JP2004311896A

JP2004311896A - Method and equipment for exposure, process for fabricating device, and mask

Info

Publication number: JP2004311896A
Application number: JP2003106699A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Irie; 信行入江
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2004-11-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce unevenness in light exposure even if some regularity is left locally in the image of a dimmer filter when a plurality of patterns are exposed to overlap partially using the dimmer filter produced to have a specified transmissivity distribution. <P>SOLUTION: Pattern images of master reticles RA-RD are exposed sequentially onto a photosensitive substrate through a density filter 55 while patching the screens to overlap partially. When the pattern of each master reticle RA-RD is exposed onto the photosensitive substrate with regularity being left at the patch parts 55a-55d of the density filter 55, exposure is repeated a plurality of times while altering relative positional relation of the patch parts 55a-55d and the photosensitive substrate. On the other hand, the density filter 55 is oscillated when the pattern of each master reticle RA-RD is exposed onto the photosensitive substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマスク、半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程で使用される露光技術に関し、更に詳しくは複数個のパターンを画面継ぎを行いながら転写（つなぎ露光）してより大きなパターンを露光する露光技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体集積回路は、一般にマスクとしての一枚のレチクルのパターンを基板としてのウエハ上の各ショット領域に転写する工程を繰り返すことによって製造されていた。これに対して最近、大型化した半導体デバイスの製造を行うために、転写すべき一つの回路パターンの原版パターンを複数枚のレチクルのパターンに分割し、この複数枚のレチクルのパターンをウエハ上の一つのショット領域に画面継ぎを行いながら転写する露光方法、即ちつなぎ露光する露光方法も用いられている。つなぎ露光は、「画角合成」とも呼ばれている。
【０００３】
また、従来の実際に露光工程で使用されるレチクル（ワーキングレチクル）は、一般にガラス基板上に金属膜を形成し、この上のレジスト層に電子線描画装置によってデバイスパターンを直接描画した後、現像及びエッチング等の処理を施すことによって製造されていた。しかしながら、デバイスの大型化に対応してレチクルを大型化した場合に、その１枚のレチクルの全パターンを電子線描画装置で描画するのは、長い描画時間を要するために製造コストが上昇する。そこで、特に大型のワーキングレチクルについては、電子線描画装置を用いて製造した複数枚のマスクーレチクルのパターンを、１枚のガラス基板上に画面継ぎを行いながら縮小して露光することによって製造する方法も用いられている。
【０００４】
このように複数枚のレチクルのパターンのつなぎ露光を行って、１つのデバイス又は１枚のレチクルを製造する場合には、隣接するパターンの継ぎ部（境界部）でのパターンの切断を防止する必要がある。そこで、ステッパー等の投影露光装置を用いてつなぎ露光を行う際には、隣接するパターンの像の所定幅の周辺部を外側に向かって次第に透過率が減少する減光フィルタを介して重ね合わせて露光する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開（ＷＯ）第００／０５９０１２号パンフレット（図４、図７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く画面継ぎを行いながら露光を行う際には、従来より継ぎ部で減光フィルタを介して二重露光を行っていた。また、従来の減光フィルタの外側に向かって次第に透過率が減少する部分は、例えばガラス基板上に電子線描画装置を用いて多数の微細なドットパターンを局所的にはランダムで、かつ全体として所定の傾向で透過率が変化するような配置で描画することによって形成されていた。また、その減光フィルタは、例えばレチクルのパターン面との共役面に対して或る程度デフォーカスした面に配置されるため、個々のドットパターンの像がデバイス又はレチクル用の基板上にそのまま転写されることはない。
【０００７】
しかしながら、その減光フィルタの多数の微細なドットパターンの配置に或る程度の規則性が残存している場合があり、このような減光フィルタを用いて画面継ぎを行うと、隣接するパターンの継ぎ部において、露光量むらが生じるという不都合があった。このような露光量むらは、最終的に形成される回路パターンの線幅の設計値からのずれの一つの要因となる恐れがあり、更にデバイス又はマスクの歩留まり低下を招く恐れもある。
【０００８】
本発明は斯かる点に鑑み、例えば複数のパターンを画面継ぎを行いながら露光する場合のように、所定の透過率分布を持つように製造された減光フィルタを用いて複数のパターンを一部が重なるように露光する場合、その減光フィルタの像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、露光対象の基板上での露光量むらを低減できる露光技術を提供することを目的とする。
【０００９】
更に本発明は、そのような露光技術を用いて複数のパターンを一部が重なるように露光することによって、大型のデバイス又はマスクを高精度に製造できる製造技術を提供することをも目的とする。
更に本発明は、そのような露光技術を用いて製造できる大型のマスクを提供することをも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の露光方法は、基板上（Ｇ）で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で露光ビームの強度を徐々に変化させる減光フィルタ（５５）を介してその露光ビームでその各領域（３０Ａ，３０Ｂ）を露光する露光方法において、その各領域のうち少なくともその周辺部を複数回に分けて露光するとともに、その周辺部の複数回の露光でそれぞれその基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、その減光フィルタによって規定されるその露光ビームの強度分布とその周辺部との相対的な位置関係を異ならせるものである。
【００１１】
斯かる本発明によれば、例えば複数のパターンをその周辺部が部分的に重なるように露光する場合に、その重ねて露光が行われる部分において、その減光フィルタを介した露光ビームとその基板とを相対的にずらしながら複数回の露光が行われる。従って、その減光フィルタの像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、その基板上のその規則的な像の明暗は平均化されるため、その基板上での露光量むらが低減される。
【００１２】
この場合、一例として、その露光ビームは、その減光フィルタによって少なくとも一方向に関してその強度が徐々に変化する強度分布が設定され、その位置関係は、その所定面内でその少なくとも一方向と交差する所定方向に変更される。これによって、仮にその減光フィルタの像にその強度が徐々に変化する方向（例えば外側に向かう方向）に直交する方向に、局所的に周期的な部分が残存していても、その周期的な部分がそのままその基板上に転写されることはなくなり、露光量むらが低減される。
【００１３】
また、その位置関係は、その変更量がその基板上に形成されるその減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分（５７Ａ〜５７Ｄ）のその所定方向に関するピッチに応じて決定されることが望ましい。
より具体的に、その減光フィルタによって規定されるその露光ビームの強度分布とその基板のその周辺部との相対的な位置関係を異ならせるために、その基板上に形成されるその減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分の第１方向へのピッチの１／２だけ、その第１方向にその減光フィルタとその基板との相対的な位置をずらすとともに、その周辺部をその減光フィルタを介してＮ回（Ｎは２以上の整数）多重露光する際の各回の露光量は、それぞれ適正露光量の１／Ｎに相当する露光量であることが望ましい。
【００１４】
２回の露光でその相対的な位置関係を、その第１方向にその周期的な部分のピッチの１／２だけずらすことによって、その周期的な部分の合成露光量がほぼ完全に均一化される。また、各露光量を適正露光量の１／Ｎに相当する量に設定することで、合成露光量が適正露光量となる。
また、その基板のその周辺部の露光中に、更にその減光フィルタ又はその減光フィルタの像をその基板に対してその実質的に周期的な部分の周期方向に振動させてもよい。これによって、露光量むらが更に低減される。
【００１５】
また、その減光フィルタによって規定されるその露光ビームの強度分布とその基板のその周辺部との相対的な位置関係を異ならせる方法として、その減光フィルタ又はその減光フィルタの像をその基板に対してその基板の露光面とほぼ平行な方向に対応する方向に振動させてもよい。例えばその周辺部の１回の露光中にその振動を行うことによって、複数回の露光を実質的に１回の露光で済ますことができる。
【００１６】
また、本発明の第２の露光方法は、基板（Ｇ）上で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で露光ビームの強度を徐々に変化させる減光フィルタ（５５）を介してその露光ビームでその各領域を露光する露光方法において、その周辺部のうち対称な位置にある１対の周辺部（３０ＡＢ）をそれぞれ露光する際に、その基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、その減光フィルタによって規定されるその露光ビームの強度分布とその周辺部との相対的な位置関係を異ならせるものである。
【００１７】
この発明によれば、例えば画面継ぎを行うために、その周辺部をその減光フィルタを介して２つのパターンで順次露光する場合、その減光フィルタのうち、１回目の露光で光強度を次第に減少させるために使用される第１部分（５５ａ）と、２回目の露光で光強度を次第に減少させるために使用される第２部分（５５ｂ）とはほぼ対称な位置にある。そこで、例えばその第１部分とその第２部分との描画パターンのうち、規則性が残存している部分については、その位置関係をずらしておくことによって、２回の露光後のその周辺部の露光量は均一化される。この際に、各回の露光では多重露光を行う必要がないため、スループットの低下もない。
【００１８】
この場合、その１対の周辺部を露光する際のその減光フィルタとその基板との相対的な位置関係を、その基板上に形成されるその減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分のピッチの１／２だけ周期方向にずらしておくことが望ましい。これによって、２回の露光後のその周辺部の露光量むらが最も低減される。
また、本発明の第３の露光方法は、基板（Ｇ）上で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で露光ビームの強度を徐々に変化させる減光フィルタ（５５）を介してその露光ビームでその各領域を露光する露光方法において、その各領域の周辺部の露光時に、その基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、その減光フィルタによって規定されるその露光ビームの強度分布とその周辺部との相対的な位置関係を変化させるものである。
【００１９】
この発明によれば、上記の第１の露光方法と同様に、その減光フィルタの減衰部の像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、その規則的な像はその基板上で平均化されて、その基板上での露光量むらが低減される。
また、本発明による第１の露光装置は、基板（Ｇ）上で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で強度が徐々に変化する露光ビームでその各領域を露光する露光装置において、その周辺部でのその露光ビームの強度を少なくとも一方向（ｘ方向、ｙ方向）に関して徐々に変化させるために、その少なくとも一方向に対応してその露光ビームに対する透過率が変化する透過率分布を持つ減衰部（５５ａ〜５５ｄ）が一部に形成される減光フィルタ（５５）と、その各領域のうち少なくともその周辺部を複数回に分けて露光するとき、その周辺部の複数回の露光でそれぞれその基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、その減光フィルタの減衰部に対応するその露光ビームの強度分布とその周辺部との相対的な位置関係を異ならせる調整装置（２４）とを備えるものである。
【００２０】
この発明によれば、その重ねて露光が行われる部分において、その減光フィルタを介した露光ビームとその周辺部（基板）とを相対的にずらしながら複数回の露光を行うことによって、その減光フィルタの減衰部の像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、その規則的な像はその基板上で平均化されて、その基板上での露光量むらが低減される。
【００２１】
この場合、その調整装置は、その所定面内でその少なくともその一方向と交差する所定方向に関してその位置関係を変更することが望ましい。
また、その調整装置は、その基板上に形成されるその減光フィルタの像のうち実質的に周期的な部分のその所定方向に関するピッチに応じてその位置関係の変更量を決定することが望ましい。特に、その位置関係の変更量を、そのピッチの１／２とすることで、露光量むらが最も低減される。
【００２２】
また、その基板上でのその露光ビームの照射領域を設定する絞り部材（４）を更に備えた場合、一例として、その調整装置は、その絞り部材によって設定される照射領域、そのパターン、及びその基板と、その減光フィルタの減衰部のその基板上への像とを相対移動する駆動機構（２１，２５；５）を含むものである。その駆動機構としては、露光装置に通常備えられているステージ機構、又はその減光フィルタを駆動するための小型のステージ機構を使用できるため、特に機構が複雑化することはない。
【００２３】
また、別の例として、その駆動機構は、その減光フィルタ又はその減光フィルタの像をその基板の露光面とほぼ方向な方向に対応する方向に振動させる機構（５）である。この振動させる機構は構成が簡略であるとともに、実質的に複数回の露光を１回の露光で済ますことができる。
また、その減光フィルタは、その基板上の１対の対称な外周部に対応する領域における透過率分布を設定する１対の実質的に対称な減衰部（５５ａ，５５ｂ）を含み、その１対の実質的に対称な減衰部のその基板上への像の内で、実質的に所定方向に所定ピッチの周期性を有する部分同士がそれぞれその所定方向にその所定ピッチの１／２だけずれるように、その１対の実質的に対称な減衰部の透過率分布が規定されていることが望ましい。これによって、その周辺部を２つのパターンで順次露光した後の露光量むらが更に低減される。
【００２４】
また、本発明の第２の露光装置は、基板（Ｇ）上で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で強度が徐々に変化する露光ビームでその各領域を露光する露光装置において、その周辺部でのその露光ビームの強度を少なくとも一方向（ｘ方向、ｙ方向）に関して徐々に変化させるために、その少なくとも一方向に対応してその露光ビームに対する透過率が変化する透過率分布を持つ減衰部（５５ａ〜５５ｄ）が一部に形成される減光フィルタ（５５）を備え、その減光フィルタのうち、その基板上の１対の対称な外周部（３０ＡＢ）に対応する領域における透過率分布を設定するための１対の実質的に対称な減衰部（５５ａ，５５ｂ）の透過率分布が、部分的にずれているものである。
【００２５】
この発明によれば、その周辺部をその１対の実質的に対称な減衰部を介して２回露光した場合、２つの局所的に規則性を有する部分の像が位置ずれして重ねて露光されるため、２回の露光後のその周辺部の露光量は均一化される。
この場合、最も露光量むらを低減するためには、その１対の実質的に対称な減衰部のその基板上への像のうち、実質的に所定方向に所定ピッチの周期性を有する部分同士がそれぞれその所定方向にその所定ピッチの１／２だけずれるように、その１対の実質的に対称な減衰部の透過率分布が規定されていることが望ましい。
【００２６】
また、本発明の第３の露光装置は、基板（Ｇ）上で周辺部（３０ＡＢ）が部分的に重なる複数の領域（３０Ａ，３０Ｂ）にそれぞれパターンを転写するために、その周辺部で強度が徐々に変化する露光ビームでその各領域を露光する露光装置において、その周辺部でのその露光ビームの強度を少なくとも一方向に関して徐々に変化させるために、その少なくとも一方向に対応してその露光ビームに対する透過率が変化する透過率分布を持つ減衰部（５５ａ〜５５ｄ）が一部に形成される減光フィルタ（５５）と、その各領域の周辺部の露光時に、その基板の露光面とほぼ平行な所定面内における、その減光フィルタの減衰部に対応するその露光ビームの強度分布とその周辺部との相対的な位置関係を変化させる調整装置（２４）とを備えるものである。
【００２７】
この発明によれば、上記の第１の露光装置と同様に、その減光フィルタの減衰部の像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、その規則的な像はその基板上で平均化されて、その基板上での露光量むらが低減される。
また、本発明のデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含みマスク又はデバイスを製造するためのデバイス製造方法であって、本発明の何れかの露光方法又は露光装置によって複数のパターン（ＲＡ〜ＲＤ）を画面継ぎを行いながら露光する工程を含むものである。この際に複数のマスクパターンをつなぎ露光することによって、その基板上に直接電子線描画装置等を用いてマスクパターンを描画する方式に比べて、高精度かつ高スループットにマスク又はデバイスを量産できる。
【００２８】
また、本発明のマスクは、本発明のデバイス製造方法を用いて製造されたものである。本発明の適用によって、大型マスクを高精度に製造することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図９を参照して説明する。本例は、投影露光装置を用いて複数枚のマスクパターンの像を画面継ぎを行いながら１つの基板上に転写する場合に本発明を適用したものである。
図１は、本例の投影露光装置の概略構成を示し、この図１において、露光光源１としてはＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）が使用されている。なお、露光光源としては、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ光源（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ光源（波長１２６ｎｍ）などの紫外パルスレーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、半導体レーザの高調波発生装置、又は水銀ランプ（ｉ線等）なども使用することができる。
【００３０】
露光時に露光光源１から射出された露光ビームとしての露光光（露光用の照明光）ＩＬは、ビーム整形光学系ＢＥを通過して断面形状が整形された後、ミラーＭ１で反射されて、ビームエキスパンダ（不図示）を介してオプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としてのフライアイレンズ２に入射して、照度分布が均一化される。なお、オプティカル・インテグレータとしては、内面反射型インテグレータ（ロッド型インテグレータなど）も使用することができる。フライアイレンズ２の射出面（照明光学系の瞳面）には、露光光ＩＬの開口数、ひいてはコヒーレンスファクタ（σ値）を設定すると共に、露光光の光量分布を円形、輪帯状、複数の偏心した領域などに設定して照明条件を決定するための照明系開口絞り（σ絞り）７が配置されている。
【００３１】
照明系開口絞り７を通過した露光光ＩＬは、リレーレンズ３を経て可変視野絞りとしてのレチクルブラインド４に入射する。レチクルブラインド４は、一例として図２に示すように、２枚の移動自在のＬ字型の遮光板４１，４２の４箇所のエッジ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂで囲まれる可変開口（斜線を施した領域）Ｓによって、転写対象のレチクルＲ上の照明領域（露光画角）を決定する。遮光板４１，４２は、不図示の駆動機構によってそれぞれ照明光学系の光軸に垂直な平面内の直交するＸ方向、Ｙ方向に駆動される。装置全体の動作を統轄制御する図１の主制御系２４が、その駆動機構を介してレチクルブラインド４の開口の位置及び大きさを制御する。
【００３２】
図１において、レチクルブラインド４を通過した露光光ＩＬは、濃度フィルタ５５を通過して、後述のように画面継ぎを行いながら露光する（つなぎ露光する）際に適した強度分布（照度分布）を与えられる。即ち、減光フィルタとしての濃度フィルタ５５は、つなぎ露光する際の継ぎ部の積算露光量を他の部分の積算露光量と同一にするための透過率分布を有している（詳細後述）。濃度フィルタ５５を通過した露光光は、リレーレンズ８Ａ、光路折り曲げ用のミラーＭ２及びコンデンサレンズ８Ｂを経て、転写用の原版パターンの形成されたマスクとしてのレチクルＲのパターン面（下面）を照明する。リレーレンズ８Ａ及びコンデンサレンズ８Ｂに関してレチクルＲのパターン面（レチクル面）に共役な面を面Ｐ１とすると、レチクルブラインド４は面Ｐ１、又は面Ｐ１に近接した面上に配置されており、濃度フィルタ５５のフィルタ形成面は面Ｐ１から僅かにレチクルＲ側（露光光源１側でもよい）にデフォーカスした位置に設定されている。濃度フィルタ５５の作用によって、露光光ＩＬはレチクルＲのパターン領域の周辺部で外側に向けて次第に小さくなる強度分布（照度分布）を有する。
【００３３】
露光光源１、ビーム整形光学系ＢＥ、ミラーＭ１、フライアイレンズ２、照明系開口絞り７、リレーレンズ３、レチクルブラインド４、濃度フィルタ５５、リレーレンズ８Ａ、ミラーＭ２、及びコンデンサレンズ８Ｂを含んで照明光学系１０が構成されている。露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンは、両側テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは１／４，１／５等）で感光基板Ｇ上の一つのショット領域に投影される。基板としての感光基板Ｇは、ワーキングレチクル用の四角形のガラス基板にクロム等の金属膜を被着した後、フォトレジストを塗布したものである。更に、感光基板Ｇの周辺部には複数のアライメントマーク（不図示）が形成されている。なお、露光対象の基板としては、例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎｏｎｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等の直径が２００〜３００ｍｍ程度の円板状の基板であるウエハＷも使用することができる。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。なお、図２のＸ方向、Ｙ方向は、それぞれ図１のＸ方向、Ｙ方向に対応する方向である。
【００３４】
図１において、濃度フィルタ５５は、可動テーブル５３及び可動テーブル５２を介して不図示のベース上で、照明光学系１０の光軸に垂直な平面内でＸ方向、Ｙ方向に対応する方向に移動可能で、且つその光軸の周りに回転可能に支持されている。可動テーブル５２，５３には濃度フィルタ５５の位置及び回転角を検出するセンサが組み込まれており、そのセンサの検出結果が駆動系２９に供給されている。そして、主制御系２４が駆動系２９を介して可動テーブル５２，５３を駆動することによって、濃度フィルタ５５の位置及び回転角を制御できるように構成されている。可動テーブル５２，５３等から濃度フィルタ５５の位置決め装置５が構成されている。通常は、濃度フィルタ５５の回転角はレチクルブラインド４によって規定される四角形の照明領域（図２の可変開口Ｓの投影像）に合わせて固定されており、画面継ぎの位置に応じて濃度フィルタ５５のレチクルブラインド４に対する相対位置が制御される。また、本例では、濃度フィルタ５５は、照明光学系１０の光軸に垂直に配置されているが、例えば国際公開（ＷＯ）第００／０５９０１２号パンフレットに開示されているように、濃度フィルタ５５の照明光学系１０の光軸に垂直な面に対する傾斜角、及びその光軸に沿った位置を制御するための機構を設けてもよい。
【００３５】
また、レチクルＲはレチクルステージ２１上に保持され、レチクルステージ２１はレチクルベース２２上をＸ方向、Ｙ方向、回転方向に微動して、レチクルＲの位置決めを行う。レチクルステージ２１の位置（回転量を含む）は、レチクルステージ駆動系２３内に組み込まれた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２４からの制御情報に基づいて、レチクルステージ駆動系２３はレチクルステージ２１の位置を制御する。レチクルＲの周辺部の上方には、レチクルＲ上のアライメントマークとレチクルアライメント用の基準マークとを検出するためのレチクルアライメント顕微鏡（不図示）が配置されており、この検出結果に基づいて主制御系２４はレチクルＲのアライメントを行う。
【００３６】
また、レチクルステージ２１の近傍には、不図示であるがレチクルステージ２１上のレチクルを交換するレチクルローダ、及び画面継ぎに使用される複数のレチクルが収納されたレチクルライブラリが設置されている。これによって、レチクルステージ２１上のレチクルＲは別のレチクルと高速に交換される。
一方、感光基板Ｇ（又はウエハＷ）は、不図示のウエハホルダを介してウエハステージ２５上に保持され、ウエハステージ２５はウエハベース２６上でＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する。ウエハステージ２５のＸＹ平面内での位置（回転量を含む）はレーザ干渉計２７によって計測され、この計測値及び主制御系２４からの制御情報に基づいて、ウエハステージ駆動系２８はウエハステージ２５の動作を制御する。更に、ウエハステージ２５は、オートフォーカス方式で感光基板Ｇの表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込む。ウエハステージ２５上の感光基板Ｇの近傍には、ピンホールを通過した光を集光して光電変換する照度センサ６３が固定され、マーク検出系としても機能する照度センサ６３の検出信号が主制御系２４に供給されている。照度センサ６３の検出信号より、濃度フィルタ５５を通過した露光光ＩＬのウエハステージ２５上での強度分布を計測することができる。なお、強度分布をＸ方向、Ｙ方向の位置に関してより高い分解能で計測したい場合には、照度センサ６３とは別に、拡大光学系及び撮像素子を含む検出系を用いてもよい。
【００３７】
更に、ウエハステージ２５上の感光基板Ｇの近傍には、例えばレチクルアライメント用の２つの２次元の基準マークと、ウエハアライメント用の１つの２次元の基準マークとが形成された基準マーク部材（不図示）が設置されている。また、ウエハステージ２５の上方には、ウエハアライメント用の基準マーク及び感光基板Ｇ上のアライメントマークの位置を検出するためのアライメントセンサ（不図示）が配置されており、この検出結果に基づいて主制御系２４は、感光基板Ｇのアライメントを行う。
【００３８】
そして、露光時には、基本的な動作としては、感光基板Ｇ上の１番目のショット領域への１枚目のレチクルのパターンの縮小像の露光が終わると、そのレチクルが２枚目のレチクルと交換され、その感光基板Ｇがウエハステージ２５によってステップ移動する。そして、その２枚目のレチクルのパターンの縮小像が感光基板Ｇ上の２番目のショット領域に露光される。この際に、１番目のショット領域の周辺部の一部と２番目のショット領域の周辺部の一部とが、濃度フィルタ５５の透過率が次第に変化する部分を介して二重露光されて、画面継ぎが行われる。以下、レチクルの交換、感光基板Ｇのステップ移動、及び画面継ぎを行いながらの露光が繰り返されて、感光基板Ｇ上に大面積のパターンの像が露光される。
【００３９】
なお、ウエハステージ２５上にウエハＷがロードされている場合にも、同様にして複数枚のレチクルのパターンの縮小像を画面継ぎを行いながら転写することによって、ウエハＷ上に大面積のデバイスパターンを転写することができる。この際に、ウエハＷ上の複数の領域にその大面積のデバイスパターンを転写してもよい。また、１つの大面積のパターンを構成する複数のショット領域を全体として１つの大きいショット領域とみなし、個々のショット領域をその大きいショット領域内の部分領域とみなすことも可能である。また、複数枚のレチクルを使用する代わりに、レチクルＲとして大型のレチクルを使用し、このレチクルのパターン面からレチクルブラインド４によって順次選択された複数のパターンを画面継ぎを行いながら感光基板Ｇ（又はウエハＷ）上の各領域に転写するようにしてもよい。
【００４０】
さて、本例の投影露光装置では、感光基板Ｇ上の各ショット領域への露光に際して、上記のように複数のレチクルのパターンの縮小像を画面継ぎを行いながら露光（つなぎ露光）する。この際に、隣接する２つのパターンの縮小像の境界部では所定幅の継ぎ部（つなぎ部）を重ね合わせて露光すると共に、４個のパターンの縮小像が隣接する領域では、その４個の縮小像のそれぞれの隅の継ぎ部としての角部を重ね合わせて露光する。これによって、最終的にその継ぎ部に形成される回路パターンの切断を防止している。
【００４１】
ところが、単に複数の縮小像を重ね合わせて露光すると、積算露光量が他の部分よりも増加してしまうため、本例では濃度フィルタ５５を用いて各レチクルのパターンの縮小像を露光する際に、その周辺部の照度（ひいては露光量）を外側に向かって次第に減少するように設定している。なお、そのようにつなぎ露光する際に、レチクルパターンによってはその継ぎ部（例えば、第１パターンの転写時に露光光ＩＬで露光される１つのショット領域内の第１部分と、第２パターンの転写時に露光光ＩＬで露光されるその１つのショット領域内の第２部分との重畳部）に必ずしもデバイス用の回路パターンが存在しない、或いは回路パターンが存在してもその接続部が存在しないこともあり得る。この場合でも積算露光量をその他の領域に合わせるために、濃度フィルタ５５が有効である。以下、濃度フィルタ５５の構成及び使用方法につき説明する。
【００４２】
先ず、図１において、本例では濃度フィルタ５５のフィルタ面の透過率分布によってレチクル面での照度分布を設定するため、理論的にはそのフィルタ面はレチクル面と共役な面Ｐ１上にあるのが望ましいが、この際にそのフィルタ面に欠陥部や塵等の異物が存在すると、その欠陥部や異物もレチクルＲのパターンと共に感光基板Ｇ上に転写される恐れがある。そこで、濃度フィルタ５５のフィルタ面は、面Ｐ１から僅かにレチクル側（又は露光光源側でもよい）にデフォーカスした位置に配置されている。但し、そのフィルタ面の異物を少なくできる環境下では、その濃度フィルタ５５のフィルタ面をほぼ面Ｐ１上に設置してもよい。なお、本例のように濃度フィルタ５５に多数の微細パターンを局所的にランダムに、且つ全体として所定の分布となるように描画する場合にも、各微細パターンの像が感光基板Ｇ上に転写されないように、濃度フィルタ５５のフィルタ面は面Ｐ１から僅かにデフォーカスしておくことが望ましい。
【００４３】
また、つなぎ露光後のデバイスの線幅精度等を向上させようとすると、継ぎ部での露光光ＩＬの照度分布（強度分布）を高精度に制御する必要があると共に、レチクルＲと濃度フィルタ５５との相対的な位置決め精度を高める必要がある。例えば、図５において、感光基板Ｇ上にＸ方向に隣接するショット領域３０Ａとショット領域３０Ｂとを継ぎ部３０ＡＢで重ね合わせて露光する場合、継ぎ部３０ＡＢのＸ方向の幅は一定値に維持する必要がある。そこで、レチクルＲと濃度フィルタ５５との相対的な位置関係を所定の状態に設定するために、可動テーブル５２，５３を含む位置決め装置５が使用される。更に、照明領域の周辺部の少なくとも一部で強度が徐々に変化する強度分布を正確に形成するために、図１の面Ｐ１に対する濃度フィルタ５５のデフォーカス量は、周辺の複数点でほぼ等しくなるように設定されている。更に、濃度フィルタ５５のデフォーカス量が大きくなり過ぎると、照明光学系１０の収差によってレチクル面上での強度分布が濃度フィルタ５５の透過率分布から許容範囲を超えてずれる恐れがある。そこで、濃度フィルタ５５のデフォーカス量は、所定の許容範囲内に収まるように設定されている。
【００４４】
また、濃度フィルタ５５のレチクルＲに対する位置関係を検出する際に、照度センサ６３を使用することができる。そのためには、一例として図１において主制御系２４が、ウエハステージ２５を駆動して投影光学系ＰＬの露光領域（投影光学系ＰＬに関して前述の照明領域と共役な照明光ＩＬの照射領域）に照度センサ６３を移動させて、露光光ＩＬの照射を開始させる。その後、主制御系２４が、ウエハステージ２５を駆動して照度センサ６３でその露光領域を横切らせて、ウエハステージ２５の座標に対応させて照度センサ６３の検出信号を取り込むことによって、濃度フィルタ５５の位置及び回転角をモニタする。この際に、例えば濃度フィルタ５５及びレチクルＲの双方に対応するようにアライメントマークを設けておき、これらのアライメントマークの像の位置も検出することによって、濃度フィルタ５５のレチクルＲ上での投影像と、レチクルＲとの位置関係（Ｘ方向の位置関係、Ｙ方向の位置関係、及びＺ軸回りの相対回転の少なくとも１つ）を高精度に検出することができる。主制御系２４は、このように検出される位置関係が所定の関係になるように、駆動系２９を介して位置決め装置５の動作を制御する。これによって、濃度フィルタ５５の位置決めが行われる。
【００４５】
また、そのレチクルＲとして、レチクルステージ２１上にアライメントマークのみが形成されたガラス基板を設置して、ウエハステージ２５のＸ方向、Ｙ方向の座標に対応させて照度センサ６３の検出信号を検出することによって、濃度フィルタ５５の照明光学系１０及び投影光学系ＰＬを介した投影像の照度分布（強度分布）、ひいては濃度フィルタ５５の透過率分布を計測することもできる。なお、濃度フィルタ５５を他の透過率分布を有する濃度フィルタと交換できるようにしてもよい。このように濃度フィルタを交換する際には、可動テーブル５３を複数の濃度フィルタを保持できるような大きさに形成しておくか、又は濃度フィルタを保持するホルダ（不図示）を可動テーブル５３に対して着脱できるようにしておけばよい。また、濃度フィルタが保管される収納部と可動テーブル５３との間で濃度フィルタを移送する交換機構を設けてもよい。
【００４６】
次に、濃度フィルタ５５のフィルタの透過率分布につき説明する。
図３（Ａ）は、濃度フィルタ５５のフィルタ部の透過率分布を示す図であり、図３（Ａ）において、図１のＸ方向、Ｙ方向に対応する方向をそれぞれｘ方向、ｙ方向としてある。また、濃度フィルタ５５のフィルタ部に形成されている格子パターンは、座標を示すために仮想的に描いたパターンであり、実際にはそのフィルタ部内の透過率は１（１００％）と０（０％）との間で実質的に連続的に変化している。即ち、そのフィルタ部内には、その一部の拡大図である図４（Ａ）に示すように、極めて微細な多数の角形（円形でもよい）のドットパターン５６が、局所的にはランダムに、且つ平均的には位置に応じて所望の透過率分布が得られるような密度で形成されている。なお、位置に応じて各ドットパターン５６の密度の他にその大きさを変えることも可能である。また、透過率が１であるとは、濃度フィルタ５５用の透過性の基板自体の透過率をいう。また、ドットパターンから発生する回折光及び照明光学系の光学特性（ディストーションなど）をも考慮して、レチクル又は感光基板（ウエハ）上で所望の照明光量分布が得られるようにドットパターンの密度（又は更にその大きさ）を調整してその透過率分布を設定することが望ましい。
【００４７】
そのような濃度フィルタ５５は、透過性の基板上にクロム等の遮光膜を形成し、その上に電子線レジストを塗布し、その上に電子線描画装置によって対応するパターンを描画した後、現像、エッチング及びレジスト剥離等の工程を経ることによって製造することができる。この製造工程で一部の領域に欠陥又は連続するエッジ等が形成された場合でも、そのフィルタ面はレチクルＲとの共役面からデフォーカスしているため、その欠陥等がウエハ上に転写されることはない。そこで、その濃度フィルタ５５のデフォーカス量は、濃度フィルタ５５の製造時の電子線描画装置の描画精度、各ドットパターンの大きさ、及びウエハ上での露光量（ドーズ）の誤差に対する許容度等をも考慮して設定される。
【００４８】
図３（Ａ）の濃度フィルタ５５の矩形のフィルタ部において、つなぎ露光する際に重ね合わせて露光するｘ方向の両端の継ぎ部（重ね合わせ部）５５ａ，５５ｂの幅をａ、ｙ方向の両端の継ぎ部（重ね合わせ部）５５ｃ，５５ｄの幅をｂとして、継ぎ部５５ａ〜５５ｄで囲まれた内部の領域のｘ方向の幅をａ_０、ｙ方向の幅をｂ_０とする。また、その矩形のフィルタ部の左下の頂点を位置ｘ及び位置ｙの原点とすると、そのフィルタ部のｘ方向及びｙ方向の範囲は次のようになる。
