JP5741868B2 - パターン形成方法及びパターン形成装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

パターン形成方法及びパターン形成装置、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、パターン形成方法及びパターン形成装置、並びにデバイス製造方法に係り、特に、可変成形マスクを用いて物体上の区画領域にパターンを形成するパターン形成方法及びパターン形成装置、並びに前記パターン形成方法又は前記パターン形成装置を用いるデバイス製造方法に関する。
従来、半導体素子又は液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、マスク（レチクル、フォトマスク等）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等の感応剤が塗布された基板（ガラスプレート、ウエハ等）上に転写する投影露光装置が用いられている。
ところで、近年になって、デバイスパターンの大小にかかわらず、高価なマスク（固定のパターン原版であるマスク）に代えて、可変成形マスク（アクティブマスクとも呼ばれる）を用いたいわゆるマスクレスタイプの走査型露光装置が種々提案されている。このマスクレスタイプの走査型露光装置の一種として、反射型の空間光変調器の一種であるマイクロミラー・アレイを可変成形マスクとして用いる走査型露光装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。このマイクロミラー・アレイを可変成形マスクとして用いる走査型露光装置によれば、基板ステージの走査方向への走査に同期して可変成形マスクにおいて生成されるパターンを変化させて基板ステージ上に保持された基板を露光することで、その基板上に所望のパターンを容易に形成することができるとともに、装置のコストダウン及び小型化が可能である。
しかるに、マイクロミラー・アレイを可変成形マスクとして用いる走査型露光装置では、マイクロミラー・アレイを大型化するのが比較的困難であるため、基板上の照明領域（パターン形成領域）が非常に小さい（例えば、非走査方向（基板の面と平行な面内で、走査方向に直交する方向）の幅が０．２ｍｍ程度）。このため、基板として直径３００ｍｍのウエハを用いた場合、１枚のウエハを露光するためには（仮にウエハ全面を露光するとして）、少なくともウエハを走査方向におよそ１５００回（７５０往復）走査する必要があり、長時間を要することになる。
このため、マスクレスタイプの走査型露光装置においては、１枚の基板を露光している間に、基板ステージ近傍の雰囲気の温度変動等が生じる可能性が高く、これに起因して、基板ステージの位置計測に用いられる計測装置（レーザ干渉計など）の計測値が変動し、計測誤差が生じるおそれがある。また、この計測誤差により、露光精度が低下するおそれもある。
また、基板上の照明領域（パターン形成領域）が非常に小さいため、例えばウエハ上の２５ｍｍ×３３ｍｍの大きさのショット領域を一度に露光することは困難である。一方、液晶露光装置などでは、複数の投影光学系を千鳥状（ジグザグ状）に配置し、それぞれの投影光学系によるマスクパターンの投影領域（照明領域）を視野絞りを用いて台形状に規定する方法が採用されているが、この方法を、マイクロミラー・アレイを用いた露光装置で、画面継ぎのために採用すると、マイクロミラー・アレイの一部のマイクロミラーが露光中ずっと使用されないので、非効率である。このため、可変成形マスクを用いて画面継ぎを行うのに好適な、パターン形成技術の開発も期待されていた。
特開２００４−３２７６６０号公報
本発明は、上述した事情の下になされたものであり、第１の観点からすると、照明光の入射位置に２次元的に配置され、前記照明光の振幅、位相及び偏光の状態の少なくとも１つを空間的に個別に変調する複数の変調素子を有し、明領域と暗領域とからなる光模様を生成する可変成形マスクを用いて物体上の少なくとも１つの区画領域にパターンを形成するパターン形成方法であって、前記可変成形マスクにより発生する光模様を継ぎ合わせて前記物体上の区画領域に目標パターンを形成するに当たり、前記可変成形マスクの使用領域を規定する複数のテンプレートを、テンプレート同士のオーバーラップ領域が一部に生じる状態で、前記目標パターンが形成される２次元画素領域内に、それぞれ設定する設定工程と、各テンプレートの設定に関する情報と、前記目標パターンに関する情報とに基づいて、前記可変成形マスクの複数の変調素子を制御する制御工程と、を含み、前記オーバーラップ領域の幅を複数段階で変更するように、前記複数のテンプレートの大きさを変更しつつ、前記設定工程を複数回繰り返し行うとともに、前記設定工程が行われる度に、前記制御工程を行うパターン形成方法である。
これによれば、可変成形マスクにより発生する光模様を継ぎ合わせて前記物体上の区画領域に目標パターンを形成するに当たり、可変成形マスクの使用領域を規定する複数のテンプレートが、オーバーラップ領域が一部に生じる状態で、目標パターンが形成される２次元画素領域内に、それぞれ設定される。そして、各テンプレートの設定に関する情報と、目標パターンに関する情報とに基づいて、可変成形マスクの複数の変調素子が次制御される。これにより、光模様の継ぎ部の一部にオーバーラップ領域が生じ、継ぎ目の部分に段差が生じるのが防止され、物体上の区画領域に目標パターンを精度良く形成することが可能になる。
本発明は、第２の観点からすると、物体上にパターンを形成するパターン形成装置であって、照明光を射出する照明系と、前記照明光の入射位置に２次元的に配置され、前記照明光の振幅、位相及び偏光の状態の少なくとも１つを空間的に個別に変調する複数の変調素子を有し、明領域と暗領域とからなる光模様を生成する可変成形マスクと、前記可変成形マスクにより発生する光模様を継ぎ合わせて前記物体上の区画領域に目標パターンを形成するに当たり、前記可変成形マスクの使用領域を規定する複数のテンプレートを、テンプレート同士のオーバーラップ領域が一部に生じる状態で、前記目標パターンが形成される２次元画素領域内に、それぞれ設定するテンプレート設定装置と、各テンプレートの設定に関する情報と、前記目標パターンに関する情報とに基づいて、前記可変成形マスクの複数の変調素子を制御する制御装置と、を備え、前記テンプレート設定装置は、前記複数のテンプレートの設定を変更することで、前記オーバーラップ領域のオーバーラップ量を変更可能であるパターン形成装置である。
これによれば、可変成形マスクにより発生する光模様を継ぎ合わせて物体上の区画領域に目標パターンを形成するに当たり、テンプレート設定装置により、可変成形マスクの使用領域を規定する複数のテンプレートが、オーバーラップ領域が一部に生じる状態で、目標パターンが形成される２次元画素領域内に、それぞれ設定される。そして、制御装置により、各テンプレートの設定に関する情報と、目標パターンに関する情報とに基づいて、可変成形マスクの複数の変調素子が順次制御される。これにより、光模様の継ぎ部の一部にオーバーラップ領域が生じ、継ぎ目の部分に段差が生じるのが防止され、物体上の区画領域に目標パターンを精度良く形成することが可能になる。
また、リソグラフィ工程において、本発明のパターン形成方法を用いて物体上にパターンを形成し、そのパターンが形成された物体を処理することにより、高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上させることが可能である。
また、リソグラフィ工程において、本発明のパターン形成装置を用いて、物体上にパターンを形成することで、高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上させることが可能である。
従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明のパターン形成方法、又は本発明のパターン形成装置を用いるデバイス製造方法であるとも言える。
第１の一実施形態に係る露光装置を示す概略図である。 図１の可変成形マスクにおけるマイクロミラー機構の配置を示す図である。 ステージ及びレーザ干渉計を示す平面図である。 図４（Ａ）は、スリット対を示す平面図であり、図４（Ｂ）は、空間像計測器の縦断面図である。 露光領域ＩＡがウエハ上を移動する軌道を示す図である。 図６（Ａ）は、空間像１３４ｙの計測方法を説明するための図であり、図６（Ｂ）は、空間像計測の際に得られる光電変換信号（光強度信号）Ｐの一例を示す図である。 空間像１３４ｘの計測方法を説明するための図である。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、露光動作の別の例を示す図である。 ウエハ上のショット領域に仮想的に設定される二次元画素を説明するための図である。 第２の実施形態において、ウエハ上の複数のショット領域に、パターン像を形成する処理に関する、主制御装置の制御アルゴリズムを示すフローチャートである。 図１０のサブルーチン１１０の一例を示すフローチャートである。 図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）は、それぞれテンプレートＴＰ１、ＴＰ２、及びＴＰ３を示す図である。 マトリックス状に配置される複数個の画素から成る仮想パターン領域（２次元画素領域）ＰＡ’を示す図である。 目標パターンの一例を示す図である。 図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）及び図１５（Ｃ）は、それぞれ、仮想パターン領域ＰＡ’の走査方向に対応する方向の一端縁に接して、テンプレートＴＰ１、テンプレートＴＰ１，ＴＰ２、及びテンプレートＴＰ１〜ＴＰ３が、設定された状態を示す図である。 図１６（Ａ）は、５重露光により横ラインパターンのレジスト像を形成する場合について説明するための図、図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）は、図１６（Ａ）の第２段目〜第６段目のパターンの組み合わせと等価な、一部にパターン同士のオーバーラップ領域を有するパターンの組み合わせの一例を示す図である。 図１７（Ａ）は、可変成形マスクに設定されたテンプレートＴＰ１を示す図、図１７（Ｂ）は、パターンデータ（マスクデータ）の一例を示す図、図１７（Ｃ）は、図１７（Ｂ）のパターンデータに、テンプレートＴＰ１が設定された場合に、主制御装置から駆動系に出力される出力データを示す図である。 テンプレートＴＰ１の設定位置が変化する様子を説明するための図であって、仮想パターン領域ＰＡ’外の第１位置と、仮想パターン領域ＰＡ’内の第２位置とを示す図である。 図１９（Ａ）〜図１９（Ｎ）は、仮想パターン領域ＰＡ’上を、テンプレートＴＰ１の設定位置が、図１８に実線で示される、パターン領域外の第１位置から、図１８に破線で示されるパターン領域内の第２位置まで、１画素ずつ変化する際に取り出されるパターンデータの変化の様子を示す図である。 図２０（Ａ）〜図２０（Ｈ）は、それぞれテンプレートの組み合わせの異なる例を示す図である。 図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）は、テンプレートの継ぎ部における露光量を増加させるべく、隣接するテンプレート相互間に真の重複領域（余分な領域）を生じさせる場合について説明するための図、図２１（Ｃ）、図２１（Ｄ）は、それぞれ隣接するテンプレート相互間に真の重複領域（余分な領域）を生じさせるテンプレートの組み合わせの他の例を示す図である。 非走査方向の全領域で、必ず１箇所、画面継ぎがあるような形状のテンプレートの組み合わせの一例を示す図である。 静止型の露光装置で用いられる、３×３＝９個の分割領域の重ね合わせ露光で用いられる、分割パターンの組み合わせの一例を示す図である。 マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。 マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明するためのフローチャートである。
