JPH10284408A

JPH10284408A - 露光方法

Info

Publication number: JPH10284408A
Application number: JP9105240A
Authority: JP
Inventors: Hidemi Kawai; 秀実川井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 1998-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のスティッチング露光法に比べてスルー
プットを向上させる。【解決手段】図４（Ａ）に示されるチップパターンＣ
Ｐ２を感応基板上に形成する場合、図４（Ｂ）に示され
るように、感応基板上に形成すべきパターン領域（ＣＰ
２）に対応した原画パターンを第１方向（Ｘ方向）に沿
って複数（例えば３つ）に分割した分割パターン（ＲＰ
４、ＲＰ５、ＲＰ６）が第１方向に直交する第２方向
（Ｙ方向）に沿って順次隣接配置されたマスク（Ｒ２）
を用意し、このマスク（Ｒ２）上の全分割パターン（Ｐ
Ａ２）を１ショットの露光にて感応基板上の異なる領域
に繰り返し露光する。この場合、例えば、図４（Ｃ）に
示されるように、５ショットの露光で斜線が施された所
望のパターン領域（ＣＰ２）を３パターン分形成するこ
とができ、９回の露光が必要であった従来技術と比べス
ループットが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光方法に係り、更
に詳しくは、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（Ｃ
ＣＤ）等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程
で用いられる露光装置に適用して好適な露光方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子、
ＣＣＤ等をリソグラフィ工程で製造するに際しては、マ
スク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）に
形成されたパターンを投影光学系を介してレジストが塗
布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、
「ウエハ」と総称する）上に露光転写する投影露光装置
が用いられている。この種の投影露光装置としては、ス
テップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（い
わゆるステッパー）や、ステップ・アンド・スキャン方
式の走査型露光装置等が比較的多く用いられている。

【０００３】これらの投影露光装置では、ウエハが搭載
されたウエハステージを順次ステッピングさせつつ、レ
チクルに形成されたパターンをウエハ上の異なる領域に
順次露光転写する。この場合において、走査型露光装置
では、露光の際には、ウエハステージとレチクルが搭載
されたレチクルステージとが相対走査されるが、ウエハ
ステージを順次ステッピングさせる点においては同じで
ある。

【０００４】ところで、ウエハ上に形成すべきパターン
によっては、露光装置の露光範囲（投影光学系の露光フ
ィールド）よりも、露光したいパターン領域の方が大き
い場合があり、このような場合には、スティッチングと
呼ばれるウエハ上に形成すべきパターンを複数に分割し
てウエハ上の隣接部に順次露光し、繋ぎ合わせる露光方
法が採用される。このスティッチングは液晶用露光装置
では、比較的多く用いられている。

【０００５】ここで、従来のスティッチング露光の方法
について、具体的に説明する。一例として、ＣＣＤデバ
イス等において見られるような極端に細長いデバイスを
製造する場合について説明する。この場合、図７に示さ
れるようにチップＣＰ１の長さが長いため、投影光学系
の露光フィールドＥＦをはみ出している。この場合、図
８に示されるように露光すべきチップパターン（以下、
デバイスパターンともいう）をその長手方向(Ｙ方向）
に沿って複数（ここでは３つ）に分割し、この分割した
各パターンに対応する原画パターン（分割パターン）Ｒ
Ｐ１、ＲＰ２、ＲＰ３をレチクルＲ上に所定間隔で並べ
て配置する。そして、露光の際には、図９（Ａ）に示さ
れるように、まずレチクルＲ上の分割パターンＲＰ１を
照明してＡパターンを、ステップアンドリピート方式で
ウエハＷ上のＸ方向の隣接領域に順次露光し、次いでウ
エハＷを所定量ＸＹ方向に移動するとともに、照明領域
を規定するブラインドの設定を変更した後、レチクルＲ
上の分割パターンＲＰ２を照明してＢパターンをステッ
プアンドリピート方式で先にＡパターンを露光した領域
の−Ｙ方向の隣接領域に順次露光し（図９（Ｂ）参
照）、最後に、ウエハＷを所定量ＸＹ方向に移動すると
ともに、照明領域を規定するブラインドの設定を変更し
た後、レチクルＲ上の分割パターンＲＰ３を照明してＣ
パターンをステップアンドリピート方式で先にＢパター
ンを露光した領域の−Ｙ方向の隣接領域に順次露光す
る。

