JP3092732B2 - 投影露光装置及び投影露光方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題（図１０） 課題を解決するための手段（図１） 作用（図１） 実施例（図１〜図９及び図１１） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置及び投影露
光方法に関し、特に半導体集積回路や液晶表示素子等を
製造する際に所定の単位画面を接続してより大きな露光
領域を得るようになされた投影露光装置及び投影露光方
法に適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来より、半導体集積回路の製造工程の
１つとして、レチクルやフオトマスク（以下レチクルと
称す）の回路パターンを半導体ウエハ上に転写露光する
フオトリングラフイ工程がある。

【０００４】このフオトリングラフイ工程に用いられる
投影露光装置は、製造対象となる半導体素子の一層の高
集積化に対応して、より微細なパターンをより広い領域
にわたつて正確に投影露光するものが必要とされてい
る。

【０００５】ところが、一般に投影露光装置に搭載され
る投影レンズの性能は、露光波長、開口数（N.A.）及び
露光領域により決定され、高い解像力を得るために短波
長化、高N.A.化しながら、同時に広い領域を確保するこ
とは極めて困難である。

【０００６】従つて比較的狭い露光領域ではあるが高い
解像力を有する投影レンズを用い、被露光物体としての
ウエハを所定量だけ移動させて複数回パターン露光を繰
り返すことにより単位画面を接続して大きな画面を得る
方法が提案されている。このようにすれば、高い解像力
を維持しながらより広い露光領域を得ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、高い解像力
を有する投影レンズといえども、歪曲収差が少なからず
残存しているため、単位画面を接続する際、隣接して接
続される露光パターンごとの境界領域においてパターン
のずれを生じるおそれがあつた。

【０００８】このため各露光の境界領域において形成さ
れるパターン形状に不整合が生じ、境界領域のパターン
が接続不良となり、回路素子等の機能が所望の特性にな
らない問題があつた。

【０００９】この問題点を解決するための１つの方法と
して、特開昭63-312636 号公報に開示されているよう
に、接続される各単位画面のそれぞれの重複領域が当該
各単位画面の光軸からそれぞれ等しい距離となるように
レチクル及びウエハを相対的に移動する方法が考えられ
ている。

【００１０】すなわち図１０（Ａ）に示すようにパター
ンＡ及びＢを接続する場合、重複領域（斜線部）の凹凸
は本来等間隔に形成されているが、投影レンズの持つ残
留歪曲収差のために投影像の重複領域の凹凸は等間隔に
はならない。従つて光軸中心Ｃ_A 及びＣ_B からそれぞれ
の重複領域までの距離Ｘ_A 及びＸ_B を等しくすることに
より、当該投影像の重複領域においては同様のずれ量と
なり、図１０（Ｂ）に示すように重複領域において残留
歪による変形が等しくなることにより、それぞれのパタ
ーンを接続するにつき、不整合が生じないようになされ
ている。

【００１１】ところがこのような方法によつて単位画面
を接続する場合、レチクル上のパターンの配置に制約が
生じる問題があつた。

【００１２】すなわち、ウエハ上において単位画面を接
続して大きなパターンを形成しようとする場合、必ずし
も同一の単位画面だけを接続するとは限らず、異なる数
種類のパターンを接続することが考えられる。このと
き、１つのレチクル上に異なるパターンを描き、選択的
に露光を行えば、レチクルを交換することなく単位画面
の接続を行うことができ、この分生産性の向上及びレチ
クルの交換にともなう精度劣化を回避することができる
と考えられるが、この場合接続される２つの単位画面の
重複領域をそれぞれの光軸から等しい距離に配置するこ
とが困難となり、重複領域において形成されるパターン
形状に不整合が生じることを避け得ない問題がある。ま
た、この方法は投影光学系の像歪は光軸に対象に発生す
ることを前提としているが、投影光学系の像歪は実際に
は必ずしも光軸に対象に生じるわけではない。

【００１３】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、パターンを接続する際の重複領域がレチクル上のど
の位置にあつても当該重複領域の不整合を生じることな
く確実に画面を接続し得る投影露光装置及び投影露光方
法を提案しようとするものである。

【００１４】かかる課題を解決するため本発明において
は、投影光学系Ｌを介してフオトマスク形成された第１
のパターンＡと第２のパターンＢとの少なくとも一部を
接続して感光基板Ｗに露光する投影露光装置において、
投影光学系Ｌの結像特性を補正する補正手段１０Ａ〜１
１Ｃと、第１のパターンＡと第２のパターンＢとの接続
部分を投影する投影光学系Ｌの結像特性に応じて補正手
段１０Ａ〜１１Ｃの補正量を決定する決定手段１４と、
決定手段１４の決定結果に基づいて補正手段１０Ａ〜１
１Ｃを制御する制御手段１５とを備えるようにする。