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１には、第１の実施形態に係る露光装置１００の構成が概略的に示されている。
露光装置１００は、照明系１０、パターン生成装置１２、投影光学系ＰＬ、ステージ装置１６、及び制御系等を備えている。露光装置１００は、パターン生成装置１２で生成されたパターンの像（パターン像）を、ステージ装置１６の一部を構成するステージＳＴに載置されたウエハＷ上に投影光学系ＰＬを用いて形成するものである。制御系は、マイクロコンピュータを含み、装置全体を統括的に制御する主制御装置２０を中心として構成されている。また、露光装置１００は、可変成形マスクＶＭによる生成パターンの変更（切り替え）とウエハＷの移動とを同期させて、ウエハＷ上にパターンを形成する走査型露光装置である。
照明系１０は、光源ユニット及び光源制御系を含む光源系、照明光学系（いずれも不図示）及び反射ミラー２６等を備えている。照明光学系は、照明条件を可変とする成形光学系、オプティカルインテグレータ（照度均一化部材）、視野絞り、リレーレンズ等（いずれも不図示）を含み、以下では反射ミラー２６をも含むものとして説明を行う。なお、オプティカルインテグレータとしては、例えばフライアイレンズ、内面反射型インテグレータあるいは回折光学素子などが用いられる。
光源ユニットとしては、例えば国際公開第１９９９／４６８３５号（対応する米国特許第７，０２３，６１０号明細書）に開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバレーザなどの固体レーザ光源、ファイバーアンプなどを有する光増幅部、及び波長変換部などを含み、波長４４０〜４４５ｎｍのパルス光を出力する高調波発生装置が用いられている。
パターン生成装置１２は、ステージＳＴ上に載置されたウエハＷに投影すべき可変のパターンを生成する電子マスク・システムであり、可変成形マスクＶＭ、及び可変成形マスクＶＭを構成する複数のマイクロミラーの動作状態を制御する駆動系３０等を備えている。
ここで、可変成形マスクＶＭは、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器：Spatial Light Modulator (ＳＬＭ)とも呼ばれる）の一種であるマイクロミラー・アレイを含む。
可変成形マスクＶＭとしては、一例として、図２に示されるように、ＸＹ平面内に二次元的に（アレイ状に）配置されたｍ行ｎ列の複数のマイクロミラー機構Ｍij（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）を含む光学デバイスとしてのマイクロミラー・アレイが用いられている。本実施形態では、一例としてｍ＝１０、ｎ＞ｍとする。
マイクロミラー・アレイは、ＣＭＯＳプロセスで作られた集積回路上にＭＥＭＳ技術で、可動式のマイクロミラー機構を形成したもので、マイクロミラー機構Ｍijそれぞれは、マイクロミラーと駆動機構とを有し、マイクロミラーを駆動機構によって、所定の軸回り、ここではＸ軸と平行な軸回りに第１位置（マイクロミラーの反射面がＸＹ平面に平行な位置）と第２位置（第１位置から図１における反時計回りに所定角度α反射面が回転した位置）との間で往復回転させることが可能である。可変成形マスクＶＭは、入射した照明光ＩＬを、二次元的に配列（配置）されたマイクロミラー（ミラー素子）単位で投影光学系ＰＬに向かう方向又は投影光学系ＰＬ外の方向へ反射（偏向）することで、投影光学系ＰＬへの入射光の強度（振幅）を空間的に変調する。
駆動系３０は、主制御装置２０に接続されている。主制御装置２０は、不図示の上位装置から目標パターンに関する情報、例えば目標パターンの設計データ（例えば、ＣＡＤデータ）を取得し、その設計データを用いて、可変成形マスクＶＭで生成すべきパターン（以下、便宜上マスクパターンと呼ぶ）に応じた駆動系３０に対する制御情報を算出する。
前記マスクパターンは、走査露光に際してのスクロールを予定したものになっており、時間的なコマ送りとしての表示データとなっている。ここで、マスクパターンのスクロール速度（表示速度）は、後述するステージＳＴの移動速度等を含む走査露光用パラメータの一部として、主制御装置２０によって決定される。
駆動系３０は、主制御装置２０から供給される制御情報に従って、可変成形マスクＶＭに対し駆動信号を供給する。これにより、各マイクロミラーは、ＯＮ状態と、ＯＦＦ状態との間で２値動作し、可変成形マスクＶＭ全体として所望の反射パターンを生成する。すなわち、各マイクロミラーは、可変成形マスクＶＭで生成された反射パターンからの照明光ＩＬの０次回折光（０次光，正反射光）ＩＬ0及び１次回折光ＩＬ1を投影光学系ＰＬに入射する方向に導くＯＮ状態と、照明光ＩＬの０次光ＩＬ0（及び１次回折光ＩＬ1）を投影光学系ＰＬから外れた非露光光路に導くＯＦＦ状態との間で２値動作し、全体として所望のパターン（反射パターン）を生成する。そして、このパターンの像（パターン像）が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に形成される。本実施形態におけるパターン像のウエハＷ上での結像は、次数の異なる複数の回折光同士の干渉、具体的には図１からも分かるように、可変成形マスクＶＭに照射された照明光ＩＬのその可変成形マスクＶＭで生成されたパターンからの０次回折光ＩＬ0と１次回折光ＩＬ1との２光束干渉を利用したものである。従って、ＯＦＦ状態では、１次回折光ＩＬ1及び０次回折光ＩＬ0のうち、少なくとも０次回折光ＩＬ0は投影光学系ＰＬに入射しない。
投影光学系ＰＬは、鏡筒の内部に所定の位置関係で配置された複数の光学素子を有する。投影光学系ＰＬは、パターン生成装置１２で生成されたパターンを、被露光面上に配置されたウエハＷ上に投影倍率β（βは例えば１／２００、１／４００、１／５００等）で縮小投影する。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによって可変成形マスクＶＭが照明されると、この可変成形マスクＶＭにて反射した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介して可変成形マスクＶＭにより生成された回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上の露光領域ＩＡに形成される。なお、本実施形態では、露光領域ＩＡのＸ軸方向に関する幅（長さ）が、例えば０．２ｍｍ程度に設定されている。
ステージ装置１６は、露光対象のウエハＷを保持して可動なステージＳＴと、主制御装置２０からの指令に従ってステージＳＴの動作状態（移動など）を制御するステージ駆動系４０とを備えている。
ステージＳＴは、図３に平面図にて示されるように、その上面（＋Ｚ側の面）中央に設けられた不図示のウエハホルダを介してウエハＷを保持している。また、ステージＳＴの上面（＋Ｚ側の面）には、ウエハＷを取り囲むように、円環状のスリット板３２が設けられている。
スリット板３２の＋Ｙ側端部近傍には、Ｘ軸方向に関して所定間隔（ここでは、ウエハＷ上のショット領域のＸ軸方向に関する幅と同一の間隔）で、複数（ここでは１０）のスリット対３４が形成されている。各スリット対３４は、図４（Ａ）に拡大して示されるように、Ｙ軸方向を長手方向とし、Ｘ軸方向の幅が２Ｄのスリット状の開口パターン（以下、「スリット」と呼ぶ）３４ｘと、Ｘ軸方向を長手方向とし、Ｙ軸方向の幅が２Ｄのスリット３４ｙとを含む。なお、実際には、スリット板３２は、図４（Ｂ）に示されるように、ガラス板３２ａ（実際には、平面視円環状の形状を有している）の上面に遮光膜を兼ねる反射膜３２ｂが形成されて成り、反射膜３２ｂの一部にスリット３４ｘ、３４ｙがパターンニングにより形成されている。
スリット板３２は、図４（Ｂ）に示されるように、ステージＳＴの上面から掘り下げられた状態で形成された凹部４１（凹部４１は、実際には、スリット板３２と同様、平面視（上方から見て）円環状の形状を有している）を塞ぐ状態でステージＳＴに設けられている。また、図示は省略されているが、スリット板３２の上面（＋Ｚ側の面）と、ステージＳＴ上で保持されるウエハＷの上面（＋Ｚ側の面）とは、ほぼ同一面上に位置している。
凹部４１内のスリット３４ｙ及び３４ｘの下方（−Ｚ側）には、それぞれ図４（Ｂ）に示されるように、集光レンズ３６と光電変換素子から成る光検出器３８とが設けられている。各光検出器３８には、その光電変換信号が供給される信号処理系（不図示）が接続されている。本実施形態では、スリット対３４の各スリットと、集光レンズ３６と、光検出器３８と、をそれぞれ含んで、空間像計測器４４が構成されている。すなわち、図３の構成では、ステージＳＴ上に空間像計測器４４が２０個設けられていることになる。なお、光検出器３８として二次元センサを用い、集光レンズ３６が１つのスリット対３４のスリット３４ｘを通過した光とスリット３４ｙを通過した光とを共に二次元センサの検出面へ導光するように構成すれば、１つのスリット対３４に対して集光レンズ３６と光検出器３８とを、各１つ設ければ良い。
光検出器３８としては、微弱な光を精度良く検出することが可能な光電変換素子（受光素子）、例えばフォト・マルチプライヤ・チューブ（ＰＭＴ、光電子増倍管）、あるいはフォト・ダイオードなどが用いられる。光検出器３８の出力信号を処理する信号処理系は、増幅器、Ａ／Ｄコンバータ（通常１６ビットの分解能のものが用いられる）などを含む。
図１に戻り、ステージＳＴは、ステージ駆動系４０により、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動可能、かつＺ軸回り（θｚ方向）に回転可能であり、投影光学系ＰＬを介して生成される可変成形マスクＶＭのパターン像に対してウエハＷを４自由度でアライメント可能である。なお、ステージＳＴをＸ軸、Ｙ軸回りの回転（θｘ、θｙ）方向にも回転可能にして、パターン像に対してウエハＷを６自由度でアライメント可能に構成しても良い。
ステージＳＴの位置情報（回転情報も含む）は、ステージＳＴの端面（側面）を鏡面加工することにより形成された反射面に、測長ビームを照射するウエハレーザ干渉計（以下、「レーザ干渉計」という）１８によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。
これを更に詳述すると、図３に示されるように、実際には、ステージＳＴの＋Ｘ側の面が反射面１７Ｘとされ、−Ｙ側の面が反射面１７Ｙとされ、これに対応してＸ軸方向位置計測用のレーザ干渉計１８Ｘ、Ｙ軸方向位置計測用のレーザ干渉計１８Ｙがそれぞれ設けられている。このうち、Ｘ軸方向位置計測用のレーザ干渉計１８Ｘ及びＹ軸方向位置計測用のレーザ干渉計１８Ｙの少なくとも一方は、測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ステージＳＴのＸ、Ｙ位置の他、回転（θｚ方向の回転（ヨーイング）を少なくとも含む）の計測が可能となっている。