【０００６】このようにしてＡパターンの露光、Ｂパタ
ーンの露光、Ｃパターンの露光を行うことにより、図９
（Ｃ）に示されるように、所望のパターンをウエハＷ上
に形成することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のスティッチング露光にあっては、図９（Ａ）〜
（Ｃ）から明らかなように、１個のチップを形成するた
めに分割パターンの個数と同じ回数（上記の例の場合は
３回）の露光を要するために、露光工程におけるスルー
プットが良くないという不都合があった。

【０００８】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、請求項１及び２に記載の発明
の目的は、パターンを繋ぎあわせるにもかかわらず、従
来のスティッチング露光法に比べてスループットを向上
させることが可能な露光方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、マスクに形成されたパターンを感応基板上に露光す
ることにより、前記感応基板上に所望のパターン領域を
形成する露光方法において、前記感応基板上に形成すべ
きパターン領域に対応した原画パターンを第１方向に沿
って複数に分割した分割パターンが前記第１方向に直交
する第２方向に沿って順次隣接配置されたマスクを用意
し、前記感応基板上の異なる位置に前記マスク上の全分
割パターンを１ショットの露光にて順次繰り返し露光
し、前記所望のパターン領域を複数形成することを特徴
とする。

【００１０】これによれば、例えば、感応基板上に図７
に示されるようなＹ方向に細長いパターン領域（ＣＰ
１）を形成する場合、図３（Ａ）に示されるように、感
応基板上に形成すべきパターン領域（ＣＰ１）に対応し
た原画パターンを第１方向（Ｙ方向）に沿って複数（例
えば３つ）に分割した分割パターン（ＲＰ１、ＲＰ２、
ＲＰ３）が第１方向（Ｙ方向）に直交する第２方向（Ｘ
方向）に沿って順次隣接配置されたマスク（Ｒ１）を用
意し、感応基板上の異なる位置にマスク（Ｒ１）上の全
分割パターン（ＰＡ１）を１ショットの露光にて順次繰
り返し露光し、この結果、例えば、図３（Ｂ）に示され
るように、斜線が施された所望のパターン領域（ＣＰ
１）を複数形成する。

【００１１】この図３（Ｂ）の場合は、第１ショットＷ
Ｐ１から第５ショットＷＰ５までの５回の露光で、所望
のパターン領域（ＣＰ１）が３パターン形成されてい
る。

【００１２】このように、本発明によれば、パターン領
域ＣＰ１の全分割パターンを１ショットにて露光するの
で、分割パターン毎に１回の露光を行っていた従来技術
に比べてスループットが向上することは明らかである。
ちなみに、パターン領域（ＣＰ１）を３パターン分形成
するためには、従来は９回（９ショット）の露光が必要
であった。

【００１３】勿論、図４（Ａ）に示されるようなチップ
パターンＣＰ２を感応基板上に形成する場合には、図４
（Ｂ）に示されるように、感応基板上に形成すべきパタ
ーン領域（ＣＰ２）に対応した原画パターンを第１方向
（Ｘ方向）に沿って複数（例えば３つ）に分割した分割
パターン（ＲＰ４、ＲＰ５、ＲＰ６）が第１方向に直交
する第２方向（Ｙ方向）に沿って順次隣接配置されたマ
スク（Ｒ２）を用意し、このマスク（Ｒ２）上の全分割
パターン（ＰＡ２）を１ショットの露光にて感応基板上
の異なる領域に繰り返し露光すれば良い。この場合も、
例えば、図４（Ｃ）に示されるように、５ショットの露
光で斜線が施された所望のパターン領域（ＣＰ２）を３
パターン分形成することができ、９回の露光が必要であ
った従来技術と比べスループットが向上する。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の露光方法において、前記感応基板上の前記マスク上の
全分割パターンが露光される任意のショット領域に対
し、該ショット領域の前記第１方向に隣接するショット
領域は前記第２方向に前記分割パターンの第２方向の長
さに応じた距離分位置ずれした位置になるように、ショ
ットの位置関係が定められていることを特徴とする。

