JP2014052614A - マスク、マスクの製造方法、露光方法、デバイス製造方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位相シフト膜を用いて転写するパターンが形成されている場合に、光源から出力された光を効率よく露光光として利用することができるマスク、マスクの製造方法、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供すること。
【解決手段】転写用のパターンに対応したパターンが形成された位相シフト膜８２と、位相シフト膜８２を支持するマスク基板８０と、を有し、露光光が照射されることで、前記パターンを転写させるマスクＭである。露光光は、複数の波長を含む。位相シフト膜は、当該位相シフト膜を通過した光が、位相シフト膜が形成されていない領域を通過した光に対して半波長分ずれる基準波長が、露光光の波長分布における最も長波長側のピークに対応する波長と、最も短波長側のピークに対応する波長との間の波長となる厚みである。
【選択図】図４

Description

本発明は、マスク、マスクの製造方法、露光方法、デバイス製造方法及び露光装置に関する。

液晶表示デバイス及び半導体デバイス等の各種デバイスは、レチクルやフォトマスク等（以下、単にマスクという。）に設けられたパターンを感光基板に転写するフォトリソグラフィ工程を利用して製造されている。半導体デバイスの製造時に使用されるマスクとして、位相シフト膜でパターンを形成したハーフトーン型の位相シフトマスクがある。位相シフトマスクを用いて露光を行うことで、解像力を向上させることができる。この位相シフトマスクを液晶表示デバイスの作成に用いた技術として、例えば、特許文献１には、ハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフトーンマスク）を用いた露光方法が記載されている。特許文献１に記載の露光方法は、露光用光源から出力され、ハーフトーンマスクを通過したｉ線の光を等倍投影光学系を介してガラス基板に照射する方法である。

特開２００６−３３０６９１号公報

特許文献１に記載の露光方法は、実質的に単一波長であるｉ線の光を露光光として位相シフトマスクを用いることにより、高い解像度でパターン像をガラス基板に転写させている。一方、液晶表示デバイスを製造する露光装置では、光源としてランプを用い、複数の輝線（例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線のうち２つ以上を含む光）を露光光として用いるものがある。これにより露光装置では、高強度（大きな露光量）の露光光でパターン像を転写することができる。ここで、露光装置は、高強度な露光光を利用しつつ、高い解像度でパターン像を転写できることが求められている。

本発明の態様は、位相シフトマスクを用い、広い波長幅（すなわち実質的に単一波長ではない波長幅）を有する露光光により、高い解像度でパターン像を転写することができるマスク、マスクの製造方法、露光方法、デバイス製造方法及び露光装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、転写用のパターンに対応したパターンが形成された位相シフト膜と、前記位相シフト膜を支持するマスク基板と、を有し、露光光が照射されることで、前記パターンを転写させるマスクであって、前記露光光は、複数の波長を含み、前記位相シフト膜は、当該位相シフト膜を通過した光が、前記位相シフト膜が形成されていない領域を通過した光に対して半波長分ずれる基準波長が、前記露光光の波長分布における最も長波長側のピークに対応する波長と、最も短波長側のピークに対応する波長との間の波長となる厚みであるマスクが提供される。

本発明の第２の態様に従えば、上記に記載のマスクの製造方法であって、露光光の波長分布を検出すること、前記露光光の波長分布に基づいて、前記露光光の波長分布における最も長波長側のピークに対応する波長と、最も短波長側のピークに対応する波長との間の波長を基準波長として算出することと、前記基準波長が半波長分ずれる位相シフト膜の厚みを決定することと、決定した厚みを有し、前記パターンが形成された位相シフト膜を前記マスク基板上に形成することと、を含むマスクの製造方法が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、投影光学系でマスクのパターンを基板へ投影露光する露光方法であって、上記に記載の前記マスクを前記投影光学系に対して設定するマスク設定ステップと、前記マスク設定ステップで設定された前記マスクのパターンの像を前記投影光学系で前記基板に結像し、前記基板へ露光する露光ステップと、を含むことを特徴とする露光方法が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、転写用のパターンに対応した開口が形成された位相シフト膜を有するマスクで、基板にパターンを形成する露光方法であって、前記マスクの位相シフト膜の厚みを検出することと、前記位相シフト膜の厚みに基づいて、前記基板に照射する露光光の波長分布を調整することと、を含む露光方法が提供される。

本発明の第５の態様に従えば、上記に記載の露光方法を用いて基板を露光することと、露光された前記基板を現像して、転写された前記パターンに対応する露光パターン層を形成することと、前記露光パターン層を介して前記基板を加工することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の第６の態様に従えば、上記に記載の前記マスクを保持するマスク保持機構と、前記マスク保持機構に保持された前記マスクの視野に露光光を照射する照明光学系と、前記マスク保持機構に保持された前記マスクのパターンを投影する投影光学系と、基板を保持する基板保持機構と、前記基板と、前記投影光学系が前記マスクのパターンを投影する投影領域との少なくとも一方を移動させる移動機構と、前記投影光学系と前記マスク保持機構と前記基板保持機構との動作を制御し、前記マスクの投影像を、前記基板上に転写する制御を行う制御部と、を備える露光装置が提供される。

本発明の第７の態様に従えば、転写用のパターンに対応した開口が形成された位相シフト膜と、前記位相シフト膜を支持するマスク基板と、を有するマスクを保持するマスク保持機構と、前記マスク保持機構に保持された前記マスクの視野に露光光を照射する照明光学系と、前記照明光学系に光を供給する照明システムと、前記マスク保持機構に保持された前記マスクのパターンを投影する投影光学系と、基板を保持する基板保持機構と、前記基板と、前記投影光学系が前記マスクのパターンを投影する投影領域との少なくとも一方を移動させる移動機構と、前記マスクの前記位相シフト膜の厚みを検出する厚み検出部と、前記投影光学系と前記マスク保持機構と前記基板保持機構との動作を制御し、前記マスクの投影像を、前記基板上に転写する制御を行う制御部と、を備え、前記照明システムは、前記露光光の波長分布を調整して前記露光光の波長分布を変化させる波長調整機構を有し、前記制御部は、前記厚み検出部の検出結果に基づいて、前記波長調整機構によって前記露光光の波長分布を調整する露光装置が提供される。

本発明の態様によれば、位相シフトマスクを用い、広い波長幅（すなわち実質的に単一波長ではない波長幅）を有する露光光により、高い解像度でパターン像を転写することができるマスク、マスクの製造方法、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することができる。

図１は、実施形態に係る露光装置の斜視図である。 図２は、実施形態に係る露光装置を走査方向側から見た図である。 図３は、実施形態に係る露光装置の側面図である。 図４は、実施形態に係る露光装置に設置されるマスクの概略構成を示す断面図である。 図５は、実施形態に係る露光装置に設置される光源の波長分布を示すグラフである。 図６は、スペクトル強度比が異なる露光光ごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。 図７Ａは、スペクトル強度比が異なる露光光ごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。 図７Ｂは、スペクトル強度比が異なる露光光ごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。 図７Ｃは、スペクトル強度比が異なる露光光ごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。 図７Ｄは、スペクトル強度比が異なる露光光ごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。 図８は、位相シフト膜の膜厚ごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。 図９は、位相シフト膜の膜厚ごとのデフォーカスとｄｏｓｅ誤差との関係を示すグラフである。 図１０は、位相シフト膜の膜厚ごとのデフォーカスとｄｏｓｅ誤差との関係を示すグラフである。 図１１は、位相シフト膜の膜厚と露光光の組合せごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。 図１２は、位相シフト膜の膜厚と露光光の組合せごとのデフォーカスとｄｏｓｅ誤差との関係を示すグラフである。 図１３は、位相シフト膜の膜厚と露光光の組合せごとのデフォーカスとｄｏｓｅ誤差との関係を示すグラフである。 図１４は、位相シフト膜の膜厚と露光光の組合せごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。 図１５は、他の例の照明システムの概略構成を示す模式図である。 図１６は、波長強度調整機構の概略構成を示す模式図である。 図１７は、波長強度調整機構の透過率可変フィルタの概略構成を示す模式図である。 図１８は、他の例の照明システムの概略構成を示す模式図である。 図１９は、波長帯域調整機構の概略構成を示す模式図である。 図２０は、波長帯域調整機構の概略構成を示す模式図である。 図２１は、本実施形態に係るマスクの製造方法の手順を示すフローチャートである。 図２２は、本実施形態に係るマスクの製造方法の手順を示す模式図である。 図２３は、本実施形態に係る露光方法の手順を示すフローチャートである。 図２４は、本実施形態に係るデバイス製造方法の手順を示すフローチャートである。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下に記載の実施形態により本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
本実施形態に係る露光装置は、照明光学系及び投影光学系に対して感光基板（以下、適宜、基板という）を移動（走査）させつつ、基板にマスクのパターン（マスクパターン）を露光する走査型の露光装置である。以下においては、適宜、図に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を設定し、これらの３軸からなるＸＹＺ直交座標系を参照しつつ説明する。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸周りの回転（傾斜）方向は、それぞれ、θＸ方向、θＹ方向及びθＺ方向と表現する。

＜露光装置の概要＞
図１は、実施形態に係る露光装置ＥＸの斜視図である。図２は、実施形態に係る露光装置ＥＸを走査方向側から見た図である。図３は、実施形態に係る露光装置ＥＸの側面図である。本実施形態において、露光装置ＥＸは、マスクＭと基板（感光基板）Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを介した露光光ＥＬで基板Ｐを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）である。露光装置ＥＸはこのようなものに限定されず、例えば、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）であってもよい。

