JP2001060546A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光光で照明されるマスクのパターンの像の
周辺部どうしを互いに重ね合わせつつ基板上に転写する
際、パターンの形状が基板上の各部分において目標値と
なるように形成することができる露光方法及び露光装置
を提供する。 【解決手段】 露光装置１は、マスクＭのパターンの像
を基板Ｗ上に転写するに際して、先にこの基板Ｗ上に転
写されたパターンの像に対して露光領域の周辺部どうし
を重ね合わせるように設けられており、重ね合わせ部分
の露光光の照射量を調整可能な照射量調整装置４と、基
板Ｗ上に形成された重ね合わせ部分のパターンの像の形
状を計測する形状計測機８と、形状計測機８による計測
結果に基づき、基板Ｗ上に形成された重ね合わせ部分の
パターンの像の形状が目標値となるように照射量調整装
置４を制御する制御部９とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光光で照明され
るマスクのパターンの像の周辺部どうしを互いに重ね合
わせつつ基板上に転写する露光方法及び露光装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子や液晶表示素子あ
るいは薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製
造する場合に種々の露光装置が使用されているが、フォ
トマスクあるいはレチクル（以下、マスクという）に形
成されたパターンの像を、表面にフォトレジスト等の感
光剤を塗布された基板上に投影光学系を介して投影する
露光装置が一般的に使用されている。

【０００３】ところで、露光対象となる基板の大型化に
対処するため、基板の露光領域を複数に分割して各領域
に応じた露光を繰り返し、最終的に所望のパターンを合
成する画面合成手法が用いられている。この画面合成を
行う際には、パターン投影用のマスクの描画誤差や投影
光学系のレンズの収差、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周辺部でのパタ
ーンの切れ目の発生を防止するため、各露光領域の周辺
部を微小量重ね合わせて露光を行う。しかし、露光領域
を重ね合わせると、この部分が２重露光されてパターン
の像の重ね合わせ部分の線幅が変化する。また、画面合
成を行うと、隣接する露光領域の位置のズレによってパ
ターンの重ね合わせ部分に段差が発生し、デバイスの特
性が損なわれる場合がある。さらに、画面合成されたパ
ターンを多層に重ね合わせる工程を複数台の露光装置に
分担させた場合、各露光装置のレンズ収差の違いによっ
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、デバイスの品質が著しく低下す
る。

【０００４】このような画面合成上の不都合を除去する
手段として、特開平６−２４４０７７号公報には、パタ
ーンの像の重ね合わせ部分に相当する位置に透過光量を
減少させるフィルタを設け、パターンの像の重ね合わせ
部分の露光光の照射量を他の部分の露光光の照射量に略
一致させるものが開示されている。また、特開平６−３
０２５０１号公報には、基板に対する露光中にパターン
の像の重ね合わせ部分に対応する範囲内においてマスク
への露光光の照明範囲を連続的に変更するブラインドを
設け、基板上のパターンの像の重ね合わせ部分の露光光
の照射量を他の部分の露光光の照射量に略一致させる分
割露光が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような方法は、パ
ターンの像の重ね合わせ部分の露光光の照射量と重ね合
わせ部分以外の露光光の照射量とを略一致させた状態で
露光を行うことができるので有効である。しかしなが
ら、基板上の各部分の露光量の照射量を一致させた場合
でも、現像後、基板に形成されるパターンの像の形状
が、重ね合わせ部分の各位置で異なる場合がある。例え
ば、重ね合わせ部分における１回目と２回目との露光位
置がわずかにずれた場合、レジスト感度（現像時におけ
る現像液や現像時間等の条件によって変化するパターン
の形状の変化の度合い）の違いによって、現像後に形成
されるパターンの像の形状が、各部分において異なる場
合がある。また、基板上におけるパターンの像の重ね合
わせ部分の露光光の照射量の調整は、照度センサ等の計
測結果に基づいて行われるので、この照度センサに計測
精度誤差がある場合、重ね合わせ部分の各位置における
実際の露光光の照射量が異なる場合が生ずる。このよう
に、露光光の照射量を調整した場合でも、実際のパター
ンの線幅が位置ごとに異なる場合がある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、露光光で照明されるマスクのパターンの像の
周辺部どうしを互いに重ね合わせつつ基板上に転写する
際、パターンの形状が基板上の各部分において目標値と
なるように形成することができる露光方法及び露光装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、実施の形態に示す図１〜図２０に対応付け
した以下の構成を採用している。本発明の露光方法は、
露光光で照明されたマスク（Ｍ）のパターンの像を基板
（Ｗ）上に転写するに際して、先にこの基板（Ｗ）上に
転写されたパターンの像に対して露光領域の周辺部どう
しを重ね合わせるようにした露光方法において、前記基
板（Ｗ）上に形成された重ね合わせ部分のパターンの像
の形状に基づいて、このパターンの像の形状が目標値と
なるように前記重ね合わせ部分の露光光の照射量を調整
することを特徴とする。

【０００８】本発明によれば、重ね合わせ部分のパター
ンの像の形状を検出し、この検出結果に基づいて露光光
の照射量が調整されるので、基板上のパターンの像の形
状は各位置において確実に一致する。

【０００９】このような露光方法は、光源（２１）から
の露光光をマスク（Ｍ）に照明する照明光学系（２）
と、前記マスク（Ｍ）のパターンの像を基板（Ｗ）上に
投影する投影光学系（３）とを備え、前記パターンの像
の周辺部どうしを互いに重ね合わせつつ基板（Ｗ）上に
転写する露光装置において、前記重ね合わせ部分の露光
光の照射量を調整可能な照射量調整装置（４）と、前記
基板（Ｗ）上に形成された重ね合わせ部分のパターンの
像の形状を計測する形状計測系（８）と、前記形状計測
系（８）による計測結果に基づき、前記基板（Ｗ）上に
形成された重ね合わせ部分のパターンの像の形状が目標
値となるように前記照射量調整装置（４）を制御する制
御系（９）とを備えることを特徴とする露光装置によっ
て行われる。

【００１０】前記重ね合わせ部分の露光光の照射量の調
整は、パターンの像の前記周辺部における露光光の照射
量をこのパターンの像の中心から離れるほど減少させる
ように設定するとともに、この周辺部どうしの重ね合わ
せ範囲を変化させることにより行われる。

【００１１】この場合、前記露光領域を遮光部（４ａ、
４ｂ）によって決定し、露光に同期して変位する前記遮
光部（４ａ、４ｂ）の移動速度を連続的に変化させるこ
とによって、前記周辺部の露光光の照射量を設定するこ
とができる。

【００１２】これは、前記露光光によって照明される前
記マスク（Ｍ）上の領域を任意に設定可能とする遮光部
（４ａ、４ｂ）と、露光に同期して前記パターンの像の
周辺部の露光光の照射量をこのパターンの像の中心から
離れるほど減少させるように前記遮光部（４ａ、４ｂ）
を変位させる遮光部変位装置（７）とを備える照射量調
整装置（４）によって実現することができる。

【００１３】そして、前記遮光部変位装置（７）を、前
記遮光部（４ａ、４ｂ）の変位開始位置を任意に設定可
能とすることによって、前記重ね合わせ部分の範囲を任
意に設定することができる。

【００１４】さらに、前記遮光部変位装置（７）を、前
記遮光部（４ａ、４ｂ）の変位速度を任意に設定可能と
することによって、重ね合わせ部分の範囲内における露
光光の照射量の分布を調整することができる。

【００１５】あるいは、前記露光領域を減光部材（４１
ａ、４１ｂ）を含む遮光部（４０ａ、４０ｂ）により決
定し、前記パターンの像の中心から離れるほど透過率を
減少させる減光特性を備えた減光部材（４１ａ、４１
ｂ）を用いて、前記減光部材（４１ａ、４１ｂ）で形成
される重ね合わせ部分の領域を変化させて前記周辺部の
露光光の照射量の調整を行うことができる。

【００１６】これは、前記露光光を通過させる開口
（Ｓ）の周縁に配置されて前記開口（Ｓ）の中心から離
れるほど透過率を減少させる減光部材（４１ａ、４１
ｂ）と、この減光部材（４１ａ、４１ｂ）の位置を調整
する減光部材位置調整装置（７）とを備える前記照射量
調整装置（４０）によって行われる。

