濃度フィルタを作製
することを特徴とする露光装置の製造方法。
【請求項４３】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域をそれぞれエネルギービームで露光する露光
装置において、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を備
え、前記設定装置は、前記エネルギービームのエネルギー量
を除々に減少させる減衰部を有する濃度フィルタを含
み、前記周辺部が重ね合わされる第１重合部の幅を変化させ
ることなく、転写すべきパターンに対する前記濃度フィ
ルタの位置を変更して、前記減衰部の像が重ね合わされ
る第２重合部の幅を変化させることにより、該第１重合
部の露光量を調整することを特徴とする露光装置。
【請求項４４】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域をそれぞれエネルギービームで露光する露光
装置において、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を備
え、前記設定装置は、前記エネルギービームのエネルギー量
を徐々に減少させる減衰部を有する濃度フィルタを含
み、前記濃度フィルタによって規定される前記エネルギービ
ームの分布と、転写すべきパターンとの相対位置を変化
させることにより、前記周辺部が重ね合わされる重合部
での露光量を調整することを特徴とする露光装置。
【請求項４５】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域をそれぞれエネルギービームで露光する露光
装置において、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を備
え、前記設定装置は、前記エネルギービームのエネルギー量
を徐々に減少させる減衰部を有する濃度フィルタを含
み、前記周辺部が重ね合わされる第１重合部の幅を変化させ
ることなく、前記濃度フィルタから転写すべきパターン
に至る光学系の光学特性を変更して、前記減衰部の像が
重ね合わされる第２重合部の幅を変化させることによ
り、該第１重合部の露光量を調整することを特徴とする
露光装置。
【請求項４６】感応物体上で周辺部が部分的に重なる
複数の領域をそれぞれエネルギービームで露光する露光
装置において、前記周辺部で露光量を除々に減少させる設定装置を備
え、前記設定装置は、前記エネルギービームのエネルギー量
を徐々に減少させる減衰部を有する濃度フィルタを含
み、前記濃度フィルタから転写すべきパターンに至る光学系
の光学特性を変更して、該濃度フィルタによって規定さ
れる前記エネルギービームの分布と、転写すべきパター
ンとの相対位置を変化させることにより、前記周辺部が
重ね合わされる重合部での露光量を調整することを特徴
とする露光装置。
【請求項４７】前記周辺部の多重露光によるその光学
特性の変化をも考慮して前記周辺部での露光量を調整す
ることを特徴とする請求項４３〜４６のいずれか一項に
記載の露光装置。