露光装置ＥＸは、マスクステージ１と、基板ステージ２と、マスクステージ駆動システム３と、基板ステージ駆動システム４と、照明システムＩＳと、投影システムＰＳと、制御装置５とを備えている。また、露光装置ＥＸは、ボディ１３を備えている。ボディ１３は、ベースプレート１０と、第１コラム１１と、第２コラム１２とを有する。ベースプレート１０は、例えばクリーンルーム内の支持面（例えば床面）ＦＬ上に防振台ＢＬを介して配置される。第１コラム１１は、ベースプレート１０上に配置される。第２コラム１２は、第１コラム１１上に配置される。ボディ１３は、投影システムＰＳ、マスクステージ１及び基板ステージ２のそれぞれを支持する。投影システムＰＳは、定盤１４を介して第１コラム１１に支持される。マスクステージ１は、第２コラム１２に対して移動可能に支持される。基板ステージ２は、ベースプレート１０に対して移動可能に支持される。

マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスのパターンが形成された位相シフト膜を含む。マスクＭについては、後述する。基板Ｐは、基材と、その基材の表面に形成された感光膜（塗布された感光剤）とを含む。基材は、大型のガラスプレートを含み、その外径、一辺の長さ又は対角長（対角線の長さ）は、例えば５００ｍｍ以上である。本実施形態においては、一例として、基板Ｐの基材の一辺が約２０００ｍｍの矩形形状のガラスプレートを用いる。

露光装置ＥＸは、照明光学系としての照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７を複数個（本実施形態では７個）有する照明システムＩＳと、投影光学系としての投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を複数個（本実施形態では７個）有する投影システムＰＳとを備える。なお、照明モジュール及び投影モジュールの数は７個に限定されず、例えば、照明システムＩＳが照明モジュールを１１個有し、投影システムＰＳが投影モジュールを１１個有してもよい。

照明システムＩＳは、超高圧水銀ランプを用いた光源１７と、光源１７から出射された光を反射する楕円鏡１８と、楕円鏡１８からの光の少なくとも一部を反射するダイクロイックミラー１９と、ダイクロイックミラー１９からの光の進行を遮断可能なシャッタ装置と、ダイクロイックミラー１９からの光が入射するコリメートレンズ２１Ａ及び集光レンズ２１Ｂを含むリレー光学系２１と、所定波長領域の光のみを通過させる干渉フィルタ２２と、リレー光学系２１からの光を分岐して、複数の照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７のそれぞれに供給するライトガイドユニット２３と、を備えている。それぞれの照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７は、いずれも同様の構造である。

照明システムＩＳは、所定の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に露光光ＥＬを照射することができる。照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７は、各照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７から出射される露光光ＥＬの照射領域に含まれている。照明システムＩＳは、異なる７個の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７のそれぞれを露光光ＥＬで照明する。照明システムＩＳは、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７のそれぞれに配置されるマスクＭの部分的な領域を、均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。

本実施形態では、照明システムＩＳから射出される露光光ＥＬとして、例えば、超高圧水銀ランプを用いた光源１７から出射される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）を用いる。このように、本実施形態では、露光光ＥＬの光源１７として超高圧水銀ランプを用いるが、露光光の光源はこれに限定されるものではない。例えば、露光光ＥＬの光源１７としてキセノンランプ又はＬＥＤ（Light Emitting Diode）等を用いることができる。また、光源１７としては、波長が異なる複数種類のレーザ光源を組み合わせたユニットを用いることができる。本実施形態の露光光ＥＬは、単一波長の光ではなく、所定の範囲の波長分布を有する光である。露光光ＥＬは、ブロードな波長の光、波長分布のピークを複数備える光を用いることができる。つまり、露光装置ＥＸは、光源１７として、波長分布が所定の範囲となる光を出力する種々の光源を用いることができる。

投影システムＰＳは、露光光ＥＬで照射されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影するシステムである。投影システムＰＳが有する投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７は、所定の投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に、それぞれ所定の倍率でパターンの像を投影する。それぞれの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７は、各投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７から出射された露光光ＥＬが照射される領域である。投影システムＰＳは、異なる７個の投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７にそれぞれマスクＭに形成されたパターン（マスクパターン）の像を投影する。投影システムＰＳは、基板Ｐのうち投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に配置された部分に、マスクパターンの像を所定の投影倍率で投影する。

各投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７は、いずれも同様の構造なので、投影モジュールＰＬ１を例として説明する。投影モジュールＰＬ１は、図３に示すように、像面調整部３３と、シフト調整部３４と、２組の反射屈折型光学系３１、３２と、視野絞り３５と、スケーリング調整部３６とを備えている。照明領域ＩＲ１に照射され、マスクＭを通過した露光光ＥＬは、焦点位置調整機構としての像面調整部３３に入射する。像面調整部３３は、投影モジュールＰＬ１の像面の位置（Ｚ軸、θＸ及びθＹ方向に関する位置）を調整することができる。像面調整部３３は、投影モジュールＰＬ１のＺ軸方向における像面の位置を調整することにより、投影モジュールＰＬ１の焦点位置を調整することができる。像面調整部３３は、マスクＭ及び基板Ｐに対して光学的にほぼ共役な位置に配置されている。像面調整部３３は、第１光学部材３３Ａ及び第２光学部材３３Ｂと、第２光学部材３３Ｂに対して第１光学部材３３Ａを移動させることができる光学系駆動装置とを備えている。

第１光学部材３３Ａと第２光学部材３３Ｂとは、気体軸受により、所定のギャップを介して対向する。第１光学部材３３Ａ及び第２光学部材３３Ｂは、露光光ＥＬを透過するガラス板であり、それぞれくさび形状を有する。図１に示す制御装置５は、光学系駆動装置を動作させて、第１光学部材３３Ａと第２光学部材３３Ｂとの位置関係を調整することにより、投影モジュールＰＬ１の像面の位置を調整することができる。像面調整部３３を通過した露光光ＥＬは、シフト調整部３４に入射する。

シフト調整部３４は、基板Ｐの表面におけるマスクＭのパターンの像をＸ軸方向及びＹ軸方向にシフトさせることができる。シフト調整部３４を透過した露光光ＥＬは、１組目の反射屈折型光学系３１に入射する。反射屈折型光学系３１は、マスクＭのパターンの中間像を形成する。反射屈折型光学系３１から射出された露光光ＥＬは、視野絞り３５に入射する。視野絞り３５は、反射屈折型光学系３１により形成されるマスクパターンの中間像の位置に配置されている。視野絞り３５は、投影領域ＰＲ１を規定する。本実施形態において、視野絞り３５は、基板Ｐ上における投影領域ＰＲ１を台形状に規定する。視野絞り３５を通過した露光光ＥＬは、２組目の反射屈折型光学系３２に入射する。

反射屈折型光学系３２は、反射屈折型光学系３１と同様の構造である。反射屈折型光学系３２から射出された露光光ＥＬは、スケーリング調整部３６に入射する。スケーリング調整部３６は、マスクパターンの像の倍率（スケーリング）を調整することができる。スケーリング調整部３６を介した露光光ＥＬは、基板Ｐに照射される。本実施形態において、投影モジュールＰＬ１は、マスクパターンの像を、基板Ｐの表面に正立等倍で投影するが、これに限定されるものではない。例えば、投影モジュールＰＬ１は、マスクパターンの像を拡大又は縮小したり、倒立で投影したりしてもよい。投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７は、いずれも同等の構造である。

マスクステージ１は、マスクＭを保持した状態で、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対して移動させる装置である。マスクステージ１は、マスクＭを保持可能なマスク保持部１５を有する。マスク保持部１５は、マスクＭを真空吸着可能なチャック機構を含み、マスクＭを脱着できる。マスク保持部１５は、マスクＭの投影システムＰＳ側の面（パターン形成面）とＸ軸及びＹ軸を含むＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを保持する。露光装置ＥＸは、マスク保持部１５を含むマスクＭを保持する各種機構がマスク保持機構となる。

図２に示すマスクステージ駆動システム３は、マスクステージ１を移動させるシステムである。マスクステージ駆動システム３は、例えばリニアモータを含み、第２コラム１２のガイド面１２Ｇ上においてマスクステージ１を移動可能である。マスクステージ１は、マスクステージ駆動システム３の作動により、マスク保持部１５でマスクＭを保持した状態で、ガイド面１２Ｇ上を、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。

基板ステージ２は、基板Ｐを保持するとともに、パターン転写装置としての照明システムＩＳ及び投影システムＰＳから照射される露光光ＥＬの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐを走査方向（Ｘ軸方向）に移動させる。基板ステージ２は、基板Ｐを保持可能な基板保持部１６を有する。基板保持部１６は、基板Ｐを真空吸着可能なチャック機構を含み、基板Ｐが脱着できるようになっている。基板保持部１６は、基板Ｐの表面（露光面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。露光装置ＥＸは、基板保持部１６を含む基板Ｐを保持する各種機構が基板保持機構となる。

基板ステージ駆動システム４は、基板ステージ２を移動させるシステムである。基板ステージ駆動システム４は、例えばリニアモータを含み、ベースプレート１０のガイド面１０Ｇ上において基板ステージ２を移動可能である。基板ステージ２は、基板ステージ駆動システム４が動作することにより、基板保持部１６で基板Ｐを保持した状態で、図２に示すガイド面１０Ｇ上を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６方向に移動可能である。

図１及び図２に示すように、干渉計システム６は、マスクステージ１の位置情報を計測するレーザ干渉計ユニット６Ａと、基板ステージ２の位置情報を計測するレーザ干渉計ユニット６Ｂとを有する。レーザ干渉計ユニット６Ａは、マスクステージ１に配置された計測ミラー１Ｒを用いて、マスクステージ１の位置情報を計測可能である。レーザ干渉計ユニット６Ｂは、基板ステージ２に配置された計測ミラー２Ｒを用いて、基板ステージ２の位置情報を計測可能である。本実施形態において、干渉計システム６は、レーザ干渉計ユニット６Ａ、６Ｂを用いて、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向に関するマスクステージ１及び基板ステージ２それぞれの位置を計測可能である。

