JP2001358062A

JP2001358062A - 露光方法及び露光装置

Info

Publication number: JP2001358062A
Application number: JP2001071572A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Irie; 信行入江; Nobutaka Umagome; 伸貴馬込
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2001-12-26
Also published as: TW530333B; KR100824572B1; US20010055733A1; KR20010098475A

Abstract

(57)【要約】【課題】走査方向に直交する方向のみならず、走査方
向に沿う方向にもシームレスなつなぎ露光を実現できる
ようにすることである。【解決手段】レチクルＲｉと基板４とを同期して移動
しつつスリット状の照明光ＩＬで照射してレチクルＲｉ
に形成されたパターンの像を基板４上に逐次転写する露
光方法において、レチクルＲｉの移動に同期して、照明
光ＩＬの照度分布を除々に減少させる減衰部を有する濃
度フィルタＦｊを移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路、
液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバ
イス、又はフォトマスク等をリソグラフィ技術を用いて
製造する際に使用される露光方法及び露光装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】マイクロデバイスの製造工程の一つであ
るフォトリソグラフィ工程では、露光対象としての基板
（フォトレジストが塗布された半導体ウエハやガラスプ
レート、又はブランクスと称される光透過性の基板等）
にフォトマスク又はレチクルのパターンの像を投影露光
する露光装置が使用される。近時においては、基板の大
型化等に伴う露光領域の大面積化に対応するため、基板
の露光領域を複数の単位領域（以下、ショット又はショ
ット領域という場合がある）に分割して、各ショットに
対して対応するパターンの像をそれぞれ一括的に順次投
影露光するようにした一括露光方式のスティチング型露
光装置が開発されている。

【０００３】このような露光装置においては、投影光学
系のレンズの収差、マスクや基板の位置決め誤差等によ
り、各ショットの継ぎ目部分に不整合が生じることがあ
るため、一のショットについてのパターンの像の一部と
これに隣接する他のショットについてのパターンの像の
一部を重ね合わせて露光するようにしている。かかるパ
ターンの像の重合部（つなぎ部ともいう）においては、
露光量が重合部以外の部分に対して大きくなるので、例
えば、基板上に形成されたパターンの該重合部における
線幅（ライン又はスペースの幅）がフォトレジストの特
性に応じて細く又は太くなる。

【０００４】そこで、各ショットの周辺部（重合部とな
る部分）の露光量分布をその外側に行くに従って小さく
なるように傾斜的に設定して、該重合部の露光量が２回
の露光によって全体として、該重合部以外の部分の露光
量と等しくなるようにして、かかる重合部における線幅
変化の少ないシームレスなつなぎの実現を図っている。

【０００５】ショットの周辺部におけるかかる傾斜的な
露光量分布を実現するための技術としては、レチクル自
体の該重合部に対応する部分に透過光量を傾斜的に制限
する減光部を形成するようにしたものが知られている。
しかし、レチクル自体に減光部を形成するのは、レチク
ルの製造工数やコストが増大し、マイクロデバイス等の
製造コストを上昇させる。

【０００６】このため、ガラスプレートに上記と同様な
減光部を形成してなる濃度フィルタを、レチクルのパタ
ーン形成面とほぼ共役な位置に設けるようにしたもの、
あるいは、レチクルのパターン形成面とほぼ共役な位置
に光路に対して進退可能な遮光板（ブラインド）を有す
るブラインド機構を設けて、基板に対する露光処理中に
該遮光板を進出又は退去させることにより、かかる傾斜
的な露光量分布を実現するようにしたものが開発されて
いる。

【０００７】ところで、上述した露光装置は、レチクル
と基板とを静止させた状態で露光を行う一括露光方式の
露光装置であるが、近時においては、投影光学系のディ
ストーション、総合焦点誤差（像面湾曲、像面傾斜等を
含む）及び線幅誤差等の各種誤差の低減、解像度の向
上、台形ディストーションやフラットネス等の誤差の補
正の容易化等の観点から、スキャン方式（逐次露光方
式）の露光装置が開発され、実用に供されている。スキ
ャン方式の露光装置は、スリット状に整形された照明光
に対してレチクルと基板とを同期移動させることによ
り、各ショットに対して対応するパターンの像を、それ
ぞれ逐次的に投影露光するようにした露光装置である。

【０００８】このようなスキャン方式の露光装置でステ
ィチング露光（つなぎ露光）を行う場合において、上述
したようなシームレスなつなぎを実現するためのショッ
トの周辺部についての露光量を調整する技術としては、
スリット状の照明光の形状を台形状あるいは六角形とし
て、つまり、照明光の走査方向に直交する方向の端部の
形状をその先端に行くに従って細くなるようにして、該
周辺部の積算露光量が傾斜的となるようにしたものが知
られている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、照明光の形状
を工夫する技術では、ショットを走査方向に直交する方
向にシームレスにつなぎ合わせることは可能であるが、
走査方向に沿う方向にシームレスにつなぎ合わせること
ができない。即ち、一次元方向のつなぎ合わせのみで、
二次元方向につなぎ合わせることができないという問題
があった。

【００１０】また、近時においては、照明光として、エ
キシマレーザ光等のパルス光を用いることがあるが、こ
のようなパルス光のパルス単位での光量のばらつきは比
較的に大きい。このため、スリット光の幅の広い部分で
は、多数のパルスが照射されることから平均化されて十
分な均一性を実現できるが、スリット光の端部の幅の狭
い部分では、平均化されるのに十分なパルス数とならな
いため、つなぎ部の露光量が均一とならず、ばらついた
ものとなって、つなぎ部でのパターンの精度が悪くなる
場合があるという問題もあった。

【００１１】よって本発明の目的は、走査方向に直交す
る方向のみならず、走査方向に沿う方向にもシームレス
なつなぎ露光を実現することができる露光方法及び露光
装置を提供することである。また、照明光としてパルス
光を用いた場合であっても、つなぎ部におけるパターン
の線幅やピッチの均一性が良好で、高精度なパターンを
形成できるようにすることも目的とする。さらに、基板
上の露光領域、特に周辺部が重なる少なくとも２つのシ
ョット領域の重合部で積算光量（露光ドーズ）、ひいて
はパターン（転写像）の線幅を均一化できるステップ・
アンド・スティッチ方式の露光方法及び装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以下、この項に示す説明
では、本発明を、実施形態を表す図面に示す参照符号に
対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら
参照符号を付した図面に示すものに限定されない。

【００１３】本発明の第１の観点によると、マスク（Ｒ
ｉ）と感応物体（４）とを同期して移動しつつスリット
状のエネルギービーム（ＩＬ）で照射して該マスクに形
成されたパターン（Ｐｉ）の像を該感応物体上に逐次転
写するようにした露光方法であって、前記マスクの移動
に同期して、前記エネルギービームのエネルギー量を除
々に減少させる減衰部（１２３）を有する濃度フィルタ
（Ｆｊ）を移動する工程を含む露光方法が提供される。

【００１４】本発明の第２の観点によると、エネルギー
ビーム（ＩＬ）に対してマスク（Ｒｉ）と感応物体
（４）とをそれぞれ相対移動し、前記マスクを介して前
記エネルギービームで前記感応物体を走査露光する露光
方法であって、前記走査露光時に前記感応物体が移動さ
れる第１方向（Ｙ）に関して、前記感応物体上での前記
エネルギービームの照射領域内で部分的にそのエネルギ
ー量を徐々に減少させるとともに、前記走査露光中、前
記エネルギー量が徐々に減少するスロープ部を前記照射
領域内で前記第１方向に相対移動させる工程を含む露光
方法が提供される。

【００１５】本発明の第３の観点によると、マスク（Ｒ
ｉ）と感応基板（４）とを同期して移動しつつスリット
状のエネルギービーム（ＩＬ）で照射して該マスクに形
成されたパターン（Ｐｉ）の像を該感応基板上に逐次転
写するようにした露光装置において、前記エネルギービ
ームのエネルギー分布を調整する濃度フィルタ（Ｆｊ）
と、前記濃度フィルタを前記マスクに同期して移動する
フィルタステージ（ＦＳ）とを備えた露光装置が提供さ
れる。

【００１６】本発明の第４の観点によると、マスク（Ｒ
ｉ）を移動するマスクステージ（２）と、基板（４）を
移動する基板ステージ（６）と、スリット状のエネルギ
ービーム（ＩＬ）を照射する照明光学系と、前記エネル
ギービームのエネルギー量を除々に減少させる減衰部
（１２３）を有する濃度フィルタ（Ｆｊ）を移動するフ
ィルタステージ（ＦＳ）と、前記マスク、前記基板及び
前記濃度フィルタが前記エネルギービームに対して同期
して移動するように、前記マスクステージ、前記基板ス
テージ及び前記フィルタステージを制御する制御装置
（９）とを備えた露光装置が提供される。

【００１７】本発明の第５の観点によると、エネルギー
ビーム（ＩＬ）に対してマスク（Ｒｉ）と感応物体
（４）とをそれぞれ相対移動し、前記マスクを介して前
記エネルギービームで前記感応物体を走査露光する露光
装置であって、前記感応物体上での前記エネルギービー
ムの照射領域内でそのエネルギー量を、前記感応物体が
移動される第１方向（Ｙ）に関する端部で徐々に減少さ
せる濃度フィルタ（Ｆｊ）と、前記走査露光中、前記エ
ネルギー量が徐々に減少するスロープ部を前記照射領域
内で前記第１方向にシフトさせる調整装置とを備える露
光装置が提供される。

【００１８】本発明の第６の観点によると、エネルギー
ビーム（ＩＬ）に対してマスク（Ｒｉ）と感応物体
（４）とをそれぞれ相対移動し、前記マスクを介して前
記エネルギービームで前記感応物体を走査露光する装置
であって、前記走査露光時に前記感応物体が移動される
第１方向（Ｙ）に関する、前記感応物体上での前記エネ
ルギービームの照射領域の幅を規定する第１光学装置
と、前記第１方向に関して前記照射領域内で部分的にそ
のエネルギー量を徐々に減少させるとともに、前記走査
露光中、前記照射領域内で前記エネルギー量が徐々に減
少するスロープ部を前記第１方向にシフトさせる第２光
学装置とを備える露光装置が提供される。

【００１９】本発明によると、マスクの移動に同期して
濃度フィルタ（又はスロープ部）を移動するようにした
ので、エネルギービームの形状を工夫することなく、シ
ョットの周辺部を濃度フィルタの減衰部の特性（又はス
ロープ部のエネルギー量分布）に応じた積算エネルギー
量分布となるように露光することができる。従って、走
査方向に直交する方向及び走査方向に沿う方向のいずれ
にも、シームレスなつなぎ露光を行うことができるよう
になる。

【００２０】また、エネルギービームとして、エキシマ
レーザ光等のパルス光を用いる場合であっても、多数の
パルスによる平均化効果が十分に発揮されるので、ショ
ットのつなぎ部の積算エネルギー量がばらつくことも少
なくなり、該つなぎ部におけるパターンの線幅やピッチ
の均一性が良好で、高精度なパターンを形成できるよう
になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る露
光装置の概略構成を示す図であり、この露光装置は、ス
テップ・アンド・スキャン方式のスティチング型投影露
光装置である。尚、以下の説明においては、図１中に示
されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標
系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。Ｘ
ＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＺ軸が紙面に対して平行と
なるよう設定され、Ｙ軸が紙面に対して垂直となる方向
に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸ
Ｙ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方
向に設定される。Ｙ軸に沿う方向がスキャン（走査）方
向である。

【００２２】図１において、光源１００からの光（ここ
では、ＡｒＦエキシマレーザとする）としての紫外パル
ス光ＩＬ（以下、照明光ＩＬと称する）は、照明光学系
１との間で光路を位置的にマッチングさせるための可動
ミラー等を含むビームマッチングユニット（ＢＭＵ）１
０１を通り、パイプ１０２を介して光アッテネータとし
ての可変減光器１０３に入射する。

【００２３】主制御系９は基板４上のレジストに対する
露光量を制御するため、光源１００との間で通信するこ
とにより、発光の開始及び停止、発振周波数、及びパル
スエネルギーで定まる出力を制御するとともに、可変減
光器１０３における照明光ＩＬに対する減光率を段階的
又は連続的に調整する。

【００２４】可変減光器１０３を通った照明光ＩＬは、
所定の光軸に沿って配置されるレンズ系１０４、１０５
よりなるビーム整形光学系を経て、オプチカル・インテ
グレータ（例えば、内面反射型インテグレータ（ロッド
インテグレータなど）、フライアイレンズ、又は回折光
学素子等であって、同図ではフライアイレンズ）１０６
に入射する。尚、フライアイレンズ１０６は、照度分布
均一性を高めるために、直列に２段配置してもよい。

【００２５】フライアイレンズ１０６の射出面には開口
絞り系１０７が配置されている。開口絞り系１０７に
は、通常照明用の円形の開口絞り、複数の偏心した小開
口よりなる変形照明用の開口絞り、輪帯照明用の開口絞
り等が切り換え自在に配置されている。フライアイレン
ズ１０６から出射されて開口絞り系１０７の所定の開口
絞りを通過した照明光ＩＬは、透過率が高く反射率が低
いビームスプリッタ１０８に入射する。ビームスプリッ
タ１０８で反射された光は光電検出器よりなるインテグ
レータセンサ１０９に入射し、インテグレータセンサ１
０９の検出信号は不図示の信号線を介して主制御系９に
供給される。

