JP2002353103A

JP2002353103A - 露光方法及び装置

Info

Publication number: JP2002353103A
Application number: JP2001154595A
Authority: JP
Inventors: Kenji Saito; 謙治斉藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-12-06

Abstract

(57)【要約】【課題】構成が単純で経済性に優れた投影光学系を利
用して露光領域を拡大することができる露光方法及び装
置を提供する。【解決手段】マスク上のパターンを投影露光装置によ
り被処理体に投影し、前記被処理体に所望のパターンを
形成する露光方法において、前記マスク上の露光パター
ン領域を複数に分割し、分割された領域毎に別々の投影
光学系を用い、倒立像として前記被処理体に露光するこ
とを特徴とする露光方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、露光装
置及び方法に関し、特に、倒立像を形成する投影光学系
を使用して微細な回路パターンを感光基板に転写する露
光装置及び方法に関する。本発明の露光装置及び方法
は、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネ
ル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、ＣＣＤ等の
撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型及び薄型化の要請
から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要
求はますます高くなっている。半導体製造用の代表的な
露光装置として、マスク又はレチクル（本出願ではこれ
らの用語を交換可能に使用する）に描画された回路パタ
ーンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パタ
ーンを転写する投影露光装置が従来から使用されてい
る。従って、半導体素子に対する微細加工技術の中心を
成す投影露光装置においても、現在、０．５μｍ以下の
寸法（線幅）の像を広範囲に形成するための解像度と露
光面積の向上が必要不可欠となっている。

【０００３】投影露光装置の解像度Ｒは、光源の波長λ
と露光装置の開口数（ＮＡ）を用いて次式で与えられ
る。

【０００４】

【数１】

【０００５】従って、波長を短くすればするほど、及
び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度は良くなる。

【０００６】一方、一定の結像性能を維持できる焦点範
囲を焦点深度といい、焦点深度ＤＯＦは次式で与えられ
る。

【０００７】

【数２】

【０００８】従って、波長を短くすればするほど、及
び、ＮＡを上げれば上げるほど、焦点深度は小さくな
る。焦点深度は小さくなるとフォーカス合せが難しくな
り、基板のフラットネス（平坦度）やフォーカス精度を
上げることが要求されるため、基本的に大きい方が好ま
しい。

【０００９】ところが、短波長化や高ＮＡ化に対応した
投影光学系は広い画角で性能を十分に出すのは大変難し
い。そこで、広い画角の露光を行うために複数の投影レ
ンズ系を並べて大画角の露光を行う手法が、例えば、公
開特許平成７年５７９８６号公報において提案されてい
る。

【００１０】図１８は、上述の露光装置の主要部を示し
た斜視図である。照明光学系２００による露光光は、図
中ＸＹ平面内のマスク２１０を均一に照明する。投影光
学系２２０ａ乃至２２０ｇは、視野絞りによって規定さ
れる視野領域２１０ａ乃至２１０ｇを有する。視野領域
２１０ａ乃至２１０ｇの像は、プレート２３０上の露光
領域２３０ａ乃至２３０ｇに等倍の正立像として形成さ
れる。ここで、投影光学系２２０ａ乃至２２０ｄは、視
野領域２１０ａ乃至２１０ｄが図中Ｙ方向に沿って配列
されるように設けられている。また、投影光学系２２０
ｅ乃至２２０ｇは、図中Ｘ方向において視野領域２１０
ａ乃至２１０ｄとは異なる位置に、視野視野領域２１０
ｅ乃至２１０ｇが図中Ｙ方向に沿って配列されるように
設けられている。その際、投影光学系２２０ａ乃至２２
０ｄと投影光学系２２０ｅ乃至２２０ｇとは、各々が有
する直角プリズム同士が極近傍に位置するように設けら
れる。プレート２３０上には、投影光学系２２０ａ乃至
２２０ｄにより図中Ｙ方向に沿って配列された露光領域
２３０ａ乃至２３０ｄが形成され、投影光学系２２０ｅ
乃至２２０ｇにより露光領域２３０ａ乃至２３０ｄとは
異なる位置に図中Ｙ方向に沿って配列された露光領域２
３０ｅ乃至２３０ｇが形成される。露光領域２３０ａ乃
至２３０ｇは、視野領域２１０ａ乃至２１０ｇの等倍の
正立像である。マスク２１０は図示しないマスクステー
ジ上に載置されており、プレート２３０はプレートステ
ージ２４０上に載置されている。マスクステージとプレ
ートステージ２４０を図中Ｘ方向に同期移動させること
により、プレート２３０上には照明光学系２００により
照明されたマスク２１０の像が逐次転写され、走査露光
が行われる。マスク２１０の移動によりマスク２１０全
面（即ち、視野領域２１０ａ乃至２１０ｇ）の走査が完
了するとプレート２３０上の全面に渡ってマスク２１０
の像が転写される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、公開特許平成
７年５７９８６号公報において提案されている露光方法
によれば、投影光学系は、マスクパターンを正立像とし
てプレートに転写するため光学系の複雑化とそれによる
装置の費用増加を招く。