【００１７】前記基板（Ｗ）上に照射されるパターンの
像の重ね合わせ部分の露光光の照射量と前記重ね合わせ
部分以外の露光光の照射量とを計測する照射量計測系
（１０）を備えることにより、基板（Ｗ）上の露光光の
照射量を計測し、この計測結果に基づいて、基板（Ｗ）
上における露光光の照射量を均一に調整することができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態による
露光方法及び露光装置を図面を参照して説明する。図１
は本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図であ
る。

【００１９】図１において、露光装置１は、光源２１か
らの露光光をマスクＭに照明する照明光学系２と、この
照明光学系２内に配され、光束を通過させる開口Ｓの面
積を調整してこの光束によるマスクＭの照明範囲を規定
する照射量調整装置４と、マスクＭを保持するマスクス
テージ５と、光束で照明されたマスクＭのパターンの像
を基板（ウェーハ）Ｗ上に投影する投影光学系３と、基
板Ｗを保持する基板ホルダ６ａと、この基板ホルダ６ａ
を支持する基板ステージ６と、基板ホルダ６ａの一部に
設けられ、基板Ｗに照射される露光光の照射量を計測す
る照度センサ（照射量計測系）１０と、基板Ｗに形成さ
れたパターンの像の形状を計測する形状計測機（形状計
測系）８とを備えている。そして、照射量調整装置４と
照度センサ１０と形状計測機８とは制御部９に接続され
ている。

【００２０】照明光学系２は、超高圧水銀ランプからな
る光源２１からの光束を集光するための楕円鏡２２と、
この楕円鏡２２によって集光された光束のうちシャッタ
２３の開閉動作に応答して反射鏡２４から入射される光
束のうち露光に必要な波長のみを通過させる波長フィル
タ２５と、この波長フィルタ２５を通過した照明光を均
一な照度分布の光束に調整するフライアイインテグレー
タ２６と、照射量調整装置４を通過した照明光をレンズ
系２９に導く反射鏡２８とを備えている。

【００２１】照射量調整装置４はフライアイインテグレ
ータ２６とレンズ系２９に照明光を導く反射鏡２８との
間に配されている。また、フライアイインテグレータ２
６と照射量調整装置４との間には、ハーフミラー２７が
設置されている。このハーフミラー２７は、フライアイ
インテグレータ２６から射出した照明光の一部を積算露
光量計１７に入射するためのものである。積算露光量計
１７は、制御部９に接続されており、制御部９はこの積
算露光量計１７からの情報に基づいて、シャッタ２３の
開閉時間を制御するようになっている。すなわち、シャ
ッタ２３の開閉時間を制御することによって、基板Ｗに
対する露光量（露光量の照射量）が制御されるようにな
っている。

【００２２】照射量調整装置４は、図１、２、３、４に
示すように、平面Ｌ字状に屈曲し、露光光の光軸ＡＸと
直交する面内で組み合わせられることによって矩形状の
開口Ｓを形成する一対の遮光部（ブレード）４ａ、４ｂ
と、これらブレード４ａ、４ｂを制御部９の指示に基づ
いて光軸ＡＸと直交する面内で変位させる遮光部変位装
置７とを備えている。このとき、開口Ｓの大きさは、遮
光部変位装置７によるブレード４ａ、４ｂの変位に伴っ
て変化し、開口Ｓは、フライアイインテグレータ２６か
ら入射される光束のうち、通過させた光束のみをレンズ
系２９に送る。開口Ｓにより規定された露光光は、レン
ズ系２９を介してマスクＭの特定領域を照明し、この露
光光によって基板Ｗの特定領域にマスクＭのパターン像
が露光される。

【００２３】遮光部変位装置７は、それぞれのブレード
４ａ、４ｂを駆動するための２つの駆動機構７ａ、７ｂ
を備えている。これら駆動機構７ａ、７ｂは、ブレード
４ａ、４ｂに固着される第１ブロック４１、第２ブロッ
ク４２及び第３ブロック４３を重ね合わせたもので、サ
ーボモータとボールねじとを組み合わせた不図示の送り
機構により、第１ブロック４１を案内溝ｙ１、ｙ２に沿
って移動させるとともに、第２ブロック４２を案内溝ｘ
１、ｘ２に沿って移動させてブレード４ａ、４ｂを照明
光の光路と直交する面内で移動させる。また、図４に示
すように、駆動機構７ａ、７ｂはブレード４ａ、４ｂに
対して互いに反対側に配置され、それぞれの第３ブロッ
ク４３は、不図示のフレームにより露光装置１の本体部
分（不図示）に一体に固定されている。

【００２４】このとき、ブレード４ａ、４ｂは、遮光部
変位装置７によって、露光に同期して変位可能に設けら
れている。また、遮光部変位装置７は、このときのブレ
ード４ａ、４ｂの変位開始位置及び変位速度を任意に設
定することができるようになっている。そして、これら
ブレード４ａ、４ｂを露光に同期して、開口Ｓを拡大さ
せるように変位させることによって、マスクＭに形成さ
れたパターンの像の周辺部の露光光の照射量はこのパタ
ーンの像の中心から離れるほど減少するように設定され
るようになっている。このとき、遮光部変位装置７は制
御部９からの信号によってその駆動を制御されるように
なっている。

【００２５】投影光学系３は、開口Ｓによって規定され
たマスクＭの照明範囲に存在するパターンの像を基板Ｗ
に結像させ、基板Ｗの特定領域にパターンの像を露光す
るためのものである。

【００２６】基板ステージ６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ものであっ
て、Ｘ−Ｙ平面に沿った水平方向に移動可能となってい
る。すなわち、この基板ステージ６に固定された基板Ｗ
は、Ｘ−Ｙ平面に沿った水平方向に（投影光学系３の光
軸に対して垂直な方向に）移動可能に支持されている。
また、基板ステージ６の位置は、不図示のレーザ干渉計
システムからのレーザ光１５の、基板ステージ６上の移
動鏡１４からの反射光に基づいて検出され、これにより
基板Ｗの水平面内での位置が調整される。

【００２７】基板ステージ６上には、基板Ｗ上に形成さ
れたパターンの像の形状を計測するための線幅計測機
（形状計測系）８が設置されている。この線幅計測機８
は、基板Ｗ上に形成されたパターンの線幅（短寸法）を
計測するものであって、例えば光波干渉式測定機や測長
ＳＥＭなどの、光学式、あるいは電子ビーム式などの測
定機によって構成される。

【００２８】基板ホルダ６ａの一部には、基板Ｗに照射
される露光光の照射量を計測するための照度センサ（照
射量計測系）１０が設けられている。この照度センサ１
０は、１回又は複数回の露光に先立ち、不図示の駆動装
置及びガイド軸によって、投影光学系３からの露光光に
対応する露光領域の下で水平方向（Ｘ−Ｙ方向）に走査
されるようになっている。したがって、基板Ｗの露光面
上の照明光強度（照度）は、照度センサ１０によって２
次元的に計測される。この照度センサ１０によって検出
された照度データは制御部９に送出されるようになって
いる。

【００２９】このような構成を持つ露光装置１によって
マスクＭのパターンの像を基板Ｗ上に転写する方法につ
いて説明する。この露光装置１は、平面視矩形状のマス
クＭに形成されたパターンの像を基板Ｗの異なる露光領
域に対してこのパターンの像の周辺部どうしを互いに重
ね合わせつつ露光するものである。すなわち、ある１つ
のマスクＭを用いて１回の露光が終了した後、このマス
クＭを別のマスクＭと交換するとともに、基板ステージ
６を駆動して基板Ｗの別の領域を投影光学系３に対して
位置決めし、２回目の露光が行われる。以下、露光毎に
同様手順を繰り返すことによって、基板Ｗは全領域を露
光される。

【００３０】なお、 以下の説明において、基板Ｗ上に
おけるパターンの像の周辺部どうしの重ね合わせ部分は
「重ね合わせ部分」とし、基板Ｗ上における露光光の照
射量は「露光量」とする。

【００３１】本発明の露光方法は、重ね合わせ部分の各
位置の露光量及び重ね合わせ部分以外の露光量を照度セ
ンサ１０によって計測する工程（工程１）と、この照度
センサ１０の計測結果に基づいて、重ね合わせ部分の各
位置及び重ね合わせ部分以外の露光量を一致させるよう
に照射量調整装置４の動作を制御部９によって設定する
工程（工程２）と、照射量調整装置４によって重ね合わ
せ部分の露光量を調整しつつ基板Ｗに対して露光処理を
行う工程（工程３）と、露光処理された基板Ｗを現像処
理する工程（工程４）と、現像処理された後の基板Ｗに
形成されたパターンのうち、重ね合わせ部分の各位置の
形状（線幅）及び重ね合わせ部分以外の形状（線幅）を
線幅計測機８によって計測する工程（工程５）と、この
線幅計測機８の計測結果に基づいて、重ね合わせ部分の
線幅を目標値（重ね合わせ部分以外の線幅）に一致させ
るように、照射量調整装置４の動作を改めて設定する工
程（工程６）と、この改めて動作を設定された照射量調
整装置４によって重ね合わせ部分の露光量の調整をしつ
つ基板Ｗに対して露光処理を行う工程（工程７）とを備
えている。