なお、レーザ干渉計１８Ｘ、１８Ｙとして、ともに多軸干渉計を用い、ヨーイングのみならず、ピッチング（θｘ方向の回転）、ローリング（θｙ方向の回転）をも計測できるようにしても良い。また、干渉計に代えて、あるいは加えて、エンコーダを設け、さらに必要ならフォーカスセンサ等も含んで、ステージＳＴの位置情報（回転情報も含む）を計測する位置計測系を構成しても良い。
図１に戻り、主制御装置２０は、照明系１０、パターン生成装置１２、ステージ装置１６等の動作を制御し、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に可変成形マスクＶＭで逐次生成されたパターンの像を形成する。この際、主制御装置２０は、ウエハＷを適当な速度で移動させつつ、これに同期して駆動系３０を介して可変成形マスクＶＭで生成したパターンをスクロールさせることによって、走査型の露光を行う。
ここで、ウエハＷを保持するステージＳＴの走査速度をＶ１とするとき、可変成形マスクＶＭにて表示されるパターンの走査方向での表示速度Ｖ２は、Ｖ２＝Ｖ１／βとなる。従って、投影光学系ＰＬの投影倍率βが例えば１／２００であると、可変成形マスクＶＭのパターンの走査方向での表示速度Ｖ２は、ステージＳＴの速度Ｖ１の２００倍の速度となる。
なお、不図示ではあるが、投影光学系ＰＬの側面にはアライメント検出系が配置されている。本実施形態では、ウエハＷ上に形成されたストリートラインや位置検出用マーク（ファインアライメントマーク）を検出する結像式アライメントセンサがアライメント検出系として用いられている。このアライメント検出系の詳細な構成は、例えば、特開平９−２１９３５４号公報に開示されている。アライメント検出系による検出結果は、主制御装置２０に供給される。
上記のように構成された本実施形態に係る露光装置１００では、露光動作を含む一連の動作が以下のようにして実行される。なお、本実施形態では、一例として、図５に示されるように、ウエハＷとして直径３００ｍｍのウエハを用い、ウエハＷ上には、パターン形成対象となる７６個のショット領域ＳＡ１〜ＳＡ７６が存在し、かつ、各ショット領域が、Ｘ軸方向の幅が２６ｍｍでＹ軸方向の幅が３３ｍｍの長方形形状を有するものとする。また、Ｙ軸に沿って並ぶショット領域を纏めて「ショット領域列」とも呼び、各ショット領域列を、＋Ｘ方向から順に、「第１のショット領域列」、「第２のショット領域列」、…、「第１１のショット領域列」とも呼ぶものとする。
まず、主制御装置２０は、ステージＳＴ上にウエハＷをロードした状態で、基準マーク部材等を用いた不図示のアライメント系のベースライン計測などの準備処理を行う。
次いで、主制御装置２０は、不図示のアライメント系を用いて、例えば特開昭６１−４４４２９号公報（対応する米国特許第４，７８０，６１７号明細書）などに開示されているＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）を行う。
そして、上記ＥＧＡ終了後、主制御装置２０は、レーザ干渉計１８Ｘ，１８Ｙにより計測されるステージＳＴの位置情報に基づいて、ステージ駆動系４０を介してステージＳＴを移動し、ウエハＷを露光開始位置に位置決めする。なお、ここでの露光開始位置は、図５に符号ＳＴＡで示される位置に露光領域ＩＡが位置決めされる位置であるものとする。
その後、主制御装置２０は、照明系１０、パターン生成装置１２、ステージ装置１６等を適当なタイミングで動作させて、ウエハＷ上の適所にパターン生成装置１２で生成されたパターンの像を投影光学系ＰＬを介して投影する。ここで、本実施形態においては、図５中の軌道Ｒｔで示されるように、露光領域（パターン像）がウエハＷ上を−Ｙ方向に移動するように、ウエハＷ（ステージＳＴ）を＋Ｙ方向に移動させつつ、パターン生成装置１２で生成されたパターンの像を投影光学系ＰＬを介して投影し、ウエハＷ上の最も＋Ｘ側に位置する第１のショット領域列（ショット領域ＳＡ１，ＳＡ２，ＳＡ３，ＳＡ４を含む列）の＋Ｘ側の端部（Ｘ軸方向に関する幅が０．２ｍｍの部分）を露光する。すなわち、第１のショット領域列の＋Ｘ側の端部近傍に対して、スキャン方式の露光動作を実行する。
そして、上記１回目のスキャン方式の露光が終了した段階で、ステージＳＴをＸ軸方向（＋Ｘ方向）に露光領域ＩＡのＸ軸方向に関する幅分（０．２ｍｍ）だけステッピングさせて、先ほどとは逆向き（−Ｙ方向）に、ステージＳＴを移動させつつ、第１のショット領域列をスキャン方式で露光する。更に、その後は、図５に示される軌道Ｒｔに沿って、＋Ｘ方向へのステッピング動作と、Ｙ軸方向へのスキャン動作とを繰り返しつつ、第１のショット領域列（ＳＡ１〜ＳＡ４）に対するパターン形成を行う。
なお、本実施形態では、ショット領域ＳＡ１〜ＳＡ４のＸ軸方向に関する幅が２６ｍｍであり、露光領域ＩＡのＸ軸方向に関する幅が０．２ｍｍであるので、実際には、第１のショット領域列（ＳＡ１〜ＳＡ４）全面を露光するためには、上記Ｙ軸方向へのスキャン動作を１３０回行う必要がある（ただし、図５では、図示の便宜上、軌道Ｒｔが簡略化して示されている）。
その後も、主制御装置２０は、ショット領域ＳＡ５〜ＳＡ１０を含む第２のショット領域列の露光動作を、第１のショット領域列の露光動作と同様にして行うとともに、第３〜第１１のショット領域列に対する露光動作も同様にして行う。
ところで、本実施形態の主制御装置２０は、各ショット領域列の露光の間（すなわち、第ｋ（ｋ＝１〜１０）のショット領域列の露光終了後、第（ｋ＋１）のショット領域列の露光開始前）に、ステージＳＴ上に設けられた空間像計測器４４を用いて、空間像計測動作を実行する。
具体的には、例えば、露光領域ＩＡが図５に示されるステージＳＴ上の領域ＭＡ内に存在するときに、主制御装置２０が、駆動系３０を介して、可変成形マスクＶＭを駆動し、スリット板３２上に、図６（Ａ）に示されるような、Ｙ軸方向を周期方向とするライン・アンド・スペースパターンの空間像１３４ｙを形成する。この場合、ライン・アンド・スペースパターンは、可変成形マスクＶＭ上の予め設定された領域に形成されるため、空間像１３４ｙと投影光学系ＰＬとの位置関係は常に一定であるものとする。
この状態から、主制御装置２０は、空間像１３４ｙとスリット３４ｙとがＹ軸方向に関して相対移動するように、ステージ駆動系４０を介してステージＳＴを−Ｙ方向（矢印Ｆｙ方向）に移動させる。
この移動中に、スリット３４ｙを通過する光（照明光ＩＬ）が、ステージＳＴ内の集光レンズ３６を介して光検出器３８で受光され、その光電変換信号が不図示の信号処理系を介して主制御装置２０に供給される。主制御装置２０では、その光電変換信号に基づいて空間像１３４ｙに対応する光強度分布を計測する。
図６（Ｂ）には、上記の空間像計測の際に得られる光電変換信号（光強度信号）Ｐの一例が示されている。
この場合、空間像１３４ｙはスリット３４ｙの走査方向（Ｙ軸方向）の幅（２Ｄ）の影響で像が平均化する。
従って、スリットをｐ（ｙ）、空間像の強度分布をｉ（ｙ）、観測される光強度信号をｍ（ｙ）とすると、空間像の強度分布ｉ（ｙ）と観測される強度信号ｍ（ｙ）の関係は次の（１）式で表すことができる。この（１）式において、強度分布ｉ（ｙ）、強度信号ｍ（ｙ）の単位は単位長さ当たりの強度とする。
すなわち、観測される強度信号ｍ（ｙ）はスリッ卜ｐ（ｙ）と空間像の強度分布ｉ（ｙ）のコンボリューションになる。従って、計測精度の面からは、スリット幅２Ｄは、小さいほど良い。
次に、主制御装置２０は、スリット３４ｙを用いた空間像計測が終了した段階で、駆動系３０を介して可変成形マスクＶＭを駆動し、スリット板３２上に、図７に示されるような、Ｘ軸方向を周期方向とするライン・アンド・スペースパターンの空間像１３４ｘを形成する。そして、主制御装置２０は、このパターンの像とスリット３４ｘとがＸ軸方向に相対移動するように、ステージ駆動系４０を介してステージＳＴを＋Ｘ方向（矢印Ｆｘ方向）に移動させ、前述と同様に、空間像計測を行う。
このようにして実行された空間像計測により、ＸＹ平面内におけるパターン像の結像位置を検出することが可能である。ここで、前述したように、空間像１３４ｙと投影光学系ＰＬとの位置関係は常に一定であることから、理想的には、スリット３４ｙを通過した光の計測結果（レーザ干渉計１８Ｙを用いて検出される空間像のＹ位置情報）は、常に一定になるはずである。
これに対し、スリット３４ｙ、３４ｘを通過した光の計測結果が変動した場合には、ステージＳＴ近傍の雰囲気の温度変動等に起因して、レーザ干渉計１８Ｙ、１８Ｘの計測結果に誤差が生じたものと予想されることから、本実施形態においては、空間像計測結果を用いて、レーザ干渉計１８Ｙ、１８Ｘの計測値の較正を行うこととしている。
ここで、本実施形態では、１つのショット領域列の露光終了後、次のショット領域列の露光を開始する前までの間に、上記空間像計測を行うとともに、上記レーザ干渉計１８Ｘ，１８Ｙの較正をも行うので、次のショット領域列の露光動作においては、計測値が較正されたレーザ干渉計１８Ｙ，１８Ｘを用いてステージＳＴの移動制御が行われることになる。
以上説明したように、本実施形態によると、ウエハＷ上の露光対象の複数のショット領域に対する露光開始から終了までの間に、パターン生成装置１２を介した照明光ＩＬを、ウエハＷを保持するステージＳＴに設けられた空間像計測器４４を用いて受光し、照明光ＩＬとステージＳＴとの位置関係（ひいては、照明光ＩＬとウエハＷとの位置関係）に関する情報を検出するので、例えば、ステージＳＴの周辺雰囲気が変化して、干渉計の計測値に誤差が生じた場合でも、複数のショット領域に対する露光開始から終了までの間にその誤差に関する情報を検出することが可能となる。したがって、その後の露光動作を行う際に、この検出結果を考慮する（本実施形態では、干渉計を較正する）ことにより、高精度な露光を実現することが可能である。特に、本実施形態のように、ウエハＷを露光領域ＩＡに対して多数回往復スキャンする必要があり、１枚のウエハを露光するのに比較的長い時間を要するような場合であっても、１枚のウエハに対する露光開始から終了までの間にレーザ干渉計１８Ｘ，１８Ｙの較正を行うことができることから、高精度な露光を実現することが可能である。
また、本実施形態によると、Ｘ軸方向へのステッピングの途中に、ウエハＷ近傍に配置された空間像計測器４４を用いて空間像計測を行うので、スループットをほとんど低下させることがなく、高精度な露光を実現することが可能である。
また、本実施形態によると、スリット板３２上に、スリット対３４が複数設けられているので、空間像計測を行うために、パターン像に対して最も近傍に位置している空間像計測器４４を用いれば良い。このため、スリット対３４がステージＳＴ上の１箇所にのみ設けられる場合と比べて、空間像計測のためのステージＳＴの移動距離を短くすることができ、この点からもスループットの向上を図ることが可能となる。
また、本実施形態の露光装置１００によると、駆動系３０は、可変成形マスクＶＭにおける各マイクロミラーをＯＮ状態とＯＦＦ状態とのいずれかに設定している。このように各マイクロミラーを２値駆動することで、駆動系３０での処理アルゴリズムを単純化することができ、処理の高速化が可能となる。さらに、駆動系３０の大型化、高コスト化を抑制することができる。
なお、上記実施形態では、空間像計測器４４による計測結果を用いて、レーザ干渉計１８Ｘ，１８Ｙの較正を行う場合について、説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、例えば、空間像計測器４４の計測結果を用いて、前述したＥＧＡによって求められたショット領域の配列情報（座標系）を較正することとしても良い。あるいは、空間像計測器４４の計測結果を用いて、可変成形マスクＶＭの各ミラー素子のオンオフを制御することで、可変成形マスクＶＭで形成されるパターンのウエハ上の位置を補正（較正）することとしても良い。要は、主制御装置２０が有するステージＳＴの移動制御情報、又は照明光ＩＬとウエハＷとの位置関係に関する情報を較正すれば良い。
