WO1999066370A1

WO1999066370A1 - Procede relatif a l'elaboration d'un masque

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Publication number: WO1999066370A1
Application number: PCT/JP1999/003218
Authority: WO
Inventors: Kenji Nishi
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 1999-12-23
Also published as: US6841323B2; US6653025B2; US20040036846A1; US20010041297A1; AU4167199A

Description

マスクの製造方法

技術分野

本発明は、例えば半導体素子、撮像素子（C C D等）、液晶表示素子、明

プラズマディスプレイ又は薄膜磁気へッド等を製造するためのリソグラ田

フイエ程中で、ウェハ等の基板上に転写される原版パターンの形成されたマスクの製造方法、並びにこの製造方法で使用できる露光方法及び装置に関し、例えばエキシマレ一ザ光等を露光ビームとする透過型のレチクル、軟 X線等の E U V光を露光ビームとする反射型のレチクル、又は電子ビームを露光ビームとするメンブレン構造のマスク等を製造する際に使用して好適なものである。

背景技術

従来、例えば半導体素子を製造する際に、マスクとしてのレチクル (又はフォトマスク）のパターンをフォトレジストが塗布されたウェハの各ショット領域に転写するために、露光ビームとして水銀ランプの i 線（波長 3 6 5 n m) 、又は K r Fエキシマレ一ザ光（波長 2 4 8 n m) を用いると共に、開口数 N Aが 0 . 7程度までの投影光学系を用いた投影露光装置（ステッパー等）が使用されていた。露光ビームの波長を入、所定のプロセス係数を kとすると、ウェハ上での解像度は k · λ /Ν Α で表されるため、ウェハ上に転写できるライン · アンド ·スペースパ夕 —ンの像の従来の最小線幅は 1 8 0 n m程度であった。また、従来のレチクルの大きさは 5インチ角、又は 6インチ角が主流であった。

この場合、投影光学系の投影倍率は通常 1 / 4又は 1 / 5程度であるため、その最小線幅に対応するレチクルのパターンの線幅（投影倍率を 1Z4とする）は、 720 nm程度になる。従来このようなパターンを備えたレチクルは、所定の基板上に電子線描画装置を用いて原版パターンを直接描画することによって製造されていた。

上記の如く従来のレチクルは、最大で 6インチ角程度の基板に、ゥェハ上での最小線幅が 1 80 nm程度になる原版パターンを電子線描画装置で直接描画することによって製造されていた。しかしながら、電子線描画装置は、原版パターンの各部を所定の断面形状のビームで連続的に描画していくため、描画時間が長くなり、レチクルの製造時間が長くなるという不都合があった。特に、通常は複数の製造ラインで同じレチクルがワーキングレチクルとして並行に使用されるため、同じ原版パ夕一ンを有するレチクルを複数枚製造する必要がある。この際に、個々のヮ —キングレチクルのパ夕一ンをそれぞれ電子線描画装置で描画するのでは、製造に要する時間が非常に長くなつてしまう。

また、描画精度としては、レチクルの全面で最小線幅の 5 %程度の精度が必要になるため、最小線幅を 720 nmとすると、 36 nm程度の精度が必要になる。従って、レチクルの大きさが 6インチである場合には、ほぼ 1 5 Ommの長さで 36 nm程度（=2. 4 X 1 0— ⁷) の精度が必要になるが、このような描画精度は、電子ビームのドリフト等を考慮すると現状の電子線描画装置の限界に近くなつている。

更に、今後も半導体素子等の高集積化に対応するために、解像度は益々向上する。即ち、これからの数年は、ウェハ上で最小線幅が 180〜 1 00 nm程度のパターンを転写するために、露光ビームとして A r F エキシマレーザ光（波長 193 nm) 、 F₂ レーザ光（波長 1 57 η m) 、又は固体レーザ光等の真空紫外域（VUV： Vacume Ultraviolet) のレ一ザ光の使用が検討されている。この 100 nm程度より長い真空紫外域の露光ビーム用のレチクルとしては、例えば蛍石（C a F₂ ) 等を基板とした透過型のレチクルが使用できる。

また、その後の世代の半導体素子用としてより解像度を高めるために、露光ビームとして軟 X線（波長 1 3〜6 nm程度）等の極端紫外光（Ex treme Ultraviolet 光： EUV光）を用いると共に、投影光学系として 3〜 5枚程度の凹面鏡、及び凸面鏡を組み合わせた縮小倍率の反射系を用いた露光装置の開発が行われようとしている。このように EUV光を用いた場合には、透過率の良好な光学材料がないことから、使用されるレチクルは反射型になると考えられる。

更に、ウェハ上に格子状に薄い膜状部材を形成し、これらの膜状部材内にそれぞれ所定の開口パターンを形成してなるメンブレン構造のマスク（ステンシルマスク等）を電子ビームにて照射し、その膜状部材中の開口パターンの像を所定の縮小倍率で画面継ぎを行いながら被露光基板上に転写することによって、大面積のパターンを高い解像度で転写する電子線露光装置の使用も検討されている。これらの EUV光を用いた露光装置、又は電子線露光装置を使用することによって、 1 30〜30 n m程度の解像度を得ることができると予想されている。

このようにウェハ上で 180〜30 nm程度の解像度を得るためには、投影光学系の投影倍率を 1ノ 4倍とすると、レチクルのパターンの最小線幅は 720 nm〜 1 20 nm程度となる。更に、レチクルの大きさは今後は 9インチ角程度になると考えられているため、描画精度を最小線幅の 5%程度とすると、電子線描画装置として必要な精度は約 230m mの長さに対して 36〜 6 nm程度（約 1. 6 X 10— ⁷〜 2. 6 X 1 0 一⁸程度）となるが、このような高い精度を実現するのは現状では困難である。更に、レチクルの面積が大型化し、かつパターンが微細化すると, 描画時間が一層長くなるため、特に複数枚のワーキングレチクルを製造する場合には、製造時間が長くなり過ぎるという不都合もある。

また、近年、例えば A S I C (appl icat ion-spec i f ic I 特定用途向け I C ) を製造する場合のように、予め設計されている C P U部やメモリ部等の種々の回路ュニットを所定の配列で配置して、それらを配線等でつなぐことによって所望の機能を達成する半導体素子を製造する手法が注目されている。この手法によれば、種々の機能の半導体素子を短期間に開発することができるため、例えばマルチメディア、及びデジタル T V等の分野で広く利用されることが予想される。しかしながら、このような場合にも、各レチクルの原版パターンをそれぞれ電子線描画装置を用いて描画するものとすると、レチクルの製造時間が長くなるために、特に種々の半導体素子を開発する場合の開発期間をあまり短縮できないという不都合がある。

そこで、最近は、レチクル上のパターンを拡大した原版パターンを作成し、この原版パターンを複数枚の親パターンに分割してマスターレチクル上に描画し、これらの複数枚のマスタ一レチクルのパターンの像を縮小投影型の露光装置を用いて画面継ぎを行いながらガラス基板上に転写することによって、実露光用のレチクル（ワーキングレチクル）を製造する方法が検討されている。このように画面継ぎを行いながら転写を行う場合には、隣接する親パターンの像の境界部（継ぎ部）の継ぎ誤差を小さくすると共に、その境界部の近傍における露光量のばらつきを小さくする必要がある。

このように継ぎ誤差を小さくして、境界部の近傍の露光量のばらつきを小さくするために使用できる露光方法としては、レチクルのパターンの像を画面継ぎを行いながらウェハ上の各ショッ卜領域に転写するために、日本国特開平 6— 1 3 2 1 9 5号公報及び対応する米国特許第 5 4 7 7 3 0 4号に開示されているように、露光光の照明領域の照度分布を両端部で次第に低くなるような台形状として、隣接するレチクルのパ夕 —ンの像の所定幅の境界部を重ねて露光する方法がある。そのように照明領域の照度分布を台形状とするための第 1の方法としては、その照明領域を規定するためのレチクルブラインド（可変視野絞り）の配置面をその照明領域（レチクルのパターン面）に対してデフォーカスさせる方法がある。しかしながら、この方法では、例えば照明光学系の開口絞りの形状を通常の円形（通常照明）から複数の偏心した開口（変形照明）に切り換えたような場合に、その照度分布の形状が台形状でなくなる恐れがある。

そのように照度分布の形状が変化するのを防止するためには、例えば照明条件に応じてレチクルブラインドのデフォーカス量を変化させたりすればよいが、これでは照明光学系の機構が複雑化するという不都合がある。

また、実質的に照明領域の照度分布を台形状とするために、露光中にレチクルブラインドを構成するブレードを移動する方法も提案されているが、これもレチクルブラインドの駆動機構が複雑化して、照明光学系の機構が複雑化するという不都合がある。

また、その照明領域と共役な位置に設置されたレチクルブラインドの端部を半透明にすることによって、照明領域の照度分布を台形状とする方法も考えられるが、この方法ではその半透明部に異物が付着していると、その照明領域で照度むらが発生する。これを避けるためには、照明光学系に供給される気体の防塵機構の精度を高める必要があるため、やはり照明光学系の機構が複雑化するという不都合がある。

本発明は斯かる点に鑑み、転写用のパターンが形成されたマスクを短時間に、かつ高精度に製造できるマスクの製造方法を提供することを第 1の目的とする。更に本発明は、種々の回路ユニットを所定の位置関係で配置して、これらの間を配線パターン等でつなぐことによって形成できるパターンを有するマスクを、短時間に製造できるマスクの製造方法を提供することを第 2の目的とする。

また、本発明は、大面積で微細な転写用のパターンが形成されたマスクを短時間に、かつ高精度に製造できるマスクの製造方法を提供することを第 3の目的とする。

更に、本発明は、転写用のパターンを複数枚のパターンに分割して画面継ぎを行いながら転写する場合に、照明光学系の機構を複雑化することなく、それら複数枚のパターンの像の境界部の継ぎ誤差を小さくして、その境界部の近傍の露光量のむらを小さくできる投影露光方法を提供することを第 4の目的とする。

更に本発明は、そのように画面継ぎを行いながら 1枚のマスクパ夕一ンを製造する際に、複数枚のパターンの像の継ぎ誤差を小さくしてそのマスクパターンを高精度に製造することができる投影露光方法を提供することを第 5の目的とする。

更に本発明は、そのような投影露光方法を実施できる投影露光装置、及びその投影露光方法を用いたデバイスの製造方法を提供することをも目的とする。発明の開示

本発明による第 1のマスクの製造方法は、転写用のパターン（4 7 ) が形成されて所定の露光ビームに照射されるマスク（4 3 ; 4 5 ) の製造方法において、その転写用のパターンを拡大した原版パターンの設計デ一夕を作成し、少なくとも一枚の第 1の基板（5 5 A， 5 5 B ) 上に所定の波長域の光を吸収する色素が混入された感光材料（5 2 ) を塗布して、その第 1の基板上にその原版パターンの少なくとも一部を描画する第 1工程と、その第 1の基板上の前記感光材料を現像する第 2工程と、その第 1の基板をそれぞれその第 2工程で残された感光材料をマスクパ夕一ンとする親マスクとして、その感光材料で吸収される波長域の照明光を露光ビームとして縮小投影を行う投影露光装置を用いて、その親マスクのパターンの縮小像をそのマスクとなる第 2の基板（4 3 ) 上に露光する第 3工程と、を有するものである。

斯かる本発明によれば、その転写用のパターンを拡大した原版パターンが、例えば電子線描画装置によってその第 1の基板上に描画される。その後、その第 1の基板上の感光材料の現像によって残される感光材料をマスクパターンとして、その感光材料中の色素によって吸収される波長域の光を露光光とする露光装置を用いて縮小投影を行うことによって、その第 1の基板に対してクロム膜の蒸着やエッチング等を行う工程を実行することなく、高速にそのマスクを製造することができる。また、例えばその電子線描画装置では、転写用のパターンの拡大パターンを描画すればよいため、その拡大倍率をひ倍とすると、描画誤差の影響はほぼ 1 ひに縮小されるため、その転写用のパターンが高精度に形成される。次に、本発明による第 2のマスクの製造方法は、転写用のパターン ( 4 7 ) が形成されたマスク（4 3 ； 4 5 ) の製造方法において、その転写用のパターンの設計デ一夕に基づいて、その転写用のパターンを既存パ夕一ン部（S 1 7 , S 1 8 ) と新規形成用パターン部（P 7， P 8 ) とに分割する第 1工程と、その新規形成用パターン部のパターンに対応する原版パターン（P 7 N , P 8 N ) を第 1の基板（5 5 A ) 上に描画して第 1の親マスクを作成する第 2工程と、その既存パターン部のパ夕 —ンに対応する原版パターンが形成されているマスク（4 6 A， 4 6 B ) を第 2の親マスクとして、その第 1及び第 2の親マスクのパターンの像を継ぎ合わせながらそのマスクとなる第 2の基板（4 3 ) 上に露光する第 3工程と、を有するものである。

斯かる本発明によれば、その新規形成用パターン部に対応する原版パターンのみが例えば電子線描画装置によって新たに描画されて、既存パターン部に対応する原版パターンが形成された第 2の親マスクは、既に作成されている親マスクが転用（共用）される。この場合、新規形成用パターン部は、全体の転写用のパターンの一部であるため、その電子線描画装置において、描画するパターンの全体の長さに対する描画誤差の比率がほぼ一定であるとみなすと、新規形成用パターン部の描画誤差は、その原版パターンの全体を描画する場合に比べて小さくできる。従って、その原版パターンの全体を電子線描画装置で描画する方法と比べると、そのマスクを短時間で、かつ高精度に作成できる。

次に、本発明による第 3のマスクの製造方法は、所定の線状パターン ( 5 9 ) を含む転写用のパターン（4 7 ) が形成されたマスク（4 3 ) の製造方法において、その転写用のパターンの拡大パターンをその線状パターン（5 9 ) の中間部に対応する位置を境界部として複数の親パ夕 —ン（5 7， 5 8 ) に分割し、この複数の親パターンの縮小像をそのマスクとなる基板上に継ぎ合わせて投影露光するに際して、その複数の親パターン（5 7， 5 8 ) 中のその線状パターンの境界部に対応する部分に長手方向に所定幅の重なり部（5 7 a , 5 8 a ) を設けると共に、この重なり部にそれぞれ先端部の広いテ一パ部を設けたものである。

斯かる本発明によれば、その拡大パターンを複数の親パターンに分割し、これらの親パターンの像を画面継ぎを行いながら転写することによつて、大面積の転写用のパターンを短時間に形成できる。また、その複数の親パターンの縮小像の重なり部（5 7 a， 5 8 a ) の長手方向の設計上の長さを 2 · として、それらの縮小像を継ぎ合わせて露光すると、通常の露光量で位置ずれ量が無い状態では、長さが 2 · で中央部が太い境界部（5 9 a) が形成される。ただし、その重なり部では二重露光が行われると共に、回り込んだ光による露光も行われるため、例えば露光量を多めにする（オーバ露光する）ことによって、その境界部 ( 5 9 a) はほぼ平坦にできる。このとき、その複数の親パターンの縮小像同士の位置決め誤差が長手方向、及びこれに直交する方向に ±△ L 程度生じても、その境界部（5 9 a) が細くなることはない。従って、微細なパターンを高精度に形成することができる。

