JP2003224055A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスクの撓みに起因するフォーカス誤差を低
減することにより、均一な線幅の微細なパターンを高い
精度で形成できるようにする。 【解決手段】 感応物体上に設定された区画領域に転写
すべきパターンを複数の領域に分割した部分パターン１
６１，１６２，１６３が形成されたマスクＲｉを用い、
各部分パターンの像が感応物体上でつなぎ合わされるよ
うに、部分パターン毎に該部分パターンと感応物体との
相対的な位置を調整しつつ該部分パターンの像を該感応
物体上に順次露光転写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】マイクロデバイスの製造工程の１つとし
て通常設けられるフォトリソグラフィー工程では、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用いられる。近年、半
導体集積回路を始めとしたマイクロデバイスの製造一般
においては、極めて微細なパターンを設計通りに忠実に
形成することが要求されている。特に、フォトマスクに
は基板に形成するパターンの原パターンが形成されるた
め、その製造にあたっては極めて正確にパターンを形成
する必要がある。

【０００３】このフォトマスクを製造するときには、マ
スクＥＢ（電子ビーム：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）
描画機又は上述の露光装置が用いられる。従来、フォト
マスクはＥＢ描画機を用いて製造されることが多かった
が、マスクＥＢ描画機は形成するパターン通りに電子ビ
ームを走査する必要があるため、フォトマスクの製造に
時間を要する。近年において、フォトマスクは大面積化
する傾向にあり、マスクＥＢ描画機を用いて大面積のフ
ォトマスクを大量に製造することは、スループット及び
製造コストの面から不利となってきた。このため、フォ
トマスクを製造する際にも上述した露光装置を用いて製
造する機会が増大している。

【０００４】また、マスクＥＢ描画機を用いてフォトマ
スクを製造するときには、上述のように電子ビームを走
査しつつパターンを形成しているため、電子ビームと電
子ビームとのつなぎ目の位置誤差（Ｂｕｔｔｉｎｇ Ｅ
ｒｒｏｒ）を現状では避けることができない。この電子
ビームのつなぎ目における位置誤差が生ずると、つなぎ
目における線幅とつなぎ目以外における線幅とが異なっ
てしまい、局所的に見ると線幅誤差が生じていることに
なる。

【０００５】一方、露光装置を用いてフォトマスクを製
造するときには、基板の露光領域を複数の区画領域（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露光を行ってい
る。かかる露光方法を用いるときには、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、
且つ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、重合部における線幅変化を防止するようにしてい
る。このようなスティチング露光を行えば、マスクＥＢ
描画機特有の電子ビームのつなぎ目における位置誤差に
よる線幅誤差が生じず、且つ高スループットでフォトマ
スクを製造することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、特に
半導体集積回路は微細化が要求されているが、この要求
に答えるためには、フォトリソグラフィー工程において
形成することができる線幅自体を微細化するとともに、
その線幅を均一化する必要がある。線幅自体の微細化
は、露光装置の解像度を向上させることで実現できる。
解像度向上のため、露光装置に設けられる光源の短波長
化及び投影光学系の高ＮＡ（開口数：Ｎｕｍｅｒｉｃａ
ｌ Ａｐａｔｕｒｅ）化が図られている。

【０００７】投影光学系として縮小光学系の製作が容易
な屈折型の投影光学系を用いる場合には、波長の短波長
化に伴って光学硝材の吸収率が高くなるため、使用する
ことができる硝材が制限される。例えば、現状では、光
源としてｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（波
長１５７ｎｍ）等が用いられているが、特にＦ_２レーザ
程度の短波長のレーザ光を射出する光源を用いた場合に
は、投影光学系で用いることができる硝材はフッ化カル
シウム（蛍石：ＣａＦ_２）やフッ化バリウム（Ｂａ
Ｆ_２）等の当該波長域で高い透過率を有するものに制限
される。

【０００８】よって、波長程度以下の解像度が必要とさ
れるときには、例えば超解像技術を用いて必要となる解
像度を確保する必要があるが、波長程度以下の解像度を
得る際にはフォトマスクに形成された線幅誤差が誇張さ
れたパターンが基板上に転写される現象（ＭＥＦ：Ｍａ
ｓｋ ｅｒｒｏｒ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｆａｃｔ
ｏｒ）が生ずる。このため、微細なパターンを基板に形
成する際に用いられるフォトマスクに形成されているパ
ターンは、その線幅誤差が極限まで低減されていること
が極めて重要になる。

【０００９】ここで、上述したマスクＥＢ描画機を用い
て製造されたフォトマスクを半導体集積回路等の微細な
パターンを形成するためのマスクとして用いた場合に
は、現状では前述した電子ビームと電子ビームとのつな
ぎ目における線幅誤差が必然的に生ずるために好ましく
ない。このマスクＥＢ描画機において、線幅誤差を極限
まで低減するには装置構成を抜本的に改善する必要があ
るが、早急な改善は困難である。しかも、マスクＥＢ描
画機においては、前述した通り、低スループットである
ことも問題であるが、今後益々ＯＰＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ：パター
ンを基板に転写する際の変形を予め見込んで、それを補
正したパターンとする処理）パターンが必要となると考
えられるため、スループット向上を期待することは難し
い。

【００１０】一方、前述した露光装置を用いてフォトマ
スクを製造する場合には、マスクＥＢ描画機特有の電子
ビームのつなぎ目における位置誤差による線幅誤差が生
じず、且つ低スループットという問題は生じないが、露
光領域が広いため、投影光学系の焦点位置に対する基板
の位置誤差（フォーカス誤差）や投影光学系に残存する
収差が線幅を均一化するための障害になっている。つま
り、露光装置を用いて均一な線幅の微細なパターンを形
成するためには、投影光学系の残存収差の低減及びフォ
ーカス誤差の低減を図る必要がある。

【００１１】近年、投影光学系の製造時に、波面収差を
積極的に測定しながら製造することにより、投影光学系
に含まれるレンズの製造精度及びその組立精度を著しく
向上させることができ、その結果として投影光学系の残
存収差を飛躍的に低減させることが可能となってきた。
このため、均一な線幅の微細なパターンを形成するため
には、フォーカス誤差の低減が早急な課題となってき
た。

【００１２】このフォーカス誤差の主な原因としては以
下の５つが考えられる。

【００１３】［１］ＴＦＤ（Ｔｏｔａｌ Ｆｏｃｕｓ
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ：総合焦点差） ［２］フォトマスクを製造する際に使用されるマスクの
撓み ［３］ベストフォーカス設定誤差 ［４］基板表面の平坦性 ［５］フォーカス制御誤差

【００１４】上記［１］については、投影光学系の更な
る残存収差の低減及び露光領域のスリット化等による露
光領域の縮小により改善することができる。［３］につ
いては、ベストフォーカス位置の計測時における測定回
数の増加等の施策により、問題のないレベルにまで誤差
を低減することができる。［４］については、基板その
ものの平坦性の向上と露光フィールドの縮小化（スリッ
ト化等）により改善することができる。［５］について
は、照明光の照度を低下させて露光時間を拡大すること
により、フォーカス制御の誤差を低減させることができ
る。

【００１５】上記［２］については、例えばマスクの撓
み量をΔＺとすると、基板上には（投影光学系の縮小倍
率）の自乗とマスクの撓み量ΔＺとの積で表される分の
フォーカス誤差が生ずる。従って、例えば投影光学系の
縮小倍率が１／４のときに、マスクの自重による撓み量
ΔＺが３００ｎｍあったとすると、基板側では約２０ｎ
ｍのフォーカス誤差が生ずることになる。また、マスク
はＵ字形状に撓んでいるため、基板面に垂直な方向にお
ける基板の位置調整及び基板の姿勢（投影光学系の光軸
に対する基板の傾き）調整ではフォーカス誤差を取り除
くことはできない。

【００１６】以上から、上記［２］のマスクの撓みに起
因するフォーカス誤差を低減することができれば、露光
装置を用いて基板上にパターンを形成する際に、均一な
線幅の微細なパターンを形成する上で極めて有利になる
と考えられる。以上の事情は、フォトマスクを製造する
場合のみならず、微細なパターンを形成して製造される
半導体集積回路等のマイクロデバイス一般についていえ
ることである。

【００１７】本発明はこのような従来技術の問題点に鑑
みてなされたものであり、マスクの撓みに起因するフォ
ーカス等の誤差を低減することにより、均一な線幅の微
細なパターンを忠実に形成することができる露光方法及
び露光装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【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部材符号に
対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら
部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものでは
ない。

