JPH0750247A

JPH0750247A - 露光装置

Info

Publication number: JPH0750247A
Application number: JP5195684A
Authority: JP
Inventors: Gen Uchida; 玄内田; Masamitsu Yanagihara; 政光柳原; Masao Takiguchi; 雅夫滝口
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-08-06
Filing date: 1993-08-06
Publication date: 1995-02-21
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: JP3372086B2

Abstract

(57)【要約】【目的】画面合成方式で基板上の複数のショット領域
に露光する際に、レチクルに特別の工夫を施すことな
く、各ショット領域間の継ぎ部での線幅の変化、段差、
若しくは重ね合わせ誤差等を連続的に徐々に変化させ
る。【構成】基板上の第１のショット領域及び第２のショ
ット領域に幅δの部分が重なるようにパターン４０及び
４１を露光する。パターン４０を露光する際に、レチク
ルブランドのブレードの投影像３５ＡＷ及び３５ＢＷで
パターン４０を囲み、パターン４０をＸ方向に幅δだけ
移動させるのと同期して基板も対応する方向に移動す
る。この際に、パターン４０の左側のエッジ部４０ａに
追従してブレード３５ＢＷをＸ方向に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体集積回路
又は液晶表示デバイス等をフォトリソグラフィ工程で製
造する際に、画面合成方式でレチクルのパターンを感光
性の基板上に露光する際に使用して卓効ある露光装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路、液晶表示デバイス又は
薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する
際に、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」
と総称する）のパターンをフォトレジストが塗布された
基板（ウエハ、ガラスプレート等）上に露光する露光装
置が使用されている。従来の露光装置としては、ステッ
プ・アンド・リピート方式で基板上の各ショット領域に
順次レチクルのパターンの縮小像を投影露光する縮小投
影型露光装置（ステッパー）が多用されていた。

【０００３】図８は従来のこの種の露光装置を示し、露
光用光源としての超高圧の水銀ランプ１より射出された
光は、楕円鏡２により集光されミラー３を経て波長フィ
ルター４に導かれる。波長フィルター４では露光に必要
な波長域の露光光ＩＬ（一般的にはｇ線やｉ線の光）が
選択される。波長フィルター４を透過した露光光ＩＬは
フライアイ・インテグレータ５に入射し、フライアイ・
インテグレータ５による多数の光源像からの露光光が重
畳的に、リレーレンズ８Ａを介して均一な照度分布でレ
チクルブラインド６を照明する。

【０００４】レチクルブラインド６は矩形の視野絞りを
構成しており、その開口部の大きさ及び位置は任意に設
定できるようになっている。レチクルブラインド６の開
口部を通過した露光光ＩＬは、第２リレーレンズ８Ｂ、
ミラー７及びコンデンサーレンズ８Ｃを経てレチクル９
上を均一な照度分布で照明する。レチクルブラインド６
の配置面とレチクル９のパターン形成面とは共役であ
り、レチクルブラインド６の開口部の像が所定の倍率で
レチクル９上に結像される。従って、レチクルブライン
ド６の開口部の大きさ及び位置を設定することにより、
レチクル９上の任意の位置及び大きさの照明領域を選択
的に照明することができる。

【０００５】レチクル９を透過した光束は、投影光学系
１０を経て感光材が塗布された基板１１上にレチクル９
のパターンを所定の倍率で縮小した像を結像する。基板
１１としては、半導体集積回路ではウエハが用いられ、
液晶デバイスの場合はガラスプレートが使用される。基
板１１は基板ステージ１２の上に載置され、基板ステー
ジ１２は投影光学系１０の光軸方向、及びこの光軸に垂
直な面内で基板１１の位置決めを行う。基板ステージ１
２上に移動鏡１３が取り付けられ、外部のレーザー干渉
計からのレーザービームＬＢ１を移動鏡１３で反射する
ことによって、基板ステージ１２の座標が常時モニター
され、このモニター結果に基づいて基板ステージ１２が
駆動されている。通常、１回の露光動作では基板１１の
露光面の全領域に露光することができない。そこで、１
回の露光が終了すると、基板ステージ１２を２次元的に
ステッピングして基板１１上の別のショット領域に露光
を行い、これを繰り返すことにより基板１１の露光面の
全領域への露光を行う。

【０００６】近年、半導体集積回路及び液晶デバイス等
においては、デバイスサイズが拡大の一途を辿ってい
る。半導体集積回路では従来１５ｍｍ角の露光領域が用
いられてきたが、デバイスサイズの拡大により最近では
２０ｍｍ角の露光領域を有する露光装置が使用されるよ
うになってきた。将来的にデバイスサイズは更に拡大す
るものと思われる。また、液晶デバイスの場合は、ポケ
ットテレビに代表されるような４〜５インチのデバイス
の他に、パソコン等に供される１０インチクラスのデバ
イスも現れている。

【０００７】これらの所謂ジャイアントデバイスに対応
するには、投影光学系の有効露光領域を拡大するのが一
つの手法であるが、装置が大型化すると共に、基板側の
平面度の限界のため焦点深度を基板の全面で許容値以内
に収めることがより困難になるという不都合があった。
この不都合を克服するために、画面合成の手法が提案さ
れている。この画面合成の手法は、１枚以上のレチクル
を用いて基板上の領域に１つのデバイスを露光する方法
である。この手法は既に液晶デバイス用のステッパでは
一般的に使用されている。図９を参照して画面合成の手
法を説明する。

【０００８】図９（ａ）は基板１１上に露光されたパタ
ーンの完成状態を示し、この図９（ａ）において、基板
１１上には１個の大きなパターン２５が形成されてい
る。しかしながら、１回の露光ではそのパターン２５を
露光することができないため、この従来例ではそのパタ
ーン２５を４個のパターン２１〜２４に分解する。そし
て、それら４個のパターン２１〜２４の原画パターンが
個別に形成された、図９（ｂ）に示す４枚のレチクル９
Ａ〜９Ｄを用いて露光を行う。更に、レチクル９Ａ〜９
Ｄのパターン形成面において、転写すべきパターンの輪
郭の外周にそれぞれ枠状の遮光帯パターン２６〜２９が
形成されている。