次に、本発明による第 1の投影露光方法は、所定のパターンを複数枚のマスクパターンに分割し、これら複数枚のマスクパターンの像を投影光学系（P L 2) を介して画面継ぎを行いながら基板（2 1 8) 上に露光することによって、その所定のパターンの全体の像をその基板上に転写する投影露光方法であって、その所定のパターンをそれら複数枚のマスクパターンに分割する際に隣接する 2つのマスクパターン（2 3 6 A 〜 240 A， 2 3 6 B〜 240 B) の境界部にそれぞれ重複部よりなる重ね合わせ部（ 2 3 7 A〜240 A, 2 3 7 B〜240 B) を設けておき、それら複数枚のマスクパターンの各マスクパターン（ 2 3 6 A〜2 4 O A) の像をその投影光学系を介してその基板上に露光する際に、このマスクパターン中でその投影光学系に対して固定された所定の視野 (2 1 0) 内のパターンの像をその投影光学系を介してその基板上に露光すると共に、このマスクパターンとその基板とをその視野に対してこのマスクパターンの重ね合わせ部（ 2 3 7 A〜 240 A) の幅及び露光時間に応じて同期して移動させるものである。

斯かる本発明によれば、ステッパーのような静止露光型（一括露光型）の投影露光装置で画面継ぎを行いながら露光を行うことで、その基板 (2 1 8) 上に 1枚のパターンの像が転写される。即ち、例えば図 1 7 (a 1) に示すように、その視野（2 10) に対してそのマスクパ夕一ンの内の一部の重ね合わせ部（ 237 A, 24 OA) の大部分が収まり、残りの重ね合わせ部（ 238 A, 239 A) が外れるように位置決めが行われ、重ね合わせ誤差が許容範囲内に収まるようにその基板（2 18) の位置決めが行われた後、その視野（2 10) に均一な照度分布で露光ビームを照射する。

この後、そのマスクパターンを視野（2 10) に対して矢印（243 R) で示す方向に移動させて、図 1 7 (b 1) , (c 1) に示すように、残りの重ね合わせ部（238 A, 239 A) が完全に視野（2 1 0) 内に収まってから露光ビームの照射を停止する。これによつて、対応する基板（2 1 8) 上での露光量の分布は、例えば図 1 8の折れ線（244 A) で示すように台形状となる。即ち、照明光学系の機構を複雑化することなく、台形状の照度分布が得られて、隣接するマスクパターンの像を重ね合わせて得られる境界部の近傍での露光量のむらは小さくなる。更に、各マスクパターンの移動に同期して例えば図 1 7 (a 2) , (b 2) , (c 2) に示すように、視野（2 1 0) と共役な露光領域 ( 230 ) に対して基板（2 18) を矢印（243W) で示す方向に移動させることによって、隣接するマスクパターンの像の境界部での継ぎ誤差は平均化効果によって小さくなる。

次に、本発明による第 2の投影露光方法は、所定のパターンを複数枚のマスクパターンに分割し、これらの複数枚のマスクパターンの像を投影光学系を介して画面継ぎを行いながら基板（ 259 ) 上に露光することによって、その所定のパターンの全体の像をその基板上に転写する投影露光方法であって、その所定のパターンを少なくとも所定方向に沿つてその複数枚のマスクパターンに分割すると共に、その所定方向に隣接する 2つのマスクパターン（ 255 ) の境界部にそれぞれ重複部よりなる重ね合わせ部（2 5 3， 2 5 4 ) を設けておき、その複数枚のマスクパターンの各マスクパターン（ 2 5 5 ) の像をその投影光学系を介してその基板（ 2 5 9 ) 上に露光する際に、このマスクパターン中でその投影光学系に対して固定されてその所定方向に長い視野（2 1 0 S ) 内のパターンの像をその投影光学系を介してその基板上に露光した状態で、その視野に対してこのマスクパターンとその基板とを実質的にその所定方向に直交する方向（Y方向）にその投影光学系の投影倍率と同じ速度比で同期して走査しつつ、このマスクパターンとその基板とをその視野に対してこのマスクパターンの重ね合わせ部（ 2 5 3， 2 5 4 ) の幅及び露光時間に応じてその所定方向（Y方向）に同期して移動させるものである。

斯かる本発明によれば、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画面継ぎを行いながら露光を行うことによつて、その基板（ 2 5 9 ) 上に 1枚のパターンの像が転写される。この際に、例えば図 1 9に示すように、露光対象のマスクパターン（ 2 5 5 ) の両側の重ね合わせ部（ 2 5 3 , 2 5 4 ) 、及びその重ね合わせ部を除く部分（2 5 2 ) のその所定方向の幅をそれぞれ L、及び L 1として、そのマスクパターン上の視野（ 2 1 0 S ) のその所定方向の幅を L 2とすると、幅 L 2は次のように設定される。

L 2 = L 1 + 2 · L ( 1 )

また、その重ね合わせ部（ 2 5 3， 2 5 4 ) に対する照度分布が全体として端部に行くほど小さくなるようにするためには、視野（2 1 0 S ) のその所定方向（非走査方向）に直交する走査方向（X方向）の幅を H、その視野（2 1 0 S ) に対するそのマスクパターンの走査速度を V Rとすると、一例として 1以上の整数 nを用いて、そのマスクパターンを非走査方向に対して振幅 Lで、かつ以下の条件を満たす周期 T Rで振動 (移動）させることが望ましい。

VR · TR = H/n (2)

即ち、 TR = HZ (n · VR) (3)

これは、例えば図 1 9 (a) 〜（e) に示すように、そのマスクパ夕 —ンが走查方向に視野の幅 Hだけ移動する際に、そのマスクパターンが非走査方向に n回振動することを意味する。これによつて、そのマスクパターンは視野（2 1 O S) に対して正弦波状に移動し、走査露光後の基板（2 5 9 ) 上での露光量の分布は、例えば図 2 0の曲線（2 5 8 A) で示すように台形状となり、隣接するマスクパターンの像を重ね合わせて得られる境界部の近傍での露光量のむらは小さくなる。

更に、各マスクパターンが正弦波状に移動するのに同期して、例えば図 1 9 ( f ) に示すように、視野（ 2 1 0 S ) と共役な露光領域（ 2 3 O S) に対して基板（ 2 5 9) を正弦波状に移動させることによって、隣接するマスクパターンの像の境界部での継ぎ誤差は平均化効果によつて小さくなる。

また、上記の第 1、又は第 2の投影露光方法において、その基板上に転写される所定のパターンを 1枚のマスクパターンとすることによって、そのマスクパターンを画面継ぎ方式で露光する際の継ぎ誤差が小さくなる。

次に、本発明による第 1の投影露光装置は、マスクに形成されたパ夕ーンを投影光学系（P L 2) を介して基板上に露光する投影露光装置において、その投影光学系は所定の視野（2 1 0) 内のそのマスクのパ夕一ンの像をその基板上に露光する光学系であり、そのマスクを保持して所定方向（243 R) に移動自在のマスクステージ（2 1 4， 2 1 5) と、その基板を保持してその所定方向を含む二次元方向に移動自在の基板ステージ（2 1 9， 2 2 0 ) と、そのマスクの視野（2 1 0) 内のパターンの像がその投影光学系を介してその基板上に露光されている際に、そのマスクステージ及びその基板ステージを駆動してそのマスク（R A) のパターンの端部（ 237 A〜 240 A) がその視野から所定幅だけはみ出すように、そのマスクとその基板とを同期してその所定方向に移動させる制御系（2 1 2) と、を有するものである。斯かる本発明によれば、本発明の第 1の投影露光方法が実施できる。

次に、本発明による第 2の投影露光装置は、マスクに形成されたパ夕 —ンを投影光学系（PL 2) を介して基板上に露光する投影露光装置において、その投影光学系は所定方向に長い視野（2 1 O S) 内のそのマスクのパターンの像をその基板上に露光する光学系であり、そのマスクを保持してその所定方向（非走査方向： Y方向）及びこの所定方向に実質的に直交する方向（走查方向： X方向）に移動自在のマスクステージ (2 14, 2 1 5) と、その基板を保持してその所定方向を含む二次元方向に移動自在の基板ステージ（ 2 19, 220 ) と、そのマスクの視野（2 1 O S) 内のパターンの像がその投影光学系を介してその基板上に露光されている際に、そのマスクステージ及びその基板ステージを駆動してそのマスク及びその基板をその所定方向に実質的に直交する方向 (走査方向）に同期して移動させると共に、そのマスク（251A) のパターンの端部（ 253, 254) がその視野から所定幅だけはみ出すように、そのマスクとその基板とを同期してその所定方向（非走査方向）に移動させる制御系（2 1 2) と、を有するものである。斯かる本発明によれば、本発明の第 2の投影露光方法が実施できる。

次に、本発明のデバイスの製造方法は、本発明の第 1又は第 2の投影露光方法を用いてデバイスパターン（マスクパターン及び半導体デバイス等のパターンを含む）をワークピース上に転写する工程を含むものである。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施の形態で使用されるレチクル設計ム、及びレチクル製造システムを示すブロック図である。図 2は図 1中のエキシマレーザ光源 2及び光露光部 3 2よりなる投影露光装置を示す構成図である。図 3において、（a ) は製造対象とするワーキングレチクル 4 3を示す平面図、（b ) は製造対象とする反射型のレチクル 4 5 を示す平面図である。図 4は図 3 ( a ) 中の一部の既存パターン部に対応するマスターレチクルを示す図である。図 5は図 3 ( a ) 中の一部の新規パターン部に対応するマスターレチクルを示す図である。図 6は既存パターン用のマスターレチクルを示す側面図である。図 7は新規パ夕 —ン部用のマスタ一レチクルの製造工程を示す図である。図 8は、本発明の実施の形態におけるレチクル設計からレチクル製造までの動作の一例を示すフローチャートである。図 9はその実施の形態において画面継ぎを行いながら露光を行う場合の説明図である。図 1 0は、図 9の例において露光量を次第にオーバ露光にした場合に得られる線状パターンの形状を示す図である。図 1 1は、図 9の例においてつなぎ露光時の横ずれの影響を示す説明図である。図 1 2は、所定の重なり部を設けない状態で、横ずれが発生した場合に得られる線状パターンの形状の変化を示す図である。図 1 3は、所定の重なり部を設けない状態で、線状パ夕一ンの長手方向に位置ずれが発生した場合の形状の変化を示す図である。図 1 4は、本発明の第 2の実施の形態で使用される投影露光装置を示す構成図である。図 1 5は本発明の第 2の実施の形態で製造されるヮ一キングレチクル W Rのパターン配置、及び対応するマスタ一レチクル R A , R Bのパターン配置を示す図である。図 1 6は、図 1 4の投影露光装置でマスターレチクル R Aのパターンの像をガラス基板 2 1 8上に投影する際の説明に供する要部の斜視図である。図 1 7は、第 2の実施の形態において、マス夕一レチクル R Aとガラス基板 2 1 8とを同期移動させて露光を行う場合の説明図である。図 1 8は、図 1 7の露光動作で得られる積算露光量の分布の一例を示す図である。図 1 9は、本発明の第 3 の実施の形態において、マスタ一レチクル 2 5 1 Aとガラス基板 2 5 9 とを蛇行するように同期移動させて露光を行う場合の説明図である。図 2 0は図 1 9の露光動作で得られる積算露光量の分布の一例を示す図である。図 2 1は本発明の第 3の実施の形態の露光動作、及びこの変形例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の好適な第 1の実施の形態につき図面を参照して説明する。

図 1は、本例のマスクとしてのレチクルの設計システム、及びこれによって設計された転写用のパターンが形成されたワーキングレチクルを製造するためのレチクル製造システム 4 1を示し、この図 1において、小型コンピュータよりなる設計用の端末 3 9 a〜 3 9 dにおいてそれぞれ半導体素子等の各レイヤの回路パターン（チップパターン）に対応するレチクルパターンの部分的な設計が行われる。各端末 3 9 a〜3 9 d における設計領域の分担等は、中型コンピュータよりなる回路設計集中管理装置 3 8によりネットワークを介して管理されている。

このように設計されるレチクルパターンには線幅精度の厳しい部分と比較的緩い部分とがあり、各端末 3 9 a〜 3 9 dにおいて回路の分割が可能な位置（例えば線幅精度の緩い部分）を識別するための識別情報が生成され、この識別情報が部分的なレチクルパターンの設計デ一夕と共に回路設計集中管理装置 3 8に伝送される。そして、回路設計集中管理装置 3 8は、各レイヤで使用されるレチクルパターンの設計デ一夕の情報、及び分割可能な位置を示す識別情報を、ネットワークを介してレチクル製造システム 4 1中のコンピュータよりなる工程管理装置 4 0に伝送する。

本例のレチクル製造システム 4 1は、そのレチクルパターンを所定の倍率 ο; ( αは例えば 4倍、又は 5倍等）で拡大した原版パターンを、上記の識別情報によって定められる分割位置で複数の原版パターンに分割し、これらの分割された原版パターンをそれぞれ親マスクとしてのマス夕一レチクル上に形成する。又は、一部の分割された原版パターンについては、既存のマス夕一レチクルを使用する。そして、それらの複数のマスターレチクルのパターンを 1 Ζ αで縮小した像を画面継ぎを行いながら所定の基板上に露光する（つなぎ露光を行う）ことによって、半導体素子等の各レイヤの回路パターンを製造する際に使用されるヮ一キングレチクルを製造する。

レチクル製造システム 4 1を構成する主な部材は、その工程管理装置 4 0の他に、 Ε Β (電子線）描画部 3 3、露光光源としてのエキシマレ一ザ光源 2、光露光部 3 2、及びレジストの塗布と現像とを行うコ一夕 •デベロッパ部 3 7である。 Ε Β描画部 3 3は、合成石英等の石英（S i〇₂)、フッ素（F ) を混入した石英、又は蛍石（C a F ₂)等からなり所定の電子線レジストが塗布された基板上に電子ビームを用いて所定の新規のパターンを描画する電子線描画装置よりなる。また、エキシマレ一ザ光源 2及び光露光部 3 2より、エキシマレ一ザ光を露光光としてマスターレチクルの像のつなぎ露光を行う縮小投影型の投影露光装置が構成されている。なお、本例の投影露光装置は、従来のフォトリピータに対して、種々の大きさのマス夕一レチクルの縮小像を画面継ぎを行いながら露光する点が大きく異なっている。上記の部材の他にレチクル製造システム 4 1中には、 E B描画部 3 3 中の真空の雰囲気中と、それぞれほぼ大気圧の所定の気体の雰囲気中にあるコ一夕 'デベロツバ部 3 7と、光露光部 3 2との間で基板の受け渡しを行う基板搬送部 3 4、マスタ一レチクルやワーキングレチクル用の複数の基板を収納する基板収納部 3 6、及び予めクロム蒸着等によって所定の基板上に既存パターンが形成されている複数のマス夕一レチクルを収納する既存レチクル収納部 3 5が配置されている。

次に、エキシマレ一ザ光源 2、及び光露光部 3 2よりなる本例の投影露光装置の構成につき、図 2を参照して説明する。本例の投影露光装置は、投影光学系として反射屈折系を使用するステップ · アンド ·スキヤン方式の露光装置である。

