JP2000223406A

JP2000223406A - 露光装置および露光方法

Info

Publication number: JP2000223406A
Application number: JP11025632A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kato; 正紀加藤; Kazuhiko Hori; 和彦堀
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】各単位露光領域への露光に際して重複露光領
域における実際の露光光量の分布が減光領域で発生する
回折光に起因して所望の分布よりも低下することを実質
的に回避する。【解決手段】照明領域規定手段（９）は、照明光を透
過させるための透光領域と、照明光の透過を遮るための
遮光領域と、透光領域と遮光領域との間に形成され透光
領域から遮光領域にかけて透過率が次第に低くなる減光
領域とを有する。減光領域は、該減光領域を通過した照
明光が光量損失することにより減光領域に対応する感光
性基板（１５）上での領域において発生する光量分布ま
たは照度分布の変化を補正するように所定の透過率分布
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光装置および露光
方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子等の製造に
用いられる露光装置であって、感光性基板上において単
位マスクパターンを部分的に重ね合わせることによって
大面積のパターンを形成する露光装置、いわゆる画面合
成を行う露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の露光装置では、露光対象
となる感光性基板の大型化に対処するために、感光性基
板の露光領域を複数の単位露光領域に分割し、各単位露
光領域に対する露光を複数回に亘って繰り返し、最終的
に所望の大面積を有するパターンを合成する手法、すな
わち画面合成の手法が用いられている。画面合成を行う
場合、パターン投影用のマスクの描画誤差、投影光学系
のディストーション、感光性基板を位置決めするステー
ジの位置決め誤差等に起因して、各単位露光領域の境界
位置においてパターンの切れ目が発生し易い。そこで、
パターンの切れ目の発生を防止するために、各単位露光
領域の境界を微少量だけ重ね合わせることによって、換
言すると各単位露光領域を部分的に重ね合わせることに
よって、画面合成のための露光を行っている。

【０００３】しかしながら、各単位露光領域を部分的に
重ね合わせると、重ね合わせた露光領域（以下、「重複
露光領域」という）の露光光量が重複露光領域以外の露
光領域（以下、「非重複露光領域」という）の２倍（４
重複露光領域では４倍）になり、感光剤の特性およびパ
ターン性状によってはパターンの継ぎ目部分の線幅が大
きく変化することになる。また、画面合成を行うと、隣
接する２つの単位露光領域の間の相対位置ずれによって
パターンの継ぎ目部分に段差が発生して、製造デバイス
の特性が損なわれることがある。さらに、画面合成され
た単層のパターンを多層に重ね合わせる工程において各
層のパターン形成を異なる露光装置に分担させた場合、
各露光装置のレンズディストーションやステージの位置
決め誤差の相違によって、各層における単位露光領域の
重ね合わせ誤差がパターンの継ぎ目部分で不連続に変化
することになる。この場合、特にアクティブマトリック
ス液晶デバイスでは、パターン継ぎ目部分でコントラス
トが不連続に変化して、デバイスの品質が低下すること
になる。

【０００４】特開平６−２４４０７７号公報および特開
平７−２３５４６６号公報には、以上のような画面合成
上の不都合を解決する露光装置が開示されている。これ
らの公報に記載された露光装置では、マスクとほぼ共役
な位置に配置されてマスクの照明領域を規定するための
マスクブラインドに透過率が１００％から０％まで線形
的に変化する減光領域を数ｍｍの幅に亘って形成してい
る。そして、この減光領域の作用により、重複露光領域
と非重複露光領域とで露光光量がほぼ等しくなるように
構成している。特に上述の特開平７−２３５４６６号公
報に開示された露光装置では、露光装置の限界解像力以
下の大きさのドット状の微小遮光部を所定の密度分布に
したがって形成することによって減光領域を形成してい
る。すなわち、減光領域における微小遮光部の密度分布
は、透光領域側から遮光領域側へ向かって線形的に増大
するように設定されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−２３５４６６号公報に開示されているように、光の
透過率が１００％であるガラス基板上において光の透過
率が０％であるドット状の微小遮光部（たとえばクロム
（Ｃｒ）パターン）の密度を変化させて減光領域を形成
した場合、密度の高い領域と密度の低い領域とでは微小
遮光部のピッチの差が大きく、この微小遮光部のピッチ
に依存して照明光学系にて取り込める回折光（散乱光）
と取り込めない回析光（散乱光）との差が生じる。その
結果、透過率が０％から１００％まで線形的に変化する
ようにドット状の微小遮光部を所定の密度分布にしたが
って形成した場合であっても、すなわち減光領域におい
て透過率を０％から１００％まで線形変化させた場合で
あっても、この減光領域を介してマスクや感光性基板上
に形成される光量分布（露光光量分布）または照度分布
は所望の直線的な分布から外れてしまう。

【０００６】また、微小遮光部が形成されている減光領
域で起こる照明光の回折（散乱）に起因して、減光領域
を介した光がマスクを照明する照明光の開口数（ＮＡ）
と透光領域を介した光がマスクを照明する照明光の開口
数とが異なってしまう。その結果、この照明ＮＡの違い
により、減光領域を介した照明光が感光性基板上におい
て転写像を形成する重複露光領域と透光領域を介した照
明光が転写像を形成する非重複露光領域との間で像の変
化が発生してしまう。換言すると、照明ＮＡの違いによ
り、感光性基板上に露光されるマスクパターン像が局所
的に変化することになる。

【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、各単位露光領域への露光に際して重複露光領
域における実際の露光光量の分布が減光領域で発生する
回折光に起因して所望の分布よりも低下することを実質
的に回避することのできる露光装置および露光方法を提
供することを目的とする。また、マスクを照明する照明
光の開口数の違いに起因して重複露光領域と非重複露光
領域との間で像が局所的に大きく変化することのない露
光装置および露光方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、転写用のパターンが形成さ
れたマスクを所定の照明光で照明するための照明光学系
と、該照明光学系の光路中において前記マスクと光学的
に共役な位置から前記照明光学系の光軸に沿って所定距
離だけ間隔を隔てて配置されて前記マスクの照明領域を
規定するための照明領域規定手段とを備え、感光性基板
上において部分的に重なり合う複数の単位露光領域のそ
れぞれに前記マスクのパターンの像を順次露光する露光
装置において、前記照明領域規定手段は、前記照明光を
透過させるための透光領域と、前記照明光の透過を遮る
ための遮光領域と、前記透光領域と前記遮光領域との間
に形成され前記透光領域から前記遮光領域にかけて透過
率が次第に低くなる減光領域とを有し、前記減光領域
は、該減光領域を通過した照明光が光量損失することに
より前記減光領域に対応する前記感光性基板上での領域
において発生する光量分布または照度分布の変化を補正
するように所定の透過率分布を有することを特徴とする
露光装置を提供する。

【０００９】第１発明の好ましい態様によれば、前記減
光領域の透過率の分布は、前記減光領域に対応する前記
感光性基板上での領域において形成される光量分布また
は照度分布が１００％から０％までほぼ線形的に変化す
るように設定されている。また、前記減光領域は、非線
形的に変化する透過率分布を有することが好ましい。