図２、図３に示す、マスク側計測システムとしての第１検出システム７は、マスクＭの投影システムＰＳ側における面（パターン形成面）のＺ軸方向における位置を検出する。第１検出システム７は、いわゆる斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムであり、図３に示すように、マスクステージ１に保持されたマスクＭの投影システムＰＳ側の面と対向配置される複数の検出器７Ａ〜７Ｆを有する。検出器７Ａ〜７Ｆのそれぞれは、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に検出光を照射する投射部と、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に配置されたマスクＭの下面（投影システムＰＳ側における表面）からの検出光を受光可能な受光部とを有する。第１検出システム７は、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に配置されたマスクＭの下面におけるＺ軸方向の位置が変化した場合、そのマスクＭの下面のＺ軸方向における変位量に応じて、受光部に対する検出光の入射位置がＸ軸方向に変位する。検出器７Ａ〜７Ｆのそれぞれは、これらの受光部に対する検出光の入射位置の変位量に対応する信号を制御装置５に出力する。制御装置５は、検出器７Ａ〜７Ｆのそれぞれの受光部からの信号に基づいて、検出領域ＭＺ１〜ＭＺ６に配置されたマスクＭの下面のＺ軸方向における位置を求めることができる。

図２、図３に示す、基板側計測システムとしての第２検出システム８は、基板ステージ２、より具体的には基板ステージ２が有する基板保持部１６の基板保持面１６Ｐに保持された基板Ｐの表面（露光面）Ｐｐの位置に関する情報を少なくとも計測する。本実施形態において、第２検出システム８は、基板保持部１６の基板保持面１６Ｐに保持された基板Ｐの裏面（反露光面）Ｐｒの位置に関する情報も検出する。基板Ｐの表面Ｐｐ又は裏面Ｐｒの位置に関する情報を基板位置情報という。基板位置情報は、基板Ｐの表面Ｐｐ又は裏面ＰｒのＺ軸方向における位置に関する情報を含む。Ｚ軸方向は、基板保持面１６Ｐと直交する方向であり、投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７が基板Ｐに照射する露光光ＥＬの光軸と平行な方向である。

第２検出システム８は、いわゆる斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムであり、図３に示すように、基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面と対向配置される複数の検出器８Ａ〜８Ｄを有する。第２検出システム８は、４個の検出器８Ａ〜８Ｄを有するが、検出器８Ａ〜８Ｄの数はこれに限定されるものではない。検出器８Ａ〜８Ｄのそれぞれは、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ４に検出光を照射する投射部と、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ４に配置された基板Ｐの表面からの検出光を受光可能な受光部とを有する。第２検出システム８は、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ４に配置された基板Ｐの表面におけるＺ軸方向の位置が変化した場合、その基板Ｐの表面のＺ軸方向における変位量に応じて、受光部に対する検出光の入射位置がＸ軸方向に変位する。検出器８Ａ〜８Ｄのそれぞれは、これらの受光部に対する検出光の入射位置の変位量に対応する信号を制御装置５に出力する。制御装置５は、検出器８Ａ〜８Ｄのそれぞれの受光部からの信号に基づいて、検出領域ＰＺ１〜ＰＺ４に配置された基板Ｐの表面Ｐｐ及び裏面ＰｒのＺ軸方向における位置を求めることができる。

アライメントシステム９は、基板Ｐに設けられた位置検出用のマークとしてのアライメントマークを検出し、その位置を計測する。アライメントマークの位置は、例えば、露光装置ＥＸのＸＹ座標系における位置である。アライメントマークは、露光によって基板Ｐに転写されて、基板Ｐの表面に設けられる。本実施形態において、アライメントシステム９は、投影システムＰＳに対してＸ軸方向（走査方向）の−Ｘ側に配置されている。

アライメントシステム９は、いわゆるオフアクシス方式のアライメントシステムである。図３に示すように、アライメントシステム９は、基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面と対向配置される複数（本実施形態では６個）の検出器９Ａ〜９Ｆを有する。検出器９Ａ〜９Ｆのそれぞれは、検出領域ＳＡ１〜ＳＡ６に検出光を照射する投射部と、検出領域ＳＡ１〜ＳＡ６に配置されたアライメントマークの光学像を取得する顕微鏡及び受光部とを有する。検出器９Ａ〜９Ｆ及び検出領域ＳＡ１〜ＳＡ６は、走査方向と直交する方向、すなわちＹ軸の方向に配列されている。

図１、図３に示すように、露光装置ＥＸは、空間像計測装置（ＡＩＳ：Aerial Image Sensor）４０を有している。空間像計測装置４０は、投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７のディストーション等の収差を計測して、投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を最適な状態とするために用いられる。図３に示すように、空間像計測装置４０は、基準部材４３と、空間像計測用受光装置４６とを有している。基準部材４３は、基板ステージ２の投影システムＰＳ側における表面に配置されている。より具体的には、基準部材４３は、基板ステージ２の基板保持部１６に対して−Ｘ側に配置されている。基準部材４３が配置される位置はこれに限定されるものではない。

基準部材４３の投影システムＰＳ側における表面４４は、基板保持部１６に保持された基板Ｐの表面とほぼ同一の平面内に配置される。また、基準部材４３の表面４４には、投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７からの露光光ＥＬを透過する透光部４５が設けられている。基準部材４３の下方（基板ステージ２の内部側）には、透光部４５を透過した光が入射するレンズ系４７と、レンズ系４７を通過した光を受光する受光素子としての光センサ４８とを有する。光センサ４８は、透光部４５を透過し、レンズ系４７を通過した光を受光する。本実施形態において、光センサ４８は、例えば、撮像素子（ＣＣＤ：Charge Coupled Device）を含む。光センサ４８は、受光した露光光の光量に応じた信号を制御装置５に出力する。

制御装置５は、露光装置ＥＸの動作を制御するとともに、本実施形態に係る露光方法を実行する。制御装置５は、例えば、コンピュータであり、処理部５Ｐと、記憶部５Ｍと、入出力部５ＩＯとを有する。処理部５Ｐは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。記憶部５Ｍは、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）若しくはハードディスク装置又はこれらを組み合わせたものである。入出力部５ＩＯは、照明システムＩＳ、投影システムＰＳ、干渉計システム６、アライメントシステム９、マスクステージ駆動システム３、基板ステージ駆動システム４及び空間像計測装置等の機器類と接続するためのインターフェース、入力ポート及び出力ポート等を備えている。

処理部５Ｐは、入出力部５ＩＯを介して露光装置ＥＸの機器類の動作を制御したり、機器類の状態に関する情報又は機器類の出力等を取得したり、本実施形態に係る焦点位置補正方法及び露光方法を実行したりする。記憶部５Ｍは、露光装置ＥＸの機器類の動作を制御するために必要な情報、本実施形態に係る焦点位置補正方法に必要な情報及び本実施形態に係る露光方法に必要な情報等を記憶している。

基板Ｐの露光時において、露光装置ＥＸの動作の少なくとも一部は、予め定められている露光に関する制御情報（露光制御情報）に基づいて実行される。露光制御情報は、露光装置ＥＸの動作を規定する制御命令群を含み、露光レシピとも呼ばれる。以下の説明において、露光に関する制御情報を適宜、露光レシピ、と称する。露光レシピは、制御装置５に予め記憶されている。少なくとも基板Ｐの露光時（マスクＭ及び基板Ｐに対する露光光ＥＬの照射動作時）における露光装置ＥＸの動作条件は、露光レシピによって予め決定されている。制御装置５は、露光レシピに基づいて、露光装置ＥＸの動作を制御する。

露光レシピは、基板Ｐの露光時におけるマスクステージ１及び基板ステージ２の移動条件を含む。基板Ｐの露光時、制御装置５は、露光レシピに基づいて、マスクステージ１及び基板ステージ２を移動する。露光装置ＥＸは、マルチレンズ型スキャン露光装置であり、基板Ｐの露光対象領域の露光時において、マスクＭ及び基板Ｐは、ＸＹ平面内の所定の走査方向に移動される。制御装置５は、露光レシピに基づいて、マスクＭと基板Ｐとを走査方向に同期移動しながらマスクＭの下面（投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７側の面）のパターン領域（パターンが形成された領域）に露光光ＥＬを照射して、そのパターン領域を介して基板Ｐの表面の露光対象領域に露光光ＥＬを照射して、それら露光対象領域を露光する。

基板Ｐ上に設けられた複数の露光対象領域に対する露光処理は、露光対象領域を投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐの表面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させるとともに、マスクＭのパターン領域を照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭの下面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させながら実行される。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＸ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＸ軸方向とする。

例えば、基板Ｐの表面が複数の領域に分割されることにより形成される複数の露光対象領域のうち１個を露光する場合、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐの投影領域ＰＲ１をＸ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＸ軸方向への移動と同期して、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭのパターン領域をＸ軸方向に移動しながら、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に露光光ＥＬを照射して、マスクＭからの露光光ＥＬを、投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を介して投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射する。このようにすることで、基板Ｐの露光対象領域は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射された露光光ＥＬで露光され、マスクＭのパターン領域に形成されたパターンの像が、基板Ｐの露光対象領域に投影される。

例えば、露光対象領域の露光が終了した後、次の露光対象領域を露光するために、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が次の露光対象領域の露光開始位置に配置されるように、基板ステージ２を制御して、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板ＰをＸＹ平面内の所定方向に移動する。また、制御装置５は、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域の露光開始位置に配置されるように、マスクステージ１を制御して、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭを移動する。そして、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が次の露光対象領域の露光開始位置に配置され、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域の露光開始位置に配置された後、制御装置５は、次の露光対象領域の露光を開始する。制御装置５は、マスクステージ１が保持するマスクＭと基板ステージ２が保持する基板ＰとをＸ軸方向に同期移動しながら基板Ｐに露光光ＥＬを照射する動作と、次の露光対象領域を露光するために、基板ＰをＸＹ平面内の所定方向（例えばＸ軸方向）にステッピング移動する動作を繰り返しながら、基板Ｐ上に設けられた複数の露光対象領域を、マスクＭに設けられたパターン及び投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７を介して順次露光する。

