JP2940553B2

JP2940553B2 - 露光方法

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Publication number: JP2940553B2
Application number: JP63320615A
Authority: JP
Inventors: 恭一諏訪; 茂蛭川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1988-12-21
Filing date: 1988-12-21
Publication date: 1999-08-25
Anticipated expiration: 2014-08-25
Also published as: JPH02166717A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体素子や液晶素子等を製造するため
に、マスクに形成された原画パターンを感応基板上に転
写する露光方法に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体素子の製造においては年々微細化と高集積化が
進み、1Mbitメモリ、4Mbitメモリと増々線幅の細いリソ
グラフィ工程が要求されてきている。

この要求に答えるべく、現在リソグラフィ工程で使わ
れる露光装置は、縮小投影硬露光装置（ステッパー）が
主流である。特に原画パターンを有するレクチルを1/5
縮小投影レンズでは15×15mm角程度に縮小してウェハ上
のレジスト層に露光する方法が多用されている。

このステッパーの投影レンズは年々、解像力を上げる
ために高開口数（N.A.）化され、露光用照明光の波長が
436nm（ｇ線）のとき、N.A.＝0.48程度のもが実用化さ
れている。

このように投影レンズの開口数を大きくすることは、
それに応じて実効的な焦点深度が小さくなることを意味
し、N.A.＝0.48にした投影レンズの焦点深度は、例えば
±0.8μｍ以下である。すなわち、ウェハ上の１つのシ
ョット領域を15×15mm角とすると、この領域全体の表面
（レジスト層）が、投影レンズの最良結像面に対して±
0.8μｍ以内（望ましくは±0.2μｍ以内）に正確に位置
決めされなければならない。

そこで投影レンズの焦点深度の不足に対応するため
に、投影レンズに対してウェハを光軸方向に変位させつ
つ、同一レチクルのパターンを多重露光する方法が提案
されている。

この方法は、投影レンズのみかけ上の焦点深度を増大
させることになり、１つの有効な露光方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この多重焦点露光方法は、ベストフォーカスのコント
ラストは若干低下させるものの、広い焦点範囲に渡って
コントラストを保証しようとするものである。この方法
は実験等の結果から、レチクルのパターン面がほとんど
暗部（遮へい部）であり、その中に矩形の開口部（透過
部）が散在するような、所謂コンタクトホール工程用の
パターンに対しては有効であるが、その他のパターン、
特に明暗の直線状パターンが繰返されるような配線層等
のレチクルパターンに対しては、コンタクトホールの場
合ほどには有効でないのが現状である。このような配線
層等のレチクルパターンでは、焦点位置を変化させると
ウェハ上で本来暗線となるべき部分に明線部のデフォー
カス像による光強度が与えられる結果、コントラストが
急激に低下してレジストの膜減りが生じるためである。
また投影露光方法では、投影レンズの性能上、転写可能
な繰返しパターンの周期である値以上に制限されてい
る。この値は投影レンズの解像限界とも呼ばれており、
現在実用化されているものでは、ｇ線で1/5縮小、N.A.
＝0.45のとき繰返しパターンの明線と暗線の線幅はウェ
ハ上で0.8μｍ（レチクル上で４μｍ）程度となってい
る。

従って、レチクル上のパターンの線幅を細くしても、
それ以下の線幅のパターンは正常に露光されることがな
く、投影露光法によるリソグラフィの限界は、もっぱら
投影レンズの性能（解像力）で決まると考えられてい
る。

またプロキシミティ露光法においても、照明光の波長
に応じて生じる回折現象から、マスク上の明線と暗線の
繰り返し周期は、ある値よりも小さくすることは難し
く、極力波長を短くすることで対応している。このため
軟Ｘ線等の特別なエネルギー線を必要とした。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、
より微細なパターンを投影光学系の開口数の極端な増
大、照明光の極端な短波長化を計ることなく転写可能に
することを第１の目的とする。

さらに本発明は、投影露光法、プロキシミティ露光法
を問わず、より微細なパターンの転写を可能とする方法
を得ることを第２の目的とする。

さらに本発明は、コンタクトホール以外のほとんどの
パターンに対しても、多重焦点露光法による効果が十分
に得られるような方法を得ることを第３の目的とする。

〔問題点を解決する為の手段〕

本願第１発明は、第１パターンと第２パターンとを順
次基板上の同一感応層に露光して、所望の全体パターン
を基板上に露光する方法であって、第１パターンと第２
パターンのうちの一方のパターンが基板表面の凸部に露
光され、他方が基板表面の凹部に露光されるように、全
体パターンを分解している。

また、本願第２発明は、第１パターンと第２パターン
とを順次基板上の同一感応層に露光して、所定のパター
ンを基板上に形成する方法であって、第１パターンと第
２パターンのうちの一方のパターンを用いて基板凹面の
凸部が露光され、他方のパターンを用いて基板表面の凹
部が露光されるときに、その一方のパターンを用いた露
光と他方を用いた露光とで、投影光学系によるパターン
結像面と基板との位置関係を変更するようにした。

ここで本発明の概要を第１図に基づいて説明する。第
１図において、感応基板上に形成すべき全体パターン
は、チップ（又はショット）領域CP内に作られるパター
ンPA、PBであり、パターンPAはライン・アンド・スペー
ス（L/S）状で90゜に屈曲したパターンであり、パター
ンPBは単純なL/Sパターンである。

パターンPA、PBは、それぞれ３つの分解パターンに分
けられ、各分解パターンは３枚のレチクルR₁、R₂、R₃に
形成される。各レチクルR₁、R₂、R₃はチップ領域CPに対
応した遮光帯SBが周囲に形成され、その内部の夫々にパ
ターンPAを分解した３つのパターンPTA₁、PTA₂、PTA
₃と、パターンPBを分解した３つのパターンPTB₁、PT
B₂、PTB₃とが形成されている。また各レチクルR₁、R₂、
R₃にはアライメント用のマークRM₁、RM₂、RM₃、RM₄が設
けられ、チップ領域CPに付随して設けられたマークW
M₁、WM₂、WM₃、WM₄との位置合わせに使われる。

パターンPTA₁、PTA₂、PTA₃、PTB₁、PTB₂、PTB₃は図で
は暗線で示すが、実際には光透過部による明線である。
パターンPTA₁、PTB₁をチップ領域CPに位置決めして露光
した後、レクチルR₂に変えて、パターンPTA₂、PTB₂をチ
ップ領域CPに位置決めして露光し、次いでレクチルR₃を
位置決めしてパターンPTA₃、PTB₃を露光する。

パターンPTB₁、PTB₂、PTB₃の夫々は、パターンPBのL/
Sパターンのうち、明線に対応した線状パターンを２本
おきに取り出してまとめたもので、ライン・アンド・ス
ペースのピッチは全体パターンのときの３倍（デューテ
ィは1/3）になっている。パターンPTA₁、PTA₂、PTA₃の
夫々についても同様であるが、各パターン中には、パタ
ーンPAの各ラインのように、90゜で屈曲して連続したラ
インが生じないように分解してある。そして90゜の屈曲
部は互いに直行する２本のライン（各ラインは別レチク
ルに形成）の端部が一部重なり合うように定められれて
いる。このように、ライン・アンド・スペースパターン
の場合は、互いに隣り合う明線同志は、それぞれ別のレ
チクルに形成するようにし、１枚のレチクル中では明線
のパターン密度を低下（第１図の場合は1/3）させて明
線の孤立化を計るようにした。