また、上記実施形態では、１枚のウエハを露光する間に、空間像計測器４４を用いて空間像計測を行うとともに、該計測結果を用いて干渉計の較正を行うこととしたが、これに限らず、１枚のウエハを露光する間は、空間像計測器４４による空間像計測のみを行うこととし、次のウエハ又は所定枚数後のウエハを露光する際に、空間像計測結果を用いて各種較正を行うこととしても良い。
また、１枚のウエハを露光する間は、ステージＳＴの位置制御情報を較正し、次のウエハ又は所定枚数後のウエハを露光する際に、干渉計の較正を行うなど、上述した各種較正方法を適宜組み合わせることとしても良い。
また、上記実施形態では、空間像計測器４４がステージＳＴに設けられた場合について説明したが、空間像計測器４４が、ステージＳＴ上でウエハＷを保持するウエハホルダに設けられても良い。
なお、上記実施形態では、空間像を計測する際に、スリットと空間像が相対移動するように、ステージＳＴをスキャンさせる場合について説明したが、これに限らず、空間像計測の際に、ステージＳＴを停止した状態で、パターン生成装置１２を制御して、パターン像をスリットに対して移動させることとしても良い。
なお、上記実施形態では、ショット領域を一列露光するごとに空間像計測を行う場合について説明したが、これに限らず、ショット領域を２以上の所定数列ずつ露光するごとに計測することとしても良い。また、空間像計測をステッピングごとに行うこととしても良い。更に、空間像計測のタイミングを、所定時間経過した後、照明光ＩＬが最初にスリット上を通過する際など、種々のタイミングに設定することも可能である。
また、上記実施形態では、ショット列数が１１列であり、一列分の露光が終了する毎に空間像計測を行い、最初の列の露光前および最終列の露光終了後には空間像計測を行わない場合を説明した。このため、空間像計測器４４の数をショット列同士の境界線の数（１０本）に応じて１０対、２０個として説明した。しかしながら、最初の列の露光前、及び最終列の露光後に空間像計測を行うのであれば、空間像計測器４４の数は１２対、２４個としても良い。さらに、空間像計測のタイミングは１つのショット列が終わる毎に１回に限らず、１つのショット列の露光途中でも空間像計測を行っても良く、その場合、空間像計測器４４を２２対以上も受けても良い。さらに、ショット列数は１１に限らないので、空間像計測器４４の数は、ショット列数に関係なく定めても良い。さらに、上記実施形態では、例えば図３中でウエハＷの＋Ｙ側のみにスリット対３４、空間像計測器４４が配置されていたが、ウエハＷの反対側−Ｙ側にもスリット対３４、空間像計測器４４を配置しても良い。
なお、上記実施形態では、ステージＳＴ内に光検出器３８が設けられる場合について説明したが、これに限らず、光検出器３８をステージＳＴの外側に配置し、スリットを通過した照明光を、光ファイバ等を介して光検出器３８に導くようにしても良い。また、光検出器３８は、各スリットに１つずつ設ける必要は無く、例えば、全てのスリットに対して光ファイバをそれぞれ設け、各光ファイバからの光が光検出器３８に導かれるように構成しても良い。この場合、任意の光ファイバからの光のみが、光検出器３８に入射するように設定するスイッチング機構を、光ファイバそれぞれに設けることとしても良い。
なお、上記実施形態では、照明光ＩＬが、図５に示される軌道Ｒｔに沿ってステージＳＴに対して移動するように、ステージＳＴを移動しつつ露光を行う場合について説明したが、これに限らず、図８（Ａ）に示されるように、まず経路Ｒｔ１に沿って、全てのショット領域それぞれの一部を露光した後、経路Ｒｔ１よりも−Ｘ側に０．２ｍｍだけずれた経路Ｒｔ２に沿って全てのショット領域それぞれの一部を露光し、更に経路Ｒｔ２よりも−Ｘ側に０．２ｍｍだけずれた経路Ｒｔ３に沿って、全てのショット領域それぞれの一部を露光するというようにして、ウエハ上の全てのショット領域を露光することとしても良い。また、図８（Ｂ）に示されるように、まず、経路Ｒｔ１’に沿って、１つのショット領域の全てを露光し、その後、経路Ｒｔ２’、Ｒｔ３’…に沿って各ショット領域を順次露光するというような露光動作を行うこととしても良い。いずれの場合においても、空間像計測器を構成する各スリット対３４上を照明光ＩＬ（露光領域ＩＡ）が通過する際に、空間像計測を行うこととすれば良い。
なお、上記実施形態では、空間像計測の際に、光検出器３８により光の強度を検出する場合について説明したが、これに限らず、例えば、単位時間、単位面積当たりの光の振幅や、光量（所定期間又は所定区間での強度の積算値）を検出することとしても良い。
また、上記実施形態では、ステージＳＴに空間像計測器４４が設けられた場合について説明したが、これに限らず、空間像計測器４４に代えて、ステージＳＴ上のウエハＷ近傍に反射型のマークを設けることとしても良い。例えば、ステージＳＴのＸＹ位置をレーザ干渉計１８Ｘ，１８Ｙで計測しつつ、反射型のマークに照明光を照射して、該反射型のマークで反射した照明光を、別の検出装置にて検出することとしても良い。この場合にも、検出装置の検出結果を用いて干渉計の較正などの較正動作を行うことが可能である。また、スリット状の開口や反射型のマークに限らず、露光領域とステージ（ウエハ）との位置関係を検出できるのであれば、種々のパターンを用いることが可能である。
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を、図９〜図２２に基づいて、説明する。本第２の実施形態に係る露光装置は、前述の第１の実施形態と同様に構成されているので、以下では、重複説明を避ける観点から、同一若しくは同等の部分については同一の符号を用いるとともに、詳細説明は省略する。本第２の実施形態に係る露光装置は、主制御装置２０が、目標パターンの設計データに加えて後述するテンプレートを用いて、可変成形マスクＶＭで生成すべきパターン（マスクパターン）に応じた駆動系３０に対する制御情報を算出する点が、前述の第１の実施形態と異なる。以下では、第１の実施形態との相違点を中心に説明を行うものとする。
ここで、主制御装置２０による、マスクパターンに応じた駆動系３０に対する制御情報の算出を含む、ウエハＷ上の複数、例えばＫ個のショット領域にパターン像を形成する処理について、主制御装置２０の制御アルゴリズムを示す図１０及び図１１のフローチャートに沿って説明する。
まず、具体的な処理の説明に先立って、いくつかの前提条件について説明する。
ここで、ウエハＷ上の各ショット領域には、一例として図９に示されるように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に沿ってマトリックス状に配置される複数の画素から成る二次元画素が仮想的に設定されているものとする。なお、ここでは、一例として、Ｘ軸方向の画素数をｎｘ個、Ｙ軸方向の画素数をｎｙ個とし、各画素をＧi,j（i＝１〜ｎｙ、ｊ＝１〜ｎｘ）で表記することとする。なお、−Ｘ方向をｊの増加方向とし、−Ｙ方向をｉの増加方向とする。
また、可変成形マスクＶＭの各ミラー素子のサイズの投影光学系ＰＬの投影倍率倍が、各画素Ｇi,jのサイズ（画素ピッチ）に一致するものとする。なお、画素Ｇi,jのサイズは、例えば７０ｎｍ×７０ｎｍである。
さらに、Ｎパルス、例えばＮ＝５０パルスの照明光ＩＬの照射により、ウエハＷ上にパターン像が形成されるものとする。また、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡ＝０．９５とし、σ（コヒーレンスファクタ）＝０．９０、輪帯比（Ａｎｎ）＝２／３の照明条件の下で、パターン像の形成が行なわれるものとする。
主制御装置２０は、まず、図１０のステップ１０２において、可変成形マスクＶＭの使用領域（ＯＮ・ＯＦＦ制御の対象となるマイクロミラーの領域）を規定する最初のテンプレート、例えば、可変成形マスクＶＭの非走査方向の使用領域が最大となるようなテンプレートを設定する。この結果、一例として図１２（Ａ）に示されるような上下反転した等脚台形状のテンプレートＴＰ１が、可変成形マスクＶＭ（マイクロミラー群）に対して、設定される。ここで、このテンプレートＴＰ１は、次のようにして設定することができる。すなわち、不図示のメモリ内に形状、大きさの異なる複数のテンプレートを予め用意しておき、その中からテンプレートＴＰ１を選択する。あるいは、可変成形マスクＶＭのマイクロミラー群の配置及び数に基づいて、基本的なテンプレートを変形することで、作成しても良い。
次に、主制御装置２０は、ステップ１０４において、可変成形マスクＶＭを用いて１度に露光が可能なウエハＷ上の領域の非走査方向の幅（テンプレートＴＰ１の非走査方向の幅及び画素数に対応）と、ショット領域の非走査方向の幅（画素数に対応）との関係から、ショット領域内で非走査方向に関して何回継ぎが必要かを計算する。必要な継ぎの回数をｑとする。ここでは、説明の簡略化のため、ｑは２であるものとする。
次に、主制御装置２０は、ステップ１０６において、上位装置から、図１３に示されるマトリックス状に配置される複数（ｎｙ×ｎｘ個の画素から成る仮想パターン領域（２次元画素領域）ＰＡ’（これは、図９の二次元画素に対応する）の各画素に、０又は１がそれぞれ割り当てられた目標パターンのデータを取得する。仮想パターン領域ＰＡ’の周囲は、全ての画素に０が割り当てられた矩形枠状の遮光パターンで覆われている。以下の説明（図面中の表示を含む）では、遮光部を０又は灰色で示し、光透過部を１又は白色で示す。
主制御装置２０は、一例として、図１４に示されるような目標パターンのデータを取得する。
次に、主制御装置２０は、ステップ１０８において、仮想パターン領域ＰＡ’の非走査方向の幅（画素数）と、テンプレートＴＰ１の非走査方向の幅（画素数）と、上記回数ｑ（＝２）とに基づいて、最初のテンプレート（テンプレートＴＰ１）と組み合わせるべきテンプレートを算出する。この場合、テンプレートＴＰ１の形状及びサイズと、仮想パターン領域ＰＡ’の非走査方向の幅とに基づいて、主制御装置２０によって、所定の演算が行われ、図１２（Ｂ）に示されるテンプレートＴＰ２及び図１２（Ｃ）に示されるテンプレートＴＰ３が算出される。
すなわち、主制御装置２０は、図１５（Ａ）に示されるように、仮想パターン領域ＰＡ’の走査方向に対応する方向の一端縁に接して、その外側の非走査方向の中央部に、テンプレートＴＰ１を設定し、テンプレートＴＰ１と継ぎ合わせるべきテンプレートとして、該テンプレートＴＰ１の非走査方向の一側の端部にテンプレート同士の所定のオーバーラップ領域を形成する、図１５（Ｂ）に示されるテンプレートＴＰ２を算出する。同様に、テンプレートＴＰ１と継ぎ合わせるべきテンプレートとして、テンプレートＴＰ１の非走査方向の他側の端部にテンプレート同士の所定のオーバーラップ領域を形成する、図１５（Ｃ）に示されるテンプレートＴＰ３を算出する。
これらのテンプレートＴＰ２、ＴＰ３が、可変成形マスクＶＭに設定された状態が、前述の図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）にそれぞれ示されている。テンプレートＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３の少なくとも１つに代えて、これらのテンプレートを、走査方向に対応する方向に関して反転したテンプレートを用いても良い。なお、図１５（Ｃ）において、テンプレートＴＰ１を上下反転すると、テンプレートＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３によって、隙間無く、かつ重複無く、矩形（長方形）の領域が形成される。換言すれば、仮想パターン領域ＰＡ’の走査方向に対応する方向の一端縁に接して設定されたテンプレートＴＰ１に基づいて、このような条件を満足するテンプレートＴＰ２、ＴＰ３が算出される。