【００１０】また、第１発明の好ましい態様によれば、
前記照明光学系は、前記照明領域規定手段の位置と前記
マスクの位置とを光学的にほぼ共役に結ぶためのリレー
光学系と、該リレー光学系の光路中に配置された開口絞
りとを有する。この場合、前記開口絞りは、前記マスク
のパターン像を前記感光性基板上に形成する投影光学系
の入射瞳面とほぼ共役な位置に配置されていることが好
ましい。また、前記開口絞りは、前記透光領域を介した
光が前記マスクを照明する照明光の開口数と前記減光領
域を介した光が前記マスクを照明する照明光の開口数と
の比が０．５以上で且つ２以下となるように設定されて
いることが好ましい。

【００１１】さらに、第１発明の好ましい態様によれ
ば、前記減光領域は、前記照明光がほぼ１００％透過す
る透過部と、前記照明光の透過をほぼ１００％遮る微小
遮光部とから構成されているか、あるいは膜厚に応じて
透過率の変化する薄膜によって覆われ、該薄膜の厚さは
段階的に変化するように構成されている。なお、前者の
場合、前記減光領域において、前記微小遮光部は所定の
大きさを有するドット状に形成され、該ドット状の微小
遮光部は所定の密度分布にしたがって形成されている
か、あるいは前記減光領域において、前記微小遮光部
は、前記遮光領域と前記減光領域との境界線に沿って延
びた底辺と前記透光領域と前記減光領域との境界線上の
頂点とを有する三角形状に形成され、該三角形状の微小
遮光部は前記境界線に沿って所定のピッチで形成されて
いることが好ましい。さらに、後者の場合、前記三角形
状の微小遮光部の少なくとも一方の斜辺部分は階段状に
形成されていることが好ましい。

【００１２】また、第１発明の好ましい態様によれば、
前記照明領域規定手段は、前記透光領域、前記遮光領域
および前記減光領域がそれぞれ形成された複数のブライ
ンド部材を有し、前記複数の単位露光領域の各々の露光
に際して前記複数のブラインド部材の各々を前記照明光
学系の光軸を横切る所定方向に沿って常に移動させる。

【００１３】また、本発明の第２発明では、転写用のパ
ターンが形成されたマスクを所定の照明光で照明する際
に前記マスクと光学的にほぼ共役な位置に配置されたブ
ラインド部材によって前記マスクの照明領域を規定し、
前記マスクの前記照明領域に形成されたパターンの像を
感光性基板上において部分的に重なり合う複数の単位露
光領域に順次露光する露光方法において、前記ブライン
ド部材は、前記照明光を透過させるための透光領域と、
前記照明光の透過を遮るための遮光領域と、前記透光領
域と前記遮光領域との間に形成され前記透光領域から前
記遮光領域にかけて透過率が次第に低くなる減光領域と
を有し、前記減光領域を通過した照明光が光量損失する
ことにより前記減光領域に対応する前記感光性基板上で
の領域において発生する光量分布または照度分布の変化
を補正するように所定の透過率分布を前記減光領域に付
与し、前記複数の単位露光領域の各々への露光におい
て、前記所定の透過率分布を有する前記減光領域を介し
た照明光により、前記感光性基板上において前記所望の
分布にしたがって変化する光量分布または照度分布を得
ることを特徴とする露光方法を提供する。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明では、たとえばブラインド
部材のような照明領域規定手段において、照明光を透過
させるための透光領域と、照明光の透過を遮るための遮
光領域と、透光領域から遮光領域にかけて透過率が次第
に低下する（たとえば１００％から０％まで変化する）
減光領域とが形成されている。そして、減光領域を通過
した照明光が光量損失することにより減光領域に対応す
る感光性基板上での領域において発生する光量分布また
は照度分布の変化を補正するように、減光領域の透過率
分布を設定している。

【００１５】具体的には、各単位露光領域への露光にお
いて減光領域を介した照明光のうち途中の光学系に遮ら
れることなく感光性基板に達する光による実際の露光光
量を所望の分布にしたがって変化させるために、たとえ
ば１００％から０％までほぼ線形的に変化させるため
に、所望の露光光量分布に応じて幾何学的に求められる
透過率分布よりも減光領域の透過率分布を若干大きく設
定している。ここで、所望の露光光量分布に応じて幾何
学的に求められる透過率分布とは、所望の露光光量分布
にそのまま対応する透過率分布であって、所望の露光光
量分布が１００％から０％までの線形分布である場合、
幾何学的に求められる透過率分布は１００％から０％ま
での線形分布を意味する。

【００１６】したがって、本発明の構成により、たとえ
ば照明光が減光領域を通過する際に発生する回折光のう
ち照明光学系の光路中または投影光学系の光路中におい
て遮られる光の影響を補うことができる。この目的のた
めに、ブラインド部材の位置とマスクの位置とを光学的
にほぼ共役に結ぶためのリレー光学系の光路中に開口絞
りを配置し、この開口絞りの作用により、照明光が減光
領域を通過する際に発生する回折光を照明光の通過点の
光軸からの距離に依存することなくほぼ一様に遮光する
ことが好ましい。

【００１７】こうして、本発明では、各単位露光領域へ
の露光において、減光領域を介した照明光による実際の
露光光量の分布を、たとえば１００％から０％までほぼ
線形的に変化させることができる。したがって、減光領
域を介して２回に亘って露光が行われる重複露光領域の
実際の露光光量を非重複露光領域の露光光量とほぼ一致
させることができ、重複露光領域と非重複露光領域との
間で露光光量ムラがほとんど発生しない。その結果、本
発明では、感光性基板上で画面合成により形成された大
面積のパターンにおいてパターン継ぎ目に欠陥のない良
好なデバイスを製造することができる。

【００１８】また、本発明では、リレー光学系の光路中
に配置された開口絞りの作用により、透光領域を介した
光がマスクを照明する照明光の開口数と減光領域を介し
た光がマスクを照明する照明光の開口数との比を所定の
範囲に、たとえば０．５〜２の範囲に設定することがで
きる。その結果、減光領域を介した照明光が感光性基板
上において転写像を形成する重複露光領域と透光領域を
介した照明光が転写像を形成する非重複露光領域との間
で像の局所的な変化が大きく発生することなく、画面合
成のための良好な露光を行うことができる。

【００１９】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の実施例にかかる露光装置の構
成を概略的に示す図である。本実施例では、液晶表示素
子の製造に用いられる投影露光装置に本発明を適用して
いる。図１では、投影光学系１４の光軸ＡＸに平行にＺ
軸が、光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に平行
にＸ軸が、光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に
垂直にＹ軸がそれぞれ設定されている。

【００２０】図１に示す投影露光装置は、たとえば超高
圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は、
回転楕円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点
位置に位置決めされている。したがって、光源１から射
出された照明光束は、ミラー３を介して、楕円鏡２の第
２焦点位置Ｐ１に光源像を形成する。楕円鏡２の第２焦
点位置Ｐ１に形成された光源像からの光束は、コレクタ
ーレンズ４によりほぼ平行な光束に変換された後、所望
の波長域の光束のみを透過させる波長選択フィルター５
に入射する。波長選択フィルター５を介して選択された
露光波長の光（たとえばｇ線（４３６ｎｍ）またはｉ線
（３６５ｎｍ）など）は、フライアイインテグレーター
６に入射する。

【００２１】フライアイインテグレーター６は、多数の
正レンズエレメントをその中心軸線が光軸ＡＸに沿って
延びるように縦横に配列することによって構成されてい
る。したがって、フライアイインテグレーター６に入射
した光束は、多数のレンズエレメントにより波面分割さ
れ、フライアイインテグレーター６の後側焦点面（すな
わち射出面の近傍）にレンズエレメントの数と同数の光
源像からなる二次光源を形成する。すなわち、フライア
イインテグレーター６の後側焦点面には、実質的な面光
源が形成される。