〔作用〕

第２図（Ａ）はライン・アンド・スペース状の全体パ
ターンP_aをそのまま１枚のレチクルＲに形成した場合を
示し、第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）のパターンP_aの明線
を１本おきに形成した分解パターンP_bの場合を示す。こ
こでP_a、P_bの明線の幅は等しく、ｄである。これらのレ
チクルＲに照明光が照射されると、それぞれのパターン
ピッチＰに応じた方向に回折光が発生する。このｎ次回
折光の回折角θは照明光の波長をλとして、と表わされる。すなわち、パターンピッチが大きい分解
パターンP_bの方が同一回折次数の回折角が小さくなり、
その結果一次以上の結像に寄与する回折光が増加し、イ
メージ・コントラストが大きくなることになる。以下に
その実例を示す。

第２図（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）にｇ線、N.A.＝0.45、
σ＝0.5の投影レンズを用いて、感光基板上に0.4μmL/S
（0.4μｍ幅の明線と暗線の繰り返しパターン）を投影
露光する際のベストフォーカスでの空間像の計算値（シ
ミュレーション）を示す。ここでσ値とは投影レンズの
入射瞳の面積と光源像との面積の比を表わす。第２図
（Ｃ）は１枚のレチクルにより露光した場合の空間像の
強度分布を表わし、横軸はある明線の中心を原点として
感光基板上の位置（μｍ）であり、縦軸は相対強度であ
る。第２図（Ｆ）は２枚のレチクルに分解して各々露光
した空間像強度の和を示し、第２図（Ｄ）、（Ｅ）はそ
れぞれ分解されたパターンの空間像の強度分布を表わ
す。このシミュレーションより明らかなように、パター
ンを分割して露光することにより空間像のコントラスト
が向上する。

すなわち、L/S状のパターンの場合は、２つ以上の分
解パターンにすることで、同じ開口数の投影レンズを使
ったとしても、より多くの高次光を結像に使うことがで
きるのである。このことはより詳細な線状パターンを、
投影レンズの性能で決まる解像限度まで最大限結像させ
ることを意味し、パターンの像質（レジストパターンの
像質）を良好なものにする。

さらに、全体パターンP_aに対して明部の比率を低くし
たパターンP_bにすることにより、投影レンズの最良結像
面と感光基板表面とがデフォーカスした場合でも、パタ
ーンP_bの暗部のデフォーカス像はあくまで暗部を維持
し、明線化することがなく、明線像の強度のみが低下す
るだけになる。このため、、多重焦点露光法を各分解パ
ターン毎に行なえば、コンタクトホールのときと同様に
みかけ上の焦点深度を増大させた効果が得られる。

〔実施例〕

第３図は本発明の実施例に好適な投影型露光装置（ス
テッパー）の構成を示す斜視図である。このステッパー
の基本構成は、例えば特開昭62−145730号公報に開示さ
れたものと同様であるので、以下簡単に説明する。

露光用光源２からの照明光は、レクチルブラインド
（照明視野絞り）等を有する照明光学系４を通り、レチ
クルステージ６上の１枚のレチクルを照明する。レチク
ルステージ６には、ここでは４枚のレチクルR₁、R₂、
R₃、R₄が同時に載置可能で、ｘ、ｙ方向に２次元移動す
る。このレチクルステージ６には、位置計測用のレーザ
干渉計10からのレーザビームを反射する移動鏡8x、8yが
互いに直角に固定されている。レチクルアライメント系
12はレチクルのアライメントマークRM₁〜RM₄を検出する
とともに、ウェハＷ上のマークWM₁〜WM₄も検出可能に設
けられる。このため、アライメント系12は４枚のうちの
１枚のレチクルを載置に対して位置決めする場合、ある
いはマークRM₁〜RM₄とマークWM₁〜WM₄を同時に検出して
ダイ・バイ・ダイアライメントする場合の両方に利用で
きる。尚、第３図ではアライメント系12は１ケ所にしか
設けられていないが、第１図に示した各マークRM₁、R
M₂、RM₃、RM₄に対応して複数ケ所に配置されている。マ
ークRM₁〜RM₄、又はマークWM₁〜WM₄の光電検出は、マー
ク検出系14によって行なわれる。

さて、レチクルのパターン領域の像は投影レンズ系16
を介してウェハＷ上に予め形成されたチップ領域CPに結
像投影される。ウェハＷはｘ、ｙ方向に移動するウェハ
ステージ26上に載置されるが、このウェハステージはｙ
方向に移動するＹステージ26y、Ｙステージ26y上をｘ方
向に移動するＸステージ26x、Ｘステージ26x上で投影光
軸方向（Ｚ方向）に微動するＺステージ26zで構成され
る。Ｚステージ26z上には、レーザ干渉計30x、30yから
のレーザビームを反射する移動鏡28x、28yが互いに直角
に固定されている。またＺステージ26zには、ウェハＷ
とほぼ同じ高さになるように基準マークFMが固定されて
いる。Ｘステージ26x、Ｙステージ26yの各軸方向の駆動
モータ27x、27yで行なわれる。ここで投影レンズ系16に
は、結像補正機構18が組み込まれ、露光光の入射による
エネルギー蓄積状態、環境条件等によって変動する投影
レンズ系16の光学特性（倍率、焦点、ある種のディスト
ーション等）を時々刻々自動的に補正している。この結
像補正機構18は、例えば特開昭60−78454号公報に詳し
く開示されているので、ここでは説明を省略する。ま
た、このステッパーには、レチクルステージ６の下方か
ら投影レンズ系16のみを介してウェハＷ上のマーク（WM
₁〜WM₄等）を検出するアライメント光学系20と、このア
ライメント光学系20で検出されたマーク光情報を光電検
出するマーク検出系22で構成されたTTL（スルーザレン
ズ）方式のアライメント系と、投影レンズ系16の直近に
別設されたオフ・アクシス方式のアライメント系24とを
備えている。

また第３図には示していないが、特開昭60−78454号
公報に開示されているのと同様に、ウェハＷの表面の高
さ位置を高分解能で検出する斜入射光式フォーカスセン
サーが設けられ、Ｚステージ26zとともに、投影レンズ
系の最良結像面とウェハ表面とを常に合致させる自動焦
点合わせ機構として動作する。