【００４９】
０≦ｘ≦２ａ＋ａ_０，０≦ｙ≦２ｂ＋ｂ_０
通常は、幅ａと幅ｂとは等しく設定される。そして、フィルタ部内の座標（ｘ，ｙ）の点Ｐでの透過率をＴ（ｘ，ｙ）とすると、透過率Ｔ（ｘ，ｙ）は次のように領域（Ａｉ）（ｉ＝１〜９）別にＴＡ_ｉに設定されている。なお、透過率ＴＡ_ｉに比例してウエハ上での露光量Ｑ_ｉが決定されるため、透過率ＴＡ_ｉを露光量Ｑ_ｉ（又は透過する露光光ＩＬの強度）で置き換えることも可能である。この場合には、１００％とは最大露光量（又は最大強度）を意味することになる。
【００５０】
領域（Ａ１）：０≦ｘ＜ａ，０≦ｙ＜ｂ
ＴＡ_１＝１００（ｘ／ａ）・（ｙ／ｂ）［％］（１）
領域（Ａ２）：ａ≦ｘ≦ａ＋ａ_０，０≦ｙ＜ｂ
ＴＡ_２＝１００（ｙ／ｂ）［％］（２）
領域（Ａ３）：ａ＋ａ_０＜ｘ≦２ａ＋ａ_０，０≦ｙ＜ｂ
ＴＡ_３＝１００［１−｛ｘ−（ａ＋ａ_０）｝／ａ］・（ｙ／ｂ）［％］（３）
領域（Ａ４）：０≦ｘ＜ａ，ｂ≦ｙ≦ｂ＋ｂ_０
ＴＡ_４＝１００（ｘ／ａ）［％］（４）
領域（Ａ５）：ａ≦ｘ≦ａ＋ａ_０，ｂ≦ｙ≦ｂ＋ｂ_０
ＴＡ_５＝１００［％］（５）
領域（Ａ６）：ａ＋ａ_０＜ｘ≦２ａ＋ａ_０，ｂ≦ｙ≦ｂ＋ｂ_０
ＴＡ_６＝１００［１−｛ｘ−（ａ＋ａ_０）｝／ａ］［％］（６）
領域（Ａ７）：０≦ｘ＜ａ，ｂ＋ｂ_０＜ｙ≦２ｂ＋ｂ_０
ＴＡ_７＝１００（ｘ／ａ）・［１−｛ｙ−（ｂ＋ｂ_０）｝／ｂ］［％］（７）
領域（Ａ８）：ａ≦ｘ≦ａ＋ａ_０，ｂ＋ｂ_０＜ｙ≦２ｂ＋ｂ_０
ＴＡ_８＝１００［１−｛ｙ−（ｂ＋ｂ_０）｝／ｂ］［％］（８）
領域（Ａ９）：ａ＋ａ_０＜ｘ≦２ａ＋ａ_０，ｂ＋ｂ_０＜ｙ≦２ｂ＋ｂ_０
ＴＡ_９＝１００［１−｛ｘ−（ａ＋ａ_０）｝／ａ］・［１−｛ｙ−（ｂ＋ｂ_０）｝／ｂ］［％］（９）
そのフィルタ部の外部の領域では、以下のように透過率は０である。
【００５１】
Ｔ（ｘ，ｙ）＝０［％］（１０）
この場合、領域（Ａ１）〜（Ａ４）及び領域（Ａ６）〜（Ａ９）が減光フィルタの減衰部に対応している。そして、フィルタ領域の左下の矩形の角部である領域（Ａ１）の透過率ＴＡ_１は、ｘ方向に外側に一次元的に低下する分布（ｘ／ａ）と、ｙ方向に外側に一次元的に低下する分布（ｙ／ａ）とを掛け合わせた分布である。また、フィルタ領域の右下、左上、及び右上の矩形の角部の領域の透過率ＴＡ_３，ＴＡ_７及びＴＡ_９も、それぞれｘ方向に外側に一次元的に低下する分布と、ｙ方向に外側に一次元的に低下する分布とを掛け合わせた分布である。また、図３（Ａ）のＢＢ線に沿う領域での透過率Ｔは、図３（Ｂ）に示すように位置ｘが０からａに変化するのに応じて、位置ｘに関して線形に０から１（１００％）まで変化しており、同様に図３（Ａ）のＣＣ線に沿う領域での透過率Ｔは、図３（Ｃ）に示すように位置ｙが０からｂに変化するのに応じて、位置ｙに関して線形に０から１（１００％）まで変化している。
【００５２】
しかしながら、実際には濃度フィルタ５５の減衰部及びその投影像には、図４（Ｂ）に示すように、或る程度の規則性が残存している場合がある。
即ち、図４（Ｂ）は、濃度フィルタ５５中の継ぎ部５５ｂの多数のドットパターンの分布の一例を示し、この図４（Ｂ）において、継ぎ部５５ｂの比較的透過率の高い領域５５ｂ１及び低い領域５５ｂ２では、規則性は殆ど見られない。これに対して、透過率が中程度の領域には、円形の領域５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃで示すように、透過率が次第に低下するｘ方向に直交するｙ方向に周期的なパターンが現れている。なお、濃度フィルタ５５はレチクルのパターン面との共役面からデフォーカスして配置されているため、感光基板上には図４（Ｂ）のパターンをデフォーカスした像が投影されるが、その周期的なパターンの像には或る程度の周期性が残存する。
【００５３】
即ち、図４（Ｃ）の拡大図で示すように、濃度フィルタ５５の減衰部の感光基板上への投影像中には、部分的にＸ方向にピッチＰＸでＹ方向にピッチＰＹの周期的な像５７Ｄが含まれていることがある。ピッチＰＸ及びＰＹはそれぞれ一例として４０μｍ程度である。なお、その周期的な像５７Ｄは、上記のように図１のウエハステージ２５上の照度センサ６３で露光領域内の照度分布を計測することによって検出することができる。その検出された像５７ＤのピッチＰＸ，ＰＹは、主制御系２４中の記憶部に記憶される。この際に、異なるピッチの複数の周期的な像が検出された場合には、例えばそれらの複数の像のピッチの平均値、又はそれらのうち最もコントラストの高い部分のピッチをピッチＰＸ，ＰＹとして記憶すればよい。また、図３（Ａ）の濃度フィルタ５５のｘ方向の継ぎ部５５ｂの周期的な像と、ｙ方向の継ぎ部５５ｄの周期的な像とのＸ方向（又はＹ方向）のピッチが異なる場合には、それらのピッチの平均値をピッチＰＸ（又はＰＹ）として記憶してもよい。
【００５４】
次に、このような周期的なピッチＰＸ，ＰＹの像が残存している濃度フィルタ５５を用いてつなぎ露光を行う場合の露光シーケンスの一例につき、図９のフローチャートを参照して説明する。
図５は、本例の画面継ぎを行う露光によって図１の感光基板Ｇ上に露光される大きい投影像を示し、この図５において、互いに異なるマスターレチクル（ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤとする）のパターンの縮小像がそれぞれ隣接する矩形のショット領域３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄに露光される。この際に、ショット領域３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０ＤのＸ方向の境界部の継ぎ部３０ＡＢ，３０ＣＤ、及びＹ方向の境界部の継ぎ部３０ＡＣ，３０ＢＤが二重に重ね合わせて露光される。更に、４個のショット領域３０Ａ〜３０Ｄが隣接する矩形の継ぎ部３１では、それら４個のショット領域３０Ａ〜３０Ｄの矩形の角部が４重に重ね合わせて露光される。この際に、仮に図３（Ａ）の濃度フィルタ５５と図１のレチクルステージ２１上のレチクルとの回転誤差が位置決め装置５によっては取りきれないときには、その回転誤差を相殺するようにレチクルステージ２１を回転し、かつウエハステージ２５の座標系をその回転誤差分だけ補正し、補正後の座標系に基づいて感光基板Ｇを斜めにステップ移動させるようにすればよい。これによって、継ぎ部の露光量の誤差（ドーズ誤差）を低減できる。
【００５５】
また、本例ではマスターレチクルのパターンを２行×２列で感光基板Ｇ上に露光するため、図５の枠状の周辺部１１は、パターンのない領域、即ち露光されない領域であるとする。また、例えばマスターレチクルのパターンを３行×３列以上で露光する場合には、最外周の枠状の周辺部が露光されない領域となる。
先ず図９のステップ１０１において、図１の主制御系２４の制御のもとで、ウエハステージ２５上にワーキングレチクル用の感光基板Ｇをロードし、次のステップ１０２において、レチクルステージ２１上に第１のマスターレチクルＲＡ（図７（Ａ）参照）をロードして、投影光学系ＰＬの露光領域内にウエハステージ２５上の基準マーク部材（不図示）を移動する。そして、不図示のレチクルアライメント顕微鏡を用いてそのマスターレチクルＲＡ上の所定のアライメントマークと、対応する基準マークとの位置ずれ量を検出することによって、マスターレチクルＲＡのアライメントを行う。続いて、不図示のアライメントセンサによって対応する基準マーク及び感光基板Ｇ上の所定のアライメントマークの位置を順次検出し、この検出結果に基づいて図５の感光基板Ｇ上の第１のショット領域３０Ａに相当する領域を投影光学系ＰＬの露光領域に位置決めする。
【００５６】
次のステップ１０３において、図１のレチクルブラインド４及び濃度フィルタ５５の位置決めを行う。
図７（Ａ）は、図１のリレーレンズ３側からレチクルブラインド４、濃度フィルタ５５、及びマスターレチクルＲＡの共役像を見た図を示し、説明の便宜上、その共役像をマスターレチクルＲＡ、照明光学系１０の光軸を光軸ＡＸとして、感光基板Ｇ上のＸ方向、Ｙ方向に対応する方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向としている。更に、説明の便宜上、レチクル面から感光基板Ｇ上への投影像も正立像としている。この場合、レチクルブラインド４はマスターレチクルＲＡ上の転写すべき領域を正確に囲み、濃度フィルタ５５の＋Ｘ方向、−Ｙ方向の継ぎ部５５ｂ，５５ｃがマスターレチクルＲＡの継ぎ部を正確に覆う位置（以下、「合致位置」と言う。）から、Ｘ方向、Ｙ方向に相対的に（＋ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）だけずれるように位置決めされる。即ち、その位置ずれ量は、図４（Ｃ）の濃度フィルタ５５の周期的な部分の像５７ＤのピッチＰＸ，ＰＹの１／４であり、位置ずれ量はウエハステージ２５上での位置ずれ量（以下同様）を表している。この状態で、ステップ１０４において、感光基板Ｇに対する適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＡのパターン像を感光基板Ｇ上の第１のショット領域３０Ａに露光する。なお、感光基板Ｇ上のレジストの感光特性が露光量に関して非線形である場合には、４回の露光によって適正露光量が得られるように、各露光時にその露光量を増減して調整する必要がある。即ち、複数回（本例では４回）の露光でそれぞれ等しい露光量を設定しなくてもよい。
【００５７】
次のステップ１０５において、４回の露光が終了したかどうかを確認するが、この段階では１回の露光が終了したのみであるため、動作はステップ１０６に移行して、位置決め装置５を駆動して濃度フィルタ５５を−Ｘ方向にＸＰ／２（周期的な部分の像のＸ方向のピッチの１／２）だけ移動して、その合致位置に対して（−ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）だけずらす。なお、濃度フィルタ５５を移動する代わりに、濃度フィルタ５５を固定して、レチクルブラインド４、マスターレチクルＲＡ、及び感光基板Ｇを共通に＋Ｘ方向にＸＰ／２（ウエハステージ２５上での移動量に換算した値）だけ相対的に移動してもよい（以下同様）。次に、ステップ１０４に移行して、適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＡのパターン像を感光基板Ｇ上の第１のショット領域３０Ａに露光する。続いて、ステップ１０５からステップ１０６に移行して、濃度フィルタ５５を−Ｙ方向にＹＰ／２だけ移動して、その合致位置に対して（−ＸＰ／４，−ＹＰ／４）だけずらした後、ステップ１０４に移行して、適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＡのパターン像を感光基板Ｇ上の第１のショット領域３０Ａに露光する。続いて、ステップ１０５からステップ１０６に移行して、濃度フィルタ５５を＋Ｘ方向にＸＰ／２だけ移動して、その合致位置に対して（＋ＸＰ／４，−ＹＰ／４）だけずらした後、ステップ１０４に移行して、適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＡのパターン像を感光基板Ｇ上の第１のショット領域３０Ａに露光する。
【００５８】
これで第１のショット領域３０Ａには４回の露光が行われたため、動作はステップ１０５からステップ１０７に移行して、感光基板Ｇ上に全部のマスターレチクルのパターン像の露光が終了したかどうかを確認する。ここでは１枚のマスターレチクルの露光が終了したのみであるため、動作はステップ１０８に移行して、図１のレチクルステージ２１上のレチクルを第２のマスターレチクルＲＢに交換する。そして、マスターレチクルＲＢのアライメントを行った後、感光基板Ｇ上の第２のショット領域３０Ｂを投影光学系ＰＬの露光領域に移動する。そして、ステップ１０３に移行して、図７（Ｂ）に示すように、レチクルブラインド４はマスターレチクルＲＢ上の転写すべき領域を正確に囲み、濃度フィルタ５５の−Ｘ方向、−Ｙ方向の継ぎ部５５ａ，５５ｃがマスターレチクルＲＢの継ぎ部を正確に覆う合致位置から、Ｘ方向、Ｙ方向に相対的に（＋ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）だけずれるように位置決めされる。その後、ステップ１０４において、適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＢのパターン像を感光基板Ｇ上の第２のショット領域３０Ｂに露光する。
【００５９】
続いて、ステップ１０５，１０６，１０４を３回繰り返して、濃度フィルタ５５をその合致位置に対して順次（−ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）、（−ＸＰ／４，−ＹＰ／４）、及び（＋ＸＰ／４，−ＹＰ／４）だけずらした状態で、それぞれ適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＢのパターン像を感光基板Ｇ上の第２のショット領域３０Ｂに露光する。
【００６０】
次に、動作はステップ１０５からステップ１０７を経てステップ１０８に移行して、図１のレチクルステージ２１上のレチクルを第３のマスターレチクルＲＣに交換し、感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃを投影光学系ＰＬの露光領域に移動する。そして、ステップ１０３〜１０６を実行することによって、図７（Ｃ）に示すように、レチクルブラインド４がマスターレチクルＲＣ上の転写すべき領域を正確に囲んだ状態で、濃度フィルタ５５の＋Ｘ方向、＋Ｙ方向の継ぎ部５５ｂ，５５ｄがマスターレチクルＲＣの継ぎ部を正確に覆う合致位置から、Ｘ方向、Ｙ方向に相対的に順次（＋ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）、（−ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）、（−ＸＰ／４，−ＹＰ／４）、及び（＋ＸＰ／４，−ＹＰ／４）だけずれた状態で、それぞれ適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＣのパターン像を感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃに露光する。
【００６１】
次に、動作はステップ１０５からステップ１０７を経てステップ１０８に移行して、図１のレチクルステージ２１上のレチクルを第４のマスターレチクルＲＤに交換し、感光基板Ｇ上の第４のショット領域３０Ｄを投影光学系ＰＬの露光領域に移動する。そして、ステップ１０３〜１０６を実行することによって、図７（Ｄ）に示すように、レチクルブラインド４がマスターレチクルＲＤ上の転写すべき領域を正確に囲んだ状態で、濃度フィルタ５５の−Ｘ方向、＋Ｙ方向の継ぎ部５５ａ，５５ｄがマスターレチクルＲＤの継ぎ部を正確に覆う合致位置から、Ｘ方向、Ｙ方向に相対的に順次（＋ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）、（−ＸＰ／４，＋ＹＰ／４）、（−ＸＰ／４，−ＹＰ／４）、及び（＋ＸＰ／４，−ＹＰ／４）だけずれた状態で、それぞれ適正露光量の実質的に１／４の露光量で、マスターレチクルＲＤのパターン像を感光基板Ｇ上の第４のショット領域３０Ｄに露光する。
【００６２】
これで全てのマスターレチクルの露光が終了したため、動作はステップ１０７からステップ１０９に移行して、ウエハステージ２５から感光基板Ｇがアンロードされ、ステップ１１０において、その感光基板Ｇの現像、エッチング、レジスト剥離等を行うことによって、感光基板Ｇからワーキングレチクルが得られる。
この場合、濃度フィルタ５５の像に図４（Ｃ）の周期的な像５７Ｄが残存しているが、これに起因する露光量むらはステップ１０４〜１０６の４回の多重露光で次のように均一化される。
【００６３】
図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図７（Ｃ）の３枚目のマスターレチクルＲＣのパターン像を、濃度フィルタ５５を介して感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃ上に１回目及び２回目に露光した後の感光基板Ｇ上のＸ方向の露光量Ｅの分布を示し、説明の便宜上、図８（Ａ）及び（Ｂ）ではレチクルブラインド４、マスターレチクルＲＣ、及び感光基板Ｇの間の結像は等倍の正立像であるものとしている。このとき、図８（Ａ）では、濃度フィルタ５５の継ぎ部５５ｂは、合致位置から＋Ｘ方向にＰＸ／４だけずれている。そして、感光基板Ｇ上の継ぎ部３２では、曲線３４Ａで示すように、Ｘ方向にピッチＰＸの正弦波状に変化する露光量分布が得られる。なお、感光基板Ｇ上の適正露光量をＥ_０としている。
【００６４】
次に、２回目の露光が終わった状態では、図８（Ｂ）に示すように、濃度フィルタ５５の継ぎ部５５ｂは、合致位置から−Ｘ方向にＰＸ／４だけずれている。従って、感光基板Ｇ上の継ぎ部３２では、曲線３４Ｂで示すように、Ｘ方向にピッチＰＸの正弦波状に変化する露光量分布が得られる。しかしながら、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の継ぎ部３２の露光量分布は、Ｘ方向にＰＸ／２（１８０°）だけずれているため、それらの合成露光量は、凹凸部が相殺し合うため＋Ｘ方向に直線状に減少する分布となる。同様に、３回目の露光と４回目の露光との合成の露光量も、＋Ｘ方向に直線状に減少する分布となる。
【００６５】
また、図８（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図７（Ｃ）の３枚目のマスターレチクルＲＣのパターン像を、感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃ上に２回目及び３回目に露光した後の感光基板Ｇ上のＹ方向の露光量Ｅの分布ともみなすことができる。この場合、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）の継ぎ部３２の露光量分布は、Ｙ方向にＰＹ／２（１８０°）だけずれているため、それらの合成露光量は、凹凸部が相殺し合うため＋Ｙ方向に直線状に減少する分布となる。同様に、１回目の露光と４回目の露光との合成の露光量も、＋Ｙ方向に直線状に減少する分布となる。
【００６６】
その結果、その４回の露光後の感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃ上でのＸ方向（又はＹ方向）の露光量Ｅの分布は、図８（Ｃ）の折れ線３４Ｃで示すように、継ぎ部３２で＋Ｘ方向（又は＋Ｙ方向）に直線状に減少し、それ以外の領域で適正露光量Ｅ_０となる。また、その継ぎ部３２は、図５の継ぎ部３０ＣＤ又は３０ＡＣに対応している。そして、図５の第４のショット領域３０Ｄの継ぎ部３０ＣＤ及び第１のショット領域３０Ａの継ぎ部３０ＡＣでの露光量は、それぞれ図８（Ｃ）の継ぎ部３２とは対称の分布で直線状に＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向に増加するため、継ぎ部３０ＣＤ及び３０ＡＣでの合成の露光量は均一な適正露光量Ｅ_０となる。同様に、他の継ぎ部３０ＡＢ及び３０ＢＤでの合成の露光量も均一な適正露光量Ｅ_０となり、図３（Ａ）の領域（Ａ１），（Ａ３），（Ａ７），（Ａ９）の透過率が上記のように設定されているため、図５の中央の継ぎ部３１の合成の露光量も均一な適正露光量Ｅ_０となる。従って、濃度フィルタ５５の投影像に部分的に周期的な部分が残存していても、図５の感光基板Ｇ上の継ぎ部３０ＡＢ，３０ＢＤ，３０ＣＤ，３０ＡＣ，３１の露光量むらが殆ど生じないため、極めて高精度にワーキングレチクルを製造することができる。
【００６７】
これに対して、各マスターレチクル毎に複数回の露光を行わない場合には、図７（Ｅ）に示すように、感光基板Ｇ上の継ぎ部３２での露光量ＥのＸ方向への分布は、図７（Ｅ）の曲線３３Ａの露光量と曲線３３Ｂの露光量との合成となる。この際に、濃度フィルタ５５の投影像中の規則的な部分の像によって曲線３３Ａ及び３３Ｂは正弦波状に変動していると共に、曲線３３Ａと３３Ｂとの間には互いに相殺し合うような関係がないため、合成露光量は曲線３３Ｃで示すように適正露光量Ｅ_０に対して変動する分布となってしまう。
【００６８】
なお、上記の実施形態では、各マスターレチクル毎に４回の露光を行っているが、各マスターレチクル毎に２回の露光を行うようにしてもよい。この場合、図４（Ｃ）の濃度フィルタ５５の投影像中の周期的な像５７ＤのＸ方向、Ｙ方向のピッチをＰＸ，ＰＹとすると、先ず濃度フィルタ５５とマスターレチクルとが合致した位置（合致位置）から、濃度フィルタ５５をＸ方向、Ｙ方向に（−ＰＸ／４，−ＰＹ／４）だけずれた位置５７Ｅに移動させて、適正露光量の１／２で露光を行う。次に、濃度フィルタ５５を＋Ｘ方向にＰＸ／２、＋Ｙ方向にＰＹ／２だけ移動して、合致位置から（＋ＰＸ／４，＋ＰＹ／４）だけずれた位置５７Ｆに移動させて、適正露光量の１／２で露光を行う。この２回の露光後の継ぎ部での合成露光量は、ほぼ均一な適正露光量となる。この露光方法によれば、露光回数を１／２にできるため、露光工程のスループットを高めることができる。
【００６９】
また、図３（Ａ）の濃度フィルタ５５のｘ方向の継ぎ部５５ａ，５５ｂでは透過率の変化する方向に直交するｙ方向にピッチＰＹの周期的部分が残存し、ｙ方向の継ぎ部５５ｃ，５５ｄでは透過率の変化する方向に直交するｘ方向にピッチＰＸの周期的部分が残存することがある。この場合にも、上記の実施形態のように、各マスターレチクル毎に濃度フィルタ５５と感光基板Ｇとの相対位置をずらしながら４回又は２回の露光を行うことによって、継ぎ部での露光量むらを低減することができる。
【００７０】
また、例えば図３（Ａ）の濃度フィルタ５５のｘ方向の継ぎ部５５ａ，５５ｂでは透過率の変化する方向に直交するｙ方向にピッチＰＹの周期的部分が残存するが、ｙ方向の継ぎ部５５ｃ，５５ｄでは周期的部分が残存していない場合には、各マスターレチクル毎に濃度フィルタ５５と感光基板Ｇとの相対位置をＹ方向にＰＹ／２だけずらして２回の露光を行うことによって、継ぎ部での露光量むらを低減することができる。
【００７１】
また、上記の実施形態では、各マスターレチクルを複数回露光する際に濃度フィルタ５５は静止しているが、各マスターレチクルを複数回露光する際に、それぞれ濃度フィルタ５５を感光基板Ｇに対して、Ｘ方向への振幅がＰＸ／２程度でＹ方向への振幅がＰＹ／２程度となるように振動させてもよい。これによって、感光基板Ｇの継ぎ部での露光量むらを更に低減することができる。
【００７２】
なお、図５では、ショット領域３０Ａ〜３０Ｄは同じ大きさであるが、これらの大きさは異なっていてもよい。
図６は、隣接するショット領域の大きさが異なる場合を示し、この図６において、４個のマスターレチクルのパターンの投影像をつなぎ合わせて感光基板Ｇが露光されると共に、最外周の領域１１の内側の枠状の領域９Ａ〜９Ｄが遮光帯とされている。この場合、各マスターレチクルのパターンを露光する際に、図１のレチクルブラインド４の遮光板４１，４２のエッジ４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ（図２参照）の像がその遮光帯９Ａ〜９Ｄの範囲内に収まるように、主制御系２４が不図示の駆動部を介してレチクルブラインド４を駆動する。これによって、感光基板Ｇ上の４個のショット領域の大きさが異なる場合にも、感光基板Ｇ上の不要な部分への露光を防止することができる。
【００７３】
また、図１において、レチクルＲのパターン面と共役な面Ｐ１の近傍には濃度フィルタ５５のフィルタ面が存在するため、レチクルブラインド４は濃度フィルタ５５と機械的に干渉しないように、面Ｐ１から照明光学系の光軸方向に僅かにずれた位置に退避している。しかしながら、このようにレチクルブラインド４がパターン面と共役な面Ｐ１から外れるのを防止するために、更に面Ｐ１を別の共役面にリレーするリレー光学系を配置し、その共役面にレチクルブラインド４を配置するようにしてもよい。
【００７４】
これらの場合、図１のレチクルＲに設ける遮光帯の幅は、レチクルブラインド４をデフォーカスさせたときには、このデフォーカスによるレチクルブラインド４の遮光板のエッジのぼけ量と、その遮光板の制御誤差と、その遮光板の機械的な精度と、レチクルブラインド４からレチクルＲまでの光学系の収差と、その光学系のディストーション量とを総合的に考慮して設定する必要がある。
【００７５】
それ以外に、レチクルブラインド４を例えばレチクルＲのパターン面（下面）の底面に近接して配置するようにしてもよい。逆に、濃度フィルタ５５をレチクルＲのパターン面の底面に配置して、そのパターン面と共役な面Ｐ１上にレチクルブラインド４を配置するようにしてもよい。また、投影光学系ＰＬがレチクルパターンの中間像をウエハ上に再結像する場合は、投影光学系ＰＬ内でその中間像が形成される所定面からレチクルブラインド４又は濃度フィルタ５５をずらして配置してもよく、要は感光基板Ｇ（又はウエハＷ）上で外側に向けて次第に減少する光量分布が得られればよい。
また、濃度フィルタ５５のフィルタ面を上記のように面Ｐ１に対して適正量だけデフォーカスさせて配置した場合でも、その周囲環境のクリーン度が低い場合には、そのフィルタ面に許容範囲を超える大きさの塵等の異物が付着して、その異物がレチクルＲを通して感光基板Ｇ上に転写される恐れがある。これを防止するためには、そのフィルタ面を保護するように例えばセルロース等の光学的に影響を与えない薄膜（防塵膜としてのぺリクル）、又は透過性のガラス基板を張設することが望ましい。
【００７６】
また、濃度フィルタ５５の減衰部の透過率分布は、図３の分布には限定されず、例えば国際公開（ＷＯ）第００／０５９０１２号パンフレットに開示されているように、外側に向けて次第に減少する分布で、且つ画面継ぎ露光後の露光量が均一になる分布であれば、任意の分布を使用することができる。また、その減衰部の透過率分布は、例えば照明条件に応じて変更してもよい。
次に、本発明の第２の実施形態につき図１０を参照して説明する。本例でも基本的に図１の投影露光装置を使用して露光を行う。但し、本例では図５に示すように、画面継ぎを行う露光によって図１の感光基板Ｇ上のショット領域３０Ａ〜３０Ｄ上に互いに異なるマスターレチクル（ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤとする）のパターンの縮小像を露光する場合、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンはそれぞれ１回だけ感光基板Ｇ上に露光する。そして、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンを感光基板Ｇ上に露光する際には、レチクルブラインド４、濃度フィルタ５５、及びマスターレチクルＲＡ〜ＲＤをそれぞれ図７（Ａ）〜（Ｄ）のように位置決めする。そして、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンを露光している期間内に、図１の駆動系２９及び位置決め装置５を介して濃度フィルタ５５を、Ｘ方向への振幅がＰＸ／２程度でＹ方向への振幅がＰＹ／２程度となるように振動させる。なお、濃度フィルタ５５の減衰部の感光基板Ｇ上への投影像中で、Ｘ方向に周期的な部分の平均的なピッチをＰＸ、Ｙ方向に周期的な部分の平均的なピッチをＰＹとしている。
【００７７】
図１０は、図７（Ｃ）の３枚目のマスターレチクルＲＣのパターン像を、感光基板Ｇ上の第３のショット領域３０Ｃ上に露光した後の感光基板Ｇ上のＸ方向の露光量Ｅの分布を示している。図１０において、濃度フィルタ５５がＸ方向に振幅ＰＸ／２程度で振動しているため、濃度フィルタ５５の継ぎ部５５ｂにピッチＰＸの周期的な部分が残存していても、感光基板Ｇの継ぎ部３２での露光量は、折れ線３５で示すように、適正露光量Ｅ_０から外側に直線状に減少する分布となる。同様に、その継ぎ部５５ｂにＹ方向にピッチＰＹの周期的な部分が残存していても、濃度フィルタ５５はＹ方向にも振幅ＰＹ／２程度で振動しているため、継ぎ部３２での露光量はＹ方向には均一である。従って、図５のつなぎ露光後の感光基板Ｇ上の継ぎ部３０ＡＢ，３０ＢＤ，３０ＣＤ，３０ＡＢ，３１での露光量はほぼ均一となる。この際に、本例によれば、濃度フィルタ５５の投影像に周期的な部分が残存していても、濃度フィルタ５５を振動させるだけの簡単な動作で、つなぎ露光後の露光量を均一化することができる。
【００７８】
次に、本発明の第３の実施形態につき図１１を参照して説明する。本例でも基本的に図１の投影露光装置を使用して露光を行う。そして、本例でも図３（Ａ）の濃度フィルタ５５のｘ方向の対称な継ぎ部５５ａ及び５５ｂにおいて、一方の継ぎ部５５ａの或る点Ｑ１付近に例えばｘ方向にピッチＰＸでｙ方向にピッチＰＹの周期的な部分が残存しているものとする。この場合、本例では他方の継ぎ部５５ｂ中で感光基板Ｇ上で点Ｑ１と同じ位置に露光される点Ｑ２付近に、ｘ方向にピッチＰＸでｙ方向にピッチＰＹであると共に、感光基板Ｇ上に露光した場合に、点Ｑ１付近の周期的な部分の像に対してｘ方向にＰＸ／２及びｙ方向にＰＹ／２だけ位置ずれする周期的な部分を形成しておく。
【００７９】
図１１（Ａ）は濃度フィルタ５５の側面図、図１１（Ｂ）はその濃度フィルタ５５の透過率ＴのＸ方向の分布を示し、曲線３６Ａ及び３６Ｂで示すように、継ぎ部５５ａ中の点Ｑ１付近及び継ぎ部５５ｂ中の点Ｑ２付近の透過率分布は、Ｘ方向のピッチＰＸでそれぞれ−Ｘ方向にＸＰ／４だけ位置ずれしているため、感光基板Ｇ上の同じ点上に露光した場合には、周期的な部分がＸＰ／２だけ位置ずれする。更に、一方の継ぎ部５５ａの別の部分Ｑ１’にｘ方向にピッチＰＸ’でｙ方向にピッチＰＹ’の周期的な部分が残存しているときには、本例では他方の継ぎ部５５ｂ中で点Ｑ１’と同じ位置に露光される点Ｑ２’付近に、ｘ方向にピッチＰＸ’でｙ方向にピッチＰＹ’であると共に、露光した場合に点Ｑ１’付近の周期的な部分の像に対してｘ方向にＰＸ’／２及びｙ方向にＰＹ’／２だけ位置ずれする周期的な部分を形成しておく。
【００８０】
そして、一方の継ぎ部５５ａに存在する周期的な部分の全てに対応して、他方の継ぎ部５５ｂには同じピッチで、露光した場合に１／２ピッチだけ位置ずれする周期的な部分を形成しておく。同様に、濃度フィルタ５５のｙ方向に対称な継ぎ部５５ｃ及び５５ｄにおいても、一方の継ぎ部５５ｃに存在する周期的な部分の全てに対応して、他方の継ぎ部５５ｄには露光した場合に同じピッチで１／２ピッチだけ位置ずれする周期的な部分を形成しておく。
【００８１】
本例において、図５に示すように、画面継ぎを行う露光によって図１の感光基板Ｇ上のショット領域３０Ａ〜３０Ｄ上に互いに異なるマスターレチクル（ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ，ＲＤとする）のパターンの縮小像を露光する場合、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンはそれぞれ１回だけ感光基板Ｇ上に露光する。そして、各マスターレチクルＲＡ〜ＲＤのパターンを感光基板Ｇ上に露光する際には、レチクルブラインド４、濃度フィルタ５５、及びマスターレチクルＲＡ〜ＲＤをそれぞれ図７（Ａ）〜（Ｄ）のように位置決めする。この際に本例では、例えば第１のショット領域３０Ａの継ぎ部３０ＡＢを露光する際の図７（Ａ）の継ぎ部５５ｂと、第２のショット領域３０Ｂの継ぎ部３０ＡＢを露光する際の図７（Ｂ）の継ぎ部５５ａとは、図１１（Ｂ）に示すように透過率Ｔの周期的な部分の位相がＰＸ／２（１８０°）異なっている。従って、感光基板Ｇ上の継ぎ部３２での合成の露光量Ｅは、図１１（Ｃ）の直線３７Ｃで示すように、個々の露光での曲線３７Ａ及び３７Ｂで示す露光量の凹凸部が相殺し合うため、ほぼ均一な目標露光量Ｅ_０となる。
【００８２】
従って、本例によれば、濃度フィルタ５５の減衰部の投影像に周期的な部分が残存していても、単に対称な減衰部を介して順次露光するだけの簡単な動作で、つなぎ露光後の露光量を均一化することができる。また、本例では、濃度フィルタ５５の減衰部の投影像に種々の異なるピッチの周期的な部分が残存している場合にも、個々の周期的な部分に起因する露光量むらをそれぞれ低減することができる。
【００８３】
なお、上記各実施形態では感光基板上でつなぎ露光（スティッチング露光）が行われる複数のショット領域にそれぞれ異なるパターンを転写するものとしたが、その複数のショット領域の少なくとも２つに同一のパターンを転写してもよい。また、上記各実施形態では照度センサ６３を用いて露光領域内の照度分布を計測するものとしたが、例えばラインセンサなどを用いて照度分布の計測を行ってもよい。
【００８４】
また、上記第１及び第２の実施形態では、濃度フィルタ５５の減衰部によって設定される、露光領域内の照度分布の一部（即ち、照度が徐々に変化する傾斜部）と、感光基板上の継ぎ部との位置関係を変更するために、濃度フィルタのみの移動、あるいはレチクルブラインド４、マスターレチクル、及び感光基板の移動を行うものとしたが、本発明はこれらに限定されるものでなく、例えば濃度フィルタよりも下流側（レチクル側）に配置される光学系の光学特性を調整して上記位置関係を変更してもよい。
【００８５】
なお、上記の実施の形態は、つなぎ露光方式でマスクとしてのワーキングレチクルを製造する際に本発明を適用したものである。これに関して、電子線露光装置やＥＵＶ露光装置ではワーキングレチクルのマスク基板としてシリコンウエハなどが用いられ、特にＥＵＶ露光装置では反射型のワーキングレチクルが使用される。また、本発明は、撮像素子（ＣＣＤ等）を含む半導体デバイス、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の表示素子、薄膜磁気ヘッド、又はＤＮＡチップなどを製造する場合にも適用することができる。
【００８６】
なお、上記の実施の形態の投影露光装置において、露光光ＩＬとしてＡｒＦエキシマレーザ光等の真空紫外域の短波長の光を使用する場合には、露光光ＩＬの光路上には窒素ガス（Ｎ_２）やヘリウムガス（Ｈｅ）などの希ガス等の真空紫外域の光に対して高透過率の気体がパージされる。
また、図１において、オプティカル・インテグレータとしてロッド・インテグレータを用いる場合には、この射出面に近接してレチクルブラインド４を配置し、且つレチクルブラインド４に近接して濃度フィルタ５５を設けることができる。或いは、そのロッド・インテグレータとレチクルとの間でその射出面と共役な面、又はこの面から僅かにずらした面に濃度フィルタ５５のフィルタ面を配置してもよい。
【００８７】
また、濃度フィルタ５５の位置合わせ用マークを検出する装置は照度センサ６３に限られるものではなく、例えば照度センサ６３とは別にウエハステージ２５に少なくとも受光部を有する光学系を設置して用いてもよいし、或いは照明光学系内に専用の光学系を組み込んでもよい。また、その位置合わせ用マークの検出光として前述の露光光ＩＬを用いてもよいし、露光光源１とは別の光源を用意して露光光ＩＬと波長が実質的に同一の光を用いるようにしてもよい。
【００８８】
また、上記の実施の形態は本発明を一括露光型の投影露光装置に適用したものであるが、本発明はプロキシミティ方式の露光装置でつなぎ露光を行う場合にも同様に適用することができる。更に本発明は、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査露光型の投影露光装置でつなぎ露光を行う場合にも適用することができる。そして、本発明は、例えば波長５ｎｍ〜１５ｎｍ程度の軟Ｘ線やＸ線等の極端紫外光（ＥＵＶ光）を露光ビームとするＥＵＶ露光装置でつなぎ露光を行う場合にも適用することができる。ＥＵＶ光を用いる場合には、透過性の材料が殆ど無いため、濃度フィルタ（減光フィルタ）としては反射型の基板上に所定の反射率分布で反射膜（例えばモリブデンとシリコンとの多層膜、又はモリブデンとベリリウムとの多層膜）を形成した反射型のフィルタを使用してもよい。
【００８９】
さらに、例えば国際公開（ＷＯ）９９／４９５０４号パンフレットなどに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置でつなぎ露光を行う場合にも本発明を適用することができる。また、例えば国際公開（ＷＯ）９８／２４１１５号、９８／４０７９１号パンフレットに開示されるように、露光動作とアライメント動作（マーク検出動作）とをほぼ平行して行うために、２つのウエハステージを備える露光装置でつなぎ露光を行う場合にも本発明を適用することができる。
【００９０】
また、露光光源や照度均一化光学系等から構成される照明光学系、及び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共に、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハ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、上述の実施の形態の濃度フィルタ５５を取り付け、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより上述の実施の形態の投影露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及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。
【００９１】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、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ことは勿論である。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、所定の透過率分布を持つように製造された減光フィルタを用いて複数のパターンを一部が重なるように露光する場合、その減光フィルタの像に或る程度の局所的な規則性が残存していても、露光対象の基板上での露光量むらを低減することができる。
【００９３】
また、本発明のデバイス製造方法によれば、大型のデバイス又はマスクを高スループットで製造することができ、本発明のマスクによれば、大型で高精度のマスクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態で使用される投影露光装置を示す概略構成図である。
【図２】図１中のレチクルブラインド４の構成例を示す拡大図である。
である。
【図３】図１中の濃度フィルタ５５の透過率分布を示す図である。
【図４】（Ａ）は濃度フィルタ５５のドットパターンの分布の一部を示す拡大図、（Ｂ）は濃度フィルタ５５中でドットパターンの集合によって形成される規則的なパターンの一例を示す図、（Ｃ）はそのドットパターンの集合によって形成される２次元の規則的なパターンの一例を示す拡大図である。