【００１９】本発明の第１の観点によると、感応物体
（４）上に設定された区画領域（ＳＨ１〜ＳＨ４）に転
写すべきパターン（Ｐ１〜ＰＮ）が形成されたマスクを
介して露光する方法であって、前記パターンを複数の領
域に分割した部分パターン（１６１〜１６３）の像が前
記感応物体上でつなぎ合わされるように、前記部分パタ
ーン毎に該部分パターンと前記感応物体との相対的な位
置を調整しつつ該部分パターンを該感応物体上に順次露
光転写するようにした露光方法が提供される。

【００２０】マスクはパターンが形成されたパターン領
域で支持することは一般に困難であり、必然的にパター
ン領域の外側の領域（通常は遮光領域）で支持すること
になる。従って、マスクはその自重によって凹状の撓み
を生じる。従来はパターン領域の全体についての平均的
な最適フォーカス面に感応物体を設定して、区画領域に
転写すべきパターンを一度の露光で転写していた。しか
しながら、マスクのパターン領域内のある一部（例え
ば、中央部分）と他の一部（例えば、支持位置に近い部
分）に着目した場合、これらについての最適フォーカス
面はその撓みに応じて厳密には相違することになる。

【００２１】本発明では、区画領域に転写すべきパター
ンを複数の部分パターンに小分けして、感応物体上でつ
なぎ合わせつつ露光するようにしたので、各部分パター
ンについて、それぞれの最適フォーカス面に感応物体を
設定した状態で露光することができる。従って、上記
［２］のフォーカス誤差を低減することができ、その結
果、微細なパターンを高い精度で形成することができる
ようになる。

【００２２】前記部分パターンの形状や数は、特に限定
されないが、前記マスクの支持に伴う撓みやスループッ
トを考慮して決定されることが好ましい。

【００２３】本発明の第１の観点に係る露光方法におい
て、前記区画領域に転写すべきパターンを複数の短冊状
（長方形状）の領域に分割して、該短冊状の領域をその
長手方向に沿う第１方向に略直交する第２方向に配列的
に形成したマスクを用い、該短冊状の領域を前記部分パ
ターンとして露光するようにできる。この場合におい
て、前記マスクを少なくとも３つの支持位置で略水平に
支持するとともに、該支持位置の２つを通る第３方向と
前記第１方向が略平行となるように該マスクを支持した
状態で露光するようにできる。また、前記マスクを少な
くとも３つの支持位置で略水平に支持するとともに、該
支持位置の２つを通る第３方向についての該マスクの撓
み量及び該第３方向に水平面内で略直交する第４方向に
ついての該マスクの撓み量のうち該撓み量の大きいもの
に係る方向と前記第２方向とが略平行となるように該マ
スクを支持した状態で露光するようにしてもよい。

【００２４】本発明の第１の観点に係る露光方法におい
て、前記部分パターンを投影系を介して前記感応物体上
に転写するようにし、前記部分パターンと前記感応物体
との位置合わせを、前記投影系の像面と前記感応物体と
を相対移動するフォーカス調整（該投影系の光軸方向の
位置の調整）及び／又はレベリング調整（該光軸に直交
する面に対する傾き調整）により行うようにできる。

【００２５】本発明の第１の観点に係る露光方法におい
て、前記マスクの支持に伴う撓み量を前記部分パターン
の位置との関係で予め求めておき、該求めておいた撓み
量に基づいて、前記フォーカス調整及び／又はレベリン
グ調整を行うようにできる。

【００２６】また、前記部分パターンの一部とこれに隣
接する部分パターンの一部とが重ね合わされるように露
光するようにできる。この場合において、前記部分パタ
ーンが重ね合わされる重合部を露光する露光光のエネル
ギー分布を徐々に小さくなるように傾斜的に設定するこ
とが好ましい。

【００２７】本発明の第２の観点によると、感応物体
（４）上に設定された区画領域（ＳＨ１〜ＳＨ４）に転
写すべきパターン（Ｐ１〜ＰＮ）が形成されたマスク
（Ｒ１〜ＲＮ）を介して露光する露光装置であって、前
記区画領域に転写すべきパターンが複数の部分パターン
（１６１〜１６３）に分割されて形成されたマスクを少
なくとも３つの支持位置（２００〜２０２）で略水平に
支持する支持装置（２）と、前記支持装置に支持された
前記マスクに形成された前記部分パターンの何れかと、
前記感応物体に設定された前記区画領域を分割した部分
区画領域（ＰＨ１〜ＰＨ３）の何れかとの相対的な位置
を調整する調整装置（６，９）とを備えた露光装置が提
供される。

【００２８】本発明の第２の観点に係る露光装置におい
て、前記マスクとして、前記区画領域に転写すべきパタ
ーンを複数の短冊状（長方形状）の領域に分割して、該
短冊状の領域をその長手方向に沿う第１方向に略直交す
る第２方向に配列的に形成したものを用い、これを前記
支持装置に支持させるとともに、前記調整装置に前記短
冊状の領域を前記部分パターンとして位置調整をさせる
ようにできる。

【００２９】この場合において、前記マスクを、前記支
持位置の２つを通る第３方向と前記第１方向が略平行と
なるように前記支持装置に支持させることができる。ま
た、前記マスクを、前記支持位置の２つを通る第３方向
についての前記マスクの撓み量及び該第３方向に水平面
内で略直交する第４方向についての該マスクの撓み量の
うち該撓み量の大きいものに係る方向と前記第２方向と
が略平行となるように前記支持装置に支持させるように
してもよい。

【００３０】本発明の第２の観点に係る露光装置におい
て、前記部分パターンの像を前記感応物体上に投影する
投影系を更に設け、前記調整装置として、前記投影系の
像面と前記感応物体とを相対移動するフォーカス調整機
構及びレベリング調整機構の少なくとも一方を含むもの
を採用することができる。この場合において、前記マス
クの支持に伴う撓み量を前記部分パターンの位置との関
係で予め求めて記憶された記憶装置と、前記記憶装置に
記憶された撓み量に基づいて、前記フォーカス調整機構
及び前記レベリング調整機構の少なくとも一方を制御す
る制御装置とをさらに備えることができる。

【００３１】また、前記調整装置は、前記部分パターン
の一部とこれに隣接する部分パターンの一部とが重ね合
わされるように位置調整を行うようにできる。この場合
において、前記部分パターンが重ね合わされる重合部を
露光する露光光のエネルギー分布を徐々に小さくなるよ
うに傾斜的に設定する減光装置（Ｆｊ、１２７Ａ〜１２
７Ｄ）をさらに備えることが好ましい。

【００３２】

【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。なお、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。
ＸＹＺ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
ＸＹ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。

【００３３】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。

【００３４】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の制御、発振周波数及び
パルスエネルギーで定まる出力の制御を行うとともに、
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。

【００３５】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（ホモジナイザー）としてのフライアイレンズ
１０６に入射する。ここで、フライアイレンズ１０６を
用いる代わりに、ロッドインテグレータ（内面反射型イ
ンテグレータ）あるいは回折光学素子などを採用しても
よい。なお、フライアイレンズ１０６は、照度分布均一
性をさらに高めるために、直列に２段配置してもよい。

【００３６】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から射出されて開口絞り系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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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上に載置された減光装置（減光手段）
としての濃度フィルタＦｊに入射する。濃度フィルタＦ
ｊ（ここでは、Ｆ１〜Ｆ９の９枚とする）は、基本的に
図２（ａ）に示されているような構成である。図２
（ａ）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。

【００４０】透光部１２２の形状及び減光部１２３の外
形形状は長方形形状に形成されている。これは、以下の
理由による。従来の露光装置では、マスターレチクルＲ
ｉに形成されたパターンを一括して基板４に設定された
ショットに転写するため、透光部はパターンが形成され
ている領域の外形形状とほぼ相似な形状（略正方形）に
設定されていた。これに対し、詳細は後述するが、この
露光装置ではショットに転写するパターンを複数に分割
した部分パターンが形成されたマスターレチクルＲｉを
用い、これらの部分パターンを順次転写することによ
り、１つのショットに対してパターンを転写する。この
ために、透光部１２２の形状及び減光部１２３の外形形
状はマスターレチクルＲｉに形成された部分パターンに
ほぼ相似な短冊形状（長方形形状）に設定されている。

【００４１】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１２２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。

【００４２】なお、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。

【００４３】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。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。

【００４４】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２（ａ）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）１
２４Ａ，１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄを形成して、該
マークとすることができる。また、図２（ｂ）に示した
マークを用いることもできる。図２（ｂ）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２（ｂ）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。