ここで第３図の構成における照明光学系４と投影レン
ズ系16との光学的な関係を第４図を用いて説明する。照
明光学系４は、投影レンズ系16の瞳EP内に２次光源像
（面光源）を投射するように構成され、所謂ケーラー照
明法が採用される。瞳EPの大きさに対して、面光源像は
わずかに小さくなるように設定されている。今、全体パ
ターンP_aを有するレチクルＲの１点に着目してみると、
この点に到達する照明光ILには、ある立体角θ_r/2が存
在する。この立体角θ_r/2は全体パターンP_aを透過した
後も保存され、０次光の光束D_a0として投影レンズ系16
に入射する。この照明光ILの立体角θ_r/2は、照明光の
開口数とも呼ばれている。また投影レンズ系16が両側テ
レセントリツク系であるものとすると、レチクルＲ側と
ウェハＷ側の夫々で、瞳EPの中心（光軸AXが通る点）を
通る主光線l₁は光軸AXと平行になる。こうして瞳EPを通
った光束はウェハＷ側で結像光束IL_mとなってウェハＷ
上の１点に結像する。この場合、投影レンズ系16の縮小
倍率が1/5であると、光束IL_mの立体角θ_w/2はθ_ｗ＝５
・θ_ｒの関係になる。立体角θ_w/2のウェハＷ上での結
像光束の開口数とも呼ばれている。また投影レンズ系16
単体でのウェハ側の開口数は、瞳EPいっぱいに光束を通
したときの光束IL_mの立体角で定義される。

さて、全体パターンP_aが第２図（Ａ）で示したものと
同等であると、１次以上の高次回折光D_a1、D_a2、……が
発生する。これら高次光には、０次光束D_a0の外側に広
がって発生するものと、０次光束D_a0の内側に分布して
発生するものとがある。特に０次光束D_a0の外側に分布
する高次光の一部は、例え投影レンズ系16に入射したと
しても瞳EPでけられることになり、ウェハＷへは達しな
い。従って、より多くの高次回折光を結像に利用すると
なると、瞳EPの径をできるだけ大きくすること、すなわ
ち投影レンズ系16の開口数（N.A.）をさらに大きくしな
ければならない。あるいは、照明光ILの開口数（立体角
θ_r/2）を小さくすること（面光源像の径を小さくする
こと）で、パターンP_aからの高次光D_a1、D_a2等の広がり
角を小さく押えることも可能である。ただしこの場合、
ウェハＷ側で０次の結像光束IL_mの開口数（立体角θ_w/
2）を極端に小さくしてしまうと、本来の解像性能を損
うことになる。さらに元来、パターンP_aのピッチやデュ
ーティによって高次光の回折角は一義的に決まってしま
うので、仮りに照明光ILの立体角θ_r/2を零に近づける
ことが可能だとしても、高次回折光のうちのある次数以
上は瞳EPでけられることになる。ところが、本実施例の
ように、全体パターンを複数の分解パターンに分ける
と、第２図（Ｂ）からも明らかなように、０次光束の外
側に広がる高次光の回折角が小さく抑えられるため、瞳
EPを容易に通過させることが可能となる。

ところで、第３図においては４枚のレチクルR₁〜R₄が
同一のレチクルステージ６上に載置され、そのうち任意
の１枚のレチクルの中心が投影レンズ系16の光軸AX上に
位置するように交換可能である。この交換時の各レチク
ルの位置決め精度は、レーザ干渉計10を用いているた
め、極めて高精度（例えば±0.02μｍ）にできる。この
ため、４枚のレチクルR₁〜R₄の相互の位置関係を予め精
密に計測しておけば、レーザ干渉計10の座標計測値のみ
に基づいてレチクルステージ６を移動させることで各レ
チクルを位置決めできる。また各レチクルR₁〜R₄の相互
位置関係を予め計測しない場合であっても、各レチクル
枚にアライメント系12、マーク検出系14、基準マークFM
等を用いて精密に位置決めすることができる。

さらに本実施例では、分解パターンを有する各レチク
ルR₁〜R₄は露光時に、多重焦点露光法を併用するものと
する。このため、ウェハＷ上の１つのチップ領域（ショ
ット領域）CPを、あるレチクルを用いて露光する際、斜
入射光式フォーカスセンサーがベストフォーカス点とし
て検出したウェハ表面の高さ位置Z₀と、この位置Z₀から
例えば0.5μｍ程度上の高さ位置Z₁、及びZ₀から例えば
0.5μｍ程度下の高さ位置Z₂の３つの焦点位置の各々で
繰り返し露光を行なうようにする。従ってあるチップ領
域CPを１つのレチクルで露光する間に、ウェハＷの高さ
はＺステージ26zにより0.5μｍステップで上下動され
る。

尚、Ｚステージ26zを露光動作中に上下動させる代り
に、結像補正機構18を用いて、投影レンズ系16そのもの
の最良結像面（レチクル共役面）を上下動させて同様の
効果が得られる。この場合、特開昭60−78454号公報に
開示されているように、結像補正機構18は投影レンズ系
16内の密封されたレンズ空間内の気体圧力を調整する方
式であるので、本来の補正のための圧力調整値に、結像
面を±0.5μｍ程度上下動させるためのオフセット圧力
値を露光動作中に加えればよい。この際、圧力オフセッ
トによって焦点面のみを変動させ、倍率やディストーシ
ョン等は変動させないようなレンズ空間の組み合わせを
選定する必要がある。

さらに、投影レンズ系16が両側テレセントリックであ
る利点を使って、レチクルを上下動させることで、同様
に最良結像面の高さ位置を変化させることができる。一
般に縮小投影の場合、像側（ウェハ側）での焦点ずれ量
は、物体側（レチクル側）の焦点ずれ量に換算すると、
縮小倍率の２乗で決まってくる。このため、ウェハ側で
±0.5μｍの焦点ずれが必要なとき、縮小倍率を1/5とす
ると、レチクル側では±0.5/（1/5）^２＝±12.5μｍと
なる。

次に、全体パターンを分解パターンへ分割する手法と
しては本願発明と直接関係がないが、その分割手法のい
くつかの例を第５図、第６図、第７図、第８図を参照し
て説明する。

第５図は全体パターンが、第５図（Ａ）に示すように
幅D₁の明線パターンPL_cと幅D₂（D₂≒D₁）の明線パター
ンPL_sとが交互に繰り返されたライン・アンド・スペー
スの場合に、２枚のレチクルの夫々に第５図（Ｂ）、
（Ｃ）に示すような分解パターンを形成する例である。
第５図（Ｂ）の分解パターンと第５図（Ｃ）の分解パタ
ーンでは、ともに明線パターンPL_cが全体パターンにく
らべて１本おきに形成されている。そして２つの分解パ
ターン同志では、明線パターンPL_cの位置が相補的にな
っている。この場合、全体パターンでのピッチはD₁＋D₂
（≒2D₁）、デューティはD₁/（D₁＋D₂）≒1/2である
が、分解パターンでのピッチは2D₁＋2D₂（≒4D₁）、デ
ューティはD₁/（2D₁＋2D₂）≒1/4になる。このため各レ
チクル上での明線パターンPL_cの孤立化が計られること
になる。