図 2は、本例の投影露光装置を示し、この図 2において、エキシマレ —ザ光源 2としては、発振波長が 1 9 3 n mで発振スぺクトルの半値幅が 1 p m程度以下の A r Fエキシマレーザ光源が使用されている。ただし、その代わりに K r Fエキシマレ一ザ光源を使用してもよい。また、露光光源として、 F ₂ レーザ光源（波長 1 5 7 n m) 、固体レーザ光源、又は水銀ランプ等を使用する場合にも本発明が適用できる。そして、露光制御装置 1により発光状態が制御されたエキシマレ一ザ光源 2から射出されたパルス光よりなる照明光 I Lは、ミラー 3で偏向されて第 1照明系 4に達する。

第 1照明系 4にはビームエキスパンダ、光量可変機構、及びォプティカル ·インテグレー夕（ホモジナイザ一）としてのフライアイレンズ等が含まれている。そして、第 1照明系 4の射出面（本例ではフライアイレンズの射出側焦点面）に多数の光源像が面状に分布する 2次光源が形成され、この 2次光源の形成面に照明条件を種々に切り換えるための切り換えレポルバ 5 (図 1 4の例の絞り可変板 2 0 5に対応する）が配置されている。切り換えレポルバ 5の側面には、通常の円形の開口絞り、光軸から偏心した複数の開口よりなる所謂変形照明用の開口絞り、輪帯状の開口絞り、及び小さい σ値用の開口絞り等が形成され、切り換え装置 6を介して切り換え用レポルバ 5を回転することによって、所望の照明系開口絞り（σ絞り）がその第 1照明系 4の射出面に配置される。例えば後述の親マスクとしてのマスターレチクルのパターンの微細度等に応じて照明条件が最適化される。

切り換え装置 6の動作は、露光制御装置 1によって制御され、露光制御装置 1の動作は、装置全体の動作を統轄制御する主制御装置 7によつて制御されている。本例では複数枚のマス夕一レチクル 4 6 Α， 5 5 A , …の縮小像のつなぎ露光を行うため、主制御装置 7には、図 1の工程管理装置 4 0よりそれらのマス夕一レチクルの露光データ等が供給されている。なお、図 2では代表的にマスタ一レチクル 4 6 Aの露光を行うものとして説明する。切り換え用レポルバ 5で設定された照明系開口絞りを透過した照明光 I Lは、透過率の大きいビ一ムスプリッ夕 8に入射し、ビームスプリッ夕 8で反射された微少量の照明光は、光電検出器よりなるィンテグレー夕センサ 9で受光され、ィンテグレ一タセンサ 9の検出信号が露光制御装置 1に供給されている。その検出信号は、ウェハ上での露光量を間接的にモニタするため等に使用される。

一方、ビ一ムスプリッ夕 8を透過した照明光 I Lは、第 2照明系 1 0 を介して照明視野絞り系（レチクルブラインド系） 1 1を照明する。照明視野絞り系 1 1は、可動ブラインドと固定ブラインドとに分かれており、固定ブラインドは、固定された細長い矩形の開口を有する視野絞りであり、可動ブラインドはレチクルの走査方向及び非走査方向に独立に動く開閉自在の 2対の可動ブレードを有している。固定ブラインドの配置面は露光対象のマス夕一レチクル 4 6 Aのパターン面と共役な面からその光軸方向に所定距離だけ離れて設定されており、固定ブラインドの開口によって、マス夕一レチクル 4 6 Aに対する照明領域が細長い矩形に設定される。そして、マスタ一レチクル 4 6 Aのパターン面と共役な面に配置される可動ブラインドで走査露光の開始時及び終了時にその固定ブラインドの開口の覆いをそれぞれ徐々に開く動作、及び閉める動作が行われる。これによつて、被露光基板としてのワーキングレチクル 4 3上で本来の露光領域以外の領域に照明光が照射されるのが防止される _c また、本例では後述のように例えばマス夕一レチクル 5 5 Aでは、パ夕一ン領域内から選択された一部のパターンのみを露光するため、そのように一部のパターンのみを選択する場合にも、照明視野絞り系 1 1中の可動ブラインドが使用される。この照明視野絞り系 1 1中の可動ブラインドの動作は、駆動装置 1 2によって制御されており、ステージ制御装置 1 3によってマスターレチクル 4 6 A等とワーキングレチクル 4 3 との同期走査を行う際に、ステージ制御装置 1 3は、駆動装置 1 2を介してその可動ブラインドを同期して駆動する。照明視野絞り系 1 1を通過した照明光 I Lは、第 3照明系 1 4を経てマスターレチクル 4 6 Aのパターン面（下面）の矩形の照明領域 1 5を均一な照度分布で照明する _c 以下では、露光中のマスターレチクル 4 6 Aのパターン面に平行な面内で図 2の紙面に垂直に X軸を、図 2の紙面に平行に Y軸を取り、そのパターン面に垂直に Z軸を取って説明する。このとき、走査露光時のレチクルの走査方向は Y方向に設定されている。マスターレチクル 4 6 A 上の照明領域 1 5内のパターンは、コラム 2 5中に保持された両側（又は像面側に片側）テレセントリックの投影光学系 P Lを介して投影倍率 β ( /3は例えば 1 4 , 1 5等）で縮小されて、フォトレジストが塗布されたヮ一キングレチクル 4 3上の露光領域 1 6に結像投影される。その投影倍率 ]3は、ワーキングレチクルのパターンの拡大倍率 αの逆数に設定されている（]3= ΐΖο;) 。

投影光学系 P Lは開口数 Ν Αが例えば 0. 7程度の反射屈折系であると共に、物体面側の上端部にディスト一シヨンを正確に補正するためのディスト一ション補正板 42が設置されている。本例ではつなぎ露光を行うため、例えば投影光学系 PLの露光領域 1 6の左右、及び上下で隣接する縮小像の画面継ぎを行うことがある。この場合に、露光領域 16 内の位置によってデイストーションの状態が異なると、許容範囲を超える継ぎ誤差が生じる恐れがある。そこで、予め投影光学系 PLの露光領域 1 6内でのディストーションの状態を計測し、この計測結果に基づいて露光領域 1 6内の各位置でのディスト一ションをそれぞれ所定の許容範囲内に収めるように、ディストーション補正板 42には凹凸加工等が施されている。このディストーション補正効果と、走査露光による平均化効果とによってデイスト一シヨンに起因する継ぎ誤差は極めて低く抑えられる。

図 2において、マスターレチクル 46 Aは、レチクルステージ 1 7上に保持され、レチクルステージ 1 7はレチクル支持台 1 8上にエアベアリングを介して載置された状態で、リニアモー夕によって Y方向に一定速度で移動できると共に、 X方向、 Y方向、及び回転方向（0方向）に微動できるように構成されている。レチクルステージ 1 7の端部に固定された移動鏡 19m、及び不図示のコラムに固定されたレーザ干渉計 1 9によって、レチクルステージ 1 7 (マス夕一レチクル 46 A) の X方向、 Y方向の位置が常時 0. O O l im (l nm) 程度の分解能で計測されると共に、レチクルステージ 1 7の回転角も計測され、この計測値に基づいてステージ制御装置 1 3がレチクルステージ 1 7の動作を制御する。

また、本例では複数枚のマス夕一レチクル 46 A, 55 A, …を交換しながら露光を行う必要があるため、レチクル支持台 1 8の近傍には、露光に必要な枚数のレチクルを収納するレチクルライブラリ、及びレチクル交換機構（不図示）が配置されている。主制御装置 7は、露光シーケンスに従ってそのレチクル交換機構を介して高速にレチクルステージ 1 7上のマスターレチクルの交換を行う。

一方、製造対象のワーキングレチクル 4 3の基板は、基板ホルダ 2 0 を介して試料台 2 1上に保持され、試料台 2 1は基板ステージ 2 2上に載置され、基板ステージ 2 2は、定盤 2 3上にエアベアリングを介して載置された状態で、リニァモー夕によって Y方向に一定速度で移動できると共に、 X方向、 Y方向にステップ移動できるように構成されている。また、基板ステージ 2 2内には、試料台 2 1を Z方向に移動する Zステ —ジ機構、及び試料台 2 1の傾斜角を調整するチルト機構（レべリング機構）が組み込まれている。

試料台 2 1の側面部に固定された移動鏡 2 4 m、及び不図示のコラムに固定されたレーザ干渉計 2 4によって、試料台 2 1 (ヮ一キングレチクル 4 3 ) の X方向、 Y方向の位置が常時 0 . O O l m程度の分解能で計測されると共に、試料台 2 1の回転角及びチルト角も計測され、この計測値に基づいてステージ制御装置 1 3は、基板ステージ 2 2の動作を制御する。なお、本例の基板ステージ 2 2は、通常の露光装置のゥェハステージに相当するステージであり、本例の投影露光装置は基板ホルダ 2 0を半導体ウェハ（wafer)用のホルダに交換することによって、半導体素子を製造するための露光装置としても使用できるものである。走査露光時には、主制御装置 7からステージ制御装置 1 3に露光開始のコマンドが送出され、これに応じてステージ制御装置 1 3では、基板ステージ 1 7を介してマス夕一レチクル 4 6 Aを Y方向に速度 V Rで走查するのと同期して、基板ステージ 2 2を介してワーキングレチクル 4 3を Y方向に速度 3 · V R ( 3は投影倍率）で走査する。また、投影光学系 P Lの側面部に、ワーキングレチクル 4 3の表面の複数の計測点ので Ζ方向の位置（フォーカス位置）を計測する斜入射方式の多点のォートフォ一カスセンサ（以下、「A Fセンサ」という） 2 6が配置されている。多点の A Fセンサ 2 6の計測値に基づいて、フォーカス ·チルト制御装置 2 7は、ワーキングレチクル 4 3の表面のフォーカス位置及び傾斜角を求める。この計測値は、主制御装置 7を介してステージ制御装置 1 3に供給され、ステージ制御装置 1 3は、供給された計測値に基づいて、オートフォーカス方式、及びオートレべリング方式で試料台 2 1 中の Zステージ機構等を制御して、ワーキングレチクル 4 3の表面を投影光学系 P Lの像面に合わせ込む。

更に、投影光学系 P Lの側面にオフ · ァクシス方式のァライメントセンサ 2 8が固定されており、ァライメント時にはァライメントセンサ 2 8、及びこれに接続されたァライメント信号処理装置 2 9によって、ヮ —キングレチクル 4 3の例えばパターン領域の外側に形成されているマ —ク（ァライメントマーク）の位置検出が行われる。ァライメント信号処理装置 2 9にはレーザ干渉計 2 4の計測値も供給され、そのマークの位置は、レーザ干渉計 2 4によって計測される試料台 2 1の X座標及び Y座標に基づいて定められるステージ座標系（X， Y ) 上での座標である。そのマークの位置は主制御装置 7に供給される。また、マス夕一レチクル 4 6 Aの上方にはこのレチクルの 2つのァライメントマークの位置を検出する 1対のレチクルァライメント顕微鏡（不図示であるが、図 1 6の例のレチクルァライメント顕微鏡 2 3 2 A , 2 3 2 Bに対応する）が配置されており、試料台 2 1上の試料ホルダ 2 0の近傍には、ァライメント用の基準マークが形成された基準マーク部材 F M (図 1 6の例の基準マーク部材 2 2 4に対応する）が固定されている。マス夕一レチクル 4 6 Aのァライメント時には、その 1対のレチクルァライメント顕微鏡によってマスターレチクル 4 6 A上のァライメントマークと、対応する基準マーク部材 F M上の所定の基準マークとの位置ずれ量が検出され、この位置ずれ量が所定の許容範囲内に収まるようにレチクルステージ 1 7の位置を調整することで、マスターレチクル 4 6 Aがステージ座標系（X , Y ) に対してァライメントされる。この後は、例えばァライメントセンサ 2 8の検出中心と基準マーク部材 F M上の別の基準マークとの位置ずれ量を検出して、ァライメントセンサ 2 8でヮ一キングレチクル 4 3上のマークの位置を検出することによって、ヮ一キングレチクル 4 3上の所望の位置にマス夕一レチクル 4 6 Aのパターン像を露光することができる。なお、本例ではワーキングレチクル 4 3 上に 1層の露光を行えばよいだけであるため、必ずしもァライメントセンサ 2 8を使用することなく、レーザ干渉計 2 4の計測値のみを用いてワーキングレチクル 4 3の位置を制御することによつても、高精度につなぎ露光を行うことができる。

また、本例の投影光学系 P Lには、投影光学系 P L内の所定のレンズを微動するレンズ駆動系 3 0が備えられ、主制御装置 7が像補正装置 3 1を介してレンズ駆動系 3 0を駆動することで、大気圧等の変動に対する投影光学系 P Lのデイストーション等の結像特性の変動を抑制することができる。

次に、本例のレチクル設計システム、及びレチクル製造システムを用いて所定のワーキングレチクルを製造する際の動作の一例につき、図 8 のフローチャートに沿って説明する。まず、図 8のステップ 1 0 1において、図 1の端末 3 9 a〜3 9 dより回路設計集中管理装置 3 8に製造対象のレチクル（ワーキングレチクル 4 3 ) の部分的な設計データ、及び分割可能な箇所（本例では、線幅制御精度の緩い部分）を示す識別情報を入力する。回路設計集中管理装置 38は、全部の部分的な設計デー夕を統合した 1つのレチクルパターンの設計データ、及びこれに対応する識別情報をレチクル製造システム 41の工程管理装置 40に伝送する。次のステップ 102で、工程管理装置 40は、供給されたレチクルパ夕 —ンの設計データ、及び識別情報に基づいて、そのレチクルパターンを M枚の既存パターン部と N枚（N, Mは 1以上の整数）の新規パターン部とに分割する。

この場合、図 1の光露光部 32の投影倍率 j3 ( 3は 1/4, 1Z5等）を用いて、既存パターン部とは、既に製造済みのデバイス用のマスターレチクルのパターンを /3倍で縮小したのと同一のパターンであり、既存パターンが形成されたマスターレチクルは、図 1の既存レチクル収納部 35に収納されている。これに対して、新規パターン部とは、それまでに作成したことが無いか、又は既存レチクル収納部 35内のマス夕一レチクルには形成されていないデバイスのパターンである。

図 3 (a) は、製造対象のワーキングレチクル 43のパターンの分割方法の一例を示し、この図 3 (a) において、ワーキングレチクル 43 上の枠状の遮光帯 44に囲まれたパターン領域 47が、既存パターン部 S 1〜S 24、大きい面積の新規パターン部 N 1〜N8、及び小さい面積の新規パターン部 P 1〜P 8よりなる 40個の部分パターンに分割されている。図 3における X方向、 Y方向はそれぞれ図 2の X方向、 Y方向に対応していると共に、同じ種類のパターン部（例えば S 1〜S 6) では、分割の境界線を点線で示している。また、既存パターン部 S l〜 S 24の代表的な例は、 1つのパターン部よりなるか、又は複数のパ夕 —ン部を継ぎ合わせて形成される CPU、又はメモリ等である。一方、新規パターン部 N 1〜N 8の例は、増設メモリ又は光電センサ等であり、新規パターン部 P 1〜P 8の例は、配線部である。この場合、工程管理装置 4 0は不図示のレチクル搬送機構を用いて、既存パターン部 S 1〜S 2 4を拡大したパターンが形成されている M枚のマスターレチクルを既存レチクル収納部 3 5から搬出し、この M枚のマスターレチクルを図 2の投影露光装置（光露光部 3 2 ) のレチクルライブラリ（不図示）に格納する。