【００１５】これによれば、請求項１に記載の発明で用
意したマスク（Ｒ１又はＲ２等）上の全分割パターン
（ＰＡ１又はＰＡ２等）を順次１ショットの露光にて感
応基板上に露光するが、この場合、マスク上の全分割パ
ターンを露光すべきショット間の位置関係として、ある
ショット領域に対し、該ショット領域の前記第１方向に
隣接するショット領域は前記第２方向に前記分割パター
ンの第２方向の長さに応じた距離分位置ずれした位置に
なるように定められた露光マップに従って露光が行われ
る。従って、例えば露光マップを図３（Ｂ）又は（図４
（Ｃ）の如く定めておくと、上記と同様に、５ショット
の露光にて３パターンを形成することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

《第１の実施形態》以下、本発明の第１の実施形態を図
１ないし図３及び図７に基づいて説明する。

【００１７】図１には、本発明に係る露光方法を実施す
るための走査型露光装置１００の概略的な構成が示され
ている。この走査型露光装置１００は、いわゆるステッ
プ・アンド・スキャン露光方式の投影露光装置である。

【００１８】この走査型露光装置１００は、光源１及び
照明光学系（２、３、５〜７）を含む照明系、マスクと
してのレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、
投影光学系ＰＬ、感応基板としてのウエハＷを保持する
ウエハステージＷＳＴを有するステージ装置１０、及び
これらの制御系等を備えている。

【００１９】前記照明系は、光源１、コリメータレン
ズ、フライアイレンズ等（いずれも図示せず）からなる
照度均一化光学系２、リレーレンズ３、レチクルブライ
ンド５、リレーレンズ６及びダイクロイックミラー７
（この内、照度均一化光学系２、リレーレンズ３、レチ
クルブラインド５、リレーレンズ６及びダイクロイック
ミラー７によって照明光学系が構成される）等を含んで
構成されている。

【００２０】ここで、この照明系の構成各部についてそ
の作用とともに説明すると、光源１で発生した照明光Ｉ
Ｌは不図示のシャッターを通過した後、照度均一化光学
系２により照度分布がほぼ均一な光束に変換される。照
明光ＩＬとしては、例えばＫｒＦエキシマレーザ光やＡ
ｒＦエキシマレーザ光等のエキシマレーザ光、銅蒸気レ
ーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいは超高圧水銀ラン
プからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）等が用いられ
る。

【００２１】照度均一化光学系２から水平に射出された
光束は、リレーレンズ３を介して、レチクルブラインド
５に達する。このレチクルブラインド５は、レチクルＲ
のパターン形成面及びウエハＷの露光面と光学的に共役
な面に配置されている。このレチクルブラインド５は、
ここでは２枚のＬ字型の可動遮光板から構成され、各可
動遮光板がモータ等のブラインド駆動機構２２Ａ、２２
Ｂによって図１のＸＺ平面内で駆動され、これによって
ブラインド５の開口部の大きさ（スリット幅等）が調整
可能とされている。ブラインド駆動機構２２Ａ、２２Ｂ
は、装置全体を統括的に制御する主制御装置２０によっ
て制御されるようになっている。主制御装置２０では、
ブラインド駆動機構２２Ａ、２２Ｂを介してブラインド
５の開口部の大きさを調整することにより、レチクルＲ
を照明するスリット状の照明領域ＩＡＲ（図２参照）を
任意の形状及び大きさに設定する。

【００２２】レチクルブラインド５を通過した光束は、
リレーレンズ６を通過してダイクロイックミラー７に至
り、ここで鉛直下方に折り曲げられて回路パターン等が
描かれたレチクルＲの照明領域ＩＡＲ部分を照明する。

【００２３】前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチク
ルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチク
ルステージＲＳＴは、レチクルＲの位置決めのため、照
明光学系の光軸ＩＸ（後述する投影光学系ＰＬの光軸Ａ
Ｘに一致）に垂直な平面内で２次元的に（Ｘ軸方向及び
これに直交するＹ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回
りの回転方向に）微少駆動可能に構成されている。

【００２４】また、このレチクルステージＲＳＴは、リ
ニアモータ等で構成されたレチクル駆動部（図示省略）
により、所定の走査方向（ここでは、Ｙ方向）に指定さ
れた走査速度で移動可能となっている。このレチクルス
テージＲＳＴは、レチクルＲの全面が少なくとも照明光
学系の光軸ＩＸを横切ることができるだけの移動ストロ
ークを有している。