【００１２】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、構成
が単純で経済性に優れた投影光学系を利用して露光領域
を拡大することができる露光方法及び装置を提供するこ
とを例示的目的とする。

【００１３】上記目的を達成するために、本発明の一側
面としての露光方法は、マスク上のパターンを投影露光
装置により被処理体に投影し、前記被処理体に所望のパ
ターンを形成する露光方法において、前記マスク上の露
光パターン領域を複数に分割し、分割された領域毎に別
々の投影光学系を用い、倒立像として前記被処理体に露
光することを特徴とする。かかる露光方法は、分割され
た露光パターン領域毎に別々の投影光学系を使用して倒
立像として被処理体に露光するため、投影光学系の構成
を単純にすることができる。

【００１４】本発明の別の側面としての露光方法は、所
望のパターンが形成されてｍ×ｎに分割された領域を備
える第１のパターン部と、当該第１のパターン部と共に
（２ｍ−２）×（２ｎ−２）の分割領域を形成するよう
に前記第１のパターン部の外側に配置されて前記第１の
パターン部を（ｍ−２）又は（ｎ−２）の領域だけ繰り
返して延長したパターンを備える第２のパターン部を含
むマスクの所定領域を一単位として被処理体に倒立像を
露光するステップと、前記露光ステップを複数回行って
各露光ステップによって前記被処理体に露光された前記
倒立像の一部を結合して前記第１のパターンが前記被処
理体の所定の位置に形成されるように前記マスク及び／
又は前記被処理体を移動させるステップとを有する。か
かる露光方法は、第１のパターン部を複数の領域に分割
して露光領域を拡大している。また、各露光によって形
成される倒立像の一部を結合することによって所望のパ
ターンである第１のパターンを被処理体に形成する。上
述の「マスクの所定領域」は、例えば、ｍ×ｍの領域で
ある。例えば、ｍ＞２であれば、ｍ×ｍの領域を一度に
露光する場合、マスク全体を露光するには（ｍ−１×
（ｍ−１）の露光回数が必要となる。本発明の露光方法
は、第２のパターン部を有するために各露光ステップに
おける露光面積を一定に維持することができ、スループ
ットの低下を防止することができる。本発明は、例え
ば、（ｍ−１×（ｍ−１）の露光後に第１のパターン部
が被処理体に初めて現れることを可能にする。

【００１５】但し、上述の「マスクの所定領域」は、必
ずしもｍ×ｍに限定されないので、本発明の別の側面に
おける露光方法は必ずしも第２のパターン部を有するマ
スクを使用しない。

【００１６】前記露光ステップは、前記マスクの隣接す
る分割領域を、ｋについて（ｋｍ＋ｍ−１）又は（ｋｎ
＋ｎ−１）だけずらすことによって前記被処理体に前記
倒立像を形成することができる。これにより、マスク上
で隣接するパターンは被処理体では一定間隔で離間す
る。

【００１７】本発明の更に別の側面としての露光装置
は、上述の第１及び第２のパターン部を含むマスクの所
定領域を一単位として被処理体に倒立像を露光する投影
光学系と、前記投影露光装置が複数回行った各露光によ
って前記被処理体に露光された前記倒立像の一部を結合
して前記第１のパターンが前記被処理体の所定の位置に
形成されるように前記マスク及び／又は前記被処理体の
移動を制御する制御装置とを有する。かかる露光装置
は、上述の露光方法と同様の作用を奏する。また、上述
したように、本発明の別の側面における露光装置は必ず
しも第２のパターン部を有するマスクを使用しない。

