WO2000028380A1

WO2000028380A1 - Procede et dispositif d'exposition

Info

Publication number: WO2000028380A1
Application number: PCT/JP1999/006201
Authority: WO
Inventors: Nobuyuki Irie
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 1998-11-06
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2000-05-18
Also published as: KR20010075605A; US20040070740A1; US6710847B1; AU1078700A

Description

明細書露光方法及び露光装置技術分野

本発明は、半導体集積回路、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイク口デバイスを製造するために使用されるフォトマスクをリソグラフィ技術を用いて製造する際に使用される露光方法、及び該露光方法を実施するための露光装置に関する。背景技術

半導体デバイスのフォトリソグラフイエ程では、フォトレジストが塗布されたウェハやガラスプレート（以下、感光基板ともいう。）にフォトマスクのパ夕一ンを転写することが行われる。この種の投影露光装置として、従来よりステップ 'アンド ' リビート式露光装置（ステヅパ一）が広く用いられている。このステヅプ 'アンド ' リピート式露光装置は、フォトマスクのパターンをウェハの各ショット領域に一括して縮小投影して露光転写するもので、一つのショット領域の露光を終了すると、ウェハを移動して次のショット領域の露光を行い、これを順次繰り返す方式である。

また、マスクパターンの露光範囲を拡大するために、照明系からの露光光をスリット状（例えば、矩形状）に制限し、このスリット光を用いてマスクパターンの一部をウェハ上に縮小投影した状態で、マスクとウェハとを投影光学系に対して同期走査させるステツブ 'アンド .スキヤン式露光装置も開発されている。このステップ 'アンド 'スキャン式露光装置（スキャニング ·ステッパー）は、一回の走査露光でマスク全面のパターンを等倍でウェハの全面に転写するァライナ一の転写方式の長所と、上述したステツパの転写方式の長所とを兼ね備えたものである。なお、このようなステップ-'アンド · リピート式あるいはステップ ·ァンド ·スキャン式の縮小投影型露光装置で使用されるフォトマスクは、レチクルとも呼ばれている。このような露光装置に使用されるフォトマスクは、従来は、フォトマスク用の基板上に電子ビーム描画装置、又はレーザビーム描画装置を用いて原版パターンを描画することによって製造されていた。即ち、その基板上にマスク材料を形成してレジストを塗布した後、電子ビーム描画装置、又はレーザビーム描画装置を用いてその原版パターンが描画される。その後、そのレジストの現像を行って、エッチング処理等を行うことによって、そのマスク材料によってその原版パ夕一ンが形成されていた。この場合、そのフォトマスクを使用する縮小投影型の露光装置の縮小倍率を倍とすると、そのフォトマスクに描画される原版パターンは、デバイスのパターンを/?倍に拡大したパ夕一ンでよいため、描画装置による描画誤差は、デバイス上ではほぼ倍に縮小される。従って、実質的に描画装置による解像力のほぼ 1 / ?倍の解像力でデバイスのパターンを形成できることになる。

上記の如く従来は、フォトマスクの原版パターンは電子ビーム描画装置、又はレーザビーム描画装置によって描画されていた。これらの描画装置は、制御用のコンピュータからの描画デ一夕に基づいて直接その原版パターンを描画している。ところが、最近の L S I等のデバイスは大面積化すると共に、微細度及び集積度が益々向上しているため、その露光に必要なフォトマスクの原版パターンも大面積化し、かつ微細化している。更に、フォトマスクとしては、二重露光用で不要なパターンの転写を防ぐための補正パターンを設けたレチクル、及び隣接するパ夕一ン間に位相シフタを設けたいわゆる位相シフトレチクル等も使用されることがあるが、これらの特別なフォトマスクでは描画データの量が他のフォトマスクに比べて多くなる傾向がある。これらより、フォトマスクを製造するための描画装置で必要となる描画データは莫大な量となっている。

そのため、その描画装置によって 1枚のフォトマスクの原版パターンを描画するのに要する描画時間は、最近では 1 0時間から 2 4時間位にもなつて来ている。このような描画時間の長時間化は、フォトマスクの製造コスト上昇の一因となつている。 - これに関して、電子ビーム描画装置では、電子ビーム特有の後方散乱の影響による近接効果の補正を行う必要があり、更に基板の表面の帯電による基板の周辺での電界むらの補正を行う必要もある。そのため、設計通りの原版パターンを描画するためには、予め描画位置の誤差等の測定を種々の条件で行っておき、描画時に複雑な補正を高精度に、かつ安定に行う必要がある。しかしながら、上記のように非常に長い描画時間中にそのような複雑な補正を高精度に、かつ安定に継続して行うのは困難であり、描画中に描画位置のドリフトが生じたりするという不都合があった。また、描画を中断してキャリブレーションを行うことも可能であるが、これによつて全体の描画時間が更に長くなるという不都合もある。更に、電子ビーム用のレジストの解像力等の特性はあまり向上しておらず、今後も急速に特性が向上することはないと考えられる。そのため、今後半導体素子等のパターンルールが更に微細化して来ると、 1枚のフォトマスクの原版パ夕一ンの描画時間が長くなり過ぎると共に、電子線レジストの解像力も限界に近付いて、必要な描画精度が得られなくなる恐れがある。また、制御用のコンピュータにおける描画デ一夕の量も、 1回の描画で使用するのは困難である程莫大になりつつある。

一方、レーザビーム描画装置は、紫外域のレーザビームを用いて原版パターンを描画するものであり、電子ビーム描画装置と比べて高い解像力の得られるレジストを使用できると共に、後方散乱による近接効果が無いという利点がある。しかしながら、レーザビーム描画装置の解像力は、電子ビーム描画装置に比べると劣っている。また、レーザビーム描画装置においても、原版パターンを直接描画する方式であるため、描画デ一夕の量は莫大となってデータ処理が困難になりつつあると共に、描画時間が極めて長時間になるため、描画位置のドリフト等によつて必要な描画精度が得られなくなる恐れがある。

上記の問題を解消すべく、本願出願人は、転写用のパターンを拡大したパターンを複数枚の親マスク（マスターマスク）のパターンに分割し、マスク基板（ブランクス）の表面に複数枚の前記親マスクのパターンの投影光学系による縮小像を画面継ぎを行いながら順次投影露光してワーキングマスクを製造する装置（以下、レチクル露光装置又はマスク露光装置という場合がある）を先に提案した。かかるレチクル露光装置を用いてマイクロデバイスの製造に使用するフォトマスク（ワーキングマスク）を製造する際には、フォトマスク用の基板としてのマスク基板上にマスク材料の薄膜が形成され、この上にフォトレジスト等の感光材料が塗布される。その後、その感光材料上に例えば光学式で縮小投影型の露光装置を用いて、ステップ · アンド ' リピート方式、又はステヅブ · アンド ·スキヤン方式で複数枚の親マスクのパターンの縮小像が転写された後、その感光材料の現像が行われる。それから、残された感光材料のパターンをマスクとしてエッチング等を行うことによって、所望の転写用のパターン（原版パターン）が形成される。

この際に、フォトマスク製造用の例えば光学式の露光装置の縮小倍率を 1 /ひ倍（ひは 1より大きい整数、半整数等）とすると、その転写用のパターン、即ち原版パターンはひ倍に拡大され、この拡大された親パターンが縦横に例えばひひ枚の親マスクのパターンに分割される。縮小倍率が 1 / 5倍（ひ = 5 ) であれば、 5 X 5倍で 2 5枚の親マスクが用意される。この結果、各親マスクに形成されるパターンは、原版パターンをひ倍に拡大した親パターンの一部となるため、各親マスクのパターンの描画デ一夕量は従来の 1 /ひ² 程度に減少し、最小線幅は従来のひ倍となる。従って、各親マスクのパターンはそれそれ例えば従来の電子ビーム描画装置、又はレーザビーム描画装置を用いて短時間に、少ないドリフトで高精度に描画できる。また、描画装置による描画誤差は、そのフォトマスク上では 1 /ひに減少するため、原版パターンの精度はより向上する。更に、一度それらの親マスクを製造した後は、それらの親マスクのパターンをステップ ·ァンド · リピート方式等でそのフォトマスクの基板上に高速に転写できるため、特にそのフォトマスクを複数枚製造する場合の製造時間を、個々に描画装置で描画する方式に比べて大幅に短縮できる。

また、親マスクのパターンの形成においてその一部にミスがあった場合や原版パターンの一部に事後的に変更が生じた場合には、該ミスがあった一部を含む親マスク又は変更部分を含む親マスクのみを修正又は再製造すれば良く、複数の親マスクの全体に影響しないため、そのような場合にも高効率的に対応することができる。 - しかし、複数のマスターマスクを用いてワーキングマスクを製造する場合には、ワーキングマスク製造工場には、製造すべきワーキングマスクのそれそれに応じた多数のマスターマスクが存在することになる。そのため、オペレータ（作業員）等はワーキングマスクを製造する際に、その製造工程（マスク露光装置）で使用する複数のマスタ一マスクを、どの製品の、どのレイヤの、マスク基板（プランクス）上のどの位置に露光するのか等の条件を考えて、マスク露光装置にセッティングする必要があり、その作業は極めて煩雑であり、作業ミスが発生しやすかった。

また、各マスターマスク毎に、各種の露光条件（露光時間、フォーカス位置、ブラインドサイズ、照明条件、ショット X Y倍率等）が異なるので、それそれの露光条件を入力指定し、あるいは各種誤差を補正する場合にはそのための補正情報（親マスクの支持に伴う変形、投影露光装置のディストーションやコマ収差等の収差、マスク基板の支持に伴う変形についての補正値等）も入力指定する必要があり、上記問題は極めて深刻であった。発明の開示

よって本発明の目的は、複数の親マスクを用いてフォトマスクを製造する場合に、作業工数の低減、作業ミスの発生を防止することである。

また、本発明の他の目的は、高精度なフォトマスクを製造することである。なお、以下に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に対応つけて説明するが、本発明の各構成要件は、これら部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものではない。

1 . 本発明の一の側面によると、転写用のパターン（2 7 ) を拡大したパターンを複数枚の親マスク（R i ) のパターンに分割し、マスク基板（4 ) の表面に複数枚の前記親マスクのパターン（P i ) の投影光学系（3 ) による縮小像を画面継ぎを行いながら順次投影露光する方法において、前記親マスクのそれそれに該親マスクを他の親マスクから識別するための識別情報を含むマ一ク（M l , M 2 ) を形成し、前記識別情報に対応して前記親マスクに関するマスク情報を予め記憶保持しておき、露光処理前に該親マスクのマークを検出し、該マークが示す識別情報に対応するマスク情報に従って露光処理を行うようにした露光方法が提供される。親マスクには当該親マスクを他の親マスクから識別するための識別情報を含むマークが形成されており、このマークを露光処理前に検出して、該マークが示す識別情報に対応するマスク情報に従って露光処理を行うようにしたから、例えば、マスク情報として、各親マスクのパターンを転写すべきマスク基板上の位置を示す位置情報を設定しておくことにより、オペレータ等は、フォトマスクの製造に必要な複数の親マスクを単に抽出して、これらを識別することなく任意にセッテイングするだけで、当該親マスクのパターンの像がマスク基板上の該当する位置に転写されることになる。従って、オペレータ等は各親マスクがマスク基板上のどの位置に露光されるのに用いられるのか等の位置に関する条件を考えて、セッティングする必要がなくなるため、その作業は極めて容易であり、作業ミスも少なくなる。