【００２５】レチクルステージＲＳＴの端部にはレチク
ルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１
６からのレーザビームを反射する移動鏡１５が固定され
ており、レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の
位置はレチクル干渉計１６によって、例えば数ｎｍ程度
の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチク
ルステージＲＳＴ上には走査方向に直交する反射面を有
する移動鏡と非走査方向に直交する反射面を有する移動
鏡とが設けられ、これに対応してレチクル干渉計も走査
方向位置計測用の干渉計と非走査方向位置計測用の干渉
計とが設けられているが、図１ではこれらが代表的に移
動鏡１５、レチクル干渉計１６として示されている。

【００２６】レチクル干渉計１６からのレチクルステー
ジＲＳＴの位置情報はステージ制御系１９に送られ、ス
テージ制御系１９はレチクルステージＲＳＴの位置情報
に基づいてレチクル駆動部（図示省略）を介してレチク
ルステージＲＳＴを駆動する。

【００２７】なお、不図示のレチクルアライメント系に
より所定の基準位置にレチクルＲが精度良く位置決めさ
れるように、レチクルステージＲＳＴの初期位置が決定
されるため、移動鏡１５の位置をレチクル干渉計１６で
測定するだけでレチクルＲの位置を十分高精度に測定し
たことになる。

【００２８】前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージ
ＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸ
（照明光学系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向とさ
れ、ここでは両側テレセントリックで所定の縮小倍率β
（例えば１／５、又は１／４）を有する屈折光学系が使
用されている。このため、照明光学系からの照明光ＩＬ
によってレチクルＲの照明領域ＩＡＲが照明されると、
このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学
系ＰＬを介してレチクルＲの回路パターンの縮小像が表
面にレジストが塗布されたウエハＷ上に形成される。

【００２９】前記ステージ装置１０は、投影光学系ＰＬ
の図１における下方に配置され、不図示のベース上をＸ
Ｙ２次元方向に移動するウエハステージＷＳＴと、この
ウエハステージＷＳＴ上に搭載されたウエハホルダ９と
を備えている。

【００３０】ウエハホルダ９上にはウエハＷが真空吸着
されている。ウエハホルダ９は不図示の駆動部により、
投影光学系ＰＬの最良結像面に対し、任意方向に傾斜可
能で、かつ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に
微動が可能に構成されている。また、このウエハホルダ
９は光軸ＡＸ回りの回転動作も可能になっている。

【００３１】ウエハステージＷＳＴは走査方向（Ｙ方
向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領
域を前記照明領域ＩＡＲと共役な露光領域に位置させる
ことができるように、走査方向に垂直な方向（Ｘ方向）
にも移動可能に構成されており、ウエハＷ上の各ショッ
ト領域を走査（スキャン）露光する動作と、次のショッ
トの露光開始位置まで移動する動作とを繰り返すステッ
プ・アンド・スキャン動作を行う。このウエハステージ
ＷＳＴはモータ等のウエハステージ駆動部（図示省略）
によりＸＹ２次元方向に駆動される。

【００３２】ウエハステージＷＳＴの端部にはウエハレ
ーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１８から
のレーザビームを反射する移動鏡１７が固定され、ウエ
ハステージＷＳＴのＸＹ平面内での位置はウエハ干渉計
１８によって、例えば数ｎｍ程度の分解能で常時検出さ
れている。ここで、実際には、ウエハステージＷＳＴ上
には、走査方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡と非
走査方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けら
れ、これに対応してウエハ干渉計もＹ軸方向位置計測用
のＹ干渉計とＸ軸方向位置計測用のＸ干渉計とが設けら
れているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１７、ウ
エハ干渉計１８として示されている。ウエハステージＷ
ＳＴの位置情報（又は速度情報）はステージ制御系１９
に送られ、ステージ制御系１９はこの位置情報（又は速
度情報）に基づいてウエハステージＷＳＴを制御する。