第６図は、全体パターンが第６図（Ａ）のようにL/S
状のとき、各明線パターンPL_c毎に別々のレチクルへふ
り分けるのではなく、各明線パターンを全て微笑な矩形
明部PL_dに分解して、第６図（Ｂ）、（Ｃ）のように互
いに相補的に配置した様子を示すものである。この方法
では、２つの分解パターンは、ともに孤立化した矩形明
部PL_dがL/Sのピッチ方向では互いに直交する方向にずれ
るように定められている。従って任意の１つの矩形明部
PL_dに着目すると、L/Sのピッチ方向の両脇については、
幅（D₁＋2D₂）の暗部が存在することになり、ピッチ方
向のデューティは約1/4になっている。

第７図は、第７図（Ａ）のように全体パターンでは直
角に屈曲する線状パターンを第７図（Ｂ）、（Ｃ）に示
すように屈曲部で方向別に分割して２本の直線状パター
ンPT_e、PT_fにした様子を示す。ここでパターンPT_e、PT_f
の内部は透明部で、その周囲が遮へい部である。ここで
２つのパターンPT_e、PT_fが明部であると、屈曲部のとこ
ろでは一部オーバーラップさせるとよい。ただし、オー
バラップする部分は２つのパターンPT_e、PT_fの夫々の長
手方向に対してともに約45゜になるようにする。このた
め、パターンPT_e、PT_fの接続部は、直角にするのではな
く、例えば45゜で切り取った形状にしておく。このよう
に、90゜で屈曲した線状パターンを２本のパターンP
T_e、PT_fに分解して重ね合わせ露光すると、特に屈曲部
のレジスト上での像再生が良好になり、90゜でまがった
内側のコーナー部の形状がきれいに露光される。またそ
の他の角度で屈曲した直線状パターンについても同様の
方法を適用し得る。さらに直線状パターンでなくとも、
鋭角（90゜以下）で屈曲したエッジをもつパターンの場
合は、エッジの２つの方向によって２つのパターンに分
解するとよい。

第８図は、第８図（Ａ）のようにＴ字状に交差する全
体パターンを、第８図（Ｂ）、（Ｃ）のように方向によ
って２つの線状パターンPT_g、PT_hに分解した場合を示
す。線状パターンPT_g、PT_hはともに明部であるものとす
ると、線状パターンPT₉の先端は90゜以上の角度をもつ
二等辺三角形にしておき、この三角形の部分が第８図
（Ｃ）のように、パターンPT_hの直線エッジに一部オー
バーラップするようにする。このようにすると、Ｔ字状
パターンの90゜のコーナー部が、レジスト像の上では極
めて鮮明になり、丸みをおびたりすることが少なくな
る。

以上、パターン分解のいくつかの例を示したが、第１
図で示した全体パターンPAに対しては、第５図の方法と
第７図の方法を併用して、複数の分解パターンPTA₁、PT
A₂、PTA₃に分けたのである。尚、分解する数は２以上で
あればよく、特に制限はない。ただし、分解したパター
ン（レチクル）の数が多いと、重ね合わせ露光時の誤差
がそれだけ累積されることになり、スループットの点で
も不利である。

さらに分解した各パターンは、それぞれ別のレチクル
R₁〜R₄に形成するようにしたが、特開昭62−145730号公
報に開示されているように、一枚の大型ガラス基板上
に、複数の同一サイズのパターン領域を設け、分解した
各パターンを各パターン領域内に設けるようにしてもよ
い。

次に第９図を参照して本実施例の代表的なシーケンス
を説明する。

〔ステップ100〕まず分解パターンを有する各レチクルR₁〜R₄をレチク
ルステージ６に載置し、各レチクルR₁〜R₄をレチクルス
テージ６上ではアライメント系12を用いて正確に位置決
めする。特に各レチクルR₁〜R₄のローテーション誤差は
十分な精度で小さくする。このため、レチクルステージ
６上の各レチクルR₁〜R₄を保持する部分には微小回転機
構を設ける。ただし、各レチクルR₁〜R₄をｘ、ｙ方向に
微小移動させる機構は省略できる。それはレチクルステ
ージ６そのものがレーザ干渉計10によって座標位置を精
密に管理されているからであり、各レチクルR₁〜R₄のマ
ークRM₁〜RM₄をアライメント系12で検出するようにレチ
クルステージ６を位置決めしたときの各座標値を記憶し
ておけばよい。また各レチクルR₁〜R₂のローテーション
の基準は、実際にはウェハステージ側のレーザ干渉計30
x、30yで規定される座標系であるから、基準マークFMと
マークRM₁〜RM₄をアライメント系12で検出して、各レチ
クルR₁〜R₄のローテーション誤差がウェハステージ側の
座標系において零になるように追い込む必要がある。こ
のようなレチクルのローテーションに関するアライメン
ト手法は、例えば特開昭60−186845号公報に詳しく開示
されている。

〔ステップ101〕次に照明光学系４内に設けられた照明視野絞りとして
のレチクルブラインドの開口形状や寸法を、レチクルの
遮光帯SBに合わせるように設定する。

〔ステップ102〕続いて、フォトレジストを塗布したウェハＷをウェハ
ステージ上にローディングし、オフ・アクシス方式のア
ライメント系24、あるいはTTL方式のアライメント光学
系20を用いて、ウェハＷ上のいくつかのチップ領域CPに
付随したマークを検出して、ウェハ全体のアライメント
（グローバルアライメント）を行ない、ウェハＷ上のチ
ップ領域CPの配列座標と投影レンズ系16の光軸AX（レチ
クルのパターン領域中心点）とのｘ−ｙ平面内での位置
関係を規定する。ここで、ウェハＷへの露光がファース
ト・プリントのときは、マークWM₁〜WM₄が存在しないの
で、ステップ102は省略される。

〔ステップ103〕次に分解パターンの数、すなわちレチクルの枚数に対
応したパターン番号ｎと、ウェハＷ上に露光すべきチッ
プ領域CPの数に対応したチップ番号ｍがコンピュータを
含む主制御装置に登録される。ここでパターン番号ｎ
は、レチクルの枚数Ａのうちのいずれか１つの数にセッ
トされ、チップ番号ｍは最大９として、初期状態では１
にセットされる。

〔ステップ104〕次にパターン番号ｎに対応したレチクルが投影レンズ
系16の直上にくるように、レチクルステージ６を精密に
位置決めする。

〔ステップ105〕そして、ウェハステージを、チップ番号ｍに基づい
て、ステッピングさせ、露光すべきｍ番目のチップ領域
CPを投影レンズ系16の直下に位置決めする。このとき、
ｎ番目のレチクルの中心とｍ番目のチップ領域CPの中心
とは、グローバルアライメント時の結果に応じて、通常
±１μｍ程度の範囲内にアライメントされる。

〔ステップ106〕次に、ダイ・バイ・ダイ・アライメントを実行するも
のとすると、アライメント光学系12、あるいはアライメ
ント光学系20を用いてチップ領域CPに付随したマークWM
₁〜WM₄のレチクルマークRM₁〜RM₄に対する位置ずれを精
密に計測し、その位置ずれが許容範囲内になるまでウェ
ハステージ26、又はレチクルステージ６のいずれか一方
の微動させる。