【図５】図３の濃度フィルタ５５を用いて画面継ぎを行いながら転写を行って得られる投影像を示す図である。
【図６】画面継ぎを行いながら転写を行って得られる別の投影像を示す図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は画面継ぎを行う場合のレチクルブラインド４、濃度フィルタ５５、及びレチクルの位置関係を示す図、（Ｅ）は画面継ぎを行って得られる継ぎ部の露光量の変動の一例を示す図である。
【図８】第１の実施形態で、継ぎ部の露光量が均一化されることの説明図である。
【図９】第１の実施形態における露光動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態における露光動作の説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における濃度フィルタ５５の構成及び感光基板上での露光量分布を示す図である。
【符号の説明】
Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｇ…感光基板、Ｗ…ウエハ、ＲＡ〜ＲＤ…マスターレチクル、１…露光光源、２…フライアイレンズ、４…レチクルブラインド、５…位置決め装置、２９…駆動系、３０Ａ〜３０Ｄ…ショット領域、３０ＡＢ〜３０ＡＣ，３１…継ぎ部、５５…濃度フィルタ、５５ａ〜５５ｄ…継ぎ部、５７Ｄ…周期的な部分[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure technique used in a lithography process for manufacturing various devices such as a mask, a semiconductor device, an imaging device (such as a CCD), a liquid crystal display device, and a thin-film magnetic head. The present invention relates to an exposure technique for transferring (connecting exposure) a pattern while exposing a pattern to expose a larger pattern.
[0002]
[Prior art]
A conventional semiconductor integrated circuit is generally manufactured by repeating a process of transferring a pattern of one reticle as a mask to each shot area on a wafer as a substrate. On the other hand, recently, in order to manufacture a large-sized semiconductor device, an original pattern of one circuit pattern to be transferred is divided into a plurality of reticle patterns, and the plurality of reticle patterns are formed on a wafer. An exposure method in which image transfer is performed while performing screen splicing on one shot area, that is, an exposure method in which joint exposure is performed is also used. The joint exposure is also called “view angle synthesis”.
[0003]
A conventional reticle (working reticle) used in an actual exposure process is generally formed by forming a metal film on a glass substrate, and directly drawing a device pattern on the resist layer thereon by an electron beam lithography apparatus, and then developing the reticle. And by performing a process such as etching. However, when the size of the reticle is increased in response to the increase in the size of the device, writing all the patterns of one reticle by the electron beam lithography apparatus requires a long writing time, which increases the manufacturing cost. Therefore, particularly for a large working reticle, the pattern of a plurality of mask-reticles manufactured using an electron beam lithography apparatus is manufactured by reducing and exposing a single glass substrate while screen joining is performed. Methods have also been used.
[0004]
In the case where one device or one reticle is manufactured by performing the joint exposure of the patterns of a plurality of reticles in this manner, it is necessary to prevent the pattern from being cut at the joint (boundary portion) of the adjacent pattern. There is. Therefore, when performing a bridge exposure using a projection exposure apparatus such as a stepper, a peripheral portion of an image of an adjacent pattern having a predetermined width is superimposed through a neutral density filter whose transmittance gradually decreases outward. An exposure method has been developed (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
International Publication (WO) No. 00/059092 Pamphlet (FIGS. 4 and 7)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When performing exposure while performing screen splicing as described above, conventionally, double exposure has been performed through a neutral density filter at a spliced portion. In addition, the portion where the transmittance gradually decreases toward the outside of the conventional neutral density filter is, for example, a large number of fine dot patterns locally random using an electron beam lithography apparatus on a glass substrate, and as a whole It is formed by drawing in such an arrangement that the transmittance changes with a predetermined tendency. In addition, since the neutral density filter is arranged on a surface defocused to some extent with respect to a conjugate plane with the pattern surface of the reticle, for example, an image of each dot pattern is directly transferred onto a device or a substrate for the reticle. It will not be done.
[0007]
However, there is a case where a certain degree of regularity remains in the arrangement of a large number of fine dot patterns of the neutral density filter. There is a disadvantage that unevenness in the amount of exposure occurs at the joint. Such non-uniformity of the exposure amount may be one of the causes of the deviation of the line width of the finally formed circuit pattern from the design value, and may further reduce the yield of the device or the mask.
[0008]
In view of the above, the present invention partially reduces a plurality of patterns by using a neutral density filter manufactured to have a predetermined transmittance distribution, for example, when exposing a plurality of patterns while performing screen splicing. To provide an exposure technique capable of reducing uneven exposure on a substrate to be exposed even when a certain degree of local regularity remains in the image of the neutral density filter when the exposure is performed so that the light beams overlap. With the goal.
[0009]
Still another object of the present invention is to provide a manufacturing technique capable of manufacturing a large device or a mask with high accuracy by exposing a plurality of patterns so as to partially overlap each other using such an exposure technique. .
Another object of the present invention is to provide a large mask that can be manufactured using such an exposure technique.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the first exposure method according to the present invention, in order to transfer a pattern to a plurality of regions (30A, 30B) where the peripheral portion (30AB) partially overlaps on the substrate (G), an exposure beam is In an exposure method for exposing each area (30A, 30B) with the exposure beam through a neutral density filter (55) for gradually changing the intensity, at least a peripheral portion of each area is divided into a plurality of exposures. And in a plurality of exposures of the peripheral portion, in a predetermined plane substantially parallel to the exposure surface of the substrate, the relative intensity distribution of the exposure beam defined by the neutral density filter and the peripheral portion thereof. This is to make the positional relationship different.
[0011]
According to the present invention, for example, when exposing a plurality of patterns so that their peripheral portions partially overlap with each other, in a portion where the overlapping exposure is performed, the exposure beam passing through the neutral density filter and the substrate Are performed a plurality of times while relatively displacing. Therefore, even if a certain degree of local regularity remains in the image of the neutral density filter, the light and darkness of the regular image on the substrate are averaged, so that the light exposure on the substrate is Unevenness is reduced.
[0012]
In this case, as an example, the exposure beam has an intensity distribution in which the intensity gradually changes in at least one direction by the neutral density filter, and the positional relationship intersects the at least one direction in the predetermined plane. It is changed in a predetermined direction. Accordingly, even if a locally periodic portion remains in the image of the neutral density filter in a direction orthogonal to a direction in which the intensity gradually changes (for example, a direction toward the outside), the periodic The portion is not transferred to the substrate as it is, and the unevenness in the exposure amount is reduced.
[0013]
The positional relationship is determined according to the pitch of the substantially periodic portions (57A to 57D) of the image of the neutral density filter formed on the substrate in the predetermined direction. It is desirable.
More specifically, the neutral density filter formed on the substrate to vary the relative positional relationship between the intensity distribution of the exposure beam defined by the neutral density filter and the periphery of the substrate. The relative position between the neutral density filter and the substrate is shifted in the first direction by の of the pitch in the first direction of the substantially periodic portion of the image of FIG. It is desirable that each exposure amount when performing multiple exposures N times (N is an integer of 2 or more) through the neutral density filter is an exposure amount corresponding to 1 / N of the appropriate exposure amount.
[0014]
By shifting the relative positional relationship by half of the pitch of the periodic portion in the first direction in the two exposures, the combined exposure amount of the periodic portion is almost completely uniformed. You. Also, by setting each exposure amount to an amount corresponding to 1 / N of the appropriate exposure amount, the combined exposure amount becomes the appropriate exposure amount.
Further, during the exposure of the peripheral portion of the substrate, the neutral density filter or the image of the neutral density filter may be further oscillated in the periodic direction of the substantially periodic portion with respect to the substrate. As a result, the exposure unevenness is further reduced.
[0015]
Further, as a method of making the relative positional relationship between the intensity distribution of the exposure beam defined by the neutral density filter and the peripheral portion of the substrate different, the neutral density filter or the image of the neutral density filter is used for the substrate. May be vibrated in a direction corresponding to a direction substantially parallel to the exposure surface of the substrate. For example, by performing the vibration during one exposure of the peripheral portion, a plurality of exposures can be substantially performed by one exposure.
[0016]
In the second exposure method of the present invention, in order to transfer a pattern to a plurality of regions (30A, 30B) where the peripheral portion (30AB) partially overlaps on the substrate (G), the peripheral portion is exposed to light. In an exposure method for exposing each area with the exposure beam through a neutral density filter (55) that gradually changes the intensity of the beam, a pair of peripheral parts (30AB) at symmetric positions among the peripheral parts are removed. At the time of each exposure, the relative position relationship between the intensity distribution of the exposure beam defined by the neutral density filter and the peripheral portion thereof in a predetermined plane substantially parallel to the exposure plane of the substrate is changed. is there.
[0017]
According to the present invention, for example, in order to perform screen splicing, when the peripheral portion is sequentially exposed in two patterns via the neutral density filter, the light intensity gradually increases in the first exposure among the neutral density filters. The first portion (55a) used to reduce and the second portion (55b) used to gradually reduce the light intensity in the second exposure are in substantially symmetrical positions. Therefore, for example, of the drawing patterns of the first portion and the second portion, for a portion having regularity remaining, the positional relationship is shifted, so that the peripheral portion after the second exposure is exposed. The exposure amount is made uniform. At this time, since there is no need to perform multiple exposures in each exposure, there is no reduction in throughput.
[0018]
In this case, the relative positional relationship between the light attenuating filter and the substrate when exposing the pair of peripheral portions is substantially the same as that of the image of the light attenuating filter formed on the substrate. It is desirable to shift in the periodic direction by ピッチ of the pitch of the appropriate portion. Thereby, the unevenness of the exposure amount in the peripheral portion after the two exposures is reduced most.
Further, in the third exposure method of the present invention, in order to transfer a pattern to a plurality of regions (30A, 30B) where the peripheral portion (30AB) partially overlaps on the substrate (G), the peripheral portion is exposed to light. In an exposure method of exposing each area with the exposure beam through a neutral density filter (55) that gradually changes the intensity of the beam, at the time of exposing a peripheral portion of each area, the exposure is substantially parallel to the exposure surface of the substrate. This is to change a relative positional relationship between the intensity distribution of the exposure beam defined by the neutral density filter and its peripheral portion in a predetermined plane.
[0019]
According to the present invention, as in the case of the first exposure method described above, even if a certain degree of local regularity remains in the image of the attenuation portion of the neutral density filter, the regular image is not By averaging on the substrate, the exposure unevenness on the substrate is reduced.
In the first exposure apparatus according to the present invention, the pattern is transferred to a plurality of regions (30A, 30B) where the peripheral portion (30AB) partially overlaps on the substrate (G). In an exposure apparatus that exposes each area with an exposure beam whose angle gradually changes, in order to gradually change the intensity of the exposure beam in the peripheral portion in at least one direction (x direction, y direction), at least one of the An attenuating filter (55) partially formed with an attenuator (55a to 55d) having a transmittance distribution in which the transmittance for the exposure beam changes in accordance with the direction; When a plurality of exposures are performed in a plurality of times, a plurality of exposures in a peripheral portion thereof in a predetermined plane substantially parallel to the exposure surface of the substrate respectively correspond to the attenuation portion of the neutral density filter. Those comprising an adjustment device (24) to vary the relative positional relationship of the intensity distribution of the light beam and its peripheral portion.
[0020]
According to the present invention, the exposure is performed a plurality of times while relatively shifting the exposure beam passing through the neutral density filter and its peripheral portion (substrate) in the portion where the overlapping exposure is performed. Even if a certain degree of local regularity remains in the image of the attenuating portion of the optical filter, the regular image is averaged on the substrate, thereby reducing the exposure unevenness on the substrate. You.
[0021]
In this case, it is desirable that the adjusting device changes its positional relationship within the predetermined plane with respect to a predetermined direction intersecting at least the one direction.
Preferably, the adjusting device determines the amount of change in the positional relationship according to the pitch of the substantially periodic portion of the image of the neutral density filter formed on the substrate in the predetermined direction. . In particular, by setting the amount of change in the positional relationship to の of the pitch, the unevenness in the exposure amount is reduced most.
[0022]
In addition, when the apparatus further includes an aperture member (4) for setting an irradiation area of the exposure beam on the substrate, as an example, the adjusting device includes an irradiation area set by the aperture member, the pattern, and the A drive mechanism (21, 25; 5) for relatively moving the substrate and the image of the attenuation portion of the neutral density filter on the substrate. As the drive mechanism, a stage mechanism usually provided in the exposure apparatus or a small stage mechanism for driving the neutral density filter can be used, so that the mechanism is not particularly complicated.
[0023]
Further, as another example, the driving mechanism is a mechanism (5) for vibrating the neutral density filter or an image of the neutral density filter in a direction substantially corresponding to a direction substantially parallel to an exposure surface of the substrate. The mechanism for oscillating has a simple configuration, and can substantially perform a plurality of exposures with one exposure.
The neutral density filter also includes a pair of substantially symmetric attenuation portions (55a, 55b) for setting a transmittance distribution in a region corresponding to a pair of symmetric outer peripheral portions on the substrate. In the image of the pair of substantially symmetric attenuation portions on the substrate, portions having a periodicity of a predetermined pitch in a substantially predetermined direction are respectively shifted in the predetermined direction by の of the predetermined pitch. Thus, it is desirable that the transmittance distribution of the pair of substantially symmetric attenuation portions is defined. Thereby, the unevenness in the exposure amount after the peripheral portion is sequentially exposed by two patterns is further reduced.