ここで、テンプレートＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３のような形状のテンプレートを用いる理由について説明する。
複数の矩形のテンプレートを隣接して配置して用いる場合には、継ぎ目の部分に段差が生じるおそれがある。また、複数の矩形のテンプレートを非走査方向に関して一部相互にオーバーラップさせて用いる場合に、そのテンプレート同士のオーバーラップ領域のマイクロミラーがいずれのテンプレートを用いるときにもオン状態であった場合、その部分の露光量が他の部分に比べて高くなりすぎる。このように、矩形のテンプレートは、継ぎ露光（スティッチング露光）に不適である。これが、第１の理由である。
また、図１６（Ａ）の最上段に示されるような横ラインパターンのレジスト像を、図１６（Ａ）の第２段目〜第６段目に示される、パターンの組み合わせを用いた５重露光（各回の露光量は、通常の１／５である）によってウエハＷ上に形成する場合を考える。この場合、各横線パターンの継ぎ目の位置に関係なく、５重露光により、図１６（Ａ）の最上段に示されるような横ラインパターンのレジスト像が得られる。
次に、図１６（Ａ）の第２段目〜第６段目のパターンの組み合わせと等価な、一部にパターン同士のオーバーラップ領域を有するパターンの組み合わせを考えると、図１６（Ｂ）の第１段目〜第５段目に示されるような、パターンの組み合わせが考えられる。これらのパターンの組み合わせを用いて、ラインＡ１、Ｂ１で挟まれる部分をオーバーラップさせつつ、５重露光（各回の露光量は、通常の１／５である）を行えば、いずれの点においても露光量は、同じ値となり、継ぎ露光を正確に行うことができる。
また、図１６（Ａ）の第２段目〜第６段目のパターンの組み合わせと等価な、一部にパターン同士のオーバーラップ領域を有するパターンの組み合わせのもう一つの例として、図１６（Ｃ）の第１段目〜第５段目に示されるような、パターンの組み合わせが考えられる。この図１６（Ｃ）の組み合わせは、図１６（Ｂ）の右側の組を、上下反転させたものに他ならない。従って、これらのパターンの組み合わせを用いて、ラインＡ１、Ｂ１で挟まれる部分をオーバーラップさせつつ、５重露光（各回の露光量は、通常の１／５である）を行えば、いずれの点においても露光量は、同じ値となり、継ぎ露光を正確に行うことができる。
すなわち、この図１６（Ｃ）の場合と同様の、パターンの組み合わせを用いた、一部にパターン同士のオーバーラップ領域を有する、多重露光により、継ぎ露光を行うために、テンプレートＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３のような形状のテンプレートを用いるのである。テンプレートＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３を用いることで、一部にパターン同士のオーバーラップ領域を有する、多重露光により、継ぎ露光が行われる点については、さらに後述する。
次に、主制御装置２０は、ステップ１１０において、算出した全てのテンプレートを順次用いて目標パターンをウエハ上の複数（例えば、Ｋ個）のショット領域に形成するサブルーチンに移行する。
ここで、サブルーチンの処理の説明に先立ち、テンプレートを用いた、可変成形マスクの各マクロミラーの制御原理について説明する。
図１７（Ａ）には、可変成形マスクＶＭに設定された前述のテンプレートＴＰ１が示され、図１７（Ｂ）には、パターンデータ（マスクデータ）の一例が示され、図１７（Ｃ）には、図１７（Ｂ）のパターンデータに、テンプレートＴＰ１が設定された場合に、主制御装置２０から駆動系３０に出力される出力データが示されている。
これらの図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）を見比べると明らかなように、図１７（Ａ）の各画素（マイクロミラー）の値（テンプレートの内部は全て「１」、テンプレートの外部は全て「０」）と、対応するパターンデータの画素の値（暗部は「０」、明部は「１」）との積が、各画素（マイクロミラー）に対する出力データとなる。
この場合、駆動系３０は、出力データ「０」に基づき、対応するマイクロミラーをＯＦＦ状態とするＯＦＦ信号をそのマイクロミラーの駆動機構に与え、出力データ「１」に基づき、対応するマイクロミラーをＯＮ状態とするＯＮ信号をそのマイクロミラーの駆動機構に与える。この結果、図１７（Ｃ）からもわかるように、テンプレートＴＰ１の内部のマスクパターンの明部のデータのみが取り出され、明部に対応するマイクロミラーのみがＯＮ状態となり、その他のマイクロミラーはＯＦＦ状態となる。
サブルーチン１１０の処理の開始に先立って、主制御装置２０は、後述する第１カウンタのカウント値ｉ、第２カウンタのカウント値ｐ、第３カウンタのカウント値ｋをともに１に初期化している。ここで、カウント値ｉは、上述の仮想パターン領域ＰＡ’の行番号を示し、カウント値ｐは、テンプレートが第何番目であるかを示し、カウント値ｋは、露光対象のショット領域の順番を示す。
サブルーチン１１０では、主制御装置２０は、まず、図１１のステップ１２０において、ウエハＷ上のｋ番目（ここでは１番目）のショット領域の露光のための走査開始位置にステージＳＴを移動させる。
次に、主制御装置２０は、ステップ１２２において、ｐ番目（ここでは１番目）のテンプレートＴＰ１を初期位置（この場合、前述の図１５（Ａ）の位置）に設定する（図１４参照）。
次に、主制御装置２０は、ステップ１２４で、光源の発光を開始する。しかるに、このとき可変成形マスクＶＭの全てのマイクロミラーがＯＦＦ状態になっているので、投影光学系ＰＬにはマイクロミラーからの０次回折光（及び１次回折光）は殆ど入射しない。
次に、主制御装置２０は、ステップ１２６で、ｐ番目（ここでは１番目）のテンプレートを仮想パターン領域ＰＡ’に対して走査方向に１画素分移動させるとともに、これに同期してステージＳＴを移動させる。
次に、主制御装置２０は、ステップ１２８で、テンプレートの設定に関する情報と目標パターンに関する情報とに基づいて、可変成形マスクＶＭの各マイクロミラーを、駆動系３０を介してＯＮ・ＯＦＦ制御する。このとき、主制御装置２０は、テンプレート内部の目標パターンの明部に対応するマイクロミラーのみをＯＮ状態とし、その他のマイクロミラーをＯＦＦ状態とする制御信号を、駆動系３０に供給する。これにより、テンプレート内部の明部の画素に対応するマイクロミラーのみＯＮ状態となり、そのＯＮ状態のマイクロミラーからの反射回折光によって形成されるパターンの像が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に形成される。
そして、次のステップ１３０において、主制御装置２０は、Ｎ／ｍパルス、本実施形態では５０／１０＝５パルスの照明光ＩＬの可変成形マスクＶＭに対する照射が終了するのを待つ。そして、Ｎ／ｍパルスの照明光ＩＬの照射が終了すると、ステップ１３２に進み、光源の発光を停止すると同時に可変成形マスクＶＭの全てのマイクロミラーをＯＦＦ状態にする。
次に、主制御装置２０は、ステップ１３４で、第１カウンタのカウント値ｉを参照して、ｐ番目のテンプレートを用いてショット領域内の２次元画素のｎｙ行目の露光が終了したか否かを判断する。ここでは、ｉは１なので、ここでの判断は否定され、主制御装置２０は、ステップ１３６で、カウント値ｉを１インクリメントする（ｉ←ｉ＋１）。そして、ステップ１２４以下の処理を繰り返し、ステップ１３４における判断が肯定されると、主制御装置２０は、ステップ１３８に移行する。ステップ１３８において、主制御装置２０は、第２カウンタのカウント値ｐを参照して現在設定されているテンプレートが最後のテンプレートであるか否かを判断する。この場合、ｐ＝１であるから、ここでの判断は否定され、主制御装置２０は、ステップ１４０でカウント値ｐを１インクリメント（ｐ←ｐ＋１）した後、ステップ１４２に進む。ステップ１４２において、主制御装置２０は、ウエハＷ上のｋ番目のショット領域を、ｐ番目のテンプレートと、可変成形マスクＶＭとを用いて、露光を開始するのに最適な初期位置（この位置は、ステップ１２０で設定した走査開始位置からＸ軸方向に所定距離移動した位置）に設定すべく、ステージＳＴをＸＹ２次元方向に移動させた後、ステップ１２２に戻る。
そして、主制御装置２０は、ステップ１３８における判断が肯定されるまで、ステップ１２２〜１４０の処理を繰り返す。これにより、テンプレートＴＰ２、ＴＰ３のそれぞれが、目標パターンのデータ（０又は１）が割り当てられた仮想パターン領域ＰＡ’に対して走査方向に相対走査されるように、主制御装置２０によって、テンプレートＴＰ２、ＴＰ３の仮想パターン領域ＰＡ’上での設定位置が１画素ずつ走査方向に変更され、可変成形マスクＶＭを用いた目標パターンのウエハＷ上での形成が行われる。
そして、最後のテンプレート（ＴＰ３）を用いて、ショット領域内の２次元画素のｎｙ行目の露光が終了すると、ステップ１３８における判断が肯定され、ステップ１４４に進む。ステップ１４４では、主制御装置２０は、第３カウンタのカウント値ｋを参照して、ウエハＷ上の最終ショット領域の露光が終了したか否かを判断する。この場合、ｋ＝１であるから、ここでの判断は否定され、ステップ１４６でカウント値ｋを１インクリメント（ｋ←ｋ＋１）した後、ステップ１２０に戻り、以降、上記ステップ１２０以下の処理を繰り返すことで、第２番目から第Ｋ番目のショット領域それぞれに対して、前述した走査露光により目標パターンの形成を行う。
そして、ウエハＷ上の第Ｋ番目のショット領域に対する目標パターンの形成が終了すると、サブルーチン１１０の処理を終了して、メインルーチンに戻り、本ルーチンの一連の処理を終了する。
図１９（Ａ）〜図１９（Ｎ）には、前述の目標パターンの仮想パターン領域ＰＡ’上を、テンプレートＴＰ１の設定位置が、図１４及び図１８に実線で示される、パターン領域外の第１位置から、図１８に破線で示されるパターン領域内の第２位置まで、１画素ずつ（図１４参照）変化する際に取り出されるパターンデータの変化の様子が示されている。仮想パターン領域ＰＡ’の最上端のラインパターン（明部）に着目すると、このラインパターンは、テンプレートＴＰ１の位置変化に応じて、その長さが徐々に長くなることがわかる。しかるに、このラインパターンは、元々、仮想パターン領域ＰＡ’の最外周の枠の一部であって、テンプレートＴＰ１の長さより格段長い。従って、このラインパターンは、テンプレートＴＰ１〜ＴＰ３を用いた、継ぎ露光の対象である（図１４参照）。
従って、主制御装置２０は、テンプレートＴＰ２の設定位置も、図１５（Ｃ）に示される位置から、仮想パターン領域ＰＡ’上を、１画素ずつ（図１４参照）変化させて、各設定位置で、前述したようにテンプレート内部の目標パターンの明部に対応するマイクロミラーのみをＯＮ状態とし、その他のマイクロミラーをＯＦＦ状態とする制御信号を、駆動系３０に供給する。また、主制御装置２０は、テンプレートＴＰ３の設定位置も、図１５（Ｃ）に示される位置から、仮想パターン領域ＰＡ’上を、１画素ずつ（図１４参照）変化させて、各設定位置で、前述したようにテンプレート内部の目標パターンの明部に対応するマイクロミラーのみをＯＮ状態とし、その他のマイクロミラーをＯＦＦ状態とする制御信号を、駆動系３０に供給する。