【００２６】ビームスプリッタ１０８の透過率及び反射
率は予め高精度に計測されて、主制御系９内のメモリに
記憶されており、主制御系９は、インテグレータセンサ
１０９の検出信号より間接的に投影光学系３に対する照
明光ＩＬの入射光量、ひいては基板４上での照明光ＩＬ
の光量をモニタできるように構成されている。

【００２７】ビームスプリッタ１０８を透過した照明光
ＩＬは、図８にも示されているように、レチクルブライ
ンド機構１１０、フィルタステージＦＳ（図８では図示
省略）に保持された濃度フィルタＦｊ、及び固定スリッ
ト１３１板（図１では図示省略）にこの順に入射する。

【００２８】レチクルブラインド機構１１０は、４枚の
可動式のブラインド（遮光板）１１１（１１１Ｘ１，１
１１Ｘ２，１１１Ｙ１，１１１Ｙ２）及びその駆動機構
を備えて構成されている。図９に示されているように、
ブラインド１１１Ｘ１，１１１Ｘ２は、Ｘ方向ブライン
ドガイド１３２Ｘに沿ってＸ方向に移動できるようにそ
れぞれ支持されている。これらのブラインド１１１Ｘ
１，１１１Ｘ２は、駆動機構（例えばリニアモータな
ど）１３８Ｘによりそれぞれ独立的に駆動されるように
なっており、Ｘ方向の任意の位置に位置決めできるよう
になっている。また、ブラインド１１１Ｘ１，１１１Ｘ
２は、その姿勢の微調整もできるようになっている。

【００２９】ブラインド１１１Ｙ１，１１１Ｙ２は、Ｙ
方向ブラインドガイド１３２Ｙに沿ってＹ方向に移動で
きるようにそれぞれ支持されている。これらのブライン
ド１１１Ｙ１，１１１Ｙ２は、駆動機構（例えばリニア
モータなど）１３８Ｙによりそれぞれ独立的に駆動され
るようになっており、Ｙ方向の任意の位置に位置決めで
きるようになっている。また、ブラインド１１１Ｙ１，
１１１Ｙ２は、その姿勢の微調整もできるようになって
いる。加えて、ブラインド１１１Ｙ１，１１１Ｙ２は、
互いの相対位置関係を保った状態で後述するレチクルＲ
ｉ、濃度フィルタＦｊ及び基板４のスキャン動作に同期
してＹ方向に移動できるようになっている。

【００３０】ブラインド１１１Ｙ１，１１１Ｙ２の駆動
は、それぞれ駆動機構１３８Ｙを完全に独立して設けて
姿勢調整及び位置決めに加えて同期移動もそれぞれ行う
ようにできる。但し、姿勢の微調整及び位置決めについ
ては、ブラインド１１１Ｙ１と１１１Ｙ２とにそれぞれ
独立した微動機構（ボイスコイルモータ又はＥＩコアな
ど）を設けてそれぞれ行い、レチクルＲｉ、濃度フィル
タＦｊ、及び基板４に対するブラインド１１１Ｙ１，１
１１Ｙ２の同期移動については他の単一の粗動機構（リ
ニアモータなど）を設けて一体的に行うように駆動機構
１３８Ｙを構成してもよい。

【００３１】レチクルブラインド機構１１０のブライン
ド１１１を通過した照明光ＩＬは、フィルタステージＦ
Ｓに保持された濃度フィルタＦｊに入射する。フィルタ
ステージＦＳは、図９に示されているように、Ｙ方向に
沿って延在されたフィルタガイド１３３、該フィルタガ
イド１３３に移動自在に支持部材１３４を介して支持さ
れたフィルタホルダ１３５及び駆動機構（例えばリニア
モータなど）１３７等を備えて構成されている。濃度フ
ィルタＦｊはフィルタホルダ１３５に着脱自在に保持さ
れ、フィルタステージＦＳによって、後述するレチクル
Ｒｉ及び基板４のスキャン動作に同期して移動できるよ
うになっている。尚、フィルタホルダ１３５は、保持し
ている濃度フィルタＦｊをＸＹ平面内で回転方向及び並
進方向に微動し、かつＺ方向への微動、及びＸＹ平面に
対する２次元的な傾斜を可能とする調整機構をも有して
いる。

【００３２】フィルタステージＦＳ（濃度フィルタＦ
ｊ）のＹ方向の位置は、不図示のレーザ干渉計、又はリ
ニアエンコーダなどによって計測されるようになってお
り、この計測値、及び主制御系９からの制御情報によっ
てフィルタステージＦＳの同期移動を含む動作が制御さ
れる。

【００３３】濃度フィルタＦｊの下流側の近傍には、図
８に示されているように、Ｘ方向に延在する細長い矩形
状のスリット（開口）１３６を有する固定スリット板
（固定ブラインド）１３１が設けられており、濃度フィ
ルタＦｊを通過した照明光ＩＬは、この固定スリット板
１３１のスリット１３６によってＸ方向に延在する細長
い矩形状の光に整形される。本例では、固定スリット板
１３１のスリット１３６はＸ方向の開口幅が濃度フィル
タＦｊの幅と同程度以上に設定される。従って、照明光
学系１によって照明光ＩＬが照射されるレチクルＲｉ上
の照明領域、及び後述の投影光学系３に関してその照明
領域と共役で、かつレチクルＲｉのパターン像が形成さ
れる投影領域（即ち、投影光学系３によって照明光ＩＬ
が照射される基板４上の露光領域）は、走査露光時にレ
チクルＲｉ及び基板４が移動される走査方向（Ｙ方向）
に関する幅が固定スリット板１３１（及びブラインド１
１１Ｙ１，１１１Ｙ２）によって規定され、その走査方
向と直交する非走査方向（Ｘ方向）に関する幅が実質的
に濃度フィルタＦｊ（及びブラインド１１１Ｘ１，１１
１Ｘ２）によって規定されることになる。

【００３４】図８に示されているように、レチクルブラ
インド機構１１０のブラインド１１１、濃度フィルタＦ
ｊの減光部１２３を構成するドットパターン（詳細後
述）が形成された面、及び固定スリット板１３１は、後
述するレチクルＲｉのパターン形成面と共役な面ＰＬ１
の近傍に配置されている。なお、レチクルブラインド機
構１１０のブラインド１１１の少なくとも一部、例えば
前述の走査方向（Ｙ方向）に関する照明領域（及び投影
領域）の幅を制限するブラインド１１１Ｙ１，１１１Ｙ
２をその共役面ＰＬ１に配置してもよい。ここで、濃度
フィルタＦｊ及び固定スリット板１３１は、レチクル共
役面ＰＬ１から僅かにデフォーカスするように積極的に
設定されている。

【００３５】このようにデフォーカスさせるのは、以下
の理由による。即ち、濃度フィルタＦｊについては、そ
の減光部１２３を構成するドットパターンがレチクルＲ
ｉのパターン形成面（露光対象としての基板４の表面と
共役）上で解像されないようにするため、言い換えれ
ば、基板４にドットパターンが転写されないようにする
ためである。また、固定スリット板１３１については、
照明光ＩＬは前述したようにパルス光であり、各パルス
間の光量にはばらつきがあるので、このばらつきの影響
で基板４の露光量の制御精度（均一性）が劣化するのを
低減するためである。即ち、照明光学系１内で固定スリ
ット板１３１を前述の共役面ＰＬ１からずらすことで、
レチクルＲｉ（基板４）上での、走査方向（Ｙ方向）に
関する照明光ＩＬの強度分布がその両端でそれぞれスロ
ープ部を持つことになる。これにより、走査露光時に基
板４上の各点がそのスロープ部を横切る間に複数のパル
ス光が照射され、基板４上での露光量の制御精度、例え
ば露光量分布の均一性の低下を防止できる。

【００３６】ここで、濃度フィルタＦｊの構成等につい
て、詳細に説明する。濃度フィルタＦｊは、基本的に図
２に示されているような構成である。この濃度フィルタ
Ｆｊは、石英ガラスのような光透過性の基板上に、クロ
ム等の遮光性材料を蒸着した遮光部１２１と、該遮光性
材料を蒸着しない透光部１２２と、該遮光性材料をその
存在確率を変化させながら蒸着した減光部（減衰部）１
２３とを有している。減光部１２３は、ドット状に遮光
性材料を蒸着したもので、ドットサイズは、濃度フィル
タＦｊを図１及び図８に示した位置に設置している状態
で、レチクルＲｉとの間に配置される光学系（１１２〜
１１６）の解像限界以下となるものである。

【００３７】減光部１２３の減光特性（減光率分布）
は、この実施形態では以下のように設定されている。こ
こで、図２（ａ）において、矩形状の減光部１２３を構
成する４辺のうちの２辺がそれぞれ交差する領域（角
部）を左下角部、左上角部、右下角部、右上角部とし、
各辺の該角部を除いた領域（辺部）を左辺部、右辺部、
上辺部、下辺部ということにする。

【００３８】各辺部の減光特性は、それぞれ辺の内側
（透光部１２２側）から外側（遮光部１２１側）に行く
に従って傾斜直線的に減光率が高くなるように、即ち透
過率が低くなるように設定されている。言い換えれば、
基板４上で隣接する２つのショットのみが重ね合わされ
る領域（上下又は左右に隣接するショットが重ね合わさ
れる部分のうち斜めに隣接するショットが重ね合わされ
ない部分）が減光部１２３の左辺部と右辺部又は上辺部
と下辺部を介して２回露光されることにより、透光部１
２２を介して１回露光された部分とほぼ等しい露光量と
なるように設定されている。但し、各辺部の減光特性
は、上記のように傾斜直線的に設定しなくてもよく、例
えば、内側から外側に行くに従って曲線的に減光率が高
くなるように設定してもよい。即ち、左辺部と右辺部又
は上辺部と下辺部とが、２回の露光によって透光部１２
２の露光量と等しくなるように互いに補完し合うような
特性に設定されていればよい。

【００３９】また、各角部の減光特性は、該角部を構成
する２辺の辺部の減光特性の一方を第１特性、他方を第
２特性として、第１特性と第２特性とを掛け合わせた特
性に基づいて設定されている。言い換えれば、基板４上
で４つのショットが重ね合わされる領域（上下及び左右
に隣接するショットが全て重ね合わされる部分）が減光
部１２３の左下角部と左上角部と右下角部と右上角部を
介して４回露光されることにより、透光部１２２を介し
て１回露光された部分とほぼ等しい露光量となるように
設定されている。

【００４０】但し、各角部の減光特性は、上記のように
設定しなくてもよく、左下角部と左上角部と右下角部と
右上角部とが、４回の露光によって透光部１２２の露光
量と等しくなるように互いに補完し合うような特性に設
定されていればよい。また、各角部が対称的な特性に設
定されている必要は必ずしもなく、例えば、以下のよう
にできる。即ち、減光部１２３の左下角部の左下半分の
三角形部分を減光率１００％とするとともに、該左下角
部の右上半分の三角形部分を左下４５度方向に外側に行
くに従って減光率が傾斜直線的に高くなるように設定す
る。同様に右上角部の右上半分の三角形部分を減光率１
００％とするとともに、該右上角部の左下半分の三角形
部分を右上４５度方向に外側に行くに従って減光率が傾
斜直線的に高くなるように設定する。左上角部及び右下
角部の減光特性については、該左上角部及び該右下角部
を構成する２辺の辺部の減光特性の一方を第１特性、他
方を第２特性として、第１特性と第２特性とを加算した
特性に基づいて設定する。これにより、４回（左下角部
の左下半分の三角形部分と右上角部の右上半分の三角形
部分は減光率１００％なので厳密には３回）の露光によ
って透光部１２２の露光量と等しくなるようにすること
ができる。

【００４１】尚、ドット配置方法は、減光部１２３内で
透過率が同一な部分ではドットを同一ピッチＰで配置す
るよりも、Ｐに対して、ガウス分布をもつ乱数Ｒを各ド
ット毎に発生させたものを加えたＰ＋Ｒで配置するのが
よい。その理由は、ドット配置によって回折光が発生
し、場合によっては照明系の開口数（ＮＡ）を超えて感
光基板まで光が届かない現象が起き、設計透過率からの
誤差が大きくなるためである。

【００４２】また、ドットサイズは全て同一サイズが望
ましい。その理由は、複数種のドットサイズを使用して
いると、前述の回折による設計透過率からの誤差が発生
した場合に、その誤差が複雑、即ち透過率補正が複雑に
なるからである。

【００４３】ところで、濃度フィルタＦｊの減光部１２
３の描画は、ドット形状誤差を小さくするため高加速Ｅ
Ｂ描画機で描画するのが望ましく、またドット形状は、
プロセスによる形状誤差が測定しやすい長方形（正方
形）が望ましい。形状誤差がある場合は、その誤差量が
計測可能であれば透過率補正がしやすい利点がある。

【００４４】濃度フィルタＦｊの遮光部１２１、透光部
１２２、及び減光部１２３は、フィルタステージＦＳに
保持された状態で、マスターレチクルＲｉのパターン形
成面に対して共役な面と当該濃度フィルタＦｊとの光軸
に沿う方向の距離（寸法）に応じて、該パターン形成面
上で適正な形状となるように予め補正されて形成されて
いる。

【００４５】図２（ａ）に示されているように、濃度フ
ィルタＦｊの遮光部１２１には複数のマーク１２４Ａ，
１２４Ｂ，１２４Ｃ，１２４Ｄが形成されている。これ
らのマーク１２４Ａ〜１２４Ｄは、濃度フィルタＦｊの
遮光部１２１の一部を除去して、矩形状あるいはその他
の形状の開口（光透過部）を形成することにより構成さ
れる。ここでは、図２（ｂ）に示されているように、複
数のスリット状の開口からなるスリットマークを採用し
ている。このスリットマークは、Ｘ方向及びＹ方向の位
置を計測するために、Ｙ方向に形成されたスリットをＸ
方向に配列したマーク要素１２５Ｘと、Ｘ方向に形成さ
れたスリットをＹ方向に配列したマーク要素１２５Ｙと
を組み合わせたものである。