前記マスク情報としては、上記の各親マスクのパターンを転写すべきマスク基板上の位置を示す位置情報の他には、例えば、親マスクの支持に伴う変形、投影光学系の収差、及びマスク基板の支持に伴う変形を相殺するための補正情報、各親マスクについての露光時間、フォーカス位置、ブラインドサイズ、照明条件、ショット倍率等の露光条件等があり、これらの一部又は全部を含めることができる。これらの補正情報や露光条件等を記憶保持しておくことにより、かかる補正情報や露光条件についてォペレ一夕が関与する必要がなくなり、作業工数が削減され、入力ミス等も防止される。また、オペレータが誤って異なる種類のマス夕一マスクを含めてセヅティングしてしまった場合であっても、これを識別することができるから、警告を発する等の対策を講じることができるようになり、当該ワーキングマスクの製造とは無関係なマスターマスクを用いて露光処理を行ってしまう等の問題も無くすことができる。

前記マークとしては、バーコ一ドマークや空間像計測用マークを採用することができ、空間像計測マークを採用した場合には、該マークを用いて前記親マスクのァライメント処理をも行うようにしたり、空間像計測の結果に基づいて各種の誤差の補正等を行うことができる。前記マークの検出は、前記親マスクがマスクステージ上に保持された状態で行うようにできる。

上記の方法は、親マスクに識別情報としてのマークを形成し、これに対応するマスク情報は記憶装置等に記憶保持させるものであり、マスク情報の情報量が多い場合には特に有効であるが、マスク情報がそれほど多くない場合には、該マスク情報を含むマークを親マスクに直接形成することができる。即ち、転写用のパターンを拡大したパターンを複数枚の親マスクのパターンに分割し、マスク基板の表面に複数枚の前記親マスクのパターンの投影光学系による縮小像を画面継ぎを行いながら順次投影露光する方法において、前記親マスクのそれそれに該親マスクに関するマスク情報を含むマークを形成し、露光処理前に該親マスクのマークを検出し、該マークが示すマスク情報に従って露光処理を行うようにすることができる。

上記の露光方法を実施するための本発明の露光装置は、処理対象としてのマスク基板（4 ) 上の転写位置を示す位置情報を含むマーク（M l ) がそれそれ形成された複数枚の親マスク（R i ) と、前記複数枚の親マスクを収納するマスク収納装置（ 1 6 ) と、前記マスク収納装置から選択された 1枚の親マスクが載置されるマスクステージ（2 ) と、前記マスクステージ上の親マスクのパターンの縮小像をマスク基板上に投影する投影光学系（3 ) と、前記マスク基板を前記投影光学系の光軸に垂直な平面上で位置決めする基板ステージ（6 ) と、前記マスクステージ上の前記親マスクの前記マークの内容を検出する検出装置（5 6 ) と、前記検出装置により検出されたマークが示す位置情報に従って露光処理を行う制御装置（9 ) とを備えて構成される。

本発明の露光装置によれば、親マスクには当該親マスクのパターンが転写されるべきマスク基板上の転写位置を示す位置情報を含むマークが形成されており、このマークをマスクステージ上で検出して、該マークが示す位置情報に従った位置に露光処理を行うようにしたから、オペレータ等は、フォトマスクの製造に必要な複数の親マスクをランダムにマスク収納装置に収納するだけで、当該親マスクのパターンの像がマスク基板上の該当する位置に転写されることになる。従つて、オペレータ等は各親マスクがマスク基板上のどの位置に露光されるのに用いられるのか等の位置に関する条件等を考えて、セッティング等する必要がなくなるため、その作業は極めて容易であり、作業ミスも少なくなる。

2 . 本発明の他の側面によれば、転写用パターン（2 7 ) の拡大パターンが分割されて形成される複数枚の親マスク（R i ) にそれそれ照明光を照射し、前記親マスク毎にそのパターン像を縮小して、前記転写用パターンを形成すべきマスク基板（4 ) 上に転写する露光方法であって、前記パターン像の転写位置に対応した前記マスク基板の変形情報（d x i , d y i ) を検出し、前記変形情報に基づいて、前記パターン像の転写時における前記パターン像と前記マスク基板との相対位置関係と前記パターン像の投影特性との少なくとも一方を調整するようにした露光方法が提供される。なお、本願明細書及び請求の範囲において、「変形情報を検出」とは、変形情報を実測により求め又はシミュレーション（計算）により求めておくことを含むものとする。

このような画面継ぎを行いながら順次投影露光する場合には、各親マスクにより転写されたパターンの特に接続部分での位置的精度あるいは形状的精度が製造されるフォトマスクの品質や信頼性に大きく影響するので、パターンの位置的あるいは形状的な精度が高いことは極めて重要である。しかしながら、露光対象としてのマスク基板は露光時に所定の支持方法で支持されるが、その支持方法に応じて自重等により橈みを生じ、その撓みはマスク基板上の位置（ショヅト）によつて異なるので、その位置に応じてパターンが歪み、パターンの画面継ぎ部分に不整合が生じる等、そのままでは、高精度なパターンの転写が行えない場合がある。

そこで、本発明の露光方法では、マスク基板の変形情報を検出して、当該マスク基板の橈み等の変形に応じて、転写するパターン像の形状を調整して（歪ませて）転写するようにした。即ち、マスク基板がそのように変形した状態でその表面における投影像の形状が所望の形状となるように調整する。これにより、高品質で高信頼なフォトマスクを製造することができる。変形情報としては、例えば、マスク基板を理想的に平坦に支持した場合を基準としたものを採用することができ、このような変形情報に基づいて調整することにより、製造されたフォトマスクを理想的に平坦に支持した状態で理想的なパターン形状に近いパターン形状を有するパターンを形成することができる。但し、変形情報としては、かかる理想形状を基準としたもののみならず、製造されたフォトマスクが使用されるデバイス露光装置（マイクロデバイスを製造するための露光装置）のマスクステージ等に支持された状態を基準とした変形情報を採用することもでき、これに基づき調整することにより、デバイス露光装置のマスクステージ等に支持された状態で所望のパターン形状を有するパターンを形成することができる。

また、前記親マスクに形成された識別情報を検出することで前記マスク基板の変形情報を得るようにでき、このようにすることにより、かかる変形情報の入力等が不要となり、作業工数を削減できるとともに、入力ミス等による不良品の発生を防止することができる。さらに、前記マスク基板を吸着することなく複数点で支持するようにでき、前記変形情報として、前記マスク基板の自重による撓みに関する情報を含むものを採用することができる。

なお、前記パターン像の転写時における前記パターン像と前記マスク基板との相対位置関係を調整する場合には、例えば、親マスク及び/又はマスク基板の位置のシフトや回転、ステッピング位置のシフト、スキャン速度の変更、スキャン方向の変更等により調整するようにでき、あるいは前記パターン像の投影特性、例えば、パターン像を投影する投影光学系のレンズコントローラを調整することによって、その光学特性を調整するようにできる。

上記の露光方法を実施するための本発明の露光装置は、転写用パターン（2 7 ) の拡大パターンが分割されて形成される複数枚の親マスク（R i ) にそれそれ照明光を照射する照明光学系（ 1 ) と、前記親マスク毎にそのパターン像を縮小して、前記転写用パターンを形成すべきマスク基板（4 ) 上に投影する投影光学系（3 ) とを備えた露光装置であって、前記パターン像の転写位置に対応した前記マスク基板の変形情報を検出する検出装置（5 6 ) と、前記変形情報に基づいて、前記パターン像の転写時における前記パターン像と前記マスク基板との相対位置関係と前記パターン像の投影特性との少なくとも一方を調整する調整装置とを備えて構成される。この場合において、前記マスク基板を吸着することなく複数点で支持するステージを更に備えることができる。

かかる本発明の露光装置によれば、マスク基板の変形情報に基づいて、パターン像のマスク基板上における形状を調整して（歪ませて）転写するようにしたから、複数のマスクのパターンを画面継ぎを行いつつ順次基板上に投影露光する場合に、一の親マスクを用いて形成されたパターンとこれに隣接する他の親マスクを用いて形成された他のパターンとの接続部の連続性（例えば、ライン 'アンド

.スペース（LZ S ) パターンの場合の該ラインに沿う方向に接続する場合の連続性）や周期性（例えば、 L/ Sパターンの場合の該ラインに直交する方向の配列の周期性）を良好にすることができる。これにより、高品質で高信頼なフォトマスクを製造することができる。

3 . 本発明のさらに他の側面によれば、基板上にパターンを転写するために、前記パターンが形成されるマスクを介して照明光で前記基板を露光する方法であつて、前記基板をステージ上で吸着することなく複数点で支持するとともに、前記基板上での前記パターンの転写位置に対応する前記基板の自重による撓みに関する情報に基づいて、前記パターンの転写時に前記パターンと前記基板との相対位置関係と前記パターンの転写条件との少なくとも一方を調整するようにした露光方法が提供される。この場合において、前記パターンの転写条件として、前記パターンの投影像を前記基板上に形成する投影光学系の結像特性を含むものを採用することができる。

上記の露光方法を実施するための本発明の露光装置は、基板上にパターンを転写するために、前記パターンが形成されるマスクを介して照明光で前記基板を露光する装置であって、前記基板を吸着することなく複数点で支持するステージと、前記基板上での前記パターンの転写位置に対応する前記基板の自重による撓みに関する情報に基づいて、前記パターンの転写時に前記パターンと前記基板との相対位置関係と前記パターンの転写条件との少なくとも一方を調整する調整装置とを備えて構成される。図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施の形態のワーキングレチクル（フォトマスク）の製造工程の説明に供する図、

図 2は本発明の実施の形態のワーキングレチクルを製造する際に使用される光学式の縮小投影型露光装置の全体構成図、

図 3は本発明の実施の形態のマス夕一レチクルのァライメントを行う場合を示す要部斜視図、図 4は本発明の実施の形態のマスターレチクルの親バタ一ンの縮小像を基板上に投影する場合を示す要部斜視図、

図 5は本発明の実施の形態で製造されるヮ一キングレチクルのパタ一ンをゥェハ上に投影する投影露光装置を示す要部斜視図、

図 6 Aは本発明の実施の形態のマスタ一レチクルの構成を示す平面図、図 6 Bは本発明の実施の形態のマス夕一レチクルに形成されるマークの一例を示す図、

図 7は本発明の実施の形態のマスターレチクルに形成されるマークの他の例を示す図、

図 8は本発明の実施の形態の空間像計測装置の構成を示す図、

図 9 Aは本発明の実施の形態の空間像計測について説明するためのマークの投影像を走査する状態を示す図、

図 9 Bは本発明の実施の形態の空間像計測について説明するための光電センサの出力を示す図、

図 9 Cは本発明の実施の形態の空間像計測について説明するための微分信号を示す図、

図 1 0は本発明の実施の形態のマスタ一レチクルの転写位置の検出について説明するための図、

図 1 1は本発明の実施の形態で使用するマス夕一レチクル（原版）、ブランクス（フォトマスク用の基板）及びワーキングレチクルの関係を示す図、

図 1 2本発明の実施の形態のブランクスの支持に伴う橈みを模式的に示した図、図 1 3 Aは本発明の実施の形態の基板表面における変形前のショット形状を示す図、

図 1 3 Bは本発明の実施の形態の基板表面における変形後のショット形状を示す図である。発明を実施するための最良の形態 - 本発明をより詳細に説明するために、添付の図面に従って説明する。

図 1は、本例のフォトマスクの製造工程を示す図であり、図 1において、本例で製造対象とするフォトマスクは、実際に半導体デバイスを製造する際に使用されるヮ一キングレチクル 34である。このヮ一キングレチクル 34は、石英ガラス等からなる光透過性の基板の一面に、クロム（Cr) 、ケィ化モリブデン（M o S i₂ 等）、又はその他のマスク材料より転写用の原版パターン 27を形成したものである。また、その原版パターン 27を挟むように 2つのァライメントマ —ク 24A， 24 Bが形成されている。