尚、TTL方式のアライメント光学系20、又はアライメ
ント光学系12によってタイ・バイ・ダイ・アライメント
を行なう代りに、特開昭61−44429号公報に開示されて
いるように、ウェハＷ上の３〜９個のチップ領域CPのマ
ークWM₁〜WM₄の各位置を計測し、その計測値に基づいて
統計的な演算手法により全てのチップ領域のステッピン
グ位置を求めるエンハンスト・グローバルアライメント
（E.G.A）法等を採用してもよい。

〔ステップ107〕次に、ｍ番目のチップ領域CPに対して、ｎ番目のレチ
クルで露光を行なうが、ここでは各チップ領域毎に多重
焦点露光法を適用するので、まず、チップ領域に対して
斜入射光式デフォーカスセンサーを働かせ、最良結像面
に対するチップ領域表面の高さ位置を精度に計測する。
そして、Ｚステージ26zによってベストフォーカス位置
に調整してから、通常の露光量の1/3程度でレチクルの
パターンを露光する。次に、例えばウェハＷ上で0.5μ
ｍのL/Sパターンが正確に結像される位置をベストフォ
ーカスとした場合、この高さ位置に対して＋0.5μｍ、
−0.5μｍ程度変化させた２ケ所の各々にＺステージ26z
をオフセットさせ、各高さ位置でそれぞれ約1/3の露光
量で露光を行う。すなわち本実施例では、ベストフォー
カス点、その前後の点の計３つの高さ位置で３重露光を
行なう。多重露光の各露光時における露光量は、ほぼ通
常の露光量の1/3でよいが、微妙に調整するとよい。
尚、結像補正機構18を使って、最良結像面そのものを上
下動させるときは、段階的に像面位置を固定する代り
に、±0.5μｍの間で連続的に像面を移動させつつ露光
を行なうこともできる。この場合、照明光学系４内に設
けられたシャッターは、１つのチップ領域CPに対して１
回だけ開けばよく、スループット的には極めて有利であ
る。

〔ステップ108〕ｍ番目のチップ領域の露光が完了すると、セットされ
たｍの値を１だけインクリメントする。

〔ステップ109〕ここでウェハＷ上のすべてのチップ領域の露光が完了
したか否かを判断する。ここではｍの最大値を９とした
ので、この時点でｍが10以上になっていれば次のステッ
プ110へ進み、９以下のときはステップ105に戻り、次の
チップ領域へのステッピングが行なわれる。

〔ステップ110〕ウェハＷ上にｎ番目のレチクルが露光されると、ウェ
ハステージを１番目のチップ領域に対する露光位置へリ
セットし、チップ番号ｍを１にセットする。

〔ステップ111〕ここで用意した分解パターンのすべてのレチクルが露
光されているときは、１枚のウェハに対する露光が終了
したことになる。まだ残っているレチクルがあるとき
は、ステップ112に進む。

〔ステップ112〕次にパターン番号ｎは他のレチクルに対応した値に変
更し、再びステップ104へ戻り、同様の動作を繰り返
す。

以上の各ステップで、ファースト・プリントの際は先
のステップ102以外に、ステップ106も省略されることは
言うまでもない。

以上のようにして、次々にウェハＷの処理を行なう
が、例えば同一プロセスをへた複数枚のウェハを処理す
るときは、そのロット内の全てのウェハに対して１枚目
のレチクルで露光してから、レチクル交換を行ない、次
のレチクルでロット内の全てのウェハを露光するような
シーケーンスにしてもよい。また、ステップ106でダイ
・バイ・ダイ・アライメントを行なうときは、チップ領
域CPに付随した１種類のマークを、各レチクルR₁〜R₄の
夫々とのアライメント時に共通に使うようにしておけ
ば、ウェハＷ上に転写される各レチクル毎のパターンの
間での相対位置ずれを最小にすることができる。

さらに、E.G.A法を採用するときは、露光シーケンス
中の各アライメント系、駆動系等のドリフトが問題とな
る可能性もあるが、基準マークFMを使ってレチクル交換
のたび、又はウェハ露光終了のたびに各系のドリフトを
チェックすることで、仮りにドリフトが生じてもただち
に補正することができる。

以上本実施例では、孤立化された分解パターンの夫々
を、複数点の焦点位置で値重露光を行なうために、解像
限界の増大と焦点深度の増大とがともに得られることに
なる。ここで言う解像限界とは、レチクル上の全体パタ
ーンがL/S状のように密なために、回折現象等によっ
て、レジスト上にパターン転写したときの明線と暗線が
良好に分離して解像されない限界のことを意味し、投影
レンズ系16単体の理論解像力とは別の意味である。本実
施例では全体パターン中の各線状パターンを孤立化する
ように分解しておき、孤立化されたパターンを投影する
ので、ほとんど投影レンズ系16の理論解像力までいっぱ
いに使って、より微細な線状パターンを転写することが
できる。この効果は多重焦点露光法を併用しない場合、
すなわち第９図中のステップ107でＺステージ26zをベス
トフォーカスに固定したまま、各分解パターンのレチク
ルR₁〜R₄を重ね合わせ露光する場合であっても同様に得
られるものである。

次に本発明の第２の実施例によるパターン分解の手法
と、それに伴った露光方法を説明する。第10図（Ａ）は
ウェハＷ上に形成される回路パターン構成の一例を模式
的に表わした断面であり、製造の後半ではウェハ表面に
微小な凹凸が形成される。この微小凹凸は場合によって
は投影レンズ系16の焦点深度（例えば±0.8μｍ）より
も大きくなることもある。第10図（Ａ）ではウェハ表面
にレジスト層PRが形成され、ウェハ上の凸部にパターン
P_r1、P_r2、P_r4を露光し、凹部にパターンP_r3を露光する
場合を示す。この場合、従来の露光方法では、１枚のレ
チクル上に透明部としてのパターンP_r1〜P_r4の全てを形
成していたが、本実施例では凸部のところに露光される
パターンP_r1、P_r2、P_r4は第10図（Ｂ）のようにレチク
ルR₁上に透過部P_s1、P_s2、P_s4として形成しておき、凹
部のところに露光されるパターンP_r3は第10図（Ｃ）の
ようにレチクルR₂上に透過部P_s3として形成しておく。

そして、それぞれのレチクルR₁、R₂を用いて重ね合わ
せ露光する際、レチクルR₁のときは投影レンズ系16の最
良結像面をウェハＷ上の凸部側に合わせるようにして露
光し、レチクルR₂のときは最良結像面を凹部側に合わせ
るようにして露光する。このようにすれば、チップ領域
CP内の全てのパターンが極めて解像力よく露光され、凸
部、凹部に投影されて、部分的なデフォオカスを起すこ
とが防止できる。

本実施例ではさらに、各レチクルR₁、R₂の露光時に、
第１実施例で説明した多重焦点露光法を併用してもよ
い。また線状パターンがウェハＷ上の凹部から凸部にか
けて露光されるようなときは、レチクル上ではその線状
パターンを長手方向で分解して凸部にかかる部分と凹部
にかかる部分とに分ければよい。さらにウェハＷ上の凸
部、凹部を３段階に分けて、３つの分解パターンを作
り、３つの焦点位置に分けて露光してもよい。もちろ
ん、第５図〜第８図で説明した分解ルールを併用しても
よい。