【００４６】濃度フィルタＦｊのＸ、Ｙ方向の位置、Ｘ
Ｙ平面内での回転量、及び投影倍率は、例えばレチクル
Ｒｉ又は基板４が配置される所定面（投影光学系３の物
体面又は像面）上でマーク１２４Ａ，１２４Ｂ，１２４
Ｃ，１２４Ｄの像をそれぞれ検出して得られる位置情報
に基づいて、濃度フィルタＦｊの微動やレチクルＲｉと
の間に配置される光学系（１１３，１１４など）の光学
特性の変更などを行うことにより、調整される。また、
濃度フィルタＦｊのＺ方向の位置（デフォーカス量）及
びＺ方向チルト量（ＸＹ平面に対する傾斜角）について
は、例えば複数Ｚ位置でマーク１２４Ａ，１２４Ｂ，１
２４Ｃ，１２４Ｄの各像を検出し、信号強度又は信号コ
ントラストが最大となるＺ位置（ベストフォーカス位
置）に基づいて濃度フィルタＦｊを移動することによ
り、調整される。これにより、濃度フィルタＦｊは照明
光学系１内で前述の共役面ＰＬ１からある一定量デフォ
ーカスした位置に設置される。

【００４７】これらのマーク１２４Ａ，１２４Ｂ，１２
４Ｃ，１２４Ｄの計測については、ブラインド１１１Ｘ
１，１１１Ｘ２，１１１Ｙ１，１１１Ｙ２、及び濃度フ
ィルタＦｊを固定スリット板１３１のスリット１３６に
対して、図１０（ａ）に示すような配置として、マーク
１２４Ａ，１２４Ｂを照明光ＩＬによって照明して空間
像計測装置等により計測した後、ブラインド１１１Ｘ
１，１１１Ｘ２，１１１Ｙ１，１１１Ｙ２、濃度フィル
タＦｊをスリット１３６に対して、図１０（ｂ）に示す
ような配置として、マーク１２４Ｃ，１２４Ｄを照明光
ＩＬによって照明して同様に空間像計測装置等により計
測する。空間像計測装置については後述する。

【００４８】尚、濃度フィルタに設けるマークの数は４
つに限られるものではなく、濃度フィルタの設定精度な
どに応じて少なくとも１つを設けておけばよい。さら
に、本例では、図２（ａ）において、濃度フィルタＦｊ
の上辺側と下辺側（スキャン方向（Ｙ軸方向）の上流側
と下流側）にそれぞれ一対のマークを設けているが、濃
度フィルタＦｊの各辺についてそれぞれ１つずつ、ある
いは複数ずつ配置してもよい。この場合において、各マ
ークを濃度フィルタＦｊの中心に関して対称に設けるよ
うにしてもよいが、各マークは、濃度フィルタＦｊの中
心に関して点対称とならないように配置する、あるいは
その複数のマークは点対称に配置し、別に認識パターン
を形成することが望ましい。これは、照明光学系内に濃
度フィルタを配置してエネルギー分布を計測した後にそ
の濃度フィルタを取り出してその修正を加えて再設定す
るとき、結果として照明光学系の光学特性（ディストー
ションなど）を考慮して濃度フィルタの修正が行われて
いるため、その濃度フィルタが回転して再設定される
と、その修正が意味をなさなくなるためであり、元の状
態で濃度フィルタを再設定可能とするためである。

【００４９】濃度フィルタＦｊは、図１に示されている
ように、フィルタステージＦＳの側方にフィルタライブ
ラリ１６ａを設けて、適宜に交換できるようにしてもよ
い。この場合、フィルタライブラリ１６ａはＺ方向に順
次配列されたＬ（Ｌは自然数）個の支持板１７ａを有
し、支持板１７ａに濃度フィルタＦ１，…，ＦＬが載置
される。フィルタライブラリ１６ａは、スライド装置１
８ａによってＺ方向に移動自在に支持され、フィルタス
テージＦＳとフィルタライブラリ１６ａとの間に、回転
自在でＺ方向に所定範囲で移動できるアームを備えたロ
ーダ１９ａが配置される。主制御系９がスライド装置１
８ａを介してフィルタライブラリ１６ａのＺ方向の位置
を調整した後、ローダ１９ａの動作を制御して、フィル
タライブラリ１６ａ中の所望の支持板１７ａとフィルタ
ステージＦＳとの間で、所望の濃度フィルタＦ１〜ＦＬ
を受け渡す。

【００５０】フィルタライブラリ１６ａを設けた場合、
各支持板１７ａに支持する複数の濃度フィルタＦｊとし
ては、特に限定されないが、ショット形状やショット配
列、使用するレチクルＲｉの種類等に応じて、遮光部１
２１、透光部１２２、減光部１２３の形状（大きさ、配
置など）、減光部１２３の減光特性がそれぞれ設定され
たものを選択することができる。例えば、図３（ａ）〜
図３（ｉ）に示されているようなＦ１〜Ｆ９の９枚とす
ることができる。これらは、相互に減光部１２３の形状
又は位置が異なっており、露光処理を行うべきショット
の４辺について、隣接するショット間でパターンの像が
重ね合わされる部分である重合部（つなぎ部）が有るか
否かに応じて選択的に使用される。

【００５１】即ち、ショット配列がｐ（行）×ｑ（列）
の行列である場合、ショット（１，１）については図３
（ａ）の濃度フィルタが、ショット（１，２〜ｑ−１）
については図３（ｂ）の濃度フィルタが、ショット
（１，ｑ）については図３（ｃ）の濃度フィルタが、シ
ョット（２〜ｐ−１，１）については図３（ｄ）の濃度
フィルタが、ショット（２〜ｐ−１，２〜ｑ−１）につ
いては図３（ｅ）の濃度フィルタが、ショット（２〜ｐ
−１，ｑ）については図３（ｆ）の濃度フィルタが、シ
ョット（ｐ，１）については図３（ｇ）の濃度フィルタ
が、ショット（ｐ，２〜ｑ−１）については図３（ｈ）
の濃度フィルタが、ショット（ｐ，ｑ）については図３
（ｉ）の濃度フィルタが使用される。

【００５２】尚、濃度フィルタＦｊはレチクルＲｉと１
対１に対応していてもよいが、同一の濃度フィルタＦｊ
を用いて複数のレチクルＲｉについて露光処理を行うよ
うにした方が、濃度フィルタＦｊの数を削減することが
でき、高効率的である。濃度フィルタＦｊを９０度又は
１８０度回転させて使用できるようにすれば、例えば、
図３（ａ），図３（ｂ）及び図３（ｅ）の３種類の濃度
フィルタＦｊを準備することにより、その余の濃度フィ
ルタの機能をも実現することができ、高効率的である。

【００５３】本実施形態では、濃度フィルタＦｊとし
て、図３（ｅ）に示すものを用い、レチクルブラインド
機構１１０の４枚のブラインド１１１Ｘ１，１１１Ｘ
２，１１１Ｙ１，１１１Ｙ２の濃度フィルタＦｊに対す
る相対位置を選択・設定して、減光部１２３の４辺のう
ちの一又は複数を対応するブラインド１１１Ｘ１，１１
１Ｘ２，１１１Ｙ１，１１１Ｙ２で遮蔽することによ
り、単一の濃度フィルタで、図３（ａ）〜図３（ｉ）に
示したような濃度フィルタ、その他の濃度フィルタの機
能を実現するようにしている。一種類の濃度フィルタＦ
ｊで図３（ａ）〜図３（ｉ）に示す各濃度フィルタ等の
機能を実現することができ、高効率的である。尚、濃度
フィルタＦｊは図３（ｅ）に示すものを用い、レチクル
Ｒｉの遮光帯を利用して、減光部１２３の４辺のうちの
一又は複数を遮蔽するものを採用してもよい。また、シ
ョットサイズなどが異なる基板をそれぞれ露光するとき
は、図３（ｅ）と同一形状で、透光部１２２の大きさが
異なる複数の濃度フィルタＦｊを用いてもよい。さら
に、基板４上での非走査方向（Ｘ方向）に関する照明光
ＩＬの強度分布の両端におけるスロープ部の傾きや幅な
どを変更するときは、図３（ｅ）と同一形状で、減光部
１２３の減光特性や幅などが異なる複数の濃度フィルタ
Ｆｊを用いてもよい。

【００５４】また、濃度フィルタＦｊとしては、上述の
ようなガラス基板上にクロム等の遮光性材料で減光部や
遮光部を形成したもののみならず、液晶素子等を用いて
遮光部や減光部の位置、減光部の減光特性を必要に応じ
て変更できるようにしたものを用いることもでき、この
場合には、濃度フィルタを複数準備する必要がなくなる
とともに、製造するワーキングレチクル（マイクロデバ
イス）の仕様上の各種の要請に柔軟に対応することがで
き、高効率的である。

【００５５】図１及び図８に示されているように、濃度
フィルタＦｊを通過した照明光ＩＬは、固定スリット板
１３１の矩形状のスリット１３６によって整形された
後、反射ミラー１１２及びコンデンサレンズ系１１３、
結像用レンズ系１１４、反射ミラー１１５、及び主コン
デンサレンズ系１１６を介して、レチクルＲｉの回路パ
ターン領域上で固定スリット板１３１のスリット１３６
と相似な照明領域を照明する。尚、図８では、簡単のた
め、反射ミラー１１２及び１１５は省略している。ま
た、本実施形態による露光装置（図１）はデバイス製造
だけでなく、フォトマスク又はレチクル（ワーキングレ
チクル）の製造にも用いることができるので、以下では
レチクルＲｉをマスターレチクル、露光対象とする基板
４をブランクスとも呼んでいる。

【００５６】照明光学系１から出射された照明光ＩＬに
より、レチクルステージ２に保持されたマスターレチク
ルＲｉの一部が照明される。レチクルステージ２には、
ｉ番目（ｉ＝１〜Ｎ）のマスターレチクルＲｉが保持さ
れている。

【００５７】本実施形態においては、レチクルステージ
２の側方に棚状のレチクルライブラリ１６ｂが配置さ
れ、このレチクルライブラリ１６ｂはＺ方向に順次配列
されたＮ（Ｎは自然数）個の支持板１７ｂを有し、支持
板１７ｂにマスターレチクルＲ１，…，ＲＮが載置され
ている。レチクルライブラリ１６ｂは、スライド装置１
８ｂによってＺ方向に移動自在に支持されており、レチ
クルステージ２とレチクルライブラリ１６ｂとの間に、
回転自在でＺ方向に所定範囲で移動できるアームを備え
たローダ１９ｂが配置されている。主制御系９がスライ
ド装置１８ｂを介してレチクルライブラリ１６ｂのＺ方
向の位置を調整した後、ローダ１９ｂの動作を制御し
て、レチクルライブラリ１６ｂ中の所望の支持板１７ｂ
とレチクルステージ２との間で、所望のマスターレチク
ルＦ１〜ＦＬを受け渡しできるように構成されている。

【００５８】マスターレチクルＲｉのスリット状の照明
領域内のパターンの像は、投影光学系３を介して縮小倍
率１／α（αは例えば５、又は４等）で、ワーキングレ
チクル用の基板（ブランクス）４の表面に投影される。
図４は、マスターレチクルの親パターンの縮小像を基板
上に投影する場合を示す要部斜視図である。尚、図４に
おいて、図１に示した露光装置が備える部材と同一の部
材には同一の符号が付してある。図１及び図４におい
て、基板４は、石英ガラスのような光透過性の基板であ
り、その表面のパターン領域にクロム、又はケイ化モリ
ブデン等のマスク材料の薄膜が形成され、このパターン
領域２５を挟むように位置合わせ用の２つの２次元マー
クよりなるアライメントマーク２４Ａ，２４Ｂが形成さ
れている。

【００５９】これらのアライメントマーク２４Ａ，２４
Ｂは、電子ビーム描画装置、レーザビーム描画装置、投
影露光装置（ステッパー、スキャナー）等を用いて、パ
ターンの転写を行う前に予め形成される。また、基板４
の表面にマスク材料を覆うようにフォトレジストが塗布
されている。

【００６０】レチクルステージ２は、保持しているマス
ターレチクルＲｉをＸＹ平面内で回転方向及び並進方向
に微動して、その姿勢を調整することができる。また、
Ｙ方向に一定速度で往復移動できるようになっている。
レチクルステージ２のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角は、
不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測値、
及び主制御系９からの制御情報に基づいて、駆動モータ
（リニアモータやボイスコイルモータ等）が駆動され、
レチクルステージ２の走査速度及び位置の制御が行われ
る。

【００６１】一方、基板４は、基板の変形による位置ず
れが起きないように、３本のピンで構成されるホルダ上
に無吸着（キネマティック支持）またはソフト吸着さ
れ、この基板ホルダは試料台５上に固定され、試料台５
は基板ステージ６上に固定されている。試料台５は、オ
ートフォーカス方式で基板４のフォーカス位置（光軸Ａ
Ｘ方向の位置）、及び傾斜角を制御することによって、
基板４の表面を投影光学系３の像面に合わせ込む。この
試料台５上には位置決め用の基準マーク部材１２、レチ
クルステージ２に設けられる基準マーク（不図示）、マ
スターレチクルＲｉのマーク、及び濃度フィルタＦｊの
マークなどの投影像を検出する空間像計測センサ１２
６、及び不図示の照度分布検出センサ（いわゆる照度ム
ラセンサ）が固定されている。また、基板ステージ６
は、ベース７上で例えばリニアモータにより試料台５
（基板４）のＹ方向への等速走査、Ｘ方向及びＹ方向へ
のステッピング動作を行う。