【００１５】

【作用】補正手段１０Ａ〜１１Ｃによつて像歪の形状を
非線形成分まで含めて変化させることができることによ
り、ウエハＷ上に隣接して露光されるパターンＡ及びパ
ターンＢの重複領域のパターン変形量を光軸の中心から
の距離に係わらずほぼ一致させることができる。従つて
パターンＡ及びパターンＢを確実に接続することができ
る。

【００１６】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１７】図１は本発明による投影露光装置を示し、
水銀ランプ等の光源１から供給される露光光束を楕円鏡
２及び反射鏡３によつて所定位置（第２焦点位置）に集
光し、コリメータレンズ４によつて平行光束に変換した
後、オプテイカルインテグレータ（フライアイレンズ
等）５によつてその射出面の近傍に実質的面光源（２次
光源像）を形成する。そして反射鏡６及びコンデンサレ
ンズ系７によつてレチクルステージＲＳ上に載置された
レチクルＲをほぼ均一な照度で照明する。

【００１８】また、図１ではレチクルＲの照明領域（視
野）を規定するための可変ブラインド９がレチクルＲの
上方に極近接して配置されている。可変ブラインド９は
複数枚の可動ブレードから成り、ブラインド制御部１６
はウエハＷに転写すべきレチクルＲの回路パターンの大
きさや形状に応じて可動ブレードを駆動してその開口位
置、形状を変えることによつて、レチクルＲの照明視野
を任意に選択することができる。これによつて、例えば
複数の回路パターンが形成されているレチクル、いわゆ
るマルチレチクルを使用する場合でも、任意の回路パタ
ーンのみをウエハ上に転写することが可能となつてい
る。

【００１９】ここで、図１では可変ブラインド９をレチ
クルＲの上方に配置していたが、オプチカルインテグレ
ータ５とコンデンサーレンズ７との間にリレーレンズ系
を配置し、そのレチクルＲのパターン面とほぼ共役な面
内に可変ブラインド９を設けても構わない。なお、露光
用照明光として水銀ランプから発生するｇ線やｉ線等の
他に、ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ、金属（例えば、
銅）蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波等を使用しても
良い。

【００２０】さて、レチクルＲを通過した露光光は、両
側（もしくは片側）テレセントリツクな投影レンズＬに
入射し、投影レンズＬは回路パターンの投影像を表面に
レジスト層が形成されたウエハＷ上に結像投影する。投
影レンズＬは複数のレンズエレメントから構成されてお
り、制御部１５によつてその一部、例えばレチクルＲに
近い複数のレンズエレメントが移動可能に構成されてい
る。これによつて、投影レンズＬの結像特性、特に本実
施例では歪曲収差（非等方的な成分も含む）を任意に変
化させることが可能となつている（詳細後述）。

【００２１】ウエハＷは、モータ１９によりステツプア
ンドリピート方式で、Ｘ、Ｙ方向に２次元移動可能なウ
エハステージ８上に載置され、ウエハＷ上の１つの露光
領域（シヨツト領域）に対するレチクルＲの転写露光が
終了すると、次のシヨツト位置までステツピングされ
る。ウエハステージ８の２次元的な位置（移動量）は、
レーザ光波干渉測長器（干渉計）１８によつて、例えば
0.01〔μｍ〕程度の分解能で常時検出され、ウエハステ
ージ８の端部には干渉計１８からのレーザビームを反射
する移動鏡１８ｍが固定されている。以上のように、同
一のウエハＷに対してパターン露光を繰り返し実行する
ことによつて、現像及びエツチング処理が施されたウエ
ハＷ上にはレチクルパターンがマトリツクス状に形成さ
れることになる。なお、少なくとも２つのシヨツト領域
を合成（接続）して所望の合成画面を得る場合には、回
路パターンを囲むように形成される接続領域（後述の接
続部分Ｑ₁ ）の幅に対応した量（設計値）だけウエハス
テージ８をステツピングさせていけば良い。

【００２２】ステージ制御部１７は、メインコントロー
ラ１４からの指令や干渉計１８からの位置計測信号等に
基づいてモータ１９に所定の駆動指令を与え、ウエハス
テージ８の移動や位置決めを制御するように構成されて
いる。また、上記構成の装置全体を統括制御するメイン
コントローラ１４は、画面合成を行う際に隣接した少な
くとも２つのパターン像が正確に接続されるように、投
影レンズＬの残存収差に基づいてその結像特性（特に歪
曲収差）を決定すると共に、この決定された結像特性に
対応したレンズエレメント（後述の駆動素子１０Ａ〜１
０Ｃ及び１１Ａ〜１１Ｃ）の駆動量を算出した後、制御
部１５に駆動指令を与える。なお、オペレータが入力装
置（キーボード等）により、上記の如き結像特性に関す
る情報をメインコントローラ１４に与えるようにしても
良い。さらに、メインコントローラ１４は予め入力され
ている、又はレチクルＲに形成されたバーコードを読み
取ることにより得たレチクルＲのパターン情報（パター
ン位置や形状等）に基づいてブラインド制御部１６に指
令を与え、可変ブラインド９の開口位置や形状を設定す
る。また、メインコントローラ１４の内部メモリ（不図
示）には画面合成時のウエハステージ８の駆動量等に関
する情報も格納されており、合成露光に際してはメモリ
内の情報と干渉計１８からの位置情報とに基づいて、ス
テージ制御部１７によりウエハステージ８の位置決めを
行う。

