JPH07235466A

JPH07235466A - 露光装置

Info

Publication number: JPH07235466A
Application number: JP6022918A
Authority: JP
Inventors: Satoyuki Watanabe; 智行渡辺; Masamitsu Yanagihara; 政光柳原; Eiji Goto; 英司後藤; Tetsutsugu Hanazaki; 哲嗣花崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-02-22
Filing date: 1994-02-22
Publication date: 1995-09-05
Anticipated expiration: 2018-07-14
Also published as: JP3427132B2

Abstract

(57)【要約】【目的】画面合成を行う露光装置において、レチクル
に減光特性を持たせる必要やレチクル毎に異なる減光フ
ィルタを用意する必要がなく、且つレチクル上にて理想
的な減光特性が得られる露光装置を提供する。【構成】レチクル９の照明領域を設定するレチクルブ
ラインド６として、ガラス基板１５ａ上に遮光性部材
（クロム等）を設けて形成した遮光部１５ｂと、複数の
開口部１５ｄ，１５ｆと、この開口部の辺のうち任意の
辺に遮光性部材の密度を開口部の中心からの距離に応じ
て変化させて設けた減光部とを有する２組のブラインド
６ａ，６ｂを組み合わせて用いる。この２組のブライン
ドを組み合わせるとともに、２組の開口部材それぞれを
減光部である辺の伸びた方向に相対的に移動することに
よってレチクル上での減光領域を得る

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子や液晶表示
基板等の製造に用いられる露光装置に関するものであ
り、特に単位領域のパターンの一部分どうしを感光基板
上で互いに重ね合わせることによって大面積のパターン
を形成する、所謂画面合成を行う露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の露光装置では、露光対象と
なる感光基板の大型化に対処するため、感光基板の露光
領域を複数の単位領域に分割して各単位領域に応じた露
光を繰り返し、最終的に所望のパターンを合成する画面
合成の手法が用いられている。この画面合成を行なう際
には、パターン投影用のレチクルの描画誤差や投影光学
系のレンズの収差、感光基板を位置決めするステージの
位置決め誤差等に起因する各露光領域の境界位置でのパ
ターンの切れ目の発生を防止するため、各露光領域の境
界を微小量重ね合わせて露光を行なう。しかし、露光領
域を重ね合わせると、この部分の露光量が２倍になり、
感光剤の特性によってはパターンの継ぎ目部分の線幅が
変化することになる。また、画面合成を行なうと、隣接
する露光領域どうしの位置のずれによってパターンの継
ぎ目部分に段差が発生し、デバイスの特性が損われるこ
とがある。さらに、画面合成された単層のパターンを多
層に重ね合わせる工程を各層毎に異なる露光装置に分担
させた場合、各露光装置のレンズ収差や位置決め精度の
相違によって各層の露光領域の重ね合わせ誤差がパター
ンの継ぎ目部分で不連続に変化し、特にアクティブマト
リックス液晶デバイスではパターン継ぎ目部分でコント
ラストが不連続に変化してデバイスの品質が低下するこ
とになる。

【０００３】以上のような画面合成上の不都合を除去す
る手段として、特公昭６３−４９２１８号公報には、レ
チクル若しくはレチクルに重ねるフィルタのパターン継
ぎ目部分に相当する位置に透過光量を減少させる減光部
を設け、パターンの重ね合わせ部分の露光量を他の部分
の露光量に略一致させるものが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した公報
記載の手段では次のような問題がある。まず、レチクル
自身に減光特性を持たせた場合、レチクルの製造工数が
増え、製造中にパターン欠陥が発生するおそれも高まる
などレチクルの製造工程への負担が大きくなる。一方、
レチクルと重ね合わせるフィルタを用いる場合は、フィ
ルタの着脱によってレチクルの損傷や汚染が生じるおそ
れが高くなるなどレチクルの保守管理に問題が生じる。
また、レチクル毎に専用のフィルタを用意する必要があ
り、フィルタの製造や保守管理に要する手間も無視でき
ない。