【００４５】濃度フィルタＦｊのＺ方向の位置、Ｚ方向
のチルト量、及び投影倍率は、マーク１２４Ａ，１２４
Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄの位置情報を計測した結果に基
づいて調整される。この計測には、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ることができる。
この場合、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，１２４
Ｄ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位置を求め、これをベストフォー
カス位置とし、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と共役な位置）又はこのベストフ
ォーカス位置から一定量デフォーカスした位置に濃度フ
ィルタＦｊを配置する。本例では濃度フィルタＦｊ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
した位置に設置されている。

【００４６】なお、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。

【００４７】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。

【００４８】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。なお、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
する代わりに、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Ｆ
ｊ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
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。なお、前述したように、本実施
形態ではマスターレチクルＲ１〜ＲＮ各々に形成されて
いる親パターンＰ１〜ＰＮはさらに分割されて複数の部
分パターンとして形成されている点に注意されたい。

【００４９】本実施形態では、濃度フィルタＦｊは、図
３（ａ）〜図３（ｉ）に示されているように、Ｆ１〜Ｆ
９の９枚が設けられている。図３（ａ）〜図３（ｉ）
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１
２３の形状又は位置が異なっており、露光処理を行うべ
き部分ショット領域の４辺について、隣接する部分ショ
ット領域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。

【００５０】即ち、部分ショット領域配列がｐ（行）×
ｑ（列）の行列である場合、部分ショット領域（１，
１）については図３（ａ）の濃度フィルタが、部分ショ
ット領域（１，２〜ｑ−１）については図３（ｂ）の濃
度フィルタが、部分ショット領域（１，ｑ）については
図３（ｃ）の濃度フィルタが、部分ショット領域（２〜
ｐ−１，１）については図３（ｄ）の濃度フィルタが、
部分ショット領域（２〜ｐ−１，２〜ｑ−１）について
は図３（ｅ）の濃度フィルタが、部分ショット領域（２
〜ｐ−１，ｑ）については図３（ｆ）の濃度フィルタ
が、部分ショット領域（ｐ，１）については図３（ｇ）
の濃度フィルタが、部分ショット領域（ｐ，２〜ｑ−
１）については図３（ｈ）の濃度フィルタが、部分ショ
ット領域（ｐ，ｑ）については図３（ｉ）の濃度フィル
タが使用される。

【００５１】なお、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、ショット形状若
しくはショット配列又は部分パターンの形状若しくはそ
の配列に応じて、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。

【００５２】濃度フィルタＦｊを１８０度回転させて使
用できるようにすれば、例えば、図３（ａ）、図３
（ｂ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）及び図３（ｅ）の５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３（ｅ）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３（ａ）〜図３（ｉ）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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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（マスターレチクルＲｉに露光光
ＩＬが照射される領域）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。な
お、本実施形態では、マスターレチクルＲｉ上に設定さ
れる照明領域は、部分パターンの外形形状に応じて短冊
形状（長方形形状）に設定されている。

【００５６】照明光学系１から射出された露光光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。本実施形態の露光装置で用いられるマスターレチク
ルＲｉには、基板４に設定されたショットに転写するパ
ターンを複数の短冊形状（長方形形状）の領域に分割し
た複数の部分パターンが形成されている。各部分パター
ンの配置は、マスターレチクルＲｉをレチクルステージ
２上に支持したときの該マスターレチクルＲｉの撓み方
を考慮してなされている。

【００５７】図４（ａ）及び図４（ｂ）は、この露光装
置で用いられるマスターレチクルＲｉの構成及びレチク
ルステージ２に保持されたマスターレチクルＲｉの撓み
方を示す図である。同図において、符号２００，２０
１，２０２を付して示した箇所は、マスターレチクルＲ
ｉをレチクルステージ２上に支持したときに、マスター
レチクルＲｉが支持される支持面（支持位置）を示して
いる。本実施形態では、マスターレチクルＲｉのそれぞ
れ互いに対向する２対の辺のうち、Ｘ方向に延びる１対
の辺１５０，１５１に沿うように、Ｘ方向に延びる形状
の支持面２００，２０１，２０２が設定されており、一
方の辺１５０に沿って２つの支持面２００，２０１が配
置され、他方の辺１５１に沿って１つの支持面２０２が
配置されている。

【００５８】従って、マスターレチクルＲｉは、レチク
ルステージ２上に支持されたときにＹ方向に沿って大き
く撓み、Ｘ方向の撓み量は小さい。この撓み方を考慮し
て、マスターレチクルＲｉにはパＸ方向（第１方向）に
長手方向が設定された短冊形状の複数の部分パターン
（図４では、３つの部分パターン１６１，１６２，１６
３）がＹ方向（第２方向）に配列されて形成されてい
る。

【００５９】後述するように、本実施形態では部分パタ
ーン１６１，１６２，１６３を基板４の部分ショット領
域に転写する際に、スティチング露光により端部が重な
るように転写する。このため、部分パターン１６１，１
６２，１６３は、基板４のショットに転写するパターン
を単純に３等分したものではなく、部分パターン１６１
の端部（周辺部）１６１ｂと部分パターン１６２のこれ
に対応する端部（周辺部）１６２ａには同一のパターン
が形成され、部分パターン１６２の端部１６２ｂと部分
パターン１６３のこれに対応する端部１６３ａには同一
のパターンが形成されている。よって、部分パターン１
６１，１６２，１６３のＹ方向の長さをそれぞれＹ１，
Ｙ２，Ｙ３とすると、これらの和は従来のスティチング
型投影露光装置で用いられていたマスターレチクルに形
成されていた分割していないパターンのＹ方向の長さよ
りも長くなる。図中１６４，１６５は、マスターレチク
ルＲｉの位置合わせのためのレチクルアライメントマー
ク２１Ｂ，２１Ａがそれぞれ形成されるアライメントマ
ーク形成領域である。

【００６０】図４（ｂ）に示されているように、マスタ
ーレチクルＲｉがレチクルステージ２上に保持されたと
きのＹ方向に沿う撓み方は略Ｕ字形状となる。いま、マ
スターレチクルＲｉがレチクルステージ２上に保持され
た状態における部分パターン１６１の両端部１６１ａ，
１６１ｂ間の撓み量をΔＺ１、マスターレチクルＲｉの
底部（マスターレチクルＲｉの中央部ＣＢ）に対する部
分パターン１６１の一方の端部１６１ｂ及び部分パター
ン１６３の一方の端部１６３ａの間の撓み量をΔＺ２、
部分パターン１６３の両端部１６３ａ，１６３ｂ間の撓
み量をΔＺ３とする。この撓みが生じていると、投影光
学系３の物体面に対する各部分パターン１６１，１６
２，１６３のずれ量は、マスターレチクルＲｉの中央部
ＣＢを基準に考えると、部分パターン１６１がΔＺ１＋
ΔＺ２、部分パターン１６２がΔＺ２、部分パターン１
６３がΔＺ２＋ΔＺ３となる。

【００６１】再度、図１を参照する。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。これらマスターレチクルＲ１，…，ＲＮのパタ
ーンも上述した部分パターンと同様な部分パターンとさ
れている。レチクルライブラリ１６ｂは、スライド装置
１８ｂ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１７
ｂ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。

【００６２】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。ここで、前述
した投影光学系３の物体面に対する各部分パターン１６
１，１６２，１６３のずれ量は、投影光学系３の像面に
おいてフォーカス誤差として現れる。例えば、投影光学
系３の縮小倍率が１／４である場合には、部分パターン
１６１については（ΔＺ１＋ΔＺ２）／１６、部分パタ
ーン１６２についてはΔＺ２／１６、部分パターン１６
３については（ΔＺ２＋ΔＺ３）／１６のフォーカス誤
差として現れる。

【００６３】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。また、本実施形態では、マスターレチクル
Ｒｉに形成された複数の部分パターンを順次基板４上に
転写する必要があるため、レチクルステージ２は、少な
くともＹ方向にマスターレチクルＲｉの幅程度の距離だ
け移動可能に構成されている。

【００６４】レチクルステージ２には不図示のレーザ干
渉計が設けられており、こ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。レチクル
ステージ２は、投影光学系３の光軸ＡＸ方向に移動可能
に構成されるとともに、光軸ＡＸに対する角度を変更可
能に構成されている。これにより、マスターレチクルＲ
ｉのＺ方向の位置及び姿勢をそれぞれ調整することがで
きる。これらは、主制御系９からの制御情報によって制
御される。

【００６５】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。なお、基板ホルダとしてピンチャ
ックホルダなどを用いて基板４を保持してもよい。