【００２３】ここで図２（Ａ）は所定の露光パターンを
有するレチクルＲの平面図であり、このレチクルＲはク
ロム等の遮光帯ＬＳで囲まれたパターン領域内に、画面
接続するために隣接する前後（左右）の露光パターンと
の接続用に形成された周辺部の接続部分Ｑ₁ と、中心部
分Ｑ₂ とを有している。なお、図中に一点鎖線で示した
領域ＩＡが可変ブラインド９により規定される照明視野
である。また図２（Ａ）におけるＤはレチクルの有効露
光領域の一辺の長さを表すものである。

【００２４】このレチクルＲの像が前記した露光装置の
投影光学系ＬによつてウエハＷ上に投影され、ウエハス
テージ８を所定量ずつ移動させることによつて、図２
（Ｂ）のように第１領域Ｓ₁ に対する第１露光と、当該
第１領域Ｓ₁ の右側（Ｘ方向）に隣接する第２領域Ｓ₂
への第２露光と、当該第２領域Ｓ₂ の下側（Ｙ方向）に
隣接する第３領域Ｓ₃ への第３露光、さらに当該第３領
域Ｓ₃ の左側（Ｘ方向）に隣接する第４領域Ｓ₄ への第
４露光が順次実行される。

【００２５】ここで図２（Ｂ）におけるｄは露光領域の
一辺の長さであり、投影光学系の倍率をＭとするとき、
上記レチクルの有効露光領域の一辺の長さＤを用いて、
ｄ＝Ｄ・Ｍの関係式によつて表すことができる。また図
２（Ｂ）におけるΔは第１露光及び第２露光並びに第３
露光及び第４露光の隣合う各投影パターンの重複領域を
表す。

【００２６】このようにして第１露光〜第４露光を順次
実行することにより、４つの隣接領域全体にわたる露光
を可能とし、全体として１つの大きな回路パターンを形
成し得るようになされている。

【００２７】ここで投影露光装置（図１）は、そのアラ
イメント精度（ウエハステージの位置決め精度等により
定まる）によつて決まるアライメント誤差が存在するた
め、この値の範囲内での投影像の露光位置に対する横ず
れは避けられない。このためパターンの接続を良好に維
持するために、接続パターン幅を当該アライメント誤差
量だけ大きく形成しておくようになされている。

【００２８】すなわち図３に示すように、レチクルＲ上
のパターンのうち接続部分Ｑ₁ 内のパターン幅をアライ
メント誤差分だけ大きくしておくようになされている。
この場合、図４に示すようにウエハＷ上における投影像
は例えば第１露光によるパターン像Ｐ₁ の幅がＹ₀ であ
るとすると、少なくとも重複領域Δ（図２（Ｂ））にお
いてはアライメント誤差量に対応するΔ_Y1＋Δ_Y2だけＹ
方向の幅が大きくなつている。なお、図４においてはＸ
方向に関してΔ_X だけパターン像Ｐ₁ とＰ₂ とが重複し
ており、パターン像Ｐ₁ に対してパターン像Ｐ₂ を接続
して露光する際のウエハステージ８の位置決め精度等を
考慮して、Ｙ方向の幅が（Δ_Y1＋Δ_Y2）だけ太くなつて
いる領域（すなわち接続部分Ｑ₁ ）のＸ方向の幅が決定
されている。

【００２９】このような構成にすれば、第１露光による
パターン像Ｐ₁に対して第２露光によるパターン像Ｐ₂
は必ず第１露光によるパターン像Ｐ₁ に重複することに
なり、境界領域におけるアライメント誤差に起因する横
ずれに対しても確実にパターンを接続することができ
る。

【００３０】また図１に示す投影露光装置の投影光学系
Ｌにおいては、レンズエレメント１８、１９、２０を３
次元方向に駆動（光軸ＡＸ方向への平行移動（上下動）
及び光軸ＡＸと垂直な面に対する２次元傾斜）すること
によつて、ウエハＷ上に投影された画面（投影像）の結
像特性、特に像歪（以下これをデイストーシヨンと称
し、ここでは非等方的な像歪も含むものとする）を補正
するようになされている。

【００３１】すなわちレンズエレメント１８及び１９は
レンズ支持部材１２により一体に固定されており、また
レンズエレメント２０はレンズ支持部材１３に固定され
ている。