本第２の実施形態では、主制御装置２０は、上述のようにして、テンプレートＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３の設定位置を、それぞれ１画素ずつ変化させて、各位置で露光を行うことで、前述の図１６（Ｂ）又は図１６（Ｃ）の場合と同様の、オーバーラップ領域内のラインパターンの長さを徐々に変化させつつ、一部にオーバーラップ領域を有する多重露光を行い、ラインパターン及びその他のパターンをウエハＷ上に形成する。
以上説明した本第２の実施形態によると、前述の第１の実施形態と同等の装置構成を備えているので、同等の効果を得ることができる。また、本第２の実施形態によると、主制御装置２０により、目標パターンに関する情報（目標パターンのデータ）と、可変成形マスクＶＭの使用領域（すなわち、ＯＮ・ＯＦＦ制御の対象となるマイクロミラーの領域）を規定するテンプレート（例えば、ＴＰ１、ＴＰ２及びＴＰ３）の設定に関する情報とに基づいて可変成形マスクＶＭの複数のマイクロミラー機構Ｍij（ｉ＝１〜ｍ、ｊ＝１〜ｎ）が制御され、この結果、可変成形マスクＶＭにより発生するパターンの継ぎ合わせにより、ウエハＷ上のショット領域に目標パターンが形成される。
また、主制御装置２０により、隙間のない状態でかつ重なり合うことなく、隣接して配置可能な形状を有する複数のテンプレート（例えばＴＰ１、ＴＰ２及びＴＰ３）が、テンプレート同士のオーバーラップ領域が一部に生じる状態で、目標パターンが形成される仮想パターン領域ＰＡ’内に、それぞれ設定される。そして、主制御装置２０により、各テンプレートの設定に関する情報と、目標パターンに関する情報とに基づいて、可変成形マスクＶＭの複数のマイクロミラー機構Ｍijが順次制御される。これにより、ウエハＷ上に形成されるパターンの継ぎ部の一部にオーバーラップ領域が生じ、継ぎ目の部分に段差が生じるのが防止され、この点においてもウエハＷ上のショット領域に目標パターンを精度良く形成することが可能になる。
なお、上記第２の実施形態では、説明を簡略化するために、必要な継ぎ回数ｑが２であるものとしたが、ショット領域のＸ軸方向に関する幅が２６ｍｍであり、露光領域ＩＡのＸ軸方向に関する幅が０．２ｍｍの場合、実際には、必要な継ぎ回数ｑは、１２９回を超える（テンプレート同士のオーバーラップ領域が必要である）。この場合、非走査方向の両端でテンプレートＴＰ２，ＴＰ３と同様のテンプレートを設定し、両端以外の部分では、テンプレートＴＰ１と同様のテンプレートを、前述と同様のオーバーラップ幅で設定すれば良い。
なお、上記第２の実施形態で説明したテンプレートの組み合わせは、一例に過ぎず、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、図２０（Ａ）〜図２０（Ｄ）のように、隣接するテンプレート同士にオーバーラップ領域が生じないテンプレートの組み合わせを採用しても良い。このうち、図２０（Ａ）のテンプレートの組み合わせは、台形状の複数のテンプレートを、交互に上下反転させて隙間無く、かつテンプレート同士のオーバーラップ領域なく、組み合わせたものである。図２０（Ｂ）のテンプレートの組み合わせは、両端の台形のテンプレートと、それらの間の平行四辺形の複数のテンプレートとを、隙間無く、かつテンプレート同士のオーバーラップ領域なく、組み合わせたものである。図２０（Ｃ）のテンプレートの組み合わせは、同図中の高さ方向（走査方向）の中央を境目として、上下が反転した平行四辺形又は台形（両端部）を組み合わせたような形状の複数のテンプレートを、隙間無く、かつテンプレート同士のオーバーラップ領域なく組み合わせたものである。図２０（Ｄ）のテンプレートの組み合わせは、同図中の高さ方向（走査方向）を３段に分け、上下が交互に反転した平行四辺形又は台形（両端部）を組み合わせたような形状の複数のテンプレートを、隙間無く、かつテンプレート同士のオーバーラップ領域なく組み合わせたものである。
あるいは、図２０（Ｅ）〜図２０（Ｈ）のように、隣接するテンプレート同士にオーバーラップ領域とこれと同形状かつ同一面積の欠け領域とが生じるテンプレートの組み合わせを採用しても良い。このうち、図２０（Ｅ）、図２０（Ｆ）は、それぞれ図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）の複数（４つ）のテンプレートのうち、左から偶数番目のテンプレートの向きを上下反転させたものである。また、図２０（Ｇ）、図２０（Ｈ）のテンプレートは、それぞれ図２０（Ｃ）の隣接するテンプレートの継ぎ部の形状を変形して、隣接するテンプレート同士にオーバーラップ領域とこれと同形状かつ同一面積の欠け領域とが生じるテンプレートの組み合わせとしたものである。図２０（Ｅ）〜図２０（Ｈ）のいずれの場合も、欠け領域をオーバーラップ領域で丁度埋めることができるので、余分な領域（以下、真の重複領域と呼ぶ）は存在しない。従って、図２０（Ａ）〜図２０（Ｈ）のいずれのテンプレートの組み合わせを採用しても、前述の実施形態と同様にして可変成形マスクＶＭを用いて走査露光方式でパターンを形成した場合、同様の結果を得ることができる。
また、上記第２の実施形態のように、５０パルスのレーザ光の照射により、ウエハＷ上にパターン像を形成する場合において、例えば、マイクロミラーのサイズの投影倍率倍（ウエハＷ上の画素のサイズ）の整数倍ではない線幅のパターンを形成する場合に、明領域と暗領域の分布状態が互いに異なる複数の基本パターンを可変成形マスクで順次生成し、これらの基本パターンを合計で５０パルスになるように組み合わせてパターン形成（露光）を行うパターン形成方法（以下、デジタルグレースケール露光と呼ぶ）を採用することも可能である。従って、上記第２の実施形態に係る露光装置において、主制御装置２０は、上記ステップ１２８の処理に代えて、テンプレートの設定情報と、目標パターンに関する情報（明領域と暗領域の分布状態が互いに異なる複数の基本パターンと、該基本パターン毎の可変成形マスクＶＭに照射される照明光ＩＬの積算光量に関する情報（パルス数）とを含む、目標パターンに応じた基本パターンの重畳情報）とに基づいて、可変成形マスクＶＭのマイクロミラーのＯＮ・ＯＦＦ状態の制御を駆動系３０を介して行う、換言すれば、目標パターンをウエハＷ上に形成する間に、照明光ＩＬの照射によりパターンのウエハＷ上での形成に寄与する複数のマイクロミラーの可変成形マスクＶＭ上の数及び位置の少なくとも一方が変更されるように、可変成形マスクＶＭの複数のマイクロミラーを制御しても良い。このようにすれば、目標パターンの線幅によらず、その目標パターンをウエハＷ上の各ショット領域に精度良く形成することが可能になる。また、これにより、可変成形マスクＶＭで一度に露光可能なウエハＷ上の領域（照明領域）を仮想的に複数の画素に分割する場合に、１画素の大きさをある程度大きくすることができる。換言すれば、総画素数が少なくても任意のパターンをウエハＷ上の任意の位置に精度良く形成することが可能となる。従って、制御対象のマイクロミラー数を増加させることなく、所望のパターンをウエハＷ上に精度良く形成することが可能となり、可変成形マスクＶＭの高コスト化を抑制することができる。
なお、上記各実施形態の露光装置において、前述のテンプレートを用いた露光を行うに際して、非継ぎ部のみでなく、継ぎ部においても、デジタルグレースケール露光を採用することも可能である。ただし、この場合には、パターンを精度良く形成するために、テンプレートの組み合わせとしては、欠け領域のない組み合わせ、例えば図２０（Ａ）〜図２０（Ｄ）のような複数のテンプレートの組み合わせを採用することが望ましい。
ところで、最近になって、発明者らが行ったシミュレーションの結果、露光条件によっては、上記実施形態及び図２０（Ａ）〜図２０（Ｈ）のように、真の重複領域が存在しない複数のテンプレートの設定条件の下では、上述の走査露光により、ウエハＷ上に形成されるパターンの線幅が、設計値とは異なる場合のあることが判明した。
具体的には、発明者らは、照明光の波長が４４５ｎｍ、投影光学系の開口数（ＮＡ）が０．９５、コヒーレンスファクタσ値が０．９５の通常照明条件下で、ポジレジストが塗布されたウエハＷ上に目標線幅３５０ｎｍ（ウエハＷ上の１画素のサイズを７０ｎｍとして５画素）の種々のパターンを形成するシミュレーションを行った結果、次のａ.〜ｅ.のような結果が得られた。
ａ． 縦線から成るラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンの形成の場合、ウエハＷ上には、非継ぎ部（継ぎ部以外の部分）で３５０ｎｍ、継ぎ部で３６２ｎｍのライン幅のＬ／Ｓパターンが形成された。
ｂ. 横線から成るラインアンドスペース（Ｌ／Ｓ）パターンの形成の場合、ウエハＷ上には、非継ぎ部で３５０ｎｍ、継ぎ部で３７２ｎｍのライン幅のＬ／Ｓパターンが形成された。
ｃ. 縦線から成る孤立のスペースパターンの形成の場合、ウエハＷ上には、非継ぎ部で３５０ｎｍ、継ぎ部で３２５ｎｍの幅の孤立のスペースパターンが形成された。
ｄ. 横線から成る孤立のスペースパターンの形成の場合、ウエハＷ上には、非継ぎ部で３５０ｎｍ、継ぎ部で３４０ｎｍの幅の孤立のスペースパターンが形成された。
ｅ. 孤立のラインパターンの形成の場合、ウエハＷ上には、非継ぎ部で３５０ｎｍ、継ぎ部で３７７ｎｍの幅の孤立のラインパターンが形成された。
これらの結果から、継ぎ部と非継ぎ部との間の線幅差、継ぎ部における縦横線線幅差及び孤立密集線幅差が生じていることがわかる。従って、継ぎ部での露光に工夫が必要である。しかるに、上記ａ.〜ｅ．の結果を分析すると、継ぎ部においてラインが太り、スペースが細くなっていることがわかる。この理由の１つとして、次のようなことが挙げられる。
すなわち、継ぎ部以外の非継ぎ部では、可変成形マスクＶＭの非走査方向の端部以外に位置する特定のマイクロミラーからの反射回折光がウエハＷ上のパターンの形成（結像）に主として寄与するが、その特定のマイクロミラーの非走査方向の両側に隣接あるいは近接するマイクロミラーからの回折光の一部も投影光学系ＰＬに入射する。これに対し、継ぎ部では、可変成形マスクＶＭの非走査方向の端部に位置する特定のマイクロミラーからの反射回折光がウエハＷ上のパターンの形成（結像）に主として寄与するが、その特定のマイクロミラーの非走査方向の一側には、マイクロミラーが存在しないので、投影光学系ＰＬに入射する回折光の光量は、非継ぎ部に比べて小さくなる。換言すれば、継ぎ部と非継ぎ部とで光近接効果による影響が異なっている。このような理由により、継ぎ部においては、非継ぎ部に比べて、露光量不足（アンダードーズ）が生じていることがわかる。従って、継ぎ部における露光量を増やす必要がある。
そこで、上記各実施形態の露光装置において、テンプレートの継ぎ部における露光量を増加させるべく、隣接するテンプレート相互間に真の重複領域（余分な領域）を生じさせることとしても良い。
例えば、図２１（Ａ）に示されるように、図２０（Ｂ）と同様の複数のテンプレートの組み合わせを用いる場合を考える。この場合、主制御装置２０は、隣接するテンプレート相互間に図２１（Ｂ）に示されるような幅Ｂのテンプレート同士のオーバーラップ領域（この場合真の重複領域）が形成されるように、複数のテンプレートの非走査方向の位置関係を変化させて、前述と同様の手順で走査露光を行うこととしても良い。これにより、継ぎ部における露光量不足（アンダードーズ）を改善することができる。この場合において、主制御装置２０は、目標パターンに含まれるパターンの光近接効果による線幅誤差の補正を考慮した上記の幅Ｂ（以下、オーバーラップ幅Ｂと記述する）、すなわちオーバーラップ量のテンプレート同士のオーバーラップ領域が生じる状態で、複数のテンプレートをそれぞれ設定することが望ましい。