【００１８】本発明の更に別の側面としてのマスクは、
被処理体に倒立像を露光する投影光学系に使用されるマ
スクであって、所望のパターンが形成されてｍ×ｎに分
割された領域を備える第１のパターン部と、当該第１の
パターン部と共に（２ｍ−２）×（２ｎ−２）の分割領
域を形成するように前記第１のパターン部の外側に配置
されて前記第１のパターン部を（ｍ−２）又は（ｎ−
２）の領域だけ繰り返して延長したパターンを備える第
２のパターン部とを有する。かかるマスクは、上述した
作用を可能にする。

【００１９】本発明の更に別の側面としてのデバイス製
造方法は、上述の露光装置及び／又はマスクを用いて被
処理体を投影露光するステップと、前記投影露光された
前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有す
る。上述の露光装置及び／又はマスクの作用と同様の作
用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終
結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、
かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半
導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気
ヘッドなどを含む。

【００２０】本発明の更なる目的又はその他の特徴は、
以下添付図面を説明される好ましい実施例によって明ら
かにされるであろう。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の例示的一態様である露光装置１について説明する。こ
こで、図１は、本発明の露光装置１の概略断面図であ
る。図１に示すように、露光装置１は、照明装置１０
と、マスク２０と、マスクステージ２５と、投影光学系
３０と、プレート４０と、ステージ４５と、移動機構２
５ａ及び４５ａと、制御装置６０とを有する。露光装置
１は、ステップアンドリピート方式又はステップアンド
スキャン方式でマスク２０に形成された回路パターンを
プレート４０に露光する投影露光装置である。

【００２２】照明装置１０は転写用の回路パターンが形
成されたマスク２０を照明し、光源部１２と照明光学系
１４とを有する。

【００２３】光源部１２は、例えば、光源としてレーザ
を使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキ
シマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレー
ザ、波長約１５３ｎｍのＦ_２エキシマレーザなどを使用
することができるが、レーザの種類はエキシマレーザに
限定されず、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよい
し、そのレーザの個数も限定されない。光源部１２にレ
ーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所
望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレン
トなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレ
ント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部
１２に使用可能な光源はレーザに限定されるものではな
く、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのラ
ンプも使用可能である。

【００２４】照明光学系１４はマスク２０を照明する光
学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレータ、
絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目
レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結
像光学系の順で整列する等である。照明光学系１４は、
軸上光、軸外光を問わず使用することができる。ライト
インテグレータは、ハエの目レンズや２組のシリンドリ
カルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重
ねることによって構成されるインテグレータ等を含む
が、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。

【００２５】マスク２０は、例えば基板が石英製で、基
板の上には転写されるべき回路パターン（又は像）がク
ロムで形成され、マスクステージ２５に支持及び駆動さ
れる。図２（ｂ）を参照するに、本実施例では、マスク
２０のパターンはプレート４０に転写される所望のパタ
ーンが形成されてｍ×ｍに分割された第１のパターン部
２２及び第１のパターン部２２と共に（２ｍ−２）×
（２ｍ−２）の分割された領域を形成するように第１の
パターン部２２の外側に配置された第２のパターン部２
４を含む。ここで、図２(ｂ)はマスク２０の外観を示す
平面図である。なお、第２のパターン部２４には第１の
パターン部２２を（ｍ−２）の領域だけ繰り返したパタ
ーンが形成されている。（２ｍ−２）×（２ｍ−２）の
領域を有するマスク２０は、例えば、ｍ×ｍを一単位と
してプレート４０に露光され、マスク全体を露光するた
めには（ｍ−１）×（ｍ−１）回の露光が必要となる。
本実施形態においては（ｍ−１）×（ｍ−１）回の露光
が終了するとプレート４０に第１のパターン部２２に形
成された所望のパターンがプレート４０に現れる。

【００２６】マスク２０は、第１のパターン部２２にお
いて所望のパターンを複数の領域に分割しているので露
光領域を拡大することができる。また、第２のパターン
部２４が、ショット毎の露光面積を一定に維持すること
ができ、投影光学系３０が使用されないことを防止して
スループットの低下を防止することができる。

【００２７】マスク２０から発せられた回折光は投影光
学系３０を通りプレート４０上に投影される。プレート
４０はウエハや液晶基板などの被処理体でありレジスト
が塗布されている。マスク２０とプレート４０とは共役
の関係にある。走査型投影露光装置の場合は、マスク２
０とプレート４０を走査することによりマスク２０のパ
ターンをプレート４０上に転写する。ステッパー（ステ
ップアンドリピート露光方式の露光装置）の場合はマス
ク２０とプレート４０を静止させた状態で露光が行われ
る。