【００６６】また、投影光学系３の光軸方向（Ｚ方向）
に関する基板４の位置を検出する送光系ＡＦ１及び受光
系ＡＦ２を有する斜入射方式の多点焦点位置検出系（以
下、フォーカスセンサＡＦと呼ぶ）が設けられている。
このフォーカスセンサＡＦは、投影光学系３の視野内で
部分パターンの縮小像が投影される露光領域（部分ショ
ット領域に対応）内の複数の計測点にそれぞれ光ビーム
を照射するとともに、基板４で反射された光をそれぞれ
独立に受光して、各計測点における基板４のＺ方向の位
置（本例では、所定の基準面、例えば投影光学系３の像
面に対する基板４の表面の位置ずれ量）を検出するもの
である。このフォーカスセンサＡＦの計測値は主制御系
９に出力され、主制御系９はその計測値に基づいて試料
台５を駆動し、基板４のフォーカス位置（光軸ＡＸ方向
の位置）、及び傾斜角の制御（フォーカス及びレベリン
グ調整）を行う。これにより、投影光学系３の露光領域
内で投影光学系３の像面と基板４上の各部分ショット領
域の表面とがほぼ合致する、即ち露光領域内で部分ショ
ット領域の全面が投影光学系３の焦点深度内に設定され
ることになる。また、後述するように、マスターレチク
ルＲｉの撓みに応じて生ずる部分パターン１６１，１６
２，１６３の投影光学系４の像面側におけるフォーカス
誤差を基板４の姿勢を調整することにより補正する。本
例では、主制御系９がフォーカスセンサＡＦの出力とこ
のフォーカス誤差とに基づいて試料台５を駆動して基板
４の姿勢を調整することにより、基板４上の各部分ショ
ット領域毎にその表面を投影光学系３の像面とほぼ合致
させるようになっている。

【００６７】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。

【００６８】また、試料台５の上部には移動鏡８ｍが固
定されており、この移動鏡８ｍにはレーザ干渉計８が対
向して配置されている。なお、図１においては、図示を
簡略化しているが、移動鏡８ｍは、試料台５上において
Ｘ方向に延びた移動鏡とＹ方向に延びた移動鏡とが設け
られており、各々の移動鏡に対向してレーザ干渉計が設
けられている。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。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。さらに、図１においては図示を省
略しているが、レチクルステージ２に設けられたレーザ
干渉計からの計測結果が主制御系９に供給されており、
この計測結果に応じて主制御系９はレチクルステージ２
のＸ座量、Ｙ座標、及び回転角、Ｚ座標、及び光軸ＡＸ
に対する角度を制御する。

【００６９】次に、照度分布検出センサ１２６の詳細に
ついて説明する。図５（ａ）及び図５（ｂ）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５（ａ）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。なお、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。

【００７０】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。

【００７１】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５（ｂ）に示す
ように、石英の透明基板５７上にクロム５８を蒸着し、
さらにクロム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。

【００７２】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。

【００７３】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の設計情報、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に形成された部分パターン毎に対応する濃
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。さらに、本実施形態では、露光デー
タファイルに、マスターレチクルＲ１〜ＲＮ各々をレチ
クルステージ２上に支持したときの撓み量が各部分パタ
ーンのＸＹ平面内における位置との関係で記憶されてい
るとともに、投影光学系３の光学特性を示す情報や基板
４の平坦性に関する情報等も記憶されている。

【００７４】マスターレチクルＲ１〜ＲＮの撓み量は、
前述した部分パターン毎の撓み量（ΔＺ１＋ΔＺ２、Δ
Ｚ２、ΔＺ２＋ΔＺ３）である。露光データファイルに
記憶されている撓み量は、予めマスターレチクルＲ１〜
ＲＮをレチクルステージ２上に支持して、実際に測定し
た撓み量である。但し、この撓み量は設計データに基づ
いて理論的に計算することにより求めてもよい。

【００７５】投影光学系３の光学特性を示す情報は、例
えば、像面の傾斜及び像面の湾曲等である。この情報
は、投影光学系３の設計値から得られる情報又は露光装
置を組み上げたときの投影光学系３の光学特性の実測値
である。なお、温度及び気圧により投影光学系３の光学
特性は変化する。このため、その光学特性を調整する機
構を投影光学系３に設け、この機構により投影光学系３
の光学特性を調整したときには記憶装置１１内の露光デ
ータファイルに記憶されている投影光学系３の光学特性
を示す情報を更新するようにすることが好ましい。

【００７６】また、前述したように、基板４は、３本の
ピンで構成されるホルダ上に支持されているため、基板
４も自重で撓む。上記の基板４の平坦性に関する情報と
は、基板４をホルダ上に載置したときの撓み量及び基板
４自体の平坦性を含む情報である。

【００７７】本実施形態の露光装置は、１つのマスター
レチクルに形成された複数の部分パターンを重ね継ぎ露
光しつつ１つのショットを露光し、さらに複数のマスタ
ーレチクルを用いてショット間の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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。な
お、反転投影されるときは反転して拡大される。

【００８１】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。なお、
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３
６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Ｐｉ
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。

【００８２】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。このとき、親パ
ターンＰ１は複数（ここでは３つ）に分割されて描画さ
れる。分割された部分パターン１６１，１６２，１６３
の周辺部（端部）は、隣り合う部分パターン１６１，１
６２，１６３及び他の親マスクのパターンとの重ね合わ
せのため、単純に分割するのではなく、それぞれその重
合部の分だけ広めの領域となっていることは上述した通
りである。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。

【００８３】また、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。このアライメントマーク２１Ａ，２１Ｂは図４に示
したアライメントマーク形成領域１６４，１６５内に形
成されており、この実施形態では、部分パターン１６
１，１６２，１６３各々に対応して形成されている。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。

【００８４】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。

【００８５】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倍の縮小像を画面継ぎを行いながら転写
することによりワーキングレチクル３４が製造される。
ここで、ワーキングレチクル３４に設定されたショット
領域各々を露光する場合には、マスターレチクルＲｉに
形成された部分パターン１６１，１６２，１６３の一部
を重ね合わせつつ露光を行う。また、そのショットに隣
接して既に露光が終了しているショットがある場合に
は、そのショットと部分パターンの１／α倍の縮小像と
を一部重ね合わせつつ転写する。

【００８６】マスターレチクルＲｉに形成されている部
分パターン１６１，１６２，１６３の縮小像を転写する
際には、マスターレチクルＲｉの撓みに起因して投影光
学系３の像面側において、以下に示す前述したフォーカ
ス誤差が生じている。

【００８７】 部分パターン１６１ … （ΔＺ１＋ΔＺ２）／１６ 部分パターン１６２ … ΔＺ２／１６ 部分パターン１６３ … （ΔＺ２＋ΔＺ３）／１６

【００８８】部分パターン１６１、１６３については、
図４に示したように、傾斜成分が支配的なフォーカス誤
差が生ずる。従って、部分パターン１６１，１６３を基
板４に転写する際には、基板４のＺ軸方向の位置を補正
するとともに、基板４が載置されている基板ステージ６
の光軸ＡＸに対する傾斜角を制御することにより、投影
光学系３の像面側でのフォーカス誤差を補正する。ま
た、部分パターン１６２については、マスターレチクル
Ｒｉの撓みに起因するフォーカス誤差は僅かであるため
に無視する事も可能であるが、フォーカス誤差を高精度
に補正するためにフォーカス誤差の半分の量を補正す
る。

【００８９】よって、マスターレチクルＲｉの撓みによ
って、上記のフォーカス誤差が生じている場合には、基
板４のＺ方向の位置を以下の通りに補正すればよい。

【００９０】 部分パターン１６１ … （ΔＺ１／２＋ΔＺ２）／１６ 部分パターン１６２ … （ΔＺ２／２）／１６ 部分パターン１６３ … （ΔＺ２＋ΔＺ３／２）／１６

【００９１】さらに、傾斜成分が支配的なフォーカス誤
差をも補正するために、光軸ＡＸに対する基板４のＹＺ
面内の傾斜角を以下の通り補正すればよい。なお、以下
の式に示した傾斜角は、ＹＺ面内においてＺ軸からＹ軸
に向かう方向を正としている。

【００９２】 部分パターン１６１ … −（ΔＺ１／１６）／（Ｙ１／４） ｒａｄ 部分パターン１６２ … ０ 部分パターン１６３ … ＋（ΔＺ３／１６）／（Ｙ３／４） ｒａｄ

【００９３】なお、この補正値は、投影光学系３の像面
の傾斜及び像面の湾曲等が全くなく、基板４の表面が平
坦なときである。仮に、投影光学系３の像面の傾斜及び
像面の湾曲が生じていたり、基板４の表面が平坦でない
ときには、それらを補正するための補正値を上記のフォ
ーカス誤差の補正値に加えて補正すればよい。