【００３２】（工程１）まず、基板Ｗを基板ホルダ６ａ
に設置させない状態で、マスクＭの露光すべきパターン
領域に対して開口Ｓの大きさが設定される。このとき、
開口ＳはマスクＭの露光すべきパターン領域に応じて任
意に設定される。制御部９によってシャッタ２３が開か
れることにより、光源２１からの露光光はこの開口Ｓを
通過した後マスクステージ５に設置したマスクＭを照明
する。ブレード４ａ、４ｂはこの露光と同期して開口Ｓ
を拡大させるように変位される。すなわち、ブレード４
ａ、４ｂは開口Ｓの中心側から外側に向かって移動され
る。このブレード４ａ、４ｂによって、パターンの像の
周辺部の露光光の照射量はこのパターンの像の中心から
離れるほど減少される。照度センサ１０はこのときの露
光量を計測する。

【００３３】このとき、照度センサ１０は、投影光学系
３に対応した露光領域の下で走査される。この露光領域
全体の照度は、照度センサ１０によって計測される。す
なわち、照度センサ１０は、露光領域の中心部（一定光
量領域）及び重ね合わせ部分に相当するそれぞれの露光
領域の周辺部（減光領域）の照度を計測する。この露光
領域及び周辺部の照度の計測結果は、制御部９に送出さ
れる。

【００３４】１つのマスクＭによる露光量の計測が終了
したら、基板ステージ６を水平方向に移動するとともに
このマスクＭを別のマスクＭと交換し、このマスクＭに
よる露光量の計測を行う。２回目の露光によるパターン
の像は１回目の露光によるパターンの像とその周辺部を
互いに重ね合わすように露光される。これを、露光に用
いられるべきマスクＭ全てに対して行うことによって、
重ね合わせ部分の露光量及び重ね合わせ部分以外の露光
量が照度センサ１０によって計測される。

【００３５】（工程２）制御部９は、この照度センサ１
０の検出信号に基づいて、重ね合わせ部分の各位置の照
度と、重ね合わせ部分以外の照度とを略一致させるよう
に、照射量調整装置４のブレード４ａ、４ｂの移動速度
を設定する。

【００３６】すなわち、図５に示すように、基板Ｗ上の
露光量は、ブレード４ａ、４ｂの移動範囲において減少
される。図５は、照射量調整装置４の開口Ｓの大きさを
適当に定めた状態で露光を行ったときの基板Ｗ上の露光
像及び露光分布を説明するための図である。図５（ａ）
に示すように、異なる露光領域Ｐ１、Ｐ２のそれぞれ
は、斜線部で示す減光領域Ｒ１、Ｒ２を備えている。こ
の減光領域Ｒ１、Ｒ２は、ブレード４ａ、４ｂを移動さ
せることによって形成される。すなわち、ブレード４
ａ、４ｂの移動範囲が、露光領域Ｐ１、Ｐ２の減光領域
Ｒ１、Ｒ２となっている。いいかえると、ブレード４
ａ、４ｂのそれぞれの移動距離ｄが、減光領域Ｒ１、Ｒ
２の幅となる。減光領域Ｒ１、Ｒ２は、露光領域Ｐ１、
Ｐ２の中心から離れるほど減少されるように設定されて
いる。

【００３７】そして、図５（ｂ）に示すように露光領域
Ｐ１とＰ２とを合成すると、露光量分布は図５（ｃ）に
示すようになる。このとき、減光領域Ｒ１、Ｒ２の重複
範囲にて一方の減光量が他方の減光量の変動を補うよう
に変化し、この結果、図５（ｄ）に示すように、減光領
域Ｒ１、Ｒ２の重複範囲での合成露光量は、ブレード４
ａ、４ｂの影響を受けない図５（ａ）の一定光量領域
（白抜き部分）Ｑ１、Ｑ２の露光量に一致される。

【００３８】そして、このブレード４ａ、４ｂの変位開
始位置及び移動速度を任意に設定することによって、減
光範囲（周辺部）Ｒ１、Ｒ２どうしの重ね合わせ範囲が
変化されるようになっており、この重ね合わせ範囲を変
化させることによって、この重ね合わせ部分の露光光の
照射量が調整可能となっている。

【００３９】このようにして、基板Ｗ上のパターンの像
の重ね合わせ部分の合成露光量と、一定光量領域Ｑ１、
Ｑ２とが略一致するように、照射量調整装置４のブレー
ド４ａ、４ｂの変位開始位置及び移動速度が制御部９に
よって設定される。この場合、移動距離ｄは一定とさ
れ、移動速度は等速とされる。

【００４０】（工程３）基板Ｗ上のパターンの像の重ね
合わせ部分の露光量を調整した状態において、基板ホル
ダ６ａに基板Ｗを設置し、露光を行う。すなわち、隣接
する露光領域Ｐ１、Ｐ２の重ね合わせ部分の合成露光量
と重ね合わせ部分以外の露光量とが一致するように調整
された状態で露光が行われる。

【００４１】ブレード４ａ、４ｂの変位開始位置が工程
２によって設定されることにより、開口Ｓの大きさが設
定される。そして、制御部９によってシャッタ２３が開
かれることにより、光源２１からの露光光は開口Ｓを通
過するとともに反射鏡２８で反射し、レンズ系２９を介
して、マスクステージ５に設置されたマスクＭを照射す
る。この露光と同期して、ブレード４ａ、４ｂが工程２
で設定された移動速度によって開口Ｓの中心側から外側
に向かって移動される。パターンの像の周辺部の露光量
は、ブレード４ａ、４ｂの移動によって、パターンの像
の中心から離れるほど減少される。これと同時に、積算
露光量計１７は積算露光量を測定する。制御部９と接続
している積算露光量計１７は、積算露光量の情報を制御
部９に送出する。制御部９は、積算露光量が所定露光量
に達した時点でシャッタ２３を閉じるとともに、ブレー
ド４ａ、４ｂの移動を終了させる。

【００４２】１つの露光領域に対する露光が終了した
ら、基板ステージ６を水平方向に移動するとともにマス
クＭを別のマスクＭと交換し、１回目の露光領域とは異
なる露光領域に対して露光を行う。２回目の露光によっ
て転写されるパターンの像は１回目の露光によって転写
されたパターンの像とその周辺部を互いに重ね合わすよ
うに転写される。この２回目の露光時におけるブレード
４ａ、４ｂの移動速度及び変位開始位置も、工程２にお
いて設定されたものである。そして、用いられるべきマ
スクＭ全てによる露光が行われることによって、基板Ｗ
上には、先に転写されたパターンの像と後に転写された
パターンの像とが互いの周辺部を重ね合わせるように転
写される。なお、１回目と２回目との露光で、マスクＭ
の交換や露光エリアを変えて転写するように説明した
が、同じマスクで同じパターンを隣接する露光領域に転
写するようにしたり、同じマスクの異なるパターンを転
写するように２回目の露光を行うようにしてもよいこと
はいうまでもない。

【００４３】（工程４）次いで、照度センサ１０の計測
結果に基づき重ね合わせ部分の露光量と重ね合わせ部分
以外の露光量とを略一致させた状態で露光を施された基
板Ｗに対して現像処理が行われる。

【００４４】（工程５）現像処理を終えた基板Ｗは、線
幅測定機８によって、パターンの像の形状を計測され
る。この線幅計測機８は、マスクＭのパターンの像を投
影され現像処理を終えた基板Ｗ上のパターンの形状を計
測するためのものであって、一定光量領域Ｑ１、Ｑ２の
形状と、減光領域Ｒ１、Ｒ２の重ね合わせ部分のパター
ンの像の形状とを計測可能になっている。そして、線幅
計測機８によって検出された基板Ｗ上のパターンの形状
データ（線幅データ）は、制御部９に送出される。