更に、ワーキングレチクル 34は、光学式の投影露光装置の投影光学系を介して、倍（ ?は 1より大きい整数、又は半整数等であり、一例として 4, 5, 又は 6等）の縮小投影で使用されるものである。即ち、図 1において、ヮーキングレチクル 34の原版パターン 27の倍の縮小像 27Wを、フォトレジストが塗布されたウェハ W上の各ショット領域 48に露光した後、現像やエツチング等を行うことによって、その各ショヅト領域 48に所定の回路パターン 35が形成される。以下、本例のフォトマスクとしてのワーキングレチクル 34の製造方法の一例につき説明する。

図 1において、まず最終的に製造される半導体デバイスの或るレイヤの回路パターン 35が設計される。回路パターン 35は直交する辺の幅が dX， dYの矩形の領域内に種々のライン 'アンド 'スペースパターン（又は孤立パターン）等を形成したものである。本例では、その回路パターン 35を/?倍して、直交する辺の幅が^ · dX， β ' dYの矩形の領域よりなる原版パターン 27をコンビュ一夕の画像データ上で作成する。 ^倍は、ワーキングレチクル 34が使用される投影露光装置の縮小倍率（ 1/ ?) の逆数である。尚、反転投影されるときは反転して拡大される。

次に、その原版パターン 27をひ倍（ひは 1より大きい整数、又は半整数等であり、一例として 4， 5 , 又は 6等）して、直交する辺の幅がひ - β - dX, a

• β · dYの矩形の領域よりなる親パターン 36を画像データ上で作成し、その親パターン 36を縦横にそれそれひ個に分割して、ひ Xひ個の親パターン P 1， P 2 , P 3, ···, PN (N二ひ² ) を画像デ一夕上で作成する。図 1では、ひ =

5の場合が示されている。なお、この親パターン 36の分割数ひは、必ずしも原版パターン 27から親パターン 36への倍率ひに合致させる必要は無い。その後、それらの親パターン P i ( i = l〜N ) よりそれそれ電子ビーム描画装置（又はレーザビーム描画装置等も使用できる）用の描画データを生成し、その親パターン P iをそれそれ等倍で、親マスクとしてのマスターレチクル R i上に転写する。例えば 1枚目のマス夕一レチクル R 1を製造する際には、石英ガラス等の光透過性の基板上にクロム、又はケィ化モリブデン等のマスク材料の薄膜を形成し、この上に電子線レジストを塗布した後、電子ビーム描画装置を用いてその電子線レジスト上に 1番目の親パターン P 1の等倍像を描画する。その後、電子線レジス卜の現像を行ってから、エッチング、及びレジスト剥離等を施すことによって、マスターレチクル R 1上のパターン領域 2 0に親パターン P 1が形成される。この際に、マスターレチクル R 1上には、親パターン P 1に対して所定の位置関係で 2つの 2次元マークよりなるァライメントマ一ク 2 1 A， 2 1 Bを形成しておく。同様に他のマスターレチクル R iにも、電子ビーム描画装置等を用いてそれそれ親パターン P i、及びァライメントマ一ク 2 1 A， 2 I Bが形成される。このァライメントマ一ク 2 1 A , 2 1 Bは、後に画面継ぎを行う際の位置合わせ用に使用される。また、後に詳述するが、各マスタ一レチクル R iの周辺領域（パターンが形成されるパターン領域の外側の遮光領域）には、複数のマーク（空間像計測やレチクル識別等を行うためのマーク）が形成されている。

このように本例では、電子ビーム描画装置（又はレーザビーム描画装置）で描画する各親パターン P iは、原版パターン 2 7をひ倍に拡大したパターンであるため、各描画データの量は、原版パターン 2 7を直接描画する場合に比べて 1 / ひ² 程度に減少している。更に、親パターン P iの最小線幅は、原版パターン 2 7の最小線幅に比べてひ倍（例えば 5倍、又は 4倍等）であるため、各親パ夕一ン P iは、それそれ従来の電子線レジストを用いて電子ビーム描画装置によって短時間に、かつ高精度に描画できる。また、一度 N枚のマスターレチクル R 1〜 R Nを製造すれば、後は後述のようにそれらを繰り返し使用することによって、必要な枚数のワーキングレチクル 3 4を製造できるため、マスターレチクル R 1 〜R Nを製造するための時間は、大きな負担ではない。

即ち、それら N枚のマスターレチクル R iの親パターン P iの 1 /ひ倍の縮小像 P I i ( i = l〜N ) を、それそれ画面継ぎを行いながら転写することによつてワーキングレチクル 3 4が製造される。なお、図 1のように親パターン 3 6をマトリックス状に複数個の親パターン P iに分割するのではなく、例えば機能ブロック（C P U、 D R AM, A/Dコンバータ、 D /Aコンバータなど）毎に分割してもよい。これは、特にシステム L S I用のワーキングレチクルの製造などに有効である。即ち、用途や性能などが異なるシステム L S Iであってもその一部の回路を共通に設計することがあり、その共通の回路に対応する親パターン (マスターレチクル）を各システム L S Iの製造で共用でき、マスターレチクルの総数を減らすことが可能である。

図 2は、そのワーキングレチクル 3 4を製造する際に使用される光学式の縮小投影型露光装置を示し、この図 2において露光時には、露光光源、照度分布均一化用のフライアイレンズ又は口ッド ·ィンテグレ一夕などのォプチカルインテグレー夕（ホモジナイザ一）、照明系開口絞り、レチクルブラインド（可変視野絞り）、及びコンデンサレンズ系等からなる照明光学系 1より、露光光 I Lがレチクルステージ 2上のレチクルに照射される。本例のレチクルステージ 2上には、 i番目（i = l〜N ) のマスタ一レチクル R iが載置されている。なお、露光光としては、水銀ランプの i線（波長 3 6 5 n m) 等の輝線、又は K r Fエキシマレーザ光（波長 2 4 8 n m)、 A エキシマレ一ザ光（波長 1 9 3 n m) 、若しくは F ₂ レーザ光（波長 1 5 7 n m) 等が使用できる。

マス夕一レチクル R iの照明領域内のパターンの像は、投影光学系 3を介して縮小倍率 1 Zひ（ひは例えば 5、又は 4等）で、ワーキングレチクル 3 4用の基板（ブランクス） 4の表面に投影される。基板 4は、石英ガラスのような光透過性の基板であり、その表面のパターン領域 2 5 (図 4参照）にクロム、又はケィ化モリブデン等のマスク材料の薄膜が形成され、このパターン領域 2 5を挟むように位置合わせ用の 2つの 2次元マークよりなるァライメントマ一ク 2 4 A， 2 4 Bが形成されている。これらのァライメントマーク 2 4 A， 2 4 Bは、電子ビ —ム描画装置、レーザビーム描画装置、投影露光装置（ステッパー、スキャナ一）等を用いて、親パターンの転写を行う前に予め形成される。また、基板 4の表面にマスク材料を覆うようにフォトレジストが塗布されている。以下、投影光学系 3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 2の紙面に平行に X軸を、図 2の紙面に垂直に Y軸を取って説明する。

まず、レチクルステージ 2は、この上のマスターレチクル R iを X Y平面内で位置決めする。レチクルステージ 2の位置及び回転角（X軸、 Y軸、 Z軸の各軸回りの回転量）は不図示のレーザ干渉計によって計測され、この計測値、及び主制御系 9からの制御情報によってレチクルステージ 2の動作が制御される。一方、基板 4は、不図示の基板ホルダ上に真空吸着によって保持、あるいは 3点支持され、この基板ホルダは試料台 5上に固定され、試料台 5は X Yステージ 6上に固定されている。試料台 5は、オートフォーカス方式で基板 4のフォーカス位置

(光軸 A X方向の位置）、及び傾斜角を制御することによって、基板 4の表面を投影光学系 3の像面に合わせ込む。また、 X Yステージ 6は、ベース 7上で例えばリニアモー夕で駆動され、 X方向、 Y方向に試料台 5 (基板 4 ) を位置決めする。

試料台 5の上部に固定された移動鏡 8 m、及び対向して配置されたレーザ干渉計 8によって試料台 5の X座標、 Y座標、及び回転角（X軸、 Y軸、 Z軸の各軸回りの回転量）が計測され、この計測値がステージ制御系 1 0、及び主制御系 9 に供給されている。移動鏡 8 mは、図 3に示すように、 X軸の移動鏡 8 mX、及び Y軸の移動鏡 8 mYを総称するものである。ステージ制御系 1 0は、その計測値、及び主制御系 9からの制御情報に基づいて、 X Yステージ 6のリニアモ一夕等の動作を制御する。

また、本例では、レチクルステージ 2の側方に棚状のレチクルライブラリ（マスク収納装置） 1 6が配置され、レチクルライブラリ 1 6内に Z方向に順次配列された N個の支持板 1 7上にマス夕一レチクル R 1， R 2 , ··· , R Nが載置されている。これらのマスタ一レチクル R 1〜R Nは、それそれ図 1の親パターン 3 6を分割した親パターン P 1〜P Nが形成されたレチクル（親マスク）である。レチクルライブラリ 1 6は、スライド装置 1 8によって Z方向に移動自在に支持されており、レチクルステージ 2とレチクルライブラリ 1 6との間に、回転自在で Z方向に所定範囲で移動できるアームを備えたレチクルローダ 1 9が配置されている。主制御系 9がスライド装置 1 8を介してレチクルライブラリ 1 6の Z方向の位置を調整した後、レチクルローダ 1 9の動作を制御して、レチクルライブラリ 1 6中の所望の支持板 1 7とレチクルステージ 2との間で、所望のマスタ一レチクル R 1〜R Nを受け渡しできるように構成されている。図 2では、レチクルライブラリ 1 6中の i番目のマスターレチクル R iが、レチクルステージ 2上に載置されている。

また、主制御系 9には、磁気ディスク装置等の記憶装置 1 1が接続され、記憶装置 1 1に露光デ一夕ファイルが格納されている。露光デ一夕ファイルには、ヮ —キングレチクル毎にその製造に使用される各マス夕一レチクル R 1〜R Nのそれそれに付与されている識別情報（I D番号等）と、該識別情報にそれぞれ対応して該マスタ一レチクルに関するレチクル情報（露光条件、各種補正値等）が記録されている。

本例の基板 4に対する露光時には、基板 4上の 1つのショ、ソト領域への該ショヅト領域に転写すべき親パターンを有するマス夕一レチクル（例えば R 1とする）の縮小像の露光が終了すると、レチクルステージ 2上のマスターレチクル R 1がレチクルローダ 1 9を介してレチクルライブラリ 1 6に戻され、次の転写対象のマスタ一レチクル（例えば R 2とする）がレチクルライブラリ 1 6からレチクルローダ 1 9を介してレチクルステージ 2上に載置される。この状態で、後述するァライメント処理、識別マーク等の検出処理、及び結像特性の補正処理等が行われ、 X Yステージ 6のステップ移動によって基板 4上の当該マスタ一レチクル R 2を転写すべきショット領域が投影光学系 3の露光領域に移動する。次いで、そのマスタ一レチクル R 2の縮小像が投影光学系 3を介して基板 4上の当該ショヅト領域に投影露光され、以下ステヅプ ·アンド · リピ一ト方式で基板 4上の残りのショット領域に、順次対応するマス夕一レチクル R 2〜R Nの縮小像の露光が行われる。

さて、このようにマスタ一レチクル R 1〜R Nの縮小像を基板 4上に露光する際には、隣接する縮小像間の画面継ぎ（つなぎ合わせ）を高精度に行う必要がある。このためには、各マス夕一レチクル R i ( i = l〜N ) と、基板 4上の対応するショット領域（S iとする）とのァライメントを高精度に行う必要がある。このァライメントのために、本例の投影露光装置にはレチクル及び基板用のァラィメント機構が備えられている。図 3は、本例のレチクルのァライメント機構を示し、この図 3において、試料台 5上で基板 4の近傍に光透過性の基準マーク部材 12が固定され、基準マーク部材 12上に X方向に所定間隔で例えば十字型の 1対の基準マーク 13A, 13 Bが形成されている。また、基準マーク 13 A, 13 Bの底部には、露光光 I L から分岐された照明光で投影光学系 3側に基準マーク 13A, 13 Bを照明する照明系が設置されている。マスタ一レチクル Riのァライメント時には、図 2の XYステージ 6を駆動することによって、図 3に示すように、基準マーク部材 1 2上の基準マーク 13A, 13 Bの中心がほぼ投影光学系 13の光軸 A Xに合致するように、基準マーク 13A, 13Bが位置決めされる。