図 4は、一部のマスターレチクルを示し、この図 4において、マス夕 —レチクル 4 6 A〜 4 6 Hにはそれぞれ既存パターン部 S 1 7〜S 2 4 を 1ノ/3倍に拡大した原版パターン S 1 7 B〜S 2 4 Bが形成されている。これらの原版パターン S 1 7 B〜S 2 4 Bは、例えばクロム（C r ) 膜等の遮光膜のエッチングにより形成されている。また、マス夕一レチクル 4 6 A , 4 6 Bの原版パターンはそれぞれクロム膜よりなる遮光帯 5 6 A , 5 6 Bによって囲まれ、遮光帯 5 6 A， 5 6 Bの外側にァライメントマーク 6 4 A , 6 4 Bが形成されている。同様に他のマスターレチクルについても、遮光帯及びァライメントマ一ク（不図示）が形成されている。

マスターレチクル 4 6 A， 4 6 B , …の基板としては、図 1の光露光部 3 2の露光光が K r F、又は A r Fのエキシマレーザ光等であれば石英（例えば合成石英）を使用できる。また、その露光光が F ₂ レーザ光等であれば、その基板として蛍石やフッ素を混入した石英等が使用できる。更に、既存のマスタ一レチクル 4 6 A , 4 6 B , …は繰り返し使用されるため、パターン形成面に異物付着防止用の光透過性の平行平板よりなるペリクルが設けられている。

図 6は、マスターレチクル 4 6 Aを示す側面図であり、この図 6において、マス夕一レチクル 4 6 Aのパターン領域 4 8の原版パターン S 1 7 Bを覆うように、所定の厚さで所定の屈折率のペリクル 5 0が固定されている。従って、図 2の光露光部 3 2の投影光学系 P Lは、そのペリクル 50の厚さを考慮して、マス夕一レチクル 46 Aのパターン面とヮ —キングレチクル 43の上面とを共役にしている。

次に、工程管理装置 40は、図 3 (a) の新規パターン部 N 1〜N 8 , P 1〜P 8を投影倍率 /3の逆数（1Z 3) 倍（例えば 4倍、又は 5倍等）で拡大した新規の原版パターンを生成する。そして、図 8のステップ 1 03〜 1 1 0において、それらの新規の原版パターンが形成されたマス夕一レチクルを製造する。即ち、工程管理装置 40は、新規パターン部の順序を示すパラメ一夕 nの値を 0にリセットして（ステップ 103) 、パラメ一夕 nが Nに達したかどうかを調べ（ステップ 1 04) 、 nが N に達していないときにはステップ 1 05に移行して、パラメ一夕 nの値に 1を加算する。

そして、基板収納部 36から取り出された蛍石、又はフッ素入りの石英等の n番目の基板にコ一夕 .デベロツバ部（C/D部） 37において電子線レジストが塗布され、この基板は、そのコ一夕 'デベロツバ部 3 7から基板搬送部 34を介して EB描画部 33に搬送される（ステップ 1 06) 。その基板には所定のァライメントマークが形成されている。 EB描画部 33には、工程管理装置 40より M枚の新規パターンの拡大された原版パターンの設計デ一夕が供給されている。そこで、 EB描画部 33は、その基板のァライメントマークを用いて、その基板の描画位置の位置決めを行った後（ステップ 107) 、その基板上に n番目の原版パターンを直接描画する（ステップ 108) 。その後、電子線で描画された基板はコ一夕 ·デベロッパ部 37に搬送されて、その電子線レジストの現像が行われる（ステップ 1 09) 。本例の電子線レジストは、光露光部 32で使用される露光光（エキシマレーザ光）を吸収する特性を有するため、その現像で残されたレジストパターンをそのまま原版パ夕一ンとして使用することができる。そこで、現像後の n番目の基板は、 n番目の新規パターン部用のマスターレチクルとして、光露光部 3 2のレチクルライブラリに搬送される（ステップ 1 1 0 ) 。

ここで、図 7を参照してそのマスターレチクルの製造工程にっき詳細に説明する。まず、図 7 ( a ) に示すように、基板 5 1に電子線レジスト 5 2が塗布され、 E B描画部 3 3において、真空の雰囲気下でその電子線レジスト 5 2に原版パターンが描画される。その後、現像を行うことで、その電子線レジストがポジ型である場合には、図 7 ( b ) に示すように、パターン領域 5 3 A中で電子線の照射されない領域のレジストパターン 5 2 a力原版パターンとして残される。本例では、そのレジストパターン 5 2 aには光露光部 3 2で使用される露光光を吸収する

(又は反射も可）色素が含まれており、基板 5 1に対して金属膜としてのクロム膜の蒸着、及びエッチングの工程を施すことなく、その基板 5 1は例えばマス夕一レチクル 5 5 Aとして使用できる。これによつて、マスターレチクルを短時間に、かつ低い製造コス卜で製造できる利点がある。

ただし、この場合、マス夕一レチクル 5 5 Aには、図 6のマス夕一レチクル 4 6 Aには装着されている防塵用のペリクル 5 0が無いため、そのまま図 2の投影露光装置で露光を行うと、デフォーカスが発生する恐れがある。これを避けるためには、マスターレチクル 5 5 Aを図 2のレチクルステージ 1 7上に載置して露光を行う際に、投影光学系 P Lとレチクルステージ 1 7との間に、図 7 ( c ) に示すように、ペリクル 5 0 と同じ材質で同じ厚さのフォーカス補正板 5 4を配置するとよい。また，フォーカス補正板 5 4を使用しない場合には、そのデフォーカス量を相殺するように、レチクルステージ 1 7、又は試料台 2 1の Z方向の位置を補正すればよい。

図 8のフローチヤ一トに戻り、ステップ 1 0 5〜 1 1 0を N回繰り返すことで、図 3 ( a ) の全部の新規パターン部に対応する N枚のマス夕 —レチクルが製造される。

この場合、比較的大面積の新規パターン部 N 1〜N 8の原版パターンについては、それぞれ 1枚のマスターレチクルに形成される。しかしながら、配線部等の小さい新規パターン部 P 1〜P 8については、図 5に示すように、複数の原版パターンを 1枚のマスタ一レチクルに形成するものとする。

図 5に示すように、新規パターン部 P 1 , P 2 , P 7 , P 8を拡大した原版パターン P I N , P 2 N , P 7 N , P 8 Nは 1枚のマスターレチクル 5 5 Aのパターン領域 5 3 A内に形成され、新規パターン部 P 3〜 P 6を拡大した原版パターン P 3 N〜P 6 Nも 1枚のマス夕一レチクル 5 5 Bのパターン領域 5 3 B内に形成されている。このように 1枚のマス夕一レチクル 5 5 A , 5 5 B上に複数の原版パターンを形成した場合には、露光時には所望の原版パターンのみを視野絞りで選択することになる。例えば原版パターン P 1 Nの露光を行う場合には、走査露光時に図 2の照明視野絞り系 1 1の可動ブラインドを用いて、原版パターン P 1 Nを囲む遮光帯（不図示）に収まるように視野 4 8を設定し、この視野 4 8以外のパターンが露光されないようにすればよい。また、マス夕ーレチクル 5 5 A， 5 5 Bのパターン領域の外側にもァライメントマ一ク（不図示）が形成されている。

次に、図 8のステップ 1 1 1において工程管理装置 4 0は、図 1の基板収納部 3 6からワーキングレチクル 4 3用の基板（石英、蛍石、フッ素を混入した石英等からなる）を取り出す。この基板には予めクロム膜等の金属膜が蒸着されると共に、大まかな位置合わせ用のマークも形成されている。ただし、この位置合わせ用のマークは必ずしも必要ではなレそして、その基板をコ一夕 'デベロッパ部 3 7に搬送して、その基板上に光露光部 3 2の露光光に感光するフォトレジストを塗布させる。次に、その基板を基板搬送部 3 4を介して、図 2の投影露光装置に搬送し、主制御装置 7に対して複数のマス夕一レチクルを用いてつなぎ露光を行うように指令を発する。また、図 3 ( a ) のパターン領域 4 7内での新規パターン部、及び既存パターン部の位置関係の情報も主制御装置 7に供給される。

これに応じて主制御装置 7は、不図示の基板ローダ系でその基板を外形基準で位置合わせ（ブリアライメント）した後に、その基板を光露光部 3 2中の試料台 2 1上にロードする。この後、必要に応じて、更に例えばその基板上の位置合わせ用のマーク、及びァライメントセンサ 2 8 を用いてステージ座標系（X， Y ) に対する位置合わせが行われる。次に、主制御装置 7は、新規の N枚のマス夕一レチクルの露光順序を表すパラメ一夕 nを 0にリセッ卜した後（ステップ 1 1 2 ) 、そのパラメ一夕 nが Nに達したかどうかを調べ（ステップ 1 1 3 ) 、パラメ一夕 nが Nより小さいときにはパラメ一夕 nに 1を加算した後（ステップ 1 1 4 ) 、ステップ 1 1 5に移行する。そして、レチクルライブラリより n番目のマスターレチクルを取り出してレチクルステージ 1 7上に載置した後、そのマス夕一レチクルのァライメントマーク、及び不図示のレチクルァライメント顕微鏡を用いて、そのマスタ一レチクルをステージ座標系（X， Y) 、ひいてはワーキングレチクル 4 3の基板に対する位置合わせを行う。

次にステップ 1 1 6に移行して、主制御装置 7は、ワーキングレチクル 4 3の基板上の露光領域が、 n番目のマス夕一レチクルの設計上の露光位置となるように試料台 2 1の位置を制御した後、走査露光を開始させてそのマスターレチクルの原版パターンの縮小像をその基板上に露光する。この際に、そのマスタ一レチクルが図 5のマスターレチクル 5 5 A , 5 5 Bであれば、転写するパターンに応じて視野が切り換えられると共に、 1枚のマス夕一レチクル 5 5 A， 5 5 Bを用いて繰り返して露光が行われる。このようにして N枚の新規のマスターレチクルのつなぎ露光が終わると、動作はステップ 1 1 3からステップ 1 1 7に移行して, 主制御装置 7は、既存の M枚のマスタ一レチクルの露光順序を表すパラメ一夕 mを 0にリセットした後、そのパラメ一夕 mが Mに達したかどうかを調べ（ステップ 1 1 8 ) 、パラメ一夕 mが Mより小さいときにはパラメ一夕 mに 1を加算した後（ステップ 1 1 9 ) 、ステップ 1 2 0に移行して、 m番目の既存のマスターレチクルをレチクルステージ 1 7上に載置して位置合わせを行い、ステップ 1 2 1でそのマスターレチクルの縮小像をその基板上の設計上の位置に走査露光する。

このようにして全部のマス夕一レチクルのつなぎ露光が終わると、動作はステップ 1 1 8からステップ 1 2 2に移行して、ワーキングレチクル 4 3の基板は図 1のコ一夕 ·デベロッパ部 3 7に搬送されて現像処理が行われる。その後、その現像後の基板は不図示のエッチング部に搬送され、残されたレジストパターンをマスクとしてエッチングが行われる (ステップ 1 2 3 ) 。更に、レジスト剥離、及び必要に応じて防塵用のペリクルの固定等の処理を行うことで、図 3 ( a ) のワーキングレチクル 4 3が完成する。更に、ステップ 1 1 1〜1 2 3を繰り返すだけで、ワーキングレチクル 4 3と同じパターンを持つワーキングレチクルが、必要な枚数だけ短時間に製造される。

上記の実施の形態において、 E B描画部 3 3で描画する原版パターンはワーキングレチクル 4 3のパターンに比べて粗いと共に、描画するパターンは、ワーキングレチクル 4 3のパターンの 1 / 2程度以下である, 従って、 E B描画部 3 3の描画時間は、ワーキングレチクル 4 3のパ夕ーンの全部を直接描画する場合に比べて大幅に短縮される。更に、光部 32 (投影露光装置）としては、一般に K r F、又は A r Fエキシマレーザ光源を用いて 1 50〜 1 80 nm程度の最小線幅に対応したステツプ ' アンド ·スキャン方式の投影露光装置をそのまま使用できるため、新たに用意する製造設備は少なく、製造コストを低減できると共に、レチクルの開発期間を大幅に短縮することができる。

また、製造されるワーキングレチクル 43は例えば 9インチ角であり、かつ、そのパターンは、別の投影露光装置によって 1Z4, 1Z5等の縮小倍率で例えばウェハ（wafer)上に投影されるものとする。そのゥェ八は例えば半導体（シリコン等）又は SO I (silicon on insulator)等の円板状の基板である。そこで、その縮小倍率を 1ノ4として、ウェハ上に最終的に投影されるパターン像の最小線幅を 1 80〜 100 nm、線幅の必要精度を 5 %とすると、ワーキングレチクル 43のパターンの最小線幅は 720〜400 nmで、その加工精度は全長 23 Ommに対して 36〜20 nm ( l . 6 X 1 0— ⁷〜0. 8 X 10 ⁷) 程度となる。この精度は、ワーキングレチクル 43のパターン自体を電子線描画装置で直接描画しょうとしてもなかなか達成し難い精度である。

これに対して本例では、電子線描画装置（£8描画部33) で新たに描画する原版パターンは、図 3 (a) に示すワーキングレチクル 43の一部のパターンを例えば 4倍、又は 5倍等で拡大した原版パターンである。そこで、図 2の投影露光装置の投影像がほぼ理想的であるとした場合、従来技術で示したように、現状の電子線描画装置の描画精度を 2. 4 X 10_⁷程度であるとして、原版パターンの倍率を 4倍とすると、ヮ —キングレチクル 43上での描画精度は 0. 6 X 1 0— ⁷程度となり、ゥェハ上で必要な精度が得られることになる。また、本例では、電子線描画装置で描画する原版パターンは、ワーキングレチクル 43のパターンの 1 Z4以下程度長さのパターンであるため、実質的な描画精度は更に向- なお、上記の実施の形態では透過型のワーキングレチクル 43を製造対象としていたが、シリコンウェハ等のウェハ（wafer)を基板とした反射型のレチクル、及びウェハを基板としたメンブレン構造のマスク（ステンシルマスク等）も同様に製造することができる。反射型のレチクルは、例えば極端紫外光（EUV光）を露光ビームとする露光装置で使用され、メンブレン構造のマスクは電子線露光装置で使用される。

図 3 (b) は、図 3 (a) と同じパターンを有する反射型のレチクル 45を示し、この図 3 (b) において、シリコンウェハを基板とするレチクル 45の遮光帯 44W (EUV光を吸収する膜より形成されている）中のパターン領域が、既存パターン部 S 1〜S 24、新規パターン部 N 1〜N8、及び新規パターン部 P 1〜P 8に分割されている。この場合、その基板上に順次 EUV光の吸収膜、反射膜、及びレジストを塗布して、上記の実施の形態と同様のマスタ一レチクルの縮小像を画面継ぎを行いながら露光して、現像及びパターン形成処理を実行することで、その反射型のレチクル 45を製造することができる。なお、 EUV光の反射膜は、例えばその波長が 1 3. 4 nmであるときにはモリブデン（Mo) とシリコン（S i ) とを交互に積層した多層膜、その波長が 1 1. 5 n mであるときにはモリブデン（Mo) とベリリウム（B e) とを交互に積層した多層膜が用いられる。