【００４５】このとき、図６（ａ）に示すように、重ね
合わせ部分のパターンをＰｒ１、Ｐｒ２とした場合、基
板Ｗ上に形成されるパターンＰｒ１、Ｐｒ２の線幅は一
定となるはずである。つまり、図６（ｂ）、（ｃ）に示
されるように、露光領域Ｐ１、Ｐ２に対応する減光領域
Ｒ１、Ｒ２における位置ｃ１〜ｃ５の露光量は、それぞ
れパターンの外側に向かって比例的に減少し、パターン
Ｐｒ１、Ｐｒ２の重ね合わせ部分は、幅ｄを有する減光
領域Ｒ１、Ｒ２に一致するので、このときの合成露光量
の最大値は、図６（ｄ）のように各位置ｃ１〜ｃ５にお
いて均一となる。そして、このような露光を施された基
板Ｗを現像した場合、一定の露光量Ｑｃ（例えば、最大
露光量の５０％）を越えた部分が現像後も基板Ｗ上に残
留するようにレジスト特性を定めると、本来ならば、図
６（ｅ）に示すように、各断面位置ｃ１〜ｃ５でのパタ
ーンの幅は一定となるはずである。

【００４６】しかしながら、例えば、重ね合わせ部分に
おける１回目と２回目との露光位置がわずかにずれた場
合、レジスト感度の違いによって、現像後に形成される
パターンの像の形状が各部分において異なる場合があ
る。つまり、図７（ａ２）に示すように１回目と２回目
との露光位置がずれると、合成露光量は図７（ｂ２）に
示すようになり、図７（ａ１）、（ｂ１）に示すような
露光位置がずれていない状態の露光量の分布とは異な
る。したがって、一定の露光量Ｑｃ’を越えた部分が現
像後も基板Ｗ上に残留するようにレジスト特性を定める
と、図７（ｃ１）、（ｃ２）に示すように、基板Ｗ上に
形成されるパターンの形状（線幅）が異なる場合が生じ
る。また、基板上におけるパターンの像の重ね合わせ部
分の露光光の照射量の調整は、照度センサ１０の計測結
果に基づいて行われるので、この照度センサ１０に計測
精度誤差がある場合、重ね合わせ部分の各位置における
実際の露光光の照射量が異なる場合が生ずる。

【００４７】そこで、制御部９は、線幅計測機８の計測
結果に基づいて、重ね合わせ部分の線幅を目標値（重ね
合わせ部分以外の線幅）に一致させるように、照射量調
整装置４の動作を改めて設定する。

【００４８】（工程６、７）制御部９は、減光領域Ｒ
１、Ｒ２どうしの重ね合わせ範囲を変化させるように照
射量調整装置４を設定する。例えば、レジスト感度など
の違いによって、図８に示すように、現像後、減光領域
Ｒ１、Ｒ２の重ね合わせ領域におけるパターンの像の形
状の線幅ｍ１〜ｍ３が、目標値より細く形成された場合
について考える。すなわち、パターンの像を転写された
基板Ｗが現像処理を施された後、線幅測定機８によって
測定された減光領域Ｒ１、Ｒ２の重ね合わせ部分のパタ
ーンの線幅が目標値の線幅より細い場合、この実施形態
においては、一定の露光量Ｑｃを越えた部分（つまり、
より多く露光光が照射された部分）が、現像後も基板Ｗ
上に残留するようにレジスト特性が定められているの
で、制御部９は、この重ね合わせ部分の露光光をより多
く照射するように、照射量調整装置４の各ブレード４
ａ、４ｂの移動範囲を設定する。

【００４９】つまり、制御部９は、重ね合わせ部分のパ
ターンの像の線幅と、一定光量領域Ｑ１、Ｑ２における
パターンの像の線幅との線幅差を解析した上で、重ね合
わせ部分のパターンの像の線幅と、一定光量領域Ｑ１、
Ｑ２におけるパターンの像の線幅とを一致させるよう
に、各ブレード４ａ、４ｂの移動範囲を設定する。

【００５０】この場合、各一定光量領域Ｑ１、Ｑ２の大
きさ（ショットサイズ）を変更することによって、基板
Ｗ上でのパターンの重ね合わせ部分の合成露光量の調整
を行う。つまり、ブレード４ａ、４ｂの移動開始位置を
変化させることによって、一定光量領域Ｑ１、Ｑ２の範
囲を拡大させ、この変化された移動開始位置からブレー
ド４ａ、４ｂが移動される。

【００５１】すなわち、図９（ａ）に示すように、工程
２によって設定された開口Ｓによって形成される一定光
量領域Ｑ１、Ｑ２を拡大させるように、ブレード４ａ、
４ｂの移動開始位置を距離ａだけ変化させる。そして、
距離ａだけ移動開始位置を変化されたブレードは、移動
距離ｄだけ移動される。この移動距離ｄは、パターンの
重ね合わせ部分と重ね合わせ部分以外の各照度が一致す
るように設定された状態での移動距離と等しい。

【００５２】このとき、複数（２つ）のマスクＭに形成
されているパターンのうち、重ね合わせ部分に対応する
それぞれのパターンは同一に形成されている。

【００５３】こうして設定されたショットサイズによる
重ね合わせ部分の幅は、図９（ｂ）に示すようにｄ＋２
ａとなり、露光量の重ね合わせ部分の領域は、図９
（ｃ）に示すように大きく設定される。そして、図９
（ｄ）に示すように、重ね合わせ部分の合成露光量は、
重ね合わせ部分以外（一定光量領域Ｑ１、Ｑ２）の露光
量より多くなるように設定される。このとき、ブレード
４ａ（４ｂ）の移動速度は、工程２における設定時と変
更されておらず、速度勾配は一定に設定されている。し
がたって、一方の露光領域Ｐ１（又はＰ２）の減光領域
Ｒ１（又はＲ２）の減光特性（減光の勾配）は、工程２
での設定時と同じである。

【００５４】このようにして、重ね合わせ部分のパター
ンの像の線幅を形状計測機８によって計測し、この計測
結果が目標値より細い場合、重ね合わせ部分の露光量を
増加させるように照射量調整装置４が制御部９によって
制御される。

【００５５】このとき、制御部９は、予め求めておいた
各光学系及びレジスト特性における、露光光の照射量変
化量とパターンの像の形状変化量との関係に基づいて、
照射量調整装置４によって重ね合わせ部分の露光光の照
射量の調整を行う。

【００５６】この場合、露光光の照射量を任意に変化さ
せたときの、基板Ｗ上のパターンの像の形状（線幅）変
化量のデータを予め複数求め、この複数のデータ（デー
タテーブル）に基づいて、線幅測定機８の計測結果と目
標値（目標の線幅）とを一致させるように、重ね合わせ
部分のの露光光の照射量が調整される。すなわち、重ね
合わせ部分の露光光の照射量変化量と基板Ｗのパターン
の像の形状変化量（線幅変化量）との関係は、重ね合わ
せ部分における照射量変化量に対する基板Ｗのパターン
の像の形状変化量の実験的な同定結果に基づいて予め設
定することができる。

【００５７】上述のようなデータテーブルに基づいて、
制御部９は基板Ｗ上のパターンの像の線幅を目標の線幅
とするように照射量調整装置４に露光光の照射量の調整
を行わせる。つまり、線幅測定機８によるパターンの像
の線幅の計測結果と前記データテーブルに基づいて、重
ね合わせ部分のパターンの形状（線幅）が目標値となる
ように、照射量調整装置４によって減光領域Ｒ１、Ｒ２
のそれぞれの照射量が制御される。

【００５８】なお、上述したようなデータテーブルに基
づいて、重ね合わせ部分のの露光光の照射量変化量とこ
れに対する基板Ｗのパターンの像の形状変化量との関係
を関係式として求め、この関係式に基づいて、線幅測定
機８の計測結果から重ね合わせ部分の露光光の照射量を
調整してもよい。すなわち、照射量変化量と形状変化量
との関係の複数条件におけるデータを求め、このデータ
に対してフィッティングを行うことにより、関係式が求
められる。

【００５９】図１０は、この状態における重ね合わせ部
分の各位置における露光量分布及び現像後のパターンの
形状を示す図である。つまり、図１０（ｂ）に示すよう
に、位置ｃ２、ｃ３、ｃ４におけるショットＰ１の減光
領域Ｒ１の露光量は、図６に示したものより増加する。
同様に、図１０（ｃ）に示すように、位置ｃ２、ｃ３、
ｃ４におけるショットＰ２の減光領域Ｒ２の露光量は、
図６に示したものより増加する。したがって、重ね合わ
せ部分の合成露光量は、図１０（ｄ）に示すように、図
６に比べて増加する。