なお、本実施形態の露光装置ＥＸは、照明光学系及び投影光学系を固定的に配置し、マスクＭ及び基板Ｐを照明光学系及び投影光学系に対して移動させることで、マスクＭ及び基板Ｐと照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７及び投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７とを相対的に移動（走査）させたが、これに限定されない。例えば、マスクＭ及び基板Ｐを固定的に配置し、照明光学系及び投影光学系を移動させてマスクＭ及び基板Ｐと照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７及び投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７とを相対的に移動（走査）させる機構としてもよい。

（マスク）
次に、露光装置ＥＸで露光に用いることができるマスクの一例について説明する。図４は、実施形態に係る露光装置に設置されるマスクの概略構成を示す断面図である。本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭとして位相シフトマスクが設置されている。マスクＭは、図４に示すように、マスク基板８０と、位相シフト膜８２とを有する。

マスク基板８０は、露光光に対して透過率が高い石英等の材料で作製された平板である。位相シフト膜８２は、例えば、ＭｏＳｉＯＮで形成された薄膜である。位相シフト膜８２は、露光光に対する透過率が２％以上１０％以下、好ましくは４％以上６％以下であり、マスク基板８０に比べて低い透過率で露光光を透過させる。マスク基板８０の一方の表面には、位相シフト膜８２によって、基板に転写するパターンが形成されている。つまり。マスク基板８０には、転写するパターンに対応して位相シフト膜８２が配置されていない領域と位相シフト膜８２が配置された領域とがある。具体的には、図４に示すように、マスク基板８０は、位相シフト膜８２が配置されている面に、位相シフト膜８２が配置されていないマスク面８１ａと、位相シフト膜８２が配置されているマスク面８１ｂとを含む。

これにより、マスクＭは、マスク面８１ａを通過した後、位相シフト膜８２の膜厚と等しい距離の空気中通過した光８４と、マスク面８１ｂを通過した後、位相シフト膜８２を通過した光８６とを異なる位相とする。つまり、マスクＭは、マスク面８１ａを通過した光８４と、位相シフト膜８２を通過した光８６との、マスクＭを通過した後の位相を、互いに異なる位相とする。

なお、本実施形態では、マスク面８１ａを通過後に位相シフト膜８２の膜厚と等しい距離の空気中を通過した光８４と、マスク面８１ｂを通過後に位相シフト膜８２を通過した光８６との位相差が１８０°となる波長、すなわち位相シフト膜８２による露光光の位相のシフト量（位相のずれ量）が１８０°となる波長を、当該マスクＭの「基準波長」と呼ぶこととする。したがって、マスクＭでは、マスク面８１ａを通過した基準波長の光８４の位相と、位相シフト膜８２を通過した基準波長の光８６の位相とが互いに１８０°ずれる、つまり半波長分ずれる。

ここで、マスクＭは、基準波長をλとし、位相シフト膜８２の膜厚をｔとし、位相シフト膜８２の基準波長λに対する屈折率をｎ_λとすると、次式の関係を満足する。

上記式によると、所定の屈折率ｎ_λに対し、位相シフト膜８２の厚みｔを変化させると、基準波長λが変化し、基準波長λを変化させると、位相シフト膜８２の厚みｔが変化する。

以下、図５から図１４を用いて、マスクＭについてより詳細に説明する。図５は、実施形態に係る露光装置に設置される光源１７から供給される光の波長分布を示すグラフである。本実施形態の露光装置ＥＸは、光源１７として例えば水銀ランプ（高圧水銀ランプ）を用いる。ここで、水銀ランプは、図５に示すように、出力する光の波長に幅があり、波長に依存した強度分布を有する光を出力する。具体的には、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）に強度のピークが形成される波長分布（スペクトルの強度分布）を有する光を出力する。露光装置ＥＸは、光源１７から出力された光の経路に干渉フィルタ２２を配置し、干渉フィルタ２２を通過させることで露光光として所定範囲の波長の光とする。つまり、露光装置ＥＸは、干渉フィルタ２２で所定範囲から外れる波長の光を実質的に除去する。これにより、露光装置ＥＸは、図５に示す出力分布の光のうち、所定の範囲の波長、例えば、ｉ線、ｈ線、ｇ線を含む３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長範囲の光を露光光として用いることができる。なお、露光装置ＥＸは、干渉フィルタ２２等を用いて所定の波長範囲に設定された露光光の波長ごとの強度分布（スペクトルの強度比）を、調整可能とされているが、その機構については、後述する。

ここで、本実施形態のマスクＭでは、位相シフト膜８２の基準波長λが、露光光の波長分布における最も長波長側のピークに対応する波長と、最も短波長側のピークに対応する波長との間の波長とされている。ここで、露光光の波長分布におけるピークとは、波長に対する強度の変化が極大値となり、かつ、その強度が所定値以上の大きさを示すものである。本実施形態では、光源１７から出力されるｉ線、ｈ線、ｇ線等の輝線に対応する波長が、波長分布のピークに対応する波長に相当する。すなわち、露光光がｉ線、ｈ線、ｇ線を含む場合、位相シフト膜８２の基準波長λは、ｉ線とｇ線との間の波長に設定される。なお、他にも、例えば、光源にＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む場合、当該ＬＥＤから出力される光の中で強度が最も大きくなる波長がピークに対応する波長に含まれる。光源にＬＤ（Laser Diode）を含む場合、当該ＬＤから出力される光の中で強度が最も大きくなる波長がピークに対応する波長となる。

次に、図６は、スペクトル強度比が異なる露光光ごとのデフォーカスとＮＩＬＳ（Normalized Image Log-Slope）との関係を示すグラフである。ここで、図６は、露光光の波長分布、つまりスペクトル強度比を種々の割合とした場合について、デフォーカスとＮＩＬＳとの関係を算出（シミュレーション）した結果を示している。ここで、マスクＭのパターンは、ラインパターンに設定されている。また、シミュレーション結果に示すデフォーカス値は、波長λと開口数ＮＡを用いて、λ／２（ＮＡ）^２で規格化している。マスクＭのパターンとデフォーカスの定義は、以下の実施例でも同様の規定となる。図６は、基準波長λがｉ線（波長３６５ｎｍ）となる膜厚のマスクに露光光を入射させた場合のデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を算出した結果である。なお、図６では、露光光のスペクトル強度比としてｉ線とｇ線との強度比をパラメータとして考慮している。また、図６には、比較のためにバイナリマスク、つまり、位相シフト膜８２に換えて、遮光膜（Ｃｒ等で形成され、露光光を実質的に１００％遮光する膜）によってパターンを形成したマスクを用いた場合についても、デフォーカスとＮＩＬＳとの関係を算出した結果を示している。

ここで、図６の位相シフトマスクを用いた場合とバイナリマスクを用いた場合の算出結果を比較する。つまり、図６の（i-only）と（i-binary）との比較、または（g-only）と（g-binary）との比較を行う。この比較によると、基準波長λがｉ線（波長３６５ｎｍ）となる膜厚の位相シフト膜８２を備えるマスクＭを用いた場合、各輝線（ｉ線、ｇ線）に関して、バイナリマスクを用いる場合よりも、ＮＩＬＳ相対値を向上させることができることがわかる。

ここで、図６に示すグラフは、位相シフト膜８２の基準波長λがｉ線（波長３６５ｎｍ）となる膜厚に設定したため、ｉ線のみの光（i-only）を用いた場合に、デフォーカスが０のときを対称軸として、デフォーカスに対してＮＩＬＳが対称的に変化する。このため、図６に示すマスクＭの場合、ｉ線のみの光（i-only）を用い、フォーカス位置をベストフォーカスの位置とすることで、高品質な像を基板に転写させることができる。また、ｇ線のみの光（ｇ-only）を用いた場合、ベストフォーカスの位置がプラスのデフォーカス側（図６中、右側）にずれる。

露光装置ＥＸは、図５に示すように光源１７として、ブロードな光を出力する。このため、ｉ線のみの光（i-only）またはｇ線のみの光（ｇ-only）を露光光とすると、光源１７から出力される光のうちの大部分の光を露光に利用しないことになるため、光源から出力される光の強度に対する露光光として使用できる光の強度の割合が低くなる。

これに対して、露光光としてｉ線とｇ線の両方を含む光を用いた場合、その露光光に含まれるｉ線とｇ線の強度比に応じて、図６に示すように、ベストフォーカスの位置が変化する。図６は、ｉ線とｇ線との強度比（割合）をｉ線：ｇ線＝１：１．５とした場合、ｉ線：ｇ線＝１：１とした場合、ｉ線：ｇ線＝１：０．５とした場合について算出した結果を示している。これによると、波長分布（スペクトルの強度分布）に複数のピークを含む露光光を用いる場合、その複数のピークの強度比に依存して、その露光光によるベストフォーカス位置が、基準波長に対応するベストフォーカス位置からずれてしまうことがわかる。

図７Ａから図７Ｄは、それぞれスペクトル強度比が異なる露光光ごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。図７Ａから図７Ｄは、それぞれマスクの基準波長λを異なる波長とした以外は、図６と同様の条件で各計算を行った結果を示している。図７Ａは、マスクの基準波長λを３８５ｎｍとした場合の結果である。図７Ｂは、マスクの基準波長λを４００ｎｍとした場合の結果である。図７Ｃは、マスクの基準波長λを４１５ｎｍとした場合の結果である。図７Ｄは、マスクの基準波長λを４３６ｎｍとした場合の結果である。なお、図７Ｄは、基準波長λが４３６ｎｍとした場合であり、この基準波長は、露光光の一つのピークに対応するｇ線の波長と一致する。

ここで、本実施形態のマスクは、図６、図７Ａから図７Ｄに示すように、位相シフト膜の基準波長を、露光光のピークとずらすことでより高い解像度でパターン像を転写させることができる。具体的には、光源としてｉ線とｇ線の両方を含む光を用いた場合、図７Ａから図７Ｃに示す結果の方が、図６または図７Ｄに示す結果よりも、バイナリマスクを用いた場合のベストフォーカスに近い位置でＮＩＬＳを高くすることができている。これにより、バイナリマスクの場合よりも高い解像度でパターン像を転写させることができる。また、露光装置ＥＸは、実質的に単一波長ではない広い波長幅を有する露光光を用いることができるため、高い解像度でパターン像を転写させつつ、光源からの出力光を効率よく露光光として利用することができる。