【０００９】尚、図９（ｂ）に示すレチクル９Ａ〜９Ｄ
のパターンをそのまま投影光学系１０によってそれぞれ
基板１１上に転写すると、この基板１１にはレチクル９
Ａ〜９Ｄの各パターンが反転した状態でのパターンが形
成されるため、図９（ａ）の基板１１上のパターン２１
〜２４は、それぞれ反転する。従って、レチクル９Ａ〜
９Ｄの実際のパターンは予め図９（ｂ）に示すレチクル
９Ａ〜９Ｄの各パターンをそれぞれ反転した状態で形成
されているが、図９（ｂ）では、理解を容易にするため
に、投影光学系１０が正立像を形成するものとして、図
９（ｂ）のレチクル９Ａ〜９Ｄのパターンを示してい
る。

【００１０】図９（ｃ）は、基板１１上の第１のショッ
ト領域にパターン２１を露光した状態を示し、図９
（ｄ）は、図９（ｃ）のパターン２１を露光するときの
レチクル９Ａ上の照明領域の設定状態を示す。図８のレ
チクルブラインド６は、２枚のＬ字型のブレードから構
成され、図９（ｄ）にはそのレチクルブラインド６の投
影像６Ｒ、及びその２枚のブレードの投影像１４Ｒ及び
１５Ｒが示されている。これら２枚のブレードの投影像
１４Ｒ及び１５Ｒの内側のエッジ部は、レチクル９Ａの
遮光帯２６上に設定されている。この状態で、シャッタ
ー（図８では不図示）を一定時間開くことにより、図９
（ｃ）で示される第１のショット領域にパターン２１が
露光される。

【００１１】これからも分かるように、基板１１上に露
光されるパターンはレチクルブラインド６で制限された
領域内のパターンではなく、レチクル９Ａ〜９Ｄ上に形
成された遮光帯２６〜２９の内側の領域のパターンであ
る。次に、基板１１上の第２のショット領域にパターン
２２を露光するには、レチクルをレチクル９Ａからレチ
クル９Ｂに変更し、同時に基板ステージ１２を所定の位
置に移動して同様に露光する。このときパターン２１が
露光されている第１のショット領域に対して、パターン
２２が露光される第２のショット領域を微小量だけ重ね
て露光を行う。これは、レチクル上のパターンの描画誤
差、投影光学系１０のディストーション、基板ステージ
１２の位置決め誤差等により、パターン２１とパターン
２２との間にギャップが発生するのを防ぐためである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の露光
装置においては、以下のような不都合がある。先ず第一
に、各ショット領域間の継ぎ目において、上に述べたよ
うに微小な部分ではあるがパターンの２重露光部が発生
するという不都合がある。この２重露光は、現像された
レジストのパターンに対して線幅の細り又は太りとなっ
て影響する。これは、製作されるデバイスの電気的な特
性に影響することも有り得る。

【００１３】第２の不都合は、レチクルの描画誤差、投
影光学系のディストーション、及び基板ステージ１２の
位置決め誤差に起因して、各ショット領域間の継ぎ目に
おいてパターンの横方向への段差が発生することであ
る。これも、製作するデバイスの電気的な特性、及び物
理的な特性に悪影響を及ぼす恐れがある。特に液晶ディ
スプレイのようなデバイスにおいては、μｍオーダーの
段差であってもデバイスの表示特性に悪影響を及ぼす虞
がある。

【００１４】第３の不都合は、複数台のステッパーを用
いて露光を行う場合に主に発生するものであるが、投影
光学系のディストーションに起因して重ね合わせの誤差
が各ショット領域間の継ぎ部でステップ的に変化するこ
とがある。この不都合は、液晶ディスプレイの場合には
より深刻である。特に、アクティブ・マトリックス液晶
デバイスの場合には、薄膜トランジスタの動作特性に影
響を与えるため、継ぎ部でのコントラストに直接影響を
与え、結果として表示品質の低下に結び付いてしまう。

【００１５】これらの不都合を解決するために、特開昭
６３−４９２１８号公報において、パターンの接続部の
照明光量を台形状に減少させる減光手段（レチクルに重
ねてフィルターを配置するか、レチクルそのものにフィ
ルター膜の蒸着により減光特性を持たせたもの）を設け
て、その接続部の露光量を均一にする手法が開示されて
いる。しかしながら、半導体集積回路用や液晶ディスプ
レイ等を製造するために用いられる露光装置の場合に、
レチクルに特別のフィルターを張り付けたり、又はレチ
クルに近接してフィルターを配置すると、ゴミ等の異物
が発生し易くなるという不都合がある。更に、レチクル
の洗浄工程が複雑化することからも、現実的な手法とは
いい難い。

【００１６】また、レチクルそのものの表面にフィルタ
ー膜を蒸着することも、レチクルの製造コストの上昇を
招いたり、レチクルのパターンの欠陥の増加を招いたり
して現実的ではない。本発明は斯かる点に鑑み、画面合
成方式で基板上の複数のショット領域に露光する際に、
レチクルに特別の工夫を施すことなく、各ショット領域
間の継ぎ部での線幅の変化、段差、若しくは重ね合わせ
誤差等を低減するか、又は連続的に徐々に変化させるこ
とによって、最終的に製造される素子のデバイス特性に
悪影響を及ぼさないような露光装置を提供することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による露光装置
は、例えば図１〜図３に示すように、転写用のパターン
が形成されたマスク（９）を照明光で感光性の基板（１
１）側に照明する照明光学系（１〜５，７，８Ａ〜８
Ｃ）と、その照明光によるマスク（９）上の照明領域
（５１）を所定の形状に設定する視野絞り手段（３４）
とを備え、基板（１１）上の第１の領域（４０）にマス
ク（９）のパターンの像を露光した後、基板（１１）上
のその第１の領域と一部が重なる第２の領域（４１）に
マスク（９）のパターンの像を露光することにより、基
板（１１）上にマスク（９）上のパターンの像より大き
なパターンの像を露光する露光装置において、マスク
（９）を所定の方向に移動させるマスクステージ（３
７）と、このマスクステージの駆動と同期して基板（１
１）を所定の方向に移動させる基板ステージ（１２）と
を有する。