【０００５】本発明の目的は、レチクル等のようなパタ
ーン転写用の原板に減光特性を持たせる必要や原板毎に
異なる減光部を用意する必要がなく、かつ原板上にて理
想的な減光特性が得られる露光装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点解決のため本
発明では、光源（１）からの光束を照明領域設定手段
（６）を介して、照明領域設定手段とほぼ共役な位置に
配置されたレチクル（９）上に照射し、照明されたレチ
クルの像を投影光学系（１０）を介して感光基板（１
１）上の第１の領域に投影するとともに、感光基板上の
第１の領域と隣合う第２の領域に像の周辺部どうしを重
ね合わせて投影する投影露光装置において、照明領域設
定手段（６）は、光束を遮光する遮光部（１５ｂ）と矩
形状の第１及び第２の開口（１５ｄ，１５ｆ）とで構成
された２つの開口部材（６ａ，６ｂ）で構成されるとと
もに、第１の開口（１５ｄ）の各辺と、各辺のそれぞれ
に対応する第２の開口（１５ｆ）の各辺とがほぼ平行に
配置され；第１の開口の任意の辺と、第２の開口の辺の
うちの任意の辺に対向する辺とに、第１及び第２の開口
の中心から遮光部に向かうに従って光束の透過率が減少
する減光部（１５ｃ，１５ｅ）を設け；２つの開口部材
それぞれの第１及び第２の開口を互いに組み合わせるこ
とによって、像の周辺部に対応する減光部の位置を変更
することとした。

【０００７】また、２つの開口部材（６ａ，６ｂ）は、
像の投影中に２つの開口部材それぞれを減光部（１５
ｃ，１５ｅ）である辺の伸びた方向に相対的に移動する
こととする。さらに、遮光部（１５ｂ）は、透明基板
（１５ａ）上に遮光性部材を設けて形成してあり、減光
部（１５ｃ，１５ｅ）は、透明基板上の遮光部と開口と
の境界に開口から遮光部に向かうに従って遮光性部材の
密度が大きくなるように設けて形成されていることとす
る。

【０００８】

【作用】上述のように本発明によれば、照明領域設定手
段として、透明基板上に遮光性部材を設けて形成した遮
光部と、複数の開口と、この開口の辺のうち任意の辺に
遮光性部材の密度を開口の中心からの距離に応じて変化
させて設けた減光部とを有する２つの開口部材を組み合
わせて用いることとしたため、レチクル自身に減光部材
を設けたり、減光フィルタをレチクルに対して着脱する
必要が無くなる。

【０００９】また、上記２つの開口部材を組み合わせる
とともに、２つの開口部材それぞれを減光部である辺の
伸びた方向に相対的に移動することによって減光領域を
得るため、レチクル上で理想的な減光特性を得ることが
可能となる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の実施例による露光装置の概略
構成を示すもので、１は露光光源としての超高圧水銀ラ
ンプであり、その照明光は楕円鏡２で集光され、反射ミ
ラー３で反射されて波長選択フィルタ４に入射する。波
長選択フィルタ４は露光に必要な波長（一般にはｇ線や
ｉ線の波長）のみを通過させるもので、波長選択フィル
タ４を通過した照明光はフライアイインテグレータ５に
て均一な照度分布の光束にされてレチクルブラインド６
に到達する。レチクルブラインド６は、開口の大きさを
変化させて照明光による照射範囲を調整するもので、透
明なガラス基板上にクロム等の遮光性部材を蒸着した遮
光部と、遮光性部材を蒸着しない開口（光透過部）と、
遮光部と開口との境界に遮光性部材の密度を変化させな
がら蒸着した減光部とから構成されている。尚、その詳
細は後述する。

【００１１】レチクルブラインド６の開口を通過した照
明光は反射ミラー７で反射されてレンズ系８に入射し、
このレンズ系８によってレチクルブラインド６の開口の
像がレチクル９上で結像し、レチクル９の所望範囲が照
明される。レチクル９の照明範囲に存在するパターンの
像は投影レンズ１０により感光基板１１上に結像し、こ
れにより感光基板１１の特定領域がレチクル９のパター
ンに応じて露光される。感光基板１１は半導体集積回路
の製造過程であればウエハ、液晶製造過程であればガラ
スプレートである。

【００１２】感光基板１１はステージ１２上に固定され
る。ステージ１２は互いに直交する方向へ移動可能な一
対のブロックを重ね合わせた周知のもので、このステー
ジ１２により感光基板１１の水平面内での位置が調整さ
れる。画面合成を行なうときは、１回の露光が終了した
後、レチクル９を交換するとともにステージ１２を駆動
して感光基板１１の別の位置を次回の露光領域に設定
し、以下露光終了毎に同様手順を繰り返して感光基板１
１の全領域を露光する。なお、単一または複数のレチク
ルに複数回分のパターンを形成し、感光基板１１の露光
領域の変更に連係してレチクル内の照射領域を変更し画
面合成を行なうこともある。