【００３２】またレンズエレメント２０より下部に設け
られているレンズエレメント２１以下は各々投影光学系
Ｌの本体部（鏡筒部）に固定されている。

【００３３】レンズ支持部材１３は光軸方向に伸縮可能
な３組の駆動素子１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ（１１Ｃは図
示せず）によつて投影光学系Ｌの本体部と連結されてい
る。

【００３４】また、レンズ支持部材１２は、伸縮可能な
駆動素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ（１０Ｃは図示せず）
によつてレンズ支持部材１３に連結されている。

【００３５】図５は投影光学系Ｌを上方（レチクル側）
から見た図であり、駆動素子１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは
各々 120°ずつ回転した位置に配置されており、駆動素
子１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを制御部１５によつてそれぞ
れ独立制御することにより、レンズエレメント１８及び
１９と２０とを一体に３次元的に駆動することができ
る。

【００３６】また駆動素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃも同
様にして、各々 120°ずつ回転した位置に配置されてお
り、駆動素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを制御部１５によ
つてそれぞれ独立制御することにより、レンズエレメン
ト１８、１９を３次元的に駆動することができる。

【００３７】また駆動素子１０Ａ及び１１Ａは互いに60
°ずれた位置となるように配置されており、１０Ｂ及び
１１Ｂ、１０Ｃ及び１１Ｃにおいても同様に各々互いに
60°ずつずれた位置となるように配置されている。

【００３８】さらに駆動素子の近傍に位置検出素子とし
て例えば容量型位置センサ、差動トランス等を設置し、
駆動素子に与える電圧又は磁界に対応した駆動素子の変
化量をモニタすることにより、高精度な駆動を行うこと
ができる。なお、本実施例ではレチクルに近いレンズエ
レメント１８〜２０を駆動しているが、これ以外のレン
ズエレメントを駆動しても良く、投影レンズごとにデイ
ストーシヨンを補正しやすいレンズエレメントを選んで
駆動すれば良い。また、駆動するレンズエレメントの数
も任意で構わない。レンズエレメントの駆動量はデイス
トーシヨン以外の諸収差が所定の許容値を越えない範囲
内に定めることが望ましい。

【００３９】図６は上記デイストーシヨン補正機構によ
るデイストーシヨン補正を示すものであり、レチクルＲ
上に描かれた正方形のパターンを投影した際、デイスト
ーシヨンにより投影像が菱形状に歪んでいる場合、レン
ズエレメント１８、１９、２０を光軸に対して傾けるよ
うに駆動し、Ｐ′₁₁〜Ｐ′₂₄の点を正方形の歪みがない
ポイントＰ₁₁〜Ｐ₂₄へ移動させることができ、これによ
り図６に示すような非対称に歪んだ像を補正することが
できる。

【００４０】ここで各レンズエレメント１８、１９、２
０を駆動素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１１Ａ、１１
Ｂ、１１Ｃによつて駆動した際の駆動量及び投影された
像の変化量の関係は、予め光学的にシミユレーシヨンも
しくは、試し焼き等による実測を行ない、メインコント
ローラ１４（図１）に記憶しておく。

【００４１】ここで、デイストーシヨン測定法の一例に
ついて簡単に説明を行う。この種の測定方法について
は、例えば特開昭59-94032号公報に開示されているの
で、ここでは簡単に説明する。光電検出装置及びスリツ
トを組み合わせた受光装置をステージ８上に設けると共
に、ステージ位置検出用の干渉計１８を用い、レチクル
Ｒ上の複数点に形成された計測用マークの投影像の座標
値を測定することにより、ステージ上に結像されたマー
クの位置座標と、本来投影されるべきマークの位置座標
とを比較することができる。これにより、投影レンズＬ
のイメージフイールド内における各マークに対応した点
でのデイストーシヨン量及びその移動量を測定すること
ができる。

【００４２】次に上記構成の装置の動作について説明す
る。ここで当該投影露光装置を用いてウエハＷ上にレチ
クルＲの像を投影してパターンを形成するフオトリング
ラフイ工程において、まず、投影露光装置の調整時に露
光フイールド全域において投影光学系Ｌのデイストーシ
ヨンが最も少なくなる様に調整を行う。

【００４３】この時点で投影レンズＬは理想的な像（す
なわちデイストーシヨンが生じていない像）に対してあ
る程度の調整不可能な残留歪を有している。従つてこの
調整状態において、メインコントローラ１４は露光フイ
ールド全域についてデイストーシヨンを検出するのに十
分なサンプルポイントの点数について、その各点でのデ
イストーシヨンを記憶しておく。