【００９４】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。
なお、以下の説明では、簡単のために、投影光学系３の
像面の傾斜及び像面の湾曲等が全くなく、しかも基板４
の表面が平坦であると仮定している。

【００９５】まず、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１９ｂ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Ｆ１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。このとき、
マスターレチクルＲ１には、レチクルステージ２に支持
されたときの撓みを考慮してその形状及び配置が設定さ
れた部分パターン１６１，１６２，１６３が形成されて
いるため、当該撓みが再現されるように、マスターレチ
クルＲｉはレチクルステージ２上に支持される（支持工
程）。

【００９６】次に、主制御系９はレチクルステージ２を
移動させて、露光光ＩＬが照射される位置（照明領域）
に部分パターン１６１を配置し、部分パターン１６１に
対応して形成されているアライメントマーク２１Ａ，２
１Ｂを用いてアライメントを行う。なお、このアライメ
ントを行う際には、予め部分パターン１６１，１６２，
１６３各々に対応して形成されているアライメントマー
ク２１Ａ，２１Ｂの正確な位置関係を計測しておき、マ
スターレチクルＲ１がレチクルステージ２上に載置され
た時点で基準となるアライメントマーク（例えば、部分
パターン１６２に対応して形成されているアライメント
マーク２１Ａ，２１Ｂ）を用いたアライメントが既にさ
れた状態にしておくことが好ましい。かかる状態にする
ことで、部分パターン１６１に対応して形成されている
アライメントマークを用いてアライメントを行う時間を
短縮することができるとともに、高精度にアライメント
を行うことができる。また、マスターレチクルＲ１のア
ライメントと並行して濃度フィルタＦ１のアライメント
も行われる。

【００９７】以上のアライメント等が終了すると、基板
ステージ６のステップ移動によって基板４上の第１番目
のショット領域の内、最初に部分パターンが転写される
部位（以下、１つのショット内において、部分パターン
が転写される各領域を部分ショット領域（部分区画領
域）という）が投影光学系３の露光領域（投影領域）に
移動される。図７は、１つのショット領域に対して最初
に部分パターンを転写する様子を示す図である。なお、
図７においては、マスターレチクルＲ１、投影光学系
３、及び基板４の相対的な位置関係及び基板４の上面を
模式的に示している。

【００９８】図７において、符号ＥＡで示した箇所は投
影光学系３の露光領域を示しており、符号ＳＨ１〜ＳＨ
４を付した矩形形状の領域は基板４上に設定されたショ
ット領域を表している。なお、ショット領域ＳＨ１は１
番目のショット領域を表し、ショット領域ＳＨ２は２番
目のショット領域を表している。また、ショット領域Ｓ
Ｈ１内の符号ＰＨ１を付した領域は、最初に部分パター
ンが転写される部分ショット領域を表している。図７に
示したように、マスターレチクルＲ１のアライメント及
び基板ステージ６のステップ移動が完了すると、部分シ
ョット領域ＰＨ１が投影光学系３の露光領域ＥＡに位置
合わせされ、部分パターン１６１と部分ショット領域Ｐ
Ｈ１の相対的な位置が合わされる。つまり、マスターレ
チクルＲ１に形成された部分パターン１６１及び基板４
に設定された部分ショット領域ＰＨ１が投影光学系３の
光軸ＡＸ上に配置された状態となる（位置制御工程）。

【００９９】ここで、図７に示したように、部分パター
ン１６１は投影光学系３の光軸ＡＸに対して傾斜した状
態で配置されている。このまま部分パターン１６１を部
分ショット領域ＰＨ１に転写してしまうと、部分ショッ
ト領域ＰＨ１内の位置に応じて傾斜成分が支配的なフォ
ーカス誤差（（ΔＺ１＋ΔＺ２）／１６）が生ずるた
め、均一な線幅の微細なパターンを忠実に形成すること
ができない。このため、基板４を（ΔＺ１／２＋ΔＺ
２）／１６だけＺ方向に移動させるとともに、光軸ＡＸ
に対する基板４の表面をＹＺ面内において、−（ΔＺ１
／１６）／（Ｙ１／４） ｒａｄだけ傾斜させる（調整
工程）。このとき、フォーカスセンサＡＦによって検出
される部分ショット領域ＰＨ１の位置情報に基づいて試
料台５の駆動、即ち基板４のＺ方向への移動及び傾斜が
制御される。

【０１００】この基板４の位置及び姿勢を設定した後
で、露光光ＩＬを部分パターン１６１に照射すると、フ
ォーカス誤差が補正された状態で部分パターン１６１の
縮小像が部分ショット領域ＰＨ１に転写される。なお、
図７においては図示を省略しているが、露光光ＩＬは図
３に示した濃度フィルタＦ１を通過しているため、部分
ショット領域ＰＨ１の２辺（例えば、辺Ｌ１０、Ｌ１
１）の端部は、その外側に行くにつれて露光量が徐々に
減少する光量分布をもって露光されている。

【０１０１】マスターレチクルＲ１に形成された部分パ
ターン１６１の縮小像の転写が終了すると、部分パター
ン１６１への露光光ＩＬの照射が停止され、フィルタス
テージＦＳ上に保持されている濃度フィルタＦ１がロー
ダ１９ａを介してフィルタライブラリ１６ａに格納され
るとともに、フィルタライブラリ１６ａから濃度フィル
タＦ２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。これに並行して主制御系９はレチク
ルステージ２を移動させて、露光光ＩＬが照射される位
置に部分パターン１６２を配置し、部分パターン１６２
に対応して形成されているアライメントマークを用いて
アライメントを行う。このアライメントと並行して濃度
フィルタＦ２のアライメントも行われる。さらに、これ
と並行して、主制御系９は基板ステージ６をステップ移
動させて、ショット領域ＳＨ１内の次に部分パターンが
転写される部分ショット領域を投影光学系３の露光領域
（投影領域）に移動させる。

【０１０２】図８は、１つのショット領域に２番目の部
分パターンを転写する様子を示す図である。なお、図８
においても、マスターレチクルＲ１、投影光学系３、及
び基板４の相対的な位置関係及び基板４の上面を模式的
に示している。図８に示したように、基板ステージ６の
ステップ移動により２番目の部分パターン１６２が転写
される部分ショット領域ＰＨ２は、既に露光を終えた部
分ショット領域ＰＨ１と一部が重なるように配置される
（位置制御工程）。これは、部分ショット領域ＰＨ１と
部分ショット領域ＰＨ２との継ぎ目部分の不整合を防止
するためである。

【０１０３】マスターレチクルＲ１のほぼ中央部に形成
された部分パターン１６２は、図８に示すように、マス
ターレチクルＲ１の撓みの影響により僅かに撓みがある
のみである。また、図７に示した部分パターン１６１を
転写する場合とは異なり、光軸ＡＸに対する部分パター
ン１６２の傾斜成分は殆ど無い。さらに、部分パターン
１６２の最底部が投影光学系３のフォーカス位置にほぼ
一致している状態である。このため、僅かに生じている
撓みによるフォーカス誤差を補正するため、基板４をΔ
Ｚ２／１６だけＺ方向に移動させる。なお、上記のよう
に、傾斜成分が殆どないため、基板４の表面が光軸ＡＸ
とほぼ直交するように基板４の姿勢を制御する（調整工
程）。また、基板４の位置及び傾斜の制御はフォーカス
センサＡＦを用いて行われる。

【０１０４】以上のように基板４の位置及び姿勢を設定
し、マスターレチクルＲ１に形成された部分パターン１
６２と基板４に設定された部分ショット領域ＰＨ２とが
投影光学系３の光軸ＡＸ上に配置された状態で露光光Ｉ
Ｌを部分パターン１６２に照射すると、フォーカス誤差
が補正された状態で部分パターン１６２の縮小像が部分
ショット領域ＰＨ２に転写される。このとき、図８にお
いては図示を省略しているが、露光光ＩＬは図３に示し
た濃度フィルタＦ２を通過しているため、部分ショット
領域ＰＨ２の３辺（例えば、辺Ｌ２０、Ｌ２１、Ｌ２
２）の端部は、その外側に行くにつれて露光量が徐々に
減少する光量分布をもって露光されている。