[0024]
Further, the second exposure apparatus of the present invention transfers a pattern to each of a plurality of regions (30A, 30B) where the peripheral portion (30AB) partially overlaps on the substrate (G). In an exposure apparatus that exposes each area with an exposure beam whose angle gradually changes, in order to gradually change the intensity of the exposure beam in the peripheral portion in at least one direction (x direction, y direction), at least one of the Attenuating portions (55a to 55d) each having a transmittance distribution in which the transmittance for the exposure beam changes in accordance with the direction; The transmittance distribution of the pair of substantially symmetric attenuation portions (55a, 55b) for setting the transmittance distribution in a region corresponding to the pair of symmetric outer peripheral portions (30AB) on the substrate is partially changed. Without And those are.
[0025]
According to the present invention, when the peripheral portion is exposed twice through the pair of substantially symmetric attenuation portions, the images of the two locally regular portions are misaligned and overlapped. Therefore, the exposure amount in the peripheral portion after the two exposures is made uniform.
In this case, in order to minimize the exposure unevenness, portions of the pair of substantially symmetric attenuation portions on the substrate, which have a periodicity substantially at a predetermined pitch in a predetermined direction, of the image on the substrate. It is desirable that the transmittance distribution of the pair of substantially symmetric attenuation portions is defined so that each of the pair of the light-receiving portions is shifted in the predetermined direction by の of the predetermined pitch.
[0026]
In the third exposure apparatus of the present invention, the pattern is transferred to a plurality of regions (30A, 30B) where the peripheral portion (30AB) partially overlaps on the substrate (G). In an exposure apparatus that exposes each area with an exposure beam that gradually changes, in order to gradually change the intensity of the exposure beam in the peripheral portion in at least one direction, the exposure corresponding to at least one direction is performed. A light-attenuating filter (55) partially formed with an attenuating portion (55a to 55d) having a transmittance distribution in which the transmittance to the beam changes, and an exposure surface of the substrate when exposing a peripheral portion of each region. An adjusting device (24) for changing the relative positional relationship between the intensity distribution of the exposure beam corresponding to the attenuating portion of the neutral density filter and its peripheral portion in a substantially parallel predetermined plane; It is.
[0027]
According to the present invention, as in the case of the first exposure apparatus, even if a certain degree of local regularity remains in the image of the attenuating portion of the neutral density filter, the regular image is not removed. By averaging on the substrate, the exposure unevenness on the substrate is reduced.
Further, the device manufacturing method of the present invention is a device manufacturing method for manufacturing a mask or a device including a lithography step, wherein a plurality of patterns (RA to RD) are formed by any of the exposure methods or exposure apparatuses of the present invention. This includes a step of exposing while performing screen splicing. At this time, by connecting and exposing a plurality of mask patterns, mass production of masks or devices can be performed with higher accuracy and higher throughput than in a method of directly drawing a mask pattern on the substrate using an electron beam drawing apparatus or the like.
[0028]
Further, the mask of the present invention is manufactured using the device manufacturing method of the present invention. By applying the present invention, a large mask can be manufactured with high accuracy.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the present invention is applied to a case where images of a plurality of mask patterns are transferred onto one substrate while performing screen joining using a projection exposure apparatus.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, a KrF excimer laser light source (wavelength: 248 nm) is used as an exposure light source 1. As an exposure light source, an ArF excimer laser light source (wavelength 193 nm), F₂Laser light source (wavelength 157nm), Kr₂Laser (wavelength 146 nm), Ar₂An ultraviolet pulse laser light source such as a laser light source (wavelength 126 nm), a harmonic generation light source of a YAG laser, a harmonic generation device of a semiconductor laser, a mercury lamp (i-line or the like), or the like can also be used.
[0030]
Exposure light (exposure illumination light) IL as an exposure beam emitted from the exposure light source 1 at the time of exposure passes through the beam shaping optical system BE, is shaped in cross section, is reflected by the mirror M1, and is reflected by the mirror M1. The light enters the fly-eye lens 2 as an optical integrator (uniformizer or homogenizer) via an expander (not shown), and the illuminance distribution is made uniform. Note that an internal reflection type integrator (such as a rod type integrator) can also be used as the optical integrator. On the exit surface of the fly-eye lens 2 (pupil surface of the illumination optical system), the numerical aperture of the exposure light IL and, consequently, the coherence factor (σ value) are set. An illumination system aperture stop ([sigma] stop) 7 for determining illumination conditions by setting it in an eccentric region or the like is arranged.
[0031]
The exposure light IL that has passed through the illumination system aperture stop 7 enters the reticle blind 4 as a variable field stop via the relay lens 3. As shown in FIG. 2 as an example, the reticle blind 4 has a variable opening (shaded with four hatched lines) surrounded by four edges 41A, 41B, 42A, 42B of two movable L-shaped light shielding plates 41, 42. The illuminated area (exposure angle of view) on the reticle R to be transferred is determined by the determined area S. The light shielding plates 41 and 42 are respectively driven by a drive mechanism (not shown) in the X and Y directions orthogonal to each other in a plane perpendicular to the optical axis of the illumination optical system. A main control system 24 shown in FIG. 1 that controls the operation of the entire apparatus controls the position and size of the opening of the reticle blind 4 via the drive mechanism.
[0032]
In FIG. 1, the exposure light IL that has passed through the reticle blind 4 passes through a density filter 55, and has an intensity distribution (illuminance distribution) suitable for exposing while performing screen splicing (joint exposure) as described later. Given. That is, the density filter 55 as a neutral density filter has a transmittance distribution for making the integrated exposure amount of the joint portion at the time of the joint exposure equal to the integrated exposure amount of the other portions (details will be described later). The exposure light passing through the density filter 55 passes through the relay lens 8A, the mirror M2 for bending the optical path, and the condenser lens 8B, and illuminates the pattern surface (lower surface) of the reticle R as a mask on which an original pattern for transfer is formed. . Assuming that a surface conjugate to the pattern surface (reticle surface) of the reticle R with respect to the relay lens 8A and the condenser lens 8B is a surface P1, the reticle blind 4 is disposed on the surface P1 or on a surface close to the surface P1. The filter forming surface 55 is set at a position slightly defocused on the reticle R side (or the exposure light source 1 side) from the surface P1. Due to the action of the density filter 55, the exposure light IL has an intensity distribution (illuminance distribution) that becomes gradually smaller toward the outside at the periphery of the pattern region of the reticle R.
[0033]
Exposure light source 1, beam shaping optical system BE, mirror M1, fly-eye lens 2, illumination system aperture stop 7, relay lens 3, reticle blind 4, density filter 55, relay lens 8A, mirror M2, and condenser lens 8B An illumination optical system 10 is configured. Under the exposure light IL, the pattern in the illumination area of the reticle R is projected onto the photosensitive substrate G at a projection magnification β (β is 1/4, 1/5, etc.) via a double-sided telecentric projection optical system PL. Projected onto one shot area. The photosensitive substrate G as a substrate is formed by applying a metal film such as chromium to a square glass substrate for a working reticle and then applying a photoresist. Further, a plurality of alignment marks (not shown) are formed around the photosensitive substrate G. In addition, as the substrate to be exposed, for example, a wafer W which is a disk-shaped substrate such as a semiconductor (silicon or the like) or an SOI (silicon on insulator) having a diameter of about 200 to 300 mm can be used. Hereinafter, a description will be given by taking the Z axis parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the X axis parallel to the plane of FIG. 1 in a plane perpendicular to the Z axis, and the Y axis perpendicular to the plane of FIG. I do. Note that the X direction and the Y direction in FIG. 2 are directions corresponding to the X direction and the Y direction in FIG. 1, respectively.
[0034]
In FIG. 1, the density filter 55 moves on a base (not shown) via a movable table 53 and a movable table 52 in a direction corresponding to the X direction and the Y direction in a plane perpendicular to the optical axis of the illumination optical system 10. And is rotatably supported about its optical axis. Sensors for detecting the position and rotation angle of the density filter 55 are incorporated in the movable tables 52 and 53, and the detection results of the sensors are supplied to the drive system 29. Then, the main control system 24 drives the movable tables 52 and 53 via the drive system 29 so that the position and the rotation angle of the density filter 55 can be controlled. The movable table 52, 53 and the like constitute a positioning device 5 for the density filter 55. Normally, the rotation angle of the density filter 55 is fixed in accordance with the rectangular illumination area (projected image of the variable aperture S in FIG. 2) defined by the reticle blind 4, and the density filter 55 is adjusted according to the position of the screen joint. Of the reticle blind 4 is controlled. Further, in this example, the density filter 55 is arranged perpendicular to the optical axis of the illumination optical system 10, but as disclosed in, for example, International Publication (WO) 00/059012 pamphlet, the density filter 55 is used. A mechanism for controlling the inclination angle of the illumination optical system 10 with respect to a plane perpendicular to the optical axis and the position along the optical axis may be provided.
[0035]
The reticle R is held on the reticle stage 21, and the reticle stage 21 finely moves on the reticle base 22 in the X direction, the Y direction, and the rotation direction to position the reticle R. The position (including the rotation amount) of reticle stage 21 is measured by a laser interferometer incorporated in reticle stage drive system 23, and based on the measured values and control information from main control system 24, reticle stage drive system 23 controls the position of the reticle stage 21. A reticle alignment microscope (not shown) for detecting an alignment mark on the reticle R and a reticle alignment reference mark is disposed above a peripheral portion of the reticle R, and a main control is performed based on the detection result. The system 24 performs alignment of the reticle R.
[0036]
In addition, a reticle loader (not shown) for exchanging reticles on the reticle stage 21 and a reticle library storing a plurality of reticles used for screen splicing are installed near the reticle stage 21. Thus, reticle R on reticle stage 21 is exchanged with another reticle at high speed.
On the other hand, the photosensitive substrate G (or wafer W) is held on a wafer stage 25 via a wafer holder (not shown), and the wafer stage 25 moves stepwise on the wafer base 26 in the X and Y directions. The position (including the rotation amount) of the wafer stage 25 in the XY plane is measured by a laser interferometer 27, and based on the measured value and control information from the main control system 24, the wafer stage drive system 28 Control the operation of. Further, the wafer stage 25 adjusts the surface of the photosensitive substrate G to the image plane of the projection optical system PL by an autofocus method. In the vicinity of the photosensitive substrate G on the wafer stage 25, an illuminance sensor 63 for condensing light passing through the pinhole and performing photoelectric conversion is fixed, and a detection signal of the illuminance sensor 63 which also functions as a mark detection system is mainly controlled. System 24. From the detection signal of the illuminance sensor 63, the intensity distribution of the exposure light IL, which has passed through the density filter 55, on the wafer stage 25 can be measured. When it is desired to measure the intensity distribution with higher resolution with respect to the position in the X direction and the Y direction, a detection system including an enlargement optical system and an image sensor may be used separately from the illuminance sensor 63.
[0037]
Further, in the vicinity of the photosensitive substrate G on the wafer stage 25, for example, a reference mark member (not shown) on which two two-dimensional reference marks for reticle alignment and one two-dimensional reference mark for wafer alignment are formed. (Shown). Above the wafer stage 25, an alignment sensor (not shown) for detecting the positions of the reference mark for wafer alignment and the alignment mark on the photosensitive substrate G is arranged. The control system 24 performs alignment of the photosensitive substrate G.
[0038]
At the time of exposure, as a basic operation, when exposure of the reduced image of the pattern of the first reticle onto the first shot area on the photosensitive substrate G is completed, the reticle is replaced with the second reticle. Then, the photosensitive substrate G is step-moved by the wafer stage 25. Then, a reduced image of the pattern of the second reticle is exposed on the second shot area on the photosensitive substrate G. At this time, a part of the peripheral part of the first shot area and a part of the peripheral part of the second shot area are double-exposed through a part where the transmittance of the density filter 55 gradually changes, Screen splicing is performed. Thereafter, the reticle exchange, the step movement of the photosensitive substrate G, and the exposure while performing the screen splicing are repeated, so that a large area pattern image is exposed on the photosensitive substrate G.
[0039]
Even when the wafer W is loaded on the wafer stage 25, similarly, a reduced image of the pattern of a plurality of reticles is transferred while screen joining is performed, so that a large area device pattern is transferred onto the wafer W. Can be transcribed. At this time, the large-area device pattern may be transferred to a plurality of regions on the wafer W. Further, it is also possible to regard a plurality of shot areas constituting one large area pattern as a whole as one large shot area, and to regard each shot area as a partial area within the large shot area. Instead of using a plurality of reticles, a large reticle is used as a reticle R, and a plurality of patterns sequentially selected by a reticle blind 4 from a pattern surface of the reticle are screen-connected while a plurality of patterns are screen-connected. The image may be transferred to each area on the wafer W).
[0040]
In the projection exposure apparatus of the present example, when exposing each shot area on the photosensitive substrate G, the reduced images of the patterns of the plurality of reticles are exposed (joint exposure) while screen joining is performed as described above. At this time, at the boundary between the reduced images of the two adjacent patterns, a joint portion (connecting portion) having a predetermined width is overlapped and exposed, and in the region where the reduced images of the four patterns are adjacent to each other, the four images are used. The exposure is performed by overlapping the corners as joints at the corners of the reduced image. This prevents the circuit pattern finally formed at the joint from being cut.
[0041]