【００３３】本実施形態の走査型露光装置１００におい
ては、図２に示されるように、レチクルＲの走査方向
（Ｙ方向）に対して垂直な方向に長手方向を有する長方
形（スリット状）の照明領域ＩＡＲでレチクルＲが照明
され、レチクルＲは露光時に−Ｙ方向に速度ＶR で走査
（スキャン）される。照明領域ＩＡＲ（中心は光軸ＡＸ
とほぼ一致）は投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投
影され、スリット状の露光領域ＩＡが形成される。ウエ
ハＷはレチクルＲとは倒立結像関係にあるため、ウエハ
Ｗは速度ＶR の方向とは反対方向（＋Ｙ方向）にレチク
ルＲに同期して速度ＶW で走査され、ウエハＷ上のショ
ット領域ＳＡの全面が露光可能となっている。走査速度
の比ＶW ／ＶR は正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率に応
じたものになっており、レチクルＲのパターン領域ＰＡ
のパターンがウエハＷ上のショット領域ＳＡ上に正確に
縮小転写される。照明領域ＩＡＲの長手方向の幅は、レ
チクルＲ上のパターン領域ＰＡよりも広く、遮光領域Ｓ
Ｔの最大幅よりも狭くなるように設定され、走査（スキ
ャン）することによりパターン領域ＰＡ全面が照明され
るようになっている。

【００３４】図１に戻り、投影光学系ＰＬの側面には、
ウエハＷ上の各ショット領域に付設されたアライメント
マーク（ウエハマーク）の位置を検出するためのオフ・
アクシス方式のアライメント顕微鏡８が設けられ、その
アライメント顕微鏡８の計測結果が、装置全体の動作を
制御する主制御装置２０に供給され、主制御装置２０で
は、ウエハマークの計測された位置よりウエハＷ上のシ
ョット領域の配列座標を例えば特開昭６１−４４４２９
号公報に開示されるような最小自乗法を用いた統計演算
の手法により算出する。アライメント顕微鏡８として
は、本実施形態では高倍率の画像処理方式のものが用い
られている。

【００３５】また、図１の装置には、投影光学系ＰＬの
最良結像面に向けてピンホール、あるいはスリット像を
形成するための結像光束を光軸ＡＸ方向に対して斜め方
向より供給する照射光学系１３と、その結像光束のウエ
ハＷの表面での反射光束をスリットを介して受光する受
光光学系１４とから成る斜入射方式のウエハ位置検出系
（焦点検出系）が、投影光学系ＰＬを支える支持部（図
示省略）に固定されている。このウエハ位置検出系の構
成等については、例えば特開昭６０−１６８１１２号公
報に開示されており、ウエハ表面の結像面に対する上下
方向（Ｚ方向）の位置偏差を検出し、ウエハＷと投影光
学系ＰＬとが所定の間隔を保つようにウエハホルダ９を
Ｚ方向に駆動するために用いられる。ウエハ位置検出系
からのウエハ位置情報は、主制御装置２０を介してステ
ージ制御系１９に送られる。ステージ制御系１９はこの
ウエハ位置情報に基づいてウエハホルダ９をＺ方向に駆
動する。

【００３６】次に、上述のようにして構成された走査型
露光装置１００により、本発明に係る露光方法を実施す
る場合について説明する。

【００３７】まず、最初に、前述した図７に示される細
長いチップパターンＣＰ１をウエハＷ上に形成する場合
について説明する。

【００３８】この場合、図３（Ａ）に示されるような、
チップパターンＣＰ１を長手方向（ここではＹ方向とす
る）に沿って３分割（３等分）したパターンに対応する
分割パターンＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３が非走査方向（Ｘ
方向）に隣接して配置されて成るパターン領域ＰＡ１が
形成されたレチクルＲ１を予め作製する。

【００３９】そして、このレチクルＲ１が不図示のレチ
クル搬送系によってレチクルステージＲＳＴ上に載置さ
れ、レチクルアライメントが行われ、主制御装置２０に
よってブラインド駆動機構２２Ａ、２２Ｂが制御され、
照明領域ＩＡＲの非走査方向の幅がパターン領域ＰＡ１
とほぼ同じになるように設定された段階で、露光開始の
準備が終了する。そして、主制御装置２０により次のよ
うにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光が行わ
れる。なお、ここでは、第１層目の露光について説明す
るので、ウエハＷのアライメント（回転位置合わせのた
めのグローバルアライメントを除く）は不要である。

【００４０】まず、主制御装置２０では、前述した如く
して、ファーストショットの走査露光を行う。これによ
り、ウエハＷ上に図３（Ｂ）に示されるようなデバイス
パターンＷＰ１が転写形成される。このデバイスパター
ンＷＰ１は、レチクルＲ１上のパターン領域ＰＡ１のパ
ターンを縮小投影したものであり、分割パターンＲＰ
１、ＲＰ２、ＲＰ３を１度に（１ショットで）露光した
ものである。