【００６２】試料台５の上部に固定された移動鏡８ｍ、
及び対向して配置されたレーザ干渉計８によって試料台
５のＸ座標、Ｙ座標、及び回転角が計測され、この計測
値がステージ制御系１０、及び主制御系９に供給されて
いる。移動鏡８ｍは、図４に示すように、Ｘ軸の移動鏡
８ｍＸ、及びＹ軸の移動鏡８ｍＹを総称するものであ
る。ステージ制御系１０は、その計測値、及び主制御系
９からの制御情報に基づいて、基板ステージ６のリニア
モータ等の動作を制御する。基板４の回転誤差は、主制
御系９を介してレチクルステージ２を微少回転すること
で補正される。

【００６３】主制御系９は、レチクルステージ２及び基
板ステージ６のそれぞれの移動位置、移動速度、移動加
速度、位置オフセット等の各種情報をステージ制御系１
０等に送る。そして、走査露光時には、レチクルステー
ジ２と基板ステージ６とが同期駆動され、照明光学系１
によって照明光ＩＬが照射される照明領域に対してレチ
クルＲｉが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度Ｖｒで移動
されるのに同期して、投影光学系３によって照明光ＩＬ
が照射される露光領域（照明領域内のパターン像が形成
される投影領域）に対して基板４が−Ｙ方向（又は＋Ｙ
方向）に速度β・Ｖｒ（βは…１／５）で移動される。
これにより、本例ではレチクルＲｉのパターン領域２０
（図４）の全面が照明光ＩＬで照明されるとともに、基
板４上の１つのショット領域が照明光ＩＬで走査露光さ
れ、そのショット領域にレチクルＲｉのパターンが転写
される。

【００６４】尚、主制御系９には、磁気ディスク装置等
の記憶装置１１が接続され、記憶装置１１に、露光デー
タファイルが格納されている。露光データファイルに
は、マスターレチクルＲ１〜ＲＮの相互の位置関係に関
する情報、マスターレチクルＲ１〜ＲＮについての濃度
フィルタに関する情報、アライメント情報等が記録され
ている。

【００６５】次に、濃度フィルタＦｊに形成されたスリ
ット状の開口から構成されるスリットマーク１２４Ａ〜
１２４Ｄ（図２（ｂ））の計測装置（空間像計測装置）
１２６について、図５を参照して説明する。図５におい
て、基板ステージ６上には、濃度フィルタＦｊの遮光部
１２１に形成されたスリットマーク１２４Ａ〜１２４Ｄ
の投影光学系３による投影像を計測するための受光部が
設けられている。この受光部は、同図に示すように矩形
（この実施形態では正方形）状の開口５４を有する受光
板５５の下側に光電センサ（光電変換素子）５６を設け
て構成され、光電センサ５６による検出信号は、主制御
系９に入力される。尚、開口５４の下側に光電センサ５
６を設けずに、ライトガイドなどにより光を導いて他の
部分で光電センサなどにより検出するようにしてもよ
い。

【００６６】濃度フィルタＦｊを、図１０（ａ）又は図
１０（ｂ）に示すように照明すると、スリットマーク１
２４Ａ〜１２４Ｄの投影光学系３による投影像が受光板
５５の表面に形成される。主制御系９により基板ステー
ジ６を移動してスリットマーク１２４Ａ〜１２４Ｄの投
影像の一つに対応する位置の近傍に該受光部を対応させ
た状態で、図１１（ａ）に示すように、その投影像５７
に対して受光部の開口５４をスキャン（走査移動）する
ことにより、光電センサ５６によって図１１（ｂ）に示
されるような信号が検出される。即ち、その１つのスリ
ットマークの投影像のうちスキャン方向に対して先頭の
スリット像が開口５４内に現れ、順次隣接するスリット
像が開口５４内に現れ、全部のスリットが開口５４内に
現れた後、順次開口５４の外に移動していき、最終的に
全てのスリット像が開口５４の外に移動する。

【００６７】このとき、図１１（ｂ）に示すように、光
電センサ５６の出力（受光量）は、各スリットの投影像
５７が開口５４の移動に伴いほぼ均等的に階段状に増加
し、ピークを迎えた後に階段状に減少する。従って、こ
の検出値のピーク位置における基板ステージ６の座標位
置を検出することにより、スリットマーク１２５の投影
像のＸ又はＹ方向の位置を計測することができる。

【００６８】上述した計測方法は基板ステージ６を駆動
してＸ（又はＹ）方向にスキャンすることにより、スリ
ットマーク１２４Ａ〜１２４Ｄの投影像のＸ（又はＹ）
方向の位置を計測するものであるが、Ｘ（又はＹ）方向
にスキャンすると同時にＺ方向にも移動（試料台５を上
下方向に移動）することにより、Ｘ（又はＹ）方向の位
置のみならず、結像位置（結像面）をも検出することが
できる。即ち、Ｘ（又はＹ）方向のみならず、Ｚ方向に
も移動すると、光電センサ５６の出力は、図１１（ｂ）
のように階段状に大きくなるのは同様であるが、階段の
落差は図１１（ｂ）のように均等的ではなく、センサ５
６の受光面が結像位置に近づくに従って、階段の落差が
大きくなり、離れるに従って階段の落差が小さくなる。
従って、光電センサ５６の出力信号をＸ（又はＹ）につ
いて微分し、その微分信号における複数のピークを結ん
だ補間曲線が最大となるＺ位置を求めれば、その位置が
結像位置であり、結像位置を極めて容易に求めることが
できる。各マーク１２４Ａ〜１２４Ｄの少なくとも３個
について結像位置をも計測することにより、濃度フィル
タＦｊの所定の基準に対するシフトや回転のみならず、
ＸＹ平面に対する傾き（チルト量）をも検出することが
可能であり、かかる傾きについても姿勢調整することが
可能となる。

【００６９】尚、濃度フィルタＦｊに形成するマーク１
２４Ａ〜１２４Ｄは、このような計測方法による計測に
適したスリットマーク１２５Ｘ、１２５Ｙに限定される
ことはなく、回折格子マークやその他のマークであって
もよいのは勿論である。また、受光板５５の開口５４を
Ｘ又はＹ方向とＺ方向とに同時に移動するのではなく、
Ｘ又はＹ方向の移動とＺ方向の移動とを交互に繰り返し
て各マークの結像位置を計測してもよい。さらに、受光
板５５の開口５４は矩形状に限られるものではなく、例
えばスリット状でもよい。

【００７０】次に、本実施形態で最も特徴的な濃度フィ
ルタＦｊ、ブラインド１１１、レチクルＲｉ及び基板４
の動作について、図１２〜図１６を参照して説明する。
なお、図１２〜図１６は濃度フィルタＦｊ及びブライン
ド１１１の駆動装置１３７，１３８Ｘ，１３８Ｙが不図
示である点を除き、それぞれ図８及び図９と実質的に同
一構成であるので、ここでは動作説明のみを行う。ま
た、図１２（ａ）〜図１６（ａ）ではそれぞれレチクル
Ｒｉはパターン領域２０に相当し、基板４は１つのショ
ット領域に相当するものとして図示し、かつ固定スリッ
ト板１３１とレチクルＲｉとの間に配置される光学系
（１１３など）及び投影光学系３はそれぞれ等倍系であ
るものとして図示している。さらに、図１２（ａ）〜図
１６（ａ）ではそれぞれ固定スリット板１３１、レチク
ルＲｉ、及び基板４上での照明光ＩＬ，ＩＬ１，ＩＬ２
を、走査方向（Ｙ方向）に関する１パルス当たりの照度
分布（又は光量分布）として模式的に表している。

【００７１】前準備として、アライメント処理（詳細後
述）によってレチクルＲｉの姿勢と基板４の姿勢とが整
合するよう姿勢調整された後、濃度フィルタＦｊ及びブ
ラインド１１１（１１１Ｘ１，１１１Ｘ２，１１１Ｙ
１，１１１Ｙ２）の姿勢がレチクルＲｉの姿勢に整合す
るよう姿勢調整されているものとする。また、基板４は
最初に露光すべきショットの近傍にステッピングされて
いるものとする。

【００７２】まず、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示
されているように、露光開始直前において、Ｘ方向のブ
ラインド１１１Ｘ１及び１１１Ｘ２は、Ｘ方向のショッ
トサイズを規定する位置に設定される。また、濃度フィ
ルタＦｊはレチクルＲｉに対応する初期位置に設定され
る。このとき、Ｙ方向のブラインド１１１Ｙ１（前羽
根）は光源１からの光ＩＬが固定スリット板１３１のス
リット１３６を通過しないように（基板４に光が届かな
いように）遮光（遮蔽）している。また、Ｙ方向のブラ
インド１１１Ｙ１及び１１１Ｙ２は、それぞれ濃度フィ
ルタＦｊの減光部１２３の外側を遮蔽するような位置に
設定されている。この状態から、濃度フィルタＦｊ、ブ
ラインド１１１Ｙ１，１１１Ｙ２、レチクルＲｉ及び基
板４の同期移動（スキャン）が開始され、十分に安定な
速度になった時点で露光が開始される。

【００７３】露光開始直後においては、図１３（ａ）及
び図１３（ｂ）に示されているような配置となってお
り、濃度フィルタＦｊの減光部１２３の上辺及びその近
傍の特性に従って照度分布が調整されたスリット光ＩＬ
１（スリット１３６を通過した光）により、レチクルＲ
ｉのパターンの対応する部分が照明され、その部分のパ
ターンの像を含む照明光ＩＬ２によって基板４が照明さ
れ、対応するパターンが基板４に転写される。図１３
（ａ）、図１３（ｂ）では走査方向（Ｙ方向）に関して
濃度フィルタＦｊの減光部１２３の一端がスリット１３
６の一端と実質的に一致し、かつそのスリット１３６の
全面が照明光ＩＬで照明されている様子を示している。
従って、レチクルＲｉ及び基板４上で照明光ＩＬ１，Ｉ
Ｌ２はそれぞれ走査方向に関して一端が直線的に傾いた
照度分布を有し、かつ非走査方向（図１３（ａ）では紙
面と直交するＸ方向）に関して両端が直線的に傾いた台
形状の照度分布を有している。

【００７４】濃度フィルタＦｊ、ブラインド１１１Ｙ
１，１１１Ｙ２、レチクルＲｉ及び基板４の同期移動が
進行すると、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示されて
いるように、スリット１３６はショットの中央部に至
る。この状態では、スリット光ＩＬ１，ＩＬ２の照度分
布はＹ方向には一様であるが、Ｘ方向には濃度フィルタ
Ｆｊの減光部１２３の左辺部及び右辺部の特性に応じて
台形状となっている。

【００７５】露光終了直前には、図１５（ａ）及び図１
５（ｂ）に示されているように、濃度フィルタＦｊの減
光部１２３の下辺及びその近傍の特性に従って照度分布
が調整されたスリット光ＩＬ１により、レチクルＲｉの
パターンの対応する部分が照明され、その部分のパター
ンの像を含む照明光ＩＬ２によって基板４が照明され、
対応するパターンが基板４に転写される。スリット１３
６はブラインド１１１Ｙ２（後羽根）で制限される直前
であり、露光がまもなく終了されようとしている。即
ち、図１５（ａ）、図１５（ｂ）では走査方向に関して
濃度フィルタＦｊの減光部１２３の他端がスリット１３
６の他端と実質的に一致し、かつそのスリット１３６の
全面が照明光ＩＬで照明されている様子を示している。
従って、レチクルＲｉ及び基板４上で照明光ＩＬ１，Ｉ
Ｌ２はそれぞれ走査方向に関して一端が直線的に傾いた
照度分布を有し、かつ非走査方向に関して両端が直線的
に傾いた台形状の照度分布を有している。

【００７６】次いで、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）に
示されているように、スリット１３６がブラインド１１
１Ｙ２に至って完全に遮光されることにより、当該ショ
ットに対する露光が終了する。これにより、基板４の当
該ショットは濃度フィルタＦｊの減光部１２３の特性に
従って、ショットの周辺部がその外側に行くに従って露
光量がほぼ直線的に小さくなるような露光量分布で露光
されたことになる。即ち、本実施形態ではレチクルＲｉ
及び基板４の移動に同期して濃度フィルタＦｊを移動す
るので、走査露光の開始直後及び終了直前では、濃度フ
ィルタＦｊの減光部１２３の一部、即ち非走査方向に延
びる一対の減光部と、基板４上の当該ショットの周辺部
とが実質的に一致した状態（換言すれば、減光部の投影
像が周辺部と重なった状態）が維持される。従って、当
該ショットの走査露光によって基板４上での走査方向に
関する露光量分布がその両端でそれぞれスロープ部を持
つことになる。

【００７７】さらに、本実施形態では非走査方向に関す
る露光量分布もその両端でそれぞれスロープ部を持つの
で、基板４上で当該ショットと周辺部が部分的に重な
る、走査方向及び非走査方向にそれぞれ隣接する他のシ
ョットを走査露光することで、その複数のショットの全
面で露光量をほぼ均一化することができる。これによ
り、シームレスな２次元のスティッチング露光を行うこ
とができるが、基板４上で走査方向に沿って並ぶ複数の
ショットをそれぞれ走査露光する一次元のスティッチン
グ露光であっても同様にその全面で露光量を均一化する
ことができる。