【００１３】ステージ１２の位置は、ステージ１２上の
移動鏡１４に向けてレーザ光１３を射出し、その反射光
と入射光との干渉に基づいて距離を測定する不図示のレ
ーザ干渉計で検出される。レチクルブラインド６は、図
２に示すような２つの開口を備えたブラインド６ａ，６
ｂをクロム面どうしを向き合わせて構成されている。ま
た、ブラインド６ａ，６ｂのそれぞれは、透明なガラス
基板１５ａ上にクロムを蒸着することによって形成され
た、照明光の透過率を減衰させる遮光部１５ｂと、減光
部１５ｃ，１５ｅ、及びクロムを蒸着していない開口１
５ｄ，１５ｆを備えている。さらに、減光部におけるク
ロム膜は、露光装置の解像限界以下の大きさのドット状
にしてガラス基板１５ａに対して蒸着してあり、このド
ット状のクロム膜の密度を開口１５ｄから遮光部１５ｂ
に（又は開口１５ｆから遮光部１５ｂに）向かうに従っ
て大きくなるようにすることによって減光部１５ｃ（又
は１５ｅ）の減光率を変化させている。レチクルブライ
ンド６の１つのブラインド６ａ若しくは６ｂによる減光
特性を図３に示す。

【００１４】また、このドット状のクロム膜による減光
部１５ｃは、クロムの蒸着面をレチクル９に対して共役
な位置からずらして配置することが望ましい。このずれ
量は、クロム膜で構成される減光部に付着する所定の大
きさ以上の大きさの異物による影響が感光基板上に出な
いように決定される。尚、減光部としては上記に限ら
ず、液晶やＥＣ等、光量を減少させ得るあらゆるものを
用いて良い。また、減光部１５ｃ，１５ｅによる減光特
性は開口１５ｄ，１５ｆの中心からの距離に比例して直
線的に透過光量を減少させる例に限らず、感光基板上で
の像の重複範囲での合成露光量が他の部分の露光量に略
一致するならば曲線的に変化させても良い。

【００１５】ところで、大面積のデバイスを画面合成に
よって露光するに当たり、１つのショットの４辺のうち
どの辺を重複させて画面合成するか、即ちショットのど
の辺を減光領域とするかはショット毎に異なる。そのた
め、各ショットにおいて減光領域とする辺の組み合わせ
は、図４に減光領域を斜線部で示すように１６通りの状
態が考えられる。即ち、図４（ａ）に示すように９個の
ショットで１つのデバイス２０を形成する場合、レチク
ルブラインド６で規定するショットはショット２１〜２
９の９種類必要となる。因に４個のショットで１つのデ
バイスを形成する場合は、ショット２１，２３，２７，
２９の４種類でよい。また６個のショットで１つのデバ
イスを形成する場合は、ショット２１，２２，２３，２
７，２８，２９、若しくはショット２１，２３，２４，
２６，２７，２９の６種類でよい。

【００１６】また、図４（ｂ）に示すように３個のショ
ットを横一列に配置してデバイス３０を形成する場合
は、ショット３１〜３３の３種類必要となる。さらに、
図４（ｃ）に示すように３個のショットを縦一列に配置
してデバイス４０を形成する場合は、ショット４１〜４
３の３種類必要となる。尚、図４（ｄ）のショット５１
は、減光領域を必要としない場合のショットの例であ
る。

【００１７】本発明では、図２に示すようなブラインド
を２枚重ねて配置することによって減光領域を形成する
とともに、このブラインド２枚のうち少なくとも１枚を
２次元的に移動させることによっても減光領域を形成す
る。この移動は、減光領域である辺の伸びた方向に行
う。即ち、減光領域を形成する方法は、一方のブライン
ドの右側開口１５ｄと他方のブラインドの左側開口１５
ｆとを重ねる場合と、各ブラインドの右側開口１５ｄ、
左側開口１５ｆどうしを重ねる場合の２通りが考えられ
る。これに加えて、一方のブラインドのみを右／左に移
動させる、または両方のブラインドを互いに逆方向に移
動させることを併せて作り出すことのできる状態は、図
５〜図７に示すように合計１６通りになる。尚、図５〜
図７に斜線部で示す領域は、ブラインドの減光部１５
ｃ，１５ｅによって得られる減光領域を示し、また二重
斜線部で示す領域は、像の投影中にブラインドを移動す
ることによって得られる減光領域を示す。