【００６０】この増加した合成露光量によって、重ね合
わせ部分の現像後の線幅は、図１０（ｅ）に示すように
太くなり、目標値と一致される。

【００６１】このように、基板Ｗ上に形成された重ね合
わせ部分のパターンの像の形状を形状計測系である形状
計測機８によって計測し、この計測結果に基づいて照射
量調整装置４を制御し、この照射量調整装置４の調整に
よって重ね合わせ部分の露光光の照射量を調整すること
によって、パターンの像の形状の線幅は、目標値の線幅
と一致するように調整される。

【００６２】なお、隣接するショットどうしにおいて、
例えば片側の露光領域Ｐ１（又はＰ２）のみの周辺部の
移動を行ってもよい。つまり、いずれか一方の露光領域
Ｐ１におけるブレードの変位開始位置を初期状態とし、
もう一方の露光領域Ｐ２におけるブレードの変位開始位
置を変更して重ね合わせ部分の露光量の調整を行うこと
ももちろん可能である。この場合の重ね合わせ部分の幅
はｄ＋ａとなる。

【００６３】一方、図１１に示すように、現像後、減光
領域Ｒ１、Ｒ２の重ね合わせ部分におけるパターンの像
の形状の線幅ｎ１〜ｎ３が、目標値より太く形成された
場合、制御部９は、減光領域Ｒ１、Ｒ２どうしの重ね合
わせ範囲を変化させるように、照射量調整装置４を設定
する。

【００６４】すなわち、線幅測定機８によって測定され
たパターンＰｒ１、Ｐｒ２の重ね合わせ部分の線幅が目
標値より太い場合、制御部９はこの重ね合わせ部分の露
光光をより少なく照射するように照射量調整装置４の各
ブレード４ａ、４ｂの移動範囲を設定する。

【００６５】つまり、図１２（ａ）に示すように、一定
光量領域Ｑ１、Ｑ２を縮小するように、ブレード４ａ、
４ｂの移動開始位置を距離ｂだけ変化させる。そして、
距離ｂだけ移動開始位置を変化されたブレードは、移動
距離ｄだけ移動される。

【００６６】このように設定されたショットサイズによ
る重ね合わせ部分の幅は、図１２（ｂ）に示すようにｄ
−２ｂとなり、露光量の重ね合わせ部分は、図１２
（ｃ）に示すように小さくなる。そして、図１２（ｄ）
に示すように、重ね合わせ部分の合成露光量は重ね合わ
せ部分以外の露光量（一定光量領域Ｑ１、Ｑ２）より少
なくなるように設定される。このとき、ブレード４ａ、
４ｂの移動速度及び移動距離ｄは工程２における設定時
と同じである。

【００６７】このようにして、重ね合わせ部分のパター
ンの像の線幅を形状計測機８によって計測し、この計測
結果が目標値より太い場合、重ね合わせ部分の露光量を
減少させるように照射量調整装置４が制御部９によって
制御される。

【００６８】図１３は、この状態における重ね合わせ部
分の各位置における露光量分布及び現像後のパターンの
形状を示す図である。つまり、図１３（ｂ）に示すよう
に、位置ｃ２、ｃ３、ｃ４における減光領域Ｒ１の露光
量は図６に示したものより減少する。同様に、図１３
（ｃ）に示すように、位置ｃ２、ｃ３、ｃ４における減
光領域Ｒ２の露光量は図６に示したものより減少する。
したがって、重ね合わせ部分の合成露光量は図１３
（ｄ）に示すように図６に比べて減少する。

【００６９】この減少された合成露光量によって、重ね
合わせ部分の現像後の線幅は、図１３（ｅ）に示すよう
に細くなり、目標値と一致される。

【００７０】なおこの場合、いずれか一方の露光領域Ｐ
１（又はＰ２）のショットサイズを縮小させるように設
定してもよい。このとき、重ね合わせ部分の幅はｄ−ｂ
となる。

【００７１】ところで、工程７におけるブレードの移動
距離ｄは、工程２で設定された値を用いて、すなわち、
減光領域Ｒ１（又はＲ２）の大きさは一定とされ、この
一定領域とされた減光領域Ｒ１と減光領域Ｒ２との重ね
合わせ範囲を、所定値（例えば距離ａ又はｂ）だけ変化
させることによって、重ね合わせ部分の露光光の照射量
の調整を行っている。しかしながら、この移動距離ｄ
（すなわち、減光領域Ｒ１又はＲ２の大きさ）は変更可
能である。

【００７２】この場合、隣接するパターンＰｒ１、Ｐｒ
２どうしの重ね合わせ部分における継ぎ目部分の変化の
程度は、パターンＰｒ１、Ｐｒ２の重複部分の幅（すな
わち移動距離ｄ）を大きく取るほど緩やかとなる。但
し、余りに幅ｄを大きくすると画面合成数が増えて効率
が低下することから、幅ｄは一般的に５〜１０ｍｍ程度
に設定される。なおこの場合、複数のマスクＭに形成さ
れているパターンのうち重ね合わせ部分に対応するそれ
ぞれのパターンは同一に且つ幅ｄより大きめに形成され
ている。そして、ブレードの変位開始位置の変更値であ
る距離ａ（又はｂ）は、数μｍ（例えば２〜３μｍ）程
度に設定されるので、ショットサイズを距離ａ（又は
ｂ）だけ変位させても、パターン形成には影響が及ぼさ
れないようになっている。

【００７３】また、上述の方法は、減光領域Ｒ１（Ｒ
２）における露光光の照射量の勾配を比例的に、つま
り、ブレードの移動速度を一定とし、このブレードの移
動開始位置を変更することによって、減光領域Ｒ１（Ｒ
２）おける露光光の照射量を調整を行うものであった
が、ブレードの移動速度を連続的に変化させることによ
り、減光領域Ｒ１（Ｒ２）における露光光の照射量の勾
配を任意に設定することができる。これは、重ね合わせ
部分のある位置のみ（例えば位置ｃ３のみ）におけるパ
ターンの形状の線幅を変化させたい場合に有効である。
すなわち、この位置に対応する部分を移動中のブレード
の移動速度を変化させることにより、この位置における
露光量が変化されるので、パターンの線幅が調節可能と
なる。

【００７４】例えば、重ね合わせ部分の中心位置（例え
ば位置ｃ３）の線幅が目標値より細い場合、この位置に
対応する露光量を多くしてやればよい。すなわち、図１
４（ａ）に示すように、ブレードの移動速度を、位置ｃ
３に対応する部分で速めることによって、重ね合わせ部
分の中心位置に相当する露光光の照射量は多くなる。一
方、重ね合わせ部分である減光領域Ｒ１、Ｒ２の始点及
び終点付近におけるブレードの移動速度を低速に設定す
ることにより、この部分に相当する位置（例えば位置ｃ
１、ｃ５）の露光量は低減される。

【００７５】このような速度勾配によって移動されるブ
レードによる重ね合わせ部分の合成露光量は、図１４
（ｂ）に示すように、重ね合わせ部分の中心位置におい
て多くなる。したがって、重ね合わせ部分の中心位置の
パターンの形状の線幅は太く形成される。そして、重ね
合わせ部分の始点及び終点（位置ｃ１、ｃ５）における
露光量を少なく設定することによって、この部分におけ
る露光量は一定光量領域Ｑ１、Ｑ２と略一致される。こ
の場合、ブレードの変位開始位置を変更することなく、
重ね合わせ部分の露光量を任意に調整することができ
る。

【００７６】一方、重ね合わせ部分におけるパターンの
線幅が、目標値より太い場合には、この線幅の太い位置
に対応する位置において、ブレードの移動速度を低速に
し、この部分に対応する基板Ｗ上への露光光の照射量を
低減することによって、重ね合わせ部分のパターンの線
幅を細くすることができる。

【００７７】このように、露光に同期して変位するブレ
ードの移動速度の速度勾配を任意に設定可能とすること
によって所望の位置のみにおける線幅の調整が可能とな
る。

【００７８】次に、図１５、１６、１７を用いて、本発
明に関する露光方法及び露光装置の第２実施形態につい
て説明する。これらの図において、露光装置５０は、第
１実施形態に示した露光装置１と同様、光源２１からの
露光光をマスクＭに照明する照明光学系２と、マスクＭ
を保持するマスクステージ５と、光束で照明されたマス
クＭのパターンの像を基板Ｗ上に投影する投影光学系３
と、基板Ｗを保持する基板ホルダ６ａと、この基板ホル
ダ６ａを支持する基板ステージ６とを備えている。ま
た、照明光学系２は、超高圧水銀ランプからなる光源２
１からの光束を集光するための楕円鏡２２と、この楕円
鏡２２によって集光され反射鏡２４から入射される光束
のうち露光に必要な波長のみを通過させる波長フィルタ
２５と、この波長フィルタ２５を通過した照明光を均一
な照度分布の光束に調整するフライアイインテグレータ
２６と、反射鏡２８及びレンズ系２９とを備えている。