【００７８】また、基板４上で周辺部が部分的に重なる
複数のショットをそれぞれ走査露光するとき、各ショッ
トの４つの周辺部のうち、他のショットと重ならない、
即ち多重露光されない周辺部では露光量をほぼ均一にし
なければならない。そこで、例えばレチクルブラインド
機構１１０を用いて、走査露光すべきショットの、他の
ショットと重ならない周辺部に対応する濃度フィルタＦ
ｊの減光部１２３の一部を遮光するとよい。

【００７９】なお、図１２〜図１６を用いた動作説明で
は説明を簡単にするため、濃度フィルタＦｊのみによっ
てレチクルＲｉ及び基板４上でそれぞれ照明光の照度分
布がその端部でスロープ部を持つようになるものとし
た。しかしながら、固定スリット板１３１は照明光学系
１内で前述の共役面ＰＬ１からずれているので、実際に
は走査方向に関する照明光の照度分布がその端部で、こ
の固定スリット板１３１の影響も含んだスロープ部を持
つことになる。また、図１の露光装置では複数のレチク
ルを用いてスティッチング露光を行うものとしたが、複
数のパターンが形成される１枚のレチクルを用いてもよ
いし、あるいは１つのパターンを用いるだけでもよい。
さらに、図１の露光装置ではホルダに形成される３本の
ピンで基板４を支持するものとしたが、例えばピンチャ
ックホルダを用いて基板４を真空吸着してもよい。

【００８０】本実施形態による露光装置は、複数のレチ
クルを用いてつなぎ露光を行うものであり、半導体集積
回路を製造する際に用いられるのみならず、レチクルを
製造する際にも用いられる。ここで、マスターレチクル
Ｒｉとこの露光装置を用いて製造されるレチクル、即ち
ワーキングレチクルの製造方法の概略について説明す
る。

【００８１】図６は、マスターレチクルＲｉを用いてレ
チクル（ワーキングレチクル）を製造する際の製造工程
を説明するための図である。図６中に示したワーキング
レチクル３４が最終的に製造されるレチクルである。こ
のワーキングレチクル３４は、石英ガラス等からなる光
透過性の基板（ブランクス）の一面に、クロム（Ｃ
ｒ）、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ_２等）、又はその
他のマスク材料より転写用の原版パターン２７を形成し
たものである。また、その原版パターン２７を挟むよう
に２つのアライメントマーク２４Ａ，２４Ｂが形成され
ている。

【００８２】ワーキングレチクル３４は、光学式の投影
露光装置の投影光学系を介して、１／β倍（βは１より
大きい整数、又は半整数等であり、一例として４，５，
又は６等）の縮小投影で使用されるものである。即ち、
図６において、ワーキングレチクル３４の原版パターン
２７の１／β倍の縮小像２７Ｗを、フォトレジストが塗
布されたウエハＷ上の各ショット領域４８に露光した
後、現像やエッチング等を行うことによって、その各シ
ョット領域４８に所定の回路パターン３５が形成され
る。

【００８３】図６において、まず最終的に製造される半
導体デバイスのあるレイヤの回路パターン３５が設計さ
れる。回路パターン３５は直交する辺の幅がｄＸ，ｄＹ
の矩形の領域内に種々のライン・アンド・スペースパタ
ーン（又は孤立パターン）等を形成したものである。こ
の実施形態では、その回路パターン３５をβ倍して、直
交する辺の幅がβ・ｄＸ，β・ｄＹの矩形の領域からな
る原版パターン２７をコンピュータの画像データ上で作
成する。β倍は、ワーキングレチクル３４が使用される
投影露光装置の縮小倍率（１／β）の逆数である。尚、
反転投影されるときは反転して拡大される。

【００８４】次に、原版パターン２７をα倍（αは１よ
り大きい整数、又は半整数等であり、一例として４，
５，又は６等）して、直交する辺の幅がα・β・ｄＸ，
α・β・ｄＹの矩形の領域よりなる親パターン３６を画
像データ上で作成し、その親パターン３６を縦横にそれ
ぞれα個に分割して、α×α個の親パターンＰ１，Ｐ
２，Ｐ３，…，ＰＮ（Ｎ＝α^２）を画像データ上で作
成する。図６では、α＝５の場合が示されている。尚、
この親パターン３６の分割数αは、必ずしも原版パター
ン２７から親パターン３６への倍率αに合致させる必要
はない。その後、それらの親パターンＰｉ（ｉ＝１〜
Ｎ）について、それぞれ電子ビーム描画装置（又はレー
ザビーム描画装置等も使用できる）用の描画データを生
成し、その親パターンＰｉをそれぞれ等倍で、親マスク
としてのマスターレチクルＲｉ上に転写する。

【００８５】例えば、１枚目のマスターレチクルＲ１を
製造する際には、石英ガラス等の光透過性の基板上にク
ロム、又はケイ化モリブデン等のマスク材料の薄膜を形
成し、この上に電子線レジストを塗布した後、電子ビー
ム描画装置を用いてその電子線レジスト上に１番目の親
パターンＰ１の等倍の潜像を描画する。その後、電子線
レジストの現像を行ってから、エッチング、及びレジス
ト剥離等を施すことによって、マスターレチクルＲ１上
のパターン領域２０に親パターンＰ１が形成される。

【００８６】この際に、マスターレチクルＲ１上には、
親パターンＰ１に対して所定の位置関係で２つの２次元
マークよりなるアライメントマーク２１Ａ，２１Ｂを形
成しておく。同様に他のマスターレチクルＲｉにも、電
子ビーム描画装置等を用いてそれぞれ親パターンＰｉ、
及びアライメントマーク２１Ａ，２１Ｂが形成される。
このアライメントマーク２１Ａ，２１Ｂは、基板又は濃
度フィルタに対する位置合わせに使用される。

【００８７】このように、電子ビーム描画装置（又はレ
ーザビーム描画装置）で描画する各親パターンＰｉは、
原版パターン２７をα倍に拡大したパターンであるた
め、各描画データの量は、原版パターン２７を直接描画
する場合に比べて１／α^２程度に減少している。さら
に、親パターンＰｉの最小線幅は、原版パターン２７の
最小線幅に比べてα倍（例えば５倍、又は４倍等）であ
るため、各親パターンＰｉは、それぞれ従来の電子線レ
ジストを用いて電子ビーム描画装置によって短時間に、
かつ高精度に描画できる。また、一度Ｎ枚のマスターレ
チクルＲ１〜ＲＮを製造すれば、後はそれらを繰り返し
使用することによって、必要な枚数のワーキングレチク
ル３４を製造できるため、マスターレチクルＲ１〜ＲＮ
を製造するための時間は、大きな負担ではない。このよ
うにして製造されたＮ枚のマスターレチクルＲｉを用
い、マスターレチクルＲｉの親パターンＰｉの１／α倍
の縮小像ＰＩｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を、それぞれつなぎ合わ
せを行いながら（互いの一部を重ね合わせつつ）転写す
ることによってワーキングレチクル３４が製造される。

【００８８】マスターレチクルＲｉを用いたワーキング
レチクル３４の露光動作の詳細は、以下の通りである。
まず、基板ステージ６のステップ移動によって基板４上
の第１番目のショット領域が露光開始位置（スキャンの
開始位置）に移動される。これと並行して、レチクルラ
イブラリ１６ｂからマスターレチクルＲ１がローダ１９
ｂを介してレチクルステージ２に搬入・保持されるとと
もに、フィルタライブラリ１６ａから濃度フィルタＦ１
がローダ１９ａを介してフィルタステージＦＳに搬入・
保持される。そして、マスターレチクルＲ１及び濃度フ
ィルタＦ１のアライメント等が行われた後、上述したよ
うに、濃度フィルタＦ１、ブラインド１１１Ｙ１，１１
１Ｙ２、レチクルＲｉ及び基板４の同期移動が行われ、
そのマスターレチクルＲ１の縮小像が投影光学系３を介
して基板４上の対応するショット領域に逐次転写され
る。

【００８９】基板４上の１番目のショット領域への１番
目のマスターレチクルＲ１の縮小像のスキャン露光が終
了すると、基板ステージ６のステップ移動によって基板
４上の次のショット領域が露光開始位置に移動される。
これと並行して、レチクルステージ２上のマスターレチ
クルＲ１がローダ１９を介してライブラリ１６に搬出さ
れ、次の転写対象のマスターレチクルＲ２がライブラリ
１６からローダ１９を介してレチクルステージ２に搬入
・保持されるとともに、必要に応じてフィルタステージ
ＦＳ上の濃度フィルタＦ１がローダ１９を介してライブ
ラリ１６に搬出され、次の転写対象のマスターレチクル
Ｒ２に対応する濃度フィルタＦ２がライブラリ１６から
ローダ１９を介してフィルタステージＦＳ上に搬入・保
持される。そして、マスターレチクルＲ２及び濃度フィ
ルタＦ２のアライメント等が行われた後、そのマスター
レチクルＲ２の縮小像が投影光学系３を介して基板４上
の当該ショット領域に同様に逐次転写される。

【００９０】以下ステップ・アンド・スキャン方式（ス
テップ・アンド・スティッチ方式）で基板４上の残りの
ショット領域に、濃度フィルタＦ２〜ＦＮが必要に応じ
て適宜に取り換えられつつ、順次対応するマスターレチ
クルＲ３〜ＲＮの縮小像の露光転写が行われる。なお、
濃度フィルタを交換することなく、図２に示した濃度フ
ィルタＦｊのみを用いて基板４上の各ショット領域を走
査露光してもよい。

【００９１】次に、基板４とマスターレチクルＲｉのア
ライメントについて説明する。図７は、レチクルのアラ
イメント機構を示し、この図７において、試料台５上で
基板４の近傍に光透過性の基準マーク部材１２が固定さ
れ、基準マーク部材１２上にＸ方向に所定間隔で例えば
十字型の１対の基準マーク１３Ａ，１３Ｂが形成されて
いる。また、基準マーク１３Ａ，１３Ｂの底部には、照
明光ＩＬから分岐された照明光で投影光学系３側に基準
マーク１３Ａ，１３Ｂを照明する照明系が設置されてい
る。マスターレチクルＲｉのアライメント時には、図１
の基板ステージ６を駆動することによって、図７に示す
ように、基準マーク部材１２上の基準マーク１３Ａ，１
３Ｂの中心がほぼ投影光学系３の光軸ＡＸに合致するよ
うに、基準マーク１３Ａ，１３Ｂが位置決めされる。

【００９２】また、マスターレチクルＲｉのパターン面
（下面）のパターン領域２０をＸ方向に挟むように、一
例として十字型の２つのアライメントマーク２１Ａ，２
１Ｂが形成されている。基準マーク１３Ａ，１３Ｂの間
隔は、アライメントマーク２１Ａ，２１Ｂの投影光学系
３による縮小像の間隔とほぼ等しく設定されており、上
記のように基準マーク１３Ａ，１３Ｂの中心をほぼ光軸
ＡＸに合致させた状態で、基準マーク部材１２の底面側
から照明光ＩＬと同じ波長の照明光で照明することによ
って、基準マーク１３Ａ，１３Ｂの投影光学系３による
拡大像がそれぞれマスターレチクルＲｉのアライメント
マーク２１Ａ，２１Ｂの近傍に形成される。

【００９３】これらのアライメントマーク２１Ａ，２１
Ｂの上方に投影光学系３側からの照明光を±Ｘ方向に反
射するためのミラー２２Ａ，２２Ｂが配置され、ミラー
２２Ａ，２２Ｂで反射された照明光を受光するようにＴ
ＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式で、画像処理方式の
アライメントセンサ１４Ａ，１４Ｂが備えられている。
アライメントセンサ１４Ａ，１４Ｂはそれぞれ結像系
と、ＣＣＤカメラ等の２次元の撮像素子とを備え、その
撮像素子がアライメントマーク２１Ａ，２１Ｂ、及び対
応する基準マーク１３Ａ，１３Ｂの像を撮像し、その撮
像信号が図１のアライメント信号処理系１５に供給され
ている。

【００９４】アライメント信号処理系１５は、その撮像
信号を画像処理して、基準マーク１３Ａ，１３Ｂの像に
対するアライメントマーク２１Ａ，２１ＢのＸ方向、Ｙ
方向への位置ずれ量を求め、これら２組の位置ずれ量を
主制御系９に供給する。主制御系９は、その２組の位置
ずれ量が互いに対称に、かつそれぞれ所定範囲内に収ま
るようにレチクルステージ２の位置決めを行う。これに
よって、基準マーク１３Ａ，１３Ｂに対して、アライメ
ントマーク２１Ａ，２１Ｂ、ひいてはマスターレチクル
Ｒｉのパターン領域２０内の親パターンＰｉ（図６参
照）が位置決めされる。

【００９５】言い換えると、マスターレチクルＲｉの親
パターンＰｉの投影光学系３による縮小像の中心（露光
中心）は、実質的に基準マーク１３Ａ，１３Ｂの中心
（ほぼ光軸ＡＸ）に位置決めされ、親パターンＰｉの輪
郭（パターン領域２０の輪郭）の直交する辺はそれぞれ
Ｘ軸、及びＹ軸に平行に設定される。この状態で図１の
主制御系９は、レーザ干渉計８によって計測される試料
台５のＸ方向、Ｙ方向の座標（ＸＦ_０，ＹＦ_０）を記憶
することで、マスターレチクルＲｉのアライメントが終
了する。この後は、親パターンＰｉの露光中心に、試料
台５上の任意の点を移動することができる。