【００４４】さらにシミユレーシヨン、実験等により駆
動素子１０Ａ〜１１Ｃを駆動した際のウエハＷ上の各サ
ンプルポイントの移動方向及び移動量も記憶しておく。

【００４５】このようにして前処理としての調整処理を
終了した後、例えば図７（Ａ）に示すようなレチクルＲ
上の２つの画面Ａ及びＢをウエハＷ上で接続して図８に
示すような回路パターンを形成する場合、特に図７
（Ａ）のレチクルＲのパターンＡ、Ｂは光軸中心Ｃに対
して対称ではないことにより、投影光学系ＰＬのデイス
トーシヨンによつて例えば図７（Ｂ）に示すように歪ん
で露光される。

【００４６】この場合パターンＡ′の左右の境界線は光
軸中心Ｃ′からの距離が異なるために歪量が大きく異な
る。このことは予めメインコントローラ１４にデイスト
ーシヨン量が記憶されているため、メインコントローラ
１４内部で、良好に接続が行えるか否かを判別すること
ができる。

【００４７】従つて図７（Ｂ）のような場合、メインコ
ントローラ１４は直ちに良好な画面接続を行うのに必要
な像歪補正量の算出を行う。

【００４８】すなわち、まず操作者は使用するレチクル
Ｒ上のパターンＡ及びＢの位置情報及びウエハＷ上に形
成しようとするパターン（図８）の位置情報をキーボー
ド又は磁気デイスク等の入力手段を用いてメインコント
ローラ１４に入力する。

【００４９】メインコントローラ１４は入力された情報
と、上記調整処理において予め記憶されているデイスト
ーシヨンと上記駆動素子１０Ａ〜１１Ｃの駆動量に対す
る各サンプルポイントの移動方向及び移動量とに基づい
て、画面接続を行つた際に重なり合うべき各々の点の重
ね合わせ誤差の和又は二乗和もしくは最大誤差が最小と
なるように駆動素子１０Ａ〜１１Ｃの駆動量をそれぞれ
計算する。

【００５０】この計算結果に基づいて、メインコントロ
ーラ１４は制御部１５に駆動素子１０Ａ〜１１Ｃを制御
するための制御信号を送出することにより、制御部１５
は当該制御信号に基づいて駆動素子１０Ａ〜１０Ｃ及び
１１Ａ〜１１Ｃをそれぞれ駆動制御するようになされて
おり、この結果レチクルＲのパターンＡを投影する際に
は、レンズエレメント１８、１９、２０がそれぞれ所定
量だけ傾けられる。従つて図９（Ａ）に示すようなデイ
ストーシヨンを含んだパターンＡに対して意図的に台形
歪みを発生させることができることにより、図９（Ｂ）
に示すような投影像を得る。

【００５１】この図９（Ｂ）に示す投影像は図９（Ａ）
に示す投影像に比してパターンＡの領域における投影像
に限つて見ればレチクルＲ上に形成されたパターンＡの
形状に一段と近づけることができる。従つてパターンＡ
を接続するにつき、当該パターンＡの投影像の周囲部分
に形成された接続部分のパターン形状を予めレチクルＲ
上に形成された接続部分の形状に近づけることができる
ことにより、２つの投影像の接続部分においてそれぞれ
の接続すべきパターンの重ね合わせ誤差を最小とし得、
確実に画面を接続することができる。

【００５２】これと同様にしてレチクルＲのパターンＢ
を投影する際には、これに応じてレンズエレメント１
８、１９、２０を所定量だけ傾けることにより、当該パ
ターンＢのウエハＷ上における投影画面、特に接続部分
について、これをできるだけ歪まないようにすることが
できる。

【００５３】このようにして投影するパターンのレチク
ルＲ上の配置領域に応じて可変ブラインド９を駆動する
と共に、レンズエレメント１８、１９、２０をそれぞれ
傾けながら順次露光を行い、ウエハＷ上において図８に
示すような画面を形成する。

【００５４】すなわちメインコントローラ１４は、レチ
クルＲ上のパターンのうちパターンＡを露光することを
続くブラインド制御部１６に知らせることにより、当該
ブラインド制御部１６はこれに応じてレチクルＲのパタ
ーンＡだけを残して他の部分を覆うように可変ブライン
ド９を駆動制御する。

【００５５】この状態においてメインコントローラ１４
は、予め算出した駆動量に基づいて駆動素子１０Ａ、１
０Ｂ、１０Ｃ、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを駆動すること
により、レチクルＲのパターンＡがウエハＷ上に投影さ
れた際の隣合う領域との重複領域における重ね合わせ誤
差が最小となるようにした後、第１の露光を実行し、ウ
エハＷ上の領域Ｓ₁₁にはレチクルＲのパターンＡが露光
される。