【００７９】フライアイインテグレータ２６とレンズ系
２９に照明光を導く反射鏡２８との間には、照明光学系
２内に配され、光束を通過させる開口Ｓの面積を調整し
てこの光束によるマスクＭの照明範囲を規定する照射量
調整装置４０が設けられている。照射量調整装置４０
は、フライアイインテグレータ２６から入射される光束
のうち開口Ｓを通過させた光束のみをレンズ系２９に送
るようになっている。この照射量調整装置４０の開口Ｓ
により規定されたパターンの像がレンズ系２９を介して
マスクＭ上に結像し、これにより基板Ｗの特定領域にマ
スクＭのパターン像が露光される。

【００８０】照射量調整装置４０は、第１実施形態同
様、平面Ｌ字状に屈曲する一対の遮光部（ブレード）４
０ａ、４０ｂを照明光の光軸と直交させた状態で組み合
わせて矩形状の開口Ｓを生じさせるものである。これら
のブレード４０ａ、４０ｂは遮光部変位装置７によって
光軸と直交する面内で移動可能とされており、これらブ
レード４０ａ、４０ｂの位置の変化に伴って開口Ｓの大
きさが変化する。

【００８１】これらブレード４０ａ、４０ｂの表面に
は、それぞれＮＤフィルタ（減光部材）４１ａ、４１ｂ
が一体的に取り付けられている。このとき、ＮＤフィル
タ４１ａ、４１ｂの開口Ｓ側の端部は、ブレード４０
ａ、４０ｂよりも所定量突出させて設置されている。そ
して、ＮＤフィルタ（減光部材）４１ａ、４１ｂを含ん
だブレード４０ａ、４０ｂによって、遮光部が形成され
ている。

【００８２】図１７の形状１又は形状２に示すように、
ＮＤフィルタ４１ａ、４１ｂのブレード４０ａ、４０ｂ
からの突出部分には、ブレード４０ａ、４０ｂからの突
出量に比例して薄くなるように濃度フィルタが形成さ
れ、これにより照射量調整装置４における照明光の透過
率は、開口Ｓ上で１００％、開口Ｓの周辺部では開口Ｓ
の中心から離れるほど比例的に減少して、ブレード４０
ａ、４０ｂのエッジ位置にて０％となる。

【００８３】ＮＤフィルタ４１ａ、４１ｂのブレード４
０ａ、４０ｂからの突出量Ｌは開口Ｓの全周において一
定とされ、これにより開口Ｓの周辺部での減光特性は、
ＮＤフィルタ４１ａ、４１ｂが重なり合う開口Ｓの対角
コーナー部分を除く全周において等しくなっている。な
お、突出量Ｌは、開口Ｓの対向する辺どうしが等しくな
っていればよい。

【００８４】このような露光装置５０によって、基板Ｗ
に対して露光を行う場合、第１実施形態同様、まず、基
板ホルダ６ａに基板Ｗを保持させない状態で複数のマス
クＭを用いて異なる露光領域に対して露光を行い、重ね
合わせ部分の露光量及び重ね合わせ部分以外の露光量を
照度センサ１０によって計測する。

【００８５】次いで、照度センサ１０の計測結果に基づ
いて、重ね合わせ部分の各位置及び重ね合わせ部分以外
の露光量を一致させるように照射量調整装置４０の動作
が制御部９によって設定される。すなわち、第１実施形
態に示した減光領域Ｒ１、Ｒ２は、ＮＤフィルタ４１
ａ、４１ｂのうちブレード４０ａ、４０ｂから突出した
部分によって形成されるようになっており、このＮＤフ
ィルタ４１ａ、４１ｂを備えたブレード４０ａ、４０ｂ
の位置を変化させることによって、減光領域Ｒ１とＲ２
との重ね合わせ範囲が変化されるようになっている。そ
して、重ね合わせ部分の露光量と重ね合わせ部分以外の
露光量とを一致させるように、制御部９は、ＮＤフィル
タ４１ａ、４１ｂを備えたブレード４０ａ、４０ｂの位
置を設定する。

【００８６】そして、ＮＤフィルタ４１ａ、４１ｂを備
えたブレード４０ａ、４０ｂによって形成される開口Ｓ
には、光源２１からの露光光が通過される。このとき、
ブレード４０ａ、４０ｂは、設定された位置に固定状態
となっており、したがって、開口Ｓの大きさは一定に設
けられている。マスクＭは、開口Ｓによって照明領域を
規定され、基板Ｗ上のパターンの像は、濃度フィルタ４
１ａ、４１ｂを備えた開口Ｓによって周辺部を減光され
る。

【００８７】そして、１つのマスクＭのパターンの像の
基板Ｗへの転写が終了したら、基板ステージ６を水平方
向に移動するとともに、この１回目の露光で使用された
マスクＭと、１回目の露光領域とは異なる露光領域に形
成されるべきパターンを備えた新たなマスクＭとを交換
する。２回目の露光によって転写されるパターンの像は
１回目の露光によって転写されたパターンの像とその周
辺部を互いに重ね合わすように転写される。こうして、
第１実施形態同様、基板Ｗ状における重ね合わせ部分の
露光量と、重ね合わせ部分以外の露光量とを一致させた
状態で露光が行われる。

【００８８】次いで、この基板Ｗに対して現像処理が施
され、現像処理を終えた基板Ｗは、重ね合わせ部分と重
ね合わせ部分以外に形成されたパターンの形状（線幅）
を線幅測定機８によって計測される。線幅測定機８は、
計測した線幅データを制御部９に送出する。制御部９
は、線幅測定機８の計測結果に基づいて照射量調整装置
４によって、重ね合わせ部分に相当する減光領域Ｒ１、
Ｒ２の露光光の照射量を調整する。

【００８９】例えば、重ね合わせ部分の線幅が、図８に
示すように目標値より細い場合において、一定の露光量
Ｑｃを越えた部分（つまり、より多く露光光が照射され
た部分）が現像後も基板Ｗ上に残留するようにレジスト
特性が定められているとすると、重ね合わせ部分により
多くの露光光を照射することによって、重ね合わせ部分
の線幅は目標値の線幅となる。

【００９０】このとき、開口Ｓを拡大するようにブレー
ド４０ａ、４０ｂが変位される。すなわち、ＮＤフィル
タ４１ａ、４１ｂを備えたブレード４０ａ、４０ｂを開
口Ｓの中心側から外側に向かって距離ａだけ移動させる
ことにより、図９に示すように、一定光量領域Ｑ１、Ｑ
２の大きさは距離ａに対応する大きさだけ拡大される。
開口Ｓは距離ａだけ変位された状態で固定されるブレー
ド４０ａ、４０ｂによって形成される。この場合、図９
における移動距離ｄは、ＮＤフィルタ４１ａ、４１ｂの
ブレード４０ａ、４０ｂからの突出量Ｌに相当する。

【００９１】そして、この状態で基板Ｗに対して露光光
を照射することにより、重ね合わせ部分の合成露光量
は、図９（ｄ）に示すように増加される。したがって、
この重ね合わせ部分におけるパターンの線幅は太くなっ
て目標値に略一致される。

【００９２】一方、重ね合わせ部分の線幅が目標値より
太い場合、開口Ｓを縮小させるようにブレード４０ａ、
４０ｂを変位させこの状態において露光を行う。すなわ
ち、ＮＤフィルタ４１ａ、４１ｂを備えたブレード４０
ａ、４０ｂを開口Ｓの外側側から中心側に向かって距離
ｂ移動させることにより、図１２に示すように、一定光
量領域Ｑ１、Ｑ２の大きさは距離ｂに対応する大きさだ
け縮小される。開口Ｓは距離ｂだけ変位された状態で固
定されるブレード４０ａ、４０ｂによって形成される。
この場合、図１２における移動距離ｄは、ＮＤフィルタ
４１ａ、４１ｂのブレード４０ａ、４０ｂからの突出量
Ｌに相当する。

【００９３】そして、この状態で基板Ｗに対して露光光
を照射することにより、重ね合わせ部分の合成露光量
は、図１２（ｄ）に示すように減少される。したがっ
て、この重ね合わせ部分におけるパターンの線幅は細く
なって目標値に略一致される。