【００９６】また、図１に示されているように、投影光
学系３の側部には、基板４上のマークの位置検出を行う
ために、オフ・アクシス方式で、画像処理方式のアライ
メントセンサ２３が備えられている。アライメントセン
サ２３は、フォトレジストに対して非感光性で広帯域の
照明光で被検マークを照明し、被検マークの像をＣＣＤ
カメラ等の２次元の撮像素子で撮像し、撮像信号をアラ
イメント信号処理系１５に供給する。尚、アライメント
センサ２３の検出中心とマスターレチクルＲｉのパター
ンの投影像の中心（露光中心）との間隔（ベースライン
量）は、基準マーク部材１２上の所定の基準マークを用
いて予め求められて、主制御系９内に記憶されている。

【００９７】図７に示すように、基板４上のＸ方向の端
部に例えば十字型の２つのアライメントマーク２４Ａ，
２４Ｂが形成されている。そして、マスターレチクルＲ
ｉのアライメントが終了した後、基板ステージ６を駆動
することによって、図１のアライメントセンサ２３の検
出領域に順次、図７の基準マーク１３Ａ，１３Ｂ、及び
基板４上のアライメントマーク２４Ａ，２４Ｂを移動し
て、それぞれ基準マーク１３Ａ，１３Ｂ、及びアライメ
ントマーク２４Ａ，２４Ｂのアライメントセンサ２３の
検出中心に対する位置ずれ量を計測する。これらの計測
結果は主制御系９に供給され、これらの計測結果を用い
て主制御系９は、基準マーク１３Ａ，１３Ｂの中心がア
ライメントセンサ２３の検出中心に合致するときの試料
台５の座標（ＸＰ_０，ＹＰ_０）、及びアライメントマー
ク２４Ａ，２４Ｂの中心がアライメントセンサ２３の検
出中心に合致するときの試料台５の座標（ＸＰ_１，ＹＰ
_１）を求める。これによって、基板４のアライメントが
終了する。

【００９８】この結果、基準マーク１３Ａ，１３Ｂの中
心とアライメントマーク２４Ａ，２４Ｂの中心とのＸ方
向、Ｙ方向の間隔は（ＸＰ_０−ＸＰ_１，ＹＰ_０−Ｙ
Ｐ_１）となる。そこで、マスターレチクルＲｉのアライ
メント時の試料台５の座標（ＸＦ _０，ＹＦ_０）に対
して、その間隔（ＸＰ_０−ＸＰ_１，ＹＰ_０−ＹＰ_１）分
だけ図１の基板ステージ６を駆動することによって、図
４に示すように、マスターレチクルＲｉのアライメント
マーク２１Ａ，２１Ｂの投影像の中心（露光中心）に、
基板４のアライメントマーク２４Ａ，２４Ｂの中心（基
板４の中心）を高精度に合致させることができる。この
状態から、図１の基板ステージ６を駆動して試料台５を
Ｘ方向、Ｙ方向に移動することによって、基板４上の中
心に対して所望の位置にマスターレチクルＲｉの親パタ
ーンＰｉの縮小像ＰＩｉを露光できる。

【００９９】即ち、図４は、ｉ番目のマスターレチクル
Ｒｉの親パターンＰｉを投影光学系３を介して基板４上
に縮小転写する状態を示し、この図４において、基板４
の表面のアライメントマーク２４Ａ，２４Ｂの中心を中
心として、Ｘ軸及びＹ軸に平行な辺で囲まれた矩形のパ
ターン領域２５が、主制御系９内で仮想的に設定され
る。パターン領域２５の大きさは、図６の親パターン３
６を１／α倍に縮小した大きさであり、パターン領域２
５が、Ｘ方向、Ｙ方向にそれぞれα個に均等に分割され
てショット領域Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，…，ＳＮ（Ｎ＝α
^２）が仮想的に設定される。ショット領域Ｓｉ（ｉ＝
１〜Ｎ）の位置は、図６の親パターン３６を仮に図４の
投影光学系３を介して縮小投影した場合の、ｉ番目の親
パターンＰｉの縮小像ＰＩｉの位置に設定されている。

【０１００】尚、１枚の基板４の露光に際しては、マス
ターレチクルＲｉの交換にかかわらず、基板４は３本の
ピンで構成された試料台５上に無吸着またはソフト吸着
され、露光時には基板４の位置がずれないように基板ス
テージ６を超低加速度、超低速度で移動させる。従っ
て、１枚の基板４の露光中に、基準マーク１３Ａ，１３
Ｂと基板４との位置関係が変化することはないので、マ
スターレチクルＲｉの交換時には、マスターレチクルＲ
ｉを基準マーク１３Ａ，１３Ｂに対して位置合わせすれ
ばよく、１枚のマスターレチクル毎に、基板４上のアラ
イメントマーク２４Ａ，２４Ｂの位置を検出する必要は
ない。

【０１０１】以上マスターレチクルＲｉと基板４との位
置合わせについて説明したが、マスターレチクルＲｉと
濃度フィルタＦｊの相対的な位置合わせもマーク１２４
Ａ〜１２４Ｄの位置情報を計測した結果に基づいて行わ
れる。このとき、基板ステージ６の特性上、ヨーイング
誤差等の誤差によって基板４に微小な回転を生じること
があり、このためマスターレチクルＲｉと基板４の相対
姿勢に微小なズレを生じる。このような誤差は、予め計
測され、あるいは実処理中に計測され、これが相殺され
るように、レチクルステージ２又は基板ステージ６が制
御されて、マスターレチクルＲｉと基板４の姿勢が整合
するように補正されるようになっている。マスターレチ
クルＲｉの姿勢が変更調整された場合には、濃度フィル
タＦｊの姿勢もそれに整合するように調整される。

【０１０２】このような処理の後、主制御系９は、その
親パターンＰｉの縮小像を基板４上のショット領域Ｓｉ
に投影露光する。図４においては、基板４のパターン領
域２５内で既に露光された親パターンの縮小像は実線で
示され、未露光の縮小像は点線で示されている。

【０１０３】このようにして、図１のＮ個のマスターレ
チクルＲ１〜ＲＮの親パターンＰ１〜ＰＮの縮小像を、
順次基板４上の対応するショット領域Ｓ１〜ＳＮに露光
することで、各親パターンＰ１〜ＰＮの縮小像は、それ
ぞれ隣接する親パターンの縮小像とつなぎ合わせを行い
ながら露光されたことになる。これによって、基板４上
に図６の親パターン３６を１／α倍で縮小した投影像２
６が露光転写される。その後、基板４上のフォトレジス
トを現像して、エッチング、及び残っているレジストパ
ターンの剥離等を施すことによって、基板４上の投影像
２６は、図６に示すような原版パターン２７となって、
ワーキングレチクル３４が完成する。

【０１０４】以上説明したように、本実施形態の露光装
置によると、レチクルＲｉ及び基板４の同期移動に同期
して濃度フィルタＦｊをも移動するようにしているの
で、ショットを走査方向（Ｙ方向）及び該走査方向に直
交する方向（Ｘ方向）に任意に、シームレスにつなぎ合
わせることができる。従って、スキャン露光による各種
の利点を享受しつつ二次元方向にシームレスなつなぎ露
光を行うことができるようになる。

【０１０５】ここで、スキャン露光の利点としては、以
下のものがある。即ち、投影光学系等を構成するレンズ
等の光学部品として小型のものを採用できるので、ディ
ストーション、像面湾曲、像面傾斜等の各種誤差を少な
くすることができる。また、同様に開口数（ＮＡ）を高
くすることができ、高解像化を図ることができる。さら
に、スキャン動作中に最適フォーカスとなるように基板
４のレベリングを行ったり、あるいはレチクルＲｉと基
板４の相対位置関係を積極的に僅かにずらして結像特性
を調整することにより、台形ディストーションを補正し
たりすることが可能であり、各種の誤差を補正すること
ができる。

【０１０６】また、本実施形態では、スリット光ＩＬ
１，ＩＬ２として、矩形状のものを採用しているので、
光源の短波長化による解像度の向上等のために照明光Ｉ
Ｌとしてエキシマレーザ光などのパルス光を採用した場
合であっても、十分に平均化効果を享受することがで
き、従って、従来のスリット光の形状を工夫してつなぎ
部の露光量を傾斜的に設定する技術と異なり、露光量ム
ラの発生を少なくすることができる。

【０１０７】ところで、本実施形態のようなスキャン型
でスティチング露光を行う露光装置においては、レチク
ルＲｉと基板４とを同期的に移動させつつ露光するた
め、スリット状の照明光がレチクルＲｉのパターン領域
（転写すべきパターンが形成された領域）に至る前、及
び該パターン領域を通過した後においては、スリット光
で基板４を露光しないよう遮光する必要がある。このた
め、レチクルＲｉのパターン領域の外側には、クロム等
を蒸着・形成してなる遮光帯域（遮光領域）が設けられ
る。ここで、この遮光帯域は、少なくともスリット光の
走査方向の幅（走査方向に離間された複数の部分照明光
により走査するものにあっては、先行する部分照明光の
先端縁と後続する部分照明光の後端縁との間の寸法）よ
りも広くする必要があり、一般には走査時の最高速度と
の関係で加速及び減速区間も考慮するので、当該スリッ
ト光の幅よりも十分大きい幅を確保する必要がある。

【０１０８】しかしながら、レチクルは一般的に透明ガ
ラス基板上にクロムを蒸着して作成するが、蒸着面積を
広くするとピンホール等の点欠陥が生じることが多く、
遮光帯域に点欠陥があると、本来的に露光すべきでない
部分を点状に露光してしまう。上記のように、レチクル
の遮光帯域を広くした場合には、点欠陥の生じる確率が
高くなってしまい、基板４の露光を行う上で好ましくな
いという問題がある。更に、遮光帯域の幅を広くする
と、ピンホールなどの点欠陥の検査エリアが拡大し、レ
チクルのコストが上昇してしまうという問題もある。濃
度フィルタＦｊの遮光部１２１についても同様のことが
いえる。

【０１０９】このような問題に対処するため、本実施形
態ではブラインド１１１Ｘ１及び１１１Ｘ２を設けるの
みならず、濃度フィルタＦｊ（レチクルＲｉ、基板４）
に同期して移動するブラインド１１１Ｙ１及び１１１Ｙ
２を設けたので、濃度フィルタＦｊの遮光部１２１やレ
チクルＲｉのパターン領域の外側に形成される遮光部に
点欠陥（ピンホール）等があった場合であっても、問題
が生じることはない。

【０１１０】また、各ブラインド１１１Ｘ１，１１１Ｘ
２，１１１Ｙ１，１１１Ｙ２により、濃度フィルタＦｊ
の減光部１２３の一部を選択的に遮蔽することができる
ので、露光するショットの位置に応じて各ブラインドの
位置を適宜に設定することにより、単一あるいは少ない
枚数の濃度フィルタで、各種のつなぎ露光を実施するこ
とができ、高効率的である。

【０１１１】尚、基板ステージ６、レチクルステージ
２、フィルタステージＦｊ、及びブラインド１１１の駆
動装置としては、例えばリニアモータを採用することが
でき、そのようなリニアモータを採用した場合における
ステージ（可動部）の支持機構としては、エアベアリン
グを用いたエア浮上型、又はローレンツ力やリアクタン
ス力を用いた磁気浮上型のものを採用することができ
る。また、ステージは、図９に示したようなガイド１３
２Ｘ、１３２Ｙ、１３３に沿って移動するタイプでもよ
いし、そのようなガイドを設けないガイドレスタイプで
もよい。

【０１１２】リニアモータは、ベース部材に固定される
固定子（ステータ）と、そのベース部材に対して移動す
るステージに固定される可動子（スライダ）とからな
り、固定子がコイルを含むときは、可動子は磁石等の発
磁体を含み、固定子が発磁体を含むときは、可動子はコ
イルを含む。尚、発磁体が可動子に含まれ、コイルが固
定子に含まれているものをムービング・マグネット型の
リニアモータといい、コイルが可動子に含まれ、発磁体
が固定子に含まれるものをムービング・コイル型のリニ
アモータという。

【０１１３】かかるステージの移動に伴う反力により露
光装置本体に発生する振動を防止するためには、例え
ば、電気制御式のリアクションフレーム機構（アクティ
ブ型）を採用することができる。このリアクションフレ
ーム機構は、リニアモータの固定子をもベース部材上に
エアベアリング等の非接触手段によって浮かせた構造と
する。そして、露光装置本体とは別に設けられたリアク
ション架台と該固定子との間を、制御装置による制御に
基づき電気制御可能なボイスコイルモータ等のアクチュ
エータを備えたリアクションフレームで連結し、ステー
ジの駆動に応じて、該アクチュエータの作動を制御し
て、固定子に作用する反力Ｆを相殺するような力−Ｆを
作用させることにより、該反力をリアクション架台を介
して床面（大地）に逃がすようにした機構である。尚、
リニアモータの固定子とリアクション架台との間をリア
クションフレーム（剛体棒）で単に連結する機械式のリ
アクションフレーム機構（パッシブ型）を採用すること
もできる。

【０１１４】また、ステージの移動時に該ステージを含
む可動部全体の質量と実質的に同じ物体を逆方向に同じ
加速度で移動するように構成して、互いの反力を相殺す
るようにしたものを採用してもよい。この場合に、例え
ば、レチクルステージ２とフィルタステージＦＳを同一
の構造体上に支持し、例えば両者を同じ加速度で、かつ
逆向きに駆動するときは、それぞれの可動部の質量をほ
ぼ同じに設定することにより、互いの反力を相殺するよ
うにしてもよい。