【００２８】マスクステージ２５は、マスク２０を支持
し移動機構２５ａに接続されている。マスクステージ２
５及び投影光学系３０は、例えば、床等に載置されたベ
ースフレーム上にダンパ等を介して支持されるステージ
鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージ２５は、当業
界で周知のいかなる構成をも適応することができる。移
動機構２５ａはリニアモータなどで構成され、ＸＹ方向
にマスクステージ２５を駆動することでマスク２０を移
動することができる。マスク２０とプレート４０は、後
述する制御装置６０によって同期走査される。

【００２９】投影光学系３０は、複数のレンズ素子のみ
からなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の
凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学
系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォー
ムなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の
光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要
な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス
材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素
子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成した
りする。本実施形態の投影光学系は、マスク２０上の第
１のパターン部２２の分割された領域毎に設けられる。
マスク２０上の分割された領域に形成されたパターンは
分割された領域に対応した縮小投影光学系３０により、
プレート４０上の対応する露光位置に縮小された倒立像
として結像される。投影光学系３０は、このように、倒
立像を形成するので光学系の構成が簡単になり、経済性
に優れる。また、本実施形態の投影光学系３０は等倍像
を形成する投影光学系であってもよい。

【００３０】即ち、本発明は等倍像を形成する投影光学
系と縮小像を形成する投影光学系の両方に適用すること
ができる。縮小投影露光を行うことにより高解像度な露
光を実現することができる。

【００３１】図２（ａ）は上述した露光装置１の投影光
学系３０の主要部を示した概略断面図である。マスク２
０は領域２０ａ乃至ｎに露光パターン領域を分割され、
分割された領域２０ａ乃至ｎに対応して各領域の中心に
縮小投影光学系３０Ａ乃至Ｎが配置される。露光におい
て、光源１２から発せられた光束は、照明光学系１４に
より露光パターン領域に分割されたマスク２０を照射す
る。マスク２０上の領域２０ａ乃至ｎを通過してマスク
パターンを反映する光は、分割された領域２０ａ乃至ｎ
に対応した縮小投影光学系３０Ａ乃至Ｎにより、プレー
ト４０上の対応する露光位置に倒立像として結像され
る。

【００３２】プレート４０にはフォトレジストが塗布さ
れている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着
性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリ
ベーク処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含む。
密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密
着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布に
よる疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔ
ｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート
又は蒸気処理する。プリベークはベーキング（焼成）工
程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除
去する。

【００３３】ステージ４５はプレート４０を支持し、移
動機構４５ａに接続されている。ステージ４５は、例え
ば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤
上に設けられる。ステージ４５は、当業界で周知のいか
なる構成をも適応することができる。移動機構４５ａは
リニアモータなどで構成され、ＸＹ方向にステージ４５
を駆動することでプレート４０を移動することができ
る。プレート４０とマスク２０は、後述する制御装置６
０によって同期走査される。

【００３４】制御装置６０は、移動機構２５ａ及び４５
ａに接続され、移動機構２５ａ及び４５ａを介してマス
ク２０とプレート４０の同期を制御する。これにより、
プレート４０上には、照明光学系１０により照明された
マスク２０の像が逐次転写され走査露光が行われる。マ
スク２０の移動により、マスク２０上の分割された領域
全面の走査が完了すると、プレート４０上の全面に亘っ
てマスク２０の像が転写される。制御装置６０は、レー
ザ干渉計などでマスクステージ２５及びステージ４５の
位置を監視し、両者を一定の速度比率で駆動する。ま
た、マスク２０の各領域毎に配置された投影光学系３０
の露光の制御も行い、プレート４０上の全面にマスク２
０の像が形成されるようにする。

【００３５】より特定的には、制御装置６０は、（ｍ−
１）×（ｍ−１）の露光後に各ショットで形成された倒
立像の一部を結合して第１のパターン部２２に形成され
た所望のパターンがプレート４０の所定の位置に形成さ
れるように、移動機構２５ａ及び４５ａを制御する。