【００４１】次に、セカンドショットの露光を行うが、
これに先立って、主制御装置２０では干渉計１８の計測
値をモニタしつつステージ制御系１９を介してウエハス
テージＷＳＴをセカンドショットの走査開始位置（助走
開始位置）にステップ移動させる。このステップ移動の
際、ウエハステージＷＳＴは、＋Ｙ方向に所定距離移動
されると共に、分割パターンＰＲ１のＸ方向長さ（分割
パターンＰＲ２、ＰＲ３のＸ方向長さもこれと同じ）の
β倍だけ＋Ｘ方向にも移動される。この状態でセカンド
ショットの走査露光が行われると、ウエハＷ上に図３
（Ｂ）に示されるようなデバイスパターンＷＰ２が転写
形成される。

【００４２】以後、同様にして、ウエハステージのステ
ッピング（分割パターンＰＲ１のＸ方向長さのβ倍のＸ
方向移動を伴う）と、走査露光が繰り返し行われ、ウエ
ハＷ上に、図３（Ｂ）に示されるようなデバイスパター
ンＷＰ３、ＷＰ４、ＷＰ５が順次転写形成される。

【００４３】この図３（Ｂ）を見ると、５回の露光で所
望のチップパターンＣＰ１（Ａパターン、Ｂパターン、
ＣパターンがＹ方向に連続して形成されたパターン）
が、３個ウエハＷ上に形成されていることがわかる。

【００４４】従来のスティッチングによる露光方法で
は、チップパターンＣＰ１を３個形成するためには、各
分割パターンの露光をそれぞれ３回、合計９回の露光を
行う必要があり、しかもＡパターンの露光終了後にブラ
インドの設定を変更してＢパターンの露光を行い、ま
た、Ｂパターンの露光終了後にブラインドの設定を変更
してＣパターンの露光を行う必要があった。

【００４５】これより、本実施形態の露光方法によれ
ば、ブラインド設定の変更が不要で、しかも露光回数も
減少（上記の例では、９回から５回に減少）するため、
スループットを大幅に向上させることができることは明
らかである。

【００４６】ここで、図３を用いて説明したスティッチ
ング露光方法は、例えば、ＣＣＤデバイス等において見
られる極端に細長いデバイスを製造する際に好適に適用
できるものである。

【００４７】《第２の実施形態》次に、本発明の第２の
実施形態について図４に基づいて説明する。この第２の
実施形態においても前述した第１の実施形態で説明した
走査型露光装置１００が用いられる。

【００４８】この第２の実施形態は、図４（Ａ）に示さ
れるようなほぼ正方形のチップパターンＣＰ２を露光す
る場合に、投影光学系ＰＬの露光フィールドの幅が小さ
いため、１回（１ショット）の露光では露光が困難な場
合の露光方法についてのものである。これは、次のよう
な場合を想定したものである。

【００４９】将来さらに半導体素子の微細化がすすみ、
投影光学系の性能に対する要求が極端に厳しくなってき
た場合、露光フィールドを小さくしていかざるを得なく
なる。一方デバイスサイズは大きくなっていくので、必
然的に、パターンの繋ぎ合わせ露光（スティッチング）
を採用することが必要になる。この一方、走査型露光装
置では、走査方向の長さが投影光学系の露光フィールド
の数倍となるような細長い露光エリアの露光は十分可能
である。

【００５０】この場合は、図４（Ｂ）に示されるよう
な、前記チップパターンＣＰ２をＸ方向に沿って３分割
（３等分）したパターンに対応する分割パターンＲＰ
４、ＲＰ５、ＲＰ６が走査方向（Ｙ方向）に隣接して配
置されて成るパターン領域ＰＡ２が形成されたレチクル
Ｒ２を予め作製する。

【００５１】この場合、主制御装置２０の内部メモリに
は、図４（Ｃ）に示されるような、デバイスパターンＷ
ＰＰ１、ＷＰＰ２、ＷＰＰ３、ＷＰＰ４、ＷＰＰ５、…
…、を順次ウエハＷ上に露光する露光順序及びショット
の位置関係が予め定められた露光マップが記憶されてい
る。すなわち、この露光マップは、レチクルＲ２上の全
分割パターンＰＡ２を露光すべきショット間の位置関係
として、あるショットの露光位置に対する次ショットの
露光位置がＸ方向に所定距離（分割パターンＰＲ４のＸ
方向長さ（分割パターンＰＲ５、ＰＲ６のＸ方向長さも
これと同じ）のβ倍）かつＹ方向に分割パターンＲＰ４
のＹ方向の長さ（分割パターンＰＲ５、ＰＲ６のＹ方向
長さもこれと同じ）のβ倍位置ずれした位置に定められ
たマップである。