However, when a plurality of reduced images are simply superimposed and exposed, the integrated exposure amount becomes larger than that of other portions. Therefore, in this example, when exposing a reduced image of the pattern of each reticle using the density filter 55, The illuminance (and, consequently, the exposure amount) of the peripheral portion is set to gradually decrease toward the outside. Note that, at the time of such a joint exposure, depending on the reticle pattern, depending on the reticle pattern (for example, the first portion in one shot area exposed by the exposure light IL at the time of transfer of the first pattern, and the transfer of the second pattern) Sometimes a circuit pattern for the device does not always exist in the one shot area that is exposed to the exposure light IL, and the connection part does not exist even if the circuit pattern exists. possible. Even in this case, the density filter 55 is effective for adjusting the integrated exposure amount to other areas. Hereinafter, the configuration and usage of the density filter 55 will be described.
[0042]
First, in FIG. 1, in this example, since the illuminance distribution on the reticle surface is set by the transmittance distribution on the filter surface of the density filter 55, the filter surface is theoretically on a plane P1 conjugate with the reticle surface. However, if a defect or foreign matter such as dust is present on the filter surface at this time, the defect or foreign matter may be transferred onto the photosensitive substrate G together with the pattern of the reticle R. Therefore, the filter surface of the density filter 55 is disposed at a position slightly defocused on the reticle side (or on the exposure light source side) from the plane P1. However, in an environment in which foreign matter on the filter surface can be reduced, the filter surface of the density filter 55 may be installed substantially on the surface P1. Even when a large number of fine patterns are locally and randomly drawn on the density filter 55 so as to have a predetermined distribution as in this example, the image of each fine pattern is transferred onto the photosensitive substrate G. It is desirable that the filter surface of the density filter 55 be slightly defocused from the plane P1 so as not to be performed.
[0043]
In order to improve the line width accuracy and the like of the device after the splicing exposure, it is necessary to control the illuminance distribution (intensity distribution) of the exposure light IL at the joint portion with high accuracy, and the reticle R and the density filter 55. It is necessary to increase the relative positioning accuracy with respect to. For example, in FIG. 5, when the shot area 30A and the shot area 30B adjacent to each other in the X direction on the photosensitive substrate G are overlapped and exposed at the joint 30AB, the width of the joint 30AB in the X direction is maintained at a constant value. There is a need. Therefore, in order to set the relative positional relationship between the reticle R and the density filter 55 to a predetermined state, the positioning device 5 including the movable tables 52 and 53 is used. Further, in order to accurately form an intensity distribution in which the intensity gradually changes in at least a part of the periphery of the illumination area, the defocus amount of the density filter 55 with respect to the plane P1 in FIG. It is set to be. Furthermore, if the defocus amount of the density filter 55 becomes too large, the intensity distribution on the reticle surface may be shifted from the transmittance distribution of the density filter 55 beyond an allowable range due to the aberration of the illumination optical system 10. Therefore, the defocus amount of the density filter 55 is set so as to fall within a predetermined allowable range.
[0044]
When detecting the positional relationship of the density filter 55 with respect to the reticle R, the illuminance sensor 63 can be used. For this purpose, as an example, in FIG. 1, the main control system 24 drives the wafer stage 25 to move the wafer stage 25 to an exposure area of the projection optical system PL (an illumination area of the illumination light IL conjugate to the illumination area described above with respect to the projection optical system PL). The illuminance sensor 63 is moved to start the irradiation of the exposure light IL. Thereafter, the main control system 24 drives the wafer stage 25 to cause the illuminance sensor 63 to traverse the exposure area, and captures the detection signal of the illuminance sensor 63 in accordance with the coordinates of the wafer stage 25, thereby forming the density filter 55. Monitor the position and the rotation angle of. At this time, for example, alignment marks are provided so as to correspond to both the density filter 55 and the reticle R, and the positions of the images of these alignment marks are also detected, whereby the projected image of the density filter 55 on the reticle R is obtained. , And the positional relationship (at least one of the positional relationship in the X direction, the positional relationship in the Y direction, and the relative rotation around the Z axis) with the reticle R can be detected with high accuracy. The main control system 24 controls the operation of the positioning device 5 via the drive system 29 so that the detected positional relationship becomes a predetermined relationship. Thereby, the positioning of the density filter 55 is performed.
[0045]
In addition, a glass substrate on which only alignment marks are formed is mounted on reticle stage 21 as reticle R, and a detection signal of illuminance sensor 63 is detected in accordance with the coordinates of wafer stage 25 in the X and Y directions. This makes it possible to measure the illuminance distribution (intensity distribution) of the projected image via the illumination optical system 10 and the projection optical system PL of the density filter 55, and furthermore, the transmittance distribution of the density filter 55. Note that the density filter 55 may be replaced with a density filter having another transmittance distribution. When replacing the density filter in this way, the movable table 53 is formed in a size that can hold a plurality of density filters, or a holder (not shown) that holds the density filter is attached to the movable table 53. What is necessary is just to make it attachable and detachable. Further, an exchange mechanism for transferring the density filter between the storage section in which the density filter is stored and the movable table 53 may be provided.
[0046]
Next, the transmittance distribution of the density filter 55 will be described.
FIG. 3A is a diagram showing the transmittance distribution of the filter portion of the density filter 55. In FIG. 3A, directions corresponding to the X direction and the Y direction in FIG. is there. The lattice pattern formed in the filter section of the density filter 55 is a pattern drawn virtually to indicate coordinates, and the transmittance in the filter section is actually 1 (100%) and 0 (0). %). That is, as shown in FIG. 4 (A), which is an enlarged view of a part of the filter portion, a large number of extremely fine square (or circular) dot patterns 56 are locally randomly formed in the filter portion. On average, it is formed at a density such that a desired transmittance distribution can be obtained depending on the position. The size of each dot pattern 56 can be changed in addition to the density according to the position. In addition, that the transmittance is 1 means the transmittance of the transparent substrate for the density filter 55 itself. Also, taking into account the diffracted light generated from the dot pattern and the optical characteristics (distortion etc.) of the illumination optical system, the density of the dot pattern (density) is adjusted so that a desired illumination light amount distribution can be obtained on a reticle or a photosensitive substrate (wafer). It is desirable to set the transmittance distribution by adjusting the size.
[0047]
Such a density filter 55 is formed by forming a light-shielding film of chromium or the like on a transparent substrate, applying an electron beam resist thereon, drawing a corresponding pattern thereon by an electron beam drawing apparatus, and then developing. , Etching, and resist stripping. Even if a defect or a continuous edge is formed in a part of the area in this manufacturing process, the defect or the like is transferred onto the wafer because the filter surface is defocused from the conjugate plane with the reticle R. Never. Therefore, the defocus amount of the density filter 55 is determined based on the drawing accuracy of the electron beam lithography apparatus at the time of manufacturing the density filter 55, the size of each dot pattern, the tolerance for the exposure amount (dose) error on the wafer, and the like. Is also taken into account.
[0048]
In the rectangular filter portion of the density filter 55 shown in FIG. 3A, the widths of joints (overlapping portions) 55a and 55b at both ends in the x direction, which are overlapped and exposed at the time of connecting exposure, are a and both ends in the y direction. The width of the x-direction of the inner region surrounded by the joints 55a to 55d is represented by a, where b is the width of the joints (overlapping parts) 55c and 55d.₀, The width in the y direction is b₀And Further, assuming that the lower left vertex of the rectangular filter unit is the origin of the position x and the position y, the range of the filter unit in the x direction and the y direction is as follows.
[0049]
0 ≦ x ≦ 2a + a₀, 0 ≦ y ≦ 2b + b₀
Usually, the width a and the width b are set equal. Then, assuming that the transmittance at the point P of the coordinates (x, y) in the filter unit is T (x, y), the transmittance T (x, y) is as follows in the region (Ai) (i = 1 to 9) TA separately_iIs set to The transmittance TA_iExposure Q on wafer in proportion to_iIs determined, the transmittance TA_iThe exposure amount Q_i(Or the intensity of the transmitted exposure light IL). In this case, 100% means the maximum exposure amount (or the maximum intensity).
[0050]
Area (A1): 0 ≦ x <a, 0 ≦ y <b
TA₁= 100 (x / a) · (y / b) [%] (1)
Area (A2): a ≦ x ≦ a + a₀, 0 ≦ y <b
TA₂= 100 (y / b) [%] (2)
Area (A3): a + a₀<X ≦ 2a + a₀, 0 ≦ y <b
TA₃= 100 [1- ｛x- (a + a)₀)｝ / A] · (y / b) [%] (3)
Area (A4): 0 ≦ x <a, b ≦ y ≦ b + b₀
TA₄= 100 (x / a) [%] (4)
Area (A5): a ≦ x ≦ a + a₀, B ≦ y ≦ b + b₀
TA₅= 100 [%] (5)
Area (A6): a + a₀<X ≦ 2a + a₀, B ≦ y ≦ b + b₀
TA₆= 100 [1- ｛x- (a + a)₀)｝ / A] [%] (6)
Area (A7): 0 ≦ x <a, b + b₀<Y ≦ 2b + b₀
TA₇= 100 (x / a) · [1- ｛y- (b + b)₀)｝ / B] [%] (7)
Area (A8): a ≦ x ≦ a + a₀, B + b₀<Y ≦ 2b + b₀
TA₈= 100 [1-Δy- (b + b)₀)｝ / B] [%] (8)
Area (A9): a + a₀<X ≦ 2a + a₀, B + b₀<Y ≦ 2b + b₀
TA₉= 100 [1- ｛x- (a + a)₀  )｝ / A] · [1- ｛y- (b + b)₀  )｝ / B] [%] (9)
In the area outside the filter section, the transmittance is 0 as described below.
[0051]
T (x, y) = 0 [%] (10)
In this case, the areas (A1) to (A4) and the areas (A6) to (A9) correspond to the attenuation portions of the neutral density filter. Then, the transmittance TA of the area (A1) which is the lower left rectangular corner of the filter area₁Is a distribution obtained by multiplying a distribution (x / a) that decreases one-dimensionally outward in the x direction and a distribution (y / a) that decreases one-dimensionally outward in the y direction. The transmittance TA of the lower right, upper left, and upper right corners of the filter area₃, TA₇And TA₉Is a distribution obtained by multiplying a distribution that decreases one-dimensionally outward in the x direction and a distribution that decreases one-dimensionally outward in the y direction. In addition, the transmittance T in the region along the line BB in FIG. 3A linearly changes from 0 with respect to the position x as the position x changes from 0 to a as shown in FIG. 1 (100%), and similarly, the transmittance T in the region along the CC line in FIG. 3A shows that the position y changes from 0 to b as shown in FIG. 3C. Varies linearly from 0 to 1 (100%) with respect to the position y.
[0052]
However, in practice, a certain degree of regularity may remain in the attenuation portion of the density filter 55 and its projected image as shown in FIG.
That is, FIG. 4B shows an example of the distribution of a large number of dot patterns of the joint 55b in the density filter 55. In FIG. 4B, the areas 55b1 and 55b1 of the joint 55b having a relatively high transmittance are shown. In the low region 55b2, little regularity is seen. On the other hand, in the region where the transmittance is medium, a periodic pattern appears in the y direction orthogonal to the x direction where the transmittance gradually decreases, as shown by circular regions 57A, 57B and 57C. . Since the density filter 55 is defocused from the plane conjugate with the pattern surface of the reticle, an image obtained by defocusing the pattern shown in FIG. 4B on the photosensitive substrate is projected. Some periodicity remains in the image of the typical pattern.
[0053]
That is, as shown in the enlarged view of FIG. 4C, in the projected image of the attenuating portion of the density filter 55 on the photosensitive substrate, the pitch PX in the X direction and the pitch PY in the Y direction are partially present. Image 57D may be included. Each of the pitches PX and PY is, for example, about 40 μm. The periodic image 57D can be detected by measuring the illuminance distribution in the exposure area by the illuminance sensor 63 on the wafer stage 25 in FIG. 1 as described above. The detected pitches PX and PY of the image 57D are stored in the storage unit in the main control system 24. At this time, when a plurality of periodic images having different pitches are detected, for example, the average value of the pitches of the plurality of images or the pitch of the portion having the highest contrast among them is set as the pitches PX and PY. You only need to memorize it. Also, when the pitch in the X direction (or Y direction) of the periodic image of the joint 55b in the x direction of the density filter 55 in FIG. 3A and the periodic image of the joint 55d in the y direction is different. May store the average value of the pitches as the pitch PX (or PY).
[0054]
Next, an example of an exposure sequence in the case where the bridge exposure is performed using the density filter 55 in which such images of the periodic pitches PX and PY remain will be described with reference to the flowchart of FIG.
FIG. 5 shows a large projected image exposed on the photosensitive substrate G of FIG. 1 by the exposure for performing the screen splicing of this example. In FIG. 5, different master reticles (RA, RB, RC, RD) are used. Are exposed in the adjacent rectangular shot areas 30A, 30B, 30C, and 30D, respectively. At this time, the joints 30AB, 30CD at the boundaries in the X direction of the shot areas 30A, 30B, 30C, 30D and the joints 30AC, 30BD at the boundaries in the Y direction are exposed in a double overlapping manner. Further, in the rectangular joint portion 31 in which the four shot regions 30A to 30D are adjacent to each other, the rectangular corner portions of the four shot regions 30A to 30D are exposed in a quadruplicate manner. At this time, if the rotation error between the density filter 55 in FIG. 3A and the reticle on the reticle stage 21 in FIG. 1 cannot be completely removed by the positioning device 5, the reticle stage 21 is set to cancel the rotation error. Is rotated, and the coordinate system of the wafer stage 25 is corrected by the rotation error, and the photosensitive substrate G is obliquely moved stepwise based on the corrected coordinate system. As a result, an error (dose error) in the exposure amount at the joint portion can be reduced.
[0055]
Further, in this example, since the pattern of the master reticle is exposed on the photosensitive substrate G in 2 rows × 2 columns, the frame-shaped peripheral portion 11 in FIG. 5 is assumed to be a region without a pattern, that is, a region not exposed. Further, for example, when exposing the pattern of the master reticle in 3 rows × 3 columns or more, the outermost frame-shaped peripheral portion is an unexposed area.
First, in step 101 of FIG. 9, the photosensitive substrate G for the working reticle is loaded on the wafer stage 25 under the control of the main control system 24 of FIG. 1, and in the next step 102, the photosensitive substrate G is loaded on the reticle stage 21. One master reticle RA (see FIG. 7A) is loaded, and a reference mark member (not shown) on the wafer stage 25 is moved into the exposure area of the projection optical system PL. Then, the alignment of the master reticle RA is performed by detecting the amount of displacement between a predetermined alignment mark on the master reticle RA and a corresponding reference mark using a reticle alignment microscope (not shown). Subsequently, the positions of the corresponding reference mark and the predetermined alignment mark on the photosensitive substrate G are sequentially detected by an alignment sensor (not shown), and the first shot area 30A on the photosensitive substrate G of FIG. Is positioned in the exposure area of the projection optical system PL.
[0056]