【００１８】即ち図５（ａ）は、ブラインド６ａの開口
１５ｄとブラインド６ｂの開口１５ｆとを重ね合わせ
て、図のＸ方向に沿った対向する２辺を減光領域とす
る。これによって得られるショットは図４（ｃ）のショ
ット４２に対応する。図５（ｂ）は、ブラインド６ａの
開口１５ｄとブラインド６ｂの開口１５ｆとを重ね合わ
せるとともに、レチクルの像の投影中にブラインド６ｂ
を矢印の方向に移動することによって、図のＸ方向に沿
った対向する２辺とＹ方向に沿った１辺とを減光領域と
する。これによって得られるショットは図４（ａ）のシ
ョット２６に対応する。

【００１９】図５（ｃ）は、ブラインド６ａの開口１５
ｄとブラインド６ｂの開口１５ｆとを重ね合わせるとと
もに、レチクルの像の投影中にブラインド６ａを矢印の
方向に移動することによって、図のＸ方向に沿った対向
する２辺とＹ方向に沿った１辺とを減光領域とする。こ
れによって得られるショットは図４（ａ）のショット２
４に対応する。

【００２０】図５（ｄ）は、ブラインド６ａの開口１５
ｄとブラインド６ｂの開口１５ｆとを重ね合わせるとと
もに、レチクルの像の投影中にブラインド６ａ，６ｂを
矢印の方向に移動することによって、４辺全てを減光領
域とする。これによって得られるショットは図４（ａ）
のショット２５に対応する。図６（ａ）は、ブラインド
６ａとブラインド６ｂの開口１５ｄどうし、またはブラ
インド６ａとブラインド６ｂの開口１５ｆどうしを重ね
合わせて、図のＸ方向に沿った１辺を減光領域とする。
これによって得られるショットは図４（ｃ）のショット
４１、またはショット４３に対応する。

【００２１】図６（ｂ）は、ブラインド６ａとブライン
ド６ｂの開口１５ｄどうし、またはブラインド６ａとブ
ラインド６ｂの開口１５ｆどうしを重ね合わせるととも
に、レチクルの像の投影中にブラインド６ｂを矢印の方
向に移動することによって、図のＸ方向に沿った１辺と
この辺に隣合う１辺とを減光領域とする。これによって
得られるショットは図４（ａ）のショット２３、または
ショット２９に対応する。

【００２２】図６（ｃ）は、ブラインド６ａとブライン
ド６ｂの開口１５ｄどうし、またはブラインド６ａとブ
ラインド６ｂの開口１５ｆどうしを重ね合わせるととも
に、レチクルの像の投影中にブラインド６ａを矢印の方
向に移動することによって、図のＸ方向に沿った１辺と
この辺に隣合う１辺とを減光領域とする。これによって
得られるショットは図４（ａ）のショット２１、または
ショット２７に対応する。

【００２３】図６（ｄ）は、ブラインド６ａとブライン
ド６ｂの開口１５ｄどうし、またはブラインド６ａとブ
ラインド６ｂの開口１５ｆどうしを重ね合わせるととも
に、レチクルの像の投影中にブラインド６ａ，６ｂを矢
印の方向に移動することによって、図のＸ方向に沿った
１辺とＹ方向に沿った対向する２辺を減光領域とする。
これによって得られるショットは図４（ａ）のショット
２２、またはショット２８に対応する。

【００２４】図７（ａ）は、ブラインド６ａの開口１５
ｄとブラインド６ｂの開口１５ｆとを重ね合わせて、減
光領域の無いショットとする。これによって得られるシ
ョットは図４（ｄ）のショット５１に対応する。図７
（ｂ）は、ブラインド６ａの開口１５ｄとブラインド６
ｂの開口１５ｆとを重ね合わせるとともに、レチクルの
像の投影中にブラインド６ａを矢印の方向に移動するこ
とによって、図のＹ方向に沿った１辺のみを減光領域と
する。これによって得られるショットは図４（ｂ）のシ
ョット３３に対応する。

【００２５】図７（ｃ）は、ブラインド６ａの開口１５
ｄとブラインド６ｂの開口１５ｆとを重ね合わせるとと
もに、レチクルの像の投影中にブラインド６ｂを矢印の
方向に移動することによって、図のＹ方向に沿った１辺
のみを減光領域とする。これによって得られるショット
は図４（ｂ）のショット３１に対応する。図７（ｄ）
は、ブラインド６ａの開口１５ｄとブラインド６ｂの開
口１５ｆとを重ね合わせるとともに、レチクルの像の投
影中にブラインド６ａ，６ｂを矢印の方向に移動するこ
とによって、図のＹ方向に沿った対向する２辺を減光領
域とする。これによって得られるショットは図４（ｂ）
のショット３２に対応する。