【００５２】そして、レチクルＲ２が不図示のレチクル
搬送系によってレチクルステージＲＳＴ上に載置され、
レチクルアライメントが行われ、主制御装置２０によっ
てブラインド駆動機構２２Ａ、２２Ｂが制御され、照明
領域ＩＡＲの非走査方向の幅がパターン領域ＰＡ２とほ
ぼ同じになるように設定された段階で、露光開始の準備
が終了する。そして、主制御装置２０により次のように
して上記露光マップに従って、ステップ・アンド・スキ
ャン方式の露光が行われる。なお、ここでは、第１層目
の露光について説明するので、ウエハＷのアライメント
（回転位置合わせのためのグローバルアライメントを除
く）は不要である。

【００５３】まず、主制御装置２０では、露光マップに
従い、前述した如くして、ファーストショットの走査露
光を行う。これにより、ウエハＷ上に図４（Ｃ）に示さ
れるようなデバイスパターンＷＰＰ１が転写形成され
る。このデバイスパターンＷＰＰ１は、レチクルＲ２上
のパターン領域ＰＡ２のパターンを縮小投影したもので
あり、分割パターンＲＰ４、ＲＰ５、ＲＰ６を１度に
（１ショットで）露光したものである。

【００５４】次に、露光マップに従ってセカンドショッ
トの走査露光を行うが、これに先立って、主制御装置２
０では干渉計１８の計測値をモニタしつつステージ制御
系１９を介してウエハステージＷＳＴをセカンドショッ
トの走査開始位置（助走開始位置）にステップ移動させ
る。このステップ移動の際、ウエハステージＷＳＴは、
＋Ｘ方向に所定距離（分割パターンＰＲ４のＸ方向長さ
（分割パターンＰＲ５、ＰＲ６のＸ方向長さもこれと同
じ）のβ倍）変位し、かつ分割パターンＰＲ４のＹ方向
長さのβ倍＋Ｙ方向に変位した位置が露光開始位置とな
るような助走開始位置に移動される。この状態でセカン
ドショットの走査露光が行われると、ウエハＷ上に図４
（Ｃ）に示されるようなデバイスパターンＷＰＰ２が転
写形成される。

【００５５】以後、同様にして、露光マップに従ってウ
エハステージＷＳＴのステッピング、走査露光が繰り返
し行われ、ウエハＷ上に、図４（Ｃ）に示されるような
デバイスパターンＷＰＰ３、ＷＰＰ４、ＷＰＰ５が順次
転写形成される。

【００５６】この図４（Ｃ）を見ると、５回の露光で所
望のチップパターンＣＰ２（Ａパターン、Ｂパターン、
ＣパターンがＸ方向に連続して形成されたパターン）
が、３個ウエハＷ上に形成されていることがわかる。

【００５７】従来のスティッチングによる露光方法で
は、チップパターンＣＰ２を３個形成するためには、各
分割パターンの露光をそれぞれ３回、合計９回の露光を
行う必要があり、しかもＡパターンの露光終了後にブラ
インドの設定を変更してＢパターンの露光を行い、ま
た、Ｂパターンの露光終了後にブラインドの設定を変更
してＣパターンの露光を行う必要があった。

【００５８】これより、本実施形態の露光方法によれ
ば、ブラインド設定の変更が不要で、しかも露光回数も
減少（上記の例では、９回から５回に減少）するため、
スループットを大幅に向上させることができることは明
らかである。

【００５９】なお、上記第１、第２の実施形態で説明し
たものは、一例であって、本発明がこれに限定されるも
のではない。

【００６０】例えば、上記第１、第２の実施形態では、
ウエハＷ上のショットの位置関係として、あるショット
領域の露光の後、Ｙ方向（又はＸ方向）に１ショット分
位置ずれし且つＸ方向（又はＹ方向）には１分割パター
ン分だけ位置ずれした位置に、次ショットのパターンを
露光する場合について説明したが、例えば、レチクルＲ
１を用いて、図５に示されるように、ＷＰ１、ＷＰ２、
ＷＰ３、…、ＷＰ９、ＷＰ１０を順次露光するようなシ
ョットの露光順序と配置を採用しても良い。この場合、
デバイスパターンＷＰ１とＷＰ２とに着目すると、Ｙ方
向は固定のまま、Ｘ方向には１ショット分のステッピン
グが行われることがわかる。