In the next step 103, the reticle blind 4 and the density filter 55 shown in FIG. 1 are positioned.
FIG. 7A shows a view of the reticle blind 4, the density filter 55, and the conjugate image of the master reticle RA from the side of the relay lens 3 in FIG. 1, and for convenience of explanation, the conjugate image is used as the master reticle RA and the illumination. The optical axis of the optical system 10 is the optical axis AX, and directions corresponding to the X direction and the Y direction on the photosensitive substrate G are the X direction and the Y direction, respectively. Further, for convenience of explanation, the projected image from the reticle surface onto the photosensitive substrate G is also an erect image. In this case, the reticle blind 4 accurately surrounds the area to be transferred on the master reticle RA, and the joints 55b and 55c in the + X and -Y directions of the density filter 55 exactly cover the joints of the master reticle RA ( Hereinafter, it will be referred to as a “matching position”.) In the X direction and the Y direction, the position is relatively shifted by (+ XP / 4, + YP / 4). That is, the amount of displacement is で of the pitches PX and PY of the image 57D of the periodic portion of the density filter 55 in FIG. 4C, and the amount of displacement is the amount of displacement on the wafer stage 25. (The same applies hereinafter). In this state, in step 104, the pattern image of the master reticle RA is exposed to the first shot area 30A on the photosensitive substrate G at an exposure amount substantially equal to 1/4 of the appropriate exposure amount for the photosensitive substrate G. If the photosensitive characteristic of the resist on the photosensitive substrate G is nonlinear with respect to the exposure amount, it is necessary to increase or decrease the exposure amount at each exposure so that an appropriate exposure amount can be obtained by four exposures. is there. That is, it is not necessary to set the same exposure amount for each of a plurality of exposures (four times in this example).
[0057]
At the next step 105, it is confirmed whether or not four exposures have been completed. At this stage, since only one exposure has been completed, the operation proceeds to step 106, at which the positioning device 5 is driven. Then, the density filter 55 is moved in the −X direction by XP / 2 (１／ of the pitch of the image of the periodic portion in the X direction), and (−XP / 4, + YP / 4) with respect to the matching position. Just stagger. Instead of moving the density filter 55, the density filter 55 is fixed, and the reticle blind 4, the master reticle RA, and the photosensitive substrate G are commonly shared in the + X direction by XP / 2 (depending on the movement amount on the wafer stage 25). (The converted value) may be relatively moved (the same applies hereinafter). Next, in step 104, the pattern image of the master reticle RA is exposed to the first shot area 30A on the photosensitive substrate G with an exposure amount substantially equal to 1/4 of the appropriate exposure amount. Then, the process proceeds from step 105 to step 106, in which the density filter 55 is moved by YP / 2 in the −Y direction and shifted by (−XP / 4, −YP / 4) with respect to the matching position. In step 104, the pattern image of the master reticle RA is exposed on the first shot area 30A on the photosensitive substrate G with an exposure amount substantially equal to 1/4 of the appropriate exposure amount. Then, the process proceeds from step 105 to step 106, in which the density filter 55 is moved in the + X direction by XP / 2, and shifted by (+ XP / 4, −YP / 4) with respect to the matching position. In 104, the pattern image of the master reticle RA is exposed on the first shot area 30A on the photosensitive substrate G with an exposure amount substantially equal to 1/4 of the appropriate exposure amount.
[0058]
Since the first shot area 30A has been exposed four times, the operation shifts from step 105 to step 107 to determine whether the exposure of the pattern images of all the master reticles on the photosensitive substrate G has been completed. Check. Here, since the exposure of only one master reticle has been completed, the operation shifts to step 108 to replace the reticle on the reticle stage 21 in FIG. 1 with the second master reticle RB. Then, after the alignment of the master reticle RB, the second shot area 30B on the photosensitive substrate G is moved to the exposure area of the projection optical system PL. Then, proceeding to step 103, as shown in FIG. 7B, the reticle blind 4 accurately surrounds the area to be transferred on the master reticle RB, and connects the density filter 55 in the -X direction and the -Y direction. The portions 55a and 55c are positioned so as to be relatively displaced by (+ XP / 4, + YP / 4) in the X direction and the Y direction from a matching position that accurately covers the joint portion of the master reticle RB. Thereafter, in step 104, the pattern image of the master reticle RB is exposed on the second shot area 30B on the photosensitive substrate G with an exposure amount substantially equal to 1/4 of the appropriate exposure amount.
[0059]
Subsequently, steps 105, 106, and 104 are repeated three times, and the density filter 55 is sequentially moved with respect to the matching position by (-XP / 4, + YP / 4), (-XP / 4, -YP / 4), and In a state shifted by (+ XP / 4, −YP / 4), the pattern image of the master reticle RB is transferred to the second shot area 30B on the photosensitive substrate G with an exposure amount substantially equal to １／ of the appropriate exposure amount. Exposure.
[0060]
Next, the operation shifts from step 105 to step 108 via step 107, replacing the reticle on the reticle stage 21 of FIG. 1 with the third master reticle RC, and setting the third shot area 30C on the photosensitive substrate G to the third shot area 30C. Is moved to the exposure area of the projection optical system PL. Then, by executing steps 103 to 106, as shown in FIG. 7C, the reticle blind 4 accurately surrounds the area to be transferred on the master reticle RC, From the mating position where the joints 55b and 55d in the + Y direction accurately cover the joints of the master reticle RC, they are sequentially (+ XP / 4, + YP / 4), (-XP / 4, + YP) relatively in the X and Y directions. / 4), (−XP / 4, −YP / 4), and (+ XP / 4, −YP / 4), with a master exposure at substantially 1/4 of the appropriate exposure. The pattern image of the reticle RC is exposed on the third shot area 30C on the photosensitive substrate G.
[0061]
Next, the operation proceeds from step 105 to step 108 via step 107, exchanging the reticle on the reticle stage 21 of FIG. 1 with the fourth master reticle RD, and the fourth shot area 30D on the photosensitive substrate G. Is moved to the exposure area of the projection optical system PL. Then, by executing steps 103 to 106, the reticle blind 4 accurately surrounds the area to be transferred on the master reticle RD as shown in FIG. , + Y direction from the matching position that accurately covers the joint of the master reticle RD, in the X direction and the Y direction relatively sequentially (+ XP / 4, + YP / 4), (−XP / 4, + YP / 4), (−XP / 4, −YP / 4), and (+ XP / 4, −YP / 4), respectively, with an exposure amount substantially 1/4 of the appropriate exposure amount, The pattern image of the master reticle RD is exposed on the fourth shot area 30D on the photosensitive substrate G.
[0062]
Since the exposure of all the master reticles has been completed, the operation shifts from step 107 to step 109, and the photosensitive substrate G is unloaded from the wafer stage 25. In step 110, the development, etching, and resist of the photosensitive substrate G are performed. By performing peeling or the like, a working reticle is obtained from the photosensitive substrate G.
In this case, although the periodic image 57D of FIG. 4C remains in the image of the density filter 55, the unevenness of the exposure amount caused by this is as follows by the four multiple exposures in steps 104 to 106 as follows. Be uniformed.
[0063]
FIGS. 8A and 8B respectively show the pattern image of the third master reticle RC of FIG. 7C on the third shot area 30C on the photosensitive substrate G via the density filter 55. 8A and 8B show the distribution of the exposure amount E in the X direction on the photosensitive substrate G after the second exposure and the second exposure, respectively. FIGS. 8A and 8B show a reticle blind 4, a master reticle RC, and a photosensitive substrate. It is assumed that the image formed during G is an equal-size erect image. At this time, in FIG. 8A, the joint 55b of the density filter 55 is shifted from the matching position by PX / 4 in the + X direction. Then, at the joint portion 32 on the photosensitive substrate G, as shown by a curve 34A, an exposure amount distribution that changes in the X direction in a sine wave shape with a pitch PX is obtained. The appropriate exposure amount on the photosensitive substrate G is E₀  And
[0064]
Next, when the second exposure is completed, as shown in FIG. 8B, the joint 55b of the density filter 55 is shifted by PX / 4 in the -X direction from the matching position. Therefore, in the joint portion 32 on the photosensitive substrate G, as shown by the curve 34B, an exposure amount distribution that changes in the X direction in a sinusoidal manner with the pitch PX is obtained. However, since the exposure dose distribution of the joint portion 32 in FIGS. 8A and 8B is shifted by PX / 2 (180 °) in the X direction, their combined exposure doses are offset by the uneven portions. Therefore, the distribution decreases linearly in the + X direction. Similarly, the combined exposure amount of the third exposure and the fourth exposure also has a distribution that decreases linearly in the + X direction.
[0065]
FIGS. 8A and 8B respectively show the pattern images of the third master reticle RC of FIG. 7C on the third shot area 30C on the photosensitive substrate G for the second and third times. Can be regarded as the distribution of the exposure amount E in the Y direction on the photosensitive substrate G after the exposure. In this case, since the exposure amount distribution of the joint portion 32 in FIGS. 8A and 8B is shifted by PY / 2 (180 °) in the Y direction, the combined exposure amount is Since they cancel each other out, the distribution decreases linearly in the + Y direction. Similarly, the combined exposure amount of the first exposure and the fourth exposure also has a distribution that decreases linearly in the + Y direction.
[0066]
As a result, the distribution of the exposure amount E in the X direction (or the Y direction) on the third shot region 30C on the photosensitive substrate G after the four exposures is as shown by a broken line 34C in FIG. 8C. In the joint portion 32, the linear exposure value decreases linearly in the + X direction (or + Y direction), and the appropriate exposure amount E₀  Becomes Further, the joint 32 corresponds to the joint 30CD or 30AC in FIG. The exposure amounts at the joint 30CD of the fourth shot area 30D and the joint 30AC of the first shot area 30A in FIG. 5 are linearly distributed in a symmetrical distribution with respect to the joint 32 in FIG. In the + X direction and the + Y direction, the combined exposure amount at the joint portions 30CD and 30AC is uniform and the proper exposure amount E₀  Becomes Similarly, the combined exposure amounts at the other joint portions 30AB and 30BD are uniform uniform exposure amounts E.₀  Since the transmittances of the areas (A1), (A3), (A7), and (A9) in FIG. 3A are set as described above, the combined exposure of the central joint 31 in FIG. Exposure amount E with uniform amount₀  Becomes Therefore, even if a periodical portion remains partially in the projected image of the density filter 55, the exposure amount unevenness of the joints 30AB, 30BD, 30CD, 30AC, 31 on the photosensitive substrate G in FIG. Therefore, a working reticle can be manufactured with extremely high precision.
[0067]
On the other hand, when exposure is not performed a plurality of times for each master reticle, as shown in FIG. Is a combination of the exposure amount of the curve 33A and the exposure amount of the curve 33B in FIG. At this time, the curves 33A and 33B fluctuate sinusoidally due to the image of the regular portion in the projected image of the density filter 55, and the curves 33A and 33B have a relationship that cancels each other. Therefore, the combined exposure amount is the proper exposure amount E as shown by the curve 33C.₀  Distribution that fluctuates.
[0068]
In the above embodiment, four exposures are performed for each master reticle, but two exposures may be performed for each master reticle. In this case, assuming that the pitches in the X and Y directions of the periodic image 57D in the projected image of the density filter 55 in FIG. 4C are PX and PY, first, the position where the density filter 55 matches the master reticle ( Then, the density filter 55 is moved to a position 57E shifted by (−PX / 4, −PY / 4) in the X direction and the Y direction from the matching position), and exposure is performed at 適正 of the appropriate exposure amount. Next, the density filter 55 is moved by PX / 2 in the + X direction and PY / 2 in the + Y direction, and is moved from the matching position to a position 57F displaced by (+ PX / 4, + PY / 4) to obtain a proper exposure amount. Exposure is performed at 1/2 of the above. The combined exposure amount at the joint portion after the two exposures is a substantially uniform appropriate exposure amount. According to this exposure method, the number of exposures can be halved, so that the throughput of the exposure step can be increased.
[0069]
In addition, at the joints 55a and 55b in the x direction of the density filter 55 in FIG. 3A, a periodic portion of the pitch PY remains in the y direction orthogonal to the direction in which the transmittance changes, and the joints 55c and 55c in the y direction. At 55d, a periodic portion of the pitch PX may remain in the x direction orthogonal to the direction in which the transmittance changes. Also in this case, as in the above-described embodiment, the exposure is performed four or two times while shifting the relative position between the density filter 55 and the photosensitive substrate G for each master reticle, so that the exposure amount at the joint portion is increased. Unevenness can be reduced.
[0070]
Further, for example, in the joints 55a and 55b in the x direction of the density filter 55 in FIG. 3A, a periodic portion of the pitch PY remains in the y direction orthogonal to the direction in which the transmittance changes, but the joint in the y direction. In the case where no periodic portion remains in 55c and 55d, the relative position between the density filter 55 and the photosensitive substrate G is shifted by PY / 2 in the Y direction for each master reticle to perform two exposures. In addition, it is possible to reduce unevenness in the exposure amount at the joint.
[0071]
In the above embodiment, the density filter 55 is stationary when each master reticle is exposed a plurality of times. However, when each master reticle is exposed a plurality of times, the density filter 55 is moved with respect to the photosensitive substrate G. Alternatively, the vibration may be performed so that the amplitude in the X direction is about PX / 2 and the amplitude in the Y direction is about PY / 2. As a result, it is possible to further reduce the unevenness in the exposure amount at the joint portion of the photosensitive substrate G.
[0072]
In FIG. 5, the shot areas 30A to 30D have the same size, but these sizes may be different.
FIG. 6 shows a case where adjacent shot areas have different sizes. In FIG. 6, the projected images of the patterns of the four master reticles are joined to expose the photosensitive substrate G, and the outermost peripheral area 11 is exposed. Are frame-shaped regions 9A to 9D inside are light-shielding bands. In this case, when exposing the pattern of each master reticle, the images of the edges 41A, 41B, 42A, 42B (see FIG. 2) of the light shielding plates 41, 42 of the reticle blind 4 of FIG. The main control system 24 drives the reticle blind 4 via a drive unit (not shown) so as to fall within the range. Thus, even when the size of the four shot areas on the photosensitive substrate G is different, it is possible to prevent exposure to unnecessary portions on the photosensitive substrate G.
[0073]
Also, in FIG. 1, since the filter surface of the density filter 55 exists near the plane P1 conjugate with the pattern plane of the reticle R, the reticle blind 4 is moved from the plane P1 so as not to mechanically interfere with the density filter 55. It is retracted to a position slightly shifted in the optical axis direction of the illumination optical system. However, in order to prevent the reticle blind 4 from deviating from the plane P1 conjugate with the pattern plane, a relay optical system for relaying the plane P1 to another conjugate plane is arranged, and the reticle blind 4 is disposed on the conjugate plane. May be arranged.