【００２２】二次光源からの光束は、フライアイインテ
グレーター６の後側焦点面の近傍に配置された開口絞り
７により制限された後、第１リレーレンズ８に入射す
る。なお、開口絞り７は、後述する投影光学系１４の入
射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、照明に寄
与する二次光源の範囲を規定するための可変開口部を有
する。開口絞り７は、この可変開口部の開口径を変化さ
せることにより、照明条件を決定するσ値（投影光学系
１４の瞳面の開口径に対するその瞳面上での光源像の口
径の比）を所望の値に設定する。

【００２３】第１リレーレンズ８を介して集光された光
束は、後述するマスク１３の照明領域を規定するための
マスクブラインド９に入射する。なお、マスクブライン
ド９は後述するように一対のブラインド部材を有し、こ
の一対のブラインド部材はマスク１３と光学的に共役な
位置から光軸ＡＸに沿って所定距離だけ間隔を隔てて配
置されている。照明領域規定手段としてのマスクブライ
ンド９の構成および作用については後述する。マスクブ
ラインド９を介した光束は、ブラインドリレー系（１
０、１１）およびブラインドリレー系の光路中に配置さ
れた折り曲げミラー１２を介して、所定の転写パターン
が形成されたマスク１３を重畳的に照明する。

【００２４】ここで、ブラインドリレー系は、折り曲げ
ミラー１２よりも光源側に配置された前側レンズ１０
と、折り曲げミラー１２よりもマスク側に配置された後
側レンズ１１とからなる。そして、前側レンズ１０の後
側（マスク側）焦点面の近傍には開口絞り１７が配置さ
れている。したがって、この開口絞り１７は、フライア
イインテグレーター６の後側焦点面の近傍に配置された
開口絞り７と光学的にほぼ共役な位置に配置されている
ことになる。また、開口絞り１７は、開口絞り７の開口
部よりも光学的に若干大きい開口部を有する。これは、
フライアイインテグレーター６と開口絞り７とを光軸Ａ
Ｘに垂直な面に沿って一体的に偏心させることによって
照明光学系のテレセントリシティを調整する場合に、開
口絞り１７が対応することができるようにするためであ
る。

【００２５】マスク１３を透過した光束は、投影光学系
１４を介して、感光性基板であるプレート１５に達す
る。こうして、プレート１５上の単位露光領域には、マ
スク１３のパターン像が形成される。ここで、投影光学
系１４の入射瞳面の近傍には、開口絞り１８が配置され
ている。また、上述したように、開口絞り７と投影光学
系１４の入射瞳面とがほぼ共役に配置されているので、
投影光学系１４の入射瞳面上に二次光源の像が形成さ
れ、マスク１３およびプレート１５がいわゆるケーラー
照明される。

【００２６】なお、プレート１５は、投影光学系１４の
光軸ＡＸに対して垂直な平面（ＸＹ平面）内において二
次元的に移動可能なプレートステージ１６上に支持され
ている。したがって、プレートステージ１６をひいては
プレート１５を二次元的に移動させながら順次露光を行
うことにより、プレート１５の各単位露光領域にマスク
１３のパターンを逐次転写することができる。なお、図
１に示すように、マスク１３はマスクステージＭＳによ
って保持されており、このマスク１３は、マスク交換装
置ＭＣによって別の転写用パターンが形成された別のマ
スクに交換可能である。また、プレートステージ１６
は、駆動装置ＰＳＤによって２次元的に移動可能であ
り、また、マスクブラインド９は、ブラインド駆動系
（２３、２４）によって移動可能である。そして、マス
ク交換装置ＭＣ、駆動装置ＰＳＤおよびブラインド駆動
系（２３、２４）の駆動は、制御装置ＣＳによって制御
されている。図１において不図示ではあるが、プレート
ステージ１６の位置は、Ｘ方向及びＹ方向の位置を計測
する干渉計等の位置検出装置にて検出され、この位置検
出装置からの位置情報は制御装置ＣＳへ入力されてい
る。このため、制御装置ＣＳは、プレートステージ１６
の位置を計測する位置検出装置からの位置情報に基づい
て駆動装置ＰＳＤの駆動量を制御している。

【００２７】図２は、図１のマスクブラインド９の要部
構成を示す拡大斜視図であって、光軸ＡＸに沿って光源
側からマスクブラインド９を構成する一対のブラインド
部材を見た図である。図２に示すように、マスクブライ
ンド９は、ＹＺ平面に平行なプレート状に形成された透
明なガラス基板からなるブラインド部材２１および２２
を備えている。一対のブラインド部材２１および２２
は、マスク１３のパターン面と共役な面と光軸ＡＸとの
交点Ｐ２を中心として光軸ＡＸに沿って等しい間隔を隔
てて配置されている。

【００２８】また、ブラインド部材２１および２２の対
向する面には、遮光領域２１ａおよび２２ａと、減光領
域２１ｂおよび２２ｂとが形成されている。ここで、遮
光領域２１ａおよび２２ａは、露光光の透過をほぼ１０
０％遮る領域である。また、減光領域２１ｂおよび２２
ｂは、露光光に対して所定の透過率分布を有する領域で
ある。したがって、ブラインド部材２１および２２の対
向する面において遮光領域も減光領域も形成されていな
い領域（図２中白抜きの部分）は、露光光をほぼ１００
％透過させる透光領域２１ｃおよび２２ｃを構成してい
る。

【００２９】ブラインド部材２１では、透光領域２１ｃ
がＹ方向およびＺ方向に沿った矩形状に形成され、遮光
領域２１ａがＺ方向に沿って延びた矩形状部分とＹ方向
に沿って延びた矩形状部分とからなり全体的にＬ字型に
形成されている。なお、遮光領域２１ａは、透光領域２
１ｃの−Ｚ方向側および−Ｙ方向側に形成されている。
そして、透光領域２１ｃと遮光領域２１ａのＹ方向に沿
った矩形状部分との間には、Ｙ方向に沿って延びた矩形
状の減光領域２１ｂが形成されている。また、透光領域
２１ｃと遮光領域２１ａのＺ方向に沿った矩形状部分と
の境界線は、Ｚ方向に沿ったエッジパターン２１ｄを構
成している。一方、ブラインド部材２２は、ブラインド
部材２１と基本的に同じ構成を有するが、遮光領域２２
ａが透光領域２２ｃの＋Ｚ方向側および＋Ｙ方向側に形
成されている点が相違している。

【００３０】図３は、ブラインド部材の減光領域の構成
を示す図であって、光源側のブラインド部材２１の減光
領域２１ｂを光軸ＡＸに沿ってマスク側から見た拡大図
である。図３に示すように、ブラインド部材２１の減光
領域２１ｂには、ドット状の微小遮光部が所定の密度分
布にしたがって形成されている。さらに詳細には、図３
において矩形状の範囲３１で示す領域が１つの単位減光
領域を形成し、この単位減光領域３１のパターンがＹ方
向に沿って同じピッチ（単位減光領域３１の幅）で繰り
返されている。