【０１１５】フィルタステージＦＳ、ブラインド１１１
及び固定スリット板１３１を含む部分は、ミラー１１２
からレンズ１１６までの光学部品等を支持する構造体や
レチクルステージ２、投影光学系３及び基板ステージ２
等を支持する構造体とは別の構造体に支持することが望
ましい。これらの移動に伴う反力による影響をなるべく
少なくするためである。なお、照明光学系１内で最もレ
チクル側に配置される可動部（図１ではフィルタステー
ジＦＳ）まではその別の構造体に設け、それよりもレチ
クル側に配置される光学要素は、例えば投影光学系３な
どを支持する構造体に設けてもよい。

【０１１６】ところで、上述した実施の形態ではレチク
ルＲｉの移動に応じて濃度フィルタＦｊを移動するもの
としたが、例えば濃度フィルタＦｊとレチクルＲｉとの
間に配置される結像光学系の少なくとも１つの光学素子
（図１では１１３，１１４など）を移動可能とし、その
結像光学系の収差や結像倍率などの光学特性を調整する
機構を設け、前述の走査露光中にその光学特性を調整す
ることによって、基板４上での照明光ＩＬの照射領域
（前述の露光領域）内でその光量分布、即ち濃度フィル
タＦｊの減衰部によって形成される、光量が徐々に減少
するスロープ部を走査方向（Ｙ方向）に相対移動するよ
うにしてもよい。即ち、基板４上の１つのショットの走
査露光時、前述の露光領域内でその光量分布（照度分
布）のスロープ部が、露光量分布をスロープ部とすべき
非走査方向（Ｘ方向）に沿って延びる一対の周辺部の少
なくとも一方とほぼ一致して移動すればよい。また、濃
度フィルタＦｊは照明光学系内に配置されるものとした
が、例えばレチクルＲｉの近傍に配置してもよいし、あ
るいは投影光学系３の像面側に配置してもよい。さら
に、投影光学系３としてレチクルパターンの中間像を形
成し、その中間像を基板４上に再結像する光学系を用い
る場合には、その中間像の形成面、又はその形成面から
所定間隔だけ離して濃度フィルタＦｊを配置してもよ
い。

【０１１７】なお、照明光学系（又は投影光学系）内で
基板４の表面（投影光学系３の像面）と共役な面（ＰＬ
１など）に濃度フィルタＦｊを配置する場合、例えば濃
度フィルタＦｊと基板４との間に拡散板を設ける、ある
いは濃度フィルタＦｊとレチクルＲｉとの間に配置され
る少なくとも１つの光学素子を移動し、基板４上でのド
ットパターンの像を不鮮明にする、即ちドットパターン
による照度均一性の低下を防止することが好ましい。こ
のとき、濃度フィルタＦｊをその共役面からずらして配
置してもよいし、あるいは濃度フィルタＦｊのドットサ
イズを、レチクルＲｉとの間に配置される光学系（１１
３など）の解像限界以下としなくてもよい。また、濃度
フィルタＦｊはその減光部１２３が同一の透明基板に形
成されるものとしたが、その減光部１２３を複数に分割
してそれぞれ異なる透明基板に形成してもよい。例え
ば、走査方向に延びる一対の減光部と、非走査方向に延
びる一対の減光部とに分けてもよい。

【０１１８】また、固定スリット板１３１は照明光学系
内に配置するものとしたが、例えばレチクルＲｉ又は基
板４の近傍、あるいは投影光学系３の中間像の近傍に配
置してもよい。さらに、照明光学系（又は投影光学系）
内で基板４の表面と共役な面に固定スリット板１３１を
配置してもよい。この場合、例えば固定スリット板１３
１とレチクルＲｉとの間に配置される光学系の収差など
を調整して、走査方向（Ｙ方向）に関する基板４上での
照明光ＩＬの強度分布をその両端でそれぞれスロープ部
とすることが好ましい。なお、前述の実施形態ではレチ
クルブラインド機構１１０とは別に固定スリット板１３
１を設けるものとしたが、走査露光時にブラインド１１
１Ｙ１，１１１Ｙ２の移動をそれぞれ独立に制御して、
レチクルＲｉ及び基板４上での、走査方向に関する照明
光ＩＬの幅を規定すれば、特に固定スリット板１３１を
設けなくてもよい。

【０１１９】さらに、前述の実施形態ではレチクルブラ
インド機構１１０のブラインド１１１Ｙ１，１１１Ｙ２
と濃度フィルタＦｊとをそれぞれ独立に駆動するものと
したが、レチクルブラインド機構１１０の少なくとも一
部、例えばブラインド１１１Ｙ１，１１１Ｙ２をフィル
タステージＦＳに設置し、濃度フィルタＦｊと一体に移
動してもよい。この場合、ブラインド１１１Ｙ１，１１
１Ｙ２の駆動機構１３８Ｙを省略することができるが、
フィルタステージＦＳに設けられるブラインドと濃度フ
ィルタＦｊとの相対位置関係を調整する微動機構を設け
てもよい。また、レチクルブラインド機構１１０はその
少なくとも１つのブラインドがレチクルＲｉ又は基板４
の近傍に配置されてもよいし、あるいは基板４の表面と
共役な面（前述の中間像が形成される面など）に配置さ
れてもよい。このとき、例えばブラインド１１１Ｘ１，
１１１Ｘ２とブラインド１１１Ｙ１，１１１Ｙ２とを、
リレー光学系などによってほぼ共役に配置してもよい。
さらに、レチクルブラインド機構１１０のブラインド１
１１Ｙ１，１１１Ｙ２の代わりに、濃度フィルタＦｊ上
で走査方向（Ｙ方向）に関する遮光部１２１（図２）の
幅を広げるだけでもよい。このとき、遮光部１２１の幅
を、例えば走査方向に関する、固定スリット板１３１の
スリット１３６の開口幅と同程度以上とすることが好ま
しい。通常、濃度フィルタＦｊとレチクルＲｉとの間に
配置される光学系の倍率は１よりも大きいので、レチク
ルＲｉ上でその遮光帯の幅を広げるのに比べて、濃度フ
ィルタＦｊでの遮光部１２１の幅は狭くて済み、ピンホ
ールなどの欠陥を生じさせることなく遮光部１２１を形
成するのが容易である。なお、ブラインド１１１Ｙ１，
１１１Ｙ２を設けないときは固定スリット板１３１を設
置して、走査方向に関する前述の露光領域（照明領域）
の幅を規定する必要がある。

【０１２０】ところで、前述の実施形態ではオプチカル
・インテグレータ１０６として、照明光学系内でレチク
ルＲｉのパターン形成面と共役な面に入射面が実質的に
配置され、かつそのパターン形成面に対するフーリエ変
換面（照明光学系の瞳面）に射出面が実質的に配置され
るフライアイレンズを用いるものとしている。しかしな
がら、オプチカル・インテグレータ１０６として、照明
光学系内でレチクルＲｉのパターン形成面と共役な面に
射出面が実質的に配置される内面反射型インテグレータ
を用いてもよい。この場合、前述したレチクルブライン
ド機構１１０の少なくとも一部、濃度フィルタＦｊ、及
び固定スリット板１３１の少なくとも１つを、内面反射
型インテグレータの射出面に近接して配置してもよい。

【０１２１】尚、上述した実施形態では、ショット領域
の形状は矩形状としているが、必ずしも矩形状である必
要はなく、例えば、５角形、６角形、その他の多角形と
することができる。また、各ショットが同一形状である
必要もなく、異なる形状や大きさとすることができる。
さらに、つなぎ部の形状も、長方形である必要はなく、
ジグザグ帯状、蛇行帯状、その他の形状とすることがで
きる。これらの場合には、濃度フィルタ（全体の形状、
減光部の形状や減光特性等）もこれらに対応するように
変更する。尚、本願明細書中における「つなぎ露光」と
は、パターン同士をつなぎ合わせることのみならず、パ
ターンとパターンとを所望の位置関係で配置することを
も含む意味である。

【０１２２】ワーキングレチクル３４に形成するデバイ
スパターンを拡大したデバイスパターンを要素パターン
毎に分ける、例えば密集パターンと孤立パターンとに分
けてマスターレチクルに形成し、基板４上での親パター
ン同士のつなぎ部をなくす、あるいは減らすようにして
もよい。この場合、ワーキングレチクルのデバイスパタ
ーンによっては、１枚のマスターレチクルの親パターン
を基板４上の複数の領域にそれぞれ転写することもある
ので、ワーキングレチクルの製造に使用するマスターレ
チクルの枚数を減らすことができる。又は、その拡大し
たパターンを機能ブロック単位で分ける、例えばＣＰ
Ｕ、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコ
ンバータをそれぞれ１単位として、少なくとも１つの機
能ブロックを、複数のマスターレチクルにそれぞれ形成
するようにしてもよい。

【０１２３】尚、図６の原版パターン２７に例えば密集
パターンと孤立パターンとが形成されている場合、マス
ターレチクルＲ１〜ＲＮ中の１枚のマスターレチクルＲ
ａには密集パターンのみが形成され、別の１枚のマスタ
ーレチクルＲｂには孤立パターンのみが形成されること
がある。このとき、密集パターンと孤立パターンとでは
最良の照明条件や結像条件等の露光条件が異なるため、
マスターレチクルＲｉの露光毎に、その親パターンＰｉ
に応じて、露光条件、即ち照明光学系１内の開口絞りの
形状や大きさ、コヒーレンスファクタ（σ値）、及び投
影光学系３の開口数等を最適化するようにしてもよい。

【０１２４】この際に、親パターンＰｉが密集パターン
（周期パターン）であるときには変形照明法を採用し、
２次光源の形状を輪帯状、あるいは照明光学系の光軸か
らほぼ等距離だけ離れた複数の局所領域に規定すればよ
い。また、その露光条件を最適化するために、投影光学
系３の瞳面付近に例えば光軸を中心とする円形領域で照
明光を遮光する光学フィルタ（いわゆる瞳フィルタ）を
挿脱したり、又は投影光学系３の像面と基板４の表面と
を所定範囲内で相対的に振動させるいわゆる累進焦点法
（フレックス法）を併用したりしてもよい。

【０１２５】また、親マスクを位相シフトマスクとし
て、照明光学系のσ値を例えば０．１〜０．４程度とし
て、上述の累進焦点法を採用してもよい。フォトマスク
はクロムなどの遮光層のみからなるマスクに限られるも
のではなく、空間周波数変調型（渋谷−レベンソン
型）、エッジ強調型、及びハーフトーン型などの位相シ
フトマスクであってもよい。特に空間周波数変調型やエ
ッジ強調型では、マスク基板上の遮光パターンに重ね合
わせて位相シフターをパターニングするため、例えばそ
の位相シフター用の親マスクを別途用意しておくことに
なる。

【０１２６】上述した実施形態では露光用照明光として
波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光としている
が、それ以上の紫外光、例えばｇ線、ｉ線、及びＫｒＦ
エキシマレーザなどの遠紫外（ＤＵＶ）光、及びＦ_２
レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（波長１２
６ｎｍ）などの真空紫外（ＶＵＶ）光を用いることがで
きる。

【０１２７】また、Ｆ_２レーザを用いる露光装置で
は、レチクルや濃度フィルタは、蛍石、フッ素がドープ
された合成石英、フッ化マグネシウム、ＬｉＦ、ＬａＦ
_３、リチウム・カルシウム・アルミニウム・フロライ
ド（ライカフ結晶）又は水晶等から製造されたものが使
用される。

【０１２８】尚、エキシマレーザの代わりに、例えば波
長２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍのいずれかに発
振スペクトルを持つＹＡＧレーザなどの固体レーザの高
調波を用いるようにしてもよい。

【０１２９】また、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバー
レーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レ
ーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリ
ビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅
し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調
波を用いてもよい。

【０１３０】また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲか
ら発生する軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎｍ、又は
１１．５ｎｍのＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａ
Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いるようにしてもよい。

【０１３１】投影光学系は縮小系だけでなく等倍系、又
は拡大系（例えば、液晶ディスプレイ又はプラズマディ
スプレイ製造用露光装置などで使用される）を用いても
よい。更に投影光学系は、反射光学系、屈折光学系、及
び反射屈折光学系のいずれを用いてもよい。

【０１３２】さらに、フォトマスクや半導体素子の製造
に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子などを
含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパター
ンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘ
ッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミッ
クウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤな
ど）、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどの製造に用い
られる露光装置等にも本発明を適用することができる。

【０１３３】フォトマスク（ワーキングレチクル）の製
造以外に用いられる露光装置では、デバイスパターンが
転写される被露光基板（デバイス基板）が真空吸着又は
静電吸着などによって基板ステージ６上に保持される。
ところで、ＥＵＶ光を用いる露光装置では反射型マスク
が用いられ、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は
電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマス
ク、メンブレンマスク）が用いられるので、マスクの原
版としてはシリコンウエハなどが用いられる。

【０１３４】複数のレンズから構成される照明光学系、
投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をすると
ともに、多数の機械部品からなるレチクルステージや基
板ステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接
続し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）をする
ことにより本実施形態の露光装置を製造することができ
る。尚、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内で行うことが望ましい。

【０１３５】半導体デバイスは、デバイスの機能・性能
設計を行うステップ、この設計ステップに基づいて、上
述した実施形態の露光装置によりワーキングレチクルを
製造するステップ、シリコン材料からウエハを製造する
ステップ、上述した実施形態の露光装置等によりレチク
ルのパターンをウエハに露光転写するステップ、デバイ
ス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工
程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製
造される。

【０１３６】尚、本発明は、上述した各実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変する
ことができることは言うまでもない。