第11図は、第３の実施例によるパターン分解手法を説
明する図である。

近年、レチクル上に形成された微小孤立パターン（コ
ンタクトホール等）やコーナーエッジの形状を正確に再
現して露光する目的でサブ・スペース・マークを入れる
ことが提案されている。第11図（Ａ）はコンタクトホー
ルとしてレチクル上に形成される微小矩形開口部P_cmを
表わし、この開口部P_cmはウェハ上に露光したとき１〜
２μｍ角程度になる。この種の開口部P_cmは投影露光す
ると、レジスト上では90゜の角度がつぶれて丸まること
が多い。そこで投影光学系では解像されない程小さいサ
イズ（例えばウェハ上で0.2μｍ角）のサブ・スペース
・マークM_spを開口部P_cmの４隅の角部近傍に設ける。

このように本来の開口部P_cmの他にサブ・スペース・
マークM_spを形成する場合、開口部P_cmの配列ピッチが狭
くなると、従来のレチクルではサブ・スペース・マーク
M_spを入れることが難しくなる。ところが本発明のよう
に、全体ターンにおける開口部P_cmを１つおきにサブ・
スペース・マークM_spと共に別々のレチクル（又は別々
の分解パターン）に形成しておけば、１つの開口部P_cm
の周囲には充分なスペース（遮へい部）ができるので、
サブ・スペース・マークM_spの設け方に自由度が得られ
るといった利点がある。

第11図（Ｂ）はラインパターンP_lmの端部近傍の両側
に線状のサブ・スペース・マークM_spを設けた場合を示
す。全体パターンを分解パターンに分けたとき、露光す
べき矩形状、又はライン状パターンに付随したサブ・ス
ペース・マークM_spはかならず分解されたそのパターン
とともにレチクル上に形成しておく必要がある。また１
つの全体パターン（例えば屈曲した線状パターン）を複
数のパターンに分解したとき、各分解パターン中にコー
ナーエッジが生まれたときは、そのコーナーエッジ近傍
等に新たにサブ・スペース・マークを設けておいてもよ
い。

第12図は第４の実施例によるパターン分解手法を説明
する図である。

本実施例では、いままでの各実施例で説明した効果以
外に、投影光学系の解像限界を超えた微小線幅のリソグ
ラフィが達成されるといった効果が得られる。

第12図（Ａ）はウェハＷの断面の一例を示し、レジス
ト層PRに紙面と直交する方向に伸びた細いラインパター
ンP_r5、P_r6、P_r7をレジスト像として残す場合を示す。

レジスト層PR上でパターンP_r5、P_r6、P_r7の周囲は全
て感光させるものとすると、レチクル上の分解パターン
は第12図（Ｂ）、（Ｃ）のように２つに分ける。第12図
（Ｂ）、（Ｃ）で、２枚のレチクルの夫々には、パター
ンP_r5、P_r6、P_r7のところで互いにオーバーラップする
ような遮光部が形成される。オーバーラップする遮光部
の幅ΔＤがターンP_r5、P_r6、P_r7の線幅を決定する。こ
こで明らかなように、従来の方法では、パターンP_r5、P
_r6、P_r7の夫々に対応した１本の暗線パターンを露光す
るため、各パターンP_r5〜P_r7の線幅は投影レンズの性能
等で制限されてしまう。しかしながら本実施例では２枚
のレチクルの夫々に分解されたパターン上での暗部の幅
は極めて大きなものになり、回折の影響をほとんど受け
ない。このため投影レンズの性能、回折等の制限を受け
ずに、幅ΔＤを極めて小さくでき、例えば0.8μｍを解
像限界とする露光装置を使って0.4μｍのラインパター
ンを作ることができる。本実施例の場合、ウェハＷ上へ
転写されるパターン像の寸法精度は、２枚のレチクル
（各分解パターン）の各アライメント精度、ウェハＷ上
の各チップ領域CPとのアライメント精度、及び２枚のレ
チクル間でのパターン領域の作製誤差等に依存して悪化
することが考えられる。しかしながらアライメント精度
は年々向上してきており、また各レチクルのパターン領
域の作成誤差、マーク打ち込み誤差等は、予め計測し
て、アライメント時に位置補正するようなシーケンスを
とれば実用上の問題は少ないと考えられる。さらに第12
図（Ｂ）、（Ｃ）のパターン分解手法からも明らかでは
あるが、２つの分解パターンの夫々での露光時の光量
は、どちらの分解パターンに対してもほぼ適正露光量に
しておけばよい。またレジスト層PRはポジ型、ネジ型の
いずれでもよく、多重焦点露光法との併用も有効であ
る。

次に本発明の第５の実施例を第13図（Ａ）、（Ｂ）を
参照して説明する。第３図に示したステッパーの光源と
して、近年エキシマレーザ光源を用いることが注目され
ている。エキシマレーザ光源はレーザ媒質として希ガス
・ハライド（XeCl、KrF、ArF等）のように、レーザ・ゲ
ンの高いものが使われる。このためレーザチューブ内の
電極間に高圧放電を起すと、特別な共振キラーがなくて
も紫外域の強力な光を誘導放出し得る。この場合放出さ
れた光のスペクトルはブロードなものであり、時間的に
も空間的にもコーヒレンシィは低い。このようなブロー
ドバンドの光は、投影レンズの材質にもよるが、著しく
大きな色収差を発生する。紫外域の光を効率よく透過さ
せるために、エキシマレーザ用の投影レンズは石英のみ
で作られることが多い。このためエキシマレーザ光のス
ペクトル幅は極めて狭くする必要があるとともに、その
絶対波長も一定にさせる必要がある。

そこで本実施例では、第13図（Ａ）に示すようにエキ
シマレーザチューブ202の外部に共振器として作用する
全反射ミラー（リアミラー201）と、低反射率ミラー
（フロントミラー）205とを設けてコヒーレンシィを少
し高めるとともに、レーザチューブ202の外部でミラー2
01とミラー205との間に、２つの可変傾角のファブリ・
ペロー・エタロン203、204を配置してレーザ光の狭帯化
を計るようにした。ここでエタロン203、204は２枚の石
英板を所定のギャップで平行に対向させたもので、一種
のバンドパスフィルターとして働く。エタロン203、204
のうちエタロン203は粗調用で、エタロン204は微調用で
あり、このエタロン204の傾角を調整することで、出力
されるレーザ光の波長の絶対値が一定値になるように、
波長変動をモニターしつつ逐次フィードバック制御す
る。

そこで本実施例では、このようなエキシマレーザ光源
の構成と投影レンズの軸上色収差とを積極的に利用し
て、最良結像面を光学的上下動させることで、多重焦点
露光法を行なうようにした。すなわち、あるチップ領域
CPを露光する際、エキシマレーザ光源内のエタロン20
4、又は203のうちいずれか一方を、絶対波長安定化に必
要な傾角から所定量だけずらしながらエキシマレーザ
（パルス等）を照射する。エタロンの傾角をずらすと、
絶対波長がわずかにシフトするので、投影レンズの軸上
色収差に対応して最良結像面は光軸方向に位置変動を起
す。このため50〜100パルスのエキシマレーザで露光す
る間にエタロンの傾角を離散的、又は連続的に変化させ
れば、レチクル、ウェハ間のメカ的な移動をまったく行
なうことなく同様の多重焦点露光法が実施できる。