ここで、マスクＭは、実質的にｉ線のみを含む露光光（i-only）によりバイナリマスクを用いて露光を行う場合よりもＮＩＬＳが高くなるように、位相シフト膜８２の厚さ、換言すると位相シフト膜８２の基準波長λが設定されていることが好ましい。あるいは、所定の膜厚および基準波長λに設定された位相シフト膜８２を有するマスクＭに対して、露光装置ＥＸでは、実質的にｉ線のみを含む露光光（i-only）によりバイナリマスクを用いて露光を行う場合よりもＮＩＬＳが高くなるように、露光光のスペクトル強度比を設定することが好ましい。これにより、光源からの出力光を効率よく露光光として利用するとともに、広い波長幅、すなわち実質的に単一波長ではない波長幅を有する露光光により、高い解像度でパターン像を転写することができる。

次に、図８は、位相シフト膜の膜厚ごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。図８は、露光光のｉ線とｇ線との強度比をｉ線：ｇ線＝１：１とし、基準波長λがそれぞれ３６５ｎｍ、３８５ｎｍ、４００ｎｍ、４１５ｎｍ、４３６ｎｍとなる膜厚の位相シフト膜のマスクで露光を行った場合のデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を算出した結果である。なお、図８は、同じ光源でマスクとしてバイナリマスクを用いた場合のベストフォーカスの位置をデフォーカス＝０の位置とした。図８に示すように、基準波長を調整することで、デフォーカスとＮＩＬＳとの関係を調整することができる。

（マスクの位相シフト膜の膜厚の設計方法）
次に、位相シフト膜８２の膜厚の設計方法の一例を説明する。ここで、膜厚ｔ、基準波長λのときの位相差Δφは、次式を満足する。ここで、位相差Δφは、位相シフト膜８２による露光光の位相シフト量に相等し、マスクＭのマスク面８１ａを通過後に膜厚ｔと等しい距離の空気中を通過した光８４と、マスク面８１ｂと通過後に位相シフト膜８２を通過した光８６との位相差である。

上記式を全微分とすると、次式となる。ただし膜厚ｔは定数とした。

ここで、上記式の右辺の（ｄｎ_λ／λ）／（ｎ_λ−１）は、ｄλ／λに対して約２桁小さい値となる。したがって、所定の膜厚の位相シフト膜では、ある波長での位相シフト量が、その波長の基準波長λに対する変化分ｄλの比（ｄλ／λ）にほぼ比例した量だけ、１８０°からずれた値となることがわかる。

ここで、位相シフト膜８２の基準波長は、露光装置ＥＸの露光光の波長範囲に含まれることが好ましい。このように基準波長を設定することで、マスクＭを用いた場合のパターン像のデフォーカスに対するＮＩＬＳの分布最適化することができる。

一例として、位相シフト膜８２の基準波長λを、露光光に含まれる波長の単純平均波長に設定することができる。単純平均波長は、次式で算出することができる。ここで、λshortは、露光光に含まれる波長のうち最も短い波長（最短波長）であり、λlongは、露光光に含まれる波長のうち最も長い波長（最長波長）である。

また、露光光の波長分布（スペクトルの強度分布）に複数のピークがある場合、位相シフトマスク８２の基準波長λは、露光光の強度が所定のしきい値以上となるピークに対応する波長の和を当該ピーク波長の数で除算した波長とすることもできる。

また、基準波長λは、露光光の波長分布に基づいて、波長ごとの強度に基づいて重み付けした重み付き平均として算出してもよい。具体的には、強度をｗとし、露光光の波長分布のピークの波長など波長分布の代表となる（露光光の主な波長となる）複数の波長と強度との関係を抽出して算出する場合、次式で算出することができる。

また、強度をｗ（λ）とし、露光光の波長範囲のうち最も短い波長λｓから最も長い波長λｌまでの範囲で積分する場合は、次式で算出することができる。

なお、マスクの設計方法としては、露光光の波長分布に基づいて、基準波長を調整してデフォーカスとＮＩＬＳとの関係の演算を行い、デフォーカスの正負のそれぞれの変化に対して、ＮＩＬＳが対称に変化し、または、露光光の波長分布に基づいて、基準波長を調整してデフォーカスとｄｏｓｅ誤差との関係の演算を行い、プロセスウィンドウ（Process window）から見たＤＯＦ（Depth of Focus）が最大となる波長を基準波長とすることが好ましい。上記条件をみたすことで、より高い質の像を転写することができる。

基準波長は、露光光に含まれる最も短い波長と露光光の平均波長との間の波長とすることが好ましい。露光光に含まれる最も短い波長をλshortとし、露光光の平均波長をλ（上棒）とした場合、次式を満足する値を基準波長λとすることが好ましい。

基準波長が上記範囲を満たすことで、上述した、デフォーカスの正負のそれぞれの変化に対して、ＮＩＬＳが対称に変化し、Process windowから見たＤＯＦ（Depth of Focus）が最大となる波長を満たしやすくすることができる。

また、露光装置ＥＸ及びマスクＭは、対象とする露光光を、単一波長の光ではなく、所定の波長幅の波長分布を有する光であればよいが、複数のピークを備える強度分布の光とすることが好ましい。これにより、上述した調整、設定を好適に行うことができる。また、露光光は、２つのピークの波長が５ｎｍ以上離れていることが好ましい。５ｎｍ以上離れている２つのピーク波長とずれた波長を基準波長とした膜厚とすることで、両方のピークに対応した膜厚とすることができ、いずれかのピークに一致させた場合よりも質の高い像を転写させることができる。また、露光光は、２つのピークの波長が３０ｎｍ以上離れていることが好ましい。３０ｎｍ以上離れている２つのピーク波長とずれた波長を基準波長とした膜厚とすることで、両方のピークに対応した膜厚とすることができ、いずれかのピークに一致させた場合よりも質の高い像を転写させることができる。

また、露光光は、ｉ線、ｈ線、ｇ線のうち少なくとも２つの波長を含むことが好ましい。露光光として、上記成分の光を用いることで、光源から出力された光を効率よく利用することができる。また、露光光は、波長幅が３０ｎｍ以上であることが好ましい。これにより、基準波長を露光光の波長分布のピークとピークの間の波長つまり、露光光の波長分布における最も長波長側のピークに対応する波長と、最も短波長側のピークに対応する波長との間の波長とすることで、像質を向上させる効果をより好適に得ることができる。

また、露光装置ＥＸは、水銀ランプとＬＤの組合せを光源としてもよい。つまり、露光装置ＥＸは、露光光として、水銀ランプから出力された光とＬＤから出力された光を合わせた光を用いてもよい。このように、光源として水銀ランプとＬＤを組み合わせることで、露光光の波長分布の調整手段としてＬＤを用いることができる。これにより、ＬＤの出力を調整することで、簡単に波長分布を調整することができる。また、水銀ランプとＬＤを組み合わせることで、ＬＤで水銀ランプの輝線の波長に相当する光の強度を高くすることできる。これにより、水銀ランプを高出力の水銀ランプに切り換えなくても露光量を増加させることができる。この場合、ＬＤとしては、ＹＡＧ第３高波長（波長３５５ｎｍ）のＬＤ、出力波長が４０５ｎｍのＬＤ等を用いることが好ましい。これらのＬＤを用いることで、水銀ランプから出力された光のｉ線、ｈ線、ｇ線と合わせて、露光光の波長分布を調整しやすくすることができる。

（露光光の出力分布の調整）
露光装置ＥＸは、マスクの膜厚に基づいて、露光光の出力分布を調整することが好ましい。なお、露光光の出力分布を調整する機構については、後述する。図６及び図７Ａから図７Ｄに示すように位相シフト膜の膜厚が変化すると、ベストフォーカスの位置や、ベストｄｏｓｅの位置がずれる。また、デフォーカスとＮＩＬＳとの関係がずれるため、像質も変化する。したがって、位相シフト膜の膜厚に誤差が生じると設計値とは異なる質のパターンが転写される。

図９及び図１０は、それぞれ位相シフト膜の膜厚ごとのデフォーカスとｄｏｓｅ誤差との関係を示すグラフである。図１１は、位相シフト膜の膜厚と露光光の組合せごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。ここで、図９から図１１は、当初設計した基準波長を４００ｎｍとした場合である。図９から図１１は、当該基準波長に対して波長が一定量ずれた場合、具体的には、基準波長が３８５、４１５ｎｍとなる場合についての計算を行った。なお、基準波長の１５ｎｍずれは、膜厚の差に換算すると例えば６ｎｍとなる。

図９は、基準波長λを３８５、４００、４１５ｎｍとした場合について、それぞれラインスリットが設計線幅の場合、設計線幅に対して線幅誤差が１０％である場合、設計線幅に対して線幅誤差が−１０％である場合について、デフォーカスとｄｏｓｅ誤差との関係を算出した結果を示している。図９は、露光光の出力分布をｉ線：ｇ線＝１：１とした。次に、図１０は、図９の条件から、基準波長λが３８５、４００、４１５ｎｍのそれぞれの場合について、露光光の出力分布を調整して、デフォーカスとｄｏｓｅ誤差との関係を算出した結果を示している。具体的には、基準波長λが３８５ｎｍの場合、露光光の出力分布をｉ線：ｇ線＝１：０．８とした。基準波長λが４１５ｎｍの場合、露光光の出力分布をｉ線：ｇ線＝１：１．３とした。また、図１１は、図９および図１０に示す結果のそれぞれの条件の線幅誤差なしの場合のデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示している。

図１２及び図１３は、それぞれ位相シフト膜の膜厚と露光光の組合せごとのデフォーカスとｄｏｓｅ誤差との関係を示すグラフである。図１４は、位相シフト膜の膜厚と露光光の組合せごとのデフォーカスとＮＩＬＳとの関係を示すグラフである。図１２から図１４は、図９から図１１と基準波長が異なる場合の計算例である。ここで、図１２から図１４は、当初設計した基準波長を３６５ｎｍとした場合である。図１２から図１４は、当該基準波長に対して、波長が一定量ずれた場合、具体的には、基準波長が３５０、３８０ｎｍとなる場合についての計算を行った。図１２から図１４の構成は、図９から図１１と同様である。