【００５６】続いてメインコントローラ１４は、ウエハ
Ｗの領域Ｓ₁₁の右隣りの領域Ｓ₁₂に露光を行うことをス
テージ制御部１７に知らせ、当該ステージ制御部１７は
これに応じてウエハステージ８を移動制御する。この状
態において第２の露光が実行され、ウエハＷ上の領域Ｓ
₁₂にはレチクルＲのパターンＡが重複領域Ｑ₁₁において
領域Ｓ₁₁のパターンＡに接続されて露光される。

【００５７】さらにメインコントローラ１４は、ウエハ
Ｗの領域Ｓ₁₂の下隣りの領域Ｓ₁₃に露光を行うことをス
テージ制御部１７に知らせ、当該ステージ制御部１７は
これに応じてウエハステージ８を移動制御する。この状
態において第３の露光が実行され、ウエハＷ上の領域Ｓ
₁₃にはレチクルＲのパターンＡが重複領域Ｑ₁₂において
領域Ｓ₁₂のパターンＡに接続されて露光される。

【００５８】さらにメインコントローラ１４は、ウエハ
Ｗの領域Ｓ₁₃の左隣りの領域Ｓ₁₄に露光を行うことをス
テージ制御部１７に知らせ、当該ステージ制御部１７は
これに応じてウエハステージ８を移動制御する。この状
態において第４の露光が実行され、ウエハＷ上の領域Ｓ
₁₄にはレチクルＲのパターンＡが、重複領域Ｑ₁₃におい
て領域Ｓ₁₃のパターンＡに接続されると共に重複領域Ｑ
₁₄において領域Ｓ₁₁のパターンＡに接続されて露光され
る。

【００５９】このようにしてパターンＡの露光が終了す
ると、メインコントローラ１４は、レチクルＲ上のパタ
ーンのうちパターンＢを露光することを続くブラインド
制御部１６に知らせることにより、当該ブラインド制御
部１６はこれに応じてレチクルＲのパターンＢだけを残
して他の部分を覆うように可変ブラインド９を駆動制御
すると共に、ウエハＷの領域Ｓ₁₁の左隣りの領域Ｓ₁₅に
露光を行うことをステージ制御部１７に知らせ、当該ス
テージ制御部１７はこれに応じてウエハステージ８を移
動制御する。

【００６０】さらにこの状態においてメインコントロー
ラ１４は、予め算出した駆動量に基づいて駆動素子１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを駆動す
ることにより、レチクルＲのパターンＢがウエハＷ上に
投影された際の隣合う領域との重複領域における重ね合
わせ誤差が最小となるようにした後、第５の露光を実行
し、ウエハＷ上の領域Ｓ₁₅にはレチクルＲのパターンＢ
が、重複領域Ｑ₁₅において領域Ｓ₁₁のパターンＡに接続
されて露光される。

【００６１】続いてメインコントローラ１４は、ウエハ
Ｗの領域Ｓ₁₂の右隣りの領域Ｓ₁₆に露光を行うことをス
テージ制御部１７に知らせ、当該ステージ制御部１７は
これに応じてウエハステージ８を移動制御する。この状
態において第６の露光が実行され、ウエハＷ上の領域Ｓ
₁₆にはレチクルＲのパターンＢが重複領域Ｑ₁₆において
領域Ｓ₁₂のパターンＡに接続されて露光される。

【００６２】さらにメインコントローラ１４は、ウエハ
Ｗの領域Ｓ₁₆の下隣りの領域Ｓ₁₇に露光を行うことをス
テージ制御部１７に知らせ、当該ステージ制御部１７は
これに応じてウエハステージ８を移動制御する。この状
態において第７の露光が実行され、ウエハＷ上の領域Ｓ
₁₇にはレチクルＲのパターンＢが、重複領域Ｑ₁₇におい
て領域Ｓ₁₆のパターンＢに接続されると共に重複領域Ｑ
₁₈において領域Ｓ₁₃のパターンＡに接続されて露光され
る。

【００６３】さらにメインコントローラ１４は、ウエハ
Ｗの領域Ｓ₁₄の左隣りの領域Ｓ₁₈に露光を行うことをス
テージ制御部１７に知らせ、当該ステージ制御部１７は
これに応じてウエハステージ８を移動制御する。この状
態において第８の露光が実行され、ウエハＷ上の領域Ｓ
₁₈にはレチクルＲのパターンＢが、重複領域Ｑ₁₉におい
て領域Ｓ₁₄のパターンＡに接続されると共に重複領域Ｑ
₂₀において領域Ｓ₁₅のパターンＢに接続されて露光され
る。

【００６４】このようにしてパターンＢの露光が終了す
ると、メインコントローラ１４は当該露光処理を終了
し、ウエハＷ上の領域Ｓ₁₁〜Ｓ₁₈にはパターンＡ及びＢ
がそれぞれ互いに接続されて大きなパターンが形成され
る。