【００３１】単位減光領域３１では、透光領域２１ｃか
ら遮光領域２１ａへ向かってすなわち−Ｚ方向に沿って
ドット状の微小遮光部の形成密度が増大している。換言
すると、単位減光領域３１において、露光光に対する透
過率は−Ｚ方向に沿って所定の分布にしたがって減少
し、さらにＹ方向に積算した積算透過率が透光領域２１
ｃから遮光領域２１ａへ−Ｚ方向に沿って１００％から
０％まで所定に分布にしたがって減少している。

【００３２】さらに詳細には、この積算透過率の分布
は、単位減光領域３１を介した照明光のうち途中の光学
系で遮られることなくプレート１５に達する光による実
際の露光光量が所望の分布（ここでは１００％から０％
への線形分布）にしたがって変化するように、露光光量
の所望の分布に応じて幾何学的に求められる透過率分布
（すなわち１００％から０％への線形分布）よりも大き
く設定されている。この点については、後に詳述する。

【００３３】なお、各微小遮光部はたとえばクロムのよ
うな遮光性の薄膜から構成され、その形状は矩形状（正
方形状または長方形状）であっても円形であってもよ
い。他方のブラインド部材２２の減光領域２２ｂも、ブ
ラインド部材２１の減光領域２１ｂと同様に形成されて
いる。

【００３４】ここで、図１を再び参照すると、マスクブ
ラインド９は、光源側のブラインド部材２１をＹ方向に
沿って移動させるための駆動系２３と、マスク側のブラ
インド部材２２をＹ方向に沿って移動させるための駆動
系２４とを備えている。このように、一対のブラインド
部材２１および２２をそれぞれ機械的に駆動するため
に、一対のブラインド部材２１と２２との間には数百μ
ｍの間隔が確保されている。

【００３５】図４は、４つのパターンを画面合成する場
合におけるプレート１５上の４つの単位露光領域ＥＡ１
〜ＥＡ４の配置およびその重なり合わせを示す図であ
る。また、図５は、プレート１５上の第１単位露光領域
ＥＡ１に露光する際のマスクブラインド９の動作を説明
する図であって、光軸ＡＸに沿って光源側からマスクブ
ラインド９を見た図である。さらに、図６は、マスク１
３のパターン面の構成を示す平面図である。

【００３６】図６に示すように、マスク１３のパターン
面には、転写用のパターンが描かれた矩形状のパターン
領域６１と、この矩形状のパターン領域６１を包囲する
遮光帯６２とが形成されている。遮光帯６２には、露光
光の透過をほぼ１００％遮るように、たとえばクロム膜
が蒸着されている。こうして、パターン領域６１と遮光
帯６２との間には、矩形状の遮光帯エッジ６３が形成さ
れている。なお、図６は、説明を簡単にするために、後
述する各単位露光領域（ＥＡ１〜ＥＡ４）ヘの露光のた
めの第１乃至第４のマスク（１３ａ〜１３ｄ）を纏めて
示しているが、第１マスク１３ａは、第１パターン領域
６１ａ、第１遮光帯６２ａおよび第１遮光帯エッジ６３
ａを有し、第２マスク１３ｂは、第２パターン領域６１
ｂ、第２遮光帯６２ｂおよび第２遮光帯エッジ６３ｂを
有している。また、第３マスク１３ｃは、第３パターン
領域６１ｃ、第３遮光帯６２ｃおよび第３遮光帯エッジ
６３ｃを有し、第４マスク１３ｄは、第４パターン領域
６１ｄ、第４遮光帯６２ｄおよび第４遮光帯エッジ６３
ｄを有している。以下、図４〜図６を参照して、第１単
位露光領域ＥＡ１、第２単位露光領域ＥＡ２、第３単位
露光領域ＥＡ３、および第４単位露光領域ＥＡ４の順に
行う各露光動作について説明する。

【００３７】まず、第１単位露光領域ＥＡ１への露光の
ために、第１単位露光領域ＥＡ１を形成すべき第１露光
用パターンが形成された第１マスク１３ａが、マスク交
換装置ＭＣによってマスクステージＭＳ上に設定され
る。第１単位露光領域ＥＡ１への露光では、マスク１３
ａに対して一対のブラインド部材２１および２２を図５
に示すような位置関係にしたがって初期的に位置決めす
る。すなわち、初期状態では、ブラインド部材２１の減
光領域２１ｂおよびエッジパターン２１ｄがマスク１３
ａのパターン領域６１ａ（図５では不図示）と重なり、
ブラインド部材２２の減光領域２２ｂおよびエッジパタ
ーン２２ｄがマスク１３ａの遮光帯６２ａ（図５では不
図示）と重なっている。第１単位露光領域ＥＡ１への露
光では、図５において実線で示す初期状態から、駆動系
２３によりブラインド部材２１を−Ｙ方向に、駆動系２
４によりブラインド部材２２を＋Ｙ方向に一定の速度で
移動させる。

【００３８】なお、露光に伴うブラインド部材２１およ
び２２の移動距離は、ブラインド部材２１（２２）の減
光領域２１ｂ（２１ｂ）の単位減光領域３１の幅（Ｙ方
向の長さ）のＮ倍（Ｎは正の整数：図３ではＮ＝２と仮
定している）となっている。こうして、感光性基板であ
るプレート１５上の第１単位露光領域ＥＡ１への露光が
行われる。ここで、第１単位露光領域ＥＡ１への露光に
際してブラインド部材２２の移動は必ずしも必要ではな
いが、ブラインド部材２２に付着した異物の転写の影響
を小さくするには、双方のブラインド部材を常に移動さ
せながら各単位露光領域への露光を行うことが好まし
い。

【００３９】図７は、プレート１５上の第１単位露光領
域ＥＡ１への露光状態を示す図である。図７に示す第１
単位露光領域ＥＡ１のうち、領域７１はブラインド部材
２１の減光領域２１ｂを通過した光によって露光された
領域であり、領域７２はブラインド部材２１のエッジパ
ターン２１ｄの露光中の通過領域によって規定される露
光領域であり、領域７１および領域７２以外の領域７３
はブラインド部材２１の透光領域２１ｃを通過した光に
よって露光された領域である。ここで、領域７３を画成
する４つの境界線のうち領域７１および領域７２に接し
ない境界線７３ａおよび７３ｂは、マスク１３ａの遮光
帯エッジ６３ａによって規定されることはいうまでもな
い。

【００４０】したがって、図７において線７４および７
５で示すように、露光領域７３における露光光量は一定
である。また、露光領域７２における露光光量は、エッ
ジパターン２１ｄが一定の速度で移動するため、露光領
域７３との境界から外縁に向かって線形的に減少する。
さらに、露光領域７１における露光光量も、減光領域２
１ｂが単位減光領域３１の幅の整数倍（この場合は２
倍）だけ移動するため、露光領域７３との境界から外縁
に向かって線形的に減少する。これは、前述したよう
に、単位減光領域３１の幅の整数倍の移動中における露
光領域７１の実際の積算露光光量が線形的に変化するよ
うに、単位減光領域３１における積算透過率の分布が本
発明にしたがって線形分布よりも若干大きく設定されて
いるからである。