【００１８】そして、基板（１１）上の第１の領域（４
０）又は第２の領域（４１）にマスク（９）のパターン
の像を露光する際に、マスクステージ（３７）及び基板
ステージ（１２）を駆動して、それら第１の領域と第２
の領域との重複領域の幅に対応するマスク（９）上での
幅だけその照明領域（５１）に対してマスク（９）を移
動させると共に、マスク（９）のパターンの像が基板
（１１）上の所定の領域に露光されるようにそれら第１
の領域と第２の領域との重複領域の幅だけ基板（１１）
を移動するようにしたものである。

【００１９】この場合、視野絞り手段（３４）を、マス
ク（９）のパターンの像の基板（１１）への露光中にそ
の照明領域（５１）の形状を変化できるように形成し、
基板（１１）上のそれら第１の領域又は第２の領域にマ
スク（９）のパターンの像を露光する際に、マスク
（９）及び基板（１１）がそれぞれ所定量だけ移動する
のと同期して、視野絞り手段（３４）を介して、その重
複領域と反対側の照明領域のエッジ部（５１ａ）をマス
ク（９）の移動に追従して動かすようにしても良い。

【００２０】また、例えば図６に示すように、基板（１
１）上の第１の領域（３９）での隣接する露光領域との
重複領域の幅と対応するマスク（９）上での幅をΔ、基
板（１１）上のその第１の領域のマスク（９）上での幅
をＤとした場合、視野絞り手段（３４）でマスク（９）
上に設定する照明領域（５１Ｂ）の幅を（Ｄ−Δ）に設
定するようにしても良い。

【００２１】

【作用】斯かる本発明によれば、例えば図４に示すよう
に、基板上の第１の領域（４０）及び第２の領域（４
１）上に順次それぞれマスクのパターンを露光する際
に、第１の領域（４０）の右側のエッジ部の所定幅の領
域上に、第２の領域（４１）の左側のエッジ部の所定幅
の領域を重ねるようにする。しかも、その重複領域にお
いて、図４（ｄ）の曲線４２及び４３で示すように、第
１の領域（４０）及び第２の領域（４１）への露光量が
それぞれ台形の傾斜部のように変化するようにする。こ
れにより、図４（ｅ）に示すように、第１の領域（４
０）及び第２の領域（４１）では継ぎ部を含めてその露
光量は平坦になる。従って、その継ぎ部での線幅、段
差、又は重ね合わせ誤差は幅方向に連続的に徐々に変化
するため、最終的に製造されるデバイスへの悪影響は小
さい。

【００２２】次に、本発明において図４（ｄ）の曲線４
２及び４３で示すように露光量を傾斜させる手法につき
図２を参照して説明する。即ち、初期状態では視野絞り
によって設定される照明領域（５１）と同じ位置にマス
ク（９）の転写用のパターン（３８）が在るものとす
る。その後、照明領域（５１）に対してマスク（９）を
例えばＸ方向に移動するのと同期して、投影光学系（１
０）を使用する場合には、基板（１１）を−Ｘ方向に移
動する。マスク（９）の移動量をΔとすると、そのパタ
ーン（３８）の右側のエッジ部（３８ｂ）から幅Δの領
域に対応する基板（１１）上の領域のＸ方向の露光量Ｅ
（Ｘ）は、図２（ｃ）に示すように傾斜するように変化
する。また、図２ではマスク（９）のパターンを照明領
域（５１）から次第にはみ出させているが、逆にマスク
（９）のパターンを次第に照明領域（５１）中に引き込
むことにより、図２（ｃ）とは逆の傾斜の露光量分布を
得ることができる。即ち、本発明ではマスク（９）とし
ては通常のマスクを使用できる。

【００２３】また、例えば図２において、基板（１１）
上の領域（３９）にマスク（９）のパターン（３８）の
像を露光する際に、例えば図２に示すように、マスク
（９）のパターン（３８）が照明領域（５１）に対して
Ｘ方向にΔだけ移動し、基板（１１）がそれに対応した
量だけ移動するのと同期して、照明領域（５１）のエッ
ジ部（５１ａ）をパターン（３８）の移動に追従して動
かすと、パターン（３８）の左側のエッジ部（３８ａ）
より更に左側の不要なパターンが基板（１１）上に露光
されることが無い。この露光方法は、例えば図６（ｄ）
に示すように、３個のショット領域（４６Ａ〜４６Ｃ）
を連ねて画面合成を行う場合の、両端のショット領域
（４６Ａ，４６Ｃ）への露光を行う場合に使用できる。

【００２４】また、例えば図６に示すように、基板（１
１）上の領域（３９）での隣接する露光領域との重複領
域の幅と対応するマスク（９）上での幅をΔ、基板（１
１）上の領域（３９）のマスク（９）上での幅をＤとし
た場合、視野絞り手段（３４）でマスク（９）上に設定
する照明領域（５１Ｂ）の幅を（Ｄ−Δ）に設定した場
合には、照明領域（５１Ｂ）に対してマスク（９）のパ
ターン（３８）の左側のエッジ部（３８ａ）を−Ｘ方向
にΔだけずらしておく。