【００６５】以上の構成において、駆動素子１０Ａ〜１
１Ｃによつてデイストーシヨンを変化させることができ
ることにより、ウエハＷ上に隣接して露光されるパター
ンＡ、Ｂの重複領域のパターン変形量を光軸の中心から
の距離に係わらずほぼ一致させることができる。従つて
画面Ａ、Ｂを確実に接続することができる。

【００６６】以上の構成によれば、投影露光装置はレチ
クルＲ上の画面配置領域に応じてウエハＷ上への投影画
面に生じるデイストーシヨン、レンズエレメント１８、
１９、２０を傾けた際の投影画面の変化、ウエハＷ上に
露光しようとするパターンの配置等の情報を予め記憶し
ておき、当該諸情報に基づいてレンズエレメント１８、
１９、２０を所定量だけ傾けることにより、レチクルＲ
上のパターン配置領域に応じてウエハＷ上への投影像に
生じるデイストーシヨンを補正しながら、さらに接続す
る隣合う画面の重複領域ごとの重ね合わせ誤差を最小に
することにより、ウエハＷ上に露光される各パターンを
確実に接続して所望の大きなパターンを形成することが
できる。

【００６７】なお上述の実施例においては、１台の露光
機を用いて画面接続を行つた場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、複数台の露光装置を用いるように
しても良い。この場合、各露光装置のデイストーシヨン
を予め記憶しておき、最も良好に画面接続が行えるよう
にデイストーシヨンを補正して露光を行うようにすれば
良い。

【００６８】上記実施例では投影光学系ＰＬのデイスト
ーシヨン補正機構として、投影レンズＬを構成するレン
ズエレメントの一部を駆動する機構を用いていたが、本
発明に適用できる補正手段は上記機構に限られるもので
はなく、例えばレチクルＲを駆動する方式、もしくはレ
チクルＲと投影光学系ＰＬとの間に配置したフイールド
レンズを２次元移動、又は傾斜させる方式、あるいは投
影光学系ＰＬを構成する２つのレンズエレメントに挟ま
れた空間を密封し、この密封空間の圧力を調整する方
式、あるいは投影光学系ＰＬ全体を２次元移動又は傾斜
させる方式等のいずれか、あるいはこれらを組み合わせ
たものを採用しても構わない。特に両側テレセントリツ
クな投影光学系で糸巻型や樽型のデイストーシヨンを補
正する場合には、レチクルを上下動又は傾斜させること
が有効である。

【００６９】また上述の実施例においては、ウエハＷ上
にパターンＡを、第１領域、第２領域、第３領域、第４
領域の順に露光した後、パターンＢを第５領域、第６領
域、第７領域、第８領域の順に露光した場合について述
べたが、露光の順序はこれに限らず、種々のシーケンス
を適用することができる。

【００７０】また、上記実施例では隣接したパターン像
が正確に接続されるように、予めパターンＡ、Ｂの各投
影撮像におけるデイストーシヨン（すなわち駆動素子１
０Ａ〜１０Ｃ、１１Ａ〜１１Ｃの駆動量）を決定してお
き、このようにデイストーシヨンが所定値に補正された
状態でパターンＡ、Ｂの画面合成露光を行つていた。し
かしながら、投影レンズＬのデイストーシヨン量が比較
的小さい場合、例えば第１露光によつて形成されたパタ
ーン像（デイストーシヨンは補正されないまま露光され
たもの）に対して、正確に合成露光が行われるようにデ
イストーシヨンが補正された状態で第２露光を行うよう
にしても良い。

【００７１】また、上記実施例では投影レンズを備えた
露光装置について説明したが、例えばミラープロジエク
シヨン方式の露光装置に対しても本発明を適用できるこ
とは明らかである。また、上記実施例ではマルチレチク
ル（図７（Ａ））を使つた合成露光について述べたが、
例えばレチクルステージ上に４枚のレチクルを載置し、
１シヨツト毎にレチクルを交換しながら合成露光を行う
装置に対しても本発明が有効であることは言うまでもな
い。

【００７２】ところで、上記実施例では合成露光での接
続精度を向上させるために、投影レンズのデイストーシ
ヨンを補正することとしたが、投影レンズには像面湾曲
（さらには像面傾斜）も生じ得るため、その投影像面Ｉ
Ｍは図１１に示すようになつている。このような投影レ
ンズにおいて、上記実施例のようにマルチレチクルを使
つて合成露光を行う場合、パターンＡの投影像Ａ′とパ
ターンＢの投影像Ｂ′とでは像面湾曲（又は像面傾斜）
が異なる。そこで、パターンＡを露光する場合は、その
投影像Ａ′とウエハ表面とがほぼ一致するようにウエハ
（ステージ）を傾斜させると共に、パターンＢを露光す
る場合は、その投影像Ｂ′とウエハ表面とがほぼ一致す
るようにウエハを傾斜させる。この結果、１つの露光領
域内で部分的な焦点ずれが生じることなく、合成露光に
よつて形成される合成画面の全面で高解像のパターン像
が得られることになる。