【００３６】

【実施例】以下、露光装置１を利用した露光方法につい
て説明する。図３ａ乃至図３ｆは第１のパターン部２２
の分割例を示している。マトリックス表示ｍ×ｍは、第
１のパターン部２２を縦ｍ、横ｍに分割していることを
表す。図３ａは、分割数１（１×１）、図３ｂは分割数
４（２×２）、図３ｃは分割数９（３×３）、図３ｄは
分割数１６（４×４）、図３ｅは分割数２５（５×５）
及び図３ｆは分割数３６（６×６）の例を示す。このよ
うに分割された各領域に対応して投影光学系３０を一つ
づつ配置し、マルチ投影光学系を構成する。

【００３７】図４ａは、図３ｂに対応し、第１のパター
ン部２２を分割数４（２×２）で分割した場合を示す平
面図である。図４ｂは、図４ａのマスクパターンを露光
した場合に得られるプレート４０上のパターン(ウエハ
パターン）を示す平面図である。図４ｃは本発明の露光
方法を説明するプレート４０上に現れる平面図である。

【００３８】マスク上の分割領域のパターンを区別する
ために、図４ａに示すように、Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤとす
る。各分割領域に対応して投影光学系３０が各領域の中
心に配置されている。上述したように、投影光学系３０
は倒立像としてマスクパターンをプレート４０に形成す
るために、図４ｂに示すように、プレート４０上にはマ
スクとは配置の異なった像が形成される。

【００３９】そこで、図４ｃを参照するに、本実施例で
は、マスク２０のパターンＡ乃至Ｄを複数回露光して図
４ｂに示すウエハパターンを複数個形成し、その一部を
結合して図４ａに示すマスクパターンを形成する。プレ
ート４０上の領域を縦１乃至ｎ、横１乃至ｎとして一つ
の領域を（縦、横）でマトリックス表示すると、第１の
露光では、領域（１、１）、（２、１）、（１、２）、
（２、２）のように図４ｂに示すパターン（即ち、図４
ａに示すマスクパターンの倒立像）が形成される。次の
露光では、隣の領域（３、１）、（４、１）、（３、
２）、（４、２）に第１の露光と同様なパターンが形成
される。このような露光を繰り返すことによって図４ｃ
のような配列のパターンが露光され、領域（２、２）、
（３、２）、（２、３）、（３、３）（図中太線区域）
には、マスクパターンと同一のパターンが形成される。

【００４０】図５は、分割数に応じた露光方法を一次元
的に説明する例である。図５ａは分割数１乃至６のマス
ク構成（分割領域のパターンをアルファベットで表
示）、図５ｂは分割数１乃至４のマスクにより形成され
たウエハ上のパターンを示す。図５ａを参照するに、分
割数ｍの増加に従ってマスクのパターン数は増加する。
分割数ｍに対し、ｍ−２個分のマスクパターンを大きく
し、大きくした部分には分割されたマスクパターンと同
一のパターン（最初のｍ−２個）が形成されている。

【００４１】マスク２０上で隣接した（即ち、一つずれ
た）分割領域のパターンは、プレート４０上では、投影
光学系３０の図示しないレンズの径に依存する定数ｋと
分割数ｍに対して（ｋｍ＋ｍ−１）だけずれる。

【００４２】図５ｂの白丸は、ｋ＝０の場合を示し、図
５ｂの黒丸はｋ＝１の場合を示している。ｋは本来露光
される領域が飛び越された数を示しており、例えば、図
５ｂの３×３の例の黒丸は左から４番目のＢを一つ飛び
越されて次の（即ち、左から７番目の）Ｂが選択されて
いることを示している。

【００４３】隣接する２つの投影光学系３０の間隔は、
例えば、第１のパターン部２２の面積を２５ｍｍ^２、ｍ
＝５、プレート４０上の露光位置を飛ばさない（ｋ＝
０）とすると、上述したように、マスク２０上で隣接し
た分割領域のパターンは、プレート４０上では（ｋｍ＋
ｍ−１）＝ｍ−１だけずれるから、２５×（５−１）／
５＝２０ｍｍとなる。よって、隣接する投影光学系３０
の投影レンズの径が最大２０ｍｍまでであればプレート
４０上の露光位置をより離さなくても（即ち、飛ばさな
くても）投影光学系の投影レンズは隣接して配置するこ
とができる。１つ飛ばす（ｋ＝１）場合は投影レンズ径
の最大が４５ｍｍまで、２つ飛ばす（ｋ＝２）場合は投
影レンズ径の最大が７０ｍｍまでとなる。