【００４１】次いで、マスク交換装置ＭＣによって第１
マスク１３ａはマスクステージＭＳから取り出され、そ
の後、第２単位露光領域ＥＡ２への露光のために、第２
単位露光領域ＥＡ２を形成すべき第２露光用パターンが
形成された第２のマスク１３ｂが、マスク交換装置ＭＣ
によってマスクステージＭＳ上に設定される。このマス
ク交換動作と同時に、駆動装置ＰＳＤを介してプレート
ステージ１６を、ひいてはプレート１５を移動させた
後、第２単位露光領域ＥＡ２への露光を行う。第２単位
露光領域ＥＡ２への露光の初期状態では、ブラインド部
材２１の減光領域２１ｂおよびブラインド部材２２のエ
ッジパターン２２ｄがマスク１３ｂのパターン領域６１
ｂと重なり、ブラインド部材２２の減光領域２２ｂおよ
びブラインド部材２１のエッジパターン２１ｄがマスク
１３ｂの遮光帯６２ｂと重なっている。そして、駆動系
２３によりブラインド部材２１を−Ｙ方向に、駆動系２
４によりブラインド部材２２を＋Ｙ方向に一定の速度で
移動させる。なお、露光に伴うブラインド部材２１およ
び２２の移動距離は、第１単位露光領域ＥＡ１への露光
と同様である。

【００４２】さらに、マスク交換装置ＭＣによって第２
マスク１３ｂはマスクステージＭＳから取り出され、そ
の後、第３単位露光領域ＥＡ３への露光のために、第３
単位露光領域ＥＡ３を形成すべき第３露光用パターンか
形成された第３のマスク１３ｃが、マスク交換装置ＭＣ
によってマスクステージＭＳ上に設定される。このマス
ク交換動作と同時に、駆動装置ＰＳＤを介してプレート
１５を移動させた後、第３単位露光領域ＥＡ３への露光
を行う。第３単位露光領域ＥＡ３への露光の初期状態で
は、ブラインド部材２２の減光領域２２ｂおよびエッジ
パターン２２ｄがマスク１３ｃのパターン領域６１ｃと
重なり、ブラインド部材２１の減光領域２１ｂおよびエ
ッジパターン２１ｄがマスク１３ｃの遮光帯６２ｃと重
なっている。そして、駆動系２３によりブラインド部材
２１を−Ｙ方向に、駆動系２４によりブラインド部材２
２を＋Ｙ方向に一定の速度で移動させる。なお、露光に
伴うブラインド部材２１および２２の移動距離は、第１
単位露光領域ＥＡ１および第２単位露光領域ＥＡ２への
露光と同様である。

【００４３】最後に、マスク交換装置ＭＣによって第３
マスク１３ｃはマスクステージＭＳから取り出され、そ
の後、第４単位露光領域ＥＡ４への露光のために、第４
単位露光領域ＥＡ４を形成すべき第４露光用パターンか
形成された第４のマスク１３ｄが、マスク交換装置ＭＣ
によってマスクステージＭＳ上に設定される。このマス
ク交換動作と同時に、駆動装置ＰＳＤを介してプレート
１５をさらに移動させた後、第４単位露光領域ＥＡ４へ
の露光を行う。第４単位露光領域ＥＡ４への露光の初期
状態では、ブラインド部材２２の減光領域２２ｂおよび
ブラインド部材２１のエッジパターン２１ｄがマスク１
３ｄのパターン領域６１ｄと重なり、ブラインド部材２
１の減光領域２１ｂおよびブラインド部材２２のエッジ
パターン２２ｄがマスク１３ｄの遮光帯６２ｄと重なっ
ている。そして、駆動系２３によりブラインド部材２１
を−Ｙ方向に、駆動系２４によりブラインド部材２２を
＋Ｙ方向に一定の速度で移動させる。なお、露光に伴う
ブラインド部材２１および２２の移動距離は、第１単位
露光領域ＥＡ１〜第３単位露光領域ＥＡ３への露光と同
様である。

【００４４】こうして、プレート１５を二次元的に移動
させながら順次露光を行うことにより、プレート１５上
の４つの単位露光領域ＥＡ１〜ＥＡ４において、ほぼ一
定の露光光量を得ることができる。すなわち、重複露光
領域（図４中斜線で示す領域）４１〜４４とそれ以外の
非重複露光領域（図４中白抜きで示す領域）とでほぼ一
致した露光光量を得ることができる。なお、図４の４つ
の重複露光領域４１〜４４が重なり合う領域４５におい
ては４回の露光が行われ、この４重複露光領域４５では
露光光量分布にある程度の誤差が発生する。しかしなが
ら、各ブラインド部材の減光領域の単位減光領域の幅を
各ブラインド部材の露光移動量の１／Ｎに設定するとき
の正の整数Ｎをできるだけ大きく設定することにより、
４重複露光領域４５における露光光量分布の誤差を小さ
くすることができる。

【００４５】ところで、マスクブラインドが露光中に移
動しない場合、減光領域に形成するドット状の微小遮光
部の大きさを露光装置の限界解像力よりも小さくする必
要があった。具体的には、投影光学系の倍率を等倍と
し、投影光学系のＮＡを０．１とし、ブラインドリレー
系の倍率を４倍とし、マスクブラインド９の透光領域
（２１ｃ、２２ｃ）を介してマスクを照明する照明光学
系のＮＡを０．０５と設定すれば、マスクブラインド上
における照明ＮＡは０．２となる。つまり、露光波長を
ｇ線（波長λ＝４３６ｎｍ）とすれば、マスクブライン
ドの各ブラインド部材の減光領域上の微小遮光部のプレ
ート上に転写され得る臨界的な大きさＲは、以下の式
（１）で表される。Ｒ＝λ／２ＮＡ＝４３６×１０^-3／（２×０．２）≒１μｍ（１）

【００４６】すなわち、マスクブラインドが露光中に移
動しない場合、各ブラインド部材の減光領域上の微小遮
光部がプレート上に転写されないように構成するには、
１μｍよりも小さいドット状の微小遮光部を所定の密度
分布に沿って多数形成する必要がある。これに対し、本
実施例では、マスクブラインドが露光中に移動するとと
もに、各ブラインド部材がマスクと共役な位置から所定
距離だけ間隔を隔てて配置されているので、各ブライン
ド部材の減光領域上の微小遮光部の大きさが１μｍより
もある程度大きくても、実際の露光に際してその微小遮
光部がプレート上に転写されることはない。しかしなが
ら、なだらかな密度分布を、ひいてはなだらかな透過率
分布を形成するには、各ブラインド部材の減光領域上の
微小遮光部の大きさをなるべく小さくする方が望まし
い。そこで、本実施例では、パターニングの容易性およ
びコスト等も考慮し、各ブラインド部材の減光領域に形
成される各微小遮光部の大きさを２μｍとし、以下、減
光領域における光の回折の影響について説明する。

【００４７】簡単のため、各ブラインド部材の減光領域
に形成される微小遮光部のパターンが一次元的な周期性
を有する場合について考える。この場合、透過率が１０
％の領域では、透光部が２μｍで遮光部が１８μｍでピ
ッチが２０μｍのライン・アンド・スペースが形成され
る。また、透過率が２０％の領域では、透光部が２μｍ
で遮光部が８μｍでピッチが１０μｍのライン・アンド
・スペースが形成される。さらに、透過率が５０％の領
域では、透光部および遮光部がともに２μｍでピッチが
４μｍのライン・アンド・スペースが形成される。この
ようにパターニングされた減光領域では、微小遮光部に
より形成されるパターンにより回折光が発生する。

【００４８】この場合、発生するｍ次（ｍ≠０）の回折
光の回折角θm は、次の式（２）で表される。 sin θm ＝ｍ・λ／ｐ（２）ここで、ｍは回折次数であり、λは光の波長であり、ｐ
は微小遮光部からなるパターンのピッチである。減光領
域で発生した回折光のうち、ブラインドリレー系（１
０、１１）内に取り込まれる光のみが露光に寄与する照
明光（露光光）となり、ブラインドリレー系（１０、１
１）内に取り込まれない光の分だけマスク上およびプレ
ート上における照度が低下することになる。