【０１０５】マスターレチクルＲ１に形成された部分パ
ターン１６２の縮小像の転写が終了すると、次に３番目
の部分パターンを転写する工程が行われる。本実施形態
では３番目の部分パターンを転写するとショット領域Ｓ
Ｈ１の露光が終了する訳であるが、図７及び図８に示す
ように、ショット領域ＳＨ１に対してショット領域ＰＨ
２が隣接して配置されており、部分パターンを転写する
場合のみならずショット領域間においても重ね合わせ露
光する場合を想定しているため、３番目の部分パターン
を転写する場合には、フィルタ濃度フィルタＦ２の交換
は行われない。

【０１０６】このため、部分パターン１６２の転写が終
了し、部分パターン１６２への露光光ＩＬの照射が停止
されると、主制御系９はレチクルステージ２を移動させ
て、露光光ＩＬが照射される位置に部分パターン１６３
を配置し、部分パターン１６３に対応して形成されてい
るアライメントマークを用いてアライメントを行う。さ
らに、これと並行して、主制御系９は基板ステージ６を
ステップ移動させて、ショット領域ＳＨ１内の次に部分
パターンが転写される部位を投影光学系３の露光領域
（投影領域）に移動させる（位置制御工程）。

【０１０７】図９は、１つのショット領域に３番目の部
分パターンを転写する様子を示す図である。なお、図９
においても、マスターレチクルＲ１、投影光学系３、及
び基板４の相対的な位置関係及び基板４の上面を模式的
に示している。３番目の部分パターンを転写する場合
も、図９に示したように、基板ステージ６のステップ移
動により３番目の部分パターン１６２が転写される部分
ショット領域ＰＨ３が、既に露光を終えた部分ショット
領域ＰＨ２と一部が重なるように配置される。

【０１０８】図９に示した通り、部分パターン１６３
は、部分パターン１６１と同様に、投影光学系３の光軸
ＡＸに対して傾斜した状態で配置されているため、投影
光学系３の像面側における像も傾斜したものとなる。従
って、この傾斜に起因するフォーカス誤差を補正するた
めに、基板４を（ΔＺ２＋ΔＺ３／２）／１６だけＺ方
向に移動させるとともに、光軸ＡＸに対する基板４の表
面をＹＺ面内において、＋（ΔＺ３／１６）／（Ｙ３／
４） ｒａｄだけ傾斜させる（調整工程）。なお、基板
４の位置及び傾斜の制御はフォーカスセンサＡＦを用い
て行われる。

【０１０９】以上のように基板４の位置及び姿勢を設定
し、マスターレチクルＲ１に形成された部分パターン１
６３と基板４に設定された部分ショット領域ＰＨ３とが
投影光学系３の光軸ＡＸ上に配置された状態で、露光光
ＩＬを部分パターン１６３に照射すると、フォーカス誤
差が補正された状態で部分パターン１６３の縮小像が部
分ショット領域ＰＨ３に転写される。図９においては図
示を省略しているが、部分パターン１６３を転写すると
きには、部分パターン１６２を転写するときと同様に、
露光光ＩＬは図３に示した濃度フィルタＦ２を通過して
いるため、部分ショット領域ＰＨ３の３辺（例えば、辺
Ｌ３０、Ｌ３１、Ｌ３２）の端部は、その外側に行くに
つれて露光量が徐々に減少する光量分布をもって露光さ
れている。

【０１１０】以上により、１つのショット領域ＳＨ１の
露光が終了する。他のショットＳＨ２〜ＳＨ４を露光す
るときには、レチクルステージ２上のマスターレチクル
を交換し、隣接するショット領域の有無及び部分パター
ン１６１，１６２，１６３の何れを転写するかに応じて
濃度フィルタＦ２〜ＦＮを取り替えつつ、ステップ・ア
ンド・リピート方式で部分パターン１６１，１６２，１
６３の縮小像を対応する部分ショット領域に転写する。

【０１１１】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。特に、本実施形態では、パターンを複数に
分割した部分パターンをマスターレチクルＲ１〜ＲＮ各
々に形成し、各々の部分パターンを基板４上の部分ショ
ット路領域に順次転写するようにしているため、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。

【０１１２】図１０は、レチクルのアライメント機構を
示し、この図１０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１３
Ａ，１３Ｂ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１０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。

【０１１３】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。なお、本実施形態では、図１０
に示すようにパターン領域２０が複数に分割されてお
り、各々のパターン領域に対応してアライメントマーク
２１Ａ，２１Ｂが設けられており、図１０では、部分パ
ターン１６２が形成されているパターン領域２０に対応
して設けられているアライメントマーク２１Ａ，２１Ｂ
を用いてアライメントを行う様子を図示している。

【０１１４】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２１
Ａ，２１Ｂの近傍に形成される。

【０１１５】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。

【０１１６】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の１つに形成された部分パター
ン１６２が位置決めされる。

【０１１７】言い換えると、マスターレチクルＲｉの部
分パターン１６２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、部分パターン１
６２の輪郭（部分パターン１６２が形成されているパタ
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。なお、部分パターン
１６１，１６３についても、各々に対応して形成されて
いるアライメントマーク２１Ａ，２１Ｂを用いて同様に
アライメントが行われる。

【０１１８】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。なお、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。

【０１１９】図１０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２４
Ａ，２４Ｂが形成されている。そして、マスターレチク
ルＲｉ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１０の基準マーク１３Ａ，１３
Ｂ、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（ＸＰ
_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。

【０１２０】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−Ｙ
Ｐ_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−ＹＰ_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、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Ｒｉの親パターンＰｉ（部分パター
ン１６１，１６２，１６３）の縮小像ＰＩｉを露光でき
る。

【０１２１】なお、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。

【０１２２】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。

【０１２３】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（部分パター
ン）の縮小像を重ね継ぎを行いながら順次基板４上の対
応するショット領域（部分ショット領域）に露光転写す
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
露光転写されたことになる。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２
６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。

【０１２４】上述した実施形態では、親パターンを分割
した部分パターンが形成されたマスターレチクルＲｉを
用い、マスターレチクルＲｉの撓み方に応じて、基板４
のＺ方向の位置及び姿勢を制御することにより、投影光
学系３のフォーカス位置に対する基板４の位置誤差（フ
ォーカス誤差）を補正しているため、高精度のパターン
を基板４に形成することができる。

【０１２５】なお、さらに線幅の均一性を向上させるた
めには、前述した［５］フォーカス制御誤差をさらに低
減させればよい。このためには、基板４のオートフォー
カス（レベリングを含む）を実現するためのオートフォ
ーカス機構（フォーカスセンサＡＦ、試料台５を駆動す
るアクチュエータなどを含む）の精度自体を向上させる
とともに、露光光ＩＬを低照度化して露光時間を長くす
ることにより、高精度なオートフォーカスを実現しつつ
部分パターンを転写すればよい。

【０１２６】上述した実施形態においては、説明の簡単
化のために、投影光学系３の像面の傾斜及び像面の湾曲
等が全くなく、しかも基板４の表面が平坦であると仮定
していた。投影光学系３の像面の傾斜及び像面の湾曲が
生じていたり、基板４の表面が平坦でないときには、主
制御系９は記憶装置１１に記憶されている投影光学系３
の光学特性又は基板４の平坦性に関する情報を読み出し
て、これらを補正するための補正値を前述したフォーカ
ス誤差の補正値に加えて補正すればよい。

【０１２７】また、上記実施形態では、マスターレチク
ルＲｉの撓みに起因して生ずる投影光学系３の像面側の
フォーカス誤差を、基板４のＺ方向の位置及び姿勢を制
御することによって補正していたが、マスターレチクル
ＲｉのＺ方向の位置及び姿勢を制御することにより補正
してもよい。このときには、投影光学系３の縮小倍率を
１／４とすると、その補正量は、基板４のＺ方向の位置
及び姿勢を制御して補正する場合の１６倍となる。さら
に、例えば投影光学系３の少なくとも１つの光学素子を
移動する、あるいは光源１００から射出される露光光Ｉ
Ｌの波長を変化させることなどにより、投影光学系３の
光学特性（結像特性）を調整することで、投影光学系３
の露光領域内でその像面の少なくとも一部を移動して前
述のフォーカス誤差を補正してもよい。従って、上記実
施形態ではフォーカス誤差を補正するために、基板４の
移動、マスターレチクルＲｉの移動、及び投影光学系３
の光学特性の調整の少なくとも１つを行えばよい。ま
た、上記実施形態では、予め測定したレチクルステージ
２上のマスターレチクルＲ１〜ＲＮの撓み量を記憶装置
１１内の露光データフェイルに記憶させて、レチクルス
テージ２上に配置されたマスターレチクルＲｉに応じた
撓み量を読み出して、その撓み量を補正するようにして
いたが、レチクルステージ２上に保持されたマスターレ
チクルＲｉの撓み量を実測する測定装置（例えば、前述
のフォーカスセンサＡＦと同じ構成の光学センサなど）
を設け、この測定結果に応じてマスターレチクルＲｉの
撓みに起因して生ずるフォーカス誤差を補正するように
してもよい。