この場合において、主制御装置２０は、実際の露光に先立ってテスト露光を行い、そのテスト露光に際して、複数のテンプレートの非走査方向の位置関係を変化させて、所定のテストパターンをウエハＷ上に形成するための走査露光を行っても良い。その際、主制御装置２０が、オーバーラップ幅Ｂを種々の値に設定しながら、ウエハＷ上の異なる位置にテストパターンを形成するテスト露光を繰り返し行うようにしても良い。そして、主制御装置２０は、テスト露光の終了後に、ステージＳＴ上のウエハＷを、例えば露光装置１００にインラインで接続された不図示のコータ・デベロッパ（Ｃ／Ｄ）に不図示の搬送系を介して搬送して、そのウエハＷがＣ／Ｄで現像されるのを待つ。現像が終了すると、主制御装置２０は、現像後のウエハＷをステージＳＴ上に再度ロードし、不図示のアライメント検出系を用いて現像後のウエハＷ上に形成された複数のテストパターンのレジスト像の線幅を計測する。そして、主制御装置２０は、継ぎ部と非継ぎ部のラインパターンの線幅が最も近い、テストパターンを選択し、そのテストパターンに対応する、オーバーラップ幅Ｂをメモリに記憶しておく。
そして、実際の露光の際には、メモリ内に記憶されているオーバーラップ幅Ｂのオーバーラップ領域が、隣接するテンプレート相互間に形成されるように、複数のテンプレートを設定して、継ぎ露光を行うこととすれば良い。
なお、上述のテスト露光に際しては、各テストパターンを用いた露光毎に、オーバーラップ領域が非走査方向に関して１箇所形成されるようなテンプレートの設定を行えば良いことは言うまでもない。
なお、上記の説明では、複数のテンプレートの形状を変更することなく、テンプレートの位置関係を変更するものとしたが、これに変えて、主制御装置２０は、図２１（Ｃ）に示されるように、各テンプレートを、傾斜部の傾きを維持したまま非走査方向に引き伸ばすように形状を変化させることで、隣接するテンプレート相互間にオーバーラップ幅Ｂのオーバーラップ領域が形成されるような、テンプレートの設定を行うようにしても良い。あるいは、非走査方向のサイズが異なる、複数種類の平行四辺形又は台形のテンプレートを用意しておいて、主制御装置２０が、その中からオーバーラップ幅Ｂが所望の値となるテンプレートの組み合わせを選択して設定することとしても良い。
上述したオーバーラップ幅Ｂのテンプレート同士のオーバーラップ領域の設定は、前述の図２０（Ａ）、図２０（Ｃ）、図２０（Ｄ）などの、テンプレートの組み合わせについても、同様に、行うことができる。
この他、主制御装置２０は、図２１（Ａ）の各テンプレートを、傾斜部の傾きを維持したまま非走査方向に引き伸ばしかつ微妙に形状を変化させることで、隣接するテンプレート相互間に図２１（Ｄ）に示されるようなオーバーラップ領域が形成されるような、複数のテンプレートの設定を行うようにしても良い。
また、図２１（Ｂ）〜図２１（Ｄ）のようなテンプレートの組み合わせを用いる場合にも、主制御装置２０は、前述のデジタルグレースケール露光方法を、テンプレートの設定と組み合わせて採用しても良い。かかる場合にも、目標パターンの線幅によらず、その目標パターンをウエハＷ上の各ショット領域に精度良く形成することが可能になるとともに、制御対象のマイクロミラー数を増加させることなく、所望のパターンをウエハＷ上に精度良く形成することが可能となる。
この他、図２２に示されるように、非走査方向の全領域で、必ず１箇所、画面継ぎがあるような形状のテンプレートの組み合わせを採用しても良い。かかる場合には、継ぎ部と非継ぎ部とで線幅差は生じない。なお、これに限らず、非走査方向の全領域で、必ず２箇所以上の同一数の画面継ぎがあるような形状のテンプレートの組み合わせを採用しても良い。
また、上記の実施形態では、設計データに応じたパターンを形成するのに必要なレーザパルス数が５０パルスの場合について説明したが、本発明が、これに限定されるものではない。例えば、テンプレートの設定位置ごとに少なくとも１パルス、レーザパルスが可変成形マスクＶＭに照射されれば良い。また、上記の実施形態では、画素のサイズが７０ｎｍ×７０ｎｍの場合について説明したが、勿論これに限定されるものではない。
なお、ウエハＷ上にライン・アンド・スペースパターンを形成する場合は勿論、ドットパターンその他の密集パターンは勿論、孤立パターンを形成する場合にも本発明は好適である。
なお、上記各実施形態では、照明光学系が視野絞りを備えるものとしたが、例えば可変成形マスクの各マイクロミラーのＯＮ状態・ＯＦＦ状態により、ウエハＷ上での照明光の照射領域を実質的に規定するようにしても良い。
また、上記各実施形態では、光源として、単一波長発振レーザから発振される単一波長レーザ光の高調波を発生する高調波発生装置を用いる場合について説明したが、これに限らず、波長４００ｎｍ程度の照明光を用いて可変成形マスクを照明するのであれば、ＹＡＧレーザの高調波発生装置を用いても良い。この他、レーザ発振の繰り返し周波数をそれほど要求されない場合には、ＡｒＦエキシマレーザなどを用いても良い。
また、上記各実施形態では、照明光がパルス光である場合について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、連続光を照明光として用いても良い。かかる場合には、前述の目標パターンに応じた重畳情報として、明領域と暗領域の分布状態が互いに異なる複数の基本パターンと、該基本パターン毎の可変成形マスクに照射される照明光の照射時間（積算光量に関する情報）とを含む情報を、用いることとすれば良い。
なお、上記各実施形態では、非発光型画像表示素子であるマイクロミラー・アレイを含む可変成形マスクを用いる場合について説明したが、マイクロミラー・アレイに代えて、以下に説明する非発光型画像表示素子を用いても良い。ここで非発光型画像表示素子とは、空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）とも呼ばれ、所定方向へ進行する光の振幅（強度）、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器としては、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）以外に、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が例として挙げられる。また、反射型空間光変調器としては、上述のマイクロミラー・アレイの他に、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ：Electro Phonetic Display）、電子ペーパー（または電子インク）、光回折型ライトバルブ（Grating Light Valve）等が例として挙げられる。
なお、反射型の非発光型画像表示素子を用いて可変成形マスクを構成する場合、投影光学系としては、前述した屈折系の他、反射屈折系、又は反射系を用いることもできる。また、反射屈折系、反射系、あるいは屈折系の投影光学系と組み合わせて、透過型の非発光型画像表示素子を含む可変成形マスクを用いても良い。また、本発明の露光装置が備える光学系は、縮小系に限らず、等倍系、あるいは拡大系であっても良い。
なお、上記実施形態では、走査型の露光を行う露光装置について説明したが、例えば静止露光型（一括露光型）の露光装置に、一部の請求項に係るパターン形成方法は、適用が可能である。図２３には、静止型の露光装置で用いられる、３×３＝９個の分割領域の重ね合わせ露光で用いられる、分割パターンの組み合わせの一例が示されている。各分割パターンの濃度の違いは、露光量の違いを示す。この図２３に示されるような、分割パターンの組み合わせを用いた、重ね合わせ露光は、次のようにして行われる。
すなわち、可変成形マスクＶＭにより発生する光模様を継ぎ合わせてウエハＷ上のショット領域に目標パターンを形成するに当たり、可変成形マスクＶＭの使用領域を規定する複数のテンプレート（この場合、矩形のテンプレート）を、テンプレート同士のオーバーラップ領域が一部に生じる状態で、目標パターンが形成される２次元画素領域内に、それぞれ設定する工程を、テンプレート同士のオーバーラップ領域の幅を複数段階で変更するように、複数のテンプレートの大きさを変更しつつ、複数回繰り返し行う。そして、設定する工程が行われる度に、各テンプレートの設定に関する情報と、前記目標パターンに関する情報とに基づいて、可変成形マスクＶＭの複数のマイクロミラー機構Ｍijを順次制御する工程を、行なう。
なお、上記各実施形態では、パターン生成装置１２が、マイクロミラーを複数有する可変成形マスクＶＭを含む場合について説明したが、これに限らず、その他のパターン生成装置１２（例えば、光ファイバを多数本備えたパターン生成装置など）を採用することとしても良い。
なお、上記各実施形態で示した寸法等の数値は一例であって、上記各実施形態の数値に限定されるものではない。
なお、上記各実施形態では、ウエハステージＷＳＴを１つのみ備える場合について説明したが、これに限らず、ウエハステージを２つ備えるツインステージタイプのステージ装置を採用することも可能であるし、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号（対応する米国特許出願公開２００７／０１２７００６号明細書）などに開示されているようなウエハステージと計測ステージとを備えるステージ装置を採用することも可能である。
なお、国際公開第２００４／０５３９５５号（対応する米国特許出願公開第２００５／０２５９２３４号明細書）などに開示される液浸露光装置に本発明を適用することも可能である。
なお、上記各実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。
また、上記実施形態の露光装置は、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、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、この組み立ての前後には、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み立て工程は、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み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て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み立て工程が終了したら、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およ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。
《デバイス製造方法》
次に、上記各実施形態に係る露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。図２４は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
先ず、ステップ２０２において、１ロットのウエハ（プレート）上に金属膜が蒸着される。次のステップ２０４において、その１ロットのウエハ（プレート）上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ２０６において、上記各実施形態に係る露光装置により、設計データに基づいて決定された目標パターンに関する情報（複数の変調素子の配置に対応してプレート上に仮想的に設定される二次元画素のサイズの整数倍とならないサイズの目標パターンに関する前述の基本パターンの重畳情報を含む）（及びテンプレートの設定に関する情報）に応じて、可変成形マスクで発生されたパターンの像が投影光学系ＰＬを介して、その１ロットのウエハ（プレート）上の各ショット領域に順次投影される。