第13図（Ｂ）は、同様のエキシマレーザの他の構成を
示し、リアミラー201の代りに波長選択素子としての反
射型の回折格子（グレーティング）206を傾斜可能に設
けたものである。この場合、グレーティング206は波長
設定時の粗調に使い、エタロン204を微調に使う。多重
焦点露光法のためには、エタロン204、又はグレーティ
ング206のうちいずれか一方を傾斜させれば発振波長が
変化し、最良像面が上下動する。

以上のように、エキシマレーザを用いると色収差とい
う物理現象を使って像面（焦点位置）を変化させること
ができるが、色収差には縦色収差（軸上色収差）と横色
収差（倍率色収差）の２つがあり、それぞれが波長の変
化によって同時に生じることがある。倍率色収差は、投
影倍率を狂わせることを意味するので、無視できる程度
に補正しておく必要がある。そこで一例としては、両側
テレセントリックな撮影レンズの場合は投影レンズ内の
最もレチクル側に設けられたテレセン維持用のフィール
ドレンズ群（補正光学系）を光軸方向に上下動させる構
成とし、エタロン204の傾斜と同期させてフィールドレ
ンズ群を上下動させれば、倍率色収差を補正することが
できる。

また第３図に示した結像補正機構18を連動して用い
て、投影レンズ16内の制御圧力にオフセット加える方式
であっても、同様に横色収差（倍率誤差）を補正するこ
とができる。

次に、先に説明した多重焦点露光法の他のシーケンス
を第６の実施例として説明する。

このシーケンスのために、第３図に示したステッパー
にはウェハステージ26のヨーイングを計測するための作
動干渉計が設けられ、移動鏡28x、又は28yに一定間隔で
平行に並んだ２本の測長用ビームを投射し、２本の測長
ビームの光路差の変化を計測する。この計測値は、ウェ
ハステージ26の移動中、又はステッピング後に生じる微
小回転誤差量に対応している。

そこでまずウェハＷ上の全てのチップ領域に対して、
１つの焦点位置でステップアンドリピート方式で順次露
光している。このとき、各チップ領域の露光中に、ウェ
ハステージ26のヨーイング量を計測して記憶していく。
そしてＺステージ26zの高さ変更、又はエキシマレーザ
光の波長シフト等を行なって第２の焦点位置で同様にス
テップアンドリピート方式で１番目のチップ領域から順
次露光を行なっていく。このとき各チップ領域にステッ
ピングしたときのヨーイング量と、先に記憶された当該
チップ領域露光時のヨーイング量とを比較し、許容値内
の差しかないときはそのまま露光を行なう。比較の結果
が差が大きいときは、ウェハＷを保持して微小回転する
θテーブルで回転補正するか、レチクルを保持するθテ
ーブルを回転させて補正する。

この際、ｘ、ｙ方向レチクルとチップ領域の位置ずれ
は、アライメント系12等によりダイ・バイ・ダイ方式で
モニターしつつ、リアルタイムにアライメント（位置ず
れ補正）するとよい。すなわち、ｘ、ｙ方向のアライメ
ント誤差は、チップ領域に付随したマークWM₁〜WM₄、レ
チクルマークRM₁〜RM₄を検出しつつ、そのアライメント
誤差が零になるようにレチクルステージ６又は、ウェハ
ステージ26をサーボ制御する状態にしておき、同時にレ
チクル又はウェハを作動干渉計からのヨーイング計測値
に基づいて回転補正する。

このようなシーケンスにするとき、各チップ領域に対
するアライメント時間が短くなるとともに、チップロー
テーション、ウェハローテーションの誤差による重ね合
わせ精度の低下が無視できる。

またウェハステージのヨーイング量を記憶しておくの
で、１層目の露光（ファーストプリント）時から多重焦
点露光法を使うときでも、分解したレチクルによる重ね
合わせ露光の精度を何ら低下させることがない。

以上、本実施例では各チップ領域の露光のたびに焦点
位置を変えるのではなく、１枚のウェハに対する１回目
の露光が終了した時点で焦点位置を変えるだけなので、
スループットの向上が期待できる。

以上、本発明の各実施例を説明したが、分解されたパ
ターンの各々は、パターン形状が異なるために必然的に
像強度も異なってくる。そのため、各分解パターン枚に
適正露光量が異なることがある。そこで分解されたパタ
ーンの各々について、レチクルのパターン領域の透過率
等を計測して各分解パターン毎に適正露光量を決定する
ようにしてもよい。また、等詠露光時の結像光束の開口
数を小さくすることも焦点深度を増大させるのに役立
つ。結像光束の開口数は、投影レンズの瞳EPに可変開口
絞り板を設けること、照明光学系内の２次光源像の大き
さを絞りやへ倍光学系等を用いて変えること等で調整で
きる。さらに瞳EPを通る光束を第14図のような絞りでリ
ング状（輪帯状）に制限してもよい。あるいは２次光源
像を径や幅を可変、又は切替え可能なリング状に形成し
てもよい。

〔発明の効果〕

上述のように、従来は多重焦点露光法の適用が難しか
ったパターンに対しても同方法を適用できるようにな
る。また、パターンに空間周波数を低減できるために、
フォーカス位置に変化させない場合についても、より微
細なパターンの形成が可能である。