図９、図１０、図１２及び図１３に示すように、膜厚誤差に基づいて、つまり基準波長λが３８５、４００、４１５ｎｍのそれぞれに応じて、露光光の出力分布（スペクトルの強度比）を調整することで、best doseの変化を抑制することができる。なお、best doseの変化を抑制するように露光光の出力分布（スペクトルの強度比）を調整すると図１１及び図１４に示すように、ＮＩＬＳの観点からのＤＯＦが減少する。したがって、露光装置ＥＸは、best doseとＤＯＦとが両立でき、像質が維持できる範囲で露光光の出力分布（スペクトルの強度比）を調整することが好ましい。

ここで、基準波長λを４００ｎｍとした場合と、３６５ｎｍとした場合を比較すると、３６５ｎｍとした場合の方が出力分布を調整する前のｄｏｓｅ誤差を少なくすることができる。したがって、マスクは、上述したように、最短の露光光に含まれる最も短い波長と、露光光の平均波長との間とすることで、膜厚誤差が生じた場合もｄｏｓｅ誤差を少なくすることができる。

（照明システムの変形例）
以下、図１５から図２０を用いて照明光学系の変形例を説明する。図１５は、他の例の照明光学系の一部の概略構成を示す模式図である。図１６は、波長強度調整機構の概略構成を示す模式図である。図１７は、波長強度調整機構の透過率可変フィルタの概略構成を示す模式図である。

図１５に示す照明システムは、波長強度調整機構１２０を備え、ダイクロイックミラー１９を備えない以外、上述した実施形態の照明システムＩＳと同様の構成である。図１５に示す照明システムは、光源１７から出射された光を反射する楕円鏡１８と、楕円鏡１８からの光が入射するコリメートレンズ２１Ａ及び集光レンズ２１Ｂを含むリレー光学系２１と、所定波長領域の光のみを通過させる干渉フィルタ２２と、リレー光学系２１からの光の対象の波長の強度を調整する波長強度調整機構１２０と、波長強度調整機構１２０からの光を分岐して、複数の照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７のそれぞれに供給するライトガイドユニット２３と、を備えている。照明システムは、楕円鏡１８からの光の進行を遮断可能なシャッタ装置をさらに設けてもよい。

波長強度調整機構１２０は、リレー光学系２１からの光（露光光）の波長分布を調整し、ライトガイドユニット２３に向けて出力する。波長強度調整機構１２０は、コリメートレンズ１２１と、ダイクロイックミラー１２２と、透過率可変フィルタ１２３ａ、１２３ｂと、ミラー１２４ａ、１２４ｂと、集光レンズ１２５ａ、１２５ｂと、ダイクロイックミラー１２６と、ミラー１２７と、リレー光学系１２８と、を有する。

コリメートレンズ１２１は、リレー光学系２１からの光Ｌ１をコリメートする。ダイクロイックミラー１２２は、光Ｌ１のうち、一部の波長の光Ｌ２を透過し、一部の波長の光Ｌ３を反射させる。具体的には、ダイクロイックミラー１２２は、しきい値の波長よりも短波長の光を透過し、しきい値の波長よりも長波長の光を反射する。

透過率可変フィルタ１２３ａ、１２３ｂは、複数のＮＤフィルタや透過率傾斜フィルタで構成されている。具体的には、透過率可変フィルタ１２３ａ、１２３ｂは、図１７に示すように、領域によって透過率が変わるフィルタである。透過率可変フィルタ１２３ａ、は、光Ｌ２の経路中に配置されている。透過率可変フィルタ１２３ｂは、光Ｌ３の経路中に配置されている。透過率可変フィルタ１２３ａ、１２３ｂは、位置を調整する調整機構を備えており、調整機構により位置を調整し、光Ｌ２、Ｌ３が通過する領域の透過率を変化させることで、透過率可変フィルタ１２３ａ、１２３ｂを通過した光Ｌ２ａ、Ｌ３ａの強度を変化させる。

ミラー１２４ａは、光Ｌ２ａを反射させる。ミラー１２４ｂは、光Ｌ３ａを反射させる。集光レンズ１２５ａは、光Ｌ２ａを集光する。集光レンズ１２５ｂは、光Ｌ３ａを集光する。

ダイクロイックミラー１２６は、一部の波長の光Ｌ２ａを透過し、一部の波長の光Ｌ３ａを反射させる。具体的には、ダイクロイックミラー１２６は、しきい値の波長よりも短波長の光を透過し、しきい値の波長よりも長波長の光を反射する。ダイクロイックミラー１２６は、光Ｌ２ａの経路と光Ｌ３ａの経路とが重なる位置に配置されており、光Ｌ２ａを透過し、光Ｌ３ａを反射させることで、２つの光を合流させ、光Ｌ１ａとする。ミラー１２７は、光Ｌ１ａを反射させる。リレー光学系１２８は、コリメートレンズ１２８ａと集光レンズ１２８ｂとを有する。リレー光学系１２８は、ミラー１２７で反射された光Ｌ１ａをコリメートレンズ１２８ａでコリメートした後、集光レンズ１２８ｂで集光する。集光された光Ｌ１ａは、ライトガイドユニット２３に入射される。

波長強度調整機構１２０は、光Ｌ１をダイクロイックミラーで波長毎に分離し、透過率可変フィルタ１２３ａ、１２３ｂでそれぞれの波長の光の強度を調整したのち、合流させることで、光Ｌ１の各波長の成分の出力を調整した光Ｌ１ａとする。また、波長強度調整機構１２０は、透過率可変フィルタ１２３ａ、１２３ｂの位置を調整し、光Ｌ２、Ｌ３が通過する領域の透過率を変化させることで、光の成分毎の強度を変化させることができ、光Ｌ１ａの出力分布を調整することができる。ここで、上記実施形態の波長強度調整機構１２０は、光Ｌ１を２つに分離したが、ダイクロイックミラー、透過率可変フィルタ等をさらに設け、３つ以上に分離し、それぞれ分離した波長毎に強度を調整することもできる。

露光装置ＥＸは、波長強度調整機構１２０を設けることで、マスクＭの膜厚に応じて、露光光の波長分布を調整することができる。これにより、露光装置は、膜厚が設計値と異なる厚み、つまり膜厚誤差がある場合や、異なる膜厚のマスクを用いて露光を行う場合であっても、そのマスクの位相シフト膜の膜厚に対応して、露光光の波長分布を調整することができる。これにより、ベストフォーカス位置や、ベストｄｏｓｅのバラツキを抑制することができ、より高い精度で露光を行うことができる。

次に、図１８は、他の例の照明光学系の一部の概略構成を示す模式図である。図１８に示す照明システムは、波長強度調整機構１２０に代えて波長強度調整機構１６０を備え、さらにリレー光学系１７６を備えている以外は、上述した図１５の照明システムと同様の構成である。図１８に示す照明システムは、光源１７から出射された光を反射する楕円鏡１８と、楕円鏡１８からの光が入射するコリメートレンズ２１Ａ及び集光レンズ２１Ｂを含むリレー光学系２１と、所定波長領域の光のみを通過させる干渉フィルタ２２と、露光光の波長分布を調整する波長強度調整機構１６０と、第１レンズ１７６ａ及び第２レンズ１７６ｂを含み、光源１７からの光と波長強度調整機構１６０から出力された光とが入射するリレー光学系１７６と、リレー光学系１７６からの光を分岐して、複数の照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７のそれぞれに供給するライトガイドユニット２３と、を備えている。照明システムは、楕円鏡１８からの光の進行を遮断可能なシャッタ装置をさらに設けてもよい。

波長強度調整機構１６０は、ＬＤ１７２と、ミラー１７４と、を有する。ＬＤ１７２は、露光光の波長分布に含まれる範囲の波長の光、つまり、干渉フィルタ２２を通過する範囲の波長の光を出力する光源である。ＬＤ１７２としては、ＹＡＧ第３高波長（波長３５５ｎｍ）のＬＤ、出力波長が４０５ｎｍのＬＤ等を用いることができる。

ミラー１７４は、干渉フィルタ２２の集光レンズ２１Ｂ側の面に配置されている。ミラー１７４は、楕円鏡１８で反射された光が中抜けする部分に配置されている。つまり、ミラー１７４は、光源１７と楕円鏡１８との関係で光源１７からの光が透過しないまたは通過する光の強度を低い、楕円鏡１８で反射され、コリメートレンズ２１Ａでコリメートされた光が通過する領域の中心に配置されている。ミラー１７４は、ＬＤ１７２からの光を光源１７からの光が進む方向に反射する。これにより、ＬＤ１７２からの光が通過する経路を、光源１７からの光が通過する経路を重ねることができる。

第１レンズ１７６ａは、光源１７からの光をコリメートし、波長強度調整機構１６０から出力された光を集光する。第２レンズ１７６ｂは、光源１７からの光を集光し、波長強度調整機構１６０から出力された光をコリメートする。図１８に示す照明システムは、光源１７から出射され干渉フィルタ２２を通過した光とＬＤ１７２出力されミラーで反射された光との両方が集光レンズ２１Ｂ及びリレー光学系１７６を通過してライトガイドユニット２３に入射する。

波長強度調整機構１６０を備える照明システムは、波長強度調整機構１６０からの光の光量を調整することで、具体的にはＬＤ１７２で出射する光の光量を調整することで、露光光の波長分布を調整することができる。具体的には、波長強度調整機構１６０は、光源１７からの光の出力の１０％以上、好ましくは２０％以上の光量の光をＬＤ１７２から出力させ、必要に応じてＬＤ１７２の電流量を制御し、ＬＤ１７２からの光の光量を調整することで、露光光の波長分布（スペクトルの強度比）を調整する。つまり、ＬＤ１７２は、単一波長の光を出力するため、光の光量を調整することで、所定の波長の強度を調整することができる。これにより、ＬＤ１７２からの光の光量を調整することで、露光光に含まれる所定の波長の強度を調整することができ、露光光の波長分布を調整することができる。