その後、ステップ２０８において、その１ロットのウエハ（プレート）上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ２１０において、その１ロットのウエハ（プレート）上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、設計データに対応する回路パターンが、各ウエハ（プレート）上の各ショット領域に形成される。
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。従って、所望の線幅のパターンを所望の位置に精度良く形成することができ、結果的に、半導体素子等のデバイスを歩留り良く製造することができる。
また、上記各実施形態に係る露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。図２５は、上記各実施形態の露光装置を用いてプレート上に所定のパターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明するためのフローチャートである。
ステップ３０２のパターン形成工程では、上記各実施形態に係る露光装置により、設計データに基づいて決定された目標パターンに関する情報（複数の変調素子の配置に対応してプレート上に仮想的に設定される二次元画素のサイズの整数倍とならないサイズの目標パターンに関する前述の基本パターンの重畳情報を含む）（及びテンプレートの設定に関する情報）に応じて、可変成形マスクで発生されたパターンの像を投影光学系ＰＬを介して感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に順次形成する、いわゆる光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成される。
次に、ステップ３０４のカラーフィルタ形成工程において、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたカラーフィルタ、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組が複数水平走査線方向に配列されたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程（ステップ３０４）の後に、ステップ３０６のセル組み立て工程が実行される。ステップ３０６のセル組み立て工程では、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
ステップ３０６のセル組み立て工程では、例えば、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、ステップ３０８のモジュール組立工程にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。従って、このマイクロデバイスの製造方法のパターン形成工程においては、所望の線幅のパターン像を所望の位置に精度良く形成することができ、結果的に液晶表示素子を歩留り良く製造することができる。
以上説明したように、本発明のパターン形成方法及びパターン形成装置は、物体上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
１０…照明系、２０…主制御装置、１００…露光装置、ＩＬ…照明光、Ｍij…マイクロミラー機構、ＰＡ’…仮想パターン領域、ＳＴ…ステージ、ＴＰ１、ＴＰ２、ＴＰ３…テンプレート、ＶＭ…可変成形マスク、Ｗ…ウエハ。

Claims (18)

  1. 照明光の入射位置に２次元的に配置され、前記照明光の振幅、位相及び偏光の状態の少なくとも１つを空間的に個別に変調する複数の変調素子を有し、明領域と暗領域とからなる光模様を生成する可変成形マスクを用いて物体上の少なくとも１つの区画領域にパターンを形成するパターン形成方法であって、
    前記可変成形マスクにより発生する光模様を継ぎ合わせて前記物体上の区画領域に目標パターンを形成するに当たり、
    前記可変成形マスクの使用領域を規定する複数のテンプレートを、テンプレート同士のオーバーラップ領域が一部に生じる状態で、前記目標パターンが形成される２次元画素領域内に、それぞれ設定する設定工程と、
    各テンプレートの設定に関する情報と、前記目標パターンに関する情報とに基づいて、前記可変成形マスクの複数の変調素子を制御する制御工程と、を含み、
    前記オーバーラップ領域の幅を複数段階で変更するように、前記複数のテンプレートの大きさを変更しつつ、前記設定工程を複数回繰り返し行うとともに、前記設定工程が行われる度に、前記制御工程を行うパターン形成方法。
  2. 請求項１に記載のパターン形成方法において、
    前記設定工程では、前記目標パターンに含まれるパターンの光近接効果による線幅誤差の補正を考慮したオーバーラップ量のオーバーラップ領域が一部に生じる状態で、前記２次元画素領域内に、前記複数のテンプレートをそれぞれ設定するパターン形成方法。
  3. 請求項１又は２に記載のパターン形成方法において、
    前記物体は、前記可変成形マスクによる光模様の形成面と平行な面内で、少なくとも所定の走査方向に移動可能であり、
    前記各テンプレートは、前記物体の前記走査方向の移動に同期して、前記目標パターンが形成される２次元画素領域に対して相対走査されるように、設定位置が順次変更されるパターン形成方法。
  4. 請求項３に記載のパターン形成方法において、
    前記目標パターンに関する情報は、明領域と暗領域の分布状態が互いに異なる複数の基本パターンと、該基本パターン毎の前記可変成形マスクに照射される前記照明光の積算光量に関する情報とを含む、目標パターンに応じた基本パターンの重畳情報を含み、
    前記制御工程では、前記各テンプレートの設定に関する情報と、前記重畳情報とに基づいて、前記目標パターンを前記物体上に形成する間に、前記照明光の照射によりパターンの前記物体上での形成に寄与する複数の変調素子の前記可変成形マスク上の数及び位置の少なくとも一方が変更されるように、前記可変成形マスクの複数の変調素子を制御するパターン形成方法。
  5. 請求項４に記載のパターン形成方法において、
    前記重畳情報は、光近接効果による前記物体上に形成されるパターンの線幅誤差及び位置誤差の少なくとも一方の補正を考慮した情報であるパターン形成方法。
  6. 請求項４又は５に記載のパターン形成方法において、
    前記照明光は、パルス光であり、
    前記基本パターン毎の前記照明光の積算光量に関する情報は、パルス数を含むパターン形成方法。
  7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記テンプレートの形状は、台形状、平行四辺形状、及びこれらを組み合わせた形状のいずれかであるパターン形成方法。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のパターン形成方法において、
    前記物体上での前記パターンの形成は、次数の異なる複数の回折光同士を干渉させることで、干渉縞を物体上に形成することで行われるパターン形成方法。
  9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のパターン形成方法を用いて、
    物体上にパターンを形成する工程と、
    パターンが形成された前記物体を処理する工程と、を含むデバイス製造方法。
  10. 物体上にパターンを形成するパターン形成装置であって、
    照明光を射出する照明系と、
    前記照明光の入射位置に２次元的に配置され、前記照明光の振幅、位相及び偏光の状態の少なくとも１つを空間的に個別に変調する複数の変調素子を有し、明領域と暗領域とからなる光模様を生成する可変成形マスクと、
    前記可変成形マスクにより発生する光模様を継ぎ合わせて前記物体上の区画領域に目標パターンを形成するに当たり、前記可変成形マスクの使用領域を規定する複数のテンプレートを、テンプレート同士のオーバーラップ領域が一部に生じる状態で、前記目標パターンが形成される２次元画素領域内に、それぞれ設定するテンプレート設定装置と、
    各テンプレートの設定に関する情報と、前記目標パターンに関する情報とに基づいて、前記可変成形マスクの複数の変調素子を制御する制御装置と、を備え、
    前記テンプレート設定装置は、前記複数のテンプレートの設定を変更することで、前記オーバーラップ領域のオーバーラップ量を変更可能であるパターン形成装置。
  11. 請求項１０に記載のパターン形成装置において、
    前記テンプレート設定装置は、目標パターンに含まれるパターンの光近接効果による線幅誤差の補正を考慮したオーバーラップ量の前記オーバーラップ領域が一部に生じるように、前記２次元画素領域内に、前記複数のテンプレートを設定するパターン形成装置。
  12. 請求項１０又は１１に記載のパターン形成装置において、
    前記物体が載置され、該物体を保持して少なくとも所定の走査方向に移動可能な移動体と、
    前記設定装置は、前記移動体の前記走査方向の移動に同期して、前記目標パターンが形成される２次元画素領域に対して相対走査されるように、前記各テンプレートの前記相対走査方向の設定位置を順次変更するパターン形成装置。
  13. 請求項１１に記載のパターン形成装置において、
    前記目標パターンに関する情報は、明領域と暗領域の分布状態が互いに異なる複数の基本パターンと、該基本パターン毎の前記可変成形マスクに照射される前記照明光の積算光量に関する情報とを含む、目標パターンに応じた基本パターンの重畳情報を含み、
    前記制御装置は、前記各テンプレートの設定に関する情報と、前記重畳情報とに基づいて、前記目標パターンを前記物体上に形成する間に、前記照明光の照射によりパターンの前記物体上での形成に寄与する複数の変調素子の前記可変成形マスク上の数及び位置の少なくとも一方が変更されるように、前記可変成形マスクの複数の変調素子を制御するパターン形成装置。
  14. 請求項１３に記載のパターン形成装置において、
    前記重畳情報は、光近接効果による前記物体上に形成されるパターンの線幅誤差及び位置誤差の少なくとも一方の補正を考慮した情報であるパターン形成装置。
  15. 請求項１３又は１４に記載のパターン形成装置において、
    前記照明光は、パルス光であり、
    前記基本パターン毎の前記照明光の積算光量に関する情報は、パルス数を含むパターン形成装置。
  16. 請求項１０〜１５のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、前記テンプレートの形状は、台形状、平行四辺形状、及びこれらを組み合わせた形状のいずれかであるパターン形成装置。
  17. 請求項１０〜１６のいずれか一項に記載のパターン形成装置において、
    前記可変成形マスクは、マイクロミラー・アレイを含むパターン形成装置。
  18. リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法において、
    前記リソグラフィ工程では、請求項１０〜１７のいずれか一項に記載のパターン形成装置を用いて物体上にパターンを形成するデバイス製造方法。
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