また、エキシマ露光等で波長を変化させて多重露光を
多くことで焦点深度の拡大方法の選択が広がる。

これらは、光を用いる0.5μｍ以下のリソグラフィで
焦点深度をいかにして増大させるかという物理的限界に
対する解法の有力な手法である。

更に、レチクルに分割する方法は近年、各パターンに
サブ・スペース・マーク等を入れる技術が開発され、同
一のレクチルに本パターンとともにサブ・スペース・マ
ークを入れることがスペース的にむずかしいことへの解
決ともなる。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、第１のパターンと第２
のパターンとを基板上の同一感応層に順次露光する際、
その基板表面の凸部、凹部の影響を抑えて、第１パター
ン及び第２パターンの各々を解像力よく露光することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を模式的に表わした図、第２図
（Ａ）、（Ｂ）はライン・アンド・スペースパターンと
の間引きパターンとの回折光の発生の様子を示す図、第
２図（Ｃ）はライン・アンド・スペースパターンのとき
の像強度分布のシミュレーション結果を表わすグラフ、
第２図（Ｄ）、（Ｅ）は間引きパターンのときの像強度
分布のシミュレーションを表わすグラフ、第２図（Ｆ）
は第２図（Ｄ）、（Ｅ）の像強度を重ね合わせたシミュ
レーション結果を表わすグラフ、第３図は本発明の実施
に好適なステッパーの構成を示す斜視図、第４図はステ
ッパーの投影光学系における結像の様子を示す図、第５
図、第６図、第７図、第８図はそれぞれ本発明の方法の
ターン分解法を説明する図、第９図は本発明の方法を用
いた１つの露光手順を説明するフローチャート図、第10
図は第２の実施例によるパターン分解法を説明する図、
第11図は第３の実施例によるパターン形成法を説明する
図、第12図は第４の実施例によるパターン分解法を説明
する図、第13図は第５の実施例による露光方法を実施す
るのに好適なレーザ光源の構成を示す図、第14図は結像
光束の開口数を調整するための輪帯状フィルターを示す
平面図である。〔主要部分の符号の説明〕Ｒ、R₁、R₂、R₃、R₄……レチクル、Ｗ……ウェハ、 CP……ショット領域、 PA、PB……全体パターン、 PTA₁、PTA₂、PTA₃……PAの分解パターン、 PTB₁、PTB₂、PTB₃……PBの分解パターン、２……光源部、４……照明光学系、６……レチクルステージ、 16……投影レンズ、 18……結像補正機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−58825（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−222840（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−226924（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−198863（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第１パターンと第２パターンとを感応基板
上の同一の感応層に順次露光することにより、所望の全
体パターンを前記感応層に露光する露光方法において、前記全体パターンは、前記第１パターンと前記第２パタ
ーンのうちの一方が前記基板表面の凸部に露光され、他
方が前記基板表面の凹部に露光されるように、前記第１
パターンと前記第２パターンとに分解されていることを
特徴とする露光方法。
【請求項２】前記第１パターン及び前記第２パターンを
投影光学系を介して前記感応基板上に露光する露光方法
であって、前記基板表面の凸部と凹部との高さの違いは、前記投影
光学系の焦点深度よりも大きいことを特徴とする請求項
１に記載の露光方法。
【請求項３】前記第１パターン及び前記第２パターンを
投影光学系を介して前記感応基板上に露光する露光方法
であって、前記第１パターンを露光するときと前記第２パターンを
露光するときとで、前記投影光学系の光軸方向に関する
前記基板の位置が異なることを特徴とする請求項１に記
載の露光方法。
【請求項４】前記第１パターン及び前記第２パターンを
投影光学系を介して前記感応基板上に露光する露光方法
であって、前記第１パターン及び第２パターンそれぞれの露光中
に、前記投影光学系の光軸方向に関して前記投影光学系
によるパターン結像面と前記基板とを相対的に変位させ
ることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項５】前記投影光学系の光軸方向に関する前記パ
ターン結像面と前記基板との相対的な変位を、前記エネ
ルギー線の波長を変化させて行うことを特徴とする請求
項４に記載の露光方法。
【請求項６】前記第１パターン及び前記第２パターンは
それぞれ対応する第１マスク及び第２マスクに設けら
れ、該第１マスク及び第２マスクの各々を順次所定位置
に位置決めして露光を行うことを特徴とする請求項１、
３、４のいずれか一つに記載の露光方法。
【請求項７】前記第１マスク及び第２マスクは同一のマ
スクステージ上に載置され、前記第１マスク及び第２マ
スクの各々を順次所定位置に位置決めすることを特徴と
する請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】前記全体パターンを前記感応基板上の複数
のチップ領域のそれぞれに露光する露光方法であって、前記第１パターンを前記チップ領域のそれぞれに露光し
た後に、前記第２パターンを前記チップ領域のそれぞれ
に露光することを特徴とする請求項１、３、４のいずれ
か一つに記載の露光方法。
【請求項９】前記第１パターンを露光するときと前記第
２パターンを露光するときとで、前記感応基板に対する
露光量を異ならせることを特徴とする請求項１、３、４
のいずれか一つに記載の露光方法。
【請求項１０】第１パターンと第２パターンとを投影光
学系を介して感応基板上の同一の感応層に順次露光する
ことにより、所定のパターンを前記感応層に形成する露
光方法において、前記第１パターンと第２パターンのうちの一方を用いて
前記基板上の感応層の凸部が露光され、他方を用いて前
記基板上の感応層の凹部が露光されるとき、前記一方の
パターンを用いた露光と前記他方のパターンを用いた露
光とで、前記投影光学系によるパターン結像面と前記感
応基板との相対的な位置関係を変更することを特徴とす
る露光方法。
【請求項１１】前記第１パターンを投影光学系を介して
前記基板上の感応層に露光するときに、前記第１パター
ンにエネルギー線を照射するとともに、前記投影光学系
によるパターン結像面と前記基板とを前記投影光学系の
光軸方向に相対的に変位させることを特徴とする請求項
10に記載の方法。
【請求項１２】前記第２パターンを投影光学系を介して
前記基板上の感応層に露光するときに、前記第２パター
ンにエネルギー線を照射するとともに、前記パターン結
像面と前記基板とを前記投影光学系の光軸方向に相対的
に変位させることを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１３】前記所定のパターンを前記感応基板上の
複数のチップ領域のそれぞれに形成する露光方法であっ
て、前記第１パターンを前記チップ領域のそれぞれに露光し
た後に、前記第２パターンを前記チップ領域のそれぞれ
に露光することを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１４】前記第１パターンを露光するときと前記
第２パターンを露光するときとで、前記感応基板の感応
層に対する露光量を異ならせることを特徴とする請求項
10に記載の方法。
【請求項１５】前記第１パターンは所定の照明系からの
照明光で照明され、前記照明系内に形成される２次光源は輪帯状に制限され
ていることを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１６】前記第２パターンは所定の照明系からの
照明光で照明され、前記照明系内に形成される２次光源は輪帯状に制限され
ていることを特徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項１７】前記輪帯状の２次光源は、径や幅を可
変、又は切り換え可能であることを特徴とする請求項15
または16に記載の方法。
【請求項１８】前記第１パターンを前記感応基板上の感
応層に露光するときに前記基板上の感応層に投影光学系
を介して照射される結像光束は、前記投影光学系の瞳面
に設けられた光学部材により制限されることを特徴とす
る請求項10に記載の方法。
【請求項１９】前記第２パターンを前記基板上の感応層
に露光するときに前記基板上の感応層に投影光学系を介
して照射される結像光束は、前記投影光学系の瞳面に設
けられた光学部材により制限されることを特徴とする請
求項10に記載の方法。
【請求項２０】前記光学部材は、前記投影光学系を通過
する光束を輪帯状に制限することを特徴とする請求項18
または19に記載の方法。
【請求項２１】前記第１パターンは、前記投影光学系に
より結像される主パターンと、該主パターンの露光を補
助するために設けられた補助パターンとを含むことを特
徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項２２】前記第２パターンは、前記投影光学系に
より結像される主パターンと、該主パターンの露光を補
助するために設けられた補助パターンとを含むことを特
徴とする請求項10に記載の方法。
【請求項２３】前記第１パターンおよび第２パターンは
それぞれ対応する第１マスクおよび第２マスクに設けら
れ、前記第１マスクと前記第２マスクの各々を順次所定位置
に位置決めして露光を行うことを特徴とする請求項10に
記載の方法。
【請求項２４】前記第１マスクと前記第２マスクは同一
の支持台に載置されていることを特徴とする請求項23に
記載の方法。