また、例えば EUV光を用いる露光装置で製造されるパターンの最小線幅は 1 30〜30 nm程度であると考えられており、その露光装置も 1 4程度の縮小投影であるとすると、反射型のレチクル 45上でのパターンの必要精度は、（1. 2 X 10— ⁷〜0. 2 X 10—7) 程度になる。そこで、そのレチクル 45を例えば 4倍に拡大した原版を電子線描画装置で描画する場合、マスタ一レチクルの長さをレチクル 45と同じ大きさとしたときに 0. 6 X 1 0_⁷程度の描画精度が得られるため、例えばそのマス夕一レチクルの大きさをレチクル 45の 1ノ 3程度にする、即ちレチクル 4 5のパターンの分割数を大きくすることによって、 0. 2 X 1 0— ⁷程度の描画精度が得られることになる。

次に、上記の実施の形態では、複数のマス夕一レチクルの縮小像を画面継ぎを行いながら露光しているため、境界部での継ぎ誤差の影響を低減する露光方法が用いられている。以下ではその露光方法につき図 4、図 9〜図 1 3を参照して説明する。ここでは、図 4の 2つのマスターレチクル 46 A， 46 Bのパターンの縮小像をつなぎ合わせて露光した後、現像及びエッチング等を行って最終的に図 1 0 (c ) に示すように、所定線幅で長さ（L 1 +L 2) の金属膜よりなる複数の線状パターン 5 9 を形成する場合を想定して説明する。その線状パターン 5 9は、実際にはマスターレチクルの原版パターンの例えば反転した縮小像と同じ形状であるが、以下では簡単のために縮小倍率を 1倍（等倍）として、かつ正立像が投影されるものとする。

図 9 (a) は、その線状パターン 5 9に対応してマス夕一レチクル 4 6 A, 46 Bに形成される原版パターン S 1 7 B及び S 1 8 Bを示し、この図 9 (a) において、原版パ夕一ン S 1 7 Bの一部として所定幅 (線状パターン 5 9と同じ幅）で長さが（L l +AL) の遮光膜よりなる第 1パターン 5 7が形成され、第 1パターン 5 7は遮光帯 5 6 Aに接続されている。更に、第 1パターン 5 7の遮光帯 5 6 A側の長さ 2 · Δ Lの重なり部 5 7 aは、角度 φで次第に広がっている。角度 φの範囲は 3 0 ° 〜6 0 ° 程度内で最適化されるが、本例では一例として 45 ° 程度に設定されている。なお、重なり部 5 7 aは、例えば階段状に境界部に向けて次第に広がる形状であってもよい。

また、幅は、つなぎ露光を行う際の隣接する投影像の位置ずれ量の予測される最大値程度に設定されている。同様に、他方の原版パターン S 1 8 Bの一部には、遮光帯 5 6 Bに接続された状態の所定幅で長さ ( L 2 + Δ L ) の遮光膜よりなる第 2パターン 5 8が形成され、第 2パターン 5 8の遮光帯 5 6 B側にも角度 φで広がる長さ 2 · Δ Lの重なり部 5 8 aが形成されている。即ち、パターン 5 7， 5 8の長さの合計 ( L 1 + L 2 + 2 · △ L ) は、線状パターン 5 9の長さ（L 1 + L 2 ) に対して 2 · だけ長く形成されている。

次に、原版パターン S 1 7 B及び S 1 8 Bの縮小像を順次つなぎ露光すると、図 9 ( b ) に示すように、まず遮光帯 5 6 Aの像 5 6 A P及び第 1パターン 5 7の像 5 7 Pが露光された上に、遮光帯 5 6 Bの像 5 6 B P及び第 2パターン 5 8の像 5 8 Pが露光される。この際に、位置ずれが無いものとすると、第 1パターンの像 5 7 Pと第 2パターンの像 5 8 Pとは、幅 2 · の重なり部の像 5 7 a P , 5 8 a Pの部分が重なつており、かつ同一直線上に投影される。

そこで、通常の露光量で露光した後にそのフォトレジストを現像すると、図 9 ( c ) に示すように、長さが（L 1 + L 2 ) で幅 2 · の境界部 5 9 aを持つ線状パターン 5 9がレジストパターンとして残される _c 境界部 5 9 aは、中央部が山型に太くなつている。そこで、そのレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、線状パ夕一ン 5 9は同じ形状の金属膜のパターンとなる。このように通常の露光量では、境界部 5 9 aが残存してしまうため、これを解消するためには露光量を多くして、オーバ露光を行えばよい。なお、もともとその境界部 5 9 aは設計上でも非常に小さい部分であり、実際にはつなぎ露光の際の回り込みの露光等によって更に境界部 5 9 aは小さくなつている。更に、重なり部 5 7 a , 5 8 aの角度 φの最適化によっても境界部 5 9 a は小さくできる。そこで、デバイスの特性上でその境界部 5 9 aが残存しても影響が無い場合には、通常の露光量でもよい。

図 1 0は、そのように図 9 (b) のつなぎ露光をオーバ露光で行った場合に、最終的に得られる金属膜よりなる線状パターン 5 9を示し、僅かに露光量を多くすると、図 1 0 (a) に示すように境界部 5 9 bは僅かに小さくなり、露光量を更に多くすると、図 1 0 (b) に示すように、境界部 5 9 cは更に小さくなり、露光量を所定量だけ小さくすると、図 1 0 (c) に示すように線幅の変化した境界部は残存しなくなる。そこで、予めテス卜プリント等によって境界部が残存しなくなるような露光量を求めておけばよい。これによつて、つなぎ露光する場合でも、線幅が途中で殆ど変化することがなくなり、デバイスの性能が向上する。なお、オーバー露光では境界部 5 9 cだけでなく線状パターン 5 9の線幅も細くなることがある。これが問題となるときには、予めマス夕一レチクル上での線状パターン 5 9の線幅を、そのオーバー露光量を見込んで設計値よりも太くしておくと良い。

次に、つなぎ露光を行う場合の境界部での位置ずれの影響につき説明する。図 1 1 (a) は、図 9 (a) と同じ原版パターン S 1 7 B, 1 1 8 Bを示しており、図 1 1 (b) は、図 9 (b) の理想状態に対して、第 2パターンの像 5 8 Pが幅方向に 2 · だけ横ずれした状態を示している。この場合でも、現像、及びパターン形成後に残る線状パターン 5 9は、図 1 1 (c ) に示すように、長さ 2 · △ Lの境界部 5 9 dで折れ曲がった状態になるだけで、線幅は殆ど変化していないため、デバイスの性能は殆ど変化しない。従って、第 1パターンの像 5 7 Pに対する第 2パターンの像 5 8 Pの横ずれ量 hは、土 2 · 程度まで許容されることになる。

更に、図 9 (b) において、第 1パターンの像 5 7 Pと第 2パターンの像 5 8 Pとの重なり部の長さ gが仮に土 2 · 未満で変化しても、得られる線状パターン 59の境界部 59 aの形状は殆ど変化することがないため、長手方向に対する位置ずれ量の許容範囲は ± 2 · ZXL程度となる。

上記の実施の形態と比較するために、図 12及び図 1 3にて、重なり部の無いパターンをつなぎ露光して得られる線状パターン 62の例を示す。即ち、図 1 2 (a) に示すように、直線状のパターン 60 , 6 1を遮光帯 56 A, 56 Bと共に長さだけ重ね合わせて順次露光すると、図 1 2 (b) に示すようにパターンの像 60 P， 6 I Pが露光される。また、この際に像 6 1 Pがだけ横ずれしているものとすると、現像等の後に得られる線状パターン 62は、図 12 (c) に示すように、長さの境界部 62 aの幅が Δ Lだけ狭くなつてしまい、デバイスの動作速度等に影響する恐れがある。

また、図 1 3 (b) に示すように、図 1 3 (a) の直線状のパターン 60， 6 1を遮光帯56八， 56 Bが長さだけ重なるように順次露光した後に、現像等を施して得られる線状パターン 62は、図 1 3 (c) に示すように、長さの境界部 62 bで短絡している。これでは、正常なデバイスとしては動作しなくなる。従って、先端が太い重なり部を設けない場合には、長手方向にを超える位置ずれが生じると、短絡が発生することなるが、上記の実施の形態では長手方向への位置ずれ量の許容量が増している。

また、従来は継ぎ部に半透明にして重ね合わせる手法も用いられているが、この手法では半透明にした部分で露光量むらが発生する恐れがあると共に、半透明部に付着する異物の影響等を考える必要がある。しかしながら、本例によれば、そのような悪影響を考慮する必要は無い。なお、上記の実施の形態では、エキシマレ一ザ光源 2、及び光露光部 32は、ステップ · アンド ·スキャン方式の投影露光装置であるが、この投影露光装置として一括露光型（ステッパー型）の投影露光装置を使用してもよい。

また、図 1の E B描画部 3 3では電子線で画像を直接描画する電子線描画装置が使用されているが、所定形状の電子ビームでパターンを描画するセルプロジェクシヨン方式の電子線描画装置を使用してもよい。この場合、新規に作成するマスターレチクルの製造時間が短縮なり、ヮ一キングレチクルの製造時間もその分だけ短縮できるという利点がある。また、上記の実施の形態では E B描画部 3 3、光露光部 3 2、及びコ一夕 ·デベロツバ部 3 7を一体化したレチクル製造システム 4 1を提供しているが、それぞれ単独で動作する E B描画部 3 3、光露光部 3 2、及びコ一夕 'デベロツバ部 3 7を互いに搬送機構で接続するシステムを用いてもよい。

なお、上述の図 8までの実施の形態では、つなぎ露光を前提としたが、ヮ一キングレチクル上に形成すべき回路パターンを、機能ブロック単位 (例えば C P U , D R A M , S R A M , D ZAコンバータ， A / Dコンバー夕など）で分割するようにし、隣合うパターン同士のつなぎ部を無くすか、又はそのつなぎ部を減らすようにしてもよい。また、上記の実施の形態のみならず、以下の実施の形態においても、色素入りのレジス卜を使用してエッチング処理などを行うことなくマス夕一レチクルを製造して、このマス夕一レチクルを用いてもよいし、或いは従来通りのマス夕一レチクルを使用してもよい。

次に、本発明の第 2の実施の形態につき図 1 4〜図 1 8を参照して説明する。本例は、ステッパー型（一括露光型）の投影露光装置を用いて複数枚のマスターレチクルのパターンの像を画面継ぎを行いながら所定の基板上に露光することによって、半導体デバイス等の或るレイヤのパターンの拡大パターンが形成された 1枚のワーキングレチクルを製造する場合に本発明を適用したものである。

図 1 4は本例で使用される投影露光装置を示し、この図 1 4において、露光光源 2 0 1としては発振スぺクトルの半値幅が 1 p m以下程度にされた A r Fエキシマレ一ザ（発振波長 1 9 3 n m) を使用している。ただし、露光光源 2 0 1としては、 K r Fエキシマレ一ザ（波長 2 4 8 η m) 、又は F ₂ レ一ザ（波長 1 5 7 n m) 等の他のレーザ光源を使用してもよく、更には Y A Gレーザ等の固体レーザ、又は水銀ランプ等の輝線ランプを使用してもよい。

露光光源 2 0 1から射出された露光用の照明光 I Lは、ビーム整形光学系 2 0 2及びスペックル防止用の振動ミラー 2 0 3を経て、ォプティカル ·インテグレー夕（ホモジナイザ一）としてのフライアイレンズ 2 0 4に入射する。フライアイレンズ 2 0 4の射出面には、照明系の絞り可変板 2 0 5 (図 1の例の切り換えレポルバ 5に対応する）が駆動モー夕 2 0 5 aによって回転自在に配置され、絞り可変板 2 0 5の回転軸の周りには、通常照明用の円形の開口絞り 2 0 5 b、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り 2 0 5 c、小さいコヒ一レンスファクタ（ひ値）用の小さい円形の開口絞り 2 0 5 d、及び複数の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り 2 0 5 eが配置されている。なお、必要に応じて更に多くの照明系開口絞り（σ絞り）を設けてもよい。装置全体の動作を統轄制御する主制御系 2 1 2が、駆動モー夕 2 0 5 aを介して絞り可変板 2 0 5を回転させて、フライアイレンズ 2 0 4の射出面に所望の照明系開口絞りを配置することで、必要な照明条件が設定できるように構成されている。

フライアイレンズ 2 0 4の射出面の照明系開口絞りを通過した照明光 I Lは、リレーレンズ 2 0 6を経てレチクルブラインド（可変視野絞り） 2 0 7を照明する。レチクルブラインド 2 0 7は、一例として 4枚の可動ブレードを備え、これらの可動ブレ一ドで囲まれた矩形の開口の位置及び大きさが、主制御系 2 1 2の制御のもとで変更できるように構成されている。ただし、 1枚のウェハに対する露光中にはその開口の位置及び大きさは一定である。レチクルブラインド 2 0 7の開口を通過した照明光 I Lは、リレ一レンズ 2 0 8及びコンデンサレンズ 2 0 9を経て、露光対象のレチクル（本例ではマスターレチクル R A) のパターン面

(下面）の視野としての矩形（本例では正方形）の照明領域 2 1 0を照明する。レチクルブラインド 2 0 7の配置面は、そのパターン面と共役であり、レチクルブラインド 2 0 7の開口によってその照明領域 2 1 0 の位置及び大きさが規定される。

マス夕一レチクル R Aの照明領域 2 1 0内のパターンは、投影光学系 P L 2を介して所定の投影倍率 /3 ( ^は 1 4， 1 Z 5等）で露光対象のフォトレジス卜が塗布されたガラス基板 2 1 8上の露光領域 2 3 0に縮小投影される。なお、投影光学系 P L 2は屈折系であるが、 A r Fェキシマレ一ザ光のように波長が 2 0 0 n m程度以下の真空紫外域（V U V ) の光を使用する場合には、透過率の良好な硝材が少ないため、色収差等を小さくするために投影光学系 P L 2を反射屈折系とすることが望ましい。以下、投影光学系 P L 2の光軸 A Xに平行に Z軸を取り、 Z軸に垂直な平面内で図 1 4の紙面に平行に X軸を、図 1 4の紙面に垂直に Y軸を取って説明する。

まず、マス夕一レチクル R Aは、レチクルステージ 2 1 4上に保持されている。レチクルステージ 2 1 4は、レチクルベース 2 1 5上に例えばリニアモー夕によって X方向、 Y方向及び回転方向に所定範囲で移動できるように載置されている。レチクルステージ 2 1 4に固定された移動鏡 1 6 mに対してレ一ザ干渉計 2 1 6より例えば 3軸のレーザビームが照射され、レーザ干渉計 2 1 6によってレチクルステージ 2 1 4の X 座標、 Y座標、及び回転角が計測されている。これらの計測値は主制御系 2 1 2及びレチクルステージ駆動系 2 1 7に供給され、レチクルステ —ジ駆動系 2 1 7は、その計測値及び主制御系 2 1 2からの制御情報に基づいてレチクルステージ 2 1 4の移動速度、及び位置を制御する。一方、ガラス基板 2 1 8は不図示の基板ホルダ上に吸着保持され、この基板ホルダは試料台 2 1 9上に固定され、試料台 2 1 9は、ウェハステ一ジ 2 2 0上に固定されている。ウェハステージ 2 2 0は、ウェハべース 2 2 1上で試料台 2 1 9を X方向、及び Υ方向に連続移動すると共に、試料台 2 1 9を X方向及び Υ方向にステップ移動する。本例の投影露光装置は、シリコンウェハ等のウェハ（waf er)を保持して、このゥェ八の各ショット領域にそれぞれレチクルパターンの縮小像を露光することも可能となっており、ウェハに対して露光を行う場合には試料台 2 1 9上の不図示の基板ホルダをウェハホルダに交換すればよい。