【００４４】図６は、第１のパターン部２２を５×５分
割（ｍ＝５）した場合のマスク２０の分割領域のパター
ン配列を示す平面図である。同図において、第１のパタ
ーン部２２に形成された所望のパターンを５×５に分割
し、第２のパターン部２４を追加して、各分割領域のパ
ターンを区別するアルファベットを示す。第２のパター
ン部２４は、分割方向に対して３個分、第１のパターン
部２２のパターンを繰り返して延長することによって第
１のパターン部２２の縦横に追加されている。

【００４５】投影光学系３０は、第１のパターン部２２
の２５個の領域（即ち、（１、１）、（５、１）、
（１、５）、（５、５）によって画定された領域）に各
々設けられており、露光装置１はかかる２５の領域を一
単位としてマスクパターンをプレート４０に露光する。
次に、マスク２０を一分割領域分だけ横に移動し、５×
５個の領域を同時に露光する。その際ウエハ側も対応す
る領域分だけ横にシフトさせる。このような露光を４回
（即ち、ｍ−１回)繰り返すと、一方向のマスクパター
ンがプレート４０に転写される。このような露光を縦横
方向に（ｍ−１）×（ｍ−１）回繰り返すことによって
図１５に示すようなパターンがプレート４０に転写され
る。

【００４６】図１５において、露光のスタート位置の各
投影光学系３０に対応する露光領域を番号１乃至１６と
すると、１６回の露光によって繋がった領域が完成す
る。これら全体をシフトして逐次露光することによって
プレート４０の全面を露光することができる。全面露光
されたプレート４０から所望の領域のパターンをブロッ
ク分けすることにより、所望の露光パターンを得ること
ができる。同図において左上の１６ショットの露光順は
ＡＢＣＤＩＨＧＦＫＬＭＮＳＲＱＰとなる。また、ショ
ット数に対する有効な露光領域を見てみると、１６ショ
ットで９露光領域、３２ショットで２１露光領域、４８
ショットで３３露光領域となり、露光数が多くなればな
るほど有効な露光領域の割合が増えていくことがわか
る。

【００４７】ｍ＝３の場合について考えてみる。各分割
領域のマスクパターンをＡ乃至Ｉとし、マスクパターン
を図７ａのようにする。投影光学系３０は領域（１、
１）、（３、１）、（１、３）、（３、３）によって画
定される３×３＝９の領域にそれぞれ設けられる。

【００４８】最初のショットでは図７ｂに示す３×３個
の分割領域を同時に露光する。この場合、プレート４０
には図８に示すパターンが形成される。次のショットで
は制御装置６０はマスク２０を横方向に一分割領域分だ
け移動し、図７ｃに示す３×３個の分割領域を同時に露
光する。その際、制御装置６０は、プレート４０も対応
する領域分横にシフトさせる。この場合、プレート４０
には図９に示すパターンが形成される。次のショットで
は図７ｄに示す３×３個の分割領域を同時に露光する。
この場合、プレート４０には図１０に示すパターンが形
成される。次のショットでは図７ｅに示す３×３個の分
割領域を同時に露光する。この場合、プレート４０には
図１１に示すパターンが形成される。するとプレート４
０上で露光領域が繋がったパターンが形成され、図１１
中太線枠である（３、３）、（５、３）、（５、５）、
（３、５）領域内に注目すると、第１のパターン部２２
に形成された所望のパターンが形成されていることがわ
かる。制御装置６０は、このパターンがプレート４０の
所望の位置に配置されるようにマスク２０及びプレート
４０の移動を制御する。なお、露光順序は上述のものに
限定されない。

【００４９】次に、図７ａに示すマスク２０上のパター
ンを１つ飛ばし（即ち、ｋ＝１）で露光する場合を考え
る。まず、最初のショットでは図７ｂに示す３×３個の
分割領域を同時に露光する。この場合、プレート４０に
は図１２に示すパターンが形成される。４ショット後に
プレート４０には図１３に示すパターンが形成される。
２５ショット後にプレート４０には図１４に示すパター
ンが形成され、所望のパターンである第１のパターン部
２２がプレート４０上に複数形成されていることが理解
されるであろう。

【００５０】このような露光は分割領域毎に一括露光す
るスッテッパータイプの露光でも、各分割領域をスキャ
ンしながら露光するスキャナータイプの露光方式でも露
光可能である。連続する分割領域はマスク上常に連続的
なパターンとなっているため、スキャナータイプの露光
も可能となっている。