ここで、ＬＤ１７２として、ＹＡＧ第３高波長（波長３５５ｎｍ）のＬＤを用いることで、水銀ランプから出力するｉ線とみなせる光の強度（光量）を調整することができる。ＬＤ１７２として、出力波長が４０５ｎｍのＬＤを用いることで、水銀ランプから出力するｈ線とみなせる光の強度（光量）を調整することができる。なお、波長強度調整機構１６０は、複数のＬＤ１７２を備え、各ＬＤ１７２の光量を調整してもよい。

本実施形態は、波長強度調整機構１６０の光源をＬＤ１７２とすることで、ＬＤの出力を制御するのみで、簡単に露光光の波長分布を簡単に調整できる。なお、波長強度を制御しやすくなるため、出力する光の波長分布が基本的に単一波長となるＬＤを用いることが好ましいが、これに限定されない。波長強度調整機構１６０の光源にＬＥＤを用いてもよいし、他の光源を用いてもよい。この場合は、光源１７からの光と合流する前に波長分布を調整することが好ましい。

露光装置ＥＸは、マスクの膜厚を検出する厚み検出部としては、種々の機構を用いることができる。例えば、マスクの各位置を透過した光の波長分布や強度を検出して膜厚を検出する機構や、膜厚を直接計測する機構、作製された基板の計測結果から算出する機構等を用いることができる。また露光装置ＥＸは、厚み検出部として入力部を用い、入力部に入力された操作から膜厚を検出してもよい。つまりオペレータによって入力された厚みを膜厚として検出してもよい。

また、上記実施形態では、波長強度調整機構を、露光光を波長毎に分離する機構と、分離した光の経路上に配置され、透過率を変化可能な透過率可変フィルタと、前記分離した光を合流させる機構と、を有する構成としたが、これに限定されない。波長強度調整機構としては、透過する光の強度比が異なる干渉フィルタを複数設け、露光光を透過させる干渉フィルタを切り換える機構としてもよい。つまり、膜厚に応じて使用する干渉フィルタを切り換える機構としてもよい。干渉フィルタを切り替えることで、当該干渉フィルタが配置されている領域を通過する光の波長分布を変化させることができる。

また、上記実施形態の露光装置ＥＸは、波長強度調整機構によって、露光光の波長分布（各波長の強度の分布）を調整したがこれに限定されない。露光装置は、露光光の波長分布を調整する波長調整機構として、露光光の波長の帯域を調整する波長帯域調整機構を用いることもできる。

以下、図１９及び図２０を用いて、波長帯域調整機構について説明する。図１９は、波長帯域調整機構の概略構成を示す模式図である。図２０は、波長帯域調整機構の概略構成を示す模式図である。本実施形態の波長帯域調整機構１３０は、干渉フィルタ２２に換えて、コリメートレンズ２１Ａと、コリメートレンズ２１Ｂとの間に配置されている。波長帯域調整機構１３０は、広帯域干渉フィルタであり、ＬＰＦ（長波長透過フィルタ）ターレット１３２ａと、ＳＰＦ（短波長透過フィルタ）ターレット１３２ｂと、を有する。

図２０に示すように、ＬＰＦ（長波長透過フィルタ）ターレット１３２ａは、複数の長波長透過フィルタ１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄを有する。長波長透過フィルタ１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄは、それぞれ露光光が通過する範囲よりも大きい。長波長透過フィルタ１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄは、しきい値より長波長の光を透過させるフィルタ、つまり短波長カットフィルタである。長波長透過フィルタ１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄは、透過させる波長の下限値がそれぞれ異なる。ＬＰＦ（長波長透過フィルタ）ターレット１３２ａは、露光光の経路に配置する長波長透過フィルタ１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄを切り換えることで、透過させる光の下限の波長を変化させることができる。

図２０に示すように、ＳＰＦ（短波長透過フィルタ）ターレット１３２ｂは、複数の短波長透過フィルタ１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄを有する。短波長透過フィルタ１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄは、それぞれ露光光が通過する範囲よりも大きい。短波長透過フィルタ１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄは、しきい値より短波長の光を透過させるフィルタ、つまり長波長カットフィルタである。短波長透過フィルタ１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄは、透過させる波長の上限値がそれぞれ異なる。ＳＰＦ（短波長透過フィルタ）ターレット１３２ｂは、露光光の経路に配置する短波長透過フィルタ１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄを切り換えることで、透過させる光の下限の波長を変化させることができる。

波長帯域調整機構１３０は、以上のような構成であり、ＬＰＦ（長波長透過フィルタ）ターレット１３２ａが露光光の経路に配置する長波長透過フィルタ１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃ、１３４ｄと、ＳＰＦ（短波長透過フィルタ）ターレット１３２ｂが露光光の経路に配置する短波長透過フィルタ１３６ａ、１３６ｂ、１３６ｃ、１３６ｄとの組合せを切り換えることで、波長帯域調整機構１３０で透過させる露光光の波長範囲を切り換えることができる。露光装置ＥＸは、波長帯域調整機構１３０で波長範囲を調整することでも、露光光の波長分布を調整することができる。したがって、マスクの位相シフト膜の膜厚に対応して、露光光の波長分布を調整することができ、ベストフォーカス位置や、ベストｄｏｓｅのバラツキを抑制することができ、より高い精度で露光を行うことができる。

また、上記実施形態の露光装置は、波長調整機構を照明システムに配置し、ライトガイドユニット２３に入射される前の露光光の波長分布を調整することで、露光光の波長分布を一括して調整することができ、装置構成を簡単にすることができる。なお、露光装置は、ライトガイドユニット２３で露光光を複数に分岐した後に波長調整機構を配置してもよい。これにより、露光領域ごとに露光光の波長分布を調整できるので、各露光領域のマスクの膜厚誤差（膜厚のムラ）に対応して補正することができる。

また、露光装置ＥＸは、マスクの位相シフト膜の膜厚に基づいて、投影光学系でフォーカス位置を調整することが好ましい。このようにマスクの位相シフト膜の膜厚に基づいて、フォーカス位置を調整することで、膜厚の変化に合わせて、フォーカス位置を調整することができる。これにより、膜厚が変化しても所望のフォーカス位置で露光を行うことができ、高精度な露光を行うことができる。

（マスクの製造方法）
図２１は、本実施形態に係るマスクの製造方法の手順を示すフローチャートである。図２２は、本実施形態に係るマスクの製造方法の手順を示す模式図である。マスクの製造方法では、露光光の出力条件を抽出する（ステップＳ１０２）。具体的には、出力条件として、露光光の波長分布を抽出する。次に、マスクの製造方法では、露光光の出力条件を抽出したら、出力条件に基づいて膜厚を決定する（ステップＳ１０４）。マスクの製造方法では、露光光の波長分布に基づいて、基準波長を算出し、基準波長に基づいて、位相シフト膜の膜厚を決定する。ここで、基準波長は、露光光のピークの波長とは異なる波長とする。また、基準波長は、上述した各種基準に基づいて設定する。マスクの製造方法では、膜厚を決定したら、製造時の膜厚誤差を算出し（ステップＳ１０６）、算出した膜厚誤差に基づいて、決定した膜厚を補正する（ステップＳ１０８）。マスクの製造方法では、製造時の誤差を加味して、膜厚を補正することで膜厚誤差が生じている場合でもその影響が少ない膜厚とすることができる。なお、ステップＳ１０６、１０８の処理は、実行しなくてもよい。マスクの製造方法では、ステップＳ１０８でマスクの膜厚を補正したら、決定した膜厚の位相シフト層のマスクを作成する（ステップＳ１１０）。

以下、図２２を用いて、ステップＳ１１０の処理について説明する。マスクの製造方法では、マスク基板２００の表面に位相シフト膜２０２を例えばスパッタで蒸着する（ステップＳ１２０）。マスクの製造方法では、マスク基板２００の表面に位相シフト膜２０２を形成したら、位相シフト膜２０２の表面にレジスト２０４を塗布する（ステップＳ１２２）。マスクの製造方法では、レジスト膜を塗布したら、パターンに対応してレジスト２０４を露光し、現像することで、レジストパターン２０４ａを形成する（ステップＳ１２４）。ここで、レジストパターン２０４ａは、位相シフト膜２０２を残す領域を残し、位相シフト膜２０２を除去する領域を開口とする。マスクの製造方法では、レジストパターン２０４ａを作製したら、エッチングを行い、その後、レジストパターン２０４ａを除去することで、パターンに対応して位相シフト膜が形成されていない領域が設けられた位相シフト膜２０２ａを形成する（ステップＳ１２６）。マスクの製造方法は、以上の手順でマスクを製造する。マスクの製造方法は、露光光の波長分布に基づいて、露光光のピークの波長とは異なる波長を基準波長として膜厚を決定し、当該膜厚の位相シフト膜のマスクを製造する。これにより、液晶表示デバイスの製造に好適に用いることができる、具体的には光源の光を効率よく利用することができ、かつ、像質も高くすることができるマスクを製造することができる。

（露光方法）
図２３は、本実施形態に係る露光方法の手順を示すフローチャートである。まず、露光装置ＥＸは、マスクの膜厚を検出する（ステップＳ１５０）。露光装置ＥＸは、マスクの膜厚を検出したら、膜厚に対応する出力条件を抽出する（ステップＳ１５２）。具体的には、位相シフト膜の膜厚で像質を向上でき、かつ、光源の光を効率よく利用できる波長の波長分布を算出する。