【００４９】図８は、ブラインドリレー系の瞳面におけ
る回折光の位置を示す図である。図８（ａ）において、
実線で示す円８１は、ブラインドリレー系（１０、１
１）の瞳面の近傍に配置された開口絞り１７の開口部を
示している。また、円８１の内側において円８１と同心
的に実線で描かれた円８２は、減光領域を透過した０次
光を示している。さらに、破線で示す４つの円は、減光
領域で発生した回折光のうち、正の回折次数（ｍ＝１、
２、３、４）を有する各回折光を示している。同様に、
一点鎖線で示す４つの円は、減光領域で発生した回折光
のうち、負の回折次数（ｍ＝−１、−２、−３、−４）
を有する各回折光を示している。図８（ａ）に示すよう
に、ブラインドリレー系（１０、１１）の瞳面上におい
て各回折光の光束は０次光と同じ円で表され、回折次数
が４までの回折光の一部が開口絞り１７の開口部を介し
てブラインドリレー系（１０、１１）内に取り込まれる
が、回折次数が５以上の回折光は開口絞り１７によって
遮られブラインドリレー系（１０、１１）内に取り込ま
れることはない。

【００５０】また、図８（ａ）を参照すると、減光領域
を介した０次光は、開口絞り１７の開口部８１の中央を
通過することがわかる。さらに、減光領域を介した回折
光は、その回折次数が大きくなるほど開口絞り１７の開
口部８１の中心である光軸ＡＸから位置ずれした状態で
開口絞り１７へ入射することがわかる。その結果、図８
（ｂ）に示すように、０次光は光量損失なく開口絞り１
７の開口部８１を通過するが、ｎ次回折光（ｎ＝１〜
４）の場合にはその一部（図中斜線で示す部分）だけが
開口部８１を通過し、残部は開口絞り１７で遮られる。
そして、開口絞り１７でのｎ次回折光の光量損失は、回
折次数ｎの絶対値が大きくなるほど大きくなる。

【００５１】ここで、ブラインドリレー系の瞳面におけ
る各回折光の位置関係は、減光領域を通過する照明光の
通過点の光軸ＡＸからの距離に依存することなく不変で
ある。換言すると、ブラインドリレー系の瞳面の近傍に
配置された開口絞り１７を介して取り込まれる回折光の
次数（図８では４次の回折光まで）および各次数の回折
光の割合は、ブラインド部材が移動して回折光が発生す
る減光領域の位置が変化してもその変化に依存すること
がない。したがって、各回折光の強度および開口絞り１
７を介して取り込まれる各回折光の割合を求めることに
より、減光領域を介した光によるマスク上の実際の照度
分布を、ひいてはプレート上での実際の露光光量分布を
求めることができる。

【００５２】まず、ｍ次（ｍ≠０）の回折光の振幅Ａm
は、減光領域に形成された微小遮光部からなるパターン
のフーリエスペクトルを求めることにより、次の式
（３）で表される。Ａm ＝∫ f(x) ・ exp（−ｉ・２πｍ／ｐ・ｘ）ｄｘ（３）ここで、ｘは位置座標であり、ｆ（ｘ）は透過振幅分布
である。

【００５３】図９に示すように、減光領域のパターン
が、透過振幅分布ｆ（ｘ）＝０の微小遮光部と透過振幅
分布ｆ（ｘ）＝１の微小透光部との繰り返しパターンの
場合、上述の式（３）を次の式（４）に示すように変形
することができる。

【数１】Ａm ＝１／ｐ・∫ exp（−ｉ・２πｍ／ｐ・ｘ）ｄｘ＝１／π・ sin（ｍ・π・ｄ／ｐ）（４）ここで、ｄは、透過振幅分布ｆ（ｘ）＝０の微小遮光部
の大きさである。こうして、ｍ次（ｍ≠０）の回折光の
強度Ｉm は、その振幅Ａm を２乗することにより求ま
る。

【００５４】次に、開口絞り１７を介してブラインドリ
レー系内に取り込まれる各回折光の割合を求める。図８
（ｂ）に示すように、ブラインドリレー系内に取り込ま
れるｎ次回折光の割合は、開口絞り１７の開口部８１を
通過するｎ次回折光の光束部分（図中斜線で示す）の面
積と光束全体を表す円の全体面積との比として求められ
る。こうして、ここで求めた各回折光の割合と先に求め
た各回折光の強度Ｉm との積を算出し、各回折光に対し
て算出された積の総和を求めることにより、減光領域で
の光の回折に起因するブラインドリレー系での光束のケ
ラレを考慮した場合のマスク上またはプレート上におけ
る照明光の実際の強度を求めることができる。

【００５５】図１０は、減光領域での光の回折に起因す
るブラインドリレー系での光束のケラレを考慮した場合
の照明光の実際の強度と減光領域の透過率との関係につ
いてシミュレーションした結果を示す図である。なお、
このシミュレーションにおいて、マスクブラインドへの
入射光束のＮＡを０．２とし、ブラインドリレー系の瞳
面の近傍に配置された開口絞り１７を介して規定される
光束のＮＡを０．２５としている。また、図１０の縦軸
では、透過率が１００％である透光領域を介した照明光
の透過強度を基準として、減光領域を介した照明光の実
際の透過強度を規格化している。

【００５６】図１０を参照すると、減光領域のうち透過
率が５０％の領域を介した光によるプレート上の実際の
露光光量は、透光領域を介した光によるプレート上の露
光光量の約４３％である。したがって、減光領域を介し
て２回に亘って露光が行われる重複露光領域４２および
４４（図４参照）の実際の露光光量は、非重複露光領域
の露光光量の約８６％となり、重複露光領域と非重複露
光領域との間で露光光量ムラが発生することになる。

【００５７】以上のように、減光領域で発生した回折光
の一部がブラインドリレー系で遮られて露光に寄与しな
くなるため、減光領域における透過率に対して露光面に
おいて実際に得られる透過率（すなわち露光光量分布か
ら換算される透過率）は低くなる。そして、減光領域に
おける透過率に対する実際の透過率の低下の度合いは、
減光領域における透過率が５０％のときに最も大きく、
減光領域における透過率が１００％または０％に近づく
につれて減少する。

【００５８】そこで、本実施例では、照明光が減光領域
を通過する際に発生する回折光のうちブラインドリレー
系で遮られる光の影響を補うために、各ブラインド部材
の減光領域における透過率の分布を１００％から０％ま
での線形分布よりも若干大きく設定している。その結
果、各単位露光領域への露光において、減光領域を介し
た照明光のうちブラインドリレー系で遮られることなく
プレートに達する光による実際の露光光量の分布は、所
望どおり１００％から０％までほぼ線形的に変化するこ
とになる。

【００５９】減光領域に形成すべき透過率の分布は、具
体的には次のように決定される。図１０を参照すると、
たとえば実際の透過率として５０％（すなわち図１０に
おいて縦軸に示す透過強度が０．５）を得るのに必要な
減光領域上の透過率は約５７％である。また、実際の透
過率として２０％を得るのに必要な減光領域上の透過率
は約２３％であり、実際の透過率として８０％を得るの
に必要な減光領域上の透過率は約８３％である。このよ
うに、実際の透過率を得るのに必要な減光領域上の透過
率を全体に亘って逐次求めることにより、減光領域に形
成すべき透過率の分布として、１００％から０％までの
線形分布よりも若干大きく設定された透過率分布を得る
ことができる。