また、マスタ一レチクル R iのパターン面（下面）のパターン領域 20を X方向に挟むように、一例として十字型の 2つのァライメントマ一ク 2 1 A, 21 B が形成されている。基準マーク 13 A， 13Bの間隔は、ァライメントマーク 2 1 A, 21 Bの投影光学系 3による縮小像の間隔とほぼ等しく設定されており、上記のように基準マーク 13A, 13 Bの中心をほぼ光軸 AXに合致させた状態で、基準マーク部材 12の底面側から露光光 I L、又はそれと同じ波長の照明光で照明することによって、基準マーク 13 A, 13 Bの投影光学系 3による拡大像がそれそれマス夕一レチクル R iのァライメントマーク 21 A， 21 Bの近傍に形成される。

これらのァライメントマーク 21 A, 21 Bの上方に投影光学系 3側からの照明光を ±X方向に反射するためのミラ一 22 A， 22Bが配置され、ミラー 22 A， 22 Bで反射された照明光を受光するように TTR (スルー .ザ . レチクル）方式で、画像処理方式のァライメントセンサ 14 A， 14 Bが備えられている。ァライメントセンサ 14 A， 14 Bはそれそれ結像系と、 CCDカメラ等の 2次元の撮像素子とを備え、その撮像素子がァライメントマーク 2 1A, 21 B、及び対応する基準マーク 13A, 13 Bの像を撮像し、その撮像信号が図 2のァライメント信号処理系 15に供給されている。

ァライメント信号処理系 15は、その撮像信号を画像処理して、基準マーク 1 3A, 13Bの像に対するァライメントマ一ク 21 A， 2 I Bの X方向、 Y方向への位置ずれ量を求め、これら 2組の位置ずれ量を主制御系 9に供給する。主制御系 9は、その 2組の位置ずれ量が互いに対称に、かつそれぞれ所定範囲内に収まるようにレチクルステージ 2の位置決めを行う。これによつて、基準マーク 1 3 A, 13 Bに対して、ァライメントマーク 21 A, 2 1 B、ひいてはマスターレチクル R iのパターン領域 20内の親パターン P i (図 1参照）が位置決めされる。

言い換えると、マスタ一レチクル R iの親パターン P iの投影光学系 3による縮小像の中心（露光中心）は、実質的に基準マーク 13 A, 13Bの中心（ほぼ光軸 AX) に位置決めされ、親パターン P iの輪郭（パターン領域 20の輪郭）の直交する辺はそれそれ X軸、及び Y軸に平行に設定される。この状態で図 2の主制御系 9は、レーザ干渉計 8によって計測される試料台 5の X方向、 Y方向の座標（XF。， YF。）を記憶することで、マスタ一レチクル R iのァライメントが終了する。この後は、親パターン P iの露光中心に、試料台 5上の任意の点を移動することができる。

また、図 2において、投影光学系 3の側面に、基板 4上のマークの位置検出を行うために、オフ 'ァクシス方式で、画像処理方式のァライメントセンサ 23も備えられている。ァライメントセンサ 23は、フォトレジストに対して非感光性で広帯域の照明光で被検マークを照明し、被検マークの像を CCDカメラ等の 2 次元の撮像素子で撮像し、撮像信号をァライメント信号処理系 15に供給する。なお、ァライメントセンサ 23の検出中心とマスターレチクル R iのパターンの投影像の中心（露光中心）との間隔（ベースライン量）は、基準マ一ク部材 12 上の所定の基準マークを用いて予め求められて、主制御系 9内に記憶されている。図 3に示すように、基板 4上の X方向の端部に例えば十字型の 2つのァライメントマ一ク 24A， 24Bが形成されている。そして、マスタ一レチクル Riのァライメントが終了した後、 XYステージ 6を駆動することによって、図 2のァライメントセンサ 23の検出領域に順次、図 3の基準マーク 13A， 13B、及び基板 4上のァライメントマ一ク 24 A， 24 Bを移動して、それそれ基準マ一ク 13A, 13 B、及びァライメントマ一ク 24 A， 24Bのァライメントセンサ 23の検出中心に対する位置ずれ量を計測する。これらの計測結果は主制御系 9に供給され、これらの計測結果を用いて主制御系 9は、基準マーク 13A, 1 3 Bの中心がァライメントセンサ 23の検出中心に合致するときの試料台 5の座標（ΧΡ。， YPo ) 、及びァライメントマ一ク 24 A, 24Bの中心がァライメントセンサ 23の検出中心に合致するときの試料台 5の座標（ΧΡ ， YP 1 ) を求める。これによつて、基板 4のァライメントが終了する。

この結果、基準マーク 13 A， 13 Bの中心とァライメントマーク 24 A, 2 4Bの中心との X方向、 Y方向の間隔は（XP。一XP! , YP。一 YP, ) となる。そこで、マスターレチクル R iのァライメント時の試料台 5の座標（XF 0 ， YF。）に対して、その間隔（XP。 -XP 1 , YPo -YP i ) 分だけ図 2の XYステージ 6を駆動することによって、図 4に示すように、マス夕一レチクル R iのァライメントマ一ク 21 A， 21 Bの投影像の中心（露光中心）に、基板 4のァライメントマ一ク 24 A， 24 Bの中心（基板 4の中心）を高精度に合致させることができる。この状態から、図 2の XYステージ 6を駆動して試料台 5を X方向、 Y方向に移動することによって、基板 4上の中心に対して所望の位置にマス夕一レチクル R iの親パターン P iの縮小像 P I iを露光できる。即ち、図 4は、 i番目のマスターレチクル R iの親パターン P iを投影光学系 3を介して基板 4上に縮小転写する状態を示し、この図 4において、基板 4の表面のァライメントマーク 24 A， 24 Bの中心を中心として、 X軸及び Y軸に平行な辺で囲まれた矩形のパターン領域 25が、主制御系 9内で仮想的に設定される。パターン領域 25の大きさは、図 1の親パターン 36を 1/ひ倍に縮小した大きさであり、パターン領域 25が、 X方向、 Y方向にそれぞれひ個に均等に分割されてショット領域 S 1， S 2 , S 3， ···， SN (N =ひ² ) が仮想的に設定される。ショヅト領域 S i (i= 1〜N) の位置は、図 1の親パターン 36を仮に図 4の投影光学系 3を介して縮小投影した場合の、 i番目の親パターン P土の縮小像 P I iの位置に設定されている。

そして、本例のワーキングレチクル 34を使用する投影露光装置の投影像の結像特性が理想的である場合、主制御系 9は図 2の XYステージ 6を駆動することによって、図 4において、基板 4上の- i番目のショット領域 S iの中心を、上記のァライメン卜によって求められているマスタ一レチクル R iの親パターン P i の縮小像 P I iの露光中心に合わせ込む。次いで、主制御系 9は後述する結像特性の補正処理を行った後、その親パターン P iの縮小像を基板 4上のショット領域 S iに投影露光する。図 4においては、基板 4のパターン領域 2 5内で既に露光された親パターンの縮小像は実線で示され、未露光の縮小像は点線で示されている。

このようにして、図 2の N個のマス夕一レチクル R 1〜R Nの親パターン P 1 ~ P Nの縮小像を、順次基板 4上の対応するショット領域 S 1〜S Nに露光することで、各親パターン P 1〜P Nの縮小像は、それそれ隣接する親パターンの縮小像と画面継ぎを行いながら露光されたことになる。これによつて、基板 4上に図 1の親パターン 3 6を 1 /ひ倍で縮小した投影像 2 6が露光される。その後、基板 4上のフォトレジストを現像して、エッチング、及び残っているレジストパターンの剥離等を施すことによって、基板 4上の投影像 2 6は、図 5に示すような原版パターン 2 7となって、ワーキングレチクル 3 4が完成する。

ところで、 1枚の基板 4の露光に際しては、マスタ一レチクル R iの交換に関わらず、基板 4は試料台 5上に固接されており、その位置は、レーザ干渉計 8により正確に計測されている。従って、 1枚の基板 4の露光中に、基準マーク 1 3 A , 1 3 Bと基板 4との位置関係が変化することはないので、マス夕一レチクル R iの交換時には、マスターレチクル R iを基準マーク 1 3 A， 1 3 Bに対して位置合わせすればよく、必ずしも 1枚のマスターレチクル毎に、基板 4上のァラィメントマ一ク 2 4 A， 2 4 Bの位置を検出する必要はない。この場合にも、各マスタ一レチクル R i上の親パターン P iは、基準マーク 1 3 A , 1 3 Bとの位置合わせと、レーザ干渉計 8によりモニタされたステージ制御系 1 0による X Y ステージ 6の位置制御により、相互に正確な位置関係を保って露光される。従つて、その各パターン間の継ぎ精度も、高精度となることは言うまでもない。また、図 1の原版パターン 2 7に例えば密集パターンと孤立パターンとが形成されている場合、マス夕一レチクル R 1〜R N中の 1枚のマスターレチクル R a には密集パターンのみが形成され、別の 1枚のマスターレチクル R bには孤立パターンのみが形成されることがある。このとき、密集パターンと孤立パターンとでは最良の照明条件や結像条件等の露光条件が異なるため、マスターレチクル R iの露光毎に、その親パターン P iに応じて、露光条件、即ち照明光学系 1内の開口絞りの形状や大きさ、コヒーレンスファクタ（び値）、及び投影光学系 3の開口数等を最適化するようにしてもよい。この際に、親パターン P iが密集パ夕 —ン（周期パターン）であるときには変形照明法を採用し、 2次光源の形状を輪帯状、あるいは照明光学系の光軸からほぼ等距離だけ離れた複数の局所領域に規定すればよい。また、その露光条件を最適化するために、投影光学系 3の瞳面付近に例えば光軸を中心とする円形領域で露光光を遮光する光学フィル夕（いわゆる瞳フィル夕）を挿脱したり、及び/又は投影光学系 3の像面と基板 4の表面とを所定範囲内で相対的に振動させるいわゆる累進焦点法（フレックス法）を併用したりしてもよい。これらの露光条件を最適化するための技術の適用の有無やそのためのパラメ一夕等は、記憶装置 1 1の露光データファイルにレチクル情報として各マス夕一レチクル R i毎に設定されている。露光処理時には露光デ一タフアイルの該マスタ一レチクル R iに対応するレチクル情報に従って最適化が行われる。

なお、親マスクを位相シフトマスクとして、照明光学系のび値を例えば 0 . 1 〜0 . 4程度としてもよく、さらに必要に応じて、上述の累進焦点法を併用、あるいは単独で採用してもよい。また、フォトマスク（ワーキングレチクル）はクロムなどの遮光層のみからなるマスクに限られるものではなく、空間周波数変調型（渋谷—レベンソン型）、エッジ強調型、及びハーフトーン型などの位相シフトマスクであってもよい。特に空間周波数変調型やエッジ強調型では、マスク基板上の遮光パターンに重ね合わせて位相シフ夕一をパターニングするため、例えばその位相シフ夕一用の親マスクを別途用意しておくことになる。

次に、本発明の実施形態におけるマスターレチクル R iについて詳細に説明する。以下の説明では、簡単のため、 4枚のマスタ一レチクルを用いてヮ一キングレチクルを製造するものとして説明する。図 6 Aに示すように、マスターレチクル R iのパターン（デバイスパターン） P iが形成された領域（パターン領域） 5 1の外側の遮光領域（周辺領域） 5 2には、 2つのァライメントマーク 2 1 A , 2 1 Bが形成されているが、この周辺領域 5 2には、更に複数の第 1原版識別マ —ク M l及び第 2原版識別マーク M 2が形成されている。