ウェハステージ 2 2 0内には、試料台 2 1 9の Z方向の位置（フォーカス位置）、及び傾斜角を制御するための Zステージ機構も組み込まれている。そして、投影光学系 P L 2の側面に配置された不図示の光学式で斜入射方式のォ一トフォ一カスセンサ（図 2の例の多点の A Fセンサ 2 6に対応する）によって、ガラス基板 2 1 8の表面の複数の計測点における像面からのデフォーカス量が計測され、露光時にはそれらのデフオーカス量を許容範囲内に収めるように、オートフォーカス方式でガラス基板 2 1 8のフォーカス位置及び傾斜角が制御される。

また、試料台 2 1 9の側面に固定された移動鏡 2 2 mに外部のレーザ干渉計 2 2 2から少なくとも 3軸のレーザビームが照射され、レーザ干渉計 2 2 2によって試料台 2 1 9 (ガラス基板 2 1 8 ) の X座標、 Y座標、及び回転角が計測され、この計測値がウェハステージ駆動系 2 2 3 、及び主制御系 2 1 2に供給されている。ウェハステージ駆動系 2 2 3は，レーザ干渉計 2 2 2の計測値、及び主制御系 2 1 2からの制御情報に基づいてウェハステージ 2 2 0を X方向、 Y方向に駆動する。更に、主制御系 2 1 2に接続された露光データファイル 2 1 3には、製造対象のヮ一キングレチクルの設計データ等が記憶されている。

露光時には、レチクルステージ 2 1 4上のマスターレチクルを交換して、ウェハステージ 2 2 0をステップ移動してガラス基板 2 1 8の位置決めを行った後、交換されたマスターレチクルのパターンの縮小像をガラス基板 2 1 8上に露光するという動作をステップ，アンド ' リピート方式で繰り返すことによって、ガラス基板 2 1 8上に全体として 1枚のレチクルのパターンの像が転写される。ただし、本例では後述のように、隣接するマス夕一レチクルのパターンの像の境界領域を二重露光するために、各露光動作中にレチクルステージ 2 1 4及びウェハステージ 2 2 0の同期移動が行われる。

このような露光を行う前に、予めマス夕一レチクルとガラス基板 2 1 8とのァライメン卜を高精度に行っておく必要がある。そこで、試料台 2 1 9上のガラス基板 2 1 8の近傍には基準マ一ク部材 2 2 4 (図 1の例の基準マ一ク部材 F Mに対応する）が固定されている。図 1 6に示すように、基準マ一ク部材 2 2 4上には 2次元の基準マーク 2 3 1 A， 2 3 I Bが形成されている。図 1 6において、マス夕一レチクル R Aの上方には X方向に所定間隔で 1対の画像処理方式のレチクルァライメント顕微鏡（以下「R A顕微鏡」と呼ぶ） 2 3 2 A , 2 3 2 Bが配置され、 R A顕微鏡 2 3 2 A , 2 3 2 Bは不図示のミラ一を介して照明光 I Lと同じ波長の照明光を用いて、マスタ一レチクル R A上のァライメントマ —ク 2 4 2 A , 2 4 2 Bの像を撮像し、同時に投影光学系 P L 2を介して基準マーク部材 2 2 4上の基準マーク 2 3 1 A , 2 3 1 Bの像を撮像する。 R A顕微鏡 2 3 2 A , 2 3 2 Bの画像信号は図 1 4のァライメント信号処理系 2 2 6に供給され、ァライメント信号処理系 2 2 6は、それらの画像信号を処理して基準マーク 2 3 1 A， 2 3 1 Bの像に対するァライメントマーク 2 4 2 A , 2 4 2 Bの位置ずれ量を算出し、これらの位置ずれ量を主制御系 2 1 2に供給する。

図 1 4において、投影光学系 P L 2の側面にはガラス基板 2 1 8上の所定のァライメントマーク 2 3 4 A， 2 3 4 B (図 1 5参照）の位置を検出するための画像処理方式のァライメントセンサ 2 2 5が配置され、ァライメントセンサ 2 2 5の画像信号もァライメント信号処理系 2 2 6 に供給されている。ァライメント信号処理系 2 2 6は、その画像信号を処理して所定の検出中心に対するァライメントマークの位置ずれ量を検出し、この位置ずれ量を主制御系 2 1 2に供給する。また、基準マーク部材 2 2 4上にはァライメントセンサ 2 2 5用の基準マーク（不図示）も形成され、この基準マークを用いて予め露光対象のマスターレチクルのパターン像の中心（露光中心）とァライメントセンサ 2 2 5の検出中心との間隔（ベースライン量）が求められて、露光データファイル 2 1 3に記憶されている。なお、本例のようにワーキングレチクル製造用の露光を行う場合には、ァライメントセンサ 2 2 5は必ずしも必要ではなレ^

さて、本例では複数枚のマスター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することで、ガラス基板 2 1 8上に全体として 1 つのレチクルパターンの像を転写して、 1枚のヮ一キングレチクルを製造する。そのために、レチクルステージ 2 1 4の側面にレチクルライブラリ 2 2 7がスライド装置 2 2 9によって昇降自在に配置され、レチクルライブラリ 2 2 7の複数の棚 2 2 8に N枚（Nは 2以上の整数）のマスターレチクル R l， R 2 , ··· , R Nが載置されている。また、レチクルライブラリ 2 2 7とレチクルステージ 2 1 4との間でレチクルの交換を行うためのレチクルローダ 245も配置され、主制御系 2 1 2は、スライド装置 229及びレチクルローダ 245の動作を制御することで、レチクルステージ 2 14上のマス夕一レチクルの交換を行う。

図 1 5は、最終的に製造されるワーキングレチクル WRのパ夕一ン配置を示し、この図 1 5において、ワーキングレチクル WRの方向は図 1 4の試料台 2 1 9上に載置された状態で示してある。ワーキングレチクル WRのガラス基板 2 1 8上には矩形の枠状の遮光帯 233に囲まれたパターン領域が設定され、このパターン領域内には X方向、及び Y方向に所定ピッチ（本例では同一ピッチである）で、かつ所定間隔を隔てて矩形の部分パターン領域 S 1， S 2, S 3, ■··, SNが設定され、部分パターン領域 S 1〜S N中にそれぞれ所定の回路パターンが形成されている。また、部分パターン領域 S 1〜SNの間の境界領域 235にも所定の回路パターンが形成されている。そして、遮光帯 233を X方向に挟むように 1対のァライメントマ一ク 234A, 234 Bが形成されている。本例ではこのァライメントマ一ク 234 A， 234 Bは、そのレチクルパターンを形成する際にほぼ同時に形成されるが、そのレチクルパターンを形成する前に予め位置基準としてァライメントマーク 234 A, 234 Bを形成しておいてもよい。

本例のワーキングレチクル WRの製造工程の概略は次のようになる。即ち、ワーキングレチクル WRを使用して露光を行う投影露光装置の投影倍率を _α ((¾は例ぇば1 4， 1/5等）とすると、まず半導体デバイス等の所定のレイヤのパターンを 1/ひ倍（例えば 4倍、 5倍等）した図 1 5の遮光帯 233内の回路パターンがコンピュータ上で設計され，その回路パターンが部分パターン領域 S 1〜S Νを中心として Ν個のレチクルパターンに分割される。この際に、境界領域 235内の回路パ夕ーンは、隣接するレチクルパターンに重複して形成される。これらの N 個のレチクルパターンを更に 1 Z /3倍（]3は図 1 4の投影露光装置の投影倍率）したパターンを、それぞれ電子線描画装置等を用いて対応するガラス基板上に描画することによって、図 1 4の N枚のマスタ一レチクル R 1〜R Nが製造される。

その後、図 1 4のガラス基板 2 1 8上にクロム膜等の遮光膜を形成し，この上にフォトレジストを塗布した後、そのガラス基板 2 1 8を投影露光装置の試料台 2 1 9上に載置する。そして、マスタ一レチクル R 1〜 R Nのパターンの縮小像を順次図 1 5の部分パターン領域 S 1〜S Nを中心とする領域に露光した後、現像工程、エッチング工程等を経ることによって、図 1 5のワーキングレチクル W Rが製造される。この際に、本例では電子線描画装置で描画されたマスターレチクル R 1〜R Nのパ夕一ンの縮小像をガラス基板 2 1 8上に転写しているため、従来のようにワーキングレチクル上の回路パターンを電子線描画装置で直接描画する場合に比べて、その描画誤差の影響は j3倍に縮小されており、極めて高精度にワーキングレチクル W Rの回路パターンが形成される。また、個々のマスターレチクル R 1〜R Nの回路パターンの線幅はほぼ従来の 1 Z /3倍であるため、電子線描画装置の描画時間は短くできると共に、複数枚のワーキングレチクルを製造する場合にも、それらのマスターレチクル R 1〜R Nのパターンを転写すればよいだけであるため、全体として複数枚のワーキングレチクルを製造する時間を大幅に短縮することができる。また、マスターレチクル R 1〜R N中で同一のパターンを有するものは共通化できるため、マスターレチクルの製造時間を更に減少させることができる。

なお、この実施の形態のマスターレチクルを上記の第 1の実施の形態 (図 1 ) のレチクル製造システム 4 1を用いて製造するようにしてもよレ^ また、エッチング処理などを省くために、色素入りレジストを用いてマス夕一レチクルを製造してもよい。更に、ワーキングレチクルの境界領域 2 3 5に対応するマス夕一レチクルのパターンの部分（つなぎ部）では、後述のように二重露光が行われるため、露光量を均一化するために、線状パターンの外側の部分を予めテ一パ状に形成しておいてもよい。上記のように図 1 5のガラス基板 2 1 8上にマス夕一レチクル R 1〜 R Nのパターンの縮小像を露光する際に、境界領域 2 3 5では 2つのマス夕一レチクルのパターンの縮小像が二重露光される。これについて具体的に説明するために、ガラス基板 2 1 8上の中央部に隣接して配置された 2つの部分パターン領域 S A及び S Bに対応するマスターレチクルをそれぞれマスターレチクル R A及び R Bとする。そして、マスターレチクル R Aにおいては、中央部の正方形の単一露光部 2 3 6 Aの 4つの辺に接するように菱型の重ね合わせ部 2 3 7 A , 2 3 8 A , 2 3 9 A， 2 4 0 Aが形成され、重ね合わせ部 2 3 7 A〜 2 4 0 Aを囲むように遮光帯 2 4 1が形成され、これらの単一露光部 2 3 6 A及び重ね合わせ部 2 3 7 A〜 2 4 0 Aにそれぞれワーキングレチクル W R上の回路パ夕一ンを 1 Z /3倍したパターンが形成されている。また、単一露光部 2 3 6 Aに対して所定の位置関係で遮光帯 2 4 1の外側に 1対のァライメントマーク 2 4 2 A , 2 4 2 Bが形成されている。

同様に、マス夕一レチクル R Bにおいても、中央部の単一露光部 2 3 6 B、及びこの 4つの辺に接する重ね合わせ部 2 3 7 B〜2 4 0 Bにそれぞれワーキングレチクル W R上の回路パターンを 1 ]3倍したパターンが形成されている。また、重ね合わせ部 2 3 7 B〜2 4 0 Bを囲む遮光帯 4 1の外側に単一露光部 2 3 6 Bに対して所定の位置関係でァライメントマ一ク 2 4 2 A , 2 4 2 Bが形成されている。更に、一方のマス夕一レチクル R Aの左側の重ね合わせ部 2 3 7 Aのパターンは、他方のマスターレチクル R Bの右側の重ね合わせ部 2 3 9 Bのパターンと同一である。なお、図 1 5のマス夕一レチクル R A , R B内に形成されている斜線を施した線状のパターンは、回路パターンの一例であり、実際にはより微細なパターンが形成されている。

これらのマスターレチクル R A， R Bのパターンの縮小像がそれぞれ部分パターン領域 S A , S Bを中心とした領域に投影される。この結果，部分パターン領域 S A、及び S Bにはそれぞれ単一露光部 2 3 6 Aのパターンの像 2 3 6 A P、及び単一露光部 2 3 6 Bのパターン像 2 3 6 B Pが投影されると共に、部分パターン領域 S A及び S Bの間の菱型の境界領域 3 5 A Bには、重ね合わせ部 2 3 7 Aの像 2 3 7 A Pと重ね合わせ部 2 3 9 Bの像 2 3 9 B Pとが重ねて投影される。なお、図 1 4の投影光学系 P L 2によって反転投影が行われるものとしている。また、部分パ夕一ン領域 S Aとこの + Y方向側の部分パ夕ーン領域 S Cとの間の境界領域 2 3 5 A Cには、重ね合わせ部 2 3 8 Aの像 2 3 8 A Pと、部分パターン領域 S Cに対応するマス夕一レチクルの重ね合わせ部の像 2 4 0 C Pとが重ねて投影される。同様に、他の境界領域 2 3 5でも 2つのマス夕一レチクルのパターン像が重なるように投影される。

このように境界領域 2 3 5に 2つのマス夕一レチクルの重ね合わせ部のパターンの像を重ねて投影する場合には、境界領域 2 3 5での継ぎ誤差を小さくすることができるが、単に重ね合わせ露光を行うと、境界領域 2 3 5での露光量が部分パターン領域 S 1〜S Nでの露光量の 2倍になってしまい、露光量分布の均一性が得られない。そこで、境界領域 2 3 5での露光量を、部分パターン領域 S 1〜S Nでの露光量と同一にして、かつ平坦な分布とするために、本例では各マス夕一レチクル R 1〜 R Nのパターン像の露光を行う際に、重ね合わせ部の露光量が周辺ほど小さくなるようにしている。ここでは、図 1 5の一方のマスターレチクル R Aのパターン像の露光を行う場合につき図 1 6〜図 1 8を参照して説明する。

図 1 6は、図 14の投影露光装置を用いてマス夕一レチクル RAのパターン像の露光を行う状態を示す要部の斜視図であり、この図 1 6において、ガラス基板 1 8上の部分パターン領域 S Aの手前の部分パターン領域までは既に露光が行われているものとする。そして、マス夕一レチクル R Aを図 14のレチクルステージ 2 14上に載置した直後に、投影光学系 P L 2の露光領域 230の中心（光軸）に基準マーク部材 224 上の基準マーク 23 1 A, 23 1 Bの中心がほぼ合致するように試料台 2 1 9 (図 14のウェハステージ 220 ) の位置決めを行った後、 RA 顕微鏡 232 A及び 232 Bによって、基準マーク 23 1 A, 23 1 B の像に対するマスタ一レチクル R Aのァライメントマ一ク 242A, 2 42 Bの位置ずれ量が検出され、これらの位置ずれ量が対称で、かつ最小になるように図 14のレチクルステージ 2 14の位置決めが行われる _c これによつて、基準マーク 23 1 A， 23 1 Bの中心に対してマスタ一レチクル R Aのパターン像の中心（露光中心）が位置決めされる。即ち、マス夕一レチクル R Aのレチクルァライメントが完了する。