【００６０】以上のように、本実施例の露光装置では、
減光領域を照明光が通過する際に発生する回折光のうち
照明光学系の光路中において遮られる光の影響を補うよ
うに減光領域の透過率の分布が設定されているので、各
単位露光領域への露光において減光領域を介した照明光
のうちプレートに達する光による実際の露光光量の分布
を１００％から０％までほぼ線形的に変化させることが
できる。したがって、減光領域を介して２回に亘って露
光が行われる重複露光領域の実際の露光光量を非重複露
光領域の露光光量とほぼ一致させることができ、露光光
量ムラがほとんど発生しない。その結果、本実施例で
は、プレート上で画面合成により形成された大面積のパ
ターンにおいてパターン継ぎ目に欠陥のない良好なデバ
イスを製造することができる。

【００６１】また、本実施例では、ブラインドリレー系
の光路中に配置された開口絞り１７の作用により、透光
領域を介した光がマスクを照明する照明光の開口数と減
光領域を介した光がマスクを照明する照明光の開口数と
の比を所定の範囲に、たとえば０．５〜２の範囲に設定
することができる。その結果、減光領域を介した照明光
がプレート上において転写像を形成する重複露光領域と
透光領域を介した照明光が転写像を形成する非重複露光
領域との間で像の局所的な変化が大きく発生することな
く、画面合成のための良好な露光を行うことができる。

【００６２】なお、本実施例において、減光領域におけ
る透過率の分布を線形的な分布よりも若干大きく設定す
るには、パターニング自体を変化させてもよいし、パタ
ーンのピッチを変化させてもよいし、微小遮光部の大き
さを変化させてもよい。また、上述の説明では、微小遮
光部が規則正しく配列された周期パターンに基づいてシ
ミュレーションを行っているが、微小遮光部がランダム
に配列された場合についても、微小遮光部の厳密な配置
を考慮した上で二次元的なシミュレーションを行うこと
により、本発明にしたがって減光領域に形成すべき透過
率の分布について厳密解を求めることができる。

【００６３】図１１は、ブラインド部材の第１変形例と
して減光領域に三角形状の微小遮光部を所定のピッチで
形成した様子を示す図である。図１１では、遮光領域と
減光領域との境界線に沿って延びた底辺と、透光領域と
減光領域との境界線上の頂点とを有するほぼ三角形状の
微小遮光部（図中斜線で示す）がブラインド部材の移動
方向に沿って所定のピッチで形成されている。ここで、
各微小遮光部の外形は、本発明にしたがって形成すべき
透過率の分布に対応するように規定されている。また、
三角形状の微小遮光部が形成されるピッチは、ブライン
ド部材の露光移動量の１／Ｎ（Ｎは十分大きな正の整
数）に設定されている。

【００６４】図１２は、減光領域のパターニングが容易
なブラインド部材の第２変形例として三角形状の微小遮
光部の一方の斜線部分を階段状に形成した様子を示す図
である。図１２の第２変形例では、図１１の第１変形例
と同様に、遮光領域と減光領域との境界線に沿って延び
た底辺と、透光領域と減光領域との境界線上またはその
近傍に位置する頂点とを有する三角形状の微小遮光部
（図中斜線で示す）がブラインド部材の移動方向に沿っ
て所定のピッチで形成されている。そして、三角形状の
微小遮光部の形成ピッチは、ブラインド部材の露光移動
量のたとえば１／１００に設定されている。ただし、各
微小遮光部の図中左側の斜辺は図中鉛直方向に直線状に
延びているが、図中右側の斜辺部分が１０段の階段状に
形成されている。

【００６５】図１２の左側から２番目の微小遮光部１０
２に着目すると、この微小遮光部１０２は図１０の最も
左側の微小遮光部１０１を各段の遮光部分の高さの１／
５だけ図中鉛直方向に位置ずれさせた形状をしている。
同様に、図１０の左側から３番目の微小遮光部１０３
は、微小遮光部１０１を各段の遮光部分の高さの２／５
だけ図中鉛直方向に位置ずれさせた形状をしている。ま
た、図１０の左側から４番目の微小遮光部１０４は微小
遮光部１０１を各段の遮光部分の高さの３／５だけ図中
鉛直方向に位置ずれさせた形状を、図１０の左側から５
番目の微小遮光部１０５は微小遮光部１０１を各段の遮
光部分の高さの４／５だけ図中鉛直方向に位置ずれさせ
た形状をしている。第２変形例では、微小遮光部１０１
〜１０５を含む単位減光領域１０６における幾何学的積
算透過率の分布が本発明にしたがって規定されている。

【００６６】図１３は、ブラインド部材の第３変形例と
して減光領域に様々な長さの棒状の微小遮光部を所定の
ピッチで形成することによって単位減光領域を棒グラフ
状に形成した様子を示す図である。図１１の第３変形例
では、単位減光領域において長さの異なる棒状の微小遮
光部が所定のピッチで形成され、単位減光領域における
幾何学的積算透過率の分布は本発明にしたがって規定さ
れている。

【００６７】なお、本実施例にかかるブラインド部材で
は、図３に示すようにドット状の微小遮光部を形成する
ことによって減光領域を構成しているが、膜厚に応じて
透過率の変化する薄膜によって減光領域を覆い、この薄
膜の厚さを段階的に変化させることによって減光領域を
構成することもできる。この場合、厚さの薄い膜で覆わ
れた領域の透過率は高く、厚さの厚い膜で覆われた領域
の透過率は低くなる。したがって、厚さの段階的に変化
する薄膜からなるパターンは、強度と位相とが交じり合
った回折格子と見なすことができる。その結果、上述の
本実施例と同様に、マスクブラインドの減光領域におい
て回折光が発生し、その一部がブラインドリレー系で遮
られることによる照度変化が起こる。

【００６８】実際に減光領域にクロムからなる薄膜を形
成した後にエッチング処理などを施すことにより微小遮
光部からなるパターンを形成する場合には、ドット状の
パターンや三角形状のパターンの丸まり（パターンの角
の部分の一部が欠けて丸まってしまうこと）等の影響を
考慮する必要があるが、本実施例では減光領域における
透過率の分布を決定する際にこの影響も考慮に入れるこ
とができる。

【００６９】また、上述の実施例では、マスクを照明す
る照明光のＮＡは、フライアイインテグレーター６の後
側焦点面の近傍に配置された開口絞り７によって規定さ
れるように構成されている。しかしながら、ブラインド
リレー系の光路中に配置された開口絞り１７の開口部を
開口絞り７の開口部よりも光学的に小さく設定すること
により、この開口絞り１７によりマスクを照明する照明
光のＮＡを規定するように構成することもできる。この
場合、開口絞り７に代えて、開口絞り１７を光軸ＡＸに
対して偏心させることにより照明光学系のテレセントリ
シティの調整を行うこともできる。