【００７３】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、微細パタ
ーンの投影露光を繰り返してウエハ上に大きなパターン
を形成するにつき、投影光学系の残存歪曲収差を補正し
つつ、画面の境界領域におけるパターンの接続を良好に
維持することができる。従つて比較的狭い領域に対して
極めて高い解像力を有する投影光学系によつて、より広
い領域の投影露光を行うことができ、これにより超微細
化及び大画面化を両立することができる。

【００７４】また本発明によれば、画面を接続せずにレ
チクルの一部のみのパターンを転写する場合において
も、その領域に限定して歪曲収差を最小にして露光を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影露光装置の一実施例を示す構
成図である。

【図２】レチクルに形成されたパターン及びウエハ上に
露光されたパターン像を示す平面図である。

【図３】レチクル上の境界部分のパターンの一例を示す
平面図である。

【図４】第１露光及び第２露光との間の横ずれがある場
合の重複領域の状態を示す平面図である。

【図５】駆動素子の配置状態を示す上面図である。

【図６】本発明によるデイストーシヨン補正の一例を示
す平面図である。

【図７】レチクル上に形成されたパターン及びウエハ上
に露光されたパターン像を示す平面図である。

【図８】ウエハ上に接続形成されたパターンを示す平面
図である。

【図９】重複領域における重ね合わせ誤差を最小として
画面を接続する状態を示す平面図である。

【図１０】光軸中心から重複領域までの距離を等しくし
て接続する方法を説明する平面図である。

【図１１】ウエハステージを傾斜させることにより像面
湾曲を最適化する場合を示す断面図である。

【符号の説明】

Ｒ……レチクル、ＰＬ……投影光学系、Ｗ……ウエハ、
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ……
駆動素子、１４……メインコントローラ、１８、１９、
２０……レンズエレメント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−276717（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−227432（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−211623（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−234411（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−312636（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 G03F 7/22

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】投影光学系を介してフオトマスク形成され
   た第１のパターンと第２のパターンとの少なくとも一部
   を接続して感光基板に露光する投影露光装置において、 前記投影光学系の結像特性を補正する補正手段と、 前記第１のパターンと前記第２のパターンとの接続部分
   を投影する前記投影光学系の結像特性に応じて前記補正
   手段の補正量を決定する決定手段と、 前記決定手段の決定結果に基づいて前記補正手段を制御
   する制御手段と を具えることを特徴とする投影露光装
   置。
2. 【請求項２】 前記決定手段は、前記接続部における前記
   第１のパターンと前記第２のパターンとの位置ずれ誤差
   が所定値以下になるように前記補正量を決定する ことを
   特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
3. 【請求項３】 前記接続部分は、前記第１のパターンと前
   記第２のパターンとの少なくとも一部を重複して露光さ
   れる ことを特徴とする請求項１又は２に記載の投影露光
   装置。
4. 【請求項４】 前記結像特性は、前記投影光学系で投影す
   る像の像歪みを含み、 前記決定手段は、前記像歪みを補正する補正量を決定す
   る ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の投影露
   光装置。
5. 【請求項５】 前記フオトマスクの照明領域を可変設定す
   るブラインドを具え、 前記決定手段は、前記ブラインドで設定された前記照明
   領域に応じて、前記補正手段の補正量を決定する ことを
   特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の投影露光装
   置。
6. 【請求項６】 前記第１のパターンと前記第２のパターン
   とは、前記フオトマスクの照明領域を設定することによ
   り選択的に露光される ことを特徴とする請求項５に記載
   の投影露光装置。
7. 【請求項７】 前記第１のパターンと前記第２のパターン
   とは、異なるパターンである ことを特徴とする請求項
   １、２、３、４、５又は６に記載の投影露光装置。
8. 【請求項８】 前記補正手段は、前記投影光学系を構成す
   る光学部材のうち少なくとも１つの位置を移動させる こ
   とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７に
   記載の投影露光装置。
9. 【請求項９】 前記補正手段は、前記投影光学系に対して
   前記フオトマスクを移動させる ことを特徴とする請求項
   １、２、３、４、５、６、７又は８に記載の投影露光装
   置。
10. 【請求項１０】 投影光学系を介してフオトマスク形成さ
    れた第１のパターンと第２のパターンとの少なくとも一
    部を接続して感光基板に露光する投影露光方法におい
    て、 前記第１のパターンと前記第２のパターンとの接続部分
    を投影する前記投影光学系の結像特性に応じて、前記結
    像特性を調整して露光する ことを特徴とする投影露光方
    法。
11. 【請求項１１】 前記フオトマスクの照明領域に対する前
    記第１のパターンと前記第２のパターンとの前記接続部
    分の位置に応じて、予め前記光学特性を調整して露光す
    る ことを特徴とする請求項１０に記載の投影露光方法。