【００２５】この状態から、Ｘ方向にマスク（９）をΔ
だけ移動するのと同期して、基板（１１）を対応する方
向に移動する。これにより、パターン（３８）の両側の
エッジ部（３８ａ，３８ｂ）から内側へ幅Δの領域に対
応する基板（１１）上の領域での露光量Ｅ（Ｘ）は、図
６（ｃ）に示すようにそれぞれ傾斜するように変化す
る。この露光方法は、例えば図６（ｄ）に示すように、
３個のショット領域（４６Ａ〜４６Ｃ）を連ねて画面合
成を行う場合の、中央のショット領域（４６Ｂ）への露
光を行う場合に使用できる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明による露光装置の一実施例につ
き図１〜図７を参照して説明する。本実施例は、画面合
成方式で感光性の基板上に所定のパターンを露光する投
影露光装置に本発明を適用したものであり、図１におい
て図８に対応する部分には同一符号を付してその詳細説
明を省略する。

【００２７】図１は本実施例の投影露光装置を示し、こ
の図１において、水銀ランプ２とミラー３との間の楕円
鏡１の第２焦点の近傍にシャッター３１を配し、シャッ
ター３１の開閉により基板１１に対する露光光ＩＬの照
射時間の制御を行う。また、フライアイ・インテグレー
タ５とリレーレンズ８Ａとの間に透過率が大きく反射率
が小さいビームスプリッター３２を配し、フライアイ・
インテグレータ５から射出されビームスプリッター３２
で反射された露光光を、光電変換素子よりなるインテグ
レータセンサー３３で受光する。インテグレータセンサ
ー３３からの光電変換信号を積算することにより、基板
１１上への積算露光量を算出することができる。

【００２８】本例でもリレーレンズ８Ａ及び８Ｂの間に
Ｌ字型のブレード３５Ａ及び３５Ｂよりなるレチクルブ
ラインド３４を配置する。それらブレード３５Ａ及び３
５Ｂで囲まれた開口部のレチクル９上への投影像が、レ
チクル９に対する露光光ＩＬの照明領域５１となる。な
お、照明領域５１は、正確にはレチクル９の下面のパタ
ーン形成面に設定されるが、説明の便宜上、図面上では
レチクル９の上面に表示する。この場合、レチクル９上
の最大の照明領域内で任意の大きさの矩形の照明領域を
照明できるように、それらブレード３５Ａ及び３５Ｂ
は、レチクル９のパターン形成面と共役な面内で所望の
位置に移動できるようにそれぞれ駆動装置３６Ａ及び３
６Ｂに支持されている。更に、本例では駆動装置３６Ａ
及び３６Ｂの動作速度を高速化して、レチクル９のパタ
ーン像を基板１１上に露光している際に、レチクル９上
の照明領域５１の大きさを変えることができるようにな
っている。

【００２９】また、レチクル９はレチクルステージ３７
上に保持され、レチクルステージ３７は投影光学系１０
の光軸（これに平行にＺ軸を取る）に垂直なＸ方向（図
１の紙面に平行な方向）、及びＹ方向（図１の紙面に垂
直な方向）に、それぞれ照明領域５１に対して所定範囲
内でレチクル９を連続的に移動できる。レチクルステー
ジ３７によるレチクル９の移動量は、基板１１上の隣接
するショット領域間での重複領域の幅をレチクル９上に
換算した幅より大きく設定されている。レチクルステー
ジ３７の側面に移動鏡が固定され、その移動鏡で外部の
レチクル用のレーザー干渉計（不図示）からのレーザー
ビームＬＢ２を反射することにより、そのレチクル用の
レーザー干渉計でレチクルステージ３７の移動量が常時
モニターされている。

【００３０】その照明領域５１内のレチクル９のパター
ンの縮小像が、投影光学系１０を介してフォトレジスト
が塗布された基板１１上の露光領域５２内に投影露光さ
れる。先ず、図１のレチクルブラインド３４、レチクル
ステージ３７、及び基板ステージ１２の基本的な動作の
一例につき図２を参照して説明する。この場合、図１の
シャッター３１を閉じた状態で、図２（ａ）に示すよう
に、レチクルブラインドのブレード３５Ａ及び３５Ｂの
位置を制御して、レチクル９上にＸ方向の幅Ｄの矩形の
照明領域５１を設定する。そして、この照明領域５１上
にレチクル９上の転写対象とするパターン３８が収まる
ように、レチクル９の位置決めを行うのと並行して、基
板１１上の所定のショット領域３９上にそのパターン３
８の像が投影されるように、基板１１の位置決めを行
う。

【００３１】その後、図１のシャッター３１を開いてか
ら、レチクル９をＸ方向に移動させるのと同期して基板
１１を−Ｘ方向に移動する。投影光学系１０の投影倍率
をβとすると、レチクル９がＸ方向に速度Ｖ_Rで移動す
る際に、基板１１は−Ｘ方向に速度β・Ｖ_Rで移動す
る。この際に、レチクル９上のパターン３８の左側のエ
ッジ部３８ａに追従して、照明領域５１の左側のエッジ
部５１ａが移動するように、レチクルブラインドの一方
のブレード３５Ａを移動する。そして、図２（ｂ）に示
すように、レチクル９がＸ方向にΔだけ移動した時点で
図１のシャッター３１を閉じる。

【００３２】この場合、レチクル９上の照明領域５１Ａ
のＸ方向の幅は、図２（ａ）の初期状態と比べてΔだけ
狭くなり、照明領域５１Ａの右側のエッジ部に対してレ
チクル９のパターン３８の右側のエッジ部３８ｂはΔだ
け右側にずれており、照明領域５１Ａの左側のエッジ部
に対してそのパターン３８の左側のエッジ部３８ａは同
じ位置にある。従って、基板１１上のショット領域３９
の左側のエッジ部３９ｂから内側に幅β・Ｄの領域での
Ｘ方向の露光量Ｅ（Ｘ）は、図２（ｃ）に示すように台
形の傾斜部のように変化する。一方、ショット領域３９
の右側のエッジ部３９ａにおいては、図２（ｃ）に示す
ようにＸ方向の露光量Ｅ（Ｘ）は階段状に変化する。従
って、そのショット領域３９の左側のエッジ部３９ｂに
幅β・Δだけ重なるように隣接するショット領域にレチ
クル（レチクル９と異なるレチクルでもよい）のパター
ンを露光することができる。