【０１３７】本開示は、２０００年４月１１日に提出さ
れた日本国特許出願第２０００−１０９１４４号に含ま
れた主題に関連し、その開示の全てはここに参照事項と
して明白に組み込まれる。

【０１３８】

【発明の効果】本発明によると、走査方向に直交する方
向のみならず、走査方向に沿う方向にもシームレスなつ
なぎ露光を実現することができる露光方法及び露光装置
を提供することができるという効果がある。また、照明
光としてパルス光を用いた場合であっても、つなぎ部に
おけるパターンの線幅やピッチの均一性が良好で、高精
度なパターンを形成することができるという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る露光装置の概略構成
を示す図である。

【図２】本発明の実施形態の濃度フィルタの構成図で
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）はマークの一例を示す図
である。

【図３】本発明の実施形態に採用することができる９
種類の濃度フィルタの構成を示す図である。

【図４】本発明の実施形態のマスターレチクルの親パ
ターンの縮小像を基板上に投影する場合を示す要部斜視
図である。

【図５】本発明の実施形態のスリットマークの計測に
ついて説明するための図である。

【図６】本発明の実施形態のマスターレチクルを用い
てレチクル（ワーキングレチクル）を製造する際の製造
工程を説明するための図である。

【図７】本発明の実施形態のレチクルのアライメント
機構を示す図である。

【図８】本発明の実施形態の要部の光軸に沿う方向の
配置を横から見た図である。

【図９】本発明の実施形態の要部の光軸に沿う方向の
配置を光源側から見た図である。

【図１０】本発明の実施形態の濃度フィルタのマーク
の計測時の各部の配置を示す図である。

【図１１】本発明の実施形態のスリットマークの計測
について説明するための図であり、（ａ）はマークの投
影像を走査する状態を示す図、（ｂ）は光電センサの出
力を示す図である。

【図１２】本発明の実施形態のスキャン露光開始前に
おける各部の位置を示す図であり、（ａ）は光軸に沿う
方向の配置を横から見た図、（ｂ）は光軸に沿う方向の
配置を光源側から見た図である。

【図１３】本発明の実施形態のスキャン露光開始直後
における各部の位置を示す図であり、（ａ）は光軸に沿
う方向の配置を横から見た図、（ｂ）は光軸に沿う方向
の配置を光源側から見た図である。

【図１４】本発明の実施形態のスキャン露光中におけ
る各部の位置を示す図であり、（ａ）は光軸に沿う方向
の配置を横から見た図、（ｂ）は光軸に沿う方向の配置
を光源側から見た図である。

【図１５】本発明の実施形態のスキャン露光終了直前
における各部の位置を示す図であり、（ａ）は光軸に沿
う方向の配置を横から見た図、（ｂ）は光軸に沿う方向
の配置を光源側から見た図である。

【図１６】本発明の実施形態のスキャン露光終了直後
における各部の位置を示す図であり、（ａ）は光軸に沿
う方向の配置を横から見た図、（ｂ）は光軸に沿う方向
の配置を光源側から見た図である。

【符号の説明】

１… 照明光学系２… レチクルステージ３… 投影光学系４… 基板（感応物体）５… 試料台６… 基板ステージ１１１（Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２）… ブラインド１２３… 減光部（減衰部）１２４Ａ〜１２４Ｄ… マーク１２６… 空間像計測装置１３１… 固定スリット板１３６… スリットＩＬ，ＩＬ１，ＩＬ２… 照明光（スリット光）Ｆｊ… 濃度フィルタＲｉ… マスターレチクル（マスク）Ｓ１〜ＳＮ… ショット領域（領域）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクと感応物体とを同期して移動しつ
つスリット状のエネルギービームで照射して該マスクに
形成されたパターンの像を該感応物体上に逐次転写する
ようにした露光方法であって、前記マスクの移動に同期して、前記エネルギービームの
エネルギー量を除々に減少させる減衰部を有する濃度フ
ィルタを移動する工程を含むことを特徴とする露光方
法。
【請求項２】前記エネルギービームに対して進退可能
な遮光部材を、前記濃度フィルタの移動に同期して移動
することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】前記遮光部材を前記濃度フィルタの一部
を遮蔽するように位置させた状態で移動することを特徴
とする請求項２に記載の露光方法。
【請求項４】前記エネルギービームに対して進退可能
な遮光部材で、前記減衰部の一部を選択的に遮蔽するこ
とを特徴とする請求項１，２又は３に記載の露光方法。
【請求項５】前記感応物体上で前記減衰部を介して前
記エネルギービームが照射される部分がつなぎ部として
重合するように、前記感応物体上の異なる領域をそれぞ
れ前記エネルギービームで照射してシームレス露光する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の露
光方法。
【請求項６】前記感応物体上の該感応物体の移動方向
に沿う方向の異なる領域を前記エネルギービームで照射
することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載
の露光方法。
【請求項７】前記感応物体上で前記移動方向と交差す
る方向の異なる領域を前記エネルギービームで照射する
ことを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】転写用のパターンを拡大したパターンを
複数のマスクのパターンに分割し、前記感応物体上で周
辺部が部分的に重なる複数の領域にそれぞれ前記マスク
の投影光学系による縮小像を逐次転写することを特徴と
する請求項１〜７の何れか一項に記載の露光方法。
【請求項９】エネルギービームに対してマスクと感応
物体とをそれぞれ相対移動し、前記マスクを介して前記
エネルギービームで前記感応物体を走査露光する露光方
法であって、前記走査露光時に前記感応物体が移動される第１方向に
関して、前記感応物体上での前記エネルギービームの照
射領域内で部分的にそのエネルギー量を徐々に減少させ
るとともに、前記走査露光中、前記エネルギー量が徐々
に減少するスロープ部を前記照射領域内で前記第１方向
に相対移動させる工程を含むことを特徴とする露光方
法。
【請求項１０】前記スロープ部は、前記感応物体上で
走査露光される所定領域のうち前記第１方向に関する露
光エネルギー量を徐々に減少させる一部とほぼ一致して
移動することを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
【請求項１１】前記スロープ部は、前記感応物体上で
走査露光される所定領域のうち前記第１方向に関して前
記所定領域と隣接する領域と部分的に重なる一部とほぼ
一致して移動することを特徴とする請求項９に記載の露
光方法。
【請求項１２】前記マスクの移動に応じて、前記スロ
ープ部を形成する減衰部を有する濃度フィルタを前記エ
ネルギービームに対して相対移動することを特徴とする
請求項９に記載の露光方法。
【請求項１３】前記走査露光前に、前記エネルギービ
ームを遮蔽する遮蔽部材と前記濃度フィルタとの相対位
置関係を調整することを特徴とする請求項１２に記載の
露光方法。
【請求項１４】前記感応物体上で周辺部が部分的に重
なる複数の領域にそれぞれパターンをステップ・アンド
・スティッチ方式で転写するために、前記複数の領域の
うち前記第１方向に並ぶ少なくとも２つの領域をそれぞ
れ走査露光するときに前記照射領域内で前記スロープ部
を前記第１方向に相対移動することを特徴とする請求項
９に記載の露光方法。
【請求項１５】前記複数の領域のうち前記第１方向と
直交する第２方向に並ぶ少なくとも２つの領域をそれぞ
れ走査露光するために、前記照射領域内で前記エネルギ
ー量を前記第２方向に関する端部で徐々に減少させるこ
とを特徴とする請求項１４に記載の露光方法。
【請求項１６】請求項１〜１５の何れか一項に記載の
露光方法を用いて製造されることを特徴とするフォトマ
スク。
【請求項１７】請求項１６に記載のフォトマスクを用
いて前記転写用のパターンをデバイス基板上に転写する
工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１８】マスクと感応基板とを同期して移動し
つつスリット状のエネルギービームで照射して該マスク
に形成されたパターンの像を該感応基板上に逐次転写す
るようにした露光装置であって、前記エネルギービームのエネルギー分布を調整する濃度
フィルタと、前記濃度フィルタを前記マスクに同期して移動するフィ
ルタステージとを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１９】マスクを移動するマスクステージと、基板を移動する基板ステージと、スリット状のエネルギービームを照射する照明光学系
と、前記エネルギービームのエネルギー量を除々に減少させ
る減衰部を有する濃度フィルタを移動するフィルタステ
ージと、前記マスク、前記基板及び前記濃度フィルタが前記エネ
ルギービームに対して同期して移動するように、前記マ
スクステージ、前記基板ステージ及び前記フィルタステ
ージを制御する制御装置とを備えたことを特徴とする露
光装置。
【請求項２０】前記マスクの移動方向に沿う方向に進
退自在な遮光部材を有するブラインド装置をさらに備
え、前記制御装置は前記遮光部材が前記濃度フィルタに対し
て所定の位置関係を保った状態で前記濃度フィルタと同
期して移動するように前記ブラインド装置を制御するこ
とを特徴とする請求項１９に記載の露光装置。
【請求項２１】エネルギービームに対してマスクと感
応物体とをそれぞれ相対移動し、前記マスクを介して前
記エネルギービームで前記感応物体を走査露光する露光
装置であって、前記走査露光時に前記感応物体が移動される第１方向に
関して、前記感応物体上での前記エネルギービームの照
射領域内で部分的にそのエネルギー量を徐々に減少させ
る濃度フィルタと、前記走査露光中、前記エネルギー量が徐々に減少するス
ロープ部を前記照射領域内で前記第１方向にシフトさせ
る調整装置とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２２】前記調整装置は、前記マスクの移動に
応じて、前記濃度フィルタを前記エネルギービームに対
して相対移動する駆動装置を含むことを特徴とする請求
項２１に記載の露光装置。
【請求項２３】前記感応物体上で周辺部が部分的に重
なり、かつ前記第１方向に並ぶ少なくとも２つの領域に
それぞれパターンをステップ・アンド・スティッチ方式
で転写するために、前記少なくとも２つの領域をそれぞ
れ走査露光することを特徴とする請求項２１又は２２に
記載の露光装置。
【請求項２４】前記感応物体上で周辺部が部分的に重
なり、かつ前記第１方向と直交する第２方向に並ぶ少な
くとも２つの領域をそれぞれ走査露光するために、前記
濃度フィルタは、前記照射領域内で前記エネルギー量を
前記第２方向に関する端部で徐々に減少させることを特
徴とする請求項２１，２２又は２３に記載の露光装置。
【請求項２５】エネルギービームに対してマスクと感
応物体とをそれぞれ相対移動し、前記マスクを介して前
記エネルギービームで前記感応物体を走査露光する装置
であって、前記走査露光時に前記感応物体が移動される第１方向に
関する、前記感応物体上での前記エネルギービームの照
射領域の幅を規定する第１光学装置と、前記第１方向に関して前記照射領域内で部分的にそのエ
ネルギー量を徐々に減少させるとともに、前記走査露光
中、前記照射領域内で前記エネルギー量が徐々に減少す
るスロープ部を前記第１方向にシフトさせる第２光学装
置とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２６】前記第２光学装置は、前記スロープ部
を、前記感応物体上で走査露光される所定領域のうち前
記第１方向に関する露光エネルギー量を徐々に減少させ
る一部とほぼ一致させて移動することを特徴とする請求
項２５に記載の露光装置。
【請求項２７】前記第２光学装置は、前記スロープ部
を、前記感応物体上で走査露光される所定領域のうち前
記第１方向に関して前記所定領域と隣接する領域と部分
的に重なる一部とほぼ一致させて移動することを特徴と
する請求項２５に記載の露光装置。
【請求項２８】前記第２光学装置は、前記スロープ部
を形成する減衰部を有する濃度フィルタを含み、前記マ
スク及び前記感応物体の移動に同期して前記濃度フィル
タを移動することを特徴とする請求項２５に記載の露光
装置。
【請求項２９】前記第１光学装置は、前記第１方向に
関する開口幅が固定された絞り部材を含み、前記濃度フ
ィルタは、前記第１方向に関して前記減衰部と隣接して
前記開口幅と同程度以上の幅を有する遮蔽部が形成され
ることを特徴とする請求項２８に記載の露光装置。
【請求項３０】前記第１光学装置は、前記照射領域内
で前記第１方向に関して前記スロープ部の外側領域に対
する前記エネルギービームの照射を阻止する可動の絞り
部材を含み、前記濃度フィルタの移動に応じて前記可動
の絞り部材の少なくとも一部を移動することを特徴とす
る請求項２８に記載の露光装置。
【請求項３１】前記第１光学装置は、前記可動の絞り
部材と異なる、前記第１方向に関する開口幅が固定され
た絞り部材を含むことを特徴とする請求項３０に記載の
露光装置。
【請求項３２】前記濃度フィルタは、前記第１方向と
直交する第２方向に関して前記照射領域の端部で前記エ
ネルギー量を徐々に減少させることを特徴とする請求項
２８〜３１の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項３３】前記第１光学装置は、前記第１方向に
関して前記照射領域の端部で前記エネルギー量を徐々に
減少させることを特徴とする請求項１８〜３３の何れか
一項に記載の露光装置。
【請求項３４】請求項１８〜３３の何れか一項に記載
の露光装置を用いて、複数のパターンをステップ・アン
ド・スティッチ方式でマスク基板上に転写する工程を含
むことを特徴とするフォトマスク製造方法。
【請求項３５】前記複数のパターンは、前記フォトマ
スクに形成すべきデバイスパターンの拡大パターンを複
数に分割したものであり、前記マスク基板上で周辺部が
部分的に重なる複数の領域にそれぞれ投影光学系による
縮小像が転写されることを特徴とする請求項３４に記載
のフォトマスク製造方法。