【００７０】さらに、上述の実施例では、減光領域で発
生する回折光のうち照明光学系で遮られる光の影響を補
うように減光領域の透過率分布を設定している。しかし
ながら、前述のσ値の設定によっては、減光領域で発生
する回折光のうち投影光学系で遮られる光の影響を補う
ように減光領域の透過率分布を設定する必要がある。ま
た、上述の実施例では、液晶表示素子を製造する露光装
置に本発明を適用しているが、半導体素子を製造する露
光装置に対して本発明を適用することもできる。さら
に、上述の実施例では、投影光学系を介して露光を行う
投影露光装置に本発明を適用しているが、マスクと感光
性基板とを近接させて露光を行う他の露光装置や他の一
般的な露光装置に対して本発明を適用することもでき
る。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
減光領域で発生する回折光のうち途中の光路中において
遮られる光の影響を補うように減光領域の透過率分布が
設定されているので、各単位露光領域への露光におい
て、減光領域を介した照明光による実際の露光光量の分
布をたとえば１００％から０％までほぼ線形的に変化さ
せることができる。したがって、減光領域を介して２回
に亘って露光が行われる重複露光領域の実際の露光光量
を非重複露光領域の露光光量とほぼ一致させることがで
き、露光光量ムラがほとんど発生しない。その結果、本
発明では、感光性基板上で画面合成により形成された大
面積のパターンにおいてパターン継ぎ目に欠陥のない良
好なデバイスを製造することができる。

【００７２】また、本発明では、リレー光学系の光路中
に配置された開口絞りの作用により、透光領域を介した
光がマスクを照明する照明光の開口数と減光領域を介し
た光がマスクを照明する照明光の開口数との比を所定の
範囲に設定することができる。その結果、減光領域を介
した照明光が感光性基板上において転写像を形成する重
複露光領域と透光領域を介した照明光が転写像を形成す
る非重複露光領域との間で像の局所的な変化が大きく発
生することなく、画面合成のための良好な露光を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる露光装置の構成を概略
的に示す図である。

【図２】図１のマスクブラインド９の要部構成を示す拡
大斜視図であって、光軸ＡＸに沿って光源側からマスク
ブラインド９を構成する一対のブラインド部材を見た図
である。

【図３】ブラインド部材の減光領域の構成を示す図であ
って、光源側のブラインド部材２１の減光領域２１ｂを
光軸ＡＸに沿ってマスク側から見た拡大図である。

【図４】４つのパターンを画面合成する場合におけるプ
レート１５上の４つの単位露光領域ＥＡ１〜ＥＡ４の配
置およびその重なり合わせを示す図である。

【図５】プレート１５上の第１単位露光領域ＥＡ１に露
光する際のマスクブラインド９の動作を説明する図であ
って、光軸ＡＸに沿って光源側からマスクブラインド９
を見た図である。

【図６】マスク１３のパターン面の構成を示す平面図で
ある。

【図７】プレート１５上の第１単位露光領域ＥＡ１への
露光状態を示す図である。

【図８】ブラインドリレー系の瞳面における回折光の位
置を示す図である。

【図９】透過振幅分布ｆ（ｘ）＝０の微小遮光部と透過
振幅分布ｆ（ｘ）＝１の微小透光部との繰り返しパター
ンを示す図である。

【図１０】減光領域での光の回折に起因するブラインド
リレー系での光束のケラレを考慮した場合の照明光の実
際の強度と減光領域における透過率との関係についてシ
ミュレーションした結果を示す図である。

【図１１】ブラインド部材の第１変形例として減光領域
に三角形状の微小遮光部を所定のピッチで形成した様子
を示す図である。

【図１２】減光領域のパターニングが容易なブラインド
部材の第２変形例として三角形状の微小遮光部の一方の
斜線部分を階段状に形成した様子を示す図である。

【図１３】ブラインド部材の第３変形例として減光領域
に様々な長さの棒状の微小遮光部を所定のピッチで形成
することによって単位減光領域を棒グラフ状に形成した
様子を示す図である。

【符号の説明】

１光源２楕円反射鏡３第２焦点位置４コレクターレンズ５波長選択フィルター６フライアイインテグレーター７開口絞り８第１リレーレンズ９マスクブラインド１０、１１ブラインドリレー系１２ミラー１３マスク１４投影光学系１５プレート１６プレートステージ１７、１８開口絞り２１、２２ブラインド部材２３、２４駆動系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写用のパターンが形成されたマスクを
所定の照明光で照明するための照明光学系と、該照明光
学系の光路中において前記マスクと光学的に共役な位置
から前記照明光学系の光軸に沿って所定距離だけ間隔を
隔てて配置されて前記マスクの照明領域を規定するため
の照明領域規定手段とを備え、感光性基板上において部
分的に重なり合う複数の単位露光領域のそれぞれに前記
マスクのパターンの像を順次露光する露光装置におい
て、前記照明領域規定手段は、前記照明光を透過させるため
の透光領域と、前記照明光の透過を遮るための遮光領域
と、前記透光領域と前記遮光領域との間に形成され前記
透光領域から前記遮光領域にかけて透過率が次第に低く
なる減光領域とを有し、前記減光領域は、該減光領域を通過した照明光が光量損
失することにより前記減光領域に対応する前記感光性基
板上での領域において発生する光量分布または照度分布
の変化を補正するように所定の透過率分布を有すること
を特徴とする露光装置。
【請求項２】前記減光領域の透過率の分布は、前記減
光領域に対応する前記感光性基板上での領域において形
成される光量分布または照度分布が１００％から０％ま
でほぼ線形的に変化するように設定されていることを特
徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記減光領域は、非線形的に変化する透
過率分布を有することを特徴とする請求項１または２に
記載の露光装置。
【請求項４】前記照明光学系は、前記照明領域規定手
段の位置と前記マスクの位置とを光学的にほぼ共役に結
ぶためのリレー光学系と、該リレー光学系の光路中に配
置された開口絞りとを有することを特徴とする請求項１
乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】前記開口絞りは、前記透光領域を介した
光が前記マスクを照明する照明光の開口数と前記減光領
域を介した光が前記マスクを照明する照明光の開口数と
の比が０．５以上で且つ２以下となるように設定されて
いることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】前記照明領域規定手段は、前記透光領
域、前記遮光領域および前記減光領域がそれぞれ形成さ
れた複数のブラインド部材を有し、前記複数の単位露光
領域の各々の露光に際して前記複数のブラインド部材の
各々を前記照明光学系の光軸を横切る所定方向に沿って
常に移動させることを特徴とする請求項１乃至５のいず
れか１項に記載の露光装置。
【請求項７】転写用のパターンが形成されたマスクを
所定の照明光で照明する際に前記マスクと光学的にほぼ
共役な位置に配置されたブラインド部材によって前記マ
スクの照明領域を規定し、前記マスクの前記照明領域に
形成されたパターンの像を感光性基板上において部分的
に重なり合う複数の単位露光領域に順次露光する露光方
法において、前記ブラインド部材は、前記照明光を透過させるための
透光領域と、前記照明光の透過を遮るための遮光領域
と、前記透光領域と前記遮光領域との間に形成され前記
透光領域から前記遮光領域にかけて透過率が次第に低く
なる減光領域とを有し、前記減光領域を通過した照明光が光量損失することによ
り前記減光領域に対応する前記感光性基板上での領域に
おいて発生する光量分布または照度分布の変化を補正す
るように所定の透過率分布を前記減光領域に付与し、前記複数の単位露光領域の各々への露光において、前記
所定の透過率分布を有する前記減光領域を介した照明光
により、前記感光性基板上において前記所望の分布にし
たがって変化する光量分布または照度分布を得ることを
特徴とする露光方法。