【００３３】また、図２（ａ）においてレチクル９のパ
ターン３８が照明領域５１に対してＸ方向に移動した際
に、照明領域５１の左側のエッジ部５１ａが固定されて
いると、パターン３８の左側の不要なパターンも基板１
１側に露光されてしまう。それを避けるために、本例で
は照明領域５１の左側のエッジ部５１ａをパターン３８
の左側のエッジ部３８ａに追従して移動させている。

【００３４】次に、本実施例で基板１１上に画面合成方
式で露光を行う際の動作の一例につき図３及び図４を参
照して説明する。ここでは、図３（ａ）に示す幅Ｌ１の
パターン４０と、図３（ｂ）に示す幅Ｌ２のパターン４
１とを、斜線を施した幅δの領域４０ｂ，４１ａを重ね
て基板上に露光することにより、図３（ｃ）に示すよう
に画面合成を行う場合について説明する。なお、説明の
便宜上、パターン４０及び４１は基板１１上への投影像
で現している。この場合、一方の重ね合わせ部４０ｂと
他方の重ね合わせ部４１ａには同一のパターンが形成さ
れている。先ず、図３（ｄ）に示すように、レチクルブ
ラインドのブレードの投影像３５ＡＷ及び３５ＢＷをパ
ターン４０に対して設定してから図１のシャッター３１
を開けて露光を開始する。

【００３５】この露光の際、図１のレチクルステージ３
７を介してパターン４０をＸ方向に移動させるのと同期
して、基板ステージ１２を介して基板１１を対応する方
向に移動する。更に、パターン４０の左側のエッジ４０
ａの移動に追従して一方のブレードの投影像３５ＢＷを
移動する。そして、パターン４０が幅δだけ移動して、
シャッター３１が閉じると同時に、図１のレチクルブラ
インド３４、レチクル９及び基板１１の移動動作が終了
する。この間に、パターン４０の幅δの領域４０ｂが、
他方のブレードの投影像３５ＡＷで次第に遮光されるた
め、結果として得られる基板１１上のＸ方向の露光量Ｅ
（Ｘ）は図３（ｅ）の様になる。つまり、領域４０ｂの
露光量は位置と共に線形に減衰していくこととなる。

【００３６】図３（ｂ）のパターン４１に関しても同様
の手続きにて露光を行うが、このとき、パターン４１の
幅δの領域４１ａが図３（ａ）のパターン４０の領域４
０ｂと重なるように基板ステージ１２の位置決めを行っ
ておく。そして、図３（ｄ）において、一方のブレード
の投影像３５ＢＷにパターン４１の領域４１ａを接した
状態から露光を開始して、パターン４１を−Ｘ方向に移
動させて、他方のブレードの投影像３５ＢＷをパターン
４１の右側のエッジ部に追従させて露光を行う。これに
よりパターン４０及び４１の幅δの領域の接続が円滑に
行われる。

【００３７】ここで、図１のレチクルブラインド３４の
全体、レチクル９、及び基板１１の移動の制御は互いに
独立に管理しておく方が精度をより向上させると言う点
では望ましい。そのため、本実施例ではレーザー干渉計
によりレチクル９及び基板１１の移動量を独立に管理し
ている。また、レチクル９及び基板１１等の移動量につ
いては、図１のレンズ系８Ｂ，８Ｃや投影光学系１０に
おける投影倍率によって決定されるため、その移動量を
露光時間の制御と共に管理する。但し、レチクル９と基
板１１との位置関係は、共役点同士がずれない様に制御
しなければならない。

【００３８】次に、本実施例でレチクルブラインド３４
のブレードを移動して露光を行う場合の、露光量の制御
方法について述べる。一般にこの種の露光装置の場合、
露光時間は感光材（フォトレジスト）の感度等に基づい
て決定される。従って、露光時間に合わせてレチクルブ
ラインド３４の駆動速度を変える必要がある。また、こ
の種の露光装置では、光源として超高圧水銀ランプを用
いることが一般的であった。ところが、超高圧水銀ラン
プはその使用時間と共に照度が低下してくるものであ
る。従って、たとえ基板１１上での適正露光量が一定で
あったとしても、露光時間は水銀ランプの使用時間が経
過するにつれて長くなる。基板１１上での適正露光量を
Ｅ（ｍＪ／ｃｍ²)、基板１１上での露光光の照度をＩ
（ｍＷ／ｃｍ²)とすれば、基板１１に対する必要な露光
時間Ｔ（ｓｅｃ）は次式のようになる。

【００３９】Ｔ＝Ｅ／Ｉ（１）（１）式において、適正露光量Ｅは予めデータとして与
えられるが、照度Ｉは変化する。更に、レチクルブライ
ンド３４を移動して露光を行うときの重ね合わせ幅をδ
（ｍｍ）とすれば、露光時間Ｔの間にレチクルブライン
ド３４をδだけ移動しなければならないため、レチクル
ブラインド３４の基板１１上に換算した場合の駆動速度
Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）は次のようになる。

【００４０】Ｖ＝δ／Ｔ＝δＩ／Ｅ（２）幅δの値はレチクルを設計した段階で決まっているた
め、幅δは適正露光量Ｅと同様にデータとして与えられ
ている。従って、照度Ｉの値を知ることにより、レチク
ルブラインド３４の駆動速度を算出することが出来る。
本例の露光装置には、図１に示すように、シャッター３
１とインテグレータセンサー３３とが実装されている。
シャッター３１が開くと同時にインテグレータセンサー
３３に露光光の一部が入射するため、この出力を積分回
路にて積分することにより、シャッター３１が開いてか
らの積算露光量が算出できる。