第 1原版識別マーク M 1は、この実施形態では、このマスタ一レチクル R土が転写されるべき基板 4上の位置を示す転写位置情報表示用のマークであるとともに、各種の補正処理に用いるパラメ一夕を空間像計測にて求めるための空間像計測用のマークである。この第 1原版識別マーク Mlは、その数や位置は特に限定されないが、この実施形態では、パターン領域 51の各辺（パターン領域 51と周辺領域 52の境界線部分）のそれそれに対応して、 2個づっ配置されている。この第 1原版識別マーク Mlのそれそれは、図 6Bに示すように、右上 RU、右下 RD、左上 LU及び左下 LDの 4箇所の表示領域を有し、そのうちのいずれかに表示された一対のマ一ク要素 53X、 53 Yから構成されている。各マーク要素 53X、 53Yは、複数のスリヅトを間欠的に配列してなるライン 'アンド •スペースパターンからなり、マーク要素 53 Xのスリツトの長手方向とマーク要素 53 Yのスリットの長手方向は互いに直交するように形成されている。

また、 4箇所の表示領域 RU, RD, LU, LDは、このマスターレチクル R iのパターンを転写すべき基板 4上の位置を示すためのものであり、ライン ·ァンド ·スペースパターンからなるマーク要素 53 X, 53 Yが形成された位置が、当該マスタ一レチクル R iのパターン像を転写すべきマスク基板 4上の位置を示している。即ち、図 6 Aのマスターレチクルは基板 4上の右上の領域に転写すベきパターンが形成されていることを意味している。ここでは、 4枚のマスターレチクル R iによりワーキングレチクル 34を製造する場合を例に説明しているので、 4力所の表示領域 RU， RD, LU, LDによって、その転写位置を識別しているが、更に多数のマスターレチクルからワーキングレチクルを製造する場合には、基板 4上に露光する際の露光マップにおける行と列（コラム（Co lum n) と口一（Row) ) で識別するようにするとよい。

なお、第 1原版識別マーク M 1のマーク要素としては、ここでは一対のマーク要素 53X、 53 Yから構成しているが、単一のマーク要素から構成してもよく、あるいは図 7に示すように、複数のマーク要素 53 X 1 , 53 X 2 , 53 X 3, 53 Y 1 , 53 Y2, 53Y3, 53 A, 53 B, 53 Cの組み合わせから構成することができる。マーク要素としでは、スリットを配列したもの 53X 1〜3、 53Y1〜3の他に、複数のビンホール（円形、矩形、その他の形状を含む）をマトリヅクス状に配列したもの 53 A〜Cでもよい。また、マ一ク要素は、 53 X 1〜3や 5 3 Y 1〜3のようにスリヅトの太さ（幅）やその配列間隔を相互に異ならせたもの、あるいは 5 3 A~ Cのようにビンホールの大きさ（直径など）やその配列間隔を相互に異ならせたものを組み合わせてもよい。

第 1原版識別マーク M lのマーク要素の構成は、パターン領域 5 1に形成されるパターン P iに対応した形状のものを採用することができ、パターン P iがライン 'アンド 'スペースパターンである場合にはスリヅトを配列したもの 5 3 X 1〜3、 5 3 Y 1〜3を、パターン P iが孤立パターンゃコンタクト ·ホール

( C/H ) パターンである場合には孤立パターン（不図示）やビンホールを配列したもの 5 3 A〜Cを採用するとよい。各マス夕一レチクル R i間で第 1原版識別マーク M 1が異なる形状であると、標準化などの観点から好ましくない場合があるため、図 7に示したような複数種類のマーク要素を組み合わせてなるものを採用して、パターン領域 5 1に形成されているパターンの形状や種類に応じて対応するマーク要素を選択しあるいは組み合わせて計測するようにしてもよい。また、第 2原版識別マーク M 2は、図 6 Aに示されているように、マスターレチクル R iの遮光領域 5 2に形成されたバーコ一ドマークである。このバーコ一ドは、このマスターレチクル R iを他のマスタ一レチクルから識別するための識別情報（I D番号等）が設定されたマークである。図 2の記憶装置（露光データファイル） 1 1には、複数のマスタ一レチクル R iに付与されている識別情報にそれそれ対応して、当該マス夕一レチクル R iに関するレチクル情報が設定されている。

レチクル情報としては、例えば、製品名、レーャ名、各種露光条件（各マスタ —レチクル R iについての露光時間、フォーカス位置、プラインドサイズ、照明条件、ショット倍率等）、各種補正情報（マス夕一レチクル R iの支持に伴う変形、投影光学系 P Lの収差、及びブランクスの支持に伴う変形を相殺するための補正値）等が設定される。なお、マス夕一レチクル R iのパターンを転写すべき基板 4上の位置を示す転写位置情報をレチクル情報に設定することもできるが、ここでは第 1原版識別マーク M lに転写位置情報を設定しているので、当該レチクル情報には含めても含めなくてもよい。

これらの第 1原版識別マーク M l、第 2原版識別マーク M 2は、電子ビーム描画装置、レーザビーム描画装置、投影露光装置（ステッパー、スキャナ一）等を用いて、ァライメントマ一ク 2 1 A , 2 1 Bの形成と同時にあるいはこれらとは別の工程で形成される。

以下、マスタ一レチクルに形成されている各マークの計測について説明する。まず、第 1原版識別マーク（空間像計測用マーク） M lを用いての空間像計測については、以下のように行われる。なお、この空間像計測は例えば日本国特許公開第 8— 8 3 7 5 3号公報及び対応する米国特許第 5 6 5 0 8 4 0号、又は日本国特許公開第 9一 1 5 3 4 4 8号公報及び対応する米国特許第 5 8 4 1 5 2 0号に開示されており、本国際出願で指定した指定国、又は選択した選択国の国内法令の許す限りにおいてこれら公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。図 8は空間像計測装置を示しており、この図 8において、 X Yステージ 6上には、マス夕一レチクル R iの周辺領域 5 2に形成された第 1原版識別マ —ク M lの投影光学系 3による投影像を計測するための受光部が設けられている。この受光部は、同図に示すように矩形（この実施形態では正方形）状の開口 5 4 を有する受光板 5 5の下側に光電センサ（光電変換素子） 5 6を設けて構成され、光電センサ 5 6による検出信号は、主制御系 9に入力される。なお、開口 5 4の下側に光電センサ 5 6を設けずに、ライトガイドなどにより光を導いて他の部分 (例えば、 X Yステージ 6の外部）で光電センサなどにより投影像を検出するようにしてもよい。

マス夕一レチクル R iを照明すると、第 1原版識別マーク M l (マ一ク要素 5 3 X又は 5 3 Y ) の投影光学系 3による投影像が受光板 5 5の表面に形成される。主制御系 9により X Yステージ 6を移動して第 1原版識別マーク M 1の投影像の一つに対応する位置の近傍に空間像計測装置の受光部を対応させた状態で、図 9 Aに示すように、その投影像 5 7に対して受光部の開口 5 4をスキャン（走査移動）することにより、光電センサ 5 6によって図 9 Bに示されるような信号が検出される。即ち、第 1原版識別マーク M lの複数のスリット（透光部）のうちのスキャン方向に対して先頭のスリット像が開口 5 4内に現れ、順次隣接するスリヅト像が開口 5 4内に現れ、全部のスリットが開口 5 4内に現れた後、順次開口 5 4の外に移動していき、最終的に全てのスリヅト像が開口 5 4の外に移動する。このとき、図 9 Bに示すように、光電センサ 5 6の出力（受光量） Iは、各スリッ卜の投影像 5 7が開口 5 4の移動に伴いほぼ階段状に増加し、ピークを迎えた後に階段状に減少する。その後、図 9 Bの微分信号（d l / d x ) を求めて、図 9 Cに示すその信号波形の中点における X Yステージの座標位置を検出することにより、第 1原版識別マーク M 1の投影像の X方向（又は Y方向）の位置を計測することができる。また、この計測を、複数の Z位置で行い、微分信号の強度がビークになる Z方向の位置を検出することにより、結像面（焦点位置）を検出することもできる。従って、ステージを Z方向及び X方向又は Y方向にそれそれ単独に、あるいは斜めに移動させることにより、最適結像面における投影像の検出を行うことができ、検出の精度を向上することができる。この第 1原版識別マ —ク M 1を用いての空間像計測は、レチクルァライメントマ一ク 2 1 A , 2 1 B によるレチクル R iのァライメントの後に行われ、その計測結果は記憶装置 1 1 に記憶保持される。

また、第 1原版識別マーク（転写位置表示用マーク） M lを用いての転写位置情報の検出については、上述した空間像計測装置を用いて、あるいは別途設けられた光電センサ等を有する簡易的な計測装置を用いて、図 1 0に示されているように、 X方向に 2箇所（①と②）及び Y方向に 2箇所（③と④）で走査（スキヤン）して、どのスキャンでマークから信号が発生したかを検出する。即ち、第 1 原版識別マーク M 1の 4箇所の表示領域 R U， R D , L U , L Dのいずれにマ一ク要素 5 3 X、 5 3 Yが形成されているかを検出することにより、このマスターレチクル R iのパターン像が転写されるべき基板 4上の位置を検出する。例えば、スキャン位置①と④から信号が得られた場合（図 1 0の場合）には、基板 4上で右上に露光するためのマスタ一レチクルであると認識する。なお、転写位置情報を得るための第 1原版識別マーク M lの検出は、マスターレチクル R i上の全ての第 1原版識別マーク M 1でそれそれ行う必要はなく、いずれか 1つで行えばよい。

第 2原版識別マーク（バーコードマーク） M 2の読み取りは、不図示のバーコ一ドリーダにより行われる。バーコ一ドリーダにより読み取られたバーコ一ドが示す識別情報に基づいて、記憶装置 1 1の露光データファイルが検索され、対応するレチクル情報が抽出される。

次に、図 1 1を参照する。ここでも簡単のために、 4枚のマスターレチクル (原版 1〜4) R 1〜R 4を用いてヮ一キングレチクル 34を製造する場合を例にとつて説明する。同図に示されているように、原版 1〜4の各パターンを基板 (ブランクス） 4上の該当する位置に転写形成してワーキングレチクル 34が製造される。なお、各原版 1〜4の第 1原版識別マーク Mlによる転写位置情報は、原版 1については右上 RU、原版 2については左上 LU、原版 3については左下 LD、原版 4については右下 RDとなっている。また、オペレータ（作業員）は、製造するワーキングレチクルに関し、その製品名やレーャ名等が「 256MBの DRAM, 第 4世代、配線 1行程」であり、 4枚のマス夕一レチクル R 1〜R 4 から 1枚のワーキングレチクルが製造されることも認識しているものとする。オペレータは、単に「 256MBの DRAM、第 4世代、配線 1行程」用の 4 枚の原版 1〜 4を特定してレチクル保管庫等から取り出して、このレチクル露光装置のレチクルライブラリ 16にセヅティングする。このとき、原版 1〜4の露光を行うべき基板 4上の位置、順番、対応する露光条件、補正値等を全く考慮する必要はなく、単に適当にセヅティングすればよい。例えば、原版 1〜4を 1 , 2， 3, 4の順番にセッティングする必要は必ずしもなく、 1, 2, 4, 3の順番やその他の順番でもよい。