【０１２８】さらに、上記実施形態においては、部分パ
ターン１６１，１６２，１６３の縮小像を対応する部分
ショット領域ＰＨ１，ＰＨ２，ＰＨ３のそれぞれに転写
する際に、部分ショット領域ＰＨ１の端部と部分ショッ
ト領域ＰＨ２の端部及び部分ショット領域ＰＨ２の端部
と部分ショット領域ＰＨ３の端部、さらにはショット領
域ＳＨ１〜ＳＨ４の内の隣接するショット領域の端部同
士が重なるようにしていた。しかしながら、部分ショッ
ト領域間及びショット領域間の端部同士を重ねて露光す
ることは必須ではなく、各々が重ならないようにつなぎ
露光してもよい。但し、部分ショット領域の継ぎ目部分
及びショット領域の継ぎ目部分の不整合が生じないよう
にするためには、以上説明した実施形態のように部分シ
ョット領域間及びショット領域間の端部同士を重ね合わ
せて露光することが好ましい。なお、マスターレチクル
Ｒｉの親パターンは複数のパターンから構成されること
が多いので、親パターンをそのパターン単位で分割して
それぞれ部分パターンを形成することで、基板４上の各
ショット領域内で部分ショット領域の継ぎ目をなくすよ
うにしてもよい。従って、マスターレチクルＲｉ上の各
部分パターン又はその形成領域は長方形でなくてもよ
い、例えばその一部が凸凹を持っていてもよい。また、
特に半導体デバイスの製造に用いられるレチクルでは、
同一構成の回路パターンが複数形成されることがあるの
で、例えば複数の回路パターンを回路パターン単位で分
けて前述の部分パターンとしてもよい。このとき、各部
分パターンに含まれる回路パターンは１つずつ、又は同
数でなくてもよく、複数個ずつ、又は異なる個数でもよ
い。さらに、上記実施形態では複数の部分パターンの配
列方向（図４（ｂ）では部分パターンの短手方向に対応
するＹ方向）に関する各部分パターン又はその形成領域
の幅が等しいものとしたが、例えば親パターンの構成な
どによってはその幅を異ならせて複数の部分パターンを
形成してもよい。即ち、上記実施形態ではマスターレチ
クルＲｉをレチクルステージ２に載置したとき、Ｘ及び
Ｙ方向のうち、マスターレチクルＲｉの撓み量が大きい
方向（本例ではＹ方向）に関して、マスターレチクルＲ
ｉに形成すべきパターンを複数の部分パターンに分けれ
ばよく、各部分パターン又はその形成領域の形状や大き
さ（幅）などは任意で構わない。

【０１２９】またさらに、上記実施形態では、図４に示
したように、マスターレチクルＲｉの対向する２対の辺
の内、Ｙ方向に延びる１対の辺１５０，１５１に沿うよ
うに、Ｙ方向に延びる形状の支持面（支持位置）２０
０，２０１，２０２が設定されており、マスターレチク
ルＲｉのＹ方向における撓み量が大きい場合を例にし
た。従って、図４に示したように、パターン（親パター
ン）を分割してＸ方向に延びる部分パターン１６０，１
６１，１６２とし、これらをＹ方向に配列したものをマ
スターレチクルＲ１〜ＲＮに形成していた。しかし、部
分パターンの形状及び配列方法は、これに限定されず、
マスターレチクルＲｉの撓み方に応じて、任意に設定す
ることができる。例えば、マスターレチクルＲｉのＹ方
向の撓みのみならず、Ｘ方向の撓みも考慮するのであれ
ば、さらにパターン（親パターン）をＸ方向に分割し
て、この部分パターンを格子状に配列するようにしても
よい。但し、余り分割数を多くすると必要となる濃度フ
ィルタＦｊの数が増加するとともに、制御が複雑となる
上に、スループットが低下するため、分割数はスループ
ットと基板４に形成されるパターンの精度とを考慮して
設定することが好ましい。また、上記実施形態では基板
４上の１つのショット領域に複数の部分パターンをそれ
ぞれ転写するときに濃度フィルタＦｊの交換を行うもの
としたが、例えば図３（ｅ）に示した濃度フィルタＦ５
を用いるとともに、隣接する部分ショット領域の有無、
及び複数の部分パターンの何れを転写するかに応じて、
レチクルブラインド機構１１０により濃度フィルタＦ５
の減光部１２３の一辺又は複数辺を部分的に遮光するこ
とにより、濃度フィルタの交換を不要としてもよい。こ
のことは、基板４上で周辺部が重なる複数のショット領
域をそれぞれ転写するときも同様である。

【０１３０】なお、本実施形態においては、減光装置と
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、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１１に示すようなブラインド機構Ｂ
Ｌ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。

【０１３１】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Ｘ方向に延びた矩
形状の照明視野領域が形成される。

【０１３２】この照明視野領域は、基本的に部分ショッ
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〜１２
８Ｄ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。

【０１３３】各部分ショット領域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
のように部分ショット領域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。

【０１３４】また、上記実施形態においては、マスター
レチクルＲｉに形成された部分パターン１６１，１６
２，１６３の縮小像を対応する部分ショット領域ＰＨ
１，ＰＨ２，ＰＨ３のそれぞれに転写する際に、マスタ
ーレチクルＲｉをＹ方向に移動させてマスターレチクル
Ｒｉの照明領域に配置される部分パターンを切り替える
ようにしていたが、マスターレチクルＲｉは移動させず
に照明領域を移動させることにより、照明領域に配置さ
れる部分パターンを切り替えるようにしてもよい。この
時には、レチクルブラインド機構１１０の４枚のブライ
ンド１１１各々を制御するとともに、部分パターン１６
１，１６２，１６３の位置に応じて濃度フィルタＦｊを
移動させるか、又は、部分パターン１６１、１６２，１
６３の位置に応じた位置に透光部１２２及び減光部１２
３が形成された濃度フィルタを予め用意し、これらを取
り替えるようにすればよい。さらに、上記実施形態では
図７〜図９に示したように、基板４上で周辺部が重なる
複数（図では４つ）のショット領域にそれぞれマスター
レチクルＲｉの親パターンを転写するときに、１つのシ
ョット領域に複数の部分パターンを転写した後、同様に
次のショット領域に複数の部分パターンを転写するもの
としたが、その複数のショット領域にそれぞれ１つの部
分パターンを転写し、その後で次の部分パターンを複数
のショット領域にそれぞれ転写することが好ましい。こ
れにより、濃度フィルタＦｊの交換、又はレチクルブラ
インド機構１１０の駆動の各回数を減らすことができ、
露光装置のスループットの向上を図ることが可能とな
る。なお、画面継ぎが行われる複数のショット領域が基
板４上に複数存在するとき、あるいは基板４上でショッ
ト領域間の画面継ぎが行われないときにも、同様に基板
４上の全てのショット領域に１つの部分パターンを転写
した後で、次の部分パターンを各ショット領域に転写す
るというシーケンスを採用すること望ましい。

【０１３５】なお、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
キングレチクルを用いて、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。

【０１３６】また、上述した実施形態における投影露光
装置は、各部分ショット領域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、各部分ショット
領域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
光装置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、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。また、各部分ショット領域を走査露光する場合、レ
チクルＲｉと基板４とをそれぞれ部分パターン又は部分
ショット領域の配列方向（短手方向となるＹ方向）に移
動してもよいし、あるいはレチクルＲｉと基板４とをそ
れぞれその配列方向と直交する方向（部分パターン又は
部分ショット領域の長手方向となるＸ方向）に移動して
もよい。特に後者では、各部分ショット領域の走査露光
間でレチクルＲｉと基板４とをそれぞれＸ方向にステッ
ピングさせることになるが、上記実施形態の一括露光
（静止露光）方式や前者の走査露光方式に比べて、投影
光学系３の視野（イメージフィールド）が小さくて済
み、投影光学系３の製造コストを大幅に低減することが
できるとともに、走査露光中に投影光学系３の像面と基
板４とを光軸方向に相対移動、及び傾斜させることで、
部分パターンの長手方向（走査方向となるＸ方向）に関
する、レチクルの撓みによるフォーカス誤差を精度良く
補正することができる。

【０１３７】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
としてロッドインテグレータ（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ド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。さらに、濃度
フィルタＦｊと同様にレチクルブラインド機構１１０も
照明光学系以外に設けてもよい。また、レチクルブライ
ンド機構１１０は４枚のブラインド１１１を有するもの
としたが、例えば２枚のＬ字状の遮光板を用いてもよ
く、その構成は任意で構わない。