露光装置ＥＸは、出力条件を抽出したら、露光光の強度分布の補正ありかを判定する（ステップＳ１５４）。露光装置ＥＸは、露光光の強度分布を補正あり（ステップＳ１５４でＹｅｓ）と判定した場合、露光光の強度分布を調整する（ステップＳ１５６）。具体的には、波長強度調整機構で各波長の強度を調整する。露光装置ＥＸは、露光光の強度分布を補正なし（ステップＳ１５４でＮｏ）と判定した場合、または、露光光の強度分布を調整した場合、露光光の波長の補正ありかを判定する（ステップＳ１５８）。露光装置ＥＸは、露光光の波長の補正あり（ステップＳ１５８でＹｅｓ）と判定した場合、露光光の波長を調整する（ステップＳ１６０）。具体的には、波長帯域調整機構で露光光の波長帯域を調整する。露光装置ＥＸは、露光光の波長を補正なし（ステップＳ１５８でＮｏ）と判定した場合、または、露光光の波長を調整した場合、本処理を終了する。

露光装置ＥＸは、ステップＳ１５０からステップＳ１６０の処理で調整を行ったら、露光動作を開始し、上述したように基板及びマスクと投影領域とを相対的に移動させ、マスクのパターンを基板に転写させる。

なお、露光装置ＥＸは、出力条件として、露光光の波長分布に加え、露光時のフォーカス位置も調整するようにしてもよい。

（デバイス製造方法）
図２４は、本実施形態に係るデバイス製造方法の手順を示すフローチャートである。本実施形態に係るデバイス製造方法は、半導体デバイス等のデバイスを製造する。本実施形態に係るデバイス製造方法では、まず、デバイスの機能・性能設計が行われる（ステップＳ２０１）。次に、設計に基づいたマスク（レチクル）が製作される（ステップＳ２０２）。次に、デバイスの基材である基板が製造される（ステップＳ２０３）。次に、本実施形態に係る露光方法を用いて、マスクパターンを露光光で基板を露光してマスクパターンを基板に転写する工程と、露光された基板（感光剤）を現像して、転写されたアライメントマークを含むパターンに対応する露光パターン層（現像された感光剤の層）を形成し、この露光パターン層を介して基板を加工する工程とを含む基板処理（露光処理）が実行される（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０４の基板処理において行われる本実施形態に係る露光方法では、上述したように、本実施形態に係る焦点位置補正方法によって露光装置ＥＸの各投影モジュールＰＬ１〜ＰＬ７の焦点位置が制御される。加工された基板が、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程等の加工プロセスを含むデバイス組立工程（ステップＳ２０５）及び検査（ステップＳ２０６）等を経ることにより、デバイスが製造され、出荷される。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、上記実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。

また、本発明は、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書等に開示されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

また、本発明は、米国特許第６８９７９６３号明細書、欧州特許出願公開第１７１３１１３号明細書等に開示されているような、基板を保持する基板ステージと、基板を保持せずに、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置を採用することができる。

また、露光装置ＥＸの種類としては、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置にも広く適用できる。

また、上述の各実施形態においては、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば各ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。

また、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７号明細書に記載されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン、反射パターン又は発光パターンを形成する可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしてもよい。

また、上述の実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度及び光学的精度を保つように組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組立工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組立工程の前に、各サブシステム個々の組立工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組立工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

また、上述の実施形態及び変形例の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の置換又は変更を行うことができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態及び変形例で引用した露光装置等に関するすべての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

また、上述の実施形態では、本発明を露光装置に適用するものとして説明したが、本発明は、露光装置に限定されず、例えば基板Ｐに設けられた複数の被処理領域を顕微鏡等で順次観察して検査する検査装置等にも適用することができる。このように、上記実施形態及びその変形例に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、実施形態の組合せ及び運用技術等は、すべて本発明の範疇に含まれる。

１ マスクステージ
２ 基板ステージ
３ マスクステージ駆動システム
４ 基板ステージ駆動システム
５ 制御装置
６ 干渉計システム
７ 第１検出システム
８ 第２検出システム
８Ａ〜８Ｄ 検出器
９ アライメントシステム
１０ ベースプレート
１１、１２ コラム
１３ ボディ
１６ 基板保持部
１６Ｐ 基板保持面
３３ 像面調整部
４０ 空間像計測装置
８０ マスク基板
８２ 位相シフト膜
８４、８６ 光
ＥＸ 露光装置
ＩＬ１〜ＩＬ７ 照明モジュール
ＩＲ１〜ＩＲ７ 照明領域
ＩＳ 照明システム
Ｍ マスク
Ｐ 基板
ＰＬ１〜ＰＬ７ 投影モジュール
ＰＲ１〜ＰＲ７ 投影領域
ＰＳ 投影システム
ＰＺ１〜ＰＺ４ 検出領域

Claims (20)

1. 転写用のパターンに対応したパターンが形成された位相シフト膜と、前記位相シフト膜を支持するマスク基板と、を有し、露光光が照射されることで、前記パターンを転写させるマスクであって、
   前記露光光は、複数の波長を含み、
   前記位相シフト膜は、当該位相シフト膜を通過した光が、前記位相シフト膜が形成されていない領域を通過した光に対して半波長分ずれる基準波長が、前記露光光の波長分布における最も長波長側のピークに対応する波長と、最も短波長側のピークに対応する波長との間の波長となる厚みであるマスク。
2. 前記露光光は、ｉ線、ｈ線、ｇ線のうち少なくとも２つの波長を含む請求項１に記載のマスク。
3. 前記露光光は、波長幅が３０ｎｍ以上である請求項１または２に記載のマスク。
4. 前記露光光は、水銀ランプからの光とＬＤからの光とを合わせた光である請求項１から３のいずれか一項に記載のマスク。
5. 前記基準波長は、前記露光光に含まれる最も短い波長と前記露光光の平均波長との間の波長である請求項１から４のいずれか一項に記載のマスク。
6. 前記平均波長は、前記露光光の波長分布に基づいて、強度を重み係数とした重み付き平均で算出される請求項５に記載のマスク。
7. 前記平均波長は、前記露光光の最長波長と最短波長の合計を２で割って算出した波長である請求項５に記載のマスク。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のマスクの製造方法であって、
   露光光の波長分布を検出すること、
   前記露光光の波長分布に基づいて、前記露光光の波長分布における最も長波長側のピークに対応する波長と、最も短波長側のピークに対応する波長との間の波長を基準波長として算出することと、
   前記基準波長が半波長分ずれる位相シフト膜の厚みを決定することと、
   決定した厚みを有し、前記パターンが形成された位相シフト膜を前記マスク基板上に形成することと、を含むマスクの製造方法。
9. 投影光学系でマスクのパターンを基板へ投影露光する露光方法であって、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の前記マスクを前記投影光学系に対して設定するマスク設定ステップと、
   前記マスク設定ステップで設定された前記マスクのパターンの像を前記投影光学系で前記基板に結像し、前記基板へ露光する露光ステップと、を含むことを特徴とする露光方法。
10. 転写用のパターンに対応したパターンが形成された位相シフト膜を有するマスクで、基板にパターンを形成する露光方法であって、
    前記マスクの位相シフト膜の厚みを検出することと、
    前記位相シフト膜の厚みに基づいて、前記基板に照射する露光光の波長分布を調整することと、を含む露光方法。
11. 前記露光光の波長毎の強度を調整することで前記基板に照射する露光光の波長分布を調整する請求項１０に記載の露光方法。
12. 前記露光光の波長の範囲を調整することで前記基板に照射する露光光の波長分布を調整する請求項１０に記載の露光方法。
13. 前記投影光学系は、複数の個別投影光学系で構成され、
    前記露光ステップは、複数の前記個別投影光学系に対して前記マスクおよび前記基板を相対移動させつつ、前記マスクのパターンを前記基板へ露光することを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載の露光方法。
14. 前記基板は、外径が５００ｍｍより大きいことを特徴とする請求項９から１３のいずれか一項に記載の露光方法。
15. 請求項９から１４のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像して、転写された前記パターンに対応する露光パターン層を形成することと、
    前記露光パターン層を介して前記基板を加工することと、
    を含むデバイス製造方法。
16. 請求項１から７のいずれか一項に記載の前記マスクを保持するマスク保持機構と、
    前記マスク保持機構に保持された前記マスクの視野に露光光を照射する照明光学系と、
    前記マスク保持機構に保持された前記マスクのパターンを投影する投影光学系と、
    基板を保持する基板保持機構と、
    前記基板と、前記投影光学系が前記マスクのパターンを投影する投影領域との少なくとも一方を移動させる移動機構と、
    前記投影光学系と前記マスク保持機構と前記基板保持機構との動作を制御し、前記マスクの投影像を、前記基板上に転写する制御を行う制御部と、
    を備える露光装置。
17. 転写用のパターンに対応したパターンが形成された位相シフト膜と、前記位相シフト膜を支持するマスク基板と、を有するマスクを保持するマスク保持機構と、
    前記マスク保持機構に保持された前記マスクの視野に露光光を照射する照明光学系と、
    前記照明光学系に光を供給する照明システムと、
    前記マスク保持機構に保持された前記マスクのパターンを投影する投影光学系と、
    基板を保持する基板保持機構と、
    前記基板と、前記投影光学系が前記マスクのパターンを投影する投影領域との少なくとも一方を移動させる移動機構と、
    前記マスクの前記位相シフト膜の厚みを検出する厚み検出部と、
    前記投影光学系と前記マスク保持機構と前記基板保持機構との動作を制御し、前記マスクの投影像を、前記基板上に転写する制御を行う制御部と、を備え、
    前記照明システムは、前記露光光の波長分布を調整して前記露光光の波長分布を変化させる波長調整機構を有し、
    前記制御部は、前記厚み検出部の検出結果に基づいて、前記波長調整機構によって前記露光光の波長分布を調整する露光装置。
18. 前記波長調整機構は、前記露光光の波長毎の強度を調整する波長強度調整機構を備える請求項１７に記載の露光装置。
19. 前記波長強度調整機構は、前記露光光を波長毎に分離する機構と、分離した光の経路上に配置され、透過率を変化可能な透過率調整フィルタと、前記分離した光を合流させる機構と、を有する請求項１８に記載の露光装置。
20. 前記波長調整機構は、前記露光光の波長の帯域を調整する波長帯域調整機構を備える請求項１７から１９のいずれか一項に記載の露光装置。

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