【００５１】次に、図１６及び図１７を参照して、上述
の露光装置１を利用したデバイスの製造方法の実施例を
説明する。図１６は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半
導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するため
のフローチャートである。ここでは、半導体チップの製
造を例に説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイ
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ス
テップ３（ウエハ製造）ではシリコンなどの材料を用い
てウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は
前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いて本発明のリソ
グラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成す
る。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステッ
プ４によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化
する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボン
ディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工
程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
などの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。

【００５２】図１７は、ステップ４のウエハプロセスの
詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）で
はウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）
では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３
（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着などによって
形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウエハ
にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）で
はウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）で
は、露光装置１によってマスクの回路パターンをウエハ
に露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエ
ハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像
したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９
（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となっ
たレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行
うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成さ
れる。

【００５３】本発明によれば、倒立像を形成する投影光
学系を複数有する投影露光装置を利用して大きな露光領
域を高解像度で露光することができる。投影露光系３０
の投影レンズのマルチ化により、各々のレンズ径を小さ
くすることが可能であり、レンズ製造が容易となる。更
に、露光装置の軽量化、フットプリントの縮小が可能で
あるため、コストも削減することができる。

【００５４】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はこれらに限定されずにその要旨の範囲内で
様々な変形や変更が可能である。

【００５５】

【発明の効果】本発明の露光方法及び装置によれば、簡
易な投影光学系で構成され、ウエハのチップ領域に転写
するパターンの１チップ領域の大面積化を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一側面としての露光装置の概略断面
図である。

【図２】図２ａは本発明の実施例における投影光学系
の概略断面図であるり、図２ｂは図１に示すマスクの概
略平面図である。

【図３】図３ａ乃至図３ｆは図２に示すマスクの第１
のパターン部の分割例を示す平面図である。

【図４】図４ａは図３ｂに示すマスクのパターン、図
４ｂは図４ａから得られる転写パターン、図４ｃは本発
明の露光方法を説明する平面図である。

【図５】図５ａは、図３ａ乃至図３ｆに示す第１のパ
ターン部及びそれに付加された第２のパターン部を有す
るマスクのパターンの部分配置及び本発明の露光方法を
説明する平面図、図５ｂは、図５ａに示すマスクパター
ンと露光方法によって得られる転写パターン配置を示す
平面図である。

【図６】図３ｅに示す第１のパターン部及びそれに付
加された第２のパターン部を有するマスクのパターンは
位置を示す平面図である。

【図７】図７ａ乃至図７ｅは、本発明の実施例におけ
る所望のパターン領域を３×３分割にした場合の各分割
領域のパターン配置と各露光で使用されるパターン配置
を示す平面図である。