【００４１】本実施例では、（２）式の照度Ｉの値を知
るために、インテグレータセンサー３３の出力信号をモ
ニターする。具体的には、露光動作に先だって、シャッ
ター３１を開き、インテグレータセンサー３３の出力信
号が安定したときの出力値を記憶しておく。この値に予
め求められている一定の係数を乗じたものが照度Ｉの値
に相当する。この動作は、基板１１の交換時又はその基
板が属するロットの先頭の基板への露光時等に行ってお
けばよい。ここで得られた照度Ｉの値をもとに（２）式
を用いてレチクルブラインド３４の駆動速度を決定し、
この駆動速度の情報をレチクルブラインドの制御を行う
駆動装置３６Ａ，３６Ｂに出力すればよい。

【００４２】次に、上述の方法で画面合成を行った場合
の露光量の分布につき図４を参照して説明する。この場
合、図４（ａ）のパターン４０と、図４（ｂ）のパター
ン４１とを、斜線を施した領域を重ねて基板上の隣接す
るショット領域に露光することにより、図４（ｃ）に示
すように画面合成を行うものとする。図４（ｃ）におい
て、斜線を施した２つのショット領域の重複領域ではそ
れぞれ露光量が線形に減衰している。即ち、パターン４
０が露光される第１のショット領域の継ぎ方向であるＸ
方向の露光量Ｅ（Ｘ）は、図４（ｄ）の曲線４２のよう
に右側で次第に減衰し、パターン４１が露光される第２
のショット領域の露光量Ｅ（Ｘ）は、図４（ｄ）の曲線
４３のように左側で次第に減衰し、曲線４２及び４３の
減衰領域は一致している。従って、図４（ｃ）の２つの
ショット領域の合成の露光量Ｅ（Ｘ）は、図４（ｅ）に
示すように平坦になる。

【００４３】従来技術においては、画面合成時の露光量
分布は重なり部分において２倍の露光量になっていた
が、本実施例の露光方式によれば、重なり部分において
も均一な露光量分布が得られることが分かる。更に本実
施例の露光方法には次のような付加的な利点がある。前
述したように、従来技術においては画面合成を行ったと
きに合成部分（重なる部分）を横断するパターンに段差
が発生することがあった。これは２つのショット領域の
横方向への微妙な位置ずれによって発生するものであっ
た。このことを、図５を参照して説明する。

【００４４】図５（ａ）は従来方式によるパターン合成
で出来た基板上の接続部分を示し、この図５（ａ）にお
いて、左右のパターンＰｒ１及びＰｒ２のＹ方向への微
小な位置ずれδｙにより微小な段差が生じている。図５
（ｂ）は本実施例の方式でパターン合成をした場合の幅
Ｗの接続部分を示し、この図５（ｂ）において、結果と
して得られるレジスト像を太線で示してある。また、パ
ターンＰｒ１及びＰｒ２の接続部分（重畳部分）はＸ方
向に広くなるが、この接続部分でのパターンの段差は発
生せず、ずれた２つのパターンＰｒ１，Ｐｒ２が円滑に
接続される。

【００４５】このことは図５（ｃ）以下に示されてい
る。５（ｃ）は、図５（ｂ）に示した２つのパターンの
接続部分におけるＸ方向の５箇所ｄ１〜ｄ５でのＹ方向
への露光量Ｅ（Ｙ）の分布を示している。図５（ｃ）に
おいて、曲線４４Ａ〜４４ＤはパターンＰｒ１の位置ｄ
１〜ｄ４での露光量分布を示し、曲線４５Ｂ〜４５Ｅは
パターンＰｒ２の位置ｄ２〜ｄ５での露光量分布を示し
ている。

【００４６】図５（ｄ）は２つのパターンの最終的に合
成された露光量Ｅ（Ｙ）の分布を示し、この露光量分布
に対して、ネガレジストの場合には、レジスト特性に依
存した所定の露光レベルより露光量が大きい範囲のレジ
ストが現象後に残留することとなる。図５（ｄ）の例で
は、５０％の露光レベルＱ_cにおいてレジストエッジが
設定されるものとした。この場合にＸ方向の各位置ｄ１
〜ｄ５において、基板の現像後に残留するレジストのＹ
方向の高さＨ（Ｙ）の分布を図５（ｅ）に示した。図５
（ｅ）からも分かるように、各レジスト位置は一定の幅
を保って配置されることとなり、パターンの位置ずれに
起因する段差が発生しない。

【００４７】次に、本実施例の他の露光方法につき図６
を参照して説明する。この場合、図６（ａ）に示すよう
に、図１のシャッター３１を閉じた状態で、レチクル９
の転写すべき幅Ｄのパターン３８に対して、ブレード３
５Ａ，３５Ｂよりなるレチクルブラインドで設定する照
明領域５１Ｂの幅を（Ｄ−Δ）に設定し、照明領域５１
Ｂの右側のエッジ部とパターン３８の右側のエッジ部３
８ｂとを合わせておく。その後、図１のシャッター３１
を開けてレチクル９をＸ方向に幅Δだけ移動させるのと
同期して、基板１１を−Ｘ方向に幅β・Δ（βは投影光
学系１０の投影倍率）だけ移動させてから、シャッター
３１を閉じる。