【００９４】なお、このＮＤフィルタ４１ａ、４１ｂの
減光特性は、開口Ｓの中心から離れるほど比例的に減光
させるほかに、減光領域の端部位置の減光を強く設定し
たりなど、任意に設定することが可能である。例えば、
ＮＤフィルタ４１ａ、４１ｂのブレード４０ａ、４０ｂ
から突出する部分の形状を断面円弧状にすることによ
り、ＮＤフィルタ４１ａ、４１ｂの減光特性を、開口Ｓ
の中心から曲線的に変化させることができる。

【００９５】減光部材（ＮＤフィルタ）を用いた重ね合
わせ部分の露光量の調整は、ＮＤフィルタを備えたブレ
ードを距離ａ（又はｂ）変位させる方法の他に、他の濃
度特性を備えたＮＤフィルタに交換することによって行
うこともできる。あるいは、突出量Ｌを変化させること
によって行うこともできる。

【００９６】ＮＤフィルタ４１ａ、４１ｂを備えたブレ
ード４０ａ、４０ｂの変位される距離ａ（又はｂ）の設
定、ＮＤフィルタの減光特性の変更は、予め求めておい
た基板Ｗに対する露光光の照射量変化量とパターンの像
の形状変化量との関係に基づいて行われる。具体的に
は、前述したように、露光光の照射量を任意に変化させ
たときの基板Ｗ上のパターンの像の形状（線幅）変化量
のデータを予め複数求め、この複数のデータ（データテ
ーブル）に基づいて行うことができる。あるいは、上述
したようなデータテーブルに基づいて露光光の照射量と
形状変化量との関係式を求め、この関係式に基づいて線
幅計測機８の計測結果から重ね合わせ部分の露光光の照
射量を調整してもよい。

【００９７】減光部材としては、一般の光学的は減光フ
ィルタで構成するだけではなく、液晶やＥＣ等の手段を
用いて構成してもよい。また、レンズの焦点をずらして
開口Ｓのエッジ像をぼかすことでも減光が可能である。
すなわち、従来の遮光部に加えて第２の遮光部を光軸方
向にずらして設け、第２の遮光部の開口の像をマスク上
でぼかすことで減光させてもよい。

【００９８】図１８は、基板Ｗ上を複数（６つ）の矩形
状の露光領域Ｒａ〜Ｒｆに分割してパターンＰｒを合成
する例を示すものである。この場合の露光は各露光領域
Ｒａ〜Ｒｆに対応するマスクＭａ〜Ｍｆを順に用いて行
われる。なお、マスクＭａ〜Ｍｆは画面合成時の重ね合
わせ部分のみが同一のパターンを有するように設けられ
ている。

【００９９】この場合、マスクＭａ〜Ｍｆの周囲には、
図１９に示すように、光の通過を完全に阻止する透過率
０％の遮光帯ＩＢが形成される。露光領域Ｒａ〜Ｒｆの
各境界部分は所望量（上述のｄ又はＬ）重ね合わせら
れ、ブレード４ａ、４ｂは、移動によって形成される減
光領域と露光領域Ｒａ〜Ｒｆの重複部分と一致させるよ
うに各回の露光時に位置決めされる。

【０１００】すなわち、露光領域Ｒａを露光する場合、
図１８（ａ）及び図１９中、マスクＭａの右辺及び下辺
側に位置するブレード４ｂは、その減光領域が遮光帯Ｉ
Ｂから突出するように位置決めされ、マスクＭａの左辺
及び上辺側に位置するブレード４ａは、遮光帯ＩＢ内へ
完全に後退するように位置決めされる。同様に、図示は
しないが、露光領域Ｒｂを露光する場合、マスクＭｂの
右辺、左辺及び下辺側に位置するブレードはその減光領
域が遮光帯ＩＢから突出するように位置決めされ、マス
クＭｂの上辺側に位置するブレードは遮光帯ＩＢ内へ完
全に後退するように位置決めされる。以下、同様に、マ
スクＭｃの左辺及び下辺側に位置するブレードは遮光帯
ＩＢから突出されるとともに右辺及び上辺側に位置する
ブレードは遮光帯ＩＢ内へ後退され、マスクＭｄの右辺
及び上辺側に位置するブレードは遮光帯ＩＢから突出さ
れるとともに左辺及び下辺に位置するブレードは遮光帯
ＩＢ内へ後退され、マスクＭｅの左辺、右辺及び上辺側
に位置するブレードは遮光帯ＩＢから突出されるととも
に下辺に位置するブレードは遮光帯ＩＢ内へ後退され、
マスクＭｆの左辺及び上辺側に位置するブレードは遮光
帯ＩＢから突出されるとともに右辺及び下辺に位置する
ブレードは遮光帯ＩＢ内へ後退されている。すなわち、
各露光領域Ｒａ〜Ｒｆの重ね合わせ部分に位置するブレ
ードは、遮光帯ＩＢから突出するように位置決めされ、
重ね合わせられない部分（つまり、パターンＰｒの周辺
部）に位置されるブレードは、遮光帯ＩＢ内へ完全に後
退するように位置決めされる。

【０１０１】このようにして、各露光領域Ｒａ〜Ｒｆを
露光された基板Ｗは、現像処理後、各重ね合わせ部分の
線幅を線幅測定機８によって計測される。このときの計
測結果が、例えば図１８（ａ）に示すように、露光領域
ＲａとＲｂとの重ね合わせ部分Ｇａｂの線幅は目標値通
り、以下、Ｇｂｃの線幅は目標値より太い、Ｇａｄの線
幅は目標値より太い、Ｇｂｅの線幅は目標値より細い、
Ｇｃｆの線幅は目標値より細い、Ｇｄｅの線幅は目標値
より太い、Ｇｅｆの線幅は目標値より細いとなった場合
について説明する。

【０１０２】例えば、重ね合わせ部分Ｇａｄの線幅が目
標値より太い場合、より多く露光光が照射された部分が
現像後も基板Ｗ上に残留するようにレジスト特性が定め
られているとすると、重ね合わせ部分により多くの露光
光を照射するために、重ね合わせ部分Ｇａｄに対応する
位置にあるブレードは、図１８（ｂ）に示すように、そ
れぞれの開口Ｓａ、Ｓｄの外側から中心側に向かって、
すなわち開口Ｓａ、Ｓｄを小さくするように矢印ｙａ、
ｙｄ方向に変位開始位置を変更され、この変更された変
位開始位置から移動が開始される。同様に、線幅が目標
値より太い重ね合わせ部分に対応する位置にあるブレー
ドは、変位開始位置をそれぞれの開口の外側から中心側
にむかって変更され、線幅が目標値より細い重ね合わせ
部分に対応する位置にあるブレードは、変位開始位置を
それぞれの開口の中心側から外側にむかって変更され、
それぞれ露光に同期して移動を開始される。

【０１０３】このように、基板Ｗに複数の露光領域の周
辺部を重ね合わせつつ露光を行う場合において、各重ね
合わせ部分の線幅は確実に一致される。

【０１０４】なお、１枚のマスクＭに複数種類のパター
ンを形成し、基板Ｗの露光領域の変更に連係して照射量
調整装置４によってマスクＭ内の照明領域を変更して
（異なるパターン領域に変更して）画面合成を行っても
よい。

【０１０５】また、本実施形態の露光装置として、マス
クと基板とを同期移動してマスクのパターンを露光する
走査型の露光装置にも適用することができる。なお、本
実施形態では、パターンの像の周辺部どうしの互いの重
ね合わせ部分における露光量を周辺部で減少させる方法
として、ブレード４ａ、４ｂを移動することで説明した
が、ブレード４ａ、４ｂの端部に濃度フィルタを重ね合
わせて周辺部で露光量を減少させるように構成してもよ
い。この際、ブレード４ａ、４ｂの位置と濃度フィルタ
の位置とを一体的に変えることにより、重ね合わせ部分
の領域をずらし、パターンの線幅が一定となるように露
光光の照射量を調整してもよい。なお、本実施形態で
は、感光基板に塗布されたフォトレジストにマスクのパ
ターンを投影し、パターンが露光される。その後、現像
プロセスにおいて露光光により露光させた部分が硬化
し、露光光が照射されていない部分が溶解してなくなる
ネガ型フォトレジストを用いた場合でのパターン形状と
露光量との関係について説明を行った。したがって、現
像プロセスにおいて露光光により露光された部分が溶解
してフォトレジストのパターンが形成されるポジ型フォ
トレジストの場合には、パターン形状の細り太りと露光
量との関係は逆になることは言うまでもない。また、フ
ォトレジストで形成されるパターン形状を測定して重ね
合わせ部分の露光量を最適にする装置及び方法について
説明したが、これに限らず、フォトレジストのパターン
に基づきエッチング処理を行い形成された実パターンの
線幅を形状計測機８や別置きされた形状測定装置などで
測定し、その線幅に基づいて、露光装置での露光量を設
定するようにしてもよい。