【図８】図１に示す投影光学系のレンズの計に依存す
る定数ｋ＝０の場合に図７ｂに示すパターンから得られ
る転写パターンを示す平面図である。

【図９】ｋ＝０の場合に図７ｃに示すパターンから得
られる転写パターンを示す平面図である。

【図１０】ｋ＝０の場合に図７ｄに示すパターンから
得られる転写パターンを示す平面図である。

【図１１】ｋ＝０の場合に図７ｅに示すパターンから
得られる転写パターンを示す平面図である。

【図１２】ｋ＝１の場合に図７ｂに示すパターンから
得られる転写パターンを示す平面図である。

【図１３】ｋ＝１の場合に図７ｃに示すパターンから
得られる転写パターンを示す平面図である。

【図１４】ｋ＝１の場合に図７ｄに示すパターンから
得られる転写パターンを示す平面図である。

【図１５】本発明の実施例のショット配置を示す平面
図である。

【図１６】本発明の露光工程を有するデバイス製造方
法を説明するためのフローチャートである。

【図１７】図１６に示すステップ４の詳細なフローチ
ャートである。

【図１８】従来の複数の投影レンズ系を搭載した投影
露光装置の斜視図である。

【符号の説明】

１露光装置２０マスク２２第１のパターン部２４第２のパターン部２５ａ移動機構３０投影光学系４０プレート４５ステージ４５ｂ移動機構６０制御装置

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０３Ｆ 1/08 Ｇ０３Ｆ 7/22 Ｈ 7/22 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１４Ｂ５１５Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク上のパターンを投影露光装置によ
り被処理体に投影し、前記被処理体に所望のパターンを
形成する露光方法において、前記マスク上の露光パター
ン領域を複数に分割し、分割された領域毎に別々の投影
光学系を用い、倒立像として前記被処理体に露光するこ
とを特徴とする露光方法。
【請求項２】所望のパターンが形成されてｍ×ｎに分
割された領域を備える第１のパターン部と、当該第１の
パターン部と共に（２ｍ−２）×（２ｎ−２）の分割領
域を形成するように前記第１のパターン部の外側に配置
されて前記第１のパターン部を（ｍ−２）又は（ｎ−
２）の領域だけ繰り返して延長したパターンを備える第
２のパターン部とを含むマスクの所定領域を一単位とし
て被処理体に前記分割領域毎の倒立像を露光するステッ
プと、前記露光ステップを複数回行って各露光ステップによっ
て前記被処理体に露光された前記倒立像の一部を結合し
て前記第１のパターン部が前記被処理体の所定の位置に
形成されるように前記マスク及び／又は前記被処理体を
移動させるステップとを有する露光方法。
【請求項３】前記露光ステップは、前記マスクの隣接
する分割領域を、ｋについて（ｋｍ＋ｍ−１）又は（ｋ
ｎ＋ｎ−１）だけずらすことによって前記被処理体に前
記倒立像を形成する請求項１記載の露光方法。
【請求項４】所望のパターンが形成されてｍ×ｎに分
割された領域を備えるマスクの所定領域を一単位として
被処理体に前記分割領域毎の倒立像を露光するステップ
と、前記露光ステップを複数回行って各露光ステップによっ
て前記被処理体に露光された前記倒立像の一部を結合し
て前記所定のパターンが前記被処理体の所定の位置に形
成されるように前記マスク及び／又は前記被処理体を移
動させるステップとを有する露光方法。
【請求項５】所望のパターンが形成されてｍ×ｎに分
割された領域を備える第１のパターン部と、当該第１の
パターン部と共に（２ｍ−２）×（２ｎ−２）の分割領
域を形成するように前記第１のパターン部の外側に配置
されて前記第１のパターン部を（ｍ−２）又は（ｎ−
２）の領域だけ繰り返して延長したパターンを備える第
２のパターン部を含むマスクの所定領域を一単位として
被処理体に前記分割領域毎の倒立像を露光する投影光学
系と、前記投影露光装置が複数回行った各露光によって前記被
処理体に露光された前記倒立像の一部を結合して前記第
１のパターンが前記被処理体の所定の位置に形成される
ように前記マスク及び／又は前記被処理体の移動を制御
する制御装置とを有する露光装置。
【請求項６】前記制御装置は、前記マスクの隣接する
分割領域を、定数ｋについて（ｋｍ＋ｍ−１）又は（ｋ
ｎ＋ｎ−１）だけずらすことによって前記被処理体に前
記倒立像を形成する請求項５記載の露光装置。
【請求項７】所望のパターンが形成されてｍ×ｎに分
割された領域を備えるマスクの所定領域を一単位として
被処理体に前記分割領域毎の倒立像を露光する投影光学
系と、前記投影露光装置が複数回行った各露光によって前記被
処理体に露光された前記倒立像の一部を結合して前記所
望のパターンが前記被処理体の所定の位置に形成される
ように前記マスク及び／又は前記被処理体の移動を制御
する制御装置とを有する露光装置。
【請求項８】被処理体に倒立像を露光する複眼光学系
に使用されるマスクであって、所望のパターンが形成されてｍ×ｎに分割された領域を
備える第１のパターン部と、当該第１のパターン部と共に（２ｍ−２）×（２ｎ−
２）の分割領域を形成するように前記第１のパターン部
の外側に配置されて前記第１のパターン部を（ｍ−２）
又は（ｎ−２）の領域だけ繰り返して延長したパターン
を備える第２のパターン部とを有するマスク。
【請求項９】請求項５乃至７のうちいずれか一項記載
の露光装置を用いて前記被処理体を投影露光するステッ
プと、前記投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行
うステップとを有するデバイス製造方法。
【請求項１０】請求項７記載のマスクを用いて前記被
処理体を投影露光するステップと、前記投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行
うステップとを有するデバイス製造方法。
【請求項１１】請求項１乃至４記載のうちいずれか一
項記載の露光方法を用いて投影露光された前記被処理体
より製造されるデバイス。
【請求項１２】請求項５乃至７のうちいずれか一項記
載の露光装置を用いて投影露光された前記被処理体より
製造されるデバイス。
【請求項１３】請求項８記載のマスクを用いて投影露
光された前記被処理体より製造されるデバイス。