この場合、部分パターン領域 S 1〜SN間の位置関係は予め図 14の露光データファイル ₂ 1 3に記憶されているため、一例として図 16のガラス基板 2 18上の 1番目の部分パターン領域 S 1に露光する際の、基準マーク部材 224の移動量を基準にすると、主制御系 2 12は、それに続く部分パターン領域 S 2〜SNの中心をその露光中心に合致させるための、基準マーク部材 224 (図 14のウェハステージ 220 ) の移動量を算出することができる。なお、図 1 6のガラス基板 2 18上に予めァライメントマーク 234A， 234 Bを形成しておき、図 14のァライメントセンサ 225を用いてァライメントマ一ク 234A, 23 4 Bの位置を検出することによって、部分パターン領域 S 1〜SNの中心を露光中心に合致させるようにしてもよい。

主制御系 2 1 2は、部分パターン領域 S Aに対する上記のウェハステージ 220の移動量に基づいてウェハステージ 220を駆動することによって、まず部分パターン領域 S Aの中心を露光中心に合わせる。その後、レチクルステージ 2 14を X軸に対して時計方向に 45° で交差する方向に駆動することによって、図 1 6に示すように、照明光 I Lの照明領域 2 1 0の + X方向及び一 Y方向の辺に対して、マスターレチクル RAの単一露光部 236 Aを内接させる。この際に、照明領域 2 1 0の一 X方向及び +Y方向の辺に対して重ね合わせ部 237 A, 240 Aが内接する。この段階では照明光 I Lの照射は開始されていない。更に、ウェハステージ 220を、そのレチクルステージ 2 14の移動量の 3倍 ( )3は投影倍率）だけ逆方向に駆動することによって、図 16に示すように、部分パターン領域 S Aを露光領域 230の一 X方向及び +Y方向の辺に対して内接させる。この後、照明光 I Lの照射を開始させて、マス夕一レチクル RAを Y軸に対して反時計方向に 45 ° で交差する方向 (矢印 243 Rの方向）に一定速度 VRTで移動させるのと同期して、ガラス基板 2 18を矢印 243 Rと逆方向の矢印 243 Wで示す方向に、速度 /3 · VRTで移動させる。そして、マスターレチクル RAの重ね合わせ部 238 A， 239 Aが照明領域 2 10の— Y方向、 +X方向の辺に内接した時点で、照明光 I Lの照射が停止されて、マスターレチクル RA及びガラス基板 2 1 8の同期移動も停止される。

図 1 7 (a 1) ，（b 1) ，（c 1) は、そのようにマスターレチクル RAが照明領域 2 10に対して矢印 243 Rの方向に移動する状態を示し、図 1 7 (a 2) ， (b 2) , (c 2) は、その移動に同期してガラス基板 2 1 8が露光領域 230に対して矢印 243 Wの方向に移動する状態を示している。なお、図 1 7 (a 2) ， (b 2) , (c 2) の大きさは、実際には図 1 7 (a 1) , (b 1) , (c 1) の 3倍である。図 1 7 ( a 1 ) より分かるように、マスターレチクル R Aの単一露光部 236 Aの X方向の幅を L 5、 X方向の重ね合わせ部 237 A, 23

9 Aの X方向の幅を共通に L 4として、照明領域 2 10の X方向の幅を L 3とすると、照明領域 2 1 0の幅 L 3は、次のように単一露光部 23

6 Aの幅 L 5と片側の重ね合わせ部 237 Aの幅 L 4との和になる。

L 3 = L 5 +L4 (4)

同様に、照明領域 1 0の Y方向の幅は、単一露光部 236 Aの Y方向の幅と、 Y方向の一方の重ね合わせ部 240 Aの Y方向の幅との和になる。そして、図 1 7 (a 1) 〜（c 1) に示すように、マス夕一レチクル R Aは照明領域 2 1 0に対して X方向には X方向の重ね合わせ部 23 7 Aの幅 L 4だけ移動し、 Y方向にも Y方向の重ね合わせ部 240 Aの幅 L 6 (本例では L 6 = L4) だけ移動する。この結果、図 1 7 (a 2) 〜（c 2) に示すように、ガラス基板 2 18上には、部分パターン領域 S A上に単一露光部 236 Aの像 236 APが露光され、この像 236 A Pに接するように重ね合わせ部 237 A〜 240 Aの像 237 AP〜 240 APが露光される。また、像 236 APは常時露光されている力その周囲の像 237 AP〜240 APの露光時間は内側ほど長く、外側ほど短くなつている。そのため、図 1 7 (c 2) に示すように、露光終了後のガラス基板 2 1 8上で、像 236 APを X方向に横切る AA線に沿う断面上での積算露光量の分布は、その端部でスロープとなる。即ち、その積算露光量の分布は図 1 8 (a) の曲線 244 Aに示すように重ね合わせ部で傾斜する台形状となる。

図 1 8 (a) において、横軸はガラス基板 2 18上の X方向の位置、縦軸は位置 Xでの積算露光量 E 1を表している。同様に、図 1 7 (c 2) の像 236 APを Y方向に横切る BB線に沿う断面上での積算露光量の分布も、図 1 8の曲線 244Aと同様に台形状となる。

また、本例では、図 1 6において、ガラス基板 2 18上の部分パターン領域 S Aを X方向に挟む領域にもそれぞれ X方向、 Y方向に台形状の積算露光量分布となるように露光が行われる。このため、図 1 8 (a) において、曲線 244 Aで示す積算露光量分布の両側の積算露光量分布も、曲線 244 B, 244Dで示すように台形状となり、全部のマス夕 —レチクル R 1〜RNの像を露光した後のガラス基板 2 1 8上での積算露光量 E 2の X方向の分布は、図 1 8 (b) に示すように平坦となる。同様に、積算露光量の Y方向の分布も平坦となる。また、本例では、曲線 244 A等の台形状の積算露光量分布の最大値、即ち図 18 (b) の積算露光量 E 2の値が、ガラス基板 2 1 8上に塗布されたフォトレジス卜にとって適正露光量となるように、各マスタ一レチクル R 1〜RNに対する露光時間が設定されている。これによつて、図 1 5のガラス基板 2 1 8上にマスターレチクル R 1〜RNの像を露光した後の積算露光量は、部分パターン領域 S 1〜SNでも境界領域 235でも平坦な適正露光量となり、境界領域 235でも現像後に高い解像度が得られる。

更に、本例では図 16において、 RA顕微鏡 232 A, 232 B、及び基準マーク部材 224を用いて各マスターレチクルのァライメントが行われるため、例えば図 1 5の部分パターン領域 S Aに接する境界領域 235 ABでは、重ね合わせ部 237 Aの像 237 AP及び重ね合わせ部 239 Bの像 239 B Pが高精度に重ね合わせられると共に、部分パターン領域 S Aに接する境界領域 235 ACでは、重ね合わせ部 238 Aの像 238 APと別のマス夕一レチクルの重ね合わせ部の像 240 C Pとが高精度に重ね合わせられる。従って、境界領域 235の全体で継ぎ誤差が小さくなる。

また、本例では図 14のレチクルブラインド 207は通常の投影露光装置用のレチクルブラインドと同様であるため、仮に絞り可変板 2 0 5 を回転させて照明条件を切り換えた場合でも、ガラス基板 2 1 8上での各マスターレチクルの像の積算露光量分布は台形状であり、全体として平坦な積算露光量分布が得られる。

なお、将来的に 3 0〜 1 8 0 n mの幅のライン ' アンド 'スペースパターン（L Z Sパターン）のデバイスの露光を縮小投影で行うためには, 1 2 0〜 8 0 0 n mの幅の L Z Sパターンが形成されたワーキングレチクルを使用する必要がある。上記の実施の形態によれば、そのようなヮ —キングレチクルを高精度にかつ短い製造時間で製造することができる _t また、ガラス基板 1 8が 9インチ角であっても、高精度にワーキングレチクルが製造できる。また、そのワーキングレチクルを製造するための投影露光装置としては、通常の半導体デバイス製造用の 1 5 0〜 1 8 0 n mの幅の L Z Sパターンを製造するために、 K r Fエキシマレーザ (波長 2 4 8 n m) 、又は A r Fエキシマレ一ザ（波長 1 9 3 n m) 等のエキシマレ一ザ光源を用いた投影露光装置を転用できる。従って、新たに開発する装置は殆どなく、製造コスト的にも有利である。

次に、本発明の第 3の実施の形態につき図 1 4、及び図 1 9〜図 2 1 を参照して説明する。本例も、第 2の実施の形態と同様に複数枚のマスターレチクルのパターンの像を画面継ぎを行いながら所定の基板上に露光して 1枚のワーキングレチクルを製造する点では同じであるが、露光装置として走査露光型の投影露光装置を用いる点が異なっている。

即ち、本例で使用する走査露光型としてのステップ · アンド ·スキヤン方式の投影露光装置は、図 1 4の投影露光装置において、走査方向を X方向としてレチクルステージ 2 1 4にも、 X方向にマスタ一レチクルのパターン領域の幅を超える程度の長さで連続移動する機能が付加される。更に、レチクルブラインド 2 0 7によってマスターレチクル R A上に設定される照明領域は、走査方向に直交する非走査方向（Y方向）に細長い長方形の領域となり、投影光学系 P L 2による露光領域も長方形となる。そして、基本的な動作としては、レチクルステージ 2 1 4を駆動して、その照明領域に対してマスターレチクルを + X方向（又は— X 方向）に一定速度 V Rで移動するのに同期して、ウェハステージ 2 2 0 を駆動して、その露光領域に対してガラス基板を _ X方向（又は + X方向）に速度 /3 · V Rで移動する。この走査露光の開始時、及び終了時に，不要なパターンがガラス基板上に転写されないように、レチクルブラインド 7に近接して 2点鎖線で示すように可動ブラインド 2 1 1が設置される。可動ブラインド 2 1 1は、レチクルステージ駆動系 2 1 7によつてレチクルステージ 2 1 4に同期して駆動される。その他の構成は第 2 の実施の形態と同様である。

このように走查露光を行って画面継ぎを行う場合でも、図 1 5のヮーキングレチクル WRの場合と同様に、継ぎ誤差を小さくするために隣接する 2つの部分パターン領域の間の境界領域では、 2つのマス夕一レチクルの重ね合わせ部の像を重ねて露光する。更に、露光量分布を均一化するためにその重ね合わせ部では外側ほど露光量が小さくなるようにする。

図 1 9 ( a ) 〜（ f ) は、上記の投影露光装置を用いて、所定のマスターレチクル 2 5 1 Aのパターンの縮小像をガラス基板 2 5 9上に走査露光方式で転写する場合の説明図であり、図 1 9 ( a ) において、露光時には Y方向（非走査方向）に細長い照明領域 2 1 0 Sに照明光が照射される。また、マスタ一レチクル 2 5 1 Aのパターン領域 2 5 5は、中央の単一露光部 2 5 2を X方向に挟むように重ね合わせ部 2 5 3 , 2 5 4を配置して構成され、重ね合わせ部 2 5 3， 2 5 4内のパターンの像が、別のマス夕一レチクル（不図示）の重ね合わせ部のパターンの像と重ね合わせて露光される。従って、全体として平坦な積算露光量を得るためには、重ね合わせ部 253 , 254のパターンの像を露光する際に. 外側ほど露光量を低くして、台形状の露光量分布を得る必要がある。本例のように通常の開口を有するレチクルブラインドを用いて、かつ走査露光方式で台形状の露光量分布を得るための露光動作の一例につき説明する。まず、図 1 9 (a) ， (b) において、単一露光部 252の Y方向（非走査方向）の幅を L l、重ね合わせ部 253, 254の Y方向の幅を L、照明領域 2 10 Sの Y方向の幅を L 2、照明領域 2 1 0 S の X方向（走査方向）の幅を Hとすると、照明領域 2 1 0 Sの Y方向の幅 L 2は、次のように単一露光部 252の幅 L 1と片側の重ね合わせ部 253の幅 Lとの和になる。

L 2 = L 1 +L (5)

そして、マス夕一レチクル 25 1 Aのパターンの像を図 19 ( f ) のガラス基板 259上に走査露光方式で転写するものとして、まず第 2の実施の形態と同様にマスターレチクル 25 1 Aとガラス基板 259とのァライメントを行った後、照明領域 2 10 Sに照明光の照射を開始して，図 1 9 (a) 〜（e) に示すように、照明領域 2 10 Sに対してマス夕 —レチクル 25 1 Aを一 X方向（又は + X方向）に一定速度 VRで移動させる。更に、その移動に合わせて矢印 256で示すように、重ね合わせ部 253, 254の外側にはみ出ないようにマスターレチクル 25 1 Aを Y方向（非走査方向）に振幅 Lで振動させる。この振動の周期 TR は、 1以上の整数 nを用いて、以下の条件を満たすようにする。

TR = H/ (n · VR) (6)

これは、マスターレチクル 251 Aは X方向に照明領域 2 10 Sの幅 Hだけ移動する間に、 Y方向に n回振動することを意味する。図 1 9

(a) 〜（e) では n= 1の場合が示されている。この結果、マス夕一レチクル 2 5 1 Aが静止している系で考えると、照明領域 2 1 0 Sの中心は、マスターレチクル 2 5 1 Aに対して図 1 9 ( a ) の点線の軌跡 2 5 7に沿って正弦波状に相対移動することになる。また、ガラス基板 2 5 9は、マスターレチクル 2 5 1 Aとは逆方向に投影倍率 3を速度比として移動するため、ガラス基板 2 5 9が静止している系では、露光領域 2 3 0 Sは図 1 9 ( f ) の点線の軌跡 2 6 9に沿ってガラス基板 2 5 9 に対して相対移動する。これによつて、ガラス基板 2 5 9上の部分パ夕ーン領域 2 6 O Aには単一露光部 2 5 2の縮小像が露光され、境界領域 2 6 1 A , 2 6 2 Aにはそれぞれ重ね合わせ部 2 5 3， 2 5 4の縮小像が露光される。

また、走査露光終了後の図 1 9 ( f ) のガラス基板 2 5 9上の Y方向に平行な F F線に沿う断面での積算露光量 E 1の分布は、図 2 0の曲線

2 5 8 Aに示すように、重ね合わせ部 2 6 1 A , 2 6 2 Aで次第に低下する台形状となる。この場合にも、左右の部分パターン領域を中心とした積算露光量も、曲線 2 5 8 B , 2 5 8 Dに示すように重ね合わせ部で低下する台形状となるため、全体としての積算露光量は均一で平坦となり、継ぎ誤差が小さくなるとともに、高い解像度が得られる。

なお、本例で走査露光後に図 2 1 ( a 2 ) の曲線 2 6 6 Aで示すように、完全に台形状の露光量分布を得るためには、ガラス基板 2 5 9を静止させた系では、図 2 1 ( a 1 ) の軌跡 2 6 3で示すように露光領域 2

3 0 Sを 3角波状に移動させることが望ましい。この際に、隣接する領域の露光量分布も曲線 2 6 6 Bに示すようになって、直線 2 6 6で示すような平坦な露光量分布が得られる。