【０１３８】なお、上述した実施の形態では、ショット
領域及び部分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、各ショット領域及び部分ショット領域が同一形状で
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。

【０１３９】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。

【０１４０】上述した実施形態では露光用照明光として
ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）を用いてい
るが、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎ
ｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ
_２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、又はＡｒ_２レーザ光
（波長１２６ｎｍ）など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。

【０１４１】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。

【０１４２】エキシマレーザの代わりに、例えば波長２
４８ｎｍ、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。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。なお、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Ｓ
ＯＲから発生する軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎ
ｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌ
ｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いるようにしてもよい。
さらに、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用
いてもよい。

【０１４６】また、本発明は、ステップ・アンド・リピ
ート方式の露光装置のみならず、ステップ・アンド・ス
キャン方式の露光装置にも適用することが可能である。
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。さらに投影光学系
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。なお、投影光学系を用いないプロ
キシミティ方式の露光装置では、透過型レチクルを複数
点で保持することになるので、上記実施形態と同様に透
過型レチクルが撓むことになる。従って、プロキシミテ
ィ方式の露光装置にも本発明を適用することができ、こ
の場合には透過型レチクルと基板との間隔及び相対傾斜
を調整すればよい。

【０１４７】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。

【０１４８】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。

【０１４９】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。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内で行うことが望ましい。

【０１５０】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。

【０１５１】なお、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。

【０１５２】

【発明の効果】本発明によると、区画領域に転写すべき
パターンを複数の部分パターンに分割して、感応物体上
でつなぎ合わせつつ露光するようにしたので、各部分パ
ターンについて、それぞれの最適フォーカス面に感応物
体を設定した状態で露光することができる。従って、マ
スクの支持に伴う撓みに起因するフォーカス誤差を低減
することができ、その結果、微細なパターンを高い精度
で形成することができるようになるという効果がある。

【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
（ａ）及び濃度フィルタに形成されるマークの一例を示
す図（ｂ）である。

【図３】 濃度フィルタの減光部の構成のバリエーショ
ンを示す図である。

【図４】 マスターレチクルの平面図（ａ）及び側面図
（ｂ）である。

【図５】 照度分布検出セン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】 ショット領域に最初の部分パターンを転写す
る様子を示す図である。

【図８】 ショット領域に２番目の部分パターンを転写
する様子を示す図である。

【図９】 ショット領域に３番目の部分パターンを転写
する様子を示す図である。

【図１０】 レチクルのアライメント機構を示す図であ
る。

【図１１】 傾斜分布を形成する他の構成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

２…マスクステージ ３…投影光学系 ４…基板（感応物体） ６…基板ステージ（ステージ） ９…主制御系 １２７Ａ〜１２７Ｄ…ブラインド（減光装置） １６１〜１６３…部分パターン ２００〜２０２…支持面（支持位置） Ｆｊ…濃度フィルタ（減光装置） Ｐ１〜ＰＮ…親パターン（パターン） ＰＨ１〜ＰＨ４…部分ショット領域（部分区画領域） Ｒ１〜ＲＮ…マスターレチクル（マスク） ＳＨ１〜ＳＨ４…ショット領域（区画領域）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諏訪 恭一 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 2H042 AA11 AA15 AA25 5F046 AA13 BA03 CB17 DA05 DA13

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感応物体上に設定された区画領域に転写
   すべきパターンが形成されたマスクを介して露光する方
   法であって、 前記パターンを複数の領域に分割した部分パターンの像
   が前記感応物体上でつなぎ合わされるように、前記部分
   パターン毎に該部分パターンと前記感応物体との相対的
   な位置を調整しつつ該部分パターンを該感応物体上に順
   次露光転写することを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 前記区画領域に転写すべきパターンを複
   数の短冊状の領域に分割して、該短冊状の領域をその長
   手方向に沿う第１方向に略直交する第２方向に配列的に
   形成したマスクを用い、該短冊状の領域を前記部分パタ
   ーンとして露光することを特徴とする請求項１に記載の
   露光方法。
3. 【請求項３】 前記マスクを少なくとも３つの支持位置
   で略水平に支持するとともに、該支持位置の２つを通る
   第３方向と前記第１方向が略平行となるように該マスク
   を支持した状態で露光することを特徴とする請求項２に
   記載の露光方法。
4. 【請求項４】 前記マスクを少なくとも３つの支持位置
   で略水平に支持するとともに、該支持位置の２つを通る
   第３方向についての該マスクの撓み量及び該第３方向に
   水平面内で略直交する第４方向についての該マスクの撓
   み量のうち該撓み量の大きいものに係る方向と前記第２
   方向とが略平行となるように該マスクを支持した状態で
   露光することを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
5. 【請求項５】 前記部分パターンは投影系を介して前記
   感応物体上に転写され、前記部分パターンと前記感応物
   体との位置合わせは、前記投影系の像面と前記感応物体
   とを相対移動するフォーカス調整及びレベリング調整の
   少なくとも一方を行うことによりなされることを特徴と
   する請求項１〜４の何れか一項に記載の露光方法。
6. 【請求項６】 前記マスクの支持に伴う撓み量を前記部
   分パターンの位置との関係で予め求めておき、該求めて
   おいた撓み量に基づいて、前記フォーカス調整及びレベ
   リング調整の少なくとも一方を行うことを特徴とする請
   求項５に記載の露光方法。
7. 【請求項７】 前記部分パターンの一部とこれに隣接す
   る部分パターンの一部とが重ね合わされるように露光す
   ることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の
   露光方法。
8. 【請求項８】 前記部分パターンが重ね合わされる重合
   部を露光する露光光のエネルギー分布を徐々に小さくな
   るように傾斜的に設定したことを特徴とする請求項７に
   記載の露光方法。
9. 【請求項９】 感応物体上に設定された区画領域に転写
   すべきパターンが形成されたマスクを介して露光する露
   光装置であって、 前記区画領域に転写すべきパターンが複数の部分パター
   ンに分割されて形成されたマスクを少なくとも３つの支
   持位置で略水平に支持する支持装置と、 前記支持装置に支持された前記マスクに形成された前記
   部分パターンの何れかと、前記感応物体に設定された前
   記区画領域を分割した部分区画領域の何れかとの相対的
   な位置を調整する調整装置とを備えたことを特徴とする
   露光装置。
10. 【請求項１０】 前記支持装置は、前記区画領域に転写
    すべきパターンを複数の短冊状の領域に分割して、該短
    冊状の領域をその長手方向に沿う第１方向に略直交する
    第２方向に配列的に形成したマスクを支持し、 前記調整装置は前記短冊状の領域を前記部分パターンと
    して位置調整を行うことを特徴とする請求項９に記載の
    露光装置。
11. 【請求項１１】 前記支持装置は、前記支持位置の２つ
    を通る第３方向と前記第１方向が略平行となるように前
    記マスクを支持したことを特徴とする請求項１０に記載
    の露光装置。
12. 【請求項１２】 前記支持装置は、前記支持位置の２つ
    を通る第３方向についての前記マスクの撓み量及び該第
    ３方向に水平面内で略直交する第４方向についての該マ
    スクの撓み量のうち該撓み量の大きいものに係る方向と
    前記第２方向とが略平行となるように該マスクを支持し
    たことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
13. 【請求項１３】 前記部分パターンの像を前記感応物体
    上に投影する投影系を更に備え、前記調整装置は、前記
    投影系の像面と前記感応物体とを相対移動するフォーカ
    ス調整機構及びレベリング調整機構の少なくとも一方を
    含むことを特徴とする請求項９〜１２の何れか一項に記
    載の露光装置。
14. 【請求項１４】 前記マスクの支持に伴う撓み量を前記
    部分パターンの位置との関係で予め求めて記憶された記
    憶装置と、 前記記憶装置に記憶された撓み量に基づいて、前記フォ
    ーカス調整機構及び前記レベリング調整機構の少なくと
    も一方を制御する制御装置とをさらに備えたことを特徴
    とする請求項１３に記載の露光装置。
15. 【請求項１５】 前記調整装置は、前記部分パターンの
    一部とこれに隣接する部分パターンの一部とが重ね合わ
    されるように位置調整を行うことを特徴とする請求項９
    〜１４の何れか一項に記載の露光装置。
16. 【請求項１６】 前記部分パターンが重ね合わされる重
    合部を露光する露光光のエネルギー分布を徐々に小さく
    なるように傾斜的に設定する減光装置をさらに備えたこ
    とを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。