【００４８】これにより基板１１上のショット領域３９
の両側のエッジ部３９ａ及び３９ｂから幅β・Δの範囲
のＸ方向の露光量Ｅ（Ｘ）は、図６（ｃ）に示すように
台形の傾斜部のように対称に減衰する。このような露光
方法は、図６（ｄ）に示すように、３個のショット領域
４６Ａ〜４６Ｃに画面合成方式で露光する際の、中央の
ショット領域４６Ｂへの露光に使用される。これによ
り、ショット領域４６Ｂの両側の重複領域４７Ａ及び４
７Ｂの照度分布が平坦化される。

【００４９】次に、上述実施例の変形例につきを図７を
参照して説明する。図７（ａ）の縦軸は、図１のインテ
グレータセンサー３３の出力信号（基板１１上での照
度）を示しており、横軸は１回のシャッターの開閉動作
の時間（露光時間）に相当する。図７（ｂ）は図１のレ
チクルブラインド３４の駆動速度の分布を示している。
即ち、この変形例においては、インテグレータセンサー
３３の出力信号に対して、適当な定数を乗じて得た駆動
信号（電圧）をレチクルブラインド３４の駆動のための
速度指令信号としたものである。この場合、水銀ランプ
１の照度が低下しても自動的にレチクルブラインド３４
の駆動速度が追従して低下するため、予めインテグレー
タセンサー３３の出力をモニターする必要もない。

【００５０】更に、インテグレータセンサー３３の出力
信号は、シャッター３１の開閉に応じて出力されるた
め、完全にシャッター３１と同期してレチクルブライン
ド３４を駆動することが可能となる。従って、前記
（２）式の計算も不要となる。因に、その適当な定数と
は、図７（ｂ）のレチクルブラインド３４の駆動駆動波
形（速度）によってレチクルブラインド３４が基板１１
上に換算してδだけ移動するための定数である。また、
この定数は適正露光量Ｅに逆比例する量でもある。

【００５１】また、上述実施例では、合成部分（接続部
分）の露光量を例えば図４（ｄ）に示すように位置に応
じて線形に減衰させるものとしたが、必ずしも線形にこ
だわる必要はない。即ち、最終的に図４（ｅ）で示した
ように合成時の露光量分布が一定になればよい。従っ
て、一例として、図７（ｂ）で示したようなレチクルブ
ラインド３４の駆動波形であったとしても何等差し支え
ないことになる。

【００５２】なお、上述実施例はパターンを画面合成す
る際の継ぎ部での露光に本発明を適用したものである
が、本発明は必ずしもそのような継ぎ部の露光にのみ適
用できるものではない。即ち、半導体集積回路や液晶表
示デバイスの製造においては、基板上に複数のレイアを
重ね合わせることにより所望のデバイスを作製する。こ
の場合、隣接するショット領域において重ね合わせ精度
がステップ的に変化すると、デバイスの製品特性に影響
することがある。例えば、液晶表示デバイスの内のアク
ティブ・マトリックス液晶表示デバイスでは通常７〜８
層のレイアによりデバイスを構成するが、隣接するショ
ット領域間で重ね合わせ精度が異なっていると、液晶に
印加される電圧に差が生じ、結果としてショット領域間
において透過率差を生じてしまう。

【００５３】通常この透過率差がショット領域間におい
て連続的に生じている場合には、人間の目で観察した場
合に透過率差として感知されることは無いが、ステップ
的に変化している場合には、非常に少ない透過率差であ
ったとしても容易に感知されてしまう。これに対して、
本発明を適用した場合には、重ね合わせ精度も隣接ショ
ット領域間の重畳部において連続的に変化していくこと
となり、結果としてショット領域間の透過率差も除々に
変化していくこととなる。従って、重畳部を適当な幅に
設定して本発明を適用すれば、良好な表示デバイス特性
が得られる。この幅は人間の目の特性を考慮して決定さ
れるが、５〜１０ｍｍ程度に設定すれば問題のない特性
が得られる。

【００５４】また、図１のレチクルブラインド３４を移
動して露光を行う場合、２つのショット領域間の重畳方
向は一方向に限定される。レチクルブラインド３４を２
方向に移動して露光を行うと、４回露光される部分が発
生し、結果として２倍の露光量になるからである。勿
論、２倍の露光量になっても構わなければＸ方向及びＹ
方向の２方向に移動できるレチクルブラインドを用い
て、２方向への画面合成を行ってもよい。但し、一般的
には部分的に２倍の露光量になることは好ましくない。
Ｘ方向及びＹ方向に画面合成を行う場合には、１次元方
向にレチクルブラインドを移動する方式と、それに直交
する方向に透過率が連続的に変化するレチクルブライン
ド（ＮＤフィルター付きブラインド）を用いた画面合成
方式とを組み合わせて使用することが望ましい。

【００５５】但し、図１の実施例では画面合成を行う方
向が１方向に限定されると言っても、その有効性が失わ
れるものでない。従来、２方向の画面合成を行うに当た
って、露光ショットの２辺ないし４辺に対して最良の継
ぎ精度、又は重ね合わせ精度が得られるように露光ショ
ットの位置及びローテーションの補正を行ってきたが、
上述実施例の露光方法を適用すると、少なくともレチク
ルブラインドを移動して露光を行う方向に関しては、精
度管理を厳しく設定する必要がなくなり、レチクルブラ
インドを移動して露光を行う方向と異なる方向にのみ着
目して最適な補正を行えばよいことになる。従って、レ
チクルブラインドを移動して露光を行う方向と異なる方
向について、その最適補正量の設定がより容易になると
いう利点がある。

【００５６】更に、上述実施例ではレチクルのパターン
の接続部に特殊なパターンを配置する必要もなく、ただ
単に複数のレチクルの分割境界部にレチクル上の減光領
域の幅に相当する幅の同一のパターン部を形成するだけ
でよい。また、本発明は、投影光学系を介することなく
プロキシミティ露光装置で画面分割方式で露光する際に
も同様に適用できる。このように、本発明は上述実施例
に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
構成を取り得る。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、画面合成方式で基板上
の複数のショット領域に露光する際に、照明領域に対し
てマスク及び基板を同期して移動するようにしているた
め、基板上の各ショット領域間の継ぎ部での線幅、段
差、若しくは重ね合わせ誤差等を連続的に徐々に変化さ
せることができ、最終的に製造される素子のデバイス特
性に悪影響を及ぼさないようにできる利点がある。