しかしながら、実際には図 2 1 ( b 1 ) の実線の軌跡 2 6 4、又は図 2 1 ( c 1 ) の実線の軌跡 2 6 5に示すように、露光領域 2 3 0 Sをガラス基板に対して相対的に正弦波状、又は正弦波を折り返したような状態（周辺部での存在確率が低い特殊な制御）で移動させてもよい。正弦波状に移動させたときには、図 2 1 ( b ) の曲線 2 6 7 A， 2 6 7 Bに示すように隣合う領域の両端部で正弦波状に変化する積算露光量分布が得られて、全体として直線 2 6 7に示すような平坦な露光量分布が得られる。一方、正弦波を折り返したような状態で移動させたときには、図 2 1 ( c ) の曲線 2 6 8 A , 2 6 8 Bに示すように隣合う領域の両端部で正弦波を折り返した状態で変化する積算露光量分布が得られて、全体として直線 2 6 8に示すような平坦な露光量分布が得られる。

また、上記のようにほぼ正弦波状の軌跡に合わせて高精度にマス夕一レチクル 2 5 1 A及びガラス基板 2 5 9を移動させるためには、図 1 4 のレチクルステージ 2 1 4及びウェハステージ 2 2 0をフィードフォヮード制御で駆動すると共に、レーザ干渉計 2 1 6 , 2 2 2でモニタされる残留誤差のみをフィードバック制御で補正するようにすればよい。更に、走査露光のための同期制御と前記振動制御とを同じァクチユエ一夕で行うことが困難な場合は、別のァクチユエ一夕に分けてもよい。その場合は、お互いに悪影響を及ぼさないように、各ァクチユエ一夕にカウン夕ーウェイト機構やリアクションキャンセル機構を搭載することが望ましい。

上記の実施の形態では、非走査方向に対して重ね合わせ部を設ける場合につき説明したが、走査露光方式で図 1 5に示すように、 2次元的に重ね合わせ露光を行うことも可能である。このためには、走査方向の開始時と終了時とに図 1 4の可動ブラインド 2 1 1を用いて照明領域の幅を制御するか、又は照明光の照度自体を制御すればよい。これによつて、走査方向の露光量分布も台形状にすることができる。

なお、この第 3の実施の形態の露光方法を第 1の実施の形態でレチクルを製造する場合に適用してもよい。また、上記の第 1の実施の形態の図 9〜図 1 3に関する部分を除いて、上記の各実施の形態における「つなぎ露光」は、隣接するパターン同士のつなぎ部、即ち実際に重ね合わされるパターン部の有無には関係が無レ^ 言い換えれば、第 1パターンが転写される基板上の第 1領域と、第 2パターンが転写される基板上の第 2領域とが部分的に重畳されている場合には、実際に重ね合わされるパターン（つなぎ部）の有無にかかわらず「つなぎ露光」と呼ぶ。

また、上記の各実施の形態においては、レチクルステージ上に複数枚のマスタ一レチクルを載置しておき、レチクルステージの駆動によって必要なマス夕一レチクルを露光位置に移動してもよい。これによつて、マスターレチクルの交換時間を短縮することができる。特に、走査露光方式の露光装置では、走査露光時にマスターレチクルが移動される方向 (走査方向）に沿って、レチクルステージ上に複数枚のマスターレチクルを並べて保持するようにしてもよい。

更に、上記の各実施の形態では、オプティカル ·インテグレー夕（ホモジナイザ一）としてフライアイレンズを使用するものとしたが、その代わりにロッドインテグレー夕を用いてもよく、更にはフライアイレンズ及びノ又はロッドインテグレー夕を 2段以上配置してもよい。また、照明条件を変更するために、切り換えレポルバ 5 (図 2 ) 又は絞り可変板 2 0 5 (図 1 4 ) を用いるものとしたが、その代わりに、あるいはそれと併用して、そのオプティカル ·インテグレー夕よりも光源側に配置される光学素子（アキシコン、ズームレンズなど）を移動して照明光の強度分布を変更するようにしてもよい。なお、投影光学系は屈折系、反射系、又は反射屈折系の何れであってもよい。

また、上記の各実施の形態において、ワーキングレチクルは反射型又は透過型の何れであってもよく、その基板材料も前述の合成石英、フッ素をド一プした石英、シリコンウェハなどに限定されるものではなく任意でよい。更に、その基板材料のサイズも 6インチ、 9インチなどに限定されるものではなく任意で構わない。

また、上記の各実施の形態は、紫外光を使用する投影露光装置用の透過型のワーキングレチクルを製造する場合につき説明したが、本発明は、軟 X線等の波長 5〜 5 0 n m程度の極端紫外光（E U V光）を用いる露光装置用の反射型のワーキングレチクルを製造する場合にも適用できる。更に、本発明は電子線描画装置用のメンブレン構造の実露光用のマスクを製造する場合にも適用できる。

また、上記のワーキングレチクルを製造するために使用する露光装置としては、光学式の投影露光装置の他に、例えばセルプロジェクシヨン方式の電子線を偏向して露光を行う電子線露光装置を使用してもよい。この電子線露光装置では、電子線を偏向する際に収差が発生することから、非走査方向に狭い領域しか露光できない場合がある。その場合、上記の実施の形態では、マスク及び基板を同期して非走査方向に移動するのみで、その電子線をセルに整形するためのアパーチャ部やセル部を同期して駆動する必要はないため、簡単な構成で非走査方向に広い領域の露光を行うことができるという利点がある。

また、本発明は、半導体デバイス等を製造する際に、例えばウェハ上の各ショット領域の回路パターンを露光する工程で、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露光する場合にも適用することができる。これによつて、より応答速度等に優れた高機能のデバイスを製造できる。

なお、上記の実施の形態の露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置にも適用することができる。また、露光装置の用途としてはマスク及び半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレート等に液晶表示素子パターンを露光する液晶用やプラズマディスプレイ用の露光装置や、薄膜磁気へッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。

そして、上記の各実施の形態の露光装置の露光用の照明光（露光ビーム）としては、 g線（436 nm) 、 i線（365 nm) 、 K r Fェキシマレーザ一（248 nm) 、 A r Fエキシマレ一ザ（ 1 93 nm) 、 F₂ レーザ（ 1 57 nm) 、又は A r ₂ レーザ光（波長 1 26 nm) 等のみならず、 D F B半導体レーザ又はファイバレ一ザから発振される赤外域又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（E r) (又はエルビウムとイッテルビウム（Yb) の両方）がドープされたファイバ —アンプで増幅し、かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。また、露光ビームとして EUV光を用いる場合には、マスタ一レチクルとしては反射型のレチクルが使用されると共に、投影光学系としては、一例として複数枚（例えば 3〜8枚程度）の反射光学素子のみからなり、物体面側が非テレセントリックで像面側がテレセントリックとなる反射系が使用される。

さらに、露光ビームとして X線や電子線等の荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンへキサポライト（L aB₆ ) 、タンタル（T a) を用いることができる。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでもいい。

なお、投影光学系としては、エキシマレーザ等の遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石等の遠紫外線を透過する材料を用い、 A r 2 レーザや X線を用いる場合は反射屈折系又は屈折系の光学系にし（レチクルも反射型タイプのものを用いる）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズ及び偏向器からなる電子光学系を用いればいいなお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。

また、複数のレンズから構成ざれる照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をすると共に、多数の機械部品からなるレチクルステージやウェ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、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより上記の実施の形態の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。

そして、マスクを製造する場合の他に例えば半導体デバイスを製造する場合にも上記の実施の形態の露光方法が適用できる。例えば半導体デバイスは、デバイスの機能 ·性能設計を行うステップ、このステップに基づいたレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウェハを制作するステップ、前述した実施の形態の露光装置（露光方法）によりレチクルのパターンをウェハに露光するステップ、デバイス組み立てステツプ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検查ステップ等を経て製造される。

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。また、それぞれ明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む 1 9 9 8年 6月 1 7日付け提出の日本国特許出願第 1 0— 1 6 9 7 2 1号、及び 1 9 9 8年 1 0月 1 3日付け提出の日本国特許出願第 1 0— 2 9 0 1 8 1号の全ての開示内容は、そつくりそのまま引用して本願に組み込まれている。産業上の利用の可能性

本発明の第 1のマスクの製造方法によれば、投影露光装置の露光光を透過させない感光材料を用いていると共に、転写用のパターンを拡大したパターンを描画しているため、転写用のパターンが形成されたマスクを短時間に、かつ高精度に製造できる利点がある。

また、本発明の第 2のマスクの製造方法によれば、転写用のパターンを既存パターン部と新規形成用パターン部とに分割しているため、種々の回路ュニッ卜を所定の位置関係で配置して、これらの間を配線パ夕一ン等でつなぐことによって形成できるパターンを有するマスクを、短時間に製造できる利点がある。

また、本発明の第 3のマスクの製造方法によれば、画面継ぎを行いながら露光する際に所定の重なり部を設けているため、大面積で微細な転写用のパターンが形成されたマスクを短時間に、かつ高精度に製造できる利点がある。

本発明の第 1の投影露光方法によれば、露光中にマスクパターンを移動させているため、照明光学系の機構を複雑化することなく、そのマスクパターンの重ね合わせ部の露光量を外側ほど低くすることができる。従って、複数枚のマスクパターンの像の境界部での全体の露光量のむらが小さくなる。また、そのマスクパターンと基板とを同期して移動させることで、それら複数枚のマスクパターンの像の境界部の継ぎ誤差が小さくなる。

次に本発明の第 2の投影露光方法によれば、走査露光中にマスクパ夕 —ンと基板とを同期して移動しているため、複数枚のマスクパターンの像の境界部の継ぎ誤差が小さくなる。また、そのマスクパターンを非走查方向にも移動させることによって、その境界部の近傍の露光量のむらを小さくできる。

また、本発明の投影露光装置によれは本発明の投影露光方法が実施でさる。また、本発明のデバイスの製造方法によれば、マスク又は種々のデバイスを小さい継ぎ誤差で高精度に製造できる。

Claims

請求の範囲

1 . 転写用のパターンが形成されて所定の露光ビームに照射されるマスクの製造方法において、

前記転写用のパターンを拡大した原版パターンの設計データを作成し、少なくとも一枚の第 1の基板上に所定の波長域の光を吸収する色素が混入された感光材料を塗布して、前記第 1の基板上に前記原版パターンの少なくとも一部を描画する第 1工程と、

前記第 1の基板上の前記感光材料を現像する第 2工程と、

前記第 1の基板をそれぞれ前記第 2工程で残された感光材料をマスクパターンとする親マスクとして、前記感光材料で吸収される波長域の照明光を露光ビームとして縮小投影を行う投影露光装置を用いて、前記親マスクのパターンの縮小像を前記マスクとなる第 2の基板上に継ぎ合わせて露光する第 3工程と、

を有することを特徴とするマスクの製造方法。

2 . 転写用のパターンが形成されたマスクの製造方法において、前記転写用のパターンの設計デ一夕に基づいて、前記転写用のパターンを既存パターン部と新規形成用パターン部とに分割する第 1工程と、

前記新規形成用パターン部のパターンに対応する原版パターンを第 1 の基板上に描画して第 1の親マスクを作成する第 2工程と、

前記既存パターン部のパターンに対応する原版パターンが形成されているマスクを第 2の親マスクとして、前記第 1及び第 2の親マスクのパターンの像を継ぎ合わせながら前記マスクとなる第 2の基板上に露光する第 3工程と、を有することを特徴とするマスクの製造方法。

3 . 所定の線状パターンを含む転写用のパターンが形成されたマスクの製造方法において、前記転写用のパターンの拡大パターンを前記線状パターンの中間部に対応する位置を境界部として複数の親パターンに分割し、

該複数の親パターンの縮小像を前記マスクとなる基板上に継ぎ合わせて投影露光するに際して、

複数の前記親パターン中の前記線状パターンの境界部に対応する部分に長手方向に所定幅の重なり部を設けると共に、該重なり部にそれぞれ先端部の広いテ一パ部を設けたことを特徴とするマスクの製造方法。

4 . 所定のパターンを複数枚のマスクパターンに分割し、該複数枚のマスクパターンの像を投影光学系を介して画面継ぎを行いながら基板上に露光することによって、前記所定のパターンの全体の像を前記基板上に転写する投影露光方法であって、

前記所定のパターンを前記複数枚のマスクパターンに分割する際に隣接する 2つのマスクパターンの境界部にそれぞれ重複部よりなる重ね合わせ部を設けておき、

前記複数枚のマスクパターンの各マスクパターンの像を前記投影光学系を介して前記基板上に露光する際に、

該マスクパターン中で前記投影光学系に対して固定された所定の視野内のパターンの像を前記投影光学系を介して前記基板上に露光すると共該マスクパターンと前記基板とを前記視野に対して該マスクパターンの前記重ね合わせ部の幅及び露光時間に応じて同期して移動させることを特徴とする投影露光方法。

5 . 所定のパターンを複数枚のマスクパターンに分割し、該複数枚のマスクパターンの像を投影光学系を介して画面継ぎを行いながら基板上に露光することによって、前記所定のパターンの全体の像を前記基板上に転写する投影露光方法であって、前記所定のパターンを少なくとも所定方向に沿って前記複数枚のマスクパターンに分割すると共に、前記所定方向に隣接する 2つのマスクパ夕一ンの境界部にそれぞれ重複部よりなる重ね合わせ部を設けておき、前記複数枚のマスクパターンの各マスクパターンの像を前記投影光学系を介して前記基板上に露光する際に、

該マスクパターン中で前記投影光学系に対して固定されて前記所定方向に長い視野内のパターンの像を前記投影光学系を介して前記基板上に露光した状態で、前記視野に対して該マスクパターンと前記基板とを実質的に前記所定方向に直交する方向に前記投影光学系の投影倍率と同じ速度比で同期して走査しつつ、

該マスクパターンと前記基板とを前記視野に対して該マスクパターンの前記重ね合わせ部の幅及び露光時間に応じて前記所定方向に同期して移動させることを特徴とする投影露光方法。

6 . マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に露光する投影露光装置において、

前記投影光学系は所定の視野内の前記マスクのパターンの像を前記基板上に露光する光学系であり、

前記マスクを保持して所定方向に移動自在のマスクステージと、前記基板を保持して前記所定方向を含む二次元方向に移動自在の基板ステージと、

前記マスクの前記視野内のパターンの像が前記投影光学系を介して前記基板上に露光されている際に、前記マスクステージ及び前記基板ステージを駆動して前記マスクのパターンの端部が前記視野から所定幅だけはみ出すように、前記マスクと前記基板とを同期して前記所定方向に移動させる制御系と、を有することを特徴とする投影露光装置。

7 . マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に露光する投影露光装置において、

前記投影光学系は所定方向に長い視野内の前記マスクのパターンの像を前記基板上に露光する光学系であり、

前記マスクを保持して前記所定方向及び該所定方向に実質的に直交する方向に移動自在のマスクステージと、

前記基板を保持して前記所定方向を含む二次元方向に移動自在の基板ステーンと、

前記マスクの前記視野内のパターンの像が前記投影光学系を介して前記基板上に露光されている際に、前記マスクステージ及び前記基板ステ —ジを駆動して前記マスク及び前記基板を前記所定方向に実質的に直交する方向に同期して移動させると共に、前記マスクのパターンの端部が前記視野から所定幅だけはみ出すように、前記マスクと前記基板とを同期して前記所定方向に移動させる制御系と、を有することを特徴とする

8 . 請求の範囲 4又は 5記載の投影露光方法を用いてデバイスパターンをワークピース上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。