【００６１】また、上記第１、第２の実施形態では、ウ
エハＷ上に形成すべきパターン領域ＣＰ１（又ＣＰ２）
に対応した原画パターンを第１方向に沿って複数（３
つ）に等分に分割した分割パターンが第１方向に直交す
る第２方向に沿って順次隣接配置されたレチクルＲ１
（又はＲ２）上の全分割パターンＰＡ１（又はＰＡ２）
を１ショットの露光にて順次繰り返し露光し、所望のパ
ターン領域ＣＰ１（又ＣＰ２）を複数形成する場合につ
いて説明したが、これに限らず、ウエハＷ上に形成すべ
きパターン領域に対応した原画パターンを第１方向に沿
って複数（３つ）に不等分に分割した分割パターンが第
１方向に直交する第２方向に沿って順次隣接配置された
レチクルを用いて、本発明に係る露光方法を実施しても
良い。このようなレチクルを用いた場合の露光結果の一
例が図６に示されている。

【００６２】更に、上記実施形態では、露光装置として
走査型露光装置を用いて本発明に係る露光方法を実施す
る場合について説明したが、これに限らず、ステップ・
アンド・リピート方式の縮小投影型露光装置は勿論、電
子ビーム露光装置その他の露光装置等を用いても本発明
に係る露光方法を実施することは可能であり、同等の効
果を得ることができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び２に
記載の発明によれば、パターンを繋ぎあわせるにもかか
わらず、従来のスティッチング露光法に比べてスループ
ットを向上させることができるという優れた効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る走査型露光装置の構成を
概略的に示す図である。

【図２】図１の装置の走査露光の原理を説明するための
図である。

【図３】第１の実施形態に係る露光方法を説明するため
の図であって、（Ａ）はレチクル上のパターン配置を示
す図、（Ｂ）はウエハ上に形成されたパターンの配列の
一例を示す図である。

【図４】第２の実施形態に係る露光方法を説明するため
の図であって、（Ａ）はウエハ上に形成すべきデバイス
パターンを示す図、（Ｂ）はレチクル上のパターン配置
を示す図、（Ｃ）はウエハ上に形成されたパターンの配
列の一例を示す図である。

【図５】ウエハ上に形成されたパターンの配列の他の例
を示す図である。

【図６】ウエハ上に形成されたパターンの配列のその他
の例を示す図である。

【図７】スティッチング露光方法の必要性を説明するた
めの図であって、形成すべきデバイスパターン（第１の
実施形態に係るデバイスパターンと同一である）と露光
フィールドの大小関係を示す図である。

【図８】従来のスティッチング露光に用いられるレチク
ル上のパターンの配列を示す図である。

【図９】従来のスティッチング露光の流れを示す図であ
る（（Ａ）〜（Ｃ））。

【符号の説明】

Ｒ、Ｒ１、Ｒ２レチクル（マスク）Ｗウエハ（感応基板）ＲＰ１、ＲＰ２、ＲＰ３分割パターンＲＰ４、ＲＰ５、ＲＰ６分割パターンＰＡ１全分割パターンＰＡ２全分割パターン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクに形成されたパターンを感応基板
上に露光することにより、前記感応基板上に所望のパタ
ーン領域を形成する露光方法において、前記感応基板上に形成すべきパターン領域に対応した原
画パターンを第１方向に沿って複数に分割した分割パタ
ーンが前記第１方向に直交する第２方向に沿って順次隣
接配置されたマスクを用意し、前記感応基板上の異なる位置に前記マスク上の全分割パ
ターンを１ショットの露光にて順次繰り返し露光し、前
記所望のパターン領域を複数形成することを特徴とする
露光方法。
【請求項２】前記感応基板上の前記マスク上の全分割
パターンが露光される任意のショット領域に対し、該シ
ョット領域の前記第１方向に隣接するショット領域は前
記第２方向に前記分割パターンの第２方向の長さに応じ
た距離分位置ずれした位置になるように、ショットの位
置関係が定められていることを特徴とする請求項１に記
載の露光方法。