このレチクル露光装置の運転が開始されると、レチクルライブラリ 16から任意の 1枚目の原版（この時点ではどの原版かは不明）がレチクルステージ 2上に搬入される。レチクルステージ 2上の原版について、上述したァライメントマ一ク 21A, 2 1 Bの計測を含むァライメント、転写位置情報の検出及び空間像計測を含む第 1原版識別マーク M 1の検出及び計測、並びに識別情報の検出のための第 2原版識別マーク M 2の検出が実施される。第 1原版識別マーク M 1から検出された転写位置情報によりこの原版を転写すべき基板 4上の位置（ステップビツチ X, Y) が特定され、第 2原版識別マーク M2から検出された識別情報に基づいて記憶装置（露光データファイル） 11から対応するレチクル情報が抽出される。このレチクル情報に基づいて各種のパラメ一夕（例えば、露光時間、フォ一カス位置、照明条件、ショット XY倍率補正値等）が設定される。また、第 1原版識別マーク M lの空間像計測の結果に基づき、各第 1原版識別マーク M lの投影像の位置（像位置）とこれらに対応する理想格子（設計上の位置）からのずれ量が小さくなるように、ショットディストーション、ショヅト X Y倍率、ショットローテーション等の各種の補正値が最小自乗法等を用いた所定の演算により算出され、これらの補正を行うための対応する装置（レべリング装置、倍率調整装置等）に該当する補正値が設定される。

この原版が例えば原版 1である場合には、第 1原版識別マーク M 1はその転写位置情報は右上 R Uとなっているので、第 1原版識別マーク M lの検出結果に従つて X Yステージ 6を位置決めし、各種の露光条件に従って露光処理を行う。以下、次の原版と交換して同様に露光処理が行われ、基板 4上にパターンが画面継ぎされつつ形成される。このように、このレチクル露光装置は、 4枚の原版を 1 枚づっ順次レチクルステージ 2上に搬入して、レチクルステージ 2に搬入された原版の第 1及び第 2原版識別マーク M l , M 2を検出して基板 4上の転写位置や各種の露光条件を求め、これに従って露光処理を実施することにより、ヮーキングレチクル 3 4が製造される。

上述の記憶装置 1 1の露光デ一夕ファイルに設定される補正情報の一例として、基板（ブランクス） 4の支持に伴う橈みに関するものについて、以下に説明する。このレチクル露光装置の試料台 5上の基板ホルダに支持（保持）された基板 4は、 3点支持、 4点支持、点接触、面接触、メカクランプ、真空吸着、単純載置、支持位置等の支持方法、基板 4の厚さや大きさ等の形状や材質に応じて変形し、例えば 3点支持などではその自重等によって撓む。

例えば、図 1 2は、基板 4を 3点の点接触で単純載置した場合に自重により撓んだ状態を模式的に示したものである。基板 4の例えば正方形のショット領域に着目すると、支持されることにより撓んだ状態では、同図に S H 1として示されているようにショット変形が発生し、この状態でパターンの転写形成が正確に行われても、 3点支持から解放されて撓みのない理想的な状態になつたとすると、同図に S H 2として示されているようにショット変形が消失し、反対に転写形成されたパターンに歪みを生じることになる。

このパターンの歪みを除去して理想的な形状のノ "^夕一ンを転写形成するためには、投影像を当該歪みを相殺するように予め歪ませた状態で露光処理を実施すればよい。例えば、図 13 Aに示されるような正方形のショットが図 13Bに示されるような形状に変形するとした場合に、露光時には図 13 Bに示すようなショット形状になるように露光条件、例えば投影光学系 3の光学素子を移動するレンズコントローラ、レチクルローテーション、ステヅビング位置、スキャン速度、スキャン方向等の少なくとも 1つを調整する。

具体的には以下の通りである。レチクル露光装置（図 2) における支持方法と同じ支持方法で基板 4を支持した状態で、該当する原版を用いて露光処理が行われるショット領域内の n点（nは複数）において、基板 4の表面の理想位置（ここでは撓みが無いとした状態の点とする）からの変形量を実測により求め、あるいは計算（シミュレーション）により求め、その結果を（dxi， dy i) とする。但し、 i = l〜！！である。ここで、基板 4の表面の点（X, y) が、ショヅトの変形（倍率、回転、直交、オフセット）により、点（X、 Y) に変位するモデルを考えると、下記の式（1) のようになる。

「X ra_ b - 厂 x- 厂 en

+ ( 1)

-Υ- c d- y- L_f 」ここで、 a= (ショット倍率 X) — 1， b =— (ショット倍率 X) (回転 + 直交） , c = (ショット倍率 Y) X (回転）， d= (ショット倍率 Y) — 1, e = (オフセヅト X) , f = (オフセヅト Y) である。

このショットの変形を求めるには、下記の式（2) の Eが最小になるような a, b, c， d, e， f を最小自乗法により求めればよい。

E =∑ [ (Xi-dxi) ² + (Yi-dy i) ² ] … (2)

この補正値 a〜fは、各マスターレチクル R i毎に求められて、記憶装置 1 1 の露光デ一夕ファイルに設定されており、これに基づいて、レンズコントローラ、レチクルローテーション、ステヅビング位置、スキャン速度、スキャン方向等を微調整して投影像を故意的に変形させて露光処理を行う。これにより、基板 4の変形、例えば支持に伴う撓みにより生じる誤差を少なくすることができ、より高精度なパターンの形成ができるようになる。なお、ここでは、基板 4の理想的な形状からの変形量に基づいて補正値 a〜 fを算出するようにしたが、この基板 4 を用いて製造されたワーキングレチクル 3 4が使用されるデバイス露光装置において、当該ワーキングレチクル 3 4が支持された状態における形状やその他の状態における形状からの変形量に基づいて補正値 a〜f を算出するようにしてもよい。

なお、上記は基板 4の変形についての説明としたが、マスタ一レチクル R土の支持に伴う撓み、投影光学系 3のディストーションやコマ収差等の収差、マス夕ーレチクル R iのパターンの描画誤差、その他の誤差により生じるパターンの変形を相殺する、あるいは少なくするための補正値を、記憶装置 1 1の露光デ一夕ファイルに記憶保持しておき、マスタ一レチクル R iの識別情報（第 2原版識別マーク M 2 ) に基づいて、これらのデ一夕を参照し、適宜に結像特性の補正（焦点合わせを含む）を行うようにすることができる。なお、その補正値は実測又は計算（シミュレーション）にて求めておく。

次に、上記のように製造された図 1のワーキングレチクル 3 4を用いて露光を行う場合の動作の一例につき説明する。

図 5は、そのワーキングレチクル 3 4を装着した縮小投影型露光装置（デバイス露光装置）の要部を示し、この図 5において、不図示のレチクルステージ上に保持されたワーキングレチクル 3 4の下面に、縮小倍率 1 /^ ( ?は 5、又は 4 等）の投影光学系 4 2を介してウェハ Wが配置されている。ウェハ Wの表面にはフォトレジストが塗布され、その表面は投影光学系 4 2の像面に合致するように保持されている。ウェハ Wは、不図示のウェハホルダを介して試料台 4 3上に保持され、試料台 4 3は X Yステージ 4 4上に固定されている。試料台 4 3上の移動鏡 4 5 mX， 4 5 m Y及び対応するレーザ干渉計によって計測される座標に基づいて、 X Yステージ 4 4を駆動することによって、ウェハ Wの位置決めが行われる。

また、試料台 4 3上に基準マーク 4 7 A , 4 7 Bが形成された基準マーク部材 4 6が固定されている。ワーキングレチクル 3 4には、そのパターン領域 2 5を X方向に挟むようにァライメントマーク 2 4 A， 2 4 Bが形成されている。このァライメントマ一ク 2 4 A、 2 4 Bが、このヮ一キングレチクル 3 4のパターン領域 2 5にパターンを転写する際のァライメントマークであった場合は、そのマ —クを使用してワーキングレチクル 3 4のァライメントを行うと、ァライメントマーク 2 4 A， 2 4 Bとパターン領域 2 5の相対位置誤差の低減が期待できる。これらのァライメントマーク 2 4 A , 2 4 Bの上方に、レチクルのァライメント用のァライメントセンサ 4 1 A , 4 1 Bが配置されている。この場合にも、基準マーク 4 7 A , 4 7 B、ァライメントマーク 2 4 A， 2 4 B、及びァライメントセンサ 4 1 A， 4 I Bを用いて、試料台 4 3 ( 2組のレーザ干渉計によって規定される直交座標系 X Y) に対してワーキングレチクル 3 4のァライメントが行われる。

その後、重ね合わせ露光を行う場合には、不図示のウェハ用のァライメントセンサを用いて、ウェハ W上の各ショット領域 4 8のァライメントが行われる。そして、ウェハ W上の露光対象のショット領域 4 8を順次露光位置に位置決めした後、ワーキングレチクル 3 4のパターン領域 2 5に対して、不図示の照明光学系よりエキシマレ一ザ光等の露光光 I L 1を照射することで、パターン領域 2 5内の原版パターン 2 7を縮小倍率で縮小した像 2 7 Wがショヅト領域 4 8に露光される。このようにしてステップ 'アンド · リピート方式でウェハ W上の各ショット領域に原版パターン 2 7の縮小像を露光した後、ウェハ Wの現像を行つて、エッチング等のプロセスを実行することによって、ウェハ W上の各ショット領域に半導体デバイスの或るレイヤの回路パターンが形成される。なお、ウェハ W上のショット領域毎に走査露光を行うステップ ·アンド .スキヤン方式を採用してもよい。

上述した本発明の実施形態のレチクル露光装置によると、各マス夕一レチクル R iのパターン P iが形成されたパターン領域 5 1の周辺の周辺領域 5 2に第 1 原版識別マーク M 1及び第 2原版識別マーク M 2を形成し、該第 1原版識別マーク M 1によりマスタ一レチクル R iのパターンが形成されるべき基板 4上の転写位置を検出するとともに、該第 2原版識別マーク M 2により該マス夕一レチクル R iを他のマスターレチクルから識別するための識別情報を検出してこれに基づき記憶装置 1 1の露光デ一夕ファイルから該マスタ一レチクルに関するレチクル情報を得て、これらの情報に基づいて露光処理を行うようにしたから、このレチクル露光装置のオペレータ（作業員）は単に製造すべきワーキングレチクルに必要とされるマスタ一レチクルを特定して、レチクルライブラリ 1 6に適当にセヅティングさえ行えば、その他の情報の入力等を行う必要がなく、その作業工数が大幅に削減されるとともに、情報の入力ミス等もなくなり、ワーキングレチクルの製造効率を大幅に向上することができる。

また、第 1原版識別マーク M lは空間像計測用マークを兼ねており、この第 1 原版識別マーク M lを空間像計測することにより各種の補正値を求め、あるいはレチクル情報に記憶させた補正値を抽出して、これらに基づいて補正するようにしたから、パターンの位置精度や接続精度を向上することができ、高精度な原版パターンを有するフォトマスク（ワーキングレチクル） 3 4を製造することができる。