[0074]
In these cases, when the reticle blind 4 is defocused, the width of the light-shielding band provided on the reticle R in FIG. It is necessary to comprehensively consider the mechanical accuracy of the light shielding plate, the aberration of the optical system from the reticle blind 4 to the reticle R, and the distortion amount of the optical system.
[0075]
In addition, the reticle blind 4 may be arranged close to the bottom surface of the pattern surface (lower surface) of the reticle R, for example. Conversely, the density filter 55 may be arranged on the bottom of the pattern surface of the reticle R, and the reticle blind 4 may be arranged on a plane P1 conjugate to the pattern surface. When the projection optical system PL re-images an intermediate image of the reticle pattern on the wafer, the reticle blind 4 or the density filter 55 is displaced from a predetermined surface on which the intermediate image is formed in the projection optical system PL. In other words, it is only necessary that a light quantity distribution that gradually decreases outward on the photosensitive substrate G (or the wafer W) can be obtained.
Even when the filter surface of the density filter 55 is defocused by an appropriate amount with respect to the surface P1 as described above, if the cleanness of the surrounding environment is low, the filter surface exceeds the allowable range. There is a possibility that foreign matter such as dust having a size adheres and is transferred onto the photosensitive substrate G through the reticle R. In order to prevent this, it is preferable to stretch a thin film (pellicle as a dust-proof film), such as cellulose, which does not optically affect, or a transparent glass substrate so as to protect the filter surface. .
[0076]
Further, the transmittance distribution of the attenuation portion of the density filter 55 is not limited to the distribution shown in FIG. 3 and gradually decreases outward as disclosed in, for example, WO 00/059092 pamphlet. Any distribution can be used as long as the distribution is such that the exposure amount after the screen joint exposure is uniform. Further, the transmittance distribution of the attenuating section may be changed according to, for example, illumination conditions.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Also in this example, exposure is basically performed using the projection exposure apparatus of FIG. However, in this example, as shown in FIG. 5, patterns of different master reticles (RA, RB, RC, and RD) are formed on the shot areas 30A to 30D on the photosensitive substrate G of FIG. Is exposed on the photosensitive substrate G only once for each of the patterns of the master reticles RA to RD. When exposing the patterns of the master reticles RA to RD on the photosensitive substrate G, the reticle blind 4, the density filter 55, and the master reticles RA to RD are respectively connected as shown in FIGS. 7A to 7D. Position. During the period of exposing the pattern of each of the master reticles RA to RD, the density filter 55 is moved through the drive system 29 and the positioning device 5 in FIG. Is vibrated so that the amplitude to PY is about PY / 2. In the projected image of the attenuation portion of the density filter 55 on the photosensitive substrate G, the average pitch of the periodic portion in the X direction is PX, and the average pitch of the periodic portion in the Y direction is PY. I have.
[0077]
FIG. 10 shows an exposure amount E in the X direction on the photosensitive substrate G after exposing the pattern image of the third master reticle RC of FIG. 7C onto the third shot area 30C on the photosensitive substrate G. Is shown. In FIG. 10, since the density filter 55 is vibrating in the X direction at an amplitude of about PX / 2, even if a periodic portion of the pitch PX remains in the joint 55b of the density filter 55, The exposure amount in the section 32 is, as shown by a polygonal line 35, an appropriate exposure amount E.₀  The distribution decreases linearly outward from. Similarly, even if a periodic portion of the pitch PY remains in the joint 55b in the Y direction, the density filter 55 vibrates in the Y direction at an amplitude of about PY / 2. The exposure amount is uniform in the Y direction. Accordingly, the exposure amount at the joints 30AB, 30BD, 30CD, 30AB, 31 on the photosensitive substrate G after the joint exposure in FIG. At this time, according to the present example, even if a periodic portion remains in the projected image of the density filter 55, the exposure amount after the joint exposure is made uniform by a simple operation only by vibrating the density filter 55. can do.
[0078]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Also in this example, exposure is basically performed using the projection exposure apparatus of FIG. Also in this example, at the symmetric joints 55a and 55b in the x direction of the density filter 55 in FIG. 3A, a pitch PX in the x direction and a pitch in the y direction near a certain point Q1 of one of the joints 55a. It is assumed that a periodic portion of PY remains. In this case, in the present example, a pitch PX in the x direction and a pitch PY in the y direction are set near the point Q2 exposed at the same position as the point Q1 on the photosensitive substrate G in the other joint portion 55b. When exposed upward, a periodic portion is formed which is displaced by PX / 2 in the x direction and PY / 2 in the y direction with respect to the image of the periodic portion near the point Q1.
[0079]
11A is a side view of the density filter 55, and FIG. 11B shows the distribution of the transmittance T of the density filter 55 in the X direction. As shown by the curves 36A and 36B, a point in the joint 55a is shown. Since the transmittance distributions near Q1 and near point Q2 in the joint 55b are displaced by XP / 4 in the -X direction at the pitch PX in the X direction, exposure is performed on the same point on the photosensitive substrate G. In this case, the periodic part is displaced by XP / 2. Further, when a periodic portion having a pitch PX 'in the x direction and a pitch PY' in the y direction remains in another portion Q1 'of one joint portion 55a, a point in the other joint portion 55b in this example. In the vicinity of a point Q2 'to be exposed at the same position as Q1', a pitch PX 'in the x direction and a pitch PY' in the y direction. A periodic portion that is displaced by PX ′ / 2 in the x direction and PY ′ / 2 in the y direction is formed.
[0080]
Then, corresponding to all of the periodic portions existing in one joint portion 55a, a periodic portion is formed at the other joint portion 55b at the same pitch and shifted by a half pitch when exposed. Keep it. Similarly, also at the joints 55c and 55d symmetrical in the y direction of the density filter 55, when the other joint 55d is exposed corresponding to all the periodic portions existing at one joint 55c. A periodic portion that is displaced by ピッチ pitch at the same pitch is formed.
[0081]
In this example, as shown in FIG. 5, patterns of different master reticle (RA, RB, RC, RD) patterns are formed on shot areas 30A to 30D on photosensitive substrate G in FIG. When exposing a reduced image, the pattern of each of the master reticles RA to RD is exposed only once on the photosensitive substrate G. When exposing the patterns of the master reticles RA to RD on the photosensitive substrate G, the reticle blind 4, the density filter 55, and the master reticles RA to RD are respectively connected as shown in FIGS. 7A to 7D. Position. In this case, in the present example, for example, the joint 55b of FIG. 7A when exposing the joint 30AB of the first shot region 30A and the joint when the joint 30AB of the second shot region 30B is exposed are shown. As shown in FIG. 11B, the phase of the periodic portion of the transmittance T is different from that of the joint 55a of FIG. 7B by PX / 2 (180 °). Accordingly, as shown by the straight line 37C in FIG. 11C, the combined exposure amount E at the joint portion 32 on the photosensitive substrate G is offset by the uneven portions of the exposure amounts shown by the curves 37A and 37B in the individual exposures. A substantially uniform target exposure E₀  Becomes
[0082]
Therefore, according to the present example, even if a periodic portion remains in the projected image of the attenuation portion of the density filter 55, the simple operation of merely sequentially exposing through the symmetric attenuation portion makes it possible to perform the post-connection exposure. Can be made uniform. Further, in this example, even when periodic portions having various different pitches remain in the projection image of the attenuation portion of the density filter 55, the exposure amount unevenness caused by each periodic portion is reduced. be able to.
[0083]
In each of the above embodiments, a different pattern is transferred to each of a plurality of shot areas where a stitching exposure (stitching exposure) is performed on the photosensitive substrate. However, the same pattern is transferred to at least two of the plurality of shot areas. May be transferred. In the above embodiments, the illuminance distribution in the exposure area is measured using the illuminance sensor 63. However, the illuminance distribution may be measured using, for example, a line sensor.
[0084]
Further, in the first and second embodiments, a part of the illuminance distribution in the exposure region (that is, the inclined portion where the illuminance gradually changes) set by the attenuation portion of the density filter 55, In order to change the positional relationship of the reticle blind 4, the reticle blind 4, the master reticle, and the photosensitive substrate, the present invention is not limited thereto. For example, the positional relationship may be changed by adjusting the optical characteristics of an optical system disposed downstream (toward the reticle) of the density filter.
[0085]
In the above embodiment, the present invention is applied when a working reticle as a mask is manufactured by a bridge exposure method. In this regard, a silicon wafer or the like is used as a mask substrate of a working reticle in an electron beam exposure apparatus or an EUV exposure apparatus, and a reflective working reticle is used in an EUV exposure apparatus. Further, the present invention can be applied to a case where a semiconductor device including an image pickup device (CCD or the like), a display device such as a liquid crystal display or a plasma display, a thin film magnetic head, a DNA chip, or the like is manufactured.
[0086]
In the projection exposure apparatus of the above-described embodiment, when using short-wavelength light in the vacuum ultraviolet region such as ArF excimer laser light as the exposure light IL, a nitrogen gas (N₂  ) Or a rare gas such as helium gas (He) is purged with a gas having a high transmittance for light in a vacuum ultraviolet region.
In FIG. 1, when a rod integrator is used as the optical integrator, the reticle blind 4 can be arranged close to the exit surface, and the density filter 55 can be provided close to the reticle blind 4. Alternatively, the filter surface of the density filter 55 may be disposed between the rod integrator and the reticle on a surface conjugate to the emission surface or slightly shifted from this surface.
[0087]
The device for detecting the alignment mark of the density filter 55 is not limited to the illuminance sensor 63. For example, an optical system having at least a light receiving unit may be installed on the wafer stage 25 separately from the illuminance sensor 63 and used. Alternatively, a dedicated optical system may be incorporated in the illumination optical system. Further, the above-described exposure light IL may be used as the detection light of the alignment mark, or a light source different from the exposure light source 1 may be used to use light having substantially the same wavelength as the exposure light IL. It may be.
[0088]
In the above-described embodiment, the present invention is applied to a batch exposure type projection exposure apparatus. However, the present invention can be similarly applied to a case where a joint exposure is performed by a proximity type exposure apparatus. . Further, the present invention can be applied to a case where a connecting exposure is performed by a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a step-and-scan method. The present invention can also be applied to a case in which connection exposure is performed by an EUV exposure apparatus that uses extreme ultraviolet light (EUV light) such as soft X-ray or X-ray having a wavelength of about 5 nm to 15 nm as an exposure beam. When EUV light is used, since there is almost no transmissive material, a reflection film (for example, a multilayer film of molybdenum and silicon; Alternatively, a reflective filter formed with a multilayer film of molybdenum and beryllium) may be used.
[0089]
Further, the present invention is also applied to a case where a connection exposure is performed by an immersion type exposure apparatus in which a liquid is filled between a projection optical system PL and a wafer, which is disclosed in, for example, International Publication (WO) 99/49504 pamphlet. can do. Further, as disclosed in, for example, International Publications (WO) Nos. 98/24115 and 98/40791, two wafer stages are required to perform an exposure operation and an alignment operation (mark detection operation) substantially in parallel. The present invention can also be applied to a case where the connecting exposure is performed by the provided exposure apparatus.
[0090]
In addition, an illumination optical system including an exposure light source and an illuminance equalizing optical system, and a projection optical system are incorporated into the exposure apparatus main body to perform optical adjustment, and a reticle stage or a wafer stage including a number of mechanical parts is mounted on the exposure apparatus main body. The projection exposure apparatus of the above-described embodiment is manufactured by attaching the density filter 55 of the above-described embodiment, connecting the wiring and piping, and performing overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). Can be. It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
[0091]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0092]
【The invention's effect】
According to the present invention, when a plurality of patterns are exposed so as to partially overlap with each other by using a neutral density filter manufactured to have a predetermined transmittance distribution, a certain degree of localization occurs in an image of the neutral density filter. Even if regular regularity remains, it is possible to reduce the unevenness of the exposure amount on the substrate to be exposed.
[0093]
Further, according to the device manufacturing method of the present invention, a large device or a mask can be manufactured with high throughput, and according to the mask of the present invention, a large and highly accurate mask can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus used in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing a configuration example of a reticle blind 4 in FIG.
It is.
FIG. 3 is a diagram showing a transmittance distribution of a density filter 55 in FIG. 1;
4A is an enlarged view showing a part of a dot pattern distribution of the density filter 55, and FIG. 4B is a view showing an example of a regular pattern formed by a set of dot patterns in the density filter 55; , (C) is an enlarged view showing an example of a two-dimensional regular pattern formed by a set of the dot patterns.
FIG. 5 is a diagram showing a projected image obtained by performing transfer while performing screen splicing using the density filter 55 of FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram illustrating another projected image obtained by performing transfer while performing screen splicing.
FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D are diagrams showing the positional relationship between the reticle blind 4, the density filter 55, and the reticle when screen splicing is performed, and FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a change in the exposure amount of a joint obtained by performing the process.
FIG. 8 is a diagram illustrating that the exposure amount at the joint portion is made uniform in the first embodiment.
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of an exposure operation according to the first embodiment.
FIG. 10 is an explanatory diagram of an exposure operation in a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a density filter 55 and an exposure amount distribution on a photosensitive substrate according to a third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
R: reticle, PL: projection optical system, G: photosensitive substrate, W: wafer, RA to RD: master reticle, 1: exposure light source, 2: fly-eye lens, 4: reticle blind, 5: positioning device, 29: drive System, 30A to 30D: shot area, 30AB to 30AC, 31: joint, 55: density filter, 55a to 55d: joint, 57D: periodic part