【００５８】なお、特開昭６３−４９２１８号公報にお
いて、プリント基板の露光を分割して行う場合を例とし
て、減光手段をレチクル上に配置して同様の効果を得る
技術が開示されているが、この技術ではその減光手段を
レチクルそのものに設けるか、あるいはレチクル上に張
り付けるようになっている。しかるに、このような減光
手段では、レチクルの製造方法において製造プロセス数
が増加する上に、複雑な製造プロセスを用いることによ
るレチクルの欠陥発生の確率が高まり、またレチクルの
製造コストが上昇する。一方、レチクルの上に張り付け
ず、微小なギャップを維持して配置したとしても、レチ
クルのパターン形成面との距離はレチクルの厚さ分は発
生してしまい、理想的な減光特性を得ることが困難にな
る。

【００５９】本発明の場合はレチクル（マスク）上には
減光手段を配置する必要はないため、レチクルの製造コ
ストにも影響なく、更にレチクルのパターンに合わせて
レチクルブラインドの開口サイズを変更することが可能
となり、理想的な減光特性を得ることが可能となる。ま
た、本発明において、視野絞り手段を介して重複領域と
反対側の照明領域のエッジ部をマスクの移動に追従して
動かすようにした場合には、そのマスクの外側の不要な
パターンが基板上に露光されることがない。この手法
は、画面合成を行う場合の端部のショット領域への露光
を行う場合に好適である。

【００６０】更に、基板上の第１の領域での隣接する露
光領域との重複領域の幅と対応するマスク上での幅を
Δ、基板上のその第１の領域のマスク上での幅をＤとし
た場合、視野絞り手段でそのマスク上に設定する照明領
域の幅を（Ｄ−Δ）に設定する場合には、マスクの両側
のエッジ部の露光量を位置に応じて次第に増減すること
ができる。この手法は、画面合成を行う場合の中間のシ
ョット領域への露光を行う場合に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の一実施例の概略を示す
構成図である。

【図２】実施例で１つのショット領域の片側の露光量を
傾斜させる手法の説明図である。

【図３】実施例の画面合成のシーケンスの一例を示す説
明図である。

【図４】図３で示す画面合成により得られる露光量の分
布の説明図である。

【図５】（ａ）は従来方式により合成されたパターンを
示す図、（ｂ）は実施例の方式により合成されたパター
ンを示す図、（ｃ）は図５（ｂ）のパターンの各部のＹ
方向への露光量の分布を示す図、（ｄ）は図５（ｂ）の
パターンの各部のＹ方向への合成露光量の分布を示す
図、（ｅ）は図５（ｂ）のパターンの現像後のレジスト
位置を示す図である。

【図６】実施例で１つのショット領域の両側の露光量を
傾斜させる手法の説明図である。

【図７】インテグレータセンサーの出力が線形でない場
合のレチクルブラインドの駆動方法の変形例の説明図で
あり、（ａ）はインテグレータセンサーにより検出され
る照度の変化を示す図、（ｂ）はレチクルブラインドの
駆動速度の変化を示す図である。

【図８】従来のステッパーの概略を示す構成図である。

【図９】従来の画面合成の手順の説明図である。

【符号の説明】

２超高圧の水銀ランプ４波長フィルタ５フライアイ・インテグレータ８Ａ，８Ｂリレーレンズ８Ｃコンデンサーレンズ９レチクル１０投影光学系１１基板１２基板ステージ３１シャッター３３インテグレータセンサー３４レチクルブラインド３７レチクルステージ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写用のパターンが形成されたマスクを
照明光で感光性の基板側に照明する照明光学系と、前記
照明光による前記マスク上の照明領域を所定の形状に設
定する視野絞り手段とを備え、前記基板上の第１の領域
に前記マスクのパターンの像を露光した後、前記基板上
の前記第１の領域と一部が重なる第２の領域に前記マス
クのパターンの像を露光することにより、前記基板上に
前記マスク上のパターンの像より大きなパターンの像を
露光する露光装置において、前記マスクを所定の方向に移動させるマスクステージ
と、前記マスクステージの駆動と同期して前記基板を所定の
方向に移動させる基板ステージと、を有し、前記基板上の前記第１の領域又は前記第２の領域に前記
マスクのパターンの像を露光する際に、前記マスクステ
ージ及び前記基板ステージを駆動して、前記第１の領域
と前記第２の領域との重複領域の幅に対応する前記マス
ク上での幅だけ前記照明領域に対して前記マスクを移動
させると共に、前記マスクのパターンの像が前記基板上
の所定の領域に露光されるように前記第１の領域と前記
第２の領域との重複領域の幅だけ前記基板を移動するよ
うにしたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記視野絞り手段を、前記マスクのパタ
ーンの像の前記基板への露光中に前記照明領域の形状を
変化できるように形成し、前記基板上の前記第１の領域又は前記第２の領域に前記
マスクのパターンの像を露光する際に、前記マスク及び
前記基板がそれぞれ所定量だけ移動するのと同期して、前記視野絞り手段を介して、前記重複領域と反対側の前
記照明領域のエッジ部を前記マスクの移動に追従して動
かすようにしたことを特徴とする請求項１記載の露光装
置。
【請求項３】前記基板上の前記第１の領域での隣接す
る露光領域との重複領域の幅と対応する前記マスク上で
の幅をΔ、前記基板上の前記第１の領域の前記マスク上
での幅をＤとした場合、前記視野絞り手段で前記マスク
上に設定する前記照明領域の幅を（Ｄ−Δ）に設定する
ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。