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。

例えば、上述した実施形態では、マスターレチクル R iに複数の第 1原版識別マーク M 1を形成しているが、これはマス夕一レチクル R i上の複数箇所で空間像計測を行って、各種の誤差の補正値を求めるためにそのようにしたものであり、単一でも、更に少数でも多数でもよい。同様に、第 2原版識別マーク M 2は単一としているが、複数であってもよい。また、第 1原版識別マーク M lと第 2原版識別マーク M 2はいずれか一方でもよく、あるいは他の原版識別マークを更に形成してもよい。例えば、第 1原版識別マーク M 1に転写位置情報を設定しない、即ち第 1原版識別マーク M 1は空間像計測用マークの機能のみとするか、あるいは第 1原版識別マーク M 1を設けないものとし、第 2原版識別マークを検出して得られるマス夕一レチクルの識別情報（I D番号など）に対応付けて転写位置情報を、レチクル情報と共に前述の記憶装置（露光デ一夕ファイル） 1 1に記憶しておくようにしてもよい。更に、第 1原版識別マーク M l及び第 2原版識別マ一ク M 2の構成も上記のものに限定されることはなく、上述した実施形態では、第 1原版識別マーク M lの 4箇所の表示領域 R U , R D， L U , L Dのいずれにマ —ク要素 5 3 X , 5 3 Yが存在するかで転写位置を識別するようにしているが、マーク要素のライン 'アンド 'スペースの本数や配列ピッチ等に意味を持たせ、転写位置情報やその他の情報を設定するようにしてもよい。また、第 1原版識別マーク M 1や第 2原版識別マーク M 2を検出するために、前述した空間像計測装置、あるいはァライメントセンサなどの、原版識別マーク以外を検出する装置を用いてもよいし、あるいは原版識別マーク専用の検出装置を別に設けてもよい。また、上述した実施形態では、第 2原版識別マーク M 2は、マスターレチクルを他のマスターレチクルから識別するための識別情報が設定されたバーコ一ドマークとし、この識別情報に対応するレチクル情報を記憶装置（露光データフアイル） 1 1に記憶保持するようにしているが、第 2原版識別マーク M 2自体にレチクル情報を設定するようにでき、このようにすることにより、記憶装置 1 1の記憶領域を少なくすることができる。この第 2原版識別マーク M 2はバーコ一ドに限られず、マトリックスコード、文字、記号、その他のコードを採用することもできる。更に、上述した実施形態では、マスターレチクル R iに形成する第 1原版識別マーク M 1は、空間像計測方法による計測に適した空間像計測用マークとしているが、回折格子マークであってもよい。なお、レチクル情報などを記憶する露光デ一夕ファイル 1 1は、露光装置本体（ミニコンなど）内にあってもよいし、あるいは通信機能（例えばイーサネットなど）を用いて、多数の製造装置 (露光装置、コ一夕 .ディべロヅパなど）に接続されるホストコンピュータから読み出すようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、マス夕一レチクル R iのァライメントはァライメントマ一ク 2 1 A， 2 1 Bを計測して行うようにしているが、第 1原版識別マ —ク M 1等を用いて行うようにすることもでき、このようにすることにより、ァライメントを行うためだけにマークを形成する必要がなくなり高効率的である。このとき、ァライメントマークを兼用する原版識別マークを、空間像計測装置又はバーコードリーダではなくァライメントセンサを用いてもよい。また、基板 4 上のマークを検出するァライメントセンサ 2 3はオファクシス方式に限られるものではなく、 T T L (スルー ·ザ · レンズ）方式、又は T T R (スルー 'ザ ' レチクル）方式でもよく、さらに広帯域光ではなく単一波長のレーザ光や多波長光などを用いてもよい。また、画像処理方式の代わりにマークから発生する回折光、又は散乱光を光電検出する方式などでもよい。

上述したレチクル情報に基づく、あるいは空間像計測の結果に基づく結像特性の補正方法については、各種のものを採用することができる。例えば、投影光学系 3のイメージフィ一ルド、即ちその光軸と直交する平面内でマスターレチクルの位置をシフトさせてもよいし、あるいはその光軸と平行な方向にマスタ一レチクルを移動し、又は投影光学系 3の物体面（その光軸と直交する平面）に対してマスターレチクルを傾けるようにしてもよい。さらに、投影光学系 3の少なくとも 1つの光学素子を移動可能として、投影光学系 3の光学性能（結像特性）を調整してもよいし、あるいは露光光 I Lの中心波長を基準値からわずかにシフ卜させるようにしてもよい。また、投影光学系 3の光軸方向（Z方向）に関する基板 4の位置を検出する斜入射光式のフォーカスセンサの出力に基づいて、投影光学系 3の像面と基板 4とを相対移動してもよい。

更に、ヮ一キングレチクルの製造に使用する複数枚のマスターレチクルでそれそれその結像特性を補正してもよいし、あるいは特定のマスタ一レチクルのみでその結像特性を補正してもよい。また、全てのマスターレチクルのうちの 1枚又は複数枚のマスターレチクルにつき、例えば投影倍率を調整することにより結像特性の補正を行うとともに、他のマスターレチクルについては、例えばレチクルをローテーションすることにより結像特性を補正するようにしてもよい。なお、マス夕一レチクルによっては結像特性の補正を行わないようにしてもよい。

また、マスターレチクルと基板とをほぼ静止させてそのパターンを基板に転写する露光装置（ステッパー）を用いる場合、照明光学系 1内に配置されるレチクルブラインド（視野絞り）によってマス夕一レチクルのパターンを複数の区画に分けてそれそれ基板に転写するようにし、マスタ一レチクル上の複数の区画毎に、結像特性を補正するようにしてもよい。

更に、走査型露光装置を用いてマス夕一レチクルのパターンを基板 4に転写するときは、マス夕一レチクル及び基板がそれそれ投影光学系 3に対して相対移動される。そこで、走査型露光装置では、例えば照明光学系 1内に配置され、マスターレチクル上での露光光の照射領域を規定するレチクルブラインド（視野絞り）を駆動して、投影光学系 3のイメージフィールド内でのその照射領域の位置をシフトさせるようにしてもよい。また、マスターレチクルと基板とをその走査方向をわずかにずらして同期移動する、あるいはマスターレチクルを微小回転させたまま基板との同期移動を行うことにより結像特性を補正するようにしてもよい。また、投影光学系 3の少なくとも 1つの光学素子を移動することにより結像特性を補正するようにしてもよい。加えて、マスターレチクル R iと基板 4とでその走査速度を所定の速度比からわずかにずらすことにより結像特性を補正するようにしてもよい。

更に、複数のマスタ一レチクル R iを順次交換して親パターン P iをそれそれ基板 4に転写するので、ヮ一キングレチクル 3 4を用いたウェハ Wの露光に比べて基板 4の露光に要する時間は比較的長くなり、かつ図 2の投影露光装置がェキシマレーザを露光光として使用する場合、基板 4には化学増幅型レジストが使用される。このため、現像処理後に基板 4上に形成される複数のパターン像（レジストパターン）のうち、例えば 1番目のマスタ一レチクル R 1のパターン像の線幅が目標線幅とならないことがある。これは、マスターレチクル毎にその露光から現像（又はべ一ク）処理までの時間が異なることなどに起因して生じると考えられる。そこで、マスターレチクル毎にその線幅変化量を計測する、又はシミュレーシヨンにて求めておき、親パターンの転写時にその変化量に応じて基板 4 (レジスト）の露光量を微調整することが望ましい。これにより、親パターン毎にその露光量が調整されるので、レジストパターンの線幅変化を最小限に抑えることができる。

ワーキングレチクル 3 4に形成するデバイスパターンを拡大したデバイスパ夕ーンを要素パターン毎に分ける、例えば密集パターンと孤立パターンとに分ける、あるいは機能ブロック毎に分けてマスターレチクルに形成し、基板 4上での親パターン同士のつなぎ部をなくす、あるいは減らすようにしてもよい。この場合、ワーキングレチクルのデバイスパターンによっては、 1枚のマスターレチクルの親パターンを基板 4上の複数の領域にそれそれ転写することもあるので、ヮ一キングレチクルの製造に使用するマスターレチクルの枚数を減らすことができる。但し、この場合には親パターンが転写される基板 4上の位置に依存する補正値 (例えば、上述した基板 4の支持に伴う撓みに関する補正値）等については、それそれレチクル情報に記憶保持しておく必要がある。

なお、本願明細書中における「画面継ぎ」とは、パターン同士をつなぎ合わせることのみならず、パターンとパターンとを所望の位置関係で配置することをも含む意味である。ただし、パターン同士のつなぎ部の有無にかかわらず、各パ夕 —ンが転写されるショット領域は隣接するショット領域と部分的に重なっている。即ち、その重畳部は多重露光されることになる。

また、ワーキングレチクル 3 4にその識別情報（I D番号など）を含む識別コ —ド（バーコード、又は 2次元コードなど）を形成することがある。この場合、電子ビーム描画装置、レーザビーム描画装置、又は光学式の投影露光装置などによって、その識別コードをひ倍した拡大パターンを、例えば複数の親パターン P 土の 1つと同じマス夕一レチクル R i、あるいは識別コード専用のマスターレチクルに形成し、図 2のレチクル露光装置を用いて複数の親パターンと共にその識別コードの縮小像を基板（ブランクス） 4上に転写することが望ましい。なお、レチクル露光装置（マスターレチクル）を用いる代わりに、電子ビーム描画装置、又はレーザビーム描画装置などを用いてその識別コードを直接、基板 4上に描画 (形成）するようにしてもよい。同様に、ワーキングレチクル 3 4にァライメントマ一クゃ空間像計測用マーク、さらにはこれら以外の情報（数字など）も形成することができる。

さらに、複数の親パターン P iを基板 4上に順次転写するとき、露光光 I Lの照射によって基板 4が熱変形することがある。このため、露光光の照射によって生じる変形量が無視できないときは、その変形量を実測又は計算（シミュレーシヨン）にて求めて前述の補正値 a〜f を決定することが望ましい。

前述の各実施形態では図 5に示した露光装置が半導体素子の製造に用いられるものとしたが、例えば液晶表示素子やプラズマディスプレイなどを含むディスプレイ装置、薄膜磁気へ、ソド、及び撮像素子（C C D ) 、さらには携帯電話や家庭用ゲーム機などで使用されるバイブレータ（振動子）などの製造に用いられる露光装置などであってもよい。

また、図 5の露光装置では投影光学系 4 2が縮小系であつたが、投影光学系 4 2は等倍系、又は拡大系であってもよい。また、投影光学系 4 2は複数の屈折素子のみからなる屈折系、複数の反射素子のみからなる反射系、及び屈折素子と反射素子からなる反射屈折系のいずれであってもよい。さらに、図 5の露光装置は投影光学系を用いないプロキシミティ方式、又はコンタクト方式であってもよいし、静止露光方式、及び走査露光方式のいずれであってもよい。

さらに、図 5の露光装置はステヅプアンドリピート方式、又はステヅブアンドスキャン方式に限られるものではなく、基板 W上で複数のショット領域を部分的に重畳させることでその複数のショヅト領域に 1つのパターンを転写するステヅプアンドスティヅチ方式でもよい。さらに、図 5の露光装置は 1回の走査露光によって感光基板の全面に多数のパターンを形成するミラープロジヱクシヨン方式であってもよい。なお、ステップアンドスティヅチ方式では各ショヅト領域へのパターンの転写時に、静止露光方式、及び走査露光方式のいずれを用いてもよい。走査露光方式は、例えば日本国特許公開第 4一 1965 13号公報及び対応する米国特許第 5473410号に開示されており、本国際出願で指定した指定国、又は選択した選択国の国内法令の許す限りにおいてこの公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

さらに、図 5の露光装置では露光用照明光として水銀ランプから発生する g線

(波長 436 nm) や i線（波長 365 nm) 、 Kr Fエキシマレ一ザ（波長 2 48 nm) 、 ArFエキシマレ一ザ（波長 193 nm) 、 F₂ レーザ（波長 15 7 nm) 、 Ar₂ レーザ、及び金属蒸気レーザ又は Y A Gレーザなどの高調波などを用いることができる。また、 DFB半導体レ一ザ又はファイバーレー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（又はェルビゥムとィヅトリビゥムの両方）がド一プされたファイバ一アンプで増幅し、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（詳細後述）。さらに、露光用照明光は前述の遠紫外域、又は真空紫外域（波長 120 〜200 nm) に限られるものではなく、レ一ザプラズマ光源、又は SO から発生する軟 X線領域（波長 5〜5 O nm程度）、例えば波長 13. 4 nm、又は

1 1. 5 nmの EUV (Ex t r eme U l t ra Vi o l e t) 光であつてもよいし、あるいは硬 X線領域（波長 l nm程度以下）であってもよい。なお、 EUV露光装置では反射型レチクル（マスク）が用いられるとともに、投影光学系は像面側のみがテレセントリックな縮小系であって、かつ複数枚（3〜6枚程度）の反射光学素子のみからなる反射系である。また、本発明は電子線、及びイオンビームなどの荷電粒子線を用いるデバイス露光装置に対しても適用することができる。なお、電子線露光装置は直接描画方式（例えばセルプロジェクシヨン方式、可変成形ビーム方式、及びブランキング .アパーチャ ·アレイ方式などを含む）でもよいし、あるいは投影方式（例えば透過型マスクを用いて感光基板上で 2 5 0 n m角程度の領域を一度に露光する方式）でもよい。直接描画方式ではマスクを用いないが、電子線の成形などに使用されるセル又はアパーチャなどの製造に本発明による露光装置を適用することができる。

以上のように、図 5の露光装置はマスク又はレチクル（セル又はアパーチャなどを含む）を用いるものであれば、いかなる構成、方式の露光装置であってもよい。一方、マスク又はレチクル製造の露光装置（図 2〜図 4 ) も前述したデバイス製造用の露光装置（図 5 ) と同様にいかなる構成、方式のものであってもよいが、親マスク（マスターレチクル）の製造などを考慮すると、投影型、特に縮小投影型であることが好ましい。なお、図 2〜図 4に示した露光装置では、基板 4 を試料台 5上に固定するものとしたが、真空吸着又は静電吸着による基板 4の変形などを避けるために、試料台 5上で吸着を行うことなく複数点（例えば 3点）で基板 4を支持することが望ましい。

ところで、前述の各実施形態では基板（ブランクス） 4として透明基板（石英ガラスなど）を用いるものとした。これは、基板 4、即ちワーキングレチクル 3 4が適用される露光装置（図 5 ) で使用する露光用照明光 I L 1が真空紫外域 (波長 1 0 0〜2 0 0 n m程度）、又はそれよりも長い波長域であることを前提としたためである。ここで、露光用照明光 I L 1の波長が 1 9 0 n m程度以上であるときは、基板 4として石英ガラスを用いることが可能であるが、それより短い波長、特に波長が 1 0 0〜 1 8 0 nmでは透過率の点で基板 4として石英ガラスを用いることが難しくなる。そこで、露光用照明光 I L 1の波長が 1 0 0 ~ 1 8 0 n mであるときは基板 4として、例えば蛍石、フッ素がドーピングされた石英ガラス、水晶、 L i F、 L a F ₃ 、及びリチウム .カルシウム 'アルミニウムフロライド（ライカフ結晶）などを使用することが好ましい。なお、基板 4に形成するマスク材料はヮ一キングレチクル 3 4の種類などに応じて適宜選択すればよく、前述したクロムなどに限定されるものではない。

さらに、前述した E U V露光装置では反射型レチクルが用いられ、露光波長が 1 3 . 4 n mであるときはシリコンとモリブデンとが交互に数十層コーティングされた多層膜、あるいは露光波長が 1 1 . 5 n mであるときはモリブデンとベリリウムとが交互に数十層コ一ティングされた多層膜がマスク材料として基板 4の表面に形成され、基板 4としてガラス基板だけでなくシリコンウェハなどを用いることが可能である。また、プロキシミティ方式の X線露光装置、及び電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、基板 4としてシリコンウェハなどを用いることが可能である。

さて、複数の光学素子が鏡筒内に組み込まれた投影光学系と、多数の光学素子 (ォプチカルインテグレ一夕などを含む）から構成される照明光学系の少なくとも一部とを、複数の防振パッドによって支持される架台に固定し、照明光学系及び投影光学系の光学調整をそれそれ行うとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージ（2 ) やウェハステージ（試料台 5と X Yステージ 6など）及びその駆動系（リニアモータなど）に配線や配管を接続し、かつウェハステージに基準マ一ク部材（1 2又は 4 6 ) や光電検出器（5 6 ) などを配置し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）を行うことにより、図 2及び図 5にそれそれ示した投影露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。

また、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、この設計ステヅブに基づいて、前述のマスターレチクルを用いて図 2の露光装置によりワーキングレチクルを製作するステヅプ、シリコン材料からウェハを製作するステヅプ、図 5の露光装置を用いてワーキングレチクルのパターンをウェハに転写するステップ、デバィス組み立てステヅプ（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）、及び検査ステヅプ等を経て製造される。

光源としては、上記に例示したもの以外にも各種のものを採用でき、例えば D F B半導体レ一ザ又はファイバー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、エルビウム（又はエルビウムとイツトリビゥムの両方）がド一ブされたファイバーアンプで増幅し、さらに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。

例えば、単一波長レーザの発振波長を 1. 51〜1. 59〃mの範囲内とすると、発生波長が 189〜 199 nmの範囲内である 8倍高調波、又は発生波長が 151〜 159 nmの範囲内である 10倍高調波が出力される。特に発振波長を 1. 544〜1. 553 の範囲内とすると、 193〜 194 nmの範囲内の 8倍高調波、即ち A r Fエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を 1. 57〜1. 58 mの範囲内とすると、 157〜158nmの範囲内の 10倍高調波、即ち F₂ レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。また、発振波長を 1. 03〜1. 12〃mの範囲内とすると、発生波長が 14 7〜160 nmの範囲内である 7倍高調波が出力され、特に発振波長を 1. 09 9〜 1. 106 mの範囲内とすると、発生波長が 157〜 158 mの範囲内の 7倍高調波、即ち F₂ レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。なお、単一波長発振レーザとしてはィヅトリビゥム · ド一プ ·ファイバーレ一ザを用いる。

明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む、 1998年 1 1月 6日付提出の曰本国特許出願第 10— 316129号の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用してここに組み込まれている。

Claims

請求の範囲

1 . 転写用のパターンを拡大したパターンを複数枚の親マスクのパターンに分割し、マスク基板の表面に複数枚の前記親マスクのパターンの投影光学系による縮小像を画面継ぎを行いながら順次投影露光する方法において、

前記親マスクのそれそれに該親マスクを他の親マスクから識別するための識別情報を含むマークを形成し、

前記識別情報に対応して前記親マスクに関するマスク情報を予め記憶保持しておき、

露光処理前に該親マスクのマークを検出し、該マークが示す識別情報に対応するマスク情報に従って露光処理を行うことを特徴とする露光方法。

2 . 転写用のパターンを拡大したパターンを複数枚の親マスクのパ夕一ンに分割し、マスク基板の表面に複数枚の前記親マスクのパターンの投影光学系による縮小像を画面継ぎを行いながら順次投影露光する方法において、

前記親マスクのそれそれに該親マスクに関するマスク情報を含むマークを形成し、

露光処理前に該親マスクのマークを検出し、該マークが示すマスク情報に従つて露光処理を行うことを特徴とする露光方法。

3 . 前記マスク情報は、前記親マスクのパターンを転写すべき前記マスク基板上の位置を示す位置情報を含むことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の露光方法。

4 . 前記マスク情報は、前記親マスクの支持に伴う変形、前記投影光学系の収差、及び前記マスク基板の支持に伴う変形のうちの少なくとも 1つを相殺するための補正情報を含むことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の露光方法。

5 . 前記マスク情報は、前記親マスクについての露光時間、フォーカス位置、ブラインドサイズ、照明条件、ショット倍率の少なくとも 1つからなる露光条件を含むことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の露光方法。

6 . 前記マークの検出は、前記親マスクがマスクステージ上に保持された状態で行うことを特徴とする請求項 1又は 2に記載の露光方法。

7 . 前記マ一クはバ一コードマークであることを特徴とする請求項 1又は 2に記載の露光方法。

8 . 前記マークは空間像計測用マークであることを特徴とする請求項 1 又は 2に記載の露光方法。

9 . 前記マ一クを用いて前記親マスクのァライメント処理をも行うことを特徴とする請求項 8に記載の露光方法。

1 0 . 処理対象としてのマスク基板上の転写位置を示す位置情報を含むマークがそれそれ形成された複数枚の親マスクと、

前記複数枚の親マスクを収納するマスク収納装置と、

前記マスク収納装置から選択された 1枚の親マスクが載置されるマスクステージと、

前記マスクステージ上の親マスクのパターンの縮小像をマスク基板上に投影する投影光学系と、

前記マスク基板を前記投影光学系の光軸に垂直な平面上で位置决めする基板ステ一ジと、

前記マスクステージ上の前記親マスクの前記マークの内容を検出する検出装置と、

前記検出装置により検出されたマークが示す位置情報に従って露光処理を行う制御装置とを備えたことを特徴とする露光装置。

1 1 . 転写用パターンの拡大パターンが分割されて形成される複数枚の親マスクにそれそれ照明光を照射し、前記親マスク毎にそのパターン像を縮小して、前記転写用パターンを形成すべきマスク基板上に転写する露光方法であって、前記パターン像の転写位置に対応した前記マスク基板の変形情報を検出し、前記変形情報に基づいて、前記ノ夕一ン像の転写時における前記パターン像と前記マスク基板との相対位置関係と前記パターン像の投影特性との少なくとも一方を調整することを特徴とする露光方法。

1 2 . 前記親マスクに形成された識別情報を検出することで前記マスク基板の変形情報を得ることを特徴とする請求項 1 1に記載の露光方法。

1 3 . 前記パターン像の投影特性は、前記パターン像を投影する投影光学系の光学特性を含むことを特徴とする請求項 1 1又は 1 2に記載の露光方法。

1 4 . 前記マスク基板を吸着することなく複数点で支持し、前記変形情報は、前記マスク基板の自重による撓みに関する情報を含むことを特徴とする請求項 1 1に記載の露光方法。

1 5 . 転写用パターンの拡大パターンが分割されて形成される複数枚の親マスクにそれそれ照明光を照射する照明光学系と、前記親マスク毎にそのパ夕 —ン像を縮小して、前記転写用パターンを形成すべきマスク基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置であって、

前記パターン像の転写位置に対応した前記マスク基板の変形情報を検出する検出装置と、

前記変形情報に基づいて、前記パターン像の転写時における前記パターン像と前記マスク基板との相対位置関係と前記パターン像の投影特性との少なくとも一方を調整する調整装置とを備えたことを特徴とする露光装置。

1 6 . 前記マスク基板を吸着することなく複数点で支持するステージを更に備えることを特徴とする請求項 1 5に記載の投影露光装置。

1 7 . 基板上にパターンを転写するために、前記パターンが形成されるマスクを介して照明光で前記基板を露光する方法であって、

前記基板をステージ上で吸着することなく複数点で支持するとともに、前記基板上での前記パターンの転写位置に対応する前記基板の自重による橈みに関する情報に基づいて、前記パターンの転写時に前記パターンと前記基板との相対位置関係と前記ノターンの転写条件との少なくとも一方を調整することを特徴とする露光方法。

1 8 . 前記パターンの転写条件は、前記パターンの投影像を前記基板上に形成する投影光学系の結像特性を含むことを特徴とする請求項 1 7に記載の露光方法。

1 9 . 請求項 1， 1 1， 1 7のいずれか一項に記載の露光方法を用いて、デバイスパターンを有するフォトマスクを製造することを特徴とするフォトマスク製造方法。

2 0 . 請求項 1 , 1 1 , 1 7のいずれか一項に記載の露光方法を用いて製造されることを特徴とするフォトマスク。

21. 基板上にパターンを転写するために、前記パターンが形成されるマスクを介して照明光で前記基板を露光する装置であって、

前記基板を吸着することなく複数点で支持するステージと、

前記基板上での前記パターンの転写位置に対応する前記基板の自重による撓みに関する情報に基づいて、前記パターンの転写時に前記パターンと前記基板との相対位置関係と前記パターンの転写条件との少なくとも一方を調整する調整装置とを備えたことを特徴とする露光装置。

22. 請求項 10， 15, 21のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、デバイスパターンを有するフォトマスクを製造することを特徴とするフォトマスク製造方法。

23. 請求項 10, 15, 21のいずれか一項に記載の露光装置を用いて製造されることを特徴とするフォトマスク。

24. 請求項 20又は 23に記載のフォトマスクを用いるデバイス製造方法。