Claims

In order to transfer a pattern to each of a plurality of regions where the peripheral portion partially overlaps on the substrate, each of the regions is exposed with the exposure beam through a neutral density filter that gradually changes the intensity of the exposure beam at the peripheral portion. Exposure method,
At least the peripheral portion of each of the regions is exposed in a plurality of times, and the plurality of exposures of the peripheral portion are respectively defined by the neutral density filter in a predetermined plane substantially parallel to the exposure surface of the substrate. An exposure method, wherein a relative positional relationship between the intensity distribution of the exposure beam and the peripheral portion is different.

The intensity distribution of the exposure beam is set such that the intensity gradually changes in at least one direction by the neutral density filter, and the positional relationship is changed to a predetermined direction intersecting the at least one direction in the predetermined plane. The exposure method according to claim 1, wherein:

The said positional relationship is characterized by the amount of change being determined according to the pitch in the said predetermined direction of the substantially periodic part in the image of the said neutral density filter formed on the said board | substrate. 3. The exposure method according to 2.

In order to differ the relative positional relationship between the intensity distribution of the exposure beam defined by the neutral density filter and the peripheral portion of the substrate,
The relative distance between the neutral density filter and the substrate in the first direction is １／ of the pitch in the first direction of a substantially periodic portion of the image of the neutral density filter formed on the substrate. As well as
When the peripheral portion is subjected to multiple exposures N times (N is an integer of 2 or more) through the neutral density filter, each exposure amount is an exposure amount corresponding to 1 / N of an appropriate exposure amount. The exposure method according to claim 1, 2, or 3.

The exposure of the peripheral portion of the substrate may further include oscillating the neutral density filter or the image of the neutral density filter with respect to the substrate in a period direction of the substantially periodic portion. 5. The exposure method according to 3 or 4.

In order to differ the relative positional relationship between the intensity distribution of the exposure beam defined by the neutral density filter and the peripheral portion of the substrate,
2. The exposure method according to claim 1, wherein the neutral density filter or the image of the neutral density filter is vibrated in a direction corresponding to a direction substantially parallel to an exposure surface of the substrate with respect to the substrate.

In order to transfer a pattern to each of a plurality of regions where the peripheral portion partially overlaps on the substrate, each of the regions is exposed with the exposure beam through a neutral density filter that gradually changes the intensity of the exposure beam at the peripheral portion. Exposure method,
When exposing a pair of peripheral portions at symmetrical positions among the peripheral portions, an intensity distribution of the exposure beam defined by the neutral density filter in a predetermined plane substantially parallel to an exposure surface of the substrate. An exposure method characterized in that the relative positional relationship between the peripheral portion and the peripheral portion is made different.

When each of the pair of peripheral portions is exposed, in order to make a relative positional relationship between the intensity distribution of the exposure beam and the peripheral portion different,
The relative position between the neutral density filter and the substrate when exposing the pair of peripheral portions is determined by a pitch of a substantially periodic portion of an image of the neutral density filter formed on the substrate. 8. The exposure method according to claim 7, wherein the shift is performed in the periodic direction by 1/2 of the period.

In order to transfer a pattern to each of a plurality of regions where the peripheral portion partially overlaps on the substrate, each of the regions is exposed with the exposure beam through a neutral density filter that gradually changes the intensity of the exposure beam at the peripheral portion. Exposure method,
At the time of exposure of the peripheral portion of each of the regions, a relative positional relationship between the intensity distribution of the exposure beam defined by the neutral density filter and the peripheral portion in a predetermined plane substantially parallel to the exposure surface of the substrate. An exposure method characterized by changing.

In order to transfer a pattern to each of a plurality of regions where the peripheral portion partially overlaps on the substrate, an exposure apparatus that exposes each of the regions with an exposure beam whose intensity gradually changes in the peripheral portion,
In order to gradually change the intensity of the exposure beam in the peripheral portion in at least one direction, an attenuator having a transmittance distribution in which the transmittance for the exposure beam changes corresponding to the at least one direction is partially provided. A dimming filter formed,
When exposing at least the peripheral portion of the respective regions in a plurality of times, in a predetermined plane substantially parallel to the exposure surface of the substrate in each of the plurality of exposures of the peripheral portion, the attenuation portion of the neutral density filter. An exposure apparatus, comprising: an adjusting device that changes a relative positional relationship between the intensity distribution of the exposure beam corresponding to the above and the peripheral portion.

The exposure apparatus according to claim 10, wherein the adjustment device changes the positional relationship in a predetermined direction intersecting the at least one direction in the predetermined plane.

The adjustment device may determine the amount of change in the positional relationship according to a pitch of a substantially periodic portion of the image of the neutral density filter formed on the substrate in the predetermined direction. An exposure apparatus according to claim 11.

Further comprising an aperture member for setting an irradiation area of the exposure beam on the substrate,
The adjustment device includes a drive mechanism that relatively moves an irradiation area set by the diaphragm member, the pattern, and the substrate, and an image on the substrate of the attenuation unit of the neutral density filter. The exposure apparatus according to claim 10.

14. The exposure apparatus according to claim 13, wherein the driving mechanism is a mechanism that vibrates the neutral density filter or an image of the neutral density filter in a direction corresponding to a direction substantially parallel to an exposure surface of the substrate. .

The neutral density filter includes a pair of substantially symmetric attenuation portions that set a transmittance distribution in a region corresponding to a pair of symmetric outer peripheral portions on the substrate.
In the image of the pair of substantially symmetric attenuation portions on the substrate, portions having a periodicity of a predetermined pitch substantially in a predetermined direction are each 部分 of the predetermined pitch in the predetermined direction. The exposure apparatus according to any one of claims 10 to 14, wherein a transmittance distribution of the pair of substantially symmetric attenuation portions is defined so as to be shifted only by a distance.

In order to transfer a pattern to each of a plurality of regions where the peripheral portion partially overlaps on the substrate, an exposure apparatus that exposes each of the regions with an exposure beam whose intensity gradually changes in the peripheral portion,
In order to gradually change the intensity of the exposure beam in the peripheral portion in at least one direction, an attenuation portion having a transmittance distribution in which the transmittance for the exposure beam changes corresponding to the at least one direction is partially provided. Comprising a dimming filter formed,
In the neutral density filter, the transmittance distribution of a pair of substantially symmetric attenuation portions for setting the transmittance distribution in a region corresponding to the pair of symmetric outer peripheral portions on the substrate is partially changed. An exposure apparatus characterized by being shifted.

In the image of the pair of substantially symmetric attenuation portions on the substrate, portions having a periodicity of a predetermined pitch substantially in a predetermined direction are each だけ of the predetermined pitch in the predetermined direction. 17. The exposure apparatus according to claim 16, wherein a transmittance distribution of the pair of substantially symmetric attenuation portions is defined so as to be shifted.

In order to transfer a pattern to each of a plurality of regions where the peripheral portion partially overlaps on the substrate, an exposure apparatus that exposes each of the regions with an exposure beam whose intensity gradually changes in the peripheral portion,
In order to gradually change the intensity of the exposure beam in the peripheral portion in at least one direction, an attenuator having a transmittance distribution in which the transmittance for the exposure beam changes corresponding to the at least one direction is partially provided. A dimming filter formed,
At the time of exposing the peripheral portion of each of the regions, a relative position between the intensity distribution of the exposure beam corresponding to the attenuation portion of the neutral density filter and the peripheral portion in a predetermined plane substantially parallel to the exposure surface of the substrate. An exposure apparatus, comprising: an adjustment device that changes a relationship.

A device manufacturing method for manufacturing a mask or a device including a lithography step,
A device manufacturing method, comprising a step of exposing a plurality of patterns while performing screen joining by the exposure method according to claim 1.

A device manufacturing method for manufacturing a mask or a device including a lithography step,
A device manufacturing method, comprising a step of transferring a plurality of patterns while performing screen splicing by the exposure apparatus according to claim 10.

A mask formed by screen joining of a plurality of mask patterns using the device manufacturing method according to claim 19.