【０１０６】本実施形態の露光装置として、マスクと基
板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板
を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート
型の露光装置にも適用することができる。

【０１０７】本実施形態の露光装置として、投影光学系
を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクの
パターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用す
ることができる。

【０１０８】露光装置の用途としては半導体製造用の露
光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプ
レートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光
装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも
広く適当できる。

【０１０９】本実施形態の露光装置の光源は、ｇ線（４
３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレー
ザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎ
ｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電
子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、
電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型の
ランタンヘキサボライト（LaB6）、タンタル（Ta）を用
いることができる。さらに、電子線を用いる場合は、マ
スクを用いる構成としてもよいし、マスクを用いずに直
接基板上にパターンを形成する構成としてもよい。

【０１１０】投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍
および拡大系のいずれでもよい。

【０１１１】投影光学系としては、エキシマレーザなど
の遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの
遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ２レーザやＸ線を用
いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（レチ
クルも反射型タイプのものを用いる）、また、電子線を
用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器か
らなる電子光学系を用いればいい。なお、電子線が通過
する光路は真空状態にすることはいうまでもない。

【０１１２】基板ステージやマスクステージにリニアモ
ータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上
型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁
気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、
ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設
けないガイドレスタイプでもよい。

【０１１３】ステージの駆動装置として平面モ−タを用
いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニット
のいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電
機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に
設ければよい。

【０１１４】基板ステージの移動により発生する反力
は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているよ
うに、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃が
してもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装
置においても適用可能である。

【０１１５】マスクステージの移動により発生する反力
は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているよ
うに、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃が
してもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装
置においても適用可能である。

【０１１６】以上のように、本願実施形態の露光装置
は、本願特許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。

【０１１７】半導体デバイスは、図２０に示すように、
デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この
設計ステップに基づいたマスクを製作するステップ２０
２、シリコン材料から基板（ウェーハ）を製造するステ
ップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスク
のパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０４、
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）２０５、検査ステッ
プ２０６等を経て製造される。

【０１１８】

【発明の効果】本発明の露光方法及び露光装置によれ
ば、基板に形成されたパターンの像の形状を計測し、こ
の計測結果に基づいて重ね合わせ部分の露光光の照射量
が調整されるので、照度センサの計測精度誤差や、レジ
スト感度の違い等の影響を受けずに、重ね合わせ部分の
パターンの像の形状を目標値に一致させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の第１実施形態を示す構成図
である。

【図２】図１の照射量調整装置を説明するための図であ
る。

【図３】図１の照射量調整装置を説明するための図であ
る。

【図４】図１の照射量調整装置を説明するための図であ
る。

【図５】基板上でのパターンの像と露光量との関係を説
明するための図である。

【図６】基板上でのパターンの像と露光量との関係を説
明するための図である。

【図７】基板上でのパターンの形状が目標値と異なる場
合を説明するための図である。

【図８】形状計測系によって計測された基板上のパター
ンの像の形状を説明するための図である。

【図９】基板上でのパターンの像と露光量との関係を説
明するための図である。

【図１０】基板上でのパターンの像と露光量との関係を
説明するための図である。

【図１１】形状計測系によって計測された基板上のパタ
ーンの像の形状を説明するための図である。

【図１２】基板上でのパターンの像と露光量との関係を
説明するための図である。

【図１３】基板上でのパターンの像と露光量との関係を
説明するための図である。

【図１４】遮光部の移動速度と基板上の露光量との関係
を説明するための図である。

【図１５】本発明の露光装置の第２実施形態を示す構成
図である。

【図１６】図１５の照射量調整装置を説明するための図
である。

【図１７】図１５の照射量調整装置を説明するための図
である。

【図１８】基板上に複数の露光領域が重ね合わされる様
子を説明するための図である。

【図１９】図１８の各露光領域を形成するマスクと遮光
部との位置関係を説明するための図である。

【図２０】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフロ
ーチャート図である。

【符号の説明】

１、５０ 露光装置 ２ 照明光学系 ３ 投影光学系 ４、４０ 照射量調整装置 ４ａ、４ｂ ブレード（遮光部） ７ 遮光部変位装置 ８ 形状計測機（形状計測系） ９ 制御部（制御系） １０ 照度センサ（照射量計測系） ４０ａ、４０ｂ ブレード（遮光部） ４１ａ、４１ｂ ＮＤフィルタ（減光部材） ｄ 移動距離 Ｐ１、Ｐ２ 露光領域 Ｒ１、Ｒ２ 減光領域 Ｓ 開口

フロントページの続き (72)発明者 松浦 敏男 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 Ｆターム(参考） 5F046 AA11 BA03 CA02 CB02 CB05 CB06 CB08 CB13 CB23 CC01 CC03 CC16 DA02 DA11 DB01 DB10 DB12 DC02 DC12

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光光で照明されたマスクのパターンの
   像を基板上に転写するに際して、先にこの基板上に転写
   されたパターンの像に対して露光領域の周辺部どうしを
   重ね合わせるようにした露光方法において、 前記基板上に形成された重ね合わせ部分のパターンの像
   の形状に基づいて、このパターンの像の形状が目標値と
   なるように前記重ね合わせ部分の露光光の照射量を調整
   することを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の露光方法において、 パターンの像の前記周辺部における露光光の照射量をこ
   のパターンの像の中心から離れるほど減少させるように
   設定するとともに、この周辺部どうしの重ね合わせ範囲
   を変化させることにより、前記重ね合わせ部分の露光光
   の照射量の調整を行うことを特徴とする露光方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の露光方法におい
   て、 前記露光領域は、遮光部により決定され、 前記周辺部の露光光の照射量は、露光に同期して変位す
   る前記遮光部の移動速度を連続的に変化させることによ
   って設定されることを特徴とする露光方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の露光方
   法において、 前記露光領域は、減光部材を含む遮光部により決定さ
   れ、 前記周辺部の露光光の照射量は、前記パターンの像の中
   心から離れるほど透過率を減少させる減光特性を備えた
   減光部材を用いて、前記減光部材で形成される重ね合わ
   せ部分の領域を変化させて照射量の調整を行うことを特
   徴とする露光方法。
5. 【請求項５】 光源からの露光光をマスクに照明する照
   明光学系と、 前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学
   系とを備え、 前記パターンの像の周辺部どうしを互いに重ね合わせつ
   つ基板上に転写する露光装置において、 前記重ね合わせ部分の露光光の照射量を調整可能な照射
   量調整装置と、 前記基板上に形成された重ね合わせ部分のパターンの像
   の形状を計測する形状計測系と、 前記形状計測系による計測結果に基づき、前記基板上に
   形成された重ね合わせ部分のパターンの像の形状が目標
   値となるように前記照射量調整装置を制御する制御系と
   を備えることを特徴とする露光装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の露光装置において、 前記照射量調整装置は、前記露光光によって照明される
   前記マスク上の領域を任意に設定可能とする遮光部と、 露光に同期して前記パターンの像の周辺部の露光光の照
   射量をこのパターンの像の中心から離れるほど減少させ
   るように前記遮光部を変位させる遮光部変位装置とを備
   えることを特徴とする露光装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の露光装置において、 前記遮光部変位装置は、前記遮光部の変位開始位置を任
   意に設定可能であることを特徴とする露光装置。
8. 【請求項８】 請求項６又は７に記載の露光装置におい
   て、 前記遮光部変位装置は、前記遮光部の変位速度を任意に
   設定可能であることを特徴とする露光装置。
9. 【請求項９】 請求項５に記載の露光装置において、 前記照射量調整装置は、前記露光光を通過させる開口の
   周縁に配置されて前記開口の中心から離れるほど透過率
   を減少させる減光部材と、 この減光部材の位置を調整する減光部材位置調整装置と
   を備えることを特徴とする露光装置。
10. 【請求項１０】 請求項５〜９のいずれかに記載の露光
    装置において、 前記基板上に照射されるパターンの像の重ね合わせ部分
    の露光光の照射量と前記重ね合わせ部分以外の露光光の
    照射量とを計測する照射量計測系を備えることを特徴と
    する露光装置。