【００２６】図５〜図７に示すように、２枚のブライン
ドを組み合わせることによって、図４で必要とされてい
る全ショットを形成することが可能である。上記の構成
の２枚のブラインドを組み合わせることで、従来のよう
に減光部を設けたフィルタの着脱の必要性も無くなるほ
か、レチクルに減光部の幅以上の幅を有する遮光帯を設
けたり、レチクル自身に減光特性を持たせるなどの特別
な製造工程が不要となる。

【００２７】さらに、ブラインドに設けた減光部とブラ
インドの移動とを組み合わせて用いるため、理想的な減
光特性を得ることが可能となる。そのため、例えば隣合
う２辺に減光特性を持たせる場合にも、感光基板上で４
回露光される部分が生じても、この部分の露光量が他の
部分の露光量とほぼ同じになる。上記実施例では、減光
部を備えたブラインドとして図２に示すような例を挙げ
たが、図８（ａ）〜（ｄ）に示すような組み合わせのブ
ラインドを用いても構わない。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明では、照明領域設定
手段として、透明基板上に遮光性部材を設けて形成した
遮光部と、複数の開口と、この開口の辺のうち任意の辺
に遮光性部材の密度を開口の中心からの距離に応じて変
化させて設けた減光部とを有する２組の開口部材を組み
合わせて用いることとしたため、レチクル自身に減光部
材を設ける際のレチクル製造に対する負担や、減光フィ
ルタをレチクルに対して着脱する際のレチクルの損傷，
汚染等の問題が無くなる。

【００２９】また、上記２組の開口部材を組み合わせる
とともに、２組の開口部材それぞれを減光部である辺の
伸びた方向に相対的に移動することによって減光領域を
得るため、レチクル上で理想的な減光特性を得ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による露光装置の概略的な構成
を示す図

【図２】本発明によるレチクルブラインドの構成を示す
図

【図３】本発明によるレチクルブラインドの減光特性を
示す図

【図４】画面合成で必要な減光領域を有するショットの
例を示す図

【図５】本発明によるブランドの組み合わせの例を示す
図

【図６】本発明によるブランドの組み合わせの例を示す
図

【図７】本発明によるブランドの組み合わせの例を示す
図

【図８】ブラインドの減光部の他の例を示す図

【符号の説明】

６レチクルブラインド６ａ，６ｂブラインド１５ａガラス基板１５ｂ遮光部１５ｃ，１５ｅ開口１５ｄ，１５ｆ減光部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者花崎哲嗣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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光束を照明領域設定手段を介
して、該照明領域設定手段とほぼ共役な位置に配置され
たレチクル上に照射し、照明された該レチクルの像を投
影光学系を介して感光基板上の第１の領域に投影すると
ともに、前記感光基板上の前記第１の領域と隣合う第２
の領域に前記像の周辺部どうしを重ね合わせて投影する
投影露光装置において、前記照明領域設定手段は、前記光束を遮光する遮光部と
矩形状の第１及び第２の開口とで構成された２つの開口
部材で構成されるとともに、前記第１の開口の各辺と、
該各辺のそれぞれに対応する前記第２の開口の各辺とが
ほぼ平行に配置され、前記第１の開口の任意の辺と、前記任意の辺に対向する
辺に対応する前記第２の開口の辺とに、前記第１及び第
２の開口の中心から前記遮光部に向かうに従って前記光
束の透過率が減少する減光部を設け、前記２つの開口部材それぞれの前記第１及び第２の開口
を互いに組み合わせることによって、前記周辺部に対応
する前記減光部の位置を変更することを特徴とする投影
露光装置。
【請求項２】前記２つの開口部材は、前記投影中に前
記２つの開口部材それぞれを前記減光部である辺の伸び
た方向に相対的に移動することを特徴とする請求項１に
記載の投影露光装置。
【請求項３】前記遮光部は、透明基板上に遮光性部材
を設けて形成してあり、前記減光部は、前記透明基板上
の前記遮光部と前記開口との境界に前記開口から前記遮
光部に向かうに従って前記遮光性部材の密度が大きくな
るように設けて形成されていることを特徴とする請求項